CN204967633U - 一种油田抽油机用节能直流逆变终端柜 - Google Patents

Abstract

一种油田抽油机用节能直流逆变终端柜，后安装板（21）上设置逆变器（16）、交流电流互感器（24）、直流电流互感器（22）、断路器（23）、小型断路器（18）、运行中间继电器（19）、故障中间继电器（20）；前安装板（11）的控制面板（15）通过导线（X）连接逆变器（16），逆变器（16）由导线（X）穿过交流电流互感器（24）连接输出接线端子（J），再通过输出线路（C）接通抽油机电动机；逆变器（16）通过导线（X）连接断路器（23），再通过导线（X）穿过直流电流互感器（22）连接输入接线端子（R），通过输入线路（S）接通变压器配套整流器。本实用新型将整流器的直流电转换为调频交流电供给电动机，能耗低，效果好，减少了变压器数量，节省设备投资。

Description

一种油田抽油机用节能直流逆变终端柜

技术领域

本实用新型涉及油田机械电控装置，尤其涉及抽油机的电控柜。

背景技术

抽油机是油田采油的主要设备，目前采用每台抽油机配备一台电控柜和一套变压器的供电模式。随着油田建设不断发展和油井数量的不断增加,抽油机的数量不断增多，为抽油机配套的电控柜和变压器也同步增多。现有供电模式是将6/10kV三相交流电源线架设到油井变压器，通过变压器转变成低压电源后输送到电控柜，再通过电源线接到抽油机的电动机，为抽油机供电运行。这种模式虽然能够保证抽油机正常工作，但是电动机和供电线路的冗余量很大，特别是变压器的冗余量占2/3以上，直接导致油田整个供电系统的线路损耗和能耗总量居高不下。据不完全统计，目前全国抽油机保有量大约10万台以上。总装机容量3500MW以上，抽油机耗电量占油田总耗电量的60%左右，配备的同样数量的变压器装机容量超过5亿kVA，总能耗基数巨大。如何进一步改进现有供电模式,降低油田能耗，减少冗余量,节约电能,成为发展油田建设的重要研究课题。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是提供一种为抽油机供电用的配套性能好、能耗低、效果好的电控终端柜，减少供电系统的冗余量，降低运行能耗，节省设备投资费用，保证抽油机正常运行，提高经济效益和社会效益。

本实用新型的任务是这样完成的：设计制作一种油田抽油机用节能直流逆变终端柜，是在终端柜的柜体内装设的后安装板上设置逆变器、交流电流互感器、直流电流互感器、断路器、小型断路器、运行中间继电器、故障中间继电器、输入接线端子、输出接线端子；前安装板将后安装板挡在柜体内部,前安装板的上部设置控制面板，控制面板上设置显示器件和控制器件，各自通过导线连接后安装板上设置的逆变器；逆变器通过导线连接输出接线端子，其中一股导线穿过交流电流互感器再连接输出接线端子，同时逆变器通过其他导线连接断路器；断路器通过导线连接输入接线端子，其中一股导线穿过上方的直流电流互感器再向下连接输入接线端子；小型断路器、运行中间继电器、故障中间继电器并列装配在安装滑座上，设置在后安装板上面的逆变器上方；输入接线端子连接输入线路，接通变压器配套的整流器；输出接线端子连接输出线路，接通抽油机配套的电动机。逆变器设置在后安装板中部上段，逆变器通过三股导线向下连接输出接线端子，其中一股导线穿过交流电流互感器再连接输出接线端子；同时逆变器通过另外两股导线连接设置在旁边的断路器，断路器通过两股导线连接输入接线端子，其中一股导线X穿过直流电流互感器再向下连接输入接线端子。前安装板上部的控制面板上所设的显示器件包括直流电流表、交流电流表、电压表、电源指示灯、运行指示灯、故障指示灯、数码显示屏；控制面板上所设的控制器件包括开机按钮、停机按钮、逆变器控制板，逆变器控制板上设置数据增减键、移位键、停止键、运行键、编程键、确认键；控制面板上所设的各个显示器件和控制器件分别通过导线连接设置在后安装板上的逆变器。小型断路器、运行中间继电器、故障中间继电器并列装配在安装滑座上，设置在后安装板上面逆变器的上方，各自通过导线连接逆变器；小型断路器通过导线分别与运行中间继电器、故障中间继电器连接，小型断路器还通过导线分别连接前安装板上的控制面板上所设的开机按钮、停机按钮、电源指示灯、运行指示灯、故障指示灯；同时运行指示灯通过导线连接运行中间继电器，故障指示灯通过导线连接故障中间继电器。柜体前面装有柜门，柜门左端安装合页连接柜体的立框，柜门右部设有柜锁；前安装板上部开有框口配装控制面板，框口左侧的边框安装合页连接控制面板。

