專利名稱：叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及感性負(fù)載無功功率補(bǔ)償裝置，尤其涉及一種適用于油田叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，屬于電力負(fù)載無功補(bǔ)償裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)為負(fù)載提供的能量形式為視在功率(S)，由無功功率(Q)和有功功率(P)兩個(gè)分量所構(gòu)成，其表達(dá)式為S2=Q2+P2其中S=IV ;P=IV
COS Φ ;Q=!Vsto#。而各種在用感性電氣設(shè)備的電能消耗均包括有功消耗和無功消耗；其
中，有功功率消耗為直接計(jì)費(fèi)消耗；無功功率的消耗為非直接計(jì)費(fèi)消耗。由式Q=IVMn<i 知，
當(dāng)電力線路中，電壓V—定、相角Φ —定時(shí)，電路中的無功功率Q與運(yùn)行電流I成正比，即 Q越大運(yùn)行電流I亦越大，I大則使線路中電能的線損亦大，而線損的部分直接轉(zhuǎn)化為有功功率消耗，因此無功功率依然會(huì)增加用電成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)企業(yè)無功功率消耗，一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)占70%，電力變壓器占20%，線路占10%。為了降低無功功率消耗，以提高自然功率因數(shù)，國內(nèi)電力系統(tǒng)各大電網(wǎng)均采用高、 低壓電力電容器對用電設(shè)備和電力系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。目前油田開采中對抽油機(jī)的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)也一直采用這一補(bǔ)償方式。這種傳統(tǒng)的定電值容并聯(lián)補(bǔ)償方式對于負(fù)載狀態(tài)相對穩(wěn)定的用電設(shè)備的無功功率補(bǔ)償是相當(dāng)有效的，但對抽油機(jī)電機(jī)這種特殊動(dòng)態(tài)交變負(fù)載并不完全適用。機(jī)械采油生產(chǎn)是靠抽油機(jī)將電動(dòng)機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)變?yōu)闂U式柱塞抽油泵的直線運(yùn)動(dòng)來完成的，采油井下原油的供液量是不斷變化的，原油的物性在不同油井、不同油層也是不同的，況且在叢式采油井組各井所采油層是不同層的，所以在叢式采油井組，同型號(hào)抽油機(jī)的負(fù)荷參數(shù)也不相同， 抽油機(jī)負(fù)荷的隨時(shí)變化也就造成了電動(dòng)機(jī)有功功率和無功功率隨之發(fā)生變化。重要的是， 在采油生產(chǎn)中經(jīng)常需要進(jìn)行一些打驢頭、動(dòng)液面測試等工作，而在進(jìn)行這些工作時(shí)往往需要將光桿卸載，而當(dāng)光桿卸載后將使抽油機(jī)系統(tǒng)處于嚴(yán)重失衡狀態(tài)，為了滿足在失衡工況時(shí)的動(dòng)力要求，在電動(dòng)機(jī)配套時(shí)必須考慮當(dāng)抽油機(jī)失去桿柱平衡工況下，電動(dòng)機(jī)能提供的轉(zhuǎn)矩必須滿足將平衡塊舉升到需要高度要求，這樣就必然要使電動(dòng)機(jī)配套功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抽油機(jī)系統(tǒng)基本平衡狀態(tài)下所需要的功率，這就不可避免的導(dǎo)致了抽油機(jī)“大馬拉小車”工況現(xiàn)象，而“大馬拉小車”造成了抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)無功功率的急劇增加，致使抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)低下，造成對電能的浪費(fèi)達(dá)到驚人的程度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服傳統(tǒng)的定電值容并聯(lián)補(bǔ)償方式存在的上述問題，提供一種叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)對油田叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下—種叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，包括柜體，其特征在于所述柜體上設(shè)置有控制器、多個(gè)不同容量的電容器組、分別與電容器組連接的動(dòng)態(tài)響應(yīng)投切執(zhí)行電路和與電容器組相匹配的容性無觸點(diǎn)開關(guān)，所述電容器組的三相均通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)連接到三相動(dòng)力線路上，控制器的輸入端分別與電容器組連接，控制器的輸出端連接到容性無觸點(diǎn)開關(guān)的控制端。所述電容器組中的每個(gè)電容器均通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)分別并聯(lián)有動(dòng)力變壓器的次級(jí)回路。所述抽油機(jī)井組的配用變壓器次級(jí)并聯(lián)有配電綜合測控儀。所述容性無觸點(diǎn)開關(guān)上還安裝有散熱器和溫控排風(fēng)機(jī)構(gòu)。所述容性無觸點(diǎn)開關(guān)表面上還安裝有常開和常閉式溫度控制開關(guān)，常開和常閉式溫度控制開關(guān)連接有風(fēng)機(jī)。