16kV配電線路無(wú)功補(bǔ)償效果分析摘要：電力系統(tǒng)的電壓是衡量電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，而運(yùn)行電壓水平取決于無(wú)功功率的平衡。本文針對(duì)油田配電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合我廠09年恢復(fù)電容器的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了我廠配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償取得的效果和存在的問(wèn)題，從而為今后我廠電網(wǎng)節(jié)能工作更好的開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)效果1無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑砑耙饬x電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分，一是有功功率，二是無(wú)功功率。電流在電感元件中做功時(shí)，電流超前于電壓90；而電流在電容元件中做功時(shí)，電流滯后電壓90。在同一線路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180，如果在電網(wǎng)中有比例地安裝電容元件，使電感電流與電容電流相互抵消，從而縮小電流矢量與電壓矢量之間的夾角，以此來(lái)提高電能做功的能力，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?。電力系統(tǒng)無(wú)功平衡的基本要求是：系統(tǒng)中的無(wú)功電源可以發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗，對(duì)于油田企業(yè)來(lái)說(shuō)，大量動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)決定了電網(wǎng)需要為之提供大量的無(wú)功，這也是導(dǎo)致油田配電線路功率因數(shù)過(guò)低、電能消耗量大的主要原因。針對(duì)這種情況，為了提高我廠配電線路的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)損耗，電力維修大隊(duì)09年實(shí)施了以變電所為中心，分區(qū)逐步對(duì)配電線路進(jìn)行分散無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能策略。2無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)施及效果分析2.1恢復(fù)無(wú)功補(bǔ)償電容器前概況2008年11月對(duì)20座(不含杏六臨時(shí)變)變電所功率因數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì),詳見(jiàn)表1。從表1可以看出，在166條運(yùn)行線路中，功率因數(shù)在0.9以上的有25條，占運(yùn)行線路的15.06%；0.9-0.8間的有44條，占運(yùn)行線路的26.51%；0.8-0.7間的有28條，占運(yùn)行線路的16.87%；0.7-0.6間的有34條，占運(yùn)行線路的20.48%；0.6以下的有35條，占運(yùn)行線路的21.08%。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我廠配電線路的功率因數(shù)普遍較低，同時(shí)也可表明我廠配電線路節(jié)能降耗潛力巨大。09年我大隊(duì)計(jì)劃以變電所為中心，分區(qū)進(jìn)行恢復(fù)電容器工作，在電容器恢復(fù)前嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電容器進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，對(duì)不滿足要求2的電容器進(jìn)行拆除或者更換，以保障恢復(fù)電容器的效果。電容器投前變電所功率因數(shù)情況（表1）序號(hào)變電所名稱0.9以上0.9-0.80.8-0.70.7-0.60.6以下運(yùn)行條數(shù)1杏一54020112杏二74000113杏三8100094杏七3310075杏八5301096杏九4230097杏十84010138互助36110119杏十二631001010杏十六22101611杏十七72000912聚杏十八61000713杏十八53000814杏十九15110815杏二十1000001016碧湖60010717杏二十一32111818杏二十二90000919杏二十三730001020杏二十四411107合計(jì)109491092179占百分比60.8927.375.595.031.122.1電容器恢復(fù)情況從2008年11月份開(kāi)始到2009年8月底，按照一礦四礦的順序，共恢復(fù)11座變電所65條出線的471組電容器，恢復(fù)無(wú)功補(bǔ)償容量22225kvar。