李建玲
中原油田分公司供电服务中心 河南濮阳 457001
摘要：油田大部分负荷为感性负荷，电气设备功率因数低，功率损耗大，不稳定。因此，无功补偿在油田电网中的合理配置对油田的安全可靠运行具有重要意义。配电网无功的合理分配在提高电网电能质量、节能、降低能耗方面发挥着重要作用，无功补偿是提高功率因数、减少线路损耗的有效措施。油田电网无功补偿还可以有效优化电网运行，提高系统功率因数，降低输电过程中的功率损耗，降低企业生产成本。同时，保证了电气设备的电压质量，使其达到额定功率，提高了设备的工作效率。
关键词：动态无功补偿；配电网；油田电网
引言
随着中国经济的迅速发展和国际能源紧张加剧，能源质量的提高和节能降耗管理成为国家政策的重要组成部分。有效解决油田电网优化运行问题，降低电网损耗，提高经济效益已成为油田电网系统的当务之急，加强对这一问题的研究有助于正常发挥电气设备的有效性，有力地保证油田电力用户对电能质量的要求。由于无功功率存在不能远距离传输的特性，大量配电变压器和下属用电设备的无功功率必须就地补偿，就地平衡。合理无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，可以有效测量电压水平和系统稳定性，降低电网的有功损耗，达到电网节能的目的。油田电网中，多股电容器组无功补偿方式集中，变电站(处)之间的无功补偿容量未与地区电网统一考虑，补偿容量和补偿位置配置往往不合理，无功补偿容量不能随负荷变化再次动态调节，存在补偿和补偿过量的缺点。
研究和应用适合油田电网的经济合理的无功补偿技术，统筹规划系统无功补偿，动态补偿已成为油田电网经济运行的必然途径。随着油田电网升压改造的不断推进，基于负荷特性的固定补偿和动态补偿相结合、混沌遗传算法的油田区域电网集中式动态补偿技术逐渐形成。根据中原油田新寺变压器典型电网的现有电网结构、补偿和负荷情况，采用自适应负荷预测和混沌遗传算法，合理确定了低压变电站和35kV变电站集中无功补偿的固定补偿容量和动态补偿容量，同时根据电网负荷情况动态优化控制各变电站的无功补偿容量， 从而降低电网损耗，达到节能的目的，在北方和中部电网升压改造中逐步推广应用。
1.动态无功补偿阐述
无功功率补偿简称无功补偿，对电力供电系统的电网功率因数起重要的提高作用，可以有效提高供电系统以及线路的效率，降低损耗。无功补偿技术主要分为电容器组分组固定的补偿方式、调压式补偿方式、SVC 静止无功补偿技术、SVG 动态无功补偿技术。
动态无功补偿调节无功输出有两种方式:第一种是改变电容器组的数量，第二种是控制电容器电压。在额定频率下，电容器的补偿容量与两端工作电压的平方成正比。只有改变电容器两端的工作电压，才能控制电容器的补偿容量，实现实时动态无功补偿。近年来，供电企业在变电站和新建变电站的升级改造中大力推广VQC自动电压无功补偿装置。该装置的补偿原理是调压补偿[1]。静止无功发生器(SVG)是指利用由完全受控的电力电子器件组成的桥式变换器进行动态无功补偿的装置，SVG动态无功补偿技术采用交流输电技术，且这种交流输电技术是以IGBT为核心的。动态补偿装置可以迅速连续地提供电容性和感性无功功率，实现适当的电压和无功功率控制，保障电力系统的稳定、高效、优质运行。由于SVG具有如此优越的性能，将是今后动态无功补偿装置的重要发展方向。
2.动态无功补偿的作用
电力系统中大量的无功功耗在于配电网和用户，无功远程传输造成大量的电网损耗，无功补偿对于保证用户的电压质量和供电企业的经济效益至关重要，越来越成为供电企业和电力用户关注的焦点。
