抽油机电机的无功就地补偿(通用版)
油田实时动态无功补偿柜
谢谢大家！
油田无功现状：抽油机负载以冲程为周期连续变 化；平均功率因数一般在0.3～0.4之间。 消除无功的好处：减少线路与变压器损耗；免罚 款，得奖金；不增加额外投资，实现扩容；改善 供电质量，延长了电机寿命。 现有无功补偿装置缺点：电容器组进行投切；每 次投切的容量固定，易欠补或过补、投切速度慢， 无法做到无极补偿。
6.CSVG主要技术参数
成为上海市电力公司低压400伏配电系统无功补 偿技术标准； 在上海市电力公司市区供电公司、浦东供电公司、 青浦供电公司、市北供电公司得到广泛的应用； 在上海地区电动汽车充电站、铁制品制造工厂等 场所得到应用； 计划在杭州市电力公司与山东省电力公司进行试 点。
7.应用案例
3.CSVG优点
4.CSVG实物
5.CSVG安装尺寸
接线方式：三相四线/三相三线； 输入电压范围：380V±15%； 开关频率：6.4K； 补偿范围：20KVA~300KVA； 响应时间：≤5ms； 效率：>96%； 环境温度：-30℃~+45℃，可以淋雨和直接日 晒，可以结露。
8.节能分析
节约电费（投入回收期）
根据国标“GB_12497-1995_三相异步电动机经济运行”中无功功 率经济当量估算的规定得出：
F [Cb tan ] Qc T
F 节省的电费支出
Qc 无功补偿容量
单位有功电度价格
Cb 无功功率经济当量 T 补偿装置运行小时数 tan 补偿设备的损耗
1.引言
主电路图
2.CSVG原理
补偿方式：以电力电子 技术的功率模块为主进 行动态连续无功补偿； 补偿时间：5ms内响应， 20-30ms内完成补偿； 无极补偿：没有电容器 组每次投切固定容量的 限制，做到无极、高精 度补偿，补偿后功率因 数大于0.95。
电动机无功就地补偿
图 ２ 无功补偿计算矢量圈
工矿企业供 电系统 中，大部分负载是功率 因数
仅为 Ｏ ０ ０８ ＋ —． ７ ５的中小型低压三相异步 电动机 。它
２ 电容量 （ ）的计算 ． ２ Ｃ
一
般补偿电容器按 △接线如图 １ 所示 ，流过电
Ｉ ｘ￣ ＝ ３ Ｃ ｔ ／ ｌ ∞ Ｕｈ ＝
造成供 电系统功率因数较低 ，电源设备的容量得不 到充分利用 ，同时使输 电线路的损耗增大 。一般工
２１ 电容器 功率计 算 ．
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设补偿前后 ，视在功率分别为 ｓ 和 ｓ 。 ，功率 因
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收稿 日期 ：０ ６ ０ — ７ 修 回 日期 ：０ ６ ０ — ８ ２０—３ ２ ； ２０ — ３ ２ 作者简介 ： 秀萍 （ ９ ０ ） 女 ， 赵 １７ 一 ， 山西大同人 。 ９ １年 ７月毕 １９
业 于山西大 同煤炭工业学校 。
可见 ，电力线路损耗与线路电流的平方成正比
ｒ 与 视 存 功 塞 的 平 肯 成 丁 、 而 与 功 蛊 ｌＩ 的 平 即 Ｆ 天
ｋ ａ ｖｒ ｋ ａ ｖｒ
某用 户要在 Ｐ ＝ Ｉ
６ Ｗ ．ｃｓ ０ｋ ｏ￣ ｏ＝０８和 ．
Ｐ ＝４ Ｗ， ｃ ｓ２＝ ２ ０ｋ ０
０ ． 负 载系 统 电容 ６的 器 补 偿 使 总 ｃ ＝ ｏ ０ ，如图 ３ ． ９ 所示有功 功率之和： 无功功率之和：
小于电动机空载 电流；二是电容器补偿容量应小于
油区电动机无功功率补偿分析
２ 无 功功率 的 影响
在油 田用 电方面 ，存在着低 效率 、低 负载率 、低 功率因数 的 “ 一 ＿ 低”现象 ，造成大量的电能浪费。油 田广泛使用的抽油机 、电潜泵等 ， 绝大部分用异步 电动机拖动。相 当多的电动机处于轻载运行 ，使电机的 效率功率 因数者 低 。无功功率的影响主要 由以下几个方面 ： 艮
２． 减 少 供 电 能 力 ２
０ ． ８ １ ５ ６
０ １ ０ ． ． ５ ４ ４０ Ｉ ６ ０ ８ ０