各隊(duì)恢復(fù)電容器情況統(tǒng)計(jì)表（表2）序號(hào)小隊(duì)名稱恢復(fù)電容器（組）容量(kvar)1電工二隊(duì)17481902電工三隊(duì)11245753電工四隊(duì)1859460總計(jì)471222252.2.1補(bǔ)償前后功率因數(shù)對(duì)比根據(jù)今年8月份的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：投入無(wú)功補(bǔ)償?shù)?1座變電所（65條線路）的功率因數(shù)都有不同程度的提高，無(wú)功補(bǔ)償效果比較明顯（如表3）。3變電所月功率因數(shù)統(tǒng)計(jì)表（表3）變電所線路編號(hào)雙重編號(hào)原功率因數(shù)3月4月5月6月7月互助變41211互助北一線0.41750.98990.88380.73990.89830.886941213十九互一線0.82980.82970.80540.79620.80990.804941214互助北二線0.00680.91910.84550.77400.83770.855041223互助南三線0.67050.75260.95850.98350.97040.964441224互助南四線0.57460.80000.76980.64490.76960.7412杏七注4517杏七湖二線0.83700.97340.94870.84730.85880.7798杏十九聯(lián)41917十九北三線0.75930.70710.78090.83210.92230.938341918十九互一線0.85330.89670.75100.75460.75670.766241919十九互二線0.49430.62470.69310.69250.65340.641441922十九北二線0.83840.94870.94300.94870.96010.9977杏十八聯(lián)41814杏六十八聯(lián)絡(luò)0.73030.85170.89440.82530.89000.885041819杏十八北二線0.85750.97010.99590.99910.998941821杏十八一聯(lián)絡(luò)0.88380.84370.75070.74330.78770.768741826杏十八北四線0.81870.89310.89200.85310.83890.833241829杏十八北三線0.67660.79620.76250.83600.82250.8025聚杏十八聯(lián)40814聚十八南二線0.69870.98440.97470.96210.96960.952640815聚十八南三線0.66570.87170.87270.86530.97440.984340816聚十八南六線0.80740.88580.84760.83470.83340.7912杏一聯(lián)41174一十九聯(lián)絡(luò)0.96860.91560.84250.84840.85860.843741175杏一北一線0.84260.85760.80520.80570.80020.822941778三元乙線1.00000.99991.00001.00001.00001.000041779三元甲線0.97380.97690.90090.97900.96690.974641180三區(qū)中線0.77880.94950.91510.73030.75880.838441181南五甲線0.93140.84060.72910.64800.75300.757241183杏一南三線0.73290.94430.91150.90540.81780.888141184杏2-2中0.88980.89770.77520.76650.80610.823241185杏一南一線0.69910.96660.93550.89890.82850.877441186杏一十八聯(lián)絡(luò)0.71730.81730.79380.80730.78220.783441188杏一南二線0.76380.82530.73570.64750.68290.6923杏三聯(lián)4782杏三北聯(lián)絡(luò)0.89440.93330.89440.87420.89870.90974784杏三南五線0.55470.75930.80000.89440.88400.86994785杏三西線0.65240.77100.70710.66680.71140.68424786杏三南三線0.69120.75930.86820.74150.82820.80624787杏三東一線0.82440.86420.80250.74420.74340.77334788杏三南一線0.83210.86300.79360.63470.66970.66784789杏三南四線0.63410.58610.48130.52690.59840.55904790杏三東二線0.55470.53000.48560.07120.52850.51664791杏三南二線0.64020.59520.53510.49970.51000.5039杏八注4813杏八北二線0.55960