油田在役高耗能变压器应用情况及改进建议

文 _ 王新燕 胜利油田技术检测中心

油田在役高耗能变压器应用情况及改进建议

文 _ 王新燕 胜利油田技术检测中心

国家发展改革委早在2 0 0 5年就将S L 7-30/10～SL7-1600/10、S7-30/10～S7-1600/10配电变压器列为淘汰类产品。然而目前，中石化油田企业（包括胜利、中原、河南、江汉、江苏）S7型系列及S7以前型号的高耗能变压器就有8804台，占在役变压器总数量的33.25%；其容量约168.28万kVA，占总容量346.51万kVA的48.56%。可见，高耗能变压器在各油田企业还占有相当大的比例，这既不符合国家法律法规和节能政策，同时也增加了变压器的各项损耗，影响了各油田企业的节能减排工作。因此，我们对各油田企业的高耗能变压器作了调研分析并提出改进建议。

1 在役高耗能变压器应用情况

1.1 S7以前型号变压器

按技术参数水平划分，S7以下系列变压器属最老的第一、二代产品，20世纪80年代后期即已属于淘汰类型。第一代产品称为热轧硅钢片变压器，是五、六十年代按照JB500-64部颁标准生产，以仿苏为主的老产品，相应的型号主要包括：SJ型、SJ1型-SJ4型、SJL型、SJL1型等；第二代变压器属冷轧硅钢片变压器，其性能标准为JB1300～1301-73（1973年实施，所以又称“73”标准），相应的产品有：S型、S1型-S5型、SL型、SL1型、SL3型等。

1.2 S7型系列变压器

S7系列变压器主要型号包括SL7型、S7型，属于按照基础标准GB1094.1～5-85和性能标准GB6451.1-85生产的第三代变压器，但作为第二代向第三代的过渡产品，与S9、S11、S13等第三代变压器的后继型号和第四代非晶态变压器相比较，其损耗高、效率低、性能差的缺点还是暴露无遗，国内生产厂家早已停产。

表1 江汉油田更换节能变压器试验数据对比

2 在役高耗能变压器存在的问题

2.1 不符合国家及地方法规和政策

随着有关部门和地方各级政府对重点耗能企业节能工作监督检查力度的加大，继续使用高耗能变压器可能将会给油田企业带来高额罚款，造成不必要的经济损失。

例如，山东省人民政府已根据《国务院关于加强节能工作的决定》、《山东省能源条例》制定了《山东省超标准耗能加价管理办法》，明确规定：“使用国家和省明令淘汰的用能设备的，由节能行政主管部门责令其停止使用，并按照不超过该设备原值的百分之五十处以罚款。”由于在由地方政府主导的“千家企业能源审计”中，各油田分公司高耗能设备台账基本已被相关行政管理部门掌握，因此，若油田企业所在各省市均出台相似管理规定并强制执行，那么，仅胜利、中原、河南、江汉、江苏五家油田分公司即面临约5000万元的罚金。

2.2 自身损耗大和能耗高

变压器的自身损耗主要包括铁损和铜损，即空载损耗和负载损耗。与S11型节能变压器相比，S7型系列变压器空载损耗平均高35%，负载损耗平均高25%，且S7以前型号变压器损耗更高。按此测算，将高耗能变压器全部更换后，胜利、中原、河南、江汉、江苏等五家油田企业，每年仅变压器损耗电量就可降低近1亿kWh（年运行时间取8400h，容量、负荷不变）。同时，高耗能变压器与新型节能变压器相比，在油田生产现场，其自身损耗更易受到电网质量、负荷率、安装位置、运行环境等因素的影响，如电网电压波动较大、三相负荷不平衡、负载波动、供电半径不合理、持续高温天气等都会造成运行效率降低、损耗增高。

江汉油田分公司于2006年分别选取了四个负载率不同的区块，将4台SL型变压器替换为同容量的S11型变压器进行对比试验，监测记录显示，更换后4台总容量625kVA的变压器后，年节约电量达3.73万kWh。详见表1。

2.3 影响系统节能改造效果

电力系统是油田企业生产的基础。在役高耗能变压器制约了供配电系统和注、采、输系统节能改造的实施效果，尤其是对降低电力网损率和提高机采拖动电机效率影响较大。据中石化油田企业能源检测中心测试报告显示：与高耗能变压器相比，新型节能变压器可有效减小线路损耗1%～3%；在已安装永磁同步电机的机采系统中，利用新型可自动调压的节能型变压器，机采井配电变压器（一拖一）与拖动电机容量可在原有基础上再下降2～3个等级，机采系统效率提高3%～8%。

2.4 存在较大运行隐患

在役高耗能变压器存在使用时间长、老化严重，渗漏油现象普遍，介损值超标，绝缘水平逐年下降，故障率高等问题。容易导致突发性电气事故；维修频次多；维修工作难度大；维修费用高以及整体残值低等现象，带来了极大的生产运行风险和安全隐患。

3 对高耗能变压器的改造建议及效益估算

对高耗能变压器的淘汰更新改造方案要因地制宜，根据不同的现场条件采取不同的改造方案。单就更换高耗能变压器而言，基本可分为以下两种方案。

(1)方案一：对部分高耗能变压器进行集中配电改造

目前，油田企业机采系统供电方式大多为单井单变，相关供配电系统损耗高，变压器负载率低，导致容量浪费，供电方式不够合理。方案一是对油井集中的生产区块采用单台变压器供电，新建室内集中配电装置，由集中配电室分别向相关油井供电，同时匹配相应的节能电机。该方式可以有效降低变压器总容量与系统损耗，提高变压器负荷率，提高供配电系统安全可靠度，便于供配电系统日常维护，降低维修运行成本，减少投资和向电网缴纳的变压器基本容量费等。

据统计，中石化股份公司油田企业约有28%左右的高耗能变压器适于进行集中配电改造，主要集中在中原、河南、江汉三家企业以及胜利油田黄河北的部分油区。

该方案预计投资1.2亿元，综合投资回收期在3.1～4.0年。

（2）方案二：单台更新改造

该方案主要针对机采井井距较大，不适用集中供配电的区域，以及计量站、注水站、联合站等生产站点的高耗能变压器，用新型S11节能变压器进行单台更新。该方案改造的高耗能变压器约占总量的72%，预计投资1.6亿元，考虑其间接经济效益，投资回收期在4.0～5.3年。此外，对于单井单变的机采系统，宜采用“自动调压变压器加永磁电机”的系统改造方式，该方式会造成投资额略有增加，但投资回收期可减少0.8～1.5年。

以胜利油田为例，对其更新改造效益估算为：预计投资1.54亿元，其中，更新S7以前型号变压器1230台，总容量23.35万kVA，估算资金0.4亿元；更新S7型号系列变压器4646台，总容量65.71万kVA，估算资金1.14亿元。经济效益：每年节电2471万元（4752万kWh/a×0.52元/kWh=2471万元/a）。投资回收期：5.0年。