由表 ｌ 可见 ，功率因数从ｎ８ ． 到０ ４，损耗 （Ａ ＇ 增加 了５２倍。 Ｔ） ． ４ 由于功率 因数降低使 电流增大 ，线路压降增大电源供 给电机 的端 电 压变小。由于电机 的电磁转距与加在其两端的电压平方成 正比。所 以电 机 电磁转距 变小带负载能力降低 。要输送 同样数量的有 功功率 ，要求系 统 中的变压器 、导线等设备的容量增加 。若设备的容量仍保持不变 ，则 只 有 降低 供 电 容量 。
在 电网正 常运 行情况下 ，电动机 和电容器 的端 电压均为 电网电压 当开关突然断开时 ，电动机因惯性作用继续旋转并从补偿电容取 得励磁 电流而呈感应发 电机方式 运行。从 图ｌ 可以看到 ，如果补偿 电容 量选为 时线 ｌ 和直线２ 的交点为Ａ ，即枉 自励磁状 态下 ，电动机的端 点 电压最 大值不会超过其标称电压。但是 ，如果补偿电容量选为 Ｇ 时 ， 线 １ 的交点则 为Ｂ ，这时 电动机的端 电压将高 出电机的标称电压。 与２ 点
这是为 了防止电动机控制开关突然断开时 ，由于补偿 电容对电动机 产生 自励磁现象而使 电机出现过电压。
１ 概 述 电力系统中的电气设备 ，都有电感 和电容存在 。所谓无功功率 ， 是 指为了维持 电源与用电设备 的电感和电容之间进行 电磁能量交换所需要 的功率。因此 ，只要电力 系统 已经形成 ，该能量是不可避免的。无功 电 源如同有功 电源一样 ，是保证 电力系统 、电能质量 、降低网络损耗 以及 安全稳定运行所不可缺少 的部分 。在电力系统 中，无功要保持平衡 ，否 则将会使系统电压下降 。严重时 ，会导致设备损坏 ，系统解列 。此外 ， 电网的功率因数 和电压降低 ，使电气设备得不到充分利 用 ， 促使 网络传 输能力下降 ，损耗增加 。因此 ，解 决好无功补偿问题 ，对降损节能有着 极 为 重要 的意 义 。
电动机无功功率的就地补偿
电动机无功功率的就地补偿来源：互联网时间：2007-5-16 9:05:59摘要：介绍了电动机无功功率就地补偿时,电容器容量的选择方法和接线方式,分析了并联电容器损坏的原因,提出增加并联补偿电容器的额定标称电压是防止电容器损坏的有效方法。
关键词：无功功率就地补偿电容器电动机电动机无功功率就地补偿技术是国家推广的一项节电项目。
大力推广这一新技术,对节能具有十分重要的意义。
在煤矿井下,由于低压供电负荷距离变压器较远,采用电动机无功功率就地补偿技术除了节约电能外,还可降低线路压降、使电动机易于起动。
1、电动机就地补偿容量的选择电动机就地补偿容量的选择,一般应以空载时补偿其功率因数至1为宜,不能以负荷情况计算。
因为以空载情况补偿,则满载时仍为滞后。
若以负荷情况补偿至cos=1,空载(或轻载)时势必过补偿(即功率因数超前)。
过补偿的电动机在切断电源后,由于电容器之放电供给电动机以励磁,能使仍在旋转的电动机成为感应发电机,而使电压超出额定电压好多倍,对电动机的绝缘和电容器的绝缘都不利,因此,感应电动机就地补偿的电容器容量可由下式确定:QC≤1.732UNI0式中:QC—就地补偿电容器的三相总容量,kW;UN—电动机的额定电压,kV;I0—电动机的空载电流,A。
防止电动机产生自激的电容器容量可按下式选用:QC=0.9×1.732UNI0=1.5588UNI0就地补偿电容器容量选择的主要参数是电动机的励磁电流,因为不使用电容器可以造成电动机自激是选用电容器容量的必要条件。
由于电动机的功率因数与负载率、极数和容量有很大关系,负载率越低,功率因数越低;极数越多,功率因数也越低;同时,容量越小,功率因数也越低。
电动机电容器制造厂订做6.9kV 标称电压的高压电容器和0.45kV标称电压的低压电容器。
2、电容器的过电压2.1电容器的无功功率与运行电压的平方成正比在正弦波电压条件下,电容的无功功率为:Q=UI=U2/XC=ωCU2从上式中可以清楚看出,Q与U2成正比,当电容器的运行电压为额定电压的90%时,无功功率Q降低了19%,而当运行电压为额定电压的110%或120%时,无功功率分别增加了21%或44%。
浅析抽油机无功就地补偿的现状
浅析抽油机无功就地补偿的现状作者：范路李炜刘泱来源：《科技视界》 2014年第7期范路李炜刘泱(胜利油田技术检测中心，山东东营 257000)【摘要】抽油机井是油田企业主要耗能大户，为提高抽油机电机功率因数，无功补偿作为投入节能措施之一被大量只用。
