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油田低压电气节能设计问题分析

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年1月作者：祝琛张明君孙平

[导读] 随着电气水平不断提高，电气设备耗能问题逐渐得到重视和关注，节能降损必须从技术设计抓起。要想实现低压电气的节能降耗，不仅要求电气设计人员认真优化设计方案，而且现场管理人员的精心管理维护，从而达到低压电气节能的目的。

胜利石油管理局有限公司公共事业服务中心祝琛张明君孙平

摘要：随着电气水平不断提高，电气设备耗能问题逐渐得到重视和关注，节能降损必须从技术设计抓起。要想实现低压电气的节能降耗，不仅要求电气设计人员认真优化设计方案，而且现场管理人员的精心管理维护，从而达到低压电气节能的目的。
关键词：油田；低压；电气节能设计
        在科技不断进步与发展下，油田企业开始逐渐面临低负荷配电与用电量增长的矛盾。而稳定、高效的供配电系统是保证企业各项生产活动顺利进行的前提，在设计低压电气中，必须考虑到这一问题，多以节能思维及手段进行设计，遵循节能原则，这样才能使设计方案符合节能需求，消除低负荷配电与用电量增长的矛盾，确保油田企业获取更高的经济效益及社会效益。
        1低压电气设计遵循的节能原则
        节能原则是油田低压电气节能设计中需要最先考虑的内容，始终将节能降耗作为目标及准则，在整个设计思路及内容上体现节能降耗，并对能源消耗的方式进行改进及优化，从根源上改变能源过渡消耗的问题。在整个线路设计方案中，将传输线路电能消耗及设备本身电能消耗减少，将无关消耗点消除或者减少。同时，在考虑到节能降耗的同时，也要考虑到用电安全，保证电气适用性及安全性也是重要的设计准则，这样才能保证节能设计真正发挥实际功用。
        2.低压电气设备节能问题
        2.1线路损耗问题
        电阻问题一直是油田电气线路传输所面临的重要问题，会促使电流通过电气设备传输时，产生较大的功率损耗，并且在电缆敷设数量不断增多下，线路功率损耗会不断增大，使电力能源遭到浪费。为此，需要在电压线路中控制在标准内将供电半径，如果线路较长，可以适当将导线横截面积增大，这样可以在一定程度上控制功率消耗。
        2.2低压电气设备能耗问题
        在油田供配电系统设计中，应用高效的节能产品通常可以在一定程度上将自身能耗降低。鉴于变压器在“铁损”和“铜损”上体现着有功损耗，为此，要想将变压器功率减少，就必须对变压器的容量及安装数量科学、合理控制。需要结合油田实际生产需求，对变压器的容量及电力负荷科学选择。
        3.油田低压电气节能设计措施
        3.1对供配电系统合理配置
        设计油田供配电系统，不仅要遵循设计原则保证设计的合理性，还要综合考虑到用电容量、负荷、生产规模等等。首先，按照电负荷容量分布在设计中，可以将电压损失减少，降低供电半径与线路损耗，保证可以控制在标准范围内，供配电线路长度要低于250m。其次，在供配电中要分清级数，因为不同级数的低压配电系统在电能消耗上存在差异，通常将低压配电级数控制在三级内，这样能够达到供配电系统节能效果。通常，电压与损耗两者负相关，电压高，损耗就越低，由此，需要对供电电压科学选择，保证电压等级符合标准，这样才能从根源上控制能耗，实现节能目标。
        3.2对供配电线路优化
        电阻问题是电流传输过程中形成的，会增加能源消耗，为此，在低压电气设计中，减少线路损耗是非常有必要的。对导线合理选用，适宜采用铜芯及铝芯的导线，这类导线有着较小的电导率。同时，要想将导线的长度减少，就要对配电线路优化，保证线路平直，避免弯曲，在设计变压器中，需要保证其与负荷中心靠近，从而将电能损失减少。

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一般，线路电阻与电路截面成反比关系，由此，需要设计好线路截面大小，一般要考虑到热稳定、截流量、电压损失等问题，要满足这些要求就要适当增加导线截面，进而将导线使用寿命延长，将线路损耗减少。
        3.3对变压器合理选择及配置
        配电变压器依据电磁感应定律将某一数值的交流电压（流）变频成一种或者几种数值不同的电流（压），是油田生产电气发电的重要组成部分，配变电压器能量耗损原理是：在线圈通电产生磁通后在中心铁芯内流动，磁力线表面产生的电势能与铁芯截面形成回路，产生涡流，由于电流流过铁芯发热，使得电耗能增加，同时线圈的材质是铜，电流流过电阻作用下会使得电能损耗。同时在变压器的容量方面容量过大或者过小都会造成设备超负荷运转，由此造成资源的浪费。所以，应根据不同材质、规格下变压器电能损耗的不同，做出选择。对于已经拥有的投入工作的变压器，可进行适当的改造，减除高耗能材质，提高整个系统的供电效率。另外，新的油田开发中，对于配电变压器的选择应该结合油田的环境与情况，在电容量、变压器、线路规划上做出最合理的调配，使其达到最大的利用程度。在处理回收的设备时，应该检查其基础设施配件是否完好，并且解除部分失效的线路，优化电网布局，使得最大程度的减少耗能，提高效率。
        除了结合实际情况选择并维护配电变压器，利用技术原理改进线路也是有效的手段。一般机械中的线路线圈电阻大，电流输送成本大，采用无氧铜线能有效降低电阻，降低电量损耗成本。同时，还能降低对变压器中心铁芯的损耗，是比较合适的材料。另外，由于导电过程容易产生高温，目前开发研制的高温超导配电变压器采用非晶合金代替铁芯，使损耗在可测范围内比同类型器械内降低了95.5%，这种新型材料的运用是有效可控的。因此，在研究油田低压电气的过程中应该重点关注。
        3.4调频技术
        有些电动机需要进行大范围调电，变频可以提高电动机的工作效率。变频柜作为拖动动力装置的主要设备，具有很强的节能作用，在启动和调速方面也有很好的效果。变频柜的使用不仅能够增加器械使用寿命，还能显著的减少流量输送的损耗，是油田开采的重要技术组成。但是变频柜的安装和使用均需要特别的注意，不同的油田需要因地制宜。目前，我国部分的油田开采企业已经投入了这一技术，但效果仍有提升之处，需要进一步的改进，这包括在变频器末端安装无缘滤波器，将高频波进行过滤，使得输入恰当波形来满足电流输送需求，以降低非必须电量的损耗。
        3.5功率因数
        设备的使用都需要用功率进行衡量，这里的功率是有功功率和视在功率的比值。有效功率即交流电瞬间功率的均值，电路中电阻部分的实际消耗功率，视在功率是电路中总电压的有效值与电流的有效值的乘积的比。在我国，对油田的开采设备的使用功率有明确的规定，根据这一标准可以判断电动机的使用是否合规，对于没有达到标准的设备，需要采取不断接近负载的方式，校验功率的馈点进行弥补，若提高了功率还是不能满足要求，就必须采取安装静电电容的办法，静电电容集综合补偿和分别补偿于一体，是有效的补偿装置，通过添加补偿装置节省能耗，避免浪费。
        4结束语
        综上所述，在油田各项生产不断深入下，低压电力系统中的电气设备、线路也在不断增多，用电量及能源损耗增大。由此，必须从设计方面优化低压电气节能，结合油田生产的实际情况，选择满足节能需求并符合生产需求的设备、优化布局设备及线路，注重对节能减排的宣传教育，形成良好的节能氛围，从而取得更为显著的低压电气节能效果。
参考文献
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