摘要：本文介紹了長慶油田電網主要采用的幾種無功補償方式，基于油田生產過程中的負荷特點，應用MCR型動態無功補償技術。簡要介紹其基本原理，并對應用效果進行分析。

關鍵詞：磁控電抗器；動態無功補償；經濟效益

1引言

在油田生產過程中需要消耗大量的電能，從原油開采、處理、輸送到水處理、注水過程中異步電動機為主要的動力源。而異步電動機運行產生大量感性無功功率，這部分無功功率會給電網帶來額外負擔，造成輸電線路損耗加大且影響供電質量。因此，無功功率補償就成為降低損耗、提高供電質量的主要手段之一。

2長慶油田無功補償方式

目前長慶油田采用的補償方式有低壓側就地補償和變電所高壓集中補償。高壓無功補償方式均采用靜止無功補償器，分戶內柜式和戶外框架式布置，是由投切開關、電抗器和電容器組成，手動或自動投切電容器組，實現電壓無功綜合控制。這種方式有如下缺點：

1、不能連續頻繁投切電容，因為電容有放電時間。

2、投切電容響應速度慢，不能補償動態無功，即快速變化的負載無法補償。

3、每組電容有級差，連續補償，功率因數不會補償的很高。

4、電容補償的能力受到系統電壓的限制，一般在需要補償的時候電壓總是比較低的，而此時電容器提供的補償容量卻也隨著電壓的降低而顯著減少，無法有力的提供電力支持。

5、電容投切引起系統沖擊和涌流。

3MCR型SVC動態無功補償裝置基本原理

MCR型SVC裝置由濾波補償支路和磁控電抗器（MCR）支路并聯組成，濾波支路為系統提供容性無功，并濾除系統諧波電流。MCR負責為系統提供連續動態可調的感性無功，其基本原理見圖1。裝置采用固定電容器配合磁控電抗器的方式，當系統無功過剩時，固定補償電容器發出的容性無功由電抗器吸收；當缺乏無功時，電抗器容量自動減小，由補償電容提供容性無功。磁控電抗器控制裝置實時測量計算系統有功功率、無功功率、功率因數和母線電壓，通過調節控制柜中晶閘管的導通角，來適時調節磁控電抗器的飽和程度，并調整電抗器的輸出容量，保證系統所需無功容量動態平衡，實現動態無功補償效果。使系統在保證母線電壓合格的條件下，無功最小，接線示意圖見圖2。

圖1MCR型SVC基本原理圖

圖2MCR型SVC接線示意圖

4MCR動態無功補償裝置基本特點

磁控電抗器（MCR）采用直流助磁原理，利用附加直流勵磁磁化鐵心，改變鐵心磁導率，實現電抗值的連續可調，其內部為全靜態結構，無運動部件，工作可靠性高。具有如下特點：

1）高可靠性，可以實現20年的基本面維護運行，大幅降低運行維護費用。

2）快速響應時間，響應速度可以達到10ms。

3）諧波小，對電網無污染

4）無功補償容量無級調節，使補償效果達到最佳。

5）低損耗，裝置整體損耗≤2.0%。

5MCR在長慶油田35kV變電站的應用研究

長慶油田山城35kV變電站位于陜西省定邊縣馮地坑鄉，于2010年7月投產，主要擔負采油五廠沙106區塊的生產生活供電任務。變電所共有35kV和10kV兩個電壓等級，均采用單母線分段接線方式。站內有有載調壓主變壓器2臺，容量均為6300kVA，每段10kV母線設靜止型無功補償電容器組2臺，單臺容量2000kVar。

隨著油田的不斷開發，山城變有功負荷由投產初的2400kW增長到近8000kW，無功負荷由投產初的480kVar也增長到6000kVar。原有電容器補償出現嚴重不足，功率因數偏低，只有0.81~0.83。變電所10kV母線電壓波動范圍也較大，在9.8~11kV之間來回波動。另外在使用的過程的中經常出現因電容器故障報警跳閘和電容器過熱等問題，影響油田的正常供電，給生產和生活造成不便。

根據以上存在問題，2013年選用MCR型動態無功補償裝置對山城變無功補償方式進行改造，拆除原有電容器組，每段安裝濾波補償電容器容量5000kVar，安裝MCR電抗器，容量2000kVar，使補償容量在3000~5000kVar范圍內動態可調。

表1              變電站改造前后對比表

由以上分析可知，工程進行改造后，變電站的電壓質量和無功補償狀況得到了極大的改善，電能質量大幅提高，給電網的安全運行及油田生產生活帶來了良好的社會效益。同時，由于功率因數的提高，減少了系統的無功損耗，以下將從節能降損經濟效益方面進行分析。

35kV輸電線路年節約的線損為：

W1=3×（I12-I22）×R×τ

其中I1為補償前線路電流，I2為補償后線路電流，R為線路電阻，τ為最大負荷年損耗小時數，取8000小時。

I1=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.83=159.0A

I2=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.95=138.9A

變電站主供線路導線為LGJ-95，線路長度30km，則R=30×0.306=9.18Ω。

W1=3×（1592-138.92）×9.18×8000=131.9×104kWh

改造前輸電線路年損耗為W為:

W1=3×1592×9.18×8000=557.0×104kWh

根據計算，改造后輸電線路損耗可減少131.9×104kWh，達到改造前損耗的23.7%，如每度電按0.62元計算，每年可節約電費81.8萬元，節能經濟效益明顯。

7結論

經分析，該變電站無功補償裝置改為MCR型SVC動態無功補償裝置后，功率因數得到明顯提高，可減少輸電線路損耗，節能效果明顯。目前長慶油田有35kV變電站60多座，35kV輸電線路1300多公里，電能傳輸過程中需要消耗大量的損耗，MCR型SVC有很好的推廣應用價值，會給企業節能降耗做出巨大的貢獻。