油田厂区供配电系统优化及S13变压器适用性分析

油田厂区供配电系统优化及S13变压器适用性分析

孙勇强

大庆油田有限责任公司第四采油厂 大庆 163000

摘 要：本文主要对油田厂区供配电系统优化调整进行系统性分析。通过对当前厂区供配电系统详细的现场勘查和实际运行状态参数的综合比对，归纳罗列出急需解决的设备老化、安全隐患等问题。根据用电负荷变化情况，确定优化调整措施，并进行局部创新性改进。文中利用数据分析新型S13系列变压器可行性和适用性，为油田地面系统节能降耗提供依据。

主题词：供配电系统；配电所；节能降耗

1 引 言

在油田的开发建设过程中，提高电能利用率和节约电能对于油田的发展是重要之重。在供配电工作中，应根据用电负荷变化情况和供配电布置方式等，及时合理的调整供配电系统，最大程度的利用电能。随着油田未来数字化建设需求，二级负荷设备将逐年增加，负荷将大幅增加，考虑用电可靠性及未来负荷增加需求[1]，原有供配电系统的运行给我们增加了生产成本和诸多不便的情况下，决定对现有厂区供配电系统进行可行性技术改造。

2 厂区供配电系统现状

厂区现有中心配电所1座，整个中心办公区仅有该配电所，为厂机关新老办公楼等14家单位（双电源供配电方式）及附近2口单井提供配电源。厂区道路南侧的生产保障大队等4家单位（单电源供配电方式）均有单独变压器，由附近6kV线路供配电。目前厂区共建设有S9型800kVA主变压器2座、小容量变压器5座。

3厂区供配电系统优化调整的意义

供配电系统运行状况优化和调整就是保证电力系统正常稳态运行时的电能质量和经济性的问题。优化即对电力系统中的有功功率和无功功率进行重新分配[2]；调整即对供配电设备设施、供配电方式、供配电布局等进行可行性改造。经过对厂区供配电系统详细的勘查和实际运行状态参数的综合比对，归纳总结以下几方面急需解决的前提背景。

3.1油田数字化建设迫切需要

油田正处于数字化建设中，厂生产指挥中心、信息中心等重要数据需要供配电保障，二级负荷设备将逐年增加，目前厂区供配电系统变压器负荷已达到92.8%，配电室无备用间隔，无法满足新增负荷需求，因此厂区供配电系统急需技术改造。

3.2厂区供配电系统供配电稳定性和可靠性较差

电力系统运行的根本目的是对负荷提供可靠的供配电能力，即不间断供配电和供配电质量的保证。厂区现供配电系统存在总变压器负荷较大、配电设施损坏后无配件更换、电缆故障频发且断电查找及维修周期长等缺点，部分办公单位才用单电源的供配电方式，电缆年维修维护费用较高，因此整个供配电系统稳定性及可靠性急需解决。

3.3厂区供配电系统布局有待调整

从整个厂区地形来讲，以厂区道路为划分点，道路北侧办公单位距离现中心配电所距离较近且采用双电源；而道路南侧办公单位一部分由中心配电所采用超长距离电缆穿路的双电源供配电，线损增加，对能耗影响较大，另一部分办公单位采用单独变压器供配电的单电源，整体供配电系统模式较为分散，供配电线路不规则。

3.4建设现代化供配电系统，降本增效

从供配电设施上考虑，目前系统变压器采用S9型变压器，其节能效率远低于目前主流变压器；整个供配电系统由于其供配电分散性，变压器数量共计7台，变压器年容量费较高。

4布局思考及优化点

4.1方案的制定

将现有7台变压器分别供给18处办公单位及2口单井的供配电方式，改造成采用4台变压器向全厂供配电的运行方式，这样可节约3台变压器的变压器的年容量费，达到降低生产成本的目的。在改造方案的制定中，分析了二类供配电电网的特点，一是由原中心配电所供的14处办公单位，二是由单独变压器供的4处办公单位及2口单井。前者采用双电源供配电运行方式较为平稳，而后者由于6kV检修、恶劣天气故障等原因，经常故障停电，从而影响我们厂区办公单位的生产办公用电，因此首先确定了供配电电网，然后根据厂区内用电情况，将用电负荷进行了仔细的理论计算，确定了实际的用电容量[3]，在现有可以利用供配电设备设施基础上，最终决定了改造方案。

4.2整体供配电系统重新布局

以厂区道路为界，对道路南北两侧办公单位进行区域管理，建设配电所2座。其中，道路北侧原中心配电所主厂房空间满足改造需求，主变容量为2×800kVA，更新站内老化损坏的设备，配套维修主厂房；道路南侧选址新建箱式变1座，主变容量为2×630kVA；厂区电缆重新敷设。