.66250.67450.58314815杏八二十四聯(lián)絡(luò)0.62490.89340.83000.762244816杏八北一線0.79320.79150.80010.80814818杏八南一線0.64390.85320.84470.82174820杏八東一線0.40440.99960.99670.99444821杏八南二線0.54420.53520.67330.65544824杏八十七聯(lián)絡(luò)0.66630.68240.79730.8183杏二聯(lián)42174杏二西線0.55960.57800.71450.743442175四區(qū)中線0.62490.81860.88230.838442179杏二南一線0.79320.60000.62020.653142180杏二北三線0.64390.65700.61190.632742181杏二南二線0.40440.80000.84370.832242189杏二北一線0.40440.36240.52410.5312杏二十四42413杏二十四南三線0.59320.78750.797342415杏二十四南五線0.58950.85750.884342417杏二十四、二聯(lián)絡(luò)0.42990.70710.759142419杏二十四北一線0.55060.65680.603942420杏二十四北二線0.69090.74590.7072杏十七聯(lián)41714東北干線0.67830.667541716杏?xùn)|中線0.63210.575741717東干線0.38460.613441718十七南線0.28730.659341719東南干線0.80760.833141720杏十七南二線0.61780.889241721杏?xùn)|南丁線0.31620.524141722杏?xùn)|南乙線0.33040.269941723杏十七西線0.41380.99992.2.2功率因數(shù)運(yùn)行曲線分析從表3可以看出，各條線路的功率因數(shù)在統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)都有波動(dòng)，下面結(jié)合杏一變?nèi)齾^(qū)中線（41180）、杏七注杏七湖二線（4517）、互助變互助南三線（41223）在無(wú)功補(bǔ)償量一定的前提條件下，37月份功率因數(shù)的變化曲線，分析其波動(dòng)原因：1）由于油田已經(jīng)進(jìn)入三元復(fù)合驅(qū)開(kāi)采階段，抽油井鉆關(guān)、酸化壓裂作業(yè)頻率相對(duì)較高，因此線路所帶的負(fù)荷隨時(shí)都可能發(fā)生變化，而目前我們投入的無(wú)功補(bǔ)償量還不能隨負(fù)荷調(diào)整，所以勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生功率因數(shù)波動(dòng)（如杏一變?nèi)齾^(qū)中線（41180）功率因數(shù)變化曲線所示）。5杏一變?nèi)齾^(qū)中線（41180）功率因數(shù)變化曲線0.83840.75880.73030.91510.94950.00.20.40.60.81.03月4月5月6月7月功率因數(shù)2）目前為止，線路恢復(fù)的都是舊電容器，最長(zhǎng)投用時(shí)間達(dá)到六年，已經(jīng)不能保證其性能的可靠性，一旦線路的某一組或者幾組電容器出現(xiàn)擊穿或者老化，則會(huì)出現(xiàn)類似杏七注杏七湖二線（4517）功率因數(shù)持續(xù)下降的情況。杏七注杏七湖二線（4517）功率因數(shù)變化曲線0.77980.85880.84730.94870.97340.00.20.40.60.81.01.23月4月5月6月7月功率因數(shù)3）由于抽油機(jī)屬于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，它在一個(gè)周期內(nèi)，可能是無(wú)功源，也可能是無(wú)功消耗元件，理論上講，當(dāng)線路的抽油機(jī)井為無(wú)窮多個(gè)時(shí)，可以認(rèn)為在任意時(shí)候抽油機(jī)釋放的無(wú)功、線路補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率和吸收的無(wú)功正好相等，而實(shí)際情況往往不能達(dá)到這點(diǎn)，所以線路總的無(wú)功必然會(huì)有一定的波動(dòng)，從而導(dǎo)致線路功率因數(shù)也會(huì)有一定的波動(dòng)，但是波動(dòng)很?。ɑブ兓ブ先€（41223）功率因數(shù)變換曲線所示）。6互助變互助南三線（41223）功率因數(shù)變換曲線0.75260.95850.98350.97040.96440.00.20.40.60.81.01.23月4月5月6月7月功率因數(shù)2.2.3功率因數(shù)和電容補(bǔ)償量之間的相互關(guān)系我們?cè)谘芯繜o(wú)功補(bǔ)償量和功率因數(shù)變化關(guān)系的過(guò)程中，計(jì)劃建立適合我廠6KV配電線路無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，但是現(xiàn)有兩個(gè)公式通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)均有較大誤差，具體見(jiàn)表4所示。