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随着社会的发展进步，节能环保的理念逐步深入人心，油田开采作为电耗较大的行业，其节能电气设计被持续关注。目前国际上大部分油田的开采都是在开采在过程中使用干线及放射式接线方式配合变压器调节电压，然后以机械力量结合调频供电，这样的模式耗电巨大，不论在成本控制还是在环保方面都不很理想。因此，油田的低压电气设计需要进一步完善。
1.油田电气发展实际情况概述
油田的开采主要分为三个阶段，及时阶段是石油在地下流动，依靠自身能量喷出；第二阶段在地面向油田内注水将石油驱出；第三阶段为向地下注入化学物质驱出原油，这一阶段是保障我国油田衰老放缓，维持原油产量稳定的重要手段。目前，我国的大部分油田处于二次采油的后期，每吨的采出液体中有90吨水，这样的采油方式单位年耗电在20万度。含水的不断上升使得为采出更多的原油而增加总液体量，进而导致耗电量的不断加大。另外，电机线路的链接方式是放射式加干线式，因电机整体的线路较长，在电流进行运送时，电路两端的电压增加，同时长时间高能量输送，电阻增加电压降低，线路逐渐升温发热损耗加速，最终使得电机性能降低，损失电压。
2.低压电气设计需要考虑的因素
2.1设备损耗
供电配电设计中，能量的损耗是必须要考虑的因素，一般变压器的能量损耗主要体现在铜、铁质地在导电性能上电阻的大小，因此在设计环节，设备的数量和容量上的合理调配可以降低不必要的能量损耗，提高油田采油过程中的能量效率。
2.2电路损耗
电路是连接设备的必须配件，但同时线路中存在电阻，这使得设备中电流的传递效率大大降低，线路越长横截面积越小输送相同单位的电流所需要的电压越大，损耗越多。因此需适当的加大线路截面直径，并保障线路的质量和材质，以确保电气设计基础的坚固。
3.油田电气节能应用
3.1供配电系统
配供电系统是油田电气设计的基础环节，也是核心环节。具体设计中，需要保障整个系统的电容、负荷都根据实际的操作需要制定，而配电系统的规模也必须与实际的采油环境相匹配。例如：结合负荷容量的分布，选择符合需求的低压供电半径、配电级数和电压，在一般情况下，电压尽量减小，级数低于三级以保障电机运转基础上耗能最小。另外，电压的选择和供电等级的确定还需要在充分利用技术条件的基础上参考并遵守国家相关规定。
3.2供配电线路
线路是基于线路材质、截面面积、长度的导电性能来进行选择的。在线路的设计上，首先关注材质，铜、铝质地的导电性好，在输送电流时损耗较小；其次，电路的路线设计应该合理避免反复，尽量缩短电线长度，减小电阻，降低电能损耗；第三，应在相同生热、导流的条件下选择较大截面的线型，减少电阻，减小电线的损耗；，线路的中心，变压器的位置要较大程度靠近负荷，保障电压调剂有效。
3.3配电变压器的选择与维护
配电变压器依据电磁感应定律将某一数值的交流电压（流）变频成一种或者几种数值不同的电流（压），是油田生产电气发电的重要组成部分，配变电压器能量耗损原理是：在线圈通电产生磁通后在中心铁芯内流动，磁力线表面产生的电势能与铁芯截面形成回路，产生涡流，由于电流流过铁芯发热，使得电耗能增加，同时线圈的材质是铜，电流流过电阻作用下会使得电能损耗。同时在变压器的容量方面容量过大或者过小都会造成设备超负荷运转，由此造成资源的浪费。所以，应根据不同材质、规格下变压器电能损耗的不同，做出选择。对于已经拥有的投入工作的变压器，可进行适当的改造，减除高耗能材质，提高整个系统的供电效率。另外，新的油田开发中，对于配电变压器的选择应该结合油田的环境与情况，在电容量、变压器、线路规划上做出最合理的调配，使其达到较大的利用程度。在处理回收的设备时，应该检查其基础设施配件是否完好，并且解除部分失效的线路，优化电网布局，使得较大程度的减少耗能，提高效率。除了结合实际情况选择并维护配电变压器，利用技术原理改进线路也是有效的手段。一般机械中的线路线圈电阻大，电流输送成本大，采用无氧铜线能有效降低电阻，降低电量损耗成本。同时，还能降低对变压器中心铁芯的损耗，是比较合适的材料。另外，由于导电过程容易产生高温，目前开发研制的高温超导配电变压器采用非晶合金代替铁芯，使损耗在可测范围内比同类型器械内降低了95.5%，这种新型材料的运用是有效可控的。因此，在研究油田低压电气的过程中应该重点关注。
3.4调频技术
有些电动机需要进行大范围调电，变频可以提高电动机的工作效率。变频柜作为拖动动力装置的主要设备，具有很强的节能作用，在启动和调速方面也有很好的效果。变频柜的使用不仅能够增加器械使用寿命，还能显著的减少流量输送的损耗，是油田开采的重要技术组成。但是变频柜的安装和使用均需要特别的注意，不同的油田需要因地制宜。例如：在对单井无极调速冲刺以及单井无功率进行补偿时，电流和谐波的转化效果十分显著，数据显示，大庆油田通过使用变频柜后每年每单大概节约电量18%，全年共省20万元电费。目前，我国部分的油田开采企业已经投入了这一技术，但效果仍有提升之处，需要进一步的改进，这包括在变频器末端安装无缘滤波器，将高频波进行过滤，使得输入恰当波形来满足电流输送需求，以降低非必须电量的损耗。
3.5功率因数
设备的使用都需要用功率进行衡量，这里的功率是有功功率和视在功率的比值。有效功率即交流电瞬间功率的均值，电路中电阻部分的实际消耗功率，视在功率是电路中总电压的有效值与电流的有效值的乘积的比。在我国，对油田的开采设备的使用功率有明确的规定，根据这一标准可以判断电动机的使用是否合规，对于没有达到标准的设备，需要采取不断接近负载的方式，校验功率的馈点进行弥补，若提高了功率还是不能满足要求，就必须采取安装静电电容的办法，静电电容集综合补偿和分别补偿于一体，是有效的补偿装置，通过添加补偿装置节省能耗，避免浪费。
3.6备选其他电力设备
除了电动机的耗电，辅助设备的选取也必须谨慎，例如，施工场地的照明设施，助力设施等等都要尽量满足线路一体化的原则，将设备的供电结合在一起，避免重复使用电路，造成浪费。另外，灯光方面应该注意考虑灯具的寿命与效果，结合实际需求在满足照明的条件下尽量省电节能。
4.结语
综上，在目前以注水驱出原油的阶段，电气工作的中心是降低电能损耗。只有合理的设计，才能保障油田的开采开发顺利，才能降低损耗实现原油的稳定供应。对于油田电气的研究不仅是当前需要做的事情，更是油田开采整个阶段的重要工作，变压器的选择，功率因数的规划，变频箱的安装、维护、更换，只有找到合理的电气设计方案，才能真正实现节能，保障油田开采的效率与质量。
参考文献：
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作者：冯志红 庆榆树林油田开发有限责任公司工程技术研究所，黑龙江