所述電容器組安裝在柜體上的腔體內(nèi)，腔體內(nèi)還設(shè)置有溫度控制開關(guān)，溫度控制開關(guān)連接有風(fēng)機(jī)。所述容性無觸點(diǎn)開關(guān)與三相動(dòng)力線路之間還連接有一個(gè)快速熔斷器和一個(gè)過載保護(hù)裝置。采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于一、本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)油田叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償， 能實(shí)現(xiàn)油田叢式采油井組功率因數(shù)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使功率因數(shù)達(dá)到0. 9以上。二、本實(shí)用新型能取得良好的節(jié)電效果，綜合節(jié)電率達(dá)到10%以上，且可以提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化管理。三、本實(shí)用新型具有過電壓、失壓、過電流、諧波電流超值保護(hù)和諧波電壓監(jiān)測保護(hù)功能，安全可靠、無須專人值守。四、本實(shí)用新型支持GPRS遠(yuǎn)傳通訊、支持遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電機(jī)的綜合用電工況和電網(wǎng)運(yùn)行情況。五、本實(shí)用新型中，電容器組的三相均通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)連接到三相動(dòng)力線路上，控制器的輸入端分別與電容器組連接，控制器的輸出端連接到容性無觸點(diǎn)開關(guān)的控制端以控制容性無觸點(diǎn)開關(guān)的開、關(guān)，可以達(dá)到對無功補(bǔ)償電容的動(dòng)態(tài)投、切控制。六、本實(shí)用新型中，在容性無觸點(diǎn)開關(guān)表面上還安裝有常開和常閉式溫度控制開關(guān)，常開和常閉式溫度控制開關(guān)連接有風(fēng)機(jī)，當(dāng)溫度高于55°C設(shè)定值時(shí)，溫度控制開關(guān)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)；當(dāng)溫度大于70°C設(shè)定值時(shí)，溫度控制開關(guān)自動(dòng)切斷容性無觸點(diǎn)開關(guān)電源，延長了容性無觸點(diǎn)開關(guān)的使用壽命，可靠性極佳。七、本實(shí)用新型中，電容器組安裝在柜體上的腔體內(nèi)，腔體內(nèi)還設(shè)置有溫度控制開關(guān)，溫度控制開關(guān)連接有風(fēng)機(jī)，當(dāng)電容器組的安裝腔體內(nèi)溫度高于45°C時(shí)，溫度控制開關(guān)開啟風(fēng)機(jī)；當(dāng)電容器組安裝腔體內(nèi)溫度低于40°C時(shí)，溫度控制開關(guān)關(guān)閉風(fēng)機(jī)，延長了電容器組的使用壽命。八、本實(shí)用新型在傳統(tǒng)低壓電容器并聯(lián)無功補(bǔ)償技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了適合油田叢式采油井組設(shè)備固有特性的最佳無功補(bǔ)償裝置，采用不同容量電容器組進(jìn)行多組分級(jí)和快速投、切控制，達(dá)到對井組電動(dòng)機(jī)無功需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)亦達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償，很好地適應(yīng)了對油田叢式采油井組抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)無功補(bǔ)償?shù)男枨蟆?br>
圖1為本實(shí)用新型主電路一次系統(tǒng)接線示意圖。
具體實(shí)施方式
一種叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，包括柜體、多個(gè)不同容量電容器組、與電容器組相匹配的容性無觸點(diǎn)開關(guān)，還包括控制器和動(dòng)態(tài)響應(yīng)投切執(zhí)行電路；每個(gè)電容器組的三相通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)接到三相動(dòng)力線路上，其測得的功率因數(shù)控制信號(hào)和無功信號(hào)連接到控制器的輸入端，控制器的輸出信號(hào)連接到容性無觸點(diǎn)開關(guān)上的控制端以控制容性無觸點(diǎn)電子開關(guān)的開、關(guān)，以達(dá)到對無功補(bǔ)償電容的動(dòng)態(tài)投、切控制。所述每個(gè)電容器組中，每個(gè)電容器通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)分別并聯(lián)著動(dòng)力變壓器的次級(jí)回路。本實(shí)用新型的抽油機(jī)井組配用變壓器次級(jí)并聯(lián)著配電綜合測控儀。本實(shí)用新型的容性無觸點(diǎn)開關(guān)上還安裝散熱器和溫控排風(fēng)機(jī)構(gòu)。所述容性無觸點(diǎn)開關(guān)表面上還安裝常開和常閉式溫度控制開關(guān)，當(dāng)溫度高于55°C 設(shè)定值時(shí)，溫度控制開關(guān)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)；當(dāng)溫度大于70°C設(shè)定值時(shí)，溫度控制開關(guān)自動(dòng)切斷容性無觸點(diǎn)開關(guān)電源。