实际应用中，在油井群的若干台抽油机中设置一台变压器，配备一台三相桥式整流器，变压器将降压后的交流电输出到三相桥式整流器，由三相桥式整流器转换为直流电，通过直流母线与抽油机配置的本实用新型的输入线路连接，将直流电输入本实用新型，再由本实用新型将直流电转换为调频调压后的交流电，通过输出线路连接抽油机的电动机，提供电动机工作所需的交流电，控制抽油机的电动机气隙磁通始终工作在饱和区，按照抽油机的需要随时调整所提供的输出功率，避免了无功损耗，功率因数趋向1，供电线路的损耗显著降低。由于本实用新型采用了单相整流源，逆变器谐波无法返回高压电网，彻底杜绝了高压电网的二次污染，因此不需要进行无功补偿，节省了相关能耗费用。同时，本实用新型具有跟踪负载自动调压功能和调频、调速、软启动功能以及综合保护功能，能在0.1秒内在20~100%范围内改变UI值，通过分时检测抽油机的当时负载状态，进行对抽油机负载的矢量控制及动态跟踪。配合响应监控中心的指令，完成对油井群抽油机的协调控制，实现了对抽油机电动机的变频调速控制、检测与保护。

按照上述方案进行实施和试验，证明本实用新型的结构合理，配套协调，与变压器和三相桥式整流器配套，使用直流输入供电到本实用新型，再由本实用新型输出调频调压后的交流电，用于控制抽油机电动机的供电线路，能够有效地减少供电系统的冗余量，降低抽油机运行费用，提高输电效率，同时节省大量变压器设备投资费用，提高经济效益和社会效益，较好地达到了预定目的。

附图说明

图1是本实用新型的终端柜1的外型结构示意图；

图2是图1去掉柜门2的前安装板11的A向结构示意图；

图3是图2中的前安装板11后面的后安装板21的设置结构示意图；

图4是图2中的逆变器控制板5的设置结构示意图。

图中，1—终端柜，2—柜体，3—柜门，4—柜锁，5—逆变器控制板，6—直流电流表，7—交流电流表，8—电压表，9—电源指示灯，10—停机按钮，11—前安装板，12—开机按钮，13—运行指示灯,14—故障指示灯,15—控制面板，16—逆变器，17—安装滑座，18—小型断路器，19—运行中间继电器，20—故障中间继电器，21—后安装板，22—直流电流互感器，23—断路器，24—交流电流互感器，25—数码显示屏，26—数据增减键，27—移位键，28—停止键，29—运行键，30—编程键，31—确认键；A—视向符号，C—输出线路，H—合页，J—输出接线端子，K—边框，L—立框，R—输入接线端子，S—输入线路，X—导线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

参阅图1,、图2，终端柜1的柜体2前面装有柜门3，柜门3左端安装合页H连接柜体2的立框L，柜门3右部设有柜锁4；前安装板11上部开有框口配装控制面板15，框口左侧的边框K安装合页H连接控制面板15。前安装板11将后安装板21挡在柜体2内部,前安装板11的上部设置控制面板15，控制面板15上设置显示器件和控制器件，各自通过导线X连接后安装板21上设置的逆变器16。控制面板15上所设的显示器件包括直流电流表6、交流电流表7、电压表8、电源指示灯9、运行指示灯13、故障指示灯14、数码显示屏25；控制面板15上所设的控制器件包括开机按钮12、停机按钮10、逆变器控制板5。