随着行业技术的革命，无功补偿技术也经历了从旋转到静止、从静态到动态、从固定投入到分组投切、从机械投切到晶闸管投切的一系列发展过程，在实际应用中积累了丰富的经验。由于无功功率不能通过网络远程传输，不经济，为了降低线路损耗，提高系统的功率因数和电压质量，大量配电变压器和电感负载消耗的无功功率必须就地集中，随机补偿和平衡。进行合理的无功补偿配置，确定补偿安装地点和补偿方式、补偿容量，可以降低电网损耗，提高系统功率因数，改善电网运行条件和电能质量，达到安全、经济运行的目的。
油田往往负荷较大，且具有无功严重不足、网损较大、功率因数低等特点，这些都是影响油田电网安全经济运行的问题，因此需要在电网安装无功补偿装置进行补偿。现在油田一般采用的是在HOkV和35kV变电站用并联电容器进行集中补偿的方式。由于并联电容器补偿不能动态调节，所以负载变动经常发生过度校正和不足校正。另一方面，电网中各等级电网之间关系密切，一个变电站的无功补偿会影响其他变电站，但目前的变电站无功补偿从区域电网的角度，对无功补偿方式、最优补偿容量和地点进行了统一的规划和考虑，无法实现无功分层的当地平衡。而动态无功补偿是解决上述问题的最好办法，可以在区域电网上更好的实现无功优化，达到节能和减少消耗的目的[2]。
3.动态无功补偿在油田电网的应用
SVG 动态无功补偿技术目前应用于中原油田35kV的陈庄变电站，中原油田电网是国内最大的企业电网，负荷主要是稳定的油井负荷，无功补偿大多是固定切割电容器模型。关于油田电网无功补偿问题，中原油田电力管理公司逐步采用区域无功补偿技术进行电网升级改造。综合陈庄变电站的功率因数和电压畸变率较低的情况，选择了应用SVG技术来无功自动补偿以及进行谐波处理。操作位将±4MVA的SVG装置安装在6kV的母线一旁。
该设备投入使用后，在无功功率、调压、功率因数、谐波治理等方面取得了显著效果，其技术指标也达到了相应的要求。一套SVG设备可调节的范围为-100%至100%，响应时间都小于1s，且滤波效率通常基本大于90%。实时功率因数值有一定幅度的提高，从0.86增加至0.987。电压畸变率进一步降低至2%。该装置具有完善的控制保护和报警措施。装置故障时提供报警信号，装置严重故障时可阻断SVG驱动脉冲，同时装置停运。
陈庄变电站采用静止无功发生器动态无功补偿技术后，无功补偿实现无级调节，补偿效果和质量达到设计标准，功率因数由改造前的0.86提高到0.987以上。陈庄变电站高压端陈艳输电线路线损由3.2%降至2%，变损由0.83%降至0.69%。2014年盐陈线线路损耗减少87.99×104千瓦小时，陈庄变电站损耗减少9.65×104千瓦小时。2014年经测量补偿的陈庄变电站减少的总损失为97.64×104kWh，直接经济效益为73.23万元。补偿容量±4MVA的SVG装置运入后，运行电流下降，变电站设备利用率进一步提高，用电高峰期的设备承载能力增强[3]。变电站无功补偿后，胜利电厂无功得到间接补偿，发电机无功出力降低，发电机组效率提高，从而降低煤耗和碳排放。
结语
在中原油田的应用说明了动态无功补偿技术在适合其使用的地方可以很好的发挥作用，降低损耗、维护优化电网，降低燃料消耗以及电网损耗，产生了大量经济社会效益。动态无功补偿技术是无功补偿技术的一大进步，该技术的成功应用为油田电网的稳定经济运行和电压质量的提高提供了有力的技术保障，具有很大的应用前景和推广价值。
参考文献
[1]张得祥,丁纯.动态无功补偿在油田变电站的研究[J].电子世界,2016(17):169-170.
[2]杨晓松. 动态无功补偿在油田变电站的应用研究[D].山东大学,2011.
[3]田爱兰.SVG动态无功补偿技术在油田变电站的应用与推广[J].石油石化节能,2016,6(05):21-24+9.