本實(shí)用新型在安裝電容器組的腔體內(nèi)還安裝著溫度控制開關(guān)，當(dāng)電容器組安裝腔體內(nèi)溫度高于45°C時(shí)，溫度控制開關(guān)開啟風(fēng)機(jī)；當(dāng)電容器組安裝腔體內(nèi)溫度低于40°C時(shí)， 溫度控制開關(guān)關(guān)閉風(fēng)機(jī)。本實(shí)用新型在容性無觸點(diǎn)開關(guān)與三相電力線之間還連接一個(gè)快速熔斷器和一個(gè)過載保護(hù)裝置。本實(shí)用新型的抽油機(jī)井組配用變壓器次級(jí)并聯(lián)著配電綜合測控儀，其配電綜合測控儀支持GPRS遠(yuǎn)傳通訊。各分級(jí)電容器組的容量可以各不相同，可根據(jù)被補(bǔ)償設(shè)備工況設(shè)置為共補(bǔ)或共布加分補(bǔ)形式。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施主電路一次系統(tǒng)接線示意圖，在本裝置和負(fù)載前端電網(wǎng)輸出電力總線上加裝一定變比的電流互感器檢測電力系統(tǒng)的電流信號(hào)并傳送到配電綜合測控儀后，由配電綜合測控儀分析功率因數(shù)和無功功率，控制器的輸出信號(hào)連接到容性無觸點(diǎn)開關(guān)上的控制端以控制容性無觸點(diǎn)電子開關(guān)的開通、關(guān)斷，以達(dá)到對償電容器組的動(dòng)態(tài)投、切控制，實(shí)現(xiàn)對工況變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和快速投、切補(bǔ)償電容器組。本實(shí)用新型不限于圖1中的兩個(gè)電容器組，可以根據(jù)叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功功率和功率因數(shù)情況，匹配多個(gè)電容器組和專用容性無觸點(diǎn)開關(guān)，電容器組的電容值可以不同，可以采用共補(bǔ)或共補(bǔ)加分補(bǔ)形式，以適應(yīng)不同工況的叢式采油井組。
權(quán)利要求1.一種叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，包括柜體，其特征在于所述柜體上設(shè)置有控制器、多個(gè)不同容量的電容器組、分別與電容器組連接的動(dòng)態(tài)響應(yīng)投切執(zhí)行電路和與電容器組相匹配的容性無觸點(diǎn)開關(guān)，所述電容器組的三相均通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)連接到三相動(dòng)力線路上，控制器的輸入端分別與電容器組連接，控制器的輸出端連接到容性無觸點(diǎn)開關(guān)的控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于所述電容器組中的每個(gè)電容器均通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)分別并聯(lián)有動(dòng)力變壓器的次級(jí)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于抽油機(jī)井組的配用變壓器次級(jí)并聯(lián)有配電綜合測控儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于所述容性無觸點(diǎn)開關(guān)上還安裝有散熱器和溫控排風(fēng)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于所述容性無觸點(diǎn)開關(guān)表面上還安裝有常開和常閉式溫度控制開關(guān)，常開和常閉式溫度控制開關(guān)連接有風(fēng)機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于所述電容器組安裝在柜體上的腔體內(nèi)，腔體內(nèi)還設(shè)置有溫度控制開關(guān)，溫度控制開關(guān)連接有風(fēng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征在于所述容性無觸點(diǎn)開關(guān)與三相動(dòng)力線路之間還連接有一個(gè)快速熔斷器和一個(gè)過載保護(hù)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，包括柜體，所述柜體上設(shè)置有控制器、多個(gè)不同容量的電容器組、分別與電容器組連接的動(dòng)態(tài)響應(yīng)投切執(zhí)行電路和與電容器組相匹配的容性無觸點(diǎn)開關(guān)，所述電容器組的三相均通過容性無觸點(diǎn)開關(guān)連接到三相動(dòng)力線路上，控制器的輸入端分別與電容器組連接，控制器的輸出端連接到容性無觸點(diǎn)開關(guān)的控制端。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對油田叢式采油井組抽油機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)無功集中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H02H5/04GK201994683SQ20112012517
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者劉釗, 方曉軍, 章東哲, 苗文斌, 陳鵬偉, 高寶元 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司