参阅图3，柜体2内装设的后安装板21上设置逆变器16、交流电流互感器24、直流电流互感器22、断路器23、小型断路器18、运行中间继电器19、故障中间继电器20、输入接线端子R、输出接线端子J；逆变器16设置在后安装板21中部上段，逆变器16通过三股导线X向下连接输出接线端子J，其中一股导线X穿过交流电流互感器24再连接输出接线端子J；同时逆变器16通过其他两股导线X连接设置在后安装板21上的断路器23，断路器23通过两股导线X连接输入接线端子R。逆变器16通过导线X连接输出接线端子J，并通过导线X穿过交流电流互感器24再连接输出接线端子J；同时逆变器16通过导线X连接断路器23；断路器23通过导线X连接输入接线端子R，同时断路器23通过导线X穿过直流电流互感器22再向下连接输入接线端子R。输入接线端子R连接输入线路S，接通变压器配套的三相桥式整流器；输出接线端子J连接输出线路C，接通抽油机配套的电动机。小型断路器18、运行中间继电器19、故障中间继电器20并列装配在安装滑座17上，设置在逆变器16上方，各自通过导线X连接逆变器16；小型断路器18通过导线X分别与运行中间继电器19、故障中间继电器20连接，小型断路器18还通过导线X分别连接前安装板11上的控制面板15上所设的开机按钮12、停机按钮10、电源指示灯9、运行指示灯13、故障指示灯14；同时运行指示灯13通过导线X连接运行中间继电器19，故障指示灯14通过导线X连接故障中间继电器20。

参阅图4，装设在前安装板11上部的控制面板15的逆变器控制板5上设置数码显示屏25、数据增减键26、移位键27、停止键28、运行键29、编程键30、确认键31，分别通过后部的导线X连接设置在后安装板21上的逆变器16。

实际应用中，在油井群的若干台抽油机中设置一台变压器，配备一台三相桥式整流器，变压器将降压后的交流电输出到三相桥式整流器，由三相桥式整流器转换为直流电，通过直流母线与抽油机配置的本实用新型的输入线路S连接，将直流电输入本实用新型，再由本实用新型将直流电转换为调频调压后的交流电，通过输出线路C连接抽油机的电动机，提供电动机工作所需油田供电的交流电，控制抽油机的电动机气隙磁通始终工作在饱和区，按照抽油机的需要随时调整所提供的输出功率，避免了无功损耗，功率因数趋向1，供电线路的损耗显著降低。由于本实用新型采用了单相整流源，逆变器谐波无法返回高压电网，彻底杜绝了高压电网的二次污染，因此不需要进行无功补偿，节省了相关能耗费用。同时，本实用新型具有跟踪负载自动调压功能和调频、调速、软启动功能以及综合保护功能，能在0.1秒内在20~100%范围内改变UI值，配合响应监控中心的指令，完成对油井群抽油机的协调控制；通过分时检测抽油机的当时负载状态，进行对抽油机负载的矢量控制及动态跟踪，实现了对抽油机电动机的变频调速控制、检测与保护。

本实用新型与变压器和三相桥式整流器配套，与变压器配套的三相桥式整流器采用直流母线统一供电到各台控制抽油机电动机的本实用新型，再由本实用新型输出调频调压后的交流电，用于抽油机电动机的供电线路，能够有效地减少供电系统的冗余量，降低抽油机运行费用，同时节省大量变压器设备投资费用；而且本实用新型输出的是调压调频后的交流电，而不是工厂和民用都可以使用的50Hz的交流电，其他地方接出线去也不能用，从而有效地防止了“私接乱挂”现象发生。

油田供电系统采用本实用新型，实现了一台变压器供应多口油井的抽油机用电，而且使变压器的容量利用率提高了2倍以上，供电线路的损耗降低60%左右，油田供电系统综合节电率可达35%以上，有效地提高了输电效率，节能效益显著。同时大大提高了变压器的供电效率，实现以一当十，能够减少变压器的配置量，节省设备投资，具有良好的推广应用前景。

