CN201868889U - 石油行业无功补偿专用成套装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石油行业无功补偿专用成套装置，包括主回路和控制回路，所述主回路包括分别与母线的A、B、C相连接的三相支路，所述三相支路由真空接触器、晶闸管阀、电容器组依次串联而成，所述电容器组按三角形连接法相连，所述控制回路由稳压电源、相角检测电路、信号放大回路、可编程控制器PLC以及输出电路依次连接而成，所述控制回路中的相角检测电路与母线A、B、C相通过互感器连接，控制回路中的输出电路分别与三相支路中的晶闸管阀电连接，控制回路采集母线的三相电流电压信号然后送至晶闸管阀进行控制。采用PLC进行控制取代传统的继电接触式控制系统和其它顺序控制器，使线路大大简化，从根本上减少了故障的机遇。

Description

石油行业无功补偿专用成套装置

技术领域

本实用新型属于无功补偿的装置，具体涉及一种石油行业无功补偿专用成套装置。

背景技术

目前常用的采油机械有两种:一种是抽油机；另一种是潜油电泵。潜油电泵电动机的额定电压在8OO～2000V之间，规格很多，目前在低压侧还没有找到比较理想的无功补偿装置。抽油机的负载是连续而周期性变化的，在一个周期即一个冲程内，电动机的电流、功率、功率因数都随着抽油杆的上下移动而变化，但抽油机的无功功率却变化很小，目前，绝大多数抽油机仍采用普通异步电动机拖动，这种电动机的最大转矩仅为额定转矩的1.8倍，而抽油机要求的最大转矩应为额定转矩的2.1～2.3倍，为了满足这一要求，势必要加大电动机的容量，再加上油井参数误差与抽油机不匹配等因素，造成“大马拉小车” 的现象十分严重。根据实测，抽油机电动机的平均功率仅为额定功率的30～40 ，平均功率因数为0．45左右，因此，设法减少井排供电线路网损是油田节电的重要措施之一。

在低压侧就地无功补偿，这对减少网损、节约电能起到一定作用。但经过几年来的运行，发现这种补偿方式还存在以下几个问题：

1、补偿容量受到限制，最大只能补偿到使电动机空载时功率因数为1.0，否则当补偿容量大于临界值时，电动机断电后，由电容器放电供给电动机励磁，能使因惰性仍在旋转着的电动机变成自激异步发电机。为了避免产生这种过补偿．补偿容量要受到限制．因此补偿后的功率因数依然偏低；

2、生产管理上的问题。电容器装在低压侧安装在井场，归属采油工管理，采油工不善于管理电气设备，发生故障往往不能及时修理或更换，如果电容器被盗．油井就得不到应有的补偿效益；

3、电泵井电动机电压在800~2000V之间，这样就给潜油电泵井在低压侧就地补偿造成困难，迄今没有安装补偿装置，功率因数也较低。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可靠性高、抗干扰能力强、便于安装、维护方便的石油行业无功补偿专用成套设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种石油行业无功补偿专用成套装置，包括主回路和控制回路，其特征在于：所述主回路包括分别与母线的A、B、C相连接的三相支路，所述三相支路由真空接触器、晶闸管阀、电容器组依次串联而成，所述电容器组按三角形连接法相连，所述控制回路由稳压电源、相角检测电路、信号放大回路、可编程控制器PLC以及输出电路依次连接而成，所述控制回路中的相角检测电路与母线A、B、C相通过互感器连接，控制回路中的输出电路分别与三相支路中的晶闸管阀电连接，控制回路采集母线的三相电流电压信号然后送至晶闸管阀进行控制。

所述可编程控制器PLC采用德国西门子的S7-200型可编程控制器PLC。

所述晶闸管阀由两个晶闸管反并联构成，晶闸管采用德国的IXYS元件。

所述电容器选用金属全膜介质的滤波电容器。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：采用PLC进行控制取代传统的继电接触式控制系统和其它顺序控制器，使线路大大简化，从根本上减少了故障的机遇。另外还采用了模块式结构，使得该系统的可靠性大大提高，PLC可在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作，抗干扰能力强，运行稳定性高，同时引入了PLC控制器使得本实用新型便于安装，维护方便。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构图。

