摘要：本文介绍了长庆油田电网主要采用的几种无功补偿方式，基于油田生产过程中的负荷特点，应用MCR型动态无功补偿技术。简要介绍其基本原理，并对应用效果进行分析。

关键词：磁控电抗器;动态无功补偿;经济效益

1引言

在油田生产过程中需要消耗大量的电能，从原油开采、处理、输送到水处理、注水过程中异步电动机为主要的动力源。而异步电动机运行产生大量感性无功功率，这部分无功功率会给电网带来额外负担，造成输电线路损耗加大且影响供电质量。因此，无功功率补偿就成为降低损耗、提高供电质量的主要手段之一。

2长庆油田无功补偿方式

目前长庆油田采用的补偿方式有低压侧就地补偿和变电所高压集中补偿。高压无功补偿方式均采用静止无功补偿器，分户内柜式和户外框架式布置，是由投切开关、电抗器和电容器组成，手动或自动投切电容器组，实现电压无功综合控制。这种方式有如下缺点：

1、不能连续频繁投切电容，因为电容有放电时间。

2、投切电容响应速度慢，不能补偿动态无功，即快速变化的负载无法补偿。

3、每组电容有级差，连续补偿，功率因数不会补偿的很高。

4、电容补偿的能力受到系统电压的限制，一般在需要补偿的时候电压总是比较低的，而此时电容器提供的补偿容量却也随着电压的降低而显著减少，无法有力的提供电力支持。

5、电容投切引起系统冲击和涌流。

3MCR型SVC动态无功补偿装置基本原理

MCR型SVC装置由滤波补偿支路和磁控电抗器(MCR)支路并联组成，滤波支路为系统提供容性无功，并滤除系统谐波电流。MCR负责为系统提供连续动态可调的感性无功，其基本原理见图1。装置采用固定电容器配合磁控电抗器的方式，当系统无功过剩时，固定补偿电容器发出的容性无功由电抗器吸收;当缺乏无功时，电抗器容量自动减小，由补偿电容提供容性无功。磁控电抗器控制装置实时测量计算系统有功功率、无功功率、功率因数和母线电压，通过调节控制柜中晶闸管的导通角，来适时调节磁控电抗器的饱和程度，并调整电抗器的输出容量，保证系统所需无功容量动态平衡，实现动态无功补偿效果。使系统在保证母线电压合格的条件下，无功最小，接线示意图见图2。

4MCR动态无功补偿装置基本特点

磁控电抗器(MCR)采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，其内部为全静态结构，无运动部件，工作可靠性高。具有如下特点：

1)高可靠性，可以实现20年的基本面维护运行，大幅降低运行维护费用。

2)快速响应时间，响应速度可以达到10ms。

3)谐波小，对电网无污染

4)无功补偿容量无级调节，使补偿效果达到最佳。

5)低损耗，装置整体损耗≤2.0%。

5MCR在长庆油田35kV变电站的应用研究

长庆油田山城35kV变电站位于陕西省定边县冯地坑乡，于2010年7月投产，主要担负采油五厂沙106区块的生产生活供电任务。变电所共有35kV和 10kV两个电压等级，均采用单母线分段接线方式。站内有有载调压主变压器2台，容量均为6300kVA，每段10kV母线设静止型无功补偿电容器组2 台，单台容量2000kVar。

随着油田的不断开发，山城变有功负荷由投产初的2400kW增长到近8000kW，无功负荷由投产初的480kVar也增长到6000kVar。原有电容器补偿出现严重不足，功率因数偏低，只有0.81~0.83。变电所10kV母线电压波动范围也较大，在9.8~11kV之间来回波动。另外在使用的过程的中经常出现因电容器故障报警跳闸和电容器过热等问题，影响油田的正常供电，给生产和生活造成不便。

根据以上存在问题，2013年选用MCR型动态无功补偿装置对山城变无功补偿方式进行改造，拆除原有电容器组，每段安装滤波补偿电容器容量5000kVar，安装MCR电抗器，容量2000kVar，使补偿容量在3000~5000kVar范围内动态可调。

表1 变电站改造前后对比表

6效益分析

由以上分析可知，工程进行改造后，变电站的电压质量和无功补偿状况得到了极大的改善，电能质量大幅提高，给电网的安全运行及油田生产生活带来了良好的社会效益。同时，由于功率因数的提高，减少了系统的无功损耗，以下将从节能降损经济效益方面进行分析。

35kV输电线路年节约的线损为：

W1=3×(I12-I22)×R×τ

其中I1为补偿前线路电流，I2为补偿后线路电流，R为线路电阻，τ为最大负荷年损耗小时数，取8000小时。

I1=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.83=159.0A

I2=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.95=138.9A

变电站主供线路导线为LGJ-95，线路长度30km，则R=30×0.306=9.18Ω。

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

改造前输电线路年损耗为W为:

W1=3×1592×9.18×8000=557.0×104kWh

根据计算，改造后输电线路损耗可减少131.9×104kWh，达到改造前损耗的23.7%，如每度电按0.62元计算，每年可节约电费81.8万元，节能经济效益明显。

7结论

经分析，该变电站无功补偿装置改为MCR型SVC动态无功补偿装置后，功率因数得到明显提高，可减少输电线路损耗，节能效果明显。目前长庆油田有35kV 变电站60多座，35kV输电线路1300多公里，电能传输过程中需要消耗大量的损耗，MCR型SVC有很好的推广应用价值，会给企业节能降耗做出巨大的贡献。