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摘要：随着采油厂勘探开发的不断深入，电费支出已成为制约采油厂经济效益的重要因素，据统计2011年采油厂电费约1.3亿元，占采油厂全年可操作成本的30%左右，而各类接转站、注水站、油气混输泵站全年的用电量又占全厂电量的一半以上。因此，如何优化各种泵站的电气节能设计，是每一名电气设计人员必须认真研究的课题，本文就近几年来我们在泵站类电气节能设计中的探索、采取的相应措施以及在实际运行过程中发现及解决的问题，作出分析和介绍，希望对今后的工作有所借鉴和帮助。
关键词：配电系统 配电线路 电机 谐波
一、电机的节能
电机作为泵站生产运行过程中终端用电设备，其质量的优劣、效率的高低，直接影响着整个泵站的能耗。作为设计人员，在电机及其运行模式的选择上应着重从以下三个方面入手。
1、减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数，当异步电动机有功损耗中的不变损耗和可变损耗相等时，电动机的效率最高，此时，并不在电机功率的额定值。通常电动机在额定功率的75-100%运行时效率最高，在选用电动机的额定容量时，应将负荷率控制在0.8-09的范围内，避免“大马拉小车”的现象。“大马拉小车”除了造成电能的浪费，还容易造成设备的损坏。
2、优选电动机的起动方式。传统的直起的方式存在诸多弊端，如起动电流高达额定电流的5-7倍，造成电动机绕组因过热引起高温，从而加速电动机绝缘的老化；造成配电系统电压降过大，当电压≤0.85Un时，会影响其他设备的正常使用；起动时能量损失过大，浪费电能，尤其是频繁起动浪费更是惊人。近几年来我们在泵站广泛采用了软起动设备，它不仅可以避免大电流起动起动冲击对电动机绝缘造成的影响、减少电动机的维修量、延长电动机的使用寿命，而且软起动器还会随着电动机负载的变化，自动调节电机的转速，使得电机运行功率因数相应增加，降低了电机运行时的功率损耗，节能效果较为显著。
3、设计时选用高效节能的电机。应根据泵站的特点，确定电机的种类和型号，通常对容量超过800KW的大型电机，一般采用同步电机，这是因为同步电机适应电网的能力强、功率因数高。如果容量超过800KW的电机选择采用异步电机时，应优选鼠笼型异步机。只有在经过计算起动电流后，确定鼠笼型异步机无法满足起动要求时，才可选择线型异步电动机。
为打造绿色、低碳的节约型社会，国家自2006年以来，相继出台了一系列关于高效节能电机的新规范、新标准，这些标准、规范已成为衡量设计质量的依据。2009年国家实施电动机执行了效能标识制度，2012年5月11日国家发布了2012年第9号中华人民共和国标准公告，其中包括的《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》即GB18613-2012，替代了原有的GB18613-2006，实施日期为2012年9月1日。GB18613-2012与GB18613-2006相比，提高了各级电动机效能指标，新标准的效能3级效率值与TEC60034-30的IE2（高效率）保持一致。标准的第4.3条（电动机能效限定值在额定输出功率的效率值应不低于3级的规定）属于强制性条款。GB18613-2012适用于1000V以下的电压，50HZ三相交流电源供电，额定功率在0.75～375KW范围，极数完2级、4级、6级，单速封闭自扇冷却式、N设计、连续工作的一般用途电动机和一般用途的防爆电机。但在我们调查过程在也发现个别泵站，特别是建站时间较早的站，有些在运的电机是非节能电机；也有极个别成套购入的泵所配套电机是非节能电机。建议采油厂在保证资金的前提下逐步淘汰非节能电机，同时在成套设备购货时增加对配套节能电机的合同约定。
二、重视谐波抑制
电网产生谐波的原因较为复杂，目前较为权威的阐述将其主要归为三个方面：一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁芯的饱和、磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。 三是用电设备产生的谐波：变频装置。变频装置常用于风机、各类泵等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。另外作为油井等负载，由于设备在上行与下行时的负载率存在着较大的差别，因此也是谐波产生的重要因素。所以随着变频、软起动技术的广泛采用，在节能的同时，也使得其产生的电磁谐波分量通过变压器导入电网中，谐波的存在污染，不仅会严重影响电能质量，还将增加功率损耗，造成电能浪费。
抑制谐波的途径有很多，比如可以改善配电系统，选用DYn11接线组别的三相配电变压器，为三次谐波电流提供环流通路；尽可能保持三相电压平衡；加大中性线的截面；对产生高次谐波电流的负载设置专用供电回路，可避免谐波对其他负载的影响，也有利于集中抑制和消除谐波；在变频器和集中补偿的电容器柜内加装电抗器；另外在谐波源设备选型上，尽可能选用谐波含量少的设备，还可以在谐波源外安装谐波滤波器、隔离变压器或有源谐波调节器，最大程度上避免谐波的产生，从而实现节约电能的目的。
三、结束语
综上所述，要实现泵站电气的节能降耗，除需要每一名电气设计人员必须认真优化设计方案外，更需要现场运行管理人员的精心管理与维护，只有这样才能真正实现提高效率、节能降耗的目标。
参考文献
[1] 成庆林，李秀娟，吴照云. 油田加热炉节能运行的灰色关联综合评价[J]. 科学技术与工程. 2011（24）
[2] 赵明华，李治平，郭艳东，李爽. 灰色关联分析在储层潜力区划分中的应用[J]. 油气地质与采收率. 2009（03）
