1 前言
中原油田油區(qū)配電系統(tǒng)是采用35kv直配供電方式，配電變壓器（35/0.4kv）和低壓配電裝置設(shè)在計(jì)量站，再由計(jì)量站經(jīng)低壓電纜輻射配電至抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)（額定電壓為交流380v、額定容量45～55kw，油區(qū)主要用電負(fù)荷為抽油機(jī)電機(jī)）。低壓配電系統(tǒng)一般采用在計(jì)量站變壓器低壓側(cè)進(jìn)行集中自動(dòng)無功補(bǔ)償。根據(jù)多年的運(yùn)行情況，我們認(rèn)為這種無功補(bǔ)償方式、補(bǔ)償裝置的安裝位置不能滿足實(shí)際補(bǔ)償?shù)男枰?，致使油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)長(zhǎng)期偏低（約0.5左右），低壓配電線路損耗過大，系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益下降。因此，經(jīng)過我們對(duì)油區(qū)抽油機(jī)負(fù)荷特點(diǎn)的分析研究，提出了在油區(qū)抽油機(jī)電機(jī)旁進(jìn)行無功就地補(bǔ)償，即直接把補(bǔ)償裝置并接在抽油機(jī)電機(jī)的接線端。通過應(yīng)用效果較好，目前我局油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)顯著提高，線路損耗大幅度降低，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
2 抽油機(jī)負(fù)荷的特點(diǎn)
在油田的后期原油生產(chǎn)中，機(jī)械采油是生產(chǎn)原油的主要手段，同時(shí)機(jī)械采油的電力消耗也是主要的能耗之一。就中原油田而言，油區(qū)抽油機(jī)負(fù)荷約占生產(chǎn)用電負(fù)荷的80%以上。而這類負(fù)荷是一種依抽油機(jī)的沖程為周期性連續(xù)變化的負(fù)荷。電動(dòng)機(jī)功率的匹配通常是根據(jù)負(fù)載電流或扭矩變化規(guī)律，按均方根求出等值電流或等值扭矩來計(jì)算的。但在實(shí)際運(yùn)行中，因藏油情況的變化、泵掛深度的改變、地面調(diào)參情況的優(yōu)劣及自然氣候等因素的影響，抽油機(jī)電機(jī)的運(yùn)行與負(fù)載的變化又很難處于*配置中，所以使得抽油機(jī)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中負(fù)載率低下，又因單井電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償不到位，致使整個(gè)油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)偏低，力能指標(biāo)（η×cosφ）也就低下。因此機(jī)采系統(tǒng)單井用電的功率因數(shù)的高低，是決定整個(gè)油區(qū)低壓配電系統(tǒng)功率因數(shù)高低的關(guān)鍵因素，要想提高油區(qū)低壓配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，必須提高單井用電的功率因數(shù)，這對(duì)提高電能的利用率，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
3 無功補(bǔ)償方式存在的問題
油區(qū)在計(jì)量站采用自動(dòng)分級(jí)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行集中無功補(bǔ)償，補(bǔ)償容量按照變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)，用交流接觸器投切進(jìn)行調(diào)節(jié)，其存在的問題如下：
（1） 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況：
測(cè)試表明：抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，需要電力系統(tǒng)提供的有功功率、無功功率及功率因數(shù)都在不斷的變化，而功率因數(shù)的變化不能正確反映系統(tǒng)對(duì)無功功率的需要，且其在某一狀態(tài)下持續(xù)的時(shí)間極短，造成補(bǔ)償設(shè)備（交流接觸器用于無功補(bǔ)償投切開關(guān)）投切跟不上功率因數(shù)的變化，所以補(bǔ)償效果極不理想。因此按功率因數(shù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償容量，達(dá)不到預(yù)期的補(bǔ)償目的。
（2） 補(bǔ)償裝置安裝地點(diǎn)不妥：
在計(jì)量站安裝的集中補(bǔ)償裝置，也僅能對(duì)變壓器及以上的線路、設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償，而不能對(duì)抽油機(jī)電機(jī)供電線路進(jìn)行補(bǔ)償，從而不能zui大限度地減少系統(tǒng)的無功輸送量，無法使得整個(gè)線路和變壓器的有功損耗減少到zui低限度。
4 技術(shù)改造措施
（1） 無功補(bǔ)償方式的確定：
根據(jù)以上分析和實(shí)際測(cè)試，抽油機(jī)電機(jī)在運(yùn)行過程中需要從電網(wǎng)中吸取一定的無功功率，因此zui簡(jiǎn)單的補(bǔ)償方式就是在抽油機(jī)電機(jī)處加一適當(dāng)容量的電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償。由于無功功率在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，如果采用自動(dòng)補(bǔ)償裝置，將會(huì)得到更好的補(bǔ)償效果，但其造價(jià)將是固定補(bǔ)償裝置的5～10倍。因此根據(jù)我們采用固定補(bǔ)償后所取得的效果，沒有必要采用自動(dòng)補(bǔ)償裝置。
（2） 無功補(bǔ)償裝置及容量的確定：
按照《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，接在電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備側(cè)電容器的額定電流，不應(yīng)超過電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的0.9倍；其饋線和過電流保護(hù)裝置的整定值，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)-電容器組的電流確定。按照上述規(guī)定，抽油機(jī)電機(jī)采用就地固定補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償容量宜按電動(dòng)機(jī)的實(shí)測(cè)zui小無功的90%左右確定。
結(jié)合我們中原油田的實(shí)際情況，我們研制開發(fā)了一種無功就地固定補(bǔ)償裝置。該裝置為箱式結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝電容器及自動(dòng)空氣開關(guān)等。其額定電壓為交流400v、額定頻率50hz，裝置有較強(qiáng)的抗過壓能力，允許在1.2ue下長(zhǎng)期運(yùn)行，具有防爆、拒燃、無污染、防盜、防振、防陽光輻射功能，投切方式為手動(dòng)，即與電動(dòng)機(jī)的投切同步，極適合于油田野外運(yùn)行環(huán)境條件。主設(shè)備電容器為干式銀鋅鍍膜邊油加厚，有較強(qiáng)擊穿自愈能力。電容器的保護(hù)是采用元件熔絲保護(hù)。抽油機(jī)電機(jī)的額定容量一般在45～55kw，因此共設(shè)計(jì)了三種型式的補(bǔ)償裝置，以滿足實(shí)際需要。