配电网降电综合技术研究及现场应用

1 采油三厂供用电管理概况

自采油三厂开发建设以来, 陆续建成了比较完备的供电系统, 分布在文明寨油田、卫城油田和马寨油田, 建成35KV配电线路11条和6KV配电线路1条, 约98公里, 配电变压器198台, 10.8*10000KVA, 各种电机1050台左右、51000KW, 年用电量2.63亿KWh。

2013年全年用电2.63亿KWh, 其中油气生产用电25620万KWh, 其它用电670万KWh。在油气生产用电当中, 油气提升用电1.67万KWh, 占油气生产用电63.5%;注水耗电8031万KWh, 占油气生产用电30.53%;油气处理耗电578万KWh, 占油气生产用电2.19%。从以上三个用电过程用电比例可以看出, 一方面配电网在为采、注、输等生产系统输送电能的过程中, 会有一定的电能损耗, 2011年技术检测中心对我厂三条电力线路网损进行了测试, 测试结果平均网损率在9.5%左右, 若按9.5%的平均网损率计算, 我厂配电网每年损失的电量为2500万KWh, 折合电费1800万元左右;另一方面采油三厂环境复杂油气提升过程单井窃电每年也在1800万KWh左右;三是注水单耗较高。因此研究应用新技术新设备, 优化配电网运行, 提高各过程供电效率, 控制电量流失, 可以提高经济效益。

2 开展配电网节电综合技术研究

首先从油田各生产过程系统效率测试分析入手, 找出各过程造成电耗高的主要原因, 通过分析我们认为配网线损、油气提升过程和注水过程等三个方面, 电力消耗最大, 也是节电降耗的重点。根据以上分析, 我们明确了“优化电网降线损、提升过程反盗电, 注水过程降单耗”的思路, 本着先易后难、先试点后推广, 节电技术要成熟适用、稳定可靠的原则, 解决合理区配, 分步提高用电设备效率, 进而整体提高系统效率。

2.1 配电网优化运行技术研究

由于采油厂配电线路导线截面选择, 线路最最大负荷距的确定和配电电压的选择都不可更改, 这里暂不做研究。

2.1.1 配电变压器的经济运行

我厂配电变压器218台, 总容量达到10.8*10000KVA。如此多的配电变压器在配网中的损耗不可忽视, 2012年对部分线路的潮流计算表明, 变压器的损耗占到总损耗的50%左右,

从目前配网变压器来看应用情况, 配电变压器的节能存在一定的节能潜力。主要体现在节能变压器的应用按经济负载率选择配电变压器两个方面。

2.1.2 无功补偿的优化配置

2.1.2. 1 无功补偿存在的问题

无功补偿是简单有效的节电技术, 但是油田存在一些问题。

2.1.2. 1. 1 高压补偿多, 低压补偿少

2.1.2. 1. 2 高压补偿点少量大每条线路都是集中在变电所内部补偿, 这样造成较大的无功电流在较长的距离流动, 自然线路上的损耗就大。

2.1.2. 1. 3 电泵井无功补偿是一个空白。

电泵井电压变化大, 很难选择合适的电容器, 说以电泵井一直没有无功补偿, 电泵井额定功率大, 采油三厂电泵井平均额定功率55KW, 是抽油机井的三倍;每口的电泵井需要的无功功率35k Var-60 k Var, 平均在50 k Var左右, 全厂13口井共需要

650 k Var无功功率没有就地补偿。

2.2 提升过程防窃电技术研究与应用

2.2.1 抽油机第二代智能防窃犬研究

紧密结合采油三厂油区环境复杂, 油网农网分离后单井打孔窃电日益增多实际, 积极开展技术创新, 采取有针对性的降电措施, 推广应用防窃犬降电新技术, 实现电量的有效控制。

抽油机第二代智能防窃犬是我厂与巩义市联创节能设备有限公司共同研发及生产, 主要工作原理为是在每口油井及计量站各安装一个配电柜, 根据配电柜的传输实际消耗电能/电流与井口消耗电能/电流比较, 判断有无窃电现象, 无窃电则不进行任何处理, 有窃电则在电力传输线上产生一个短时的高电压, 致使窃电设备不能正常使用。

