ETAP软件在油田配网优化分析上的应用

陈学梅 刘津华 李 强

1大港油田公司采油工艺研究院2大港油田公司采油一厂3大港油田公司工程技术处

ETAP软件在油田配网优化分析上的应用

陈学梅1 刘津华2 李 强3

1大港油田公司采油工艺研究院2大港油田公司采油一厂3大港油田公司工程技术处

大港油田生产配网具有分支多、线路长、负荷多、配电变压器多的特点，人工计算很难实现潮流分析，因而无法掌握配网损耗构成、电压降落以及线路各节点的无功需求情况。ETAP电网分析软件可以实现图形化界面的潮流分析，具有丰富的图形元件、多种算法以及多种报告输出，可指导配网优化分析、节能降耗潜力分析以及编制合理的改造方案。通过绘制单线图，可以将电网、线路、变压器与负荷连接起来，搭接完成电网结构，再通过输入各元件的技术参数和编辑案例分析工具，便可得到电网的稳态潮流分析，可满足对配网进行设计、改造、节能分析时的技术需求。通过线路路径调整、变压器更新调整、无功补偿优化，完成了对线路的优化。优化后的线路末端电压升高，电压质量提高；线路首端加长0.65 km，在损耗增加的情况下，线路网损下降了2.04%，按线路年耗电420×104k W·h计算，年可节电8.48×104k W·h，折合电费5.43万元。

ETAP软件；油田生产配网；潮流分析；优化改造；调整方案

大港油田生产配网采用6/10 k V电压等级。受油田滚动开发的影响，配电线路随生产开发而延伸扩展，配网结构复杂，具有分支多、线路长、负荷多、配电变压器多的特点，为配网的潮流分析带来一定的难度。人工计算很难实现潮流分析，因而无法掌握配网各个节点的电压、电流、有功功率及无功功率分布情况，也无法得知配网的损耗构成、电压降落以及无功需求情况，因而不能实现配网的优化分析。ETAP电网分析软件可以实现图形化界面的潮流分析，具有丰富的图形元件、多种算法以及多种报告输出，可指导配网优化分析、节能降耗潜力分析以及编制合理的改造方案。

1 ETAP软件

ETAP软件是美国OTI公司发行的专业电力分析软件，拥有强大的计算功能，潮流分析是其主要功能之一。通过绘制单线图，可以将电网、线路、变压器与负荷连接起来，搭接完成电网结构，再通过输入各元件的技术参数和编辑案例分析工具，便可得到电网的稳态潮流分析，满足对配网进行设计、改造、节能分析时的技术需求[1]。

潮流分析可得到以下结果：①各节点电压及电压降；②各节点功率流及功率因数；③变压器带载调压分接头的设定；④线路、变压器有功损耗和无功损耗。

1.1 ETAP软件的单线图绘制

参见图1，运用右侧的元件工具栏，可以很容易实现配电线路单线图的绘制。双击单线图中的各个元件，可以依次录入图中的等效电网、发电机、变压器、导线、等效负荷等元件的参数。其中等效负荷根据电量统计结果确定[2]。

图1 配电线路的单线图绘制

1.2 编辑案例分析

通过编辑案例分析工具，可以对潮流计算方法、迭代次数、精度、负荷类型、调整情况及报警值等进行设置。

1.3 潮流分析结果

点击运行工具按钮可以得到计算结果。计算结果不仅能在单线图中显示，还能以报告的形式输出，生成多种内容报告，如潮流计算分析报告、损耗报告、元件报告、报警报告，并以word、excel、PDF等各种格式输出。

2 ETAP软件用于配网优化改造

周611线路位于周青庄地区的一条6 k V配电线路上，线路长16.54 km，供电半径4.6 km，有6 k V配电变压器25台，带有各类生产油井31口，线路最大用电功率1 500 k W。

开发初期，周青庄地区配电线路从35 kV线路上T接，建设露天35/6 k V变压器1台，二次侧引出6 k V架空线路即周611线路。由于35/6 k V变压器缺少必要的保护措施，造成6 k V线路发生故障而多次导致35 kV越级跳闸。为此，在该地区南三站西新建35 k V箱式变（无人值守变电站）1座，同时对周611线路进行优化调整。