4.3改进措施

措施一：新建厂区供配电系统实现全区办公单位双电源供配电，极大程度提高办公区域供配电稳定性和可靠性。

措施二：各办公单位安装多功能数字表，实现计量全覆盖，未来设想将在数字化油田建设中实现数据远传视频、电流、故障信号等数据，远程实时监控负荷变化情况[4]。

措施三：相比于之前电缆全程电缆沟敷设方式，本次将分区域分地形采用电缆沟、直埋敷设方式，极大程度上节省投资。

措施四：原中心配电所配电室内地面与室外高差不满足规范，本次升高室内地面。新建箱式变电所基础提升，以防止积水隐患问题。

4.4局部优化布局

优化一：选择电视楼配电室新建配电柜2面，采用双电源进线方式，作为电视楼、档案楼、工程技术大队及保卫大队区域配电总电源，道路北侧其他单位仍由中心配电所直配。采用此方式后，不仅保障了区域供配电的稳定性，还能有效减少电缆总长度，降低地面工程投资，方便日后厂区电缆的维修维护。

优化二：经过技术调研及投资回收期计算决定新建变压器采用S13型系列变压器，运行性能稳定，降耗效果显著，节能效果突出，与原S9型变压器相比，变压器自耗下降21.96%。

4.5供配电系统电气节能技术

4.5.2优选变压器

原S9系列变压器需更新为节能型变压器，为了进一步优选新建变压器，原则上选择经济效益好、节能效果佳的变压器[5]。对S13型、S9系列变压器调研并进行对比分析。

1）参数对比见下表：

S13系列800kVA变压器参数表

S11系列800kVA变压器参数表

2）性能对比

对S13及S9系列变压器运行费用分析，可用下式计算。

式中：Cy—变压器运行一年耗电费用

P0—空载损耗

PK—负载损耗

SN—额定容量

UK—短路阻抗百分数

I0—空载电流百分数

8600、2200—分别为变压器全年空载、等效满载（负荷系数相当于0.5）小时数

0.637—生产电价

S13型与S9型800kVA变压器运行成本对比

由表中可知S13系列800kVA变压器理论上可比S9系列800kVA变压器自耗下降21.96%。以变压器运行寿命20年进行计算，20年后单台S13系列800kVA变压器可比S9系列800kVA变压器节省9.87万元，改造后4台变压器共计节省约39.48万元。

4.5.1经济效益

中心配电所改造后，主变、一、二次开关设备、厂区电缆均得到更新，运行可靠性和稳定性提高，维护工作量减少，同时更替超出使用寿命的变压器，相应运行费用降低，包括：按每年变压器可节电费用2万元；按每年配电所检修费可节约5万元；按每年厂区电缆维修维护费可节约5万元。报停3台变压器每年可节约变压器容量费6.48（万元）。每年节约各类费用合计：18.48万元。

5 认识

几点认识如下：

（1）通过技术改造实现厂区道路南北侧各有1座配电所，极大程度减少电缆穿越道路，降低线损，提高供配电效率，消除了因供配电故障影响厂区办公的隐患。整体供配电系统由分散性改为集中性，整体上符合现代化工业供配电布局，提高了供配电稳定性，并在两座配电所各预留负荷及配电间隔，可满足数字化油田建设新增负荷需求。

（2）该项技术改造完成后，采用新型S13型系列变压器，运行性能稳定，降耗效果显著，节能效果突出，投资回收期短，满足厂区未来10年用电需求，达到了制定的节约能源、降低生产成本的改造目的。从宏观上讲，节约了国家能源；对于采油厂来讲，降低了生产成本、提高了办公效率，从而加快了油田经济建设，技术改造具有深远的社会效益。

参考文献

[1]赵卿.西安市某厂区供配电系统设计[J].山西建筑，2010年27期.

[2]杨光.工业厂房的供配电和配电设计[J].山东工业技术，2016年23期.

[3]马晓文.浅谈塑料类厂区总配电所整体设计与计算[J].科技促进发展，2011年S1期.

[4]杨艳明.浅谈智能电网技术在钢铁企业中的应用[J].科技风，2013年08期.

[5]邹煦.工业厂区节能改造措施初探[J].科技与企业，2015年13期.

作者简介第一作者：孙勇强 性别:男 出生日期:1990.09.11 民族: 汉 籍贯:辽宁省大连市 学历:大学本科 职位/职称:中级工程师 研究方向，电气工程，控制工程，石油与天然气工程

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