[3] 李振林，张国文. 油田加热炉的综合评价[J]. 油气田地面工程. 2006（07）
[4] 孙立君. 油田水套炉热效率的探讨[J]. 科技致富向导. 2008（22）
[5] 范景彩. 降低重整加热炉消耗的节能分析[J]. 黑龙江科技信息. 2007（22）
关键词：配电系统 配电线路 电机 谐波
一、电机的节能
电机作为泵站生产运行过程中终端用电设备，其质量的优劣、效率的高低，直接影响着整个泵站的能耗。作为设计人员，在电机及其运行模式的选择上应着重从以下三个方面入手。
1、减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数，当异步电动机有功损耗中的不变损耗和可变损耗相等时，电动机的效率最高，此时，并不在电机功率的额定值。通常电动机在额定功率的75-100%运行时效率最高，在选用电动机的额定容量时，应将负荷率控制在0.8-09的范围内，避免“大马拉小车”的现象。“大马拉小车”除了造成电能的浪费，还容易造成设备的损坏。
2、优选电动机的起动方式。传统的直起的方式存在诸多弊端，如起动电流高达额定电流的5-7倍，造成电动机绕组因过热引起高温，从而加速电动机绝缘的老化；造成配电系统电压降过大，当电压≤0.85Un时，会影响其他设备的正常使用；起动时能量损失过大，浪费电能，尤其是频繁起动浪费更是惊人。近几年来我们在泵站广泛采用了软起动设备，它不仅可以避免大电流起动起动冲击对电动机绝缘造成的影响、减少电动机的维修量、延长电动机的使用寿命，而且软起动器还会随着电动机负载的变化，自动调节电机的转速，使得电机运行功率因数相应增加，降低了电机运行时的功率损耗，节能效果较为显著。
3、设计时选用高效节能的电机。应根据泵站的特点，确定电机的种类和型号，通常对容量超过800KW的大型电机，一般采用同步电机，这是因为同步电机适应电网的能力强、功率因数高。如果容量超过800KW的电机选择采用异步电机时，应优选鼠笼型异步机。只有在经过计算起动电流后，确定鼠笼型异步机无法满足起动要求时，才可选择线型异步电动机。
为打造绿色、低碳的节约型社会，国家自2006年以来，相继出台了一系列关于高效节能电机的新规范、新标准，这些标准、规范已成为衡量设计质量的依据。2009年国家实施电动机执行了效能标识制度，2012年5月11日国家发布了2012年第9号中华人民共和国标准公告，其中包括的《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》即GB18613-2012，替代了原有的GB18613-2006，实施日期为2012年9月1日。GB18613-2012与GB18613-2006相比，提高了各级电动机效能指标，新标准的效能3级效率值与TEC60034-30的IE2（高效率）保持一致。标准的第4.3条（电动机能效限定值在额定输出功率的效率值应不低于3级的规定）属于强制性条款。GB18613-2012适用于1000V以下的电压，50HZ三相交流电源供电，额定功率在0.75～375KW范围，极数完2级、4级、6级，单速封闭自扇冷却式、N设计、连续工作的一般用途电动机和一般用途的防爆电机。但在我们调查过程在也发现个别泵站，特别是建站时间较早的站，有些在运的电机是非节能电机；也有极个别成套购入的泵所配套电机是非节能电机。建议采油厂在保证资金的前提下逐步淘汰非节能电机，同时在成套设备购货时增加对配套节能电机的合同约定。
二、重视谐波抑制
电网产生谐波的原因较为复杂，目前较为权威的阐述将其主要归为三个方面：一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁芯的饱和、磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。 三是用电设备产生的谐波：变频装置。变频装置常用于风机、各类泵等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。另外作为油井等负载，由于设备在上行与下行时的负载率存在着较大的差别，因此也是谐波产生的重要因素。所以随着变频、软起动技术的广泛采用，在节能的同时，也使得其产生的电磁谐波分量通过变压器导入电网中，谐波的存在污染，不仅会严重影响电能质量，还将增加功率损耗，造成电能浪费。
抑制谐波的途径有很多，比如可以改善配电系统，选用DYn11接线组别的三相配电变压器，为三次谐波电流提供环流通路；尽可能保持三相电压平衡；加大中性线的截面；对产生高次谐波电流的负载设置专用供电回路，可避免谐波对其他负载的影响，也有利于集中抑制和消除谐波；在变频器和集中补偿的电容器柜内加装电抗器；另外在谐波源设备选型上，尽可能选用谐波含量少的设备，还可以在谐波源外安装谐波滤波器、隔离变压器或有源谐波调节器，最大程度上避免谐波的产生，从而实现节约电能的目的。
三、结束语
综上所述，要实现泵站电气的节能降耗，除需要每一名电气设计人员必须认真优化设计方案外，更需要现场运行管理人员的精心管理与维护，只有这样才能真正实现提高效率、节能降耗的目标。
参考文献
[1] 成庆林，李秀娟，吴照云. 油田加热炉节能运行的灰色关联综合评价[J]. 科学技术与工程. 2011（24）
[2] 赵明华，李治平，郭艳东，李爽. 灰色关联分析在储层潜力区划分中的应用[J]. 油气地质与采收率. 2009（03）
[3] 李振林，张国文. 油田加热炉的综合评价[J]. 油气田地面工程. 2006（07）
[4] 孙立君. 油田水套炉热效率的探讨[J]. 科技致富向导. 2008（22）
[5] 范景彩. 降低重整加热炉消耗的节能分析[J]. 黑龙江科技信息. 2007（22）