本实用新型的应用范围不仅限于为抽油机的电动机进行配套，凡是应用电动机的场所都可以采用本实用新型进行配套；凡是采用本实用新型基本结构原理的电控终端柜，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种油田抽油机用节能直流逆变终端柜，其特征是在终端柜（1）的柜体（2）内装设的后安装板（21）上设置逆变器（16）、交流电流互感器（24）、直流电流互感器（22）、断路器（23）、小型断路器（18）、运行中间继电器（19）、故障中间继电器（20）、输入接线端子（R）、输出接线端子（J）；前安装板（11）将后安装板（21）挡在柜体（2）内部,前安装板（11）的上部设置控制面板（15），控制面板（15）上设置显示器件和控制器件，各自通过导线（X）连接后安装板（21）上设置的逆变器（16）；逆变器（16）通过导线（X）连接输出接线端子（J），其中一股导线（X）穿过交流电流互感器（24）再连接输出接线端子（J），同时逆变器（16）通过另外的导线（X）连接断路器（23）；断路器（23）通过导线（X）连接输入接线端子（R），其中一股导线（X）穿过直流电流互感器（22）再连接输入接线端子（R）；小型断路器（18）、运行中间继电器（19）、故障中间继电器（20）并列装配在安装滑座（17）上，设置在逆变器（16）的上方；输入接线端子（R）连接输入线路（S），接通变压器配套的整流器；输出接线端子（J）连接输出线路（C），接通抽油机配套的电动机。

2.按照权利要求1所述的油田抽油机用节能直流逆变终端柜，其特征在于所述的逆变器（16）设置在后安装板（21）中部上段，逆变器（16）通过三股导线（X）向下连接输出接线端子（J），其中一股导线（X）穿过交流电流互感器（20）再连接输出接线端子（J）；同时逆变器（16）通过其他两股导线（X）连接设置在旁边的断路器（23），断路器（23）通过两股导线（X）连接下方的输入接线端子（R），其中一股导线（X）穿过断路器（23）上方的直流电流互感器（22）再向下连接输入接线端子（R）。

3.按照权利要求1所述的油田抽油机用节能直流逆变终端柜，其特征在于所述前安装板（11）上部的控制面板（15）上所设的显示器件包括直流电流表（6）、交流电流表（7）、电压表（8）、电源指示灯（9）、运行指示灯（13）、故障指示灯（14）、数码显示屏（25）；控制面板（15）上所设的控制器件包括开机按钮（12）、停机按钮（10）、逆变器控制板（5），逆变器控制板（5）上设置数据增减键（26）、移位键（27）、停止键（28）、运行键（29）、编程键（30）、确认键（31）；控制面板（15）上所设的各个显示器件和控制器件分别通过导线（X）连接设置在后安装板（21）上的逆变器（16）。

4.按照权利要求1所述的油田抽油机用节能直流逆变终端柜，其特征在于所述的小型断路器（18）、运行中间继电器（19）、故障中间继电器（20）并列装配在安装滑座（17）上，设置在后安装板（21）上面逆变器（16）的上方，各自通过导线（X）连接逆变器（16）；小型断路器（18）通过导线（X）分别与运行中间继电器（19）、故障中间继电器（20）连接，小型断路器（18）还通过导线（X）分别连接前安装板（11）上的控制面板（15）上所设的开机按钮（12）、停机按钮（10）、电源指示灯（9）、运行指示灯（13）、故障指示灯（14）；同时运行指示灯（13）通过导线（X）连接运行中间继电器（19），故障指示灯（14）通过导线（X）连接故障中间继电器（20）。

5.按照权利要求1所述的油田抽油机用节能直流逆变终端柜，其特征在于所述的柜体（2）前面装有柜门（3），柜门（3）左端安装合页（H）连接柜体（2）的立框（L），柜门（3）右部设有柜锁（4）；前安装板（11）上部开有框口配装控制面板（15），框口左侧的边框（K）安装合页（H）连接控制面板（15）。