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电网用电管理系统优化和管理

目录一、前言二、2012年电网管理现状(一)滨南配电网和设备现状(二)电网管理存在问题分析三、节能管理措施和潜力分析(一)输配电环节节能措施及潜力分析(二)用电环节节能措施及潜力分析四、取得的成果五、结束语一、前言众所周知, 提液是油田企业上产的主要手段, 没有电力保障则油田生产无法维系; 但若不对电耗加以有效控制( 电费一般占油气开发操作成本的 30%以上), 降本增效又成为一句空话。

伴随老油田稠油区块以及注聚区块开采等三次采油规模的扩大,电费控制与原油生产之间的矛盾越来越突出,如何做好电力系统管理工作已成为油田企业实现可持续发展的一个重大课题。

一方面,油田的发展必须重点抓紧、抓好电网的建设和发展,要把电网的建设摆到一个重要的位臵,只有发展电网才能为油田分散的能源开发提供连续供电的条件;另一方面,节能降耗和污染减排是“十一五”期间一项全社会任务,是构建和谐社会的重要因素。

国家在“十一五”规划中提出2010年单位GDP能耗下降20%,这个任务非常艰巨。

抓好油田能源生产中的节能降耗,要从降低发电能耗,优化调度模式,降低综合线损,电网规划优化,电力变压器节能,电网无功配臵优化,用电需求侧管理,改变用户用电方式,提高终端用电效率等多方面入手。

油田的发展需要电力系统运行的优化,孤岛采油厂配电网系统属于次级末端电网,目前由输送环节和用电环节组成。

输电环节由10kV或6kV电力线路、电缆、变压器等构成;用电环节由各类异步电动机及其控制装臵、变压器、电阻类用电设备等组成。

因此,孤岛电网节能的潜力可以从这两个环节入手分析。

二、2012年电网管理现状(一)滨南配电网和设备现状孤岛采油厂 6kV线路78条,共计658.3km,其中:运行5-10年的线路12条,112.7km;运行10-20年的线路17条,136.2km;运行20年以上的线路49条,409.4km。

电杆13669基,变压器2049台,总容量298435kVA,配网开关56套,带大站45个,带油井2012口,开井数1600多口,日液量3.4万方,油量6600余吨,高压计量装臵231套,单井计量装臵近857台。

(二)孤岛电网管理存在问题分析1、线路老化抗灾能力下降同时网损增加孤岛电网已建成30多年,大部分线路由于运行年限过长,自然损坏程度较高,存在电杆老化裂纹、导线锈蚀、断股、拉线老化等现象,目前还有409.4公里的线路已经运行20多年以上,都不同程度地存在着电杆裂纹,导线、拉线腐蚀,金具老化等现象,长期运行造成线路氧化严重,部分导线及打火线呈粉质化,阻抗加大,造成线损偏高。

2、存在结构不合理运行部经济的线路线路的经济合理运行方式应该是短线路、轻负荷,但是由于孤岛油井的大面积开发,新井不断往外延伸,还有10公里以上的14条,其中垦90南线、孤南2东线达到了20公里以上,因油井较多负荷较重,造成线路负荷大,线路损耗高。

3、配电变压器等的选型问题。

在变压器的选型问题中,存在变压器容量太大、太小的情况,变压器容量太大,出现"大马拉小车"现象,变压器不能充分利用,空载损耗增加。

太小会引起过负荷运行,过载损耗增加。

另外,还存在一小部分能耗较高的变压器、普通电机及控制柜。

4、线路无功补偿存在问题孤岛电网只有对60%的重点线路进行了无功补偿,一些注水电机线路和负荷频繁调整的线路没有进行补偿,并且随着线路上感应电动机和其他感性用电设备增多,除吸收系统的有功功率外,还需要电力系统共给大量的无功,并经过多级送电线路、变压器的输送和转换,造成无功功率的损耗,使得电网功率因数下降;只有60%的配电线路的电容运行良好,功率因数达到了0.85以上。

由于近年来高压电容的逐步老化和损坏,我厂6kV线路的功率因数正逐年下降,须对老化电容进行更5、配网自动化瘫痪自2001年开始进行6KV配网自动化建设至今,共安装FTU56台,开关66台,构建了34条双电源供电环网线路。

近年来,由于维护投入不足,配网自动化站端系统硬件故障频繁。

主要包括服务器电源模块损坏、死机、软件系统瘫痪,线路开关老化以及二次故障等问题。

配网自动化的瘫痪导致我厂的电力管理手段大幅下降,故障查找、故障隔离、故障恢复的时间都大幅上升,制约采油厂电网的平稳运行。

三、用电管理措施和效果分析2011年,针对以上问题,我们加大科技投入和技术改造力度,加强用电管理职能,开展节能降损活动,深挖内部潜力,实施电网全面经济运行,减少网络损耗,提高供电的可靠性,主要措施如下:(一)技术措施和效果分析1、增加无功补偿,提高线路功率因数 (1)无功补偿的原理图3 无功补偿原理图单相电容的阻抗并联电容器的工作电流 电容器的容量与电容值的关系单相 s三相Q(千乏)视在功率 S =UI 千伏安 有功功率 P =UIR 无功功率 Q=UIL功率因数 P (千瓦)因为电力负载都是大部分感性的,并联电容器,增加容性电流,UCI IfCX C π21=pCpC CU f X U I π2==22p p C fCU U I Q π==ϕII S PR ==ϕcos ϕcos ⨯⨯=I U ϕsin ⨯⨯=I U 2323CU f U I Q C π==22Q P S +=把感性负载抵消掉,增加有功功率,提高功率因数。

