CN204316091U - 一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，它包括移动式高压电控房（1），移动式高压电控房（1）由间隔设置的高压室（2）、变压器室（3）和低压室（4）组成，变压器室内设置有双电压高压变压器（5）、有载分接开关（6）、温度检测传感器（7）和瓦斯检测系统（8），高压室（2）内设置有进线计量柜（9）和高压开关柜（10），低压室（4）内设置有低压开关柜（15）和有源滤波及无功补偿器（16）。本实用新型的有益效果是：能同时满足10KV与6KV两种电网电压，具备有载自动调压功能，低电压补偿及电压穿越功能，能有效提高电压稳定性，保证网电钻机的供电质量，节约油改电的改造成本，提高了网电供电质量与系统的稳定性。

Description

一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统

技术领域

本实用新型涉及石油钻机中对钻机网电供电质量改善的控制系统，特别是一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统。

背景技术

随着电力技术的快速发展和电动控制自动化水平的不断提高,由电能作为动力源驱动钻机已成为必然趋势。为了响应国家节能减排降耗,推广应用清洁能源的政策要求,各大油田钻井队积极实施“油改电”工程,以提高钻井装备的本质安全化水平,实现燃料结构调整,降低成品油消耗。油田电网目前分220kV、110kV、35kV、10kV和6kV五个电压等级,而距离油田井场最近的线路一般是10kV或6kV电压。而目前大多数改造的网电钻机采用的是单一的10KV/0.6KV或是6KV/0.6KV的变压器，只能适用于一种电压，当钻机移动到另一个钻井井场，进线电压不能够满足时，就必须更换设备，或对设备进行再次改造，这样势必会增加很大成本和加长施工周期。

随着网电钻机的日益增多，有时在同一个区域有多台网电钻机在同时钻井，而高压进线都采用同一组高压线路，当各个井队负荷增加时，电网电压波动严重，直接影响到网电设备的正常运转，如果电压长时间低于额定电压，或是电网电压出线闪变等，网电钻机低压部分所用的变频器或直流调速器等将会报故障而不能正常工作，或是直接引起断路器欠压跳闸，造成整个网电钻机动力的丢失，严重时将会造成憋钻或卡钻事故，从而影响到钻井连续化生产。

此外，大多网电钻机在谐波治理及无功补偿方面采用的是电感和电容相结合的无源滤波及无功补偿方式，该种方式响应速度慢，补偿效果差，投切时易震荡，甚至过补偿，容易与电网发生并联谐振等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够同时满足10KV与6KV两种电网电压，且具备有载自动调压功能，低电压补偿及电压穿越功能，能有效提高电压稳定性，保证网电钻机的供电质量，节约了油改电的改造成本，提高了网电供电质量与系统的稳定性的网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，它包括移动式高压电控房和冷却系统，所述的移动式高压电控房由间隔设置的高压室、变压器室和低压室组成；

所述的变压器室内设置有双电压高压变压器、有载分接开关、温度检测传感器和瓦斯检测系统，有载分接开关与双电压高压变压器连接，双电压高压变压器的高压端设置有10KV进线与6KV进线接头；

所述的高压室内设置有进线计量柜和高压开关柜，进线计量柜与高压开关柜连接，进线计量柜内设置有隔离手车和电能仪表，高压开关柜内设置有高压断路器和微机保护系统，高压断路器与双电压高压变压器连接；

所述的低压室内设置有低压开关柜和有源滤波及无功补偿器，低压开关柜内设置有框架式断路器、和与框架式断路器连接的有载分接开关智能控制器和温度控制器，有载分接开关智能控制器与有载分接开关连接，有源滤波及无功补偿器内设置有IGBT与DSP处理器；

所述的冷却系统包括壁挂式空调、工业空调和轴向风机，工业空调设置在低压室的旁侧且工业空调的出风口与低压室连通，变压器室的上端设置有多个轴向风机，每个轴向风机均与温度控制器连接，壁挂式空调设置在高压室内；

它还包括辅助控制及保护系统，所述的辅助控制及保护系统由烟雾报警器、除湿器、灭火器和应急灯组成，烟雾报警器、除湿器、灭火器和应急灯均设置在低压室内。

所述的高压室的一端设置有声光报警器。

所述的温度检测传感器和瓦斯检测系统均设置在双电压高压变压器上。

所述的变压器室的上端设置有四个轴向风机。

所述的低压室和高压室与变压器室之间均设置有观察窗。

本实用新型具有以下优点：（1）能够满足国内各个油田10KV，6KV两种电网电压条件。（2）具备有载自动调压功能，使600V出线电压更加稳定。（3）具备零电压低电压穿越功能，一旦系统出现晃电，装置具备支撑系统2秒钟，保证系统不掉电而引起崴钻头现象。（4）响应速度快，无级调节，不会出现过补与电网发生并联谐振等情况，滤除了电网上绝大部分谐波，功率因素可达0.95以上。（5）各种保护及报警功能齐全，保证设备能够长期稳定运行。（5）本实用新型能够对高压室进行制冷与除湿处理，同时轴向风机，还可对变压器进行散热处理，具有散热效果好的特点。