本文通过对无功就地补偿的原理进行分析，说明其在提高功率因数方面的特点，并在实际测试数据的基础上，提出了现场安装无功就地补偿装置需要注意的问题。
【关键词】抽油机；无功补偿；节能胜利油田目前有机械采油井20000余口，是油田首要耗能大户，节约机械采油井的用电量是十分必要的。
从1998年开始至今，各生产单位采用了许多抽油机电动机无功就地补偿，油田机采井功率因数由1998年的0.426到2011年的0.585有了很大的提升。
采用无功就地补偿提高功率因数的节能潜力是很大的。
1 无功就地补偿的原理及特点所谓“无功就地补偿”是指无功功率消耗在哪里，就在哪里进行补偿的装置。
抽油机电动机无功就地补偿示意图[1]，如图1所示。
由图1比较得知，补偿后电动机所需的无功功率大部分由补偿电容器来供给，而有功功率则仍由电源供给，电网只需供给少量未能补偿的无功电流，这样就可以减轻电源负担，提高电网输送能力，降低线路上的能量损耗。
在电力系统网络中，一般以感性负载为主，所以同时存在有功功率和无功功率，对于感性负载来说，其有功功率P(kW)、无功功率Q(kvar)及视在功率S(kVA)之间存在如下关系[2]：根据电工学理论，可画出电动机加装电容补偿前后的相量图，如图2所示。
由于供电系统功率因数是感性负载造成的，其电流滞后于电压，有一个滞后电压90°的无功电流分量，在感性负载的两端并联电容器后，可产生一个超前电压90°的电流，以补偿感性负载的无功分量电流，使总的线路电流减少。
由图2可知，未并电容时，线路电流I等于负载电流I1，其有功分量为IR，无功分量为IX，并联电容后，线路电流I等于负载电流I1和电容电流IC矢量和。
抽油机电机的无功就地补偿通用版
安全管理编号：YTO-FS-PD321抽油机电机的无功就地补偿通用版In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities.标准/ 权威/ 规范/ 实用Authoritative And Practical Standards抽油机电机的无功就地补偿通用版使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。
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1 前言中原油田油区配电系统是采用35kV直配供电方式，配电变压器(35/0.4kV)和低压配电装置设在计量站，再由计量站经低压电缆辐射配电至抽油机电动机(额定电压为交流380V、额定容量45～55kW，油区主要用电负荷为抽油机电机)。
低压配电系统一般采用在计量站变压器低压侧进行集中自动无功补偿。
根据多年的运行情况，我们认为这种无功补偿方式、补偿装置的安装位置不能满足实际补偿的需要，致使油区低压配电系统的功率因数长期偏低(约0.5左右)，低压配电线路损耗过大，系统的整体经济效益下降。
因此，经过我们对油区抽油机负荷特点的分析研究，提出了在油区抽油机电机旁进行无功就地补偿，即直接把补偿装置并接在抽油机电机的接线端。
通过应用效果较好，目前我局油区低压配电系统的功率因数显著提高，线路损耗大幅度降低，取得了较好的经济效益。
2 抽油机负荷的特点在油田的后期原油生产中，机械采油是生产原油的主要手段，同时机械采油的电力消耗也是主要的能耗之一。
电动机无功功率的就地补偿
电动机无功功率的就地补偿电动机无功功率就地补偿技术是国家推广的一项节电项目。
大力推广这一新技术,对节能具有十分重要的意义。
在煤矿井下,由于低压供电负荷距离变压器较远,采用电动机无功功率就地补偿技术除了节约电能外,还可降低线路压降、使电动机易于起动。
1 电动机就地补偿容量的选择电动机就地补偿容量的选择,一般应以空载时补偿其功率因数至1为宜,不能以负荷情况计算。
因为以空载情况补偿,则满载时仍为滞后。
若以负荷情况补偿至,空载(或轻载)时势必过补偿(即功率因数超前)。
