如何提升油田电气的节能应用
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【摘 要】目前，我国大部分油田已进入采油后期，随其含水率和采出总液量增加，油田用电量成倍增加。油田电网的接线方式在线路末端电压不稳时，易致抽油机运行故障和效率下降。同时异步电动机的运行使供电设备的能量、电压损失加大。因此为保证油田正常生产，提高油田电气经济效益而减少生产过程中的电能损耗并提高其利用率迫在眉睫。
近年来，随着我国综合实力的不断增强，以及我国全面小康社会目标的即将实现，我国政府越来越重视节能环保，并投入更多资金，以加快节能项目的推进。而为提高油田电气的节能效率，科学合理的应用方式就成了重中之重。本文在此背景之下，科学分析如何提高油田电气的节能应用，并提出有效建议，以供参考。为此我从以下方面说明。
1设备节能分析
根据在典型油区的实地调研报告可以看出，油田电气多用于机械的抽油机单井采油。这种方式的负荷变化幅度大且频率高，其负荷接入点的电压波动也因此加大。虽然面对较大难度，但常规的并联电容器难以达到抽油机负荷特性的标准，这就要求配置就地的无功补偿设备。就目前而言，与抽油机配套的电动机已经基本更换为节能电动机，注水站普遍采用变频器来给水泵供电，同样由变频器供电的压缩机也采用软起动方式，这些都有助于节能、限制电能损耗。可见，油田电气的节能降耗潜力无穷，因而只要应用合适的方法，就能够有所成效。
经过专家们的长期实验得出：变频器输入功率因数低，谐波含量大。因此，若同时运行多台变频器，配电线路、变压器及其他设备均有能耗损失，且系统的总能耗会有很大的波动。变频器输出侧，也就是注水泵电动机输入侧，就有丰富的谐波含量，若通过电缆线路为电动机供电，会导致电动机绝缘老化，还将损伤电动机的功能，大大其工作效率。电动机效率是受谐波中大量有制动性的成分所影响的，因变频器缺失输出滤波器环节而导致高频谐波过量，而增加了电动机的损伤。抽油机、压缩机都与之同理，负荷电流的稳定性是节能的关键，可以配置相应的补偿设备来提高功率因数，保持设备的工作效率，挖掘其节能潜力。
2实施综合节能技术
根据油区现场实测并谨遵油田电网和电流负载的节能降耗原则，可以得出一些切实可行的办法以完善出一套综合节能技术。因此首先要理清节能思路，再进行方式方法的汇总，凡是欲速则不达，而节能又是一项长期的工程，所以首先着眼于细节，再展开整体的节能方案。
首先，改善设备使用与操作情况。异步电动机是减少线路输送中无功功率的佳选。该设备在空载状况下运行，需要的是油田电网所消耗的无功功率，它表明了电动机的实际负载量。因有功负荷与负载系数呈正相关，所以电动机的容量应与其负载量接近来产生最低馈的校验功率因数。为避免因用小容量电动机代替大容量电动机而负荷不足的现象发生，可以用钳形电流或利用测量负荷曲线的办法来确定所需容量大小，及时跟换负荷不足的电动机，防止因小失大的事故。在需要增设无功补偿装置时，尽量吻合油田电网的特点，用静电电容器配合集中补偿与个别补偿相结合的办法来调节电容器的容量，提高功率因数，增加模块增大无功电源容量。
其次，改善并改造节能技术。由于电能不能存储，用电量在运行时经常变化，容易造成用电短缺，发电浪费的现象。在线管技术人员的报告中曾提到线路运行中产生的能耗与峰谷差和峰谷持续时间长短有关，路损耗的大小和电流增量大小和各增量持续时间长短有关。而这正是抽油机工作时的长期问题，因此我们要将技术目标设定为：稳定、无谐波的正弦电流吸收，功率平衡，无大的电流波动。若我们的技术能够达到这样的标准，则所有的问题就将得以解决。例如，以并联型电力有源滤波器的直流母线与储能设蔷及其斩波控制电路结合配置为主电路拓扑实质的负荷质量调节器就是一个很好的概念性尝试，它达到了抽油机负荷的理想，并实现了改善用电质量和节能的目标。同样，因调速要求很强的电动机应运而生的变频调速技术就具有非常客观的节能效益，不仅避免电动机能耗的浪费，还能提高电动机运行效率，甚至降低电动机空载运行损耗，可谓一举多得。
最后，保持电流、电压的稳定性。系统电压的微小偏差都会对用电设备的运行产生很大的影响。因为用电设备多是按照额定电压进行设计和生产的，所以当电压与额定电压偏差过大时，用电设备的运行性能和工作效率就会下降，甚至会因电压、电流超负载而故障。异步电动机是很敏感的设备，其在电流、电压不稳定时，电磁转矩波动变化，导致损耗增加，设备寿命缩短，进一步变化会引起电网电压、频率不稳定，绝缘损伤，经济运行水平下降等诸多问题。因此若不对油田电网超出范围的电压波动采取调整手段，就会导致不同用户的负荷间相互干扰的问题，最终使电网系统紊乱，供电系统出错等大型事故。为了防止这种情况发生，电压调整是关键。不管是依靠调节发电机、变压器的输出端电雎，还是改变无功功率分布、线路参数来实现，只要在电力系统无功电源充足的情况下都是有效的。若电力系统无功电源不足时，就要在负荷点适当地装设无助补偿装置，来减少线路传输中的的无功功率损耗，并提高相应的负荷点电压水平。
综上所述，在油田开发后期，为提高供电系统改造成效与节能降耗应用是一项既要有针对性地合理地解决问题，又要全面整体地把握和研究各环节技术发展的长期科学性工程。因此作为油田电气工程人员，我们既要积极吸收、借鉴国内外好的经验技术，又要研发符合自身条件和要求的优秀设备和技术，以此才能更好地解决处于油田开发后期的我国油田电气事业所面临的时代困局，从而切实达到油田电气开发的经济效益与环境效益的双向平衡，并使我国油田电气得到妥善的保护，以满足日常生产生活所需。
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作者简介：陶辉军（1974―），女，汉族，黑龙江大庆人，大学本科，工程师，2001年毕业于天津大学电力系统及其自动化专业，现在大庆华谊电气工程自动化有限公司工作，主要从事油田配套电气设备节能、数字化研究等工作。