CN219018473U - 油井单井无功补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于油田节能设备领域，尤其涉及油井单井无功补偿装置，包括调控回路和控制回路，所述调控回路包括与电网相连接的断路器QF，断路器QF的另一端连接有彼此呈并联关系的以下回路：第一补偿回路：所述第一补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM1的一个端子，接触器KM1的另一个端子连接有限流电抗器，限流电抗器的另一端连接有第一补偿电容；第二补偿回路：所述第二补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM2的一个端子，接触器KM2的另一个端子连接有限流电抗器，限流电抗器的另一端连接有第二补偿电容，本装置通过采集单井系统的无功功率来进行补偿，稳定抽油机的接入电压，降低抽油机功率波动对电网电压的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于油田节能设备领域，尤其涉及油井单井无功补偿装置。
背景技术
石化设备主要包含机采设备、钻井设备、维修设备、换热设备、制冷设备等，在这些大功率的设备中功率因数低，大量的无功电流在电网中流动给变配电线路和用电设备带来了很大的危害，也造成了大量的电能浪费。其中游梁式抽油机作为油田重要的机采设备，在油田机采设备中使用量很大，无功含量比较大，功率因数比较低，因此，研制抽油机自动补偿节能系统势在必行。
游梁式抽油机在工业生产中存在着功率因数低、无功含量比较高，对油田电网的电压质量、设备安全和经济效益都产生了不利的影响，此外油田中有很多抽油机并且这些抽油机分布距离比较远，因此需要在变电站入口处开展集中动态无功补偿，在分布相对集中的区域开展分组动态无功补偿，在抽油机附近开展就地动态无功补偿。开展采油设备补偿节能技术可以有效提高能源的利用率，有利于节能减排。通过在变电站入口处设计一个静止无功发生器(SVG)则可以快速平滑调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能；在抽油机相对集中的区域通过分组补偿确保区域内的电力无功被限制在一个较小的范围内；针对抽油机来说，抽油机的负载是一个时变系统，传统的补偿方案是根据抽油机的有功功率计算出来的，但是这种分组投切的电容器不能够实现连续的电压调节，电容器的投切次数有一定的限制，其动作也有一定延时，油田采油行业负荷变化较大，抽油机上升时功率因数较低，无功多，下降时负载轻，速度快，拖动电机运行，在一个冲次中功率因数会迅速变化，利用常规采集功率因数来进行补偿的方法很难做到实时采集实时补偿。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而发明的一种油井单井无功补偿装置。
本实用新型是这样实现的：一种油井单井无功补偿装置，包括调控回路和控制回路，所述调控回路包括与电网相连接的断路器QF，断路器QF的另一端连接有彼此呈并联关系的以下回路：
第一补偿回路：所述第一补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM1的一个端子，接触器KM1的另一个端子连接有限流电抗器，限流电抗器的另一端连接有第一补偿电容。
第二补偿回路：所述第二补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM2的一个端子，接触器KM2的另一个端子连接有限流电抗器，限流电抗器的另一端连接有第二补偿电容。
其特征在于：所述控制回路包括第一变压器，第一变压器的一端与电网或断路器QF的另一端连接，第一变压器的另一端与无功补偿控制器JKW—2SC的三相电取样端口相连接，电网上还设置电流互感器，无功补偿控制器JKW—2SC的电流取样点与电流互感器的输出端相连接，所述无功补偿控制器JKW—2SC的控制输出端口上分别连接有接触器KM1和接触器KM2。
进一步优化，所述调控回路上还设置有其它补偿回路，其它补偿回路中包括接触器的端子以及与接触器的端子连通的补偿电容。
进一步优化，调控回路中断路器QF的另一端还连接有浪涌保护器，所述浪涌保护器与第一补偿回路呈并联关系。
进一步优化，本装置还包括箱体，所述控制回路安装在箱体内，箱体内还包括温控控制器，温度控制器连接电源，温度控制器上还连接有温度传感器和风扇。
本装置具有以下优点：
在一个冲次中功率因数会迅速变化，利用常规采集功率因数来进行补偿的方法很难做到实时采集实时补偿。本装置油井单井无功补偿装置针对这点进行优化，通过采集单井系统的无功功率来进行补偿，根据抽油机接入点电压、电流，可自动根据系统无功功率的变化而、就地进行动态无功补偿策略，稳定抽油机的接入电压，降低抽油机功率波动对电网电压的影响。
附图说明
图1为本装置的电气结构示意图。
图2为实施例1中SVG等效电路及工作原理(未计及损耗)，其中a)为单相等效电路、b)为相量图。
图3为SVG的运行模式及其补偿特性说明。
图4采用直接电流控制的静止无功发生器的工作原理。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种油井单井无功补偿装置，包括调控回路1和控制回路2，
所述调控回路1包括与电网相连接的断路器QF，断路器QF的另一端连接有彼此呈并联关系的以下回路：
第一补偿回路：所述第一补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM1的一个端子，接触器KM1