该设备采用目前最新的移动通讯技术, 利用GPRS高速通用无线业务组建网络, 以完全实时在线的通讯方式全过程控制低压的电网安全。并且能有效防止老乡打砸、刺水等各种破坏行为, 是目前防窃电的终端产品, 后经采油三厂要求在防窃电效果不变的前提下, 为降低成本将原来的一对一控制优化为抽油机第二代智能防窃犬一拖四控制。

2.2.2 高架单井电缆控制电量流失

针对不法分子从单井电缆上打孔窃电越来越猖獗的情况, 不法村民以各种借口不让我厂挖排, 如果我们只对计量站个别井高架这些不法厂主, 又转移到周围其它单井窃电, 不能从根本上解决窃电问题。为彻底解决电力治理上反复掐、掐反复的恶性窃电怪圈, 我们对窃电严重计量站编制单井电缆集中高架方案, 并分月安排计划, 分布进行实施, 全年共高架单井电缆35口井, 彻底消除不法厂点和村庄窃电问题。

以上两项技术防窃电措施, 年减少窃电约400万KWh。

2.3 注水系统降电技术研究

2.3.1 采油三厂注水系统现状

采油三厂注水系统建有注水泵站3座, 单体增注泵站35座, 总装机功率为16140k W, 增注泵175台, 在用128台, 全厂注水井开井488口, 平均日注水量19893立方米/日, 分注井数328口, 分注率51.8%, 其中:单耗10.61 k Wh/m3, 标耗0.6k Wh/m3MPa。综合指情况见表1和表2。

目前采油三厂注水系统效率为70.5%, 与中原油田的75.1%相比, 仍存在一定差距。

2.3.2 影响注水系统节电的潜力分析

2.3.2. 1 机组系统

机组系统电机输入总功率16140k W, 站内机组系统实际输出功率11378Kw, 系统效率70.5%, 而注水泵的机组效率的合格指标为80%, 从统计数据来看, 机组系统效率大于75.1%的站有18个, 占总数51.4%。机组系统效率小于75.1%的站有17个, 占总数48.6%, 两者注水单耗之差为1.06k W.h/m3。如果将这17个站机组系统效率提高至75.1%, 则年节电可达379.5万k W.h。分析者17座注水站注水系统效率低、能耗高主要原因是:

2.3.2. 1. 1 离心式注水泵效低, 能耗高。采油三厂早期建设的注水泵站使用的是小排量离心注水泵存在泵设计效率低, 设计效率只有66%, 而往复注水泵的机组效率大于80%;二是节流损失达, 离心式注水泵配套6000V电机, 配套变频调速难度大, 依靠闸门调节注水量, 产生节流损失。

2.3.2. 1. 2 部分注水泵变频故障待修。回流闸门漏失, 造成电能浪费。注水泵变频是稳定注水压力, 调节注水量, 节能降耗的有效技术措施, 到2012年底, 卫城油田和马寨油田有18座增注站安装了节能变频设备。部分变频器老化主机故障而停机, 注水泵工频运转, 开回流闸门控制泵排量, 造成大量能耗损失。

下面分别进行详细分析:

2.3.2. 1. 2. 1 注水泵所辖各水井压力不均衡。

注水泵所辖各水井压力相差较大, 为了完成所有井的配注, 泵出口压力需要保持在相对较高水平, 造成管网效率下降。

2.3.2. 1. 2. 2 注水工艺流程长环节多。

文卫城油田注水系统离心泵站-增注水泵站-配水间-单井的三级布站模式。由于配水间节流和管道距离长造成管道摩阻较大, 能耗损失严重。

2.3.3 注水系统节电技术研究

针对注水系统的节电潜力, 提出提高卫城油田和马寨油田注水效率, 降低注水单耗的技术改造等3项措施, 自明一污注水系统高低压分离, 马寨全油田、卫城北部和卫东区增注站实行低压供水, 注水干线除垢, 增注泵变频配套。

3 配电网节电综合技术应用效果

通过电力分析软件, 以电网潮流计算为基础, 在减少网损上, 按照优先选用S11节能变压器, 按照经济负载系数和最佳运行区间选择变压器容量, 同时“以低压就地补偿为主和计量站集中补偿相结合”的原则实施无功补偿电容器的优化配置;提升过程防窃犬和单井电缆高架相结合的办法控制不法分子窃电;注水过程以以降低注水单耗为突破口, 通过一系列措施, 取得了不错的节电效果。