附图说明

图1 为本实用新型的内部结构示意图；

图2 为本实用新型的外部结构示意图；

图中，1-移动式高压电控房，2-高压室，3-变压器室，4-低压室，5-双电压高压变压器，6-有载分接开关，7-温度检测传感器，8-瓦斯检测系统，9-进线计量柜，10-高压开关柜，11-隔离手车，12-电能仪表，13-高压断路器，14-微机保护系统，15-低压开关柜，16-有源滤波及无功补偿器，17-有载分接开关智能控制器，18-温度控制器，19-壁挂式空调，20-工业空调，21-轴向风机，22-烟雾报警器，23-除湿器，24-灭火器，25-应急灯，26-声光报警器，27-观察窗。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：

如图1和图2所示，一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，它包括移动式高压电控房1和冷却系统，所述的移动式高压电控房1由间隔设置的高压室2、变压器室3和低压室4组成，低压室4和高压室2与变压器室3之间均设置有观察窗27，高压室2的一端设置有声光报警器26。

如图1和图2所示，所述的变压器室内设置有双电压高压变压器5、有载分接开关6、温度检测传感器7和瓦斯检测系统8，有载分接开关6与双电压高压变压器5连接。所述的双电压高压变压器5的高压端设置有10KV进线与6KV进线接头，从而满足了油田两种电网电压要求。

如图1和图2所示，所述的高压室2内设置有进线计量柜9和高压开关柜10，进线计量柜9与高压开关柜10连接，进线计量柜9内设置有隔离手车11和电能仪表12，高压开关柜10内设置有高压断路器13和微机保护系统14，高压断路器13与双电压高压变压器5连接。进线计量柜9用于负责引入钻机井场附近的高压工业电网，计量由此套设备接入钻机电控系统的用电量，能够确保电力部门和井队自身对设备用电量的监管。高压开关柜10将经过进线计量柜9的来自高压电网的电源通过一台高压断路器13馈电给双电压高压变压器5，而高压断路器13具有开断、隔离、保护后端电器的作用，并设置微机保护系统14对高压系统进行保护。变压器室放置一台3150KVA三相油浸式变压器，变压器采用Dyn11联结方式，即高压为三角型，低压为星型接法，该型变压器由于高压是三角形连接，抑制谐波能力较强，3n次谐波励磁电流在其三角形结线的一次绕组内形成环流，避免其注入公共电网,另外高压线圈中可以感应出零序电流，它所产生的零序磁通抵消低压所产生的零序磁通，相电压中就不存在零序分量，从而使三相电压更加平衡。

如图1和图2所示，所述的低压室4内设置有低压开关柜15和有源滤波及无功补偿器16，低压开关柜15内设置有框架式断路器、和与框架式断路器连接的有载分接开关智能控制器17和温度控制器18，有载分接开关智能控制器17与有载分接开关6连接，有载分接开关智能控制器17用来控制有载分接开关6，与带有载的双电压高压变压器组成手动、自动、远控调压系统。可实现多台控制器间的并联运行。控制器档位信号一一对应，在自动调压模式下，当输入的信号电压高于基准电压115%，即过压，过压指示灯亮，同时发出数降动作指令，当输入的信号电压低于基准电压70%，即欠压，欠压指示灯亮，同时封锁动作指令，确保有载调压系统的安全。另外设有动作延长时间，避免系统因电网电压不稳而频繁动作，如果信号电压偏差百分数超出设定的调压精度范围，该延时立即生效，如果信号电压偏差百分数减少到设定的调压精度范围内，已经进行的延时时间立即无效。当电压偏差时间超过设定的延时时间后控制器发出升档或降档作用。

如图1和图2所示，所述的有源滤波及无功补偿器16内设置有IGBT与DSP处理器，由1组额定容量2.4Mvar静止无功发生器SVG组成，其中SVG是以大功率可关断电力电子器件组成的逆变器为其核心部分。成套装置采用德国最新一代的全控型器件英飞凌的IGBT，每个单元可独立运行，相互备份，装置主回路元件的选用，留有足够的电压、电流裕度，元件具有良好的dv/dt，di/dt特性。系统主电路采用多单元并联结构，每个单元可独立工作，可带电摘除异常单元而不影响系统整体工作。控制部分采用美国TI公司的DSP微处理器及多FPGA的全数字控制系统，采用触摸屏显示界面，具有远程监控功能。该装置可动态跟踪电网电能质量变化，并根据变化情况动态调节无功输出，实现任意钻机阶段的高功率因数运行,满足以 0.60kV母线无功功率，以及母线电压作为控制目标，通过静止无功补偿器实现动态无功补偿装置的输出容量从感性至容性自动调节。装置动态响应时间小于5ms。动态无功补偿装置输出电压谐波含量满足国标要求，并实现有源滤波功能。装置运行过程中，最大有功损耗低于成套装置总输出容量的2%。动态无功补偿装置具有短时（2s）过载能力，过载容量为成套装置总容量的25%。具备零电压低电压穿越功能，一旦系统出现晃电，装置具备支撑系统2秒钟，保证系统不掉电而引起崴钻头现象，并具有供值班员使用的参数设置功能，所有设置的内容可保存一年以上而不丢失，不受停电和干扰信号的影响；当各类保护动作或监视的状态发生变化时，控制器将自动记录事件发生的类型、相别及动作值，事件按顺序记录，可通过液晶进行查询，并以通讯方式远传。动作次数可永久保存，即使掉电也不会丢失。