表4中的“理論上需要的無(wú)功補(bǔ)償量”由以下公式計(jì)算得出：22121211CMCOSCOSQPCOSCOS其中：CQ：需要補(bǔ)償?shù)娜萘縈P：最大負(fù)荷日的平均有功消耗1COS、2COS：補(bǔ)償前后功率因數(shù)由公式可以看出，最大負(fù)荷日的平均有功消耗越大，功率因數(shù)需要提高的幅度越大，需要補(bǔ)充的無(wú)功功率也越多，這個(gè)總體趨勢(shì)和我們實(shí)際數(shù)據(jù)相符，但是無(wú)功實(shí)際補(bǔ)償量和理論需求量之間還有很大的差別，經(jīng)分析可能有以下幾點(diǎn)原因：1）上面提到的無(wú)功補(bǔ)償量計(jì)算公式只適合一般電網(wǎng)，而對(duì)于油田電網(wǎng)則適應(yīng)性不強(qiáng)。2）油田企業(yè)的特殊性決定了其負(fù)荷隨時(shí)都在變化，因此統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)際情況會(huì)有一定的偏差。3）補(bǔ)償?shù)奈恢貌磺‘?dāng)，有可能補(bǔ)償在功率因數(shù)還比較高的點(diǎn)，這樣勢(shì)必會(huì)引起無(wú)功的長(zhǎng)距離傳送和有功的進(jìn)一步消耗，而整體線路的功率因數(shù)卻沒(méi)有提高到7期望值。變電所無(wú)功補(bǔ)償前后理論容量與實(shí)際容量對(duì)比表（表4）變電所線路編號(hào)雙重編號(hào)補(bǔ)前補(bǔ)后電流實(shí)際補(bǔ)償無(wú)功容量理論上需要補(bǔ)償無(wú)功量互助變41211互助北一線0.41750.989950560254.665541213十九互一線0.82980.829720060-0.259141214互助北二線0.00680.919130110179.471141223互助南三線0.67050.7526130190121.105941224互助南四線0.57460.880610185.9925杏七注4517杏七湖二線0.8370.97344024084.0469杏十九聯(lián)41917十九北三線0.75930.70712070-13.028941918十九互一線0.85330.896710010060.123041919十九互二線0.49430.624790450135.769241922十九北二線0.83840.94874024063.7531杏十八聯(lián)41814杏六十八聯(lián)絡(luò)0.73030.85164012056.063841819杏十八北二線0.85750.97011038017.997041821杏十八一聯(lián)絡(luò)0.88380.84378020-45.342841826杏十八北四線0.81870.8931130410126.234341829杏十八北三線0.67660.79626019079.9925聚杏十八聯(lián)40814聚十八南二線0.69870.984475140265.740240815聚十八南三線0.66570.871775230167.393640816聚十八南六線0.80740.88588554085.17552.2.4提高功率因數(shù)對(duì)網(wǎng)損的影響線長(zhǎng)L，主導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)J-120（電阻率為R歐/公里），配變總?cè)萘繛镾，補(bǔ)償前功率因數(shù)為1cos，補(bǔ)償后功率因數(shù)為2cos，月平均用電量為P。則線路的損耗為：23/30/24/3cos2430WPULRK當(dāng)從1增大為2時(shí)，線路的損耗W將以/30/24/3cosPU的二次方減小，同時(shí)功率因數(shù)的改變，變壓器銅損也會(huì)減少，也就是說(shuō)變壓器的變損也會(huì)明顯減少。因此，提高功率因數(shù)能夠明顯減少線路損耗。無(wú)功補(bǔ)償后的網(wǎng)損降低情況見(jiàn)下表：8變電所無(wú)功補(bǔ)償前后網(wǎng)損對(duì)比表（表5）出口編號(hào)包括線路井?dāng)?shù)（口）原網(wǎng)損率%原功率因數(shù)運(yùn)行電流現(xiàn)網(wǎng)損率%現(xiàn)功率因數(shù)網(wǎng)損降低%41211互助北一線帶丙321西315.560.417560.9712.850.89832.71杏3J2西13杏3-2西2241214互助北二線帶丙321中1612.240.006824.896.210.83776.0341922十九北二線2222.540.838462.0113.730.96018.81東二線1340814聚十八南二線313.340.698724.7013.310.96960.03杏3J2東（東）1541185杏一南一線118.370.699152.918.07