中海石油10kV无功补偿装置的革新与改进

孙祥明，蒋家才，黄敬利

中海石油深海开发有限公司

中海石油10kV无功补偿装置的革新与改进

孙祥明，蒋家才，黄敬利

中海石油深海开发有限公司

分析探讨中海油某天然气终端月度电费偏高的原因，阐明对原有电容器补偿进行技术革新的必要性，确定选用10kV静止无功发生器改造方案。在新增装置投运后，通过优化控制参数，解决频发停机的问题，有效保障新增装置平稳可靠运行。基层单位通过技术革新与改进工作，践行中海油总公司降本增效的倡议。

功率因数；无功补偿；SVG

引言

中海油某基层单位的月度电费异常，在电费单中出现力调电费项目，每月额外支出200多万元。经与供电公司确认，是因功率因数偏低而产生的调整电费。倘若投用原有电容器集中补偿，调整电费的金额变的更大。

1 探讨月度电费异常的原因

1.1 背景介绍

某中海油终端开发项目，一期设计用电负载为18.7MW；远期设计用电负载为25.2MW。新建两条电缆线路（14.2km和16.8km），满足一级负载的“双电源”供电要求。用户的计量点和功率因数考核点位于上级供电局变电站内。

1.2 电费异常的原因分析

针对考核点功率因数低（电费异常）的问题，分析如下：

（1）原设计的负载变小：一期原设计的CO2回收装置因故取消（约7000kW的用电负载），整体用电负载减少。

（2）实际负载小于预期：天然气终端为分期设计建造，一期设计规模（80亿方/年），设计负载18000kW。但是受下游用气需求的影响，目前实际天然气处理量只有30亿方/年，导致实际用电负载不到6000kW。

（3）外部进线电缆太长：电源线路全部采用110kV电缆沿电缆沟及埋地的方式敷设至用户变电站内。受电缆分布电容的影响，外线充电容性无功约为7~8Mvar。

（4）原有装置不能匹配：原设计的电容器集中补偿，是基于天然气终端产量达到80亿方/年、CO2回收装置上马投用的工况。现阶段考核点功率因数低，需要补偿感性无功，因此原补偿装置无法投用。

2 无功补偿装置的革新与改进

鉴于原有电容器补偿完全不能投运，亟需开展革新改造工作，新增合适的无功补偿装置。

2.1 技术改造的要求

（1）要求把考核点的功率因数提高至0.92以上。

（2）要求补偿感性无功容量充足，满足停产检修的工况。

（3）要求核心元器件备件具有通用性，减少备件种类及数量。

（4）要求增装既能发出感性无功、也能发出容性无功的补偿装置。

2.2 新增装置的选型

静止无功发生器（StaticVarGenerator，以下简称SVG装置）是通过适当调节控制变流电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流相位，使电路吸收或者发出满足要求的无功电流，从而实现动态无功补偿的目的。

泰开电力电子有限公司生产的SVG装置主要由控制屏、电抗器、启动柜和功率柜组成。其中，控制柜由控制单元和站控单元组成。a.控制单元：测量电力系统的电压、电流等参数，迅速计算电力系统的无功，并在特定时刻向功率单元发送触发编码，控制逆变器输出的无功电流。b.站控单元：将运行信息封装和存储，并提供直观的人机界面。

2.3 新增装置的效益

（1）投资：新增SVG装置总投资289万元。其中，设备采购费259万元，安装调试费30万元。

（2）效益：在投运新增SVG装置后，上级站考核点的功率因数值已从0.40提升到0.93。在投运SVG装置后，每月电费从580万元降低至380万元。

3 频发停机的原因分析与改进

在新增装置1年多的运行记录里，异常停机的信息共有19次。其中，经检查后可迅速恢复投用的次数共有17次。这样应急处置但不根除故障源头的做法，是不利于保护设备使用寿命的。同时，表明SVG装置的抗冲击能力较弱，或者SVG装置的保护参数存有问题，有待于进一步优化或改进。

3.1 频发停机的原因分析

在调试时，充分利用了SVG装置控制精度高、反应速度快的优点。因此，当生产负载变化时，SVG装置能在20ms内快速响应，快速控制实现设定目标值。

核对异常停机工况，发现多数情况发生在生产负载有变化时，例如启停大功率设备的操作瞬间等。因此，分析频发停机原因是：当启停大型设备，尤其是直接启停10kV负载设备时，配电网络的电流瞬时增加数倍。在原有控制参数的要求下，需要SVG装置补偿的无功电流瞬时阶跃式增加数倍。同时，为保障快速响应速度（电流），需要SVG装置迅速提升内部电压值。当内部电压超过SVG装置设定的保护电压值时，系统保护电路瞬时动作，造成SVG装置停机。

3.2 控制参数的优化

向生产厂家反馈SVG装置在应用中存在的问题，并提出系统响应速度过快导致SVG装置异常停机的分析判定。厂家人员经过现场查看后接受用户的提议，确认可以通过优化主控参数，解决SVG装置频繁停机的问题，保障设备运行稳定性和可靠性。

在2016年10月，优化SVG装置的控制参数如下：

（1）改变SVG装置补偿电流的控制方式：将原有阶跃控制方式改为斜坡控制方式，降低输出补偿电流的响应速度。

（2）提高SVG装置过电压保护动作的阈值：将过电压设置参数由12kV更改为12.1kV。

（3）提高SVG装置过负荷保护动作的阈值：将过负荷设置参数由513A更改为577A。

3.3 优化参数后的效果

（1）在优化参数后，SVG装置已经运行4个月，没有出现类似停机记录信息，SVG装置一直处于运行平稳状态。

（2）在优化参数后，因设备故障而缺乏无功补偿的累计时间大幅降低。因此，每年将少缴纳调整电费约20万元。

4 结语

革新无功补偿装置，有效保障其平稳可靠运行，每年可节约电费开支约2400余万元，这是基层单位践行总公司降本增效倡议的力作。同时，基层单位探讨现场的问题，推动专项问题分析，学习成熟经验，借鉴成功案例，成功解决问题。把降本增效理念执行到实处，给单位企业带来实实在在的效益，这是每位海油员工的职责和使命。

[1]刘懿.静止型无功补偿装置系统的研究[D].辽宁:沈阳理工大学，2009.

[2]王春颖.静止无功发生器的研究[D].黑龙江:东北农业大学，2007.

[3]栗时平,刘桂英.静止无功功率补偿技术[M].中国电力出版社，2006

孙祥明（1979-），男，汉族，山东日照人，中海石油深海开发有限公司，电气工程师，硕士，研究方向：电气系统测量与控制。