如图1和图2所示，所述的冷却系统包括壁挂式空调19、工业空调20和轴向风机21，工业空调20设置在低压室4的旁侧且工业空调20的出风口与低压室4连通，当有源滤波及无功补偿器16工作时会产生大量热量，选用工业空调20有足够制冷量且具备除湿功能。所述的变压器室3的上端设置有四个轴向风机21，四个轴向风机21可对双电压高压变压器5进行散热处理，四个轴向风机21均与温度控制器18连接，当温度控制器18检测到变压器室3内的温度过高时，温度控制器18发出电信号给四个轴向风机21转动，轴向风机21对双电压高压变压器5进行散热处理。所述的壁挂式空调19设置在高压室2内，可对高压室进行制冷与除湿，因此，冷却系统为变配电自动调压及无功补偿系统提供了一个良好的工作环境，使系统工作更可靠安全，具有散热效果好的特点。

它还包括辅助控制及保护系统，所述的辅助控制及保护系统由烟雾报警器22、除湿器23、灭火器24和应急灯25组成，烟雾报警器22、除湿器23、灭火器24和应急灯25均设置在低压室4内。如图2所示，所述的温度检测传感器7和瓦斯检测系统8均设置在双电压高压变压器5上，温度检测传感器7用于检测双电压高压变压器5上的温度，并将温度信号转换为电信号传递给温度检测传感器7。

通过有载自动调压，母排电压补偿相互结合，可保证系统电压持续维持在600V左右，不受电网电压波动的影响，从而改善了电网供电质量，能够保证后端网电设备正常长时的运转。从而大大提高了网电钻机的可靠性，避免网电钻机因电网电压不稳而不能正常工作的情况。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，其特征在于：它包括移动式高压电控房（1）和冷却系统，所述的移动式高压电控房（1）由间隔设置的高压室（2）、变压器室（3）和低压室（4）组成；

所述的变压器室内设置有双电压高压变压器（5）、有载分接开关（6）、温度检测传感器（7）和瓦斯检测系统（8），有载分接开关（6）与双电压高压变压器（5）连接，双电压高压变压器（5）的高压端设置有10KV进线与6KV进线接头；

所述的高压室（2）内设置有进线计量柜（9）和高压开关柜（10），进线计量柜（9）与高压开关柜（10）连接，进线计量柜（9）内设置有隔离手车（11）和电能仪表（12），高压开关柜（10）内设置有高压断路器（13）和微机保护系统（14），高压断路器（13）与双电压高压变压器（5）连接；

所述的低压室（4）内设置有低压开关柜（15）和有源滤波及无功补偿器（16），低压开关柜（15）内设置有框架式断路器、和与框架式断路器连接的有载分接开关智能控制器（17）和温度控制器（18），有载分接开关智能控制器（17）与有载分接开关（6）连接，有源滤波及无功补偿器（16）内设置有IGBT与DSP处理器；

所述的冷却系统包括壁挂式空调（19）、工业空调（20）和轴向风机（21），工业空调（20）设置在低压室（4）的旁侧且工业空调（20）的出风口与低压室（4）连通，变压器室（3）的上端设置有多个轴向风机（21），每个轴向风机（21）均与温度控制器（18）连接，壁挂式空调（19）设置在高压室（2）内；

它还包括辅助控制及保护系统，所述的辅助控制及保护系统由烟雾报警器（22）、除湿器（23）、灭火器（24）和应急灯（25）组成，烟雾报警器（22）、除湿器（23）、灭火器（24）和应急灯（25）均设置在低压室（4）内。

2.根据权利要求1所述的一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，其特征在于：所述的高压室（2）的一端设置有声光报警器（26）。

3.根据权利要求1所述的一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，其特征在于：所述的温度检测传感器（7）和瓦斯检测系统（8）均设置在双电压高压变压器（5）上。

4.根据权利要求1所述的一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，其特征在于：所述的变压器室（3）的上端设置有四个轴向风机（21）。

5.根据权利要求1所述的一种网电钻机移动式变配电自动调压及无功补偿系统，其特征在于：所述的低压室（4）和高压室（2）与变压器室（3）之间均设置有观察窗（27）。