静止无功补偿技术在油田6kV配电线路上的应用

陈学梅 赵智 李红艳 陈津刚 李子锋

（大港油田公司 天津 300280）

1 问题的提出

大港油田生产配网以6KV架空线路为主,线路普遍存在距离长、分支多、负荷分散的特点，单条生产线路上带有大量的6kV配电变压器，配电变压器又带有大量的油井、注水泵、外输泵类感性负荷，受负荷性质及线路特点等客观因素影响，低压就地无功补偿不能满足无功补偿的需求，6KV线路上的合理的无功补偿措施必不可少。

目前，油田6KV生产线路的无功补偿主要采取固定电容补偿方式，根据线路的长短、负荷分布及负荷轻重，补偿点和容量有所不同。据统计，油田94条生产配电线路，平均每条6KV配电线路补偿点数3处，单条线路平均补偿容量560kVar。固定电容补偿方式接线简单、设备少、投资小，对线路的经济运行发挥了不小的作用，但在实际运行中存在以下问题：

1.1 电容器的投切需要人工操作进行，跌落式熔断器作为其投切和保护的设备，在投切时不可避免会对线路产生较大的冲击，容易引发线路故障，同时操作人员的安全风险也较大，因此，实际电容的投切往往只能在在线路停电的情况下进行。

1.2 由于油井生产方式、注水量调整等原因，线路上的负荷的大小在一段时间后会发生变化，无功的需求量也随之发生变化。而电力管理人员不能及时掌握变化情况，导致线路出现过补偿或欠补偿情况。过补偿造成无功潮流反送电网，轻则影响电网经济运行，重则给电网安全运行造成危害；欠补偿造成线路功率因数不达标，影响线路的经济运行。

1.3 随着低压、中压变频类谐波源设备的大量使用，6kV线路上有一定量的谐波存在，电容器有发生并联谐振，放大谐波的危险。

为解决上述问题，提高6KV线路运行的经济性及可靠性，我们开展了静止无功补偿技术的应用研究。

2 静止无功补偿技术（SVG）

静止无功补偿技术（SVG）是将电压型变流器通过电抗器并联在电网上，通过适当地调节变流器交流侧输出电压的相位和幅值，使其吸收或发出满足要求的可连续调节的无功电流。其特点是：

2.1 双向连续调节无功功率输出，不会造成补偿点无功的过补及欠补；

2.2 响应速度快，时间≤10ms；

2.3 补偿器无功输出受接入点电压影响小；

2.4 补偿时不会对电网造成冲击。

静态无功发生器SVG并接在高压电网上，有直挂式和降压式两种，其中直挂式由多个IGBT链接单元串联后直接接在高压母线上,由于IGBT管数多，控制相对复杂。因此，我们选择了降压式结构，其结构示意图如下：

图1 SVG结构原理图

由于6KV架空线路在野外，运行环境恶劣，SVG采用了预装式箱体结构，确保设备可靠运行。

图2 预装式箱体SVG

3 静止无功补偿技术（SVG）的现场应用

结合生产实际,我们先后在板1719线、孔1018线、羊520线路上进行了SVG技术的现场应用。

3.1 SVG实施前线路运行情况

线路负荷及补偿现状见表1。

表1 6k V线路运行情况

对“大港油田电网运行参数及计量共享系统”的6KV线路出口监测数据进行统计分析，结果表明：

在线路上负荷发生变动时，线路的无功补偿无法达到0.9的考核目标，且均存在过补情况。

表2 线路无功补偿监测情况

下面是8月4日-8月11日1719线路出口有功功率及功率因数的瞬时监测数据（每隔6小时1个点）。从下图可以看出，当线路生产负荷（有功功率）发生变化时，无功补偿不能达到0.9的补偿要求。

3.2 SVG实施后线路运行情况

3.2.1 SVG补偿方案

综合考虑三条线路负荷及无功补偿现状，以及箱式结构SVG现场占地需要，确定三条线路上SVG补偿方案如下：

a、板1719线路：67#杆附近安装300kVar的SVG，同时根据目前负荷情况，切除3组补偿电容。

b、孔1018线路：在孔1018线路在38#附近安装300kVar的SVG，同时将43#杆处300kVar的电容组停用。

c、羊520线路：在520线路28#杆附近安装150kVar的SVG，将31#杆90kVar补偿电容停用。

3.2.2 SVG效果分析

将SVG的补偿达到的功率因数设定在0.99，在运行一段时间后，我们对三条线路的运行情况进行了跟踪分析：

（1）SVG技术应用后，解决了6KV配电线路存在的无功过补的问题，抑制了容性电流流往变电站，降低了由此造成的谐振几率，线路运行可靠性提高。目前为止，三条线路没有发生一次故障停电，由此带来的经济效益很可观。

（2）SVG技术应用后，实现了线路的动态连续补偿，将功率因数稳定在一个较高的水平。

表3 SVG投入后线路无功补偿监测情况

以下是SVG投入后，1719线路功率因数稳定运行的曲线图，从变电站监测线路运行曲线可以看出，1719线路有功功率一直在变化（其无功需求也应随之变化），而其功率因数稳定保持在较高的运行水平。

图5 1719线路有功功率变化曲线

图6 1719线路功率因数变化曲线

（3）SVG技术应用后，在目前负荷及补偿状态下，有一定节电效果。SVG目前无功输出还不到50%，从长期来看，负荷越重，变化范围越大，节电效果会更好。

4 结论及建议

4.1 在油田三条6KV配电线路上应用SVG静态无功自动补偿技术，得出以下结论

4.1.1 SVG技术可以解决目前线路无功补偿存在的过补问题，抑制容性电流进入变电站，降低谐振发生的几率，有利于提高线路运行的可靠性。

4.1.2 SVG技术与固定补偿技术相结合，可以将线路的运行功率因数控制在一个较高的水平，在降低线路损耗的同时，也降低了人工投切电容的工作量，减小了人工投切电容对电网的冲击。

4.2 结合实际应用，同时给出以下建议

4.2.1 由于SVG静态无功补偿技术的成本高，建议在后端负荷偏重的长线路上加以应用，其节电效果会显著得多。

4.2.2 建议在变电站内应用SVG技术，对于提高变电站的主变供电能力以及变电站系统运行的可靠性将发挥更明显的作用。

4.2.3 由于SVG技术是一种电力电子技术，对环境的应用要求比较苛刻，因此，其在油田野外工况下使用的寿命及可靠性还有待于进一步跟踪。