3.1 配电系统降线损效果

3.1.1 新设备选用S11型低能耗变压器, 具有高可靠性、高阻抗、低能耗、低噪音、维护少、运行可靠性高的特点, 符合现代电力标准的各项技术参数要求和国家环保的要求, 把老设备替代下来。对32台高耗能变压器进行更换。本项目预计投资362万元。

老式变压器具有耗能高、运行稳定性差等缺点, 而新型变压器比老式变压器损耗要降低30%以上, 具有很高的经济效益;更换32台高耗能配电变压器后, 每年减少损耗84.48万k Wh, 直接经济效益为58.6万元, 同时每年可节约变压器维护费用15余万元。年经济效益共计73.6万元, 该项目投资计划为362万元, 投资回收期约为59个月。经济效益和社会效益非常明显。

3.1.2 因此结合为卫城油区供电的卫一311线、卫一314线、卫二314线三条线路线损高的问题, 准备在卫城油区15座计量站和4座增注站加装无功动态电容补偿装置30套, 设备投入后, 不用人工操作, 使各计量站功率因数能够始终达到0.95以上。每个计量站费用3.8万元计算, 以上3条线路30台配电柜需投资114万元。线路实施无功动态电容补偿后, 每座计量站功率因数可提高到0.95以上, 电流和线损将明显下降。电压相对平稳, 可提高供电的可靠性。并且可充分利用配电设备的定量, 减少因设备增加而使变压器增容的可能性。三条线路实施无功动态电容补偿后, 年可节约电量为114万k Wh, 折标煤178吨, 节约电费80万元。年投入产出比为1:0.7, 间接效益忽略不计, 投入17个月即可收回投资。

3.1.3 把目前通过其他方式, 降低冲次的油井, 更换为抽油机专用节能配套低速电机降低冲次, 达到节电效果。

3.2 提升系统防窃电效果及经济效益

3.2.1 防窃电投入

2012年损失标准, 高架文卫油区35口窃电严重油井电缆和安装4回路组合防窃电装置3台和移动式单井防窃电装置2台, 本项目投资240万元。

3.2.2 防窃电产出

2012年与2011年比由于采取以上两项技术防窃电措施, 年减少窃电约400万KWh, 费用300万元。

3.2.3

投入产出比=0.8:1, 9个半月就可以收回投资。

3.3 注水系统整体效果及经济效益

马寨和卫城油田提高注水系统效率降低能耗, 通过高低压分离调整、注水管线除垢和更换、强化现场管理等措施, 注水系统年节电379.5万k W.h, 投资550万元, 投资回收期两年零一个月。

4 结语

根据对电力传输过程中各环节的分析, 我们找出了配电网节电综合技术方向, 提高卫城油田采油系统效率, 降低油区电网损耗, 打造高效节电降耗示范区。概括起来有以下几个方面:

4.1 解决采油三厂实现油网农网分离后, 不法分子在油田单井电缆上打孔窃电问题, 从而不再发生下雨后大面积停井影响原油生产, 主要采用防窃犬和电缆高架两种技术措施的有效办法。

4.2 淘汰高耗能变压器, 优选节能型变压器, 依据经济负载率确定变压器合理容量和运行方式是降网损主要方向。

4.3 优化无功补偿方式, 依计量站就地补偿为主和单井分散补偿为辅, 采用自动无功补偿滤波电容器。

4.4 提高泵效、降低单耗:在全厂范围内开展提高注水泵效工作, 通过对变频器、注水阀片、阀座的检修, 回流闸门的治理工作, 使注水泵在高效状态下运行, 起到真正降低注水单耗的目的。

4.5 注水管线除垢既解决了注水水质问题, 又提高了注水井注水压力, 也降低了注水泵站的注水压力, 节电效果显著。

摘要：油田配电网为油气生产提供动力, 采油三厂油气生产电力消耗主要集中在, 油气提升、注水、集输、供配电等系统, 油气提升生产用电占63.5%;注水系统用电量占总用电量的30.53%;油气处理耗电和其它生产用电占2.19%。通过对配电网在为采、注、输等生产系统输送电能的过程电能损耗研究, 现场综合应用一系列新技术新设备, 优化配电网设计, 提高各过程供电效率, 找到工作的方向, 取得经济效益。

关键词：配电网,过程降电,综合技术,效益