(2)补偿方案按照"分级补偿,就地平衡"的原则,对功率因数低、无功负荷大,功率因数达不到0.85的线路的15条6kV线路在适当地点安装补偿电容器,进行分散补偿,共安装电容器2500kvar。

表2 2011年线路电容补偿施工安装方案补偿方式采用集中固定补偿,补偿点主要是放在线路负荷的中心点。

图4 2012年线路电容补偿施工安装方案图(3)效果分析 无功补偿作用:一是补偿无功,可以提高功率因数;二是功率因数提高以后,提高设备的利用率P=S. 三是降低功率损耗和电能损失。

ΔP= 3P2R\U2( )2×10-3 四是改善电压质量ΔU=(PR+QXL)×10-3②经济效益计算:根据无功补偿经济当量来计算无功补偿的经济效益,即每安装1kvar 的补偿电容,相当于降低了多少kW 的有功损耗。

查有关资料知,各种电压等级的无功补偿经济当量和该用户补偿后的降损功率如表2所示,总损耗计算见表3所示。

表3 各电压等级下的无功补偿经济当量和补偿后的功率损耗ϕcos ⨯⨯=I U ϕcos ⨯⨯=I U表4 安装电容的线路损耗降低统计表2.合线路结构理布局,减少迂回(1)以小容量、密布点、短半径为原则,对全网的布局和结构进行了全面规划和改造,消除供电半径不合理,迂回供电的线路,按照35kV输电线路距离不超过25km,6kV线路供电控制在10km范围内,形成了一个布局合理、运行经济的供电网络,更有利于降损节能,并确保了设备安全运行。

对运行时间长,线径细、损耗高的二采线、孤四北线、渤21线等12条进行了合理布局和技术改造,基本实现了短线路轻负荷的原则,共减少线路迂回78.24km。

并在线路施工中,优化设计,合理选择导线截面。

按照从主干线到分支线由大到小的顺序选择阶梯型导线截面,降低导线电阻,减少电能损耗和线路压降。

并积极采用节能新产品,在各联接节流点的施工中,采用导电膏,采用安全节能型的安普线夹,减小了载流体各连接点的接触电阻,降低了能耗,同时又有效地防止了因连接点接触不良(2)效果分析不仅使电网运行更加安全,而且减少了线路损耗。

6kV架空线路的损耗计算公式:图5 架空线路示意图表5 6kV架空线路的损耗计算表经过计算,每公里电阻0.15~0.2欧姆,6kV线路每公里线路传输损耗大约为0.006×Q²(kvar),主干长1公里线路满负荷损耗大约为6千瓦(以平均100安培为满负荷),线路改造后,每年可减少线路迂回造成的电量损耗78.24×6×24×365=412.07万kWh。

3、规范施工设计、合理选型变压器在运行中大量取用无功功率,使得变压器损耗在整个电网设备损耗中所占比例很大,可达30%左右。

因此,降低变压器损耗,对降低电网损耗至关重要。

合理选择变压器即可保障运行的安全可靠,又可降低损耗。

各类,变压器参数列表如下:表6 各型号变压器额定损耗对比表在施工设计中,我们合理选择变压器型号和容量。

(1)合理选择变压器型号和容量和运行方式。

合理选择配电变压器的容量是变压器经济运行的要求。

变压器容量太小,会引起过负荷运行,过载损耗增加;变压器容量太大,出现"大马拉小车"现象,变压器不能充分利用,空载损耗增加。

因此,严格按照实际负荷情况确定配电变压器的容量,在了解了用户油井负荷的情况下,尽量根据变压器工作在90%以上利用率的情况下选择变压器容量,并认真分配各相负荷,三相负荷尽可能平衡,使中性线的电流最小。

使变压器处于经济运行状态,损耗降到最小。

变压器功率损失ΔP(千瓦)、效率η(%)和损失率ΔP%(%)的计算公式:ΔP=Po+2Pk (2-1)η=P2/ P1= Secosφ/(Secosφ+Po+2Pk)100 (2-2)ΔP%=ΔP/P1100% =( Po+2Pk)/(Secosφ+Po+2Pk)100% (2-3)=I2/I2e= P2/Secosφ (2-4)P1---变压器电源侧输入的功率P2---变压器负载侧输出的功率cosφ---负载功率因数I2---变压器二次侧负载电流I2e---变压器二次侧额定电流由上式可知变压器损失率ΔP%是变压器负载系数的二次函数,ΔP%先随着增大而下降,当负载系数等于jp=(Po / Pk)1/2 (2-5)时即铜损等于铁损。

然后ΔP%又随着增大而上升。

jp是最小损失率ΔP%的负载系数,称为有功经济负载系数。

所以,当固定变压器运行时,可通过调整负荷来降低ΔP%。

图6 变压器不同负载下的损失率曲线根据我厂KLK37C4、D3P17、16XNB11、D13N31等抽油井的月用电量计算,计算β≈0.163,所以50kVA 变压器的综合功率损耗为:表7 S11型和SJ 、SJL 型变压器损耗对比表图7 不同型号下的变压器的功率损耗对比SL7、S7 更换成S11,每台可减少损耗0.7344 kW ,年节电6433 kWhSJ 、SJL 更换成S11,每台可减少损耗0.2294 kW ,年节电2009.54kWh4、进行电网升压改造(1)原理:ΔP = 3P 2R\U 2( )2×10-3因为电压等级低,在同样负荷的情况下,线路线损大。

ϕcos ⨯⨯=I U据计算每公里1140V线路每天的线损是110.4kWh,是6kV线路线损的25倍,全厂共有1140V线路26km,月线损为12.37万kWh。

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