油田抽油机供电系统无功补偿的应用(1)

　　摘要：为提高油田采油系统1140V供电系统的功率因数，在对油田抽油机负荷特点和运行状态，以及抽油机电动机无功补偿的存在问题、影响因素等进行详细分析基础上，研制了一种用电抗器控制无功的无功功率动态补偿箱，并详细介绍了补偿箱的技术特点、使用方法和实际应用情况。

　　关键词：配电系统 无功补偿 无功功率 电动机

　　1 引言

　　油田采油抽油机用电环境恶劣，人为窃电现象十分普遍，为防窃电油田抽油机电动机不得不采用1140V电压等级供电。为降低供电系统低压线路损耗，抽油机供电多采用变压器-电动机单元接线方式。由于抽油机工况复杂、供电电压偏高和供电方式的特殊性，给采油供电系统无功补偿设备选择及无功补偿的实现增加了难度，导致供电系统的功率因数长期偏低，一般在0.3～0.4左右，个别井功率因数在0.2以下。而电能计量则同时计量消耗有功电量和无功电量。

　　这种情况必然导致供电系统网损过大，供电部门要向采油单位收取功率因数调整电费，这对采油单位无疑增大采油生产的成本，使采油生产的整体经济效益下降。为使抽油机供电功率因数达到规定的要求，解决好1140V抽油机电动机系统的无功问题，对抽油机负荷特点、电动机运行状态等问题进行了认真研究，研制1140V的无功补偿及电动机控制箱，实际使用表明能很好地抽油机这种特殊负荷的无功问题。

　　2 抽油机负荷特点及运行状态

　　2.1 抽油机负荷特点

　　不同油井抽油机的负荷曲线不同，抽油机负荷是一种与井下工况和平衡情况有关，依抽油机冲程为周期连续变化的周期性负荷。

　　(1)抽油机负荷是变化极大的连续周期性负荷。变化频率常用冲程表示，抽油机冲程一般来说为6～12次/分钟，即变化周期为5～10秒。

　　(2)变化周期的上下两个冲程各有一个死点，抽油机停车后再起动时，总是从两个死点中负载较大的死点开始起动。因此，要求抽油机电动机应具有较大的起动转矩。

　　(3)抽油机负荷转矩和功率变化曲线如图1所示。从图中可以看出，抽油机在工作存在发电运行过程，其输出功率的大小和时间，随抽油机工作的实际工况不同而不同。

　　抽油机负荷特点决定选择电动机时，必须按最大扭矩选配电动机。实际中考虑到砂卡、结蜡等异常时，不致因起动困难烧毁电动机，通常还要人为增大电动机裕量，这无疑加剧“大马拉小车”现象，使得电动机长期在低负荷下运行。

　　电动机负载率低影响电动机的运行效率，国家标准GB12497-1995规定，Y系列37kW的6极电动机的负载率在0.40以上时为经济状态。

　　一般情况下，电动机效率、功率因数与负载率关系曲线如图2所示。图中a点对应的负载率称为临界负载率β0。从图2曲线可看出：当负载率β<0.70时，功率因数随负载率下降很快。

　　功率因数低下不仅增加电动机本身损耗，而且给电网造成附加损耗，降低电网供电能力和变压器设备的利用率。