2.1 周611线路改造前潮流分析

运用ETAP软件搭建周611线路模型，潮流计算后得出以下分析结果：

（1）网损构成情况。按照《油气田供配电系统经济运行规范》，油气田供配电系统经济运行考核指标为：6（10）kV系统包括6（10）k V配电线路及配电变压器，网损率应小于或等于6%。该线路网损率4.41%，在允许范围内。但根据调查，该线路还存在一定数量的高耗能变压器，其中S7型及以下配电变压器占到总数的45.8%。此外，从负载率来看，有12%的变压器处于非经济运行区。为此，对该线路配电变压器进行更新调整，这也是优化该线路运行的一个措施。

（2）电压降落情况。线路首端电压为6 k V，末端电压为5.84 k V，电压降落为2.83%。因此线路上的配电变压器分接头位置调整在6 k V档即可满足运行需要。

（3）无功需求情况。按照《油气田供配电系统经济运行规范》，油气田供配电系统经济运行考核指标为：油气田供配电新路功率因数应大于0.9。周611线路首端功率因数为0.5，没有达到运行要求。根据调查，该线路没有采取低压就地补偿及高压分散补偿措施，因此无功补偿优化是该线路优化调整的重点。

2.2 周611线路优化调整方案

2.2.1 线路路径调整

周611线路存在线路路径迂回架设以及部分0.4 k V低压线路过长的问题。因此，结合该地区35 k V系统调整，对线路路径进行优化调整，以降低线路的损耗。

（1）从新建35kV简易变到原周611线路0#杆新建约0.5 km架空线路，导线采用LGJ-120，与原线路相同。

（2）拆除原16#支线，在原19#分支处向东架设与原6k V线路连接。

（3）拆除原69#、29#支线，在原33#分支处新建6 kV架空线路到歧420、歧413-2、歧407、歧70井。

（4）拆除原11#支线低压架空线路0.3 km，新建6 k V架空线。

线路路径调整后，线路全长由16.54 km下降至14.59 km，见图2。

2.2.2 线路变压器更新调整

将该线路的10台配电变压器进行更新调整，详见表1。

表1 周611线路变压器更新调整情况

2.2.3 线路无功补偿优化

该线路负荷为抽油机及电潜泵负荷，为感性负载，且异步电机占60%以上。根据调查，线路上的低压负荷部分均未安装补偿电容，无就地补偿技术措施。因此对该线路上的17口油井的异步电机安装就地电容补偿，补偿容量为16 kvar，低压部分共补偿容量272 kvar。

根据ETAP软件潮流分析，确定高压补偿方案为：主干线80#杆加装一组100 kvar补偿容量；32#杆加装一组200 kvar补偿容量（额定电压6.6 k V）。

图2 周611线路调整改造示意图

2.3 周611线路优化前后对比分析

通过线路路径调整、变压器更新调整、无功补偿优化，完成了对线路的优化，运用ETAP电力软件，对周611线路优化前、后潮流分析结果进行了对比分析，见表2。

表2 周611线路优化前、后潮流计算对比

从表2可以看出，优化后的线路末端电压升高，电压质量提高；线路首端加长0.65 km，在损耗增加的情况下，线路网损下降了2.04%，按线路年耗电420×104k W·h计算，年可节电8.48×104k W·h，折合电费5.43万元。

3 结语

大港油田生产配网有6（10）k V配电线路108条，共计937 km，配电变压器2 270台，共计35× 104k VA，每年生产用电量在8×108k W·h以上，网损率降低1%意味着每年可减少800×104k W·h电费支出。因此优化配网运行，降低配网的损耗，是挖掘节电降耗的途径之一。ETAP电网分析软件可以将复杂的潮流计算变得简单化，可指导配网的优化改造。

[1]朱慧，ETAP仿真软件在化工企业电力系统设计中的应用[J]．化工自动化及仪表，2014（9）：89-92.

[2]李波，林林．一种基于GIS平台的配电网潮流计算方法[J]．农业科技与装备，2011（8）：59-60.

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.032

陈学梅：高级工程师，1998年毕业于大庆石油学院电气自动化专业，获工程学士学位，主要从事油田电力技术研究、电气设计等方面的工作。

2015-03-25

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