过补偿的电动机在切断电源后,由于电容器之放电供给电动机以励磁,能使仍在旋转的电动机成为感应发电机,而使电压超出额定电压好多倍,对电动机的绝缘和电容器的绝缘都不利,因此,感应电动机就地补偿的电容器容量可由下式确定:QC≤1.732UNI0式中:QC—就地补偿电容器的三相总容量,kW;UN—电动机的额定电压,kV;I0—电动机的空载电流,A。
防止电动机产生自激的电容器容量可按下式选用:QC=0.9×1.732UNI0=1.5588UNI0就地补偿电容器容量选择的主要参数是电动机的励磁电流,因为不使用电容器可以造成电动机自激是选用电容器容量的必要条件。
由于电动机的功率因数与负载率、极数和容量有很大关系,负载率越低,功率因数越低;极数越多,功率因数也越低;同时,容量越小,功率因数也越低。
电动机的无功功率主要消耗在励磁电流上,随负载率变化不大,因此,就地补偿的电容器容量与电动机的容量和极数有关。
电动机就地补偿后的功率因数达到0.95～0.98就可以了。
2 电容器的过电压2.1 电容器的无功功率与运行电压的平方成正比在正弦波电压条件下,电容的无功功率为:Q=UI=U2/XC=ωCU2从上式中可以清楚看出,Q与成正比,当电容器的运行电压为额定电压的90%时,无功功率Q降低了19%,而当运行电压为额定电压的110%或120%时,无功功率分别增加了21%或44%。
论抽油机的无功补偿方式
论抽油机的无功补偿方式
葛苏鞍
【期刊名称】《新疆石油科技》
【年(卷),期】1997(007)002
【摘要】本文通过对油田抽油机进行无功补偿的必要性，补偿方式和补偿电容量
的控制方式等的分析，阐述了根据变压器低压侧开启抽油机的台数及电机容量的大小，来自动投切补偿电容量的集中补偿方式是获得理想的功率因数的一条有效途径。
【总页数】3页(P43-45)
【作者】葛苏鞍
【作者单位】新疆石油管理局勘察设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TE933.102
【相关文献】
1.无功补偿与建井期间无功补偿方式的选用 [J], 李志光
2.浅谈抽油机电机无功补偿方式分析与应用 [J], 朱利波
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4.矿山轨道车供电系统无功特性与无功补偿方式研究 [J], 黄建霖
5.基于无功流动距离最优的抽油机无功就地补偿技术的应用 [J], 刘天杰;姜胜利;荣伟;郑春生
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抽油机电机的无功就地补偿
(通用版)
Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management.
( 安全管理 )
单位：______________________
姓名：______________________
日期：______________________
编号：AQ-SN-0074
抽油机电机的无功就地补偿(通用版)
1前言
中原油田油区配电系统是采用35kV直配供电方式，配电变压器(35/0.4kV)和低压配电装置设在计量站，再由计量站经低压电缆辐射配电至抽油机电动机(额定电压为交流380V、额定容量45～55kW，油区主要用电负荷为抽油机电机)。
低压配电系统一般采用在计量站变压器低压侧进行集中自动无功补偿。
根据多年的运行情况，我们认为这种无功补偿方式、补偿装置的安装位置不能满足实际补偿的需要，致使油区低压配电系统的功率因数长期偏低(约0.5左右)，低压配电线路损耗过大，系统的整体经济效益下降。
因此，经过我们对油区抽油机负荷特点的分析研究，提出了在油区抽油机电机旁进行无功就地补偿，即直接把补偿装置并接在抽油机电机的接线端。
通过应用效果较好，目前我局油区低压配电系统的功率因数显著提
高，线路损耗大幅度降低，取得了较好的经济效益。
2抽油机负荷的特点
在油田的后期原油生产中，机械采油是生产原油的主要手段，同时机械采油的电力消耗也是主要的能耗之一。
就中原油田而言，油区抽油机负荷约占生产用电负荷的80%以上。
而这类负荷是一种依抽油机的冲程为周期性连续变化的负荷。
电动机功率的匹配通常是根据负载电流或扭矩变化规律，按均方根求出等值电流或等值扭矩来计算的。