具体实施方式

参见图1，一种石油行业无功补偿专用成套装置，包括主回路1和控制回路2，主回路1包括分别与母线的A、B、C相连接的三相支路3，三相支路3由真空接触器5、晶闸管阀6、电容器组4依次串联而成，电容器组4按三角形连接法相连，控制回路2由稳压电源、相角检测电路、信号放大回路、可编程控制器PLC以及输出电路依次连接而成，控制回路中的相角检测电路与母线A、B、C相通过互感器连接，控制回路2中的输出电路分别与三相支路3中的晶闸管阀6电连接，控制回路2采集母线的三相电流电压信号然后送至晶闸管阀6进行控制。

晶闸管阀6由两个晶闸管反并联构成，晶闸管采用德国的IXYS元件。电容器7选用金属全膜介质的滤波电容器，可采用AFM型滤波电容器，采用金属化膜，真空浸渍优质的绝缘油内置防爆装置，安全可靠，电流过载能力≥1.5In。电容器在1.1倍的额定电压、1.3倍的额定电流下长期运行。

相角检测电路检测母线A、B、C上三相电压和电流的大小及相角，然后将采集的三相电流电压信号通过信号放大回路放大处理传输给可编程控制器PLC，可编程控制器PLC将采集处理好的信号进行分析、逻辑判断、计算，以控制装置的工作状态，主要是对于晶闸管阀6进行控制操作。

相角检测电路采用传感器将电流、电压信号转换成与其同步的弱信号，进行A/D转换后，再计算得出所需要的各种数据，相角检测电路具体可以采用钜泉光电科技（上海）股份有限公司制造的型号为ATT7026A的三相电能计量芯片。

可编程控制器PLC采用德国西门子的S7-200型可编程控制器PLC，信号放大回路可采用市面上行现行的各种型号的放大器，比如三相电流、电压放大器-M348491，输出电路则可采用晶闸管输出回路。

本实用新型的设计原理：

由于PLC是以微机技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，它的结构形式基本上与微型计算机相同，小型PLC是为取代传统的继电接触式控制系统和其它顺序控制器而设计的，故又与通用微型计算机的硬件有所区别。它是把继电器控制的优点，与计算机的功能齐全、灵活性、通用性相结合，用计算机编程软件逻辑代替继电器接线逻辑的通用性自动控制备。是一种较理想的新型工业控制装置。因此，对大港油田炼油厂无功自动补偿系统进行了改造，在原分立元件组装的补偿设备的基础上，设计了可编程控制器（PLC）无功自动补偿系统。

本实用新型的特点：

　 （1）可靠性高：采用分立元件组装的控制系统，每个部分都由几十个元件成，整个控制器有数百个元器件，任何一个元器件出现问题都会造成整个控制器故障而不能正常工作。而采用PLC进行控制，使线路大大简化，从根本上减少了故障的机遇。另外还采用了模块式结构，使得该系统的可靠性大大提高。

（2）抗干扰能力强：由分立元件组成的控制系统，其中采用了大量的二极管、三极管、电容等元件，对电路的工作环境和温度有一定的要求而PLC是专为工业控制设计的，在设计和制造过程中采取了多种抗干扰措施，可在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作，抗干扰能力强，运行稳定性高。

（3）便于安装，维护方便：与分立元件控制系统比较，PLC控制系统体积小、重量轻，便于安装。该系统具有自检和监护功能，而且能动态地监视控制程序的执行情况，为现场的调试和维护提供了方便，由于接线少，所以维护方便，修复时间短。

Claims (4)

1.一种石油行业无功补偿专用成套装置，包括主回路（1）和控制回路（2），其特征在于：所述主回路（1）包括分别与母线的A、B、C相连接的三相支路（3），所述三相支路（3）由真空接触器（5）、晶闸管阀（6）、电容器组（4）依次串联而成，所述电容器组按三角形连接法相连，所述控制回路（2）由稳压电源、相角检测电路、信号放大回路、可编程控制器PLC以及输出电路依次连接而成，所述控制回路中的相角检测电路与母线A、B、C相通过互感器连接，控制回路（2）中的输出电路分别与三相支路（3）中的晶闸管阀（6）电连接，控制回路（2）采集母线的三相电流电压信号然后送至晶闸管阀（6）进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种石油行业无功补偿专用成套装置，其特征在于：所述可编程控制器PLC采用德国西门子的S7-200型可编程控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种高炉滤波补偿专用装置，其特征在于：所述晶闸管阀（6）由两个晶闸管反并联构成，晶闸管采用德国的IXYS元件。

4.根据权利要求1或2所述的一种高炉滤波补偿专用装置，其特征在于：所述电容器（7）选用金属全膜介质的滤波电容器。

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