但在实际运行中，因藏油情况的变化、泵挂深度的改变、地面调参情况的优劣及自然气候等因素的影响，抽油机电机的运行与负载的变化又很难处于最佳配置中，所以使得抽油机电机实际运行中负载率低下，又因单井电动机的无功补偿不到位，致使整个油区低压配电系统的功率因数偏低，力能指标(η×cosφ)也就低下。
因此机采系统单井用电的功率因数的高低，是决定整个油区低压配电系统功率因数高低的关键因素，要想提高油区低压配电系统的功率因数，必须提高单井用电的功率因数，这对提高电能的利用率，获得可观的经济效益具有重大的现实意义。
3无功补偿方式存在的问题
我局油区在计量站采用自动分级无功补偿装置进行集中无功补偿，补偿容量按照变压器低压侧的功率因数，用交流接触器投切进行调节，其存在的问题如下：
(1)现场测试情况：
测试表明：抽油机电动机在运行过程中，需要电力系统提供的有功功率、无功功率及功率因数都在不断的变化，而功率因数的变化不能正确反映系统对无功功率的需要，且其在某一状态下持续的时间极短，造成补偿设备(交流接触器用于无功补偿投切开关)投切跟不上功率因数的变化，所以补偿效果极不理想。
因此按功率因数调节无功补偿容量，达不到预期的补偿目的。
(2)补偿装置安装地点不妥：
在计量站安装的集中补偿装置，也仅能对变压器及以上的线路、设备进行无功补偿，而不能对抽油机电机供电线路进行补偿，从而不能最大限度地减少系统的无功输送量，无法使得整个线路和变压器的有功损耗减少到最低限度。
4技术改造措施
(1)无功补偿方式的确定：
根据以上分析和实际测试，抽油机电机在运行过程中需要从电网中吸取一定的无功功率，因此最简单的补偿方式就是在抽油机电机处加一适当容量的电力电容器进行补偿。
由于无功功率在一定的范围内波动，如果采用自动补偿装置，将会得到更好的补偿效果，但其造价将是固定补偿装置的5～10倍。
因此根据我们采用固定补偿后所取得的效果，没有必要采用自动补偿装置。
(2)无功补偿装置及容量的确定：
按照《供配电系统设计规范》规定，接在电动机控制设备侧电容器的额定电流，不应超过电动机励磁电流的0.9倍；其馈线和过电流保护装置的整定值，应按电动机-电容器组的电流确定。
按照上述规定，抽油机电机采用就地固定补偿时，补偿容量宜按电动机的实测最小无功的90%左右确定。
结合我们中原油田的实际情况，我们研制开发了一种无功就地固定补偿装置。
该装置为箱式结构，内装电容器及自动空气开关等。
其额定电压为交流400V、额定频率50Hz，装置有较强的抗过压能力，允许在1.2Ue下长期运行，具有防爆、拒燃、无污染、防盗、防振、防阳光辐射功能，投切方式为手动，即与电动机的投切同步，极适合于油田野外运行环境条件。
主设备电容器为干式银锌镀膜边油加厚，有较强击穿自愈能力。
电容器的保护是采用元件熔丝保护。
抽油机电机的额定容量一般在45～55kW，因此共设计了三种型式的补偿装置，以满足实际需要。
每种型式的补偿装置通过调节电容器输出端子的接线，都可输出三种不同的容量，其中型式一为15±3kvar、型式二为19±3kvar、型式三为27±3kvar。
5实施效果
根据以上设计的几种型式的补偿装置，为防止对电动机产生过补现象，在现场测试的基础上，确定了每口油井电机所需的无功补偿容量。
实际补偿后的平均指标为：平均每口油井抽油机电机无功补偿容量为18.875kvar，补偿后平均功率因数由补偿前的0.457提高到0.899，提高了96.7%；平均每口井抽油机的线损功率由1.185kW 减少到0.735kW，减少了38.0%；平均线损率由补偿前的7.681%降低
到3.095%，降低了59.7%，完全满足了国家规定的低压供电线路的线损标准(国家规定为5%)。
实施补偿后平均每口油井年可节电6126kW·h。
单井补偿装置2300元/台，全局共实施2500口油井，投资为575万元，而年共节电1532×104kW·h以上。
若电费按0.5元/kW·h计算，全局年可节省电费开支760万元以上，投资回收期不到一年。
进行抽油机电机无功就地补偿，经前后测试对比反映了补偿后的效果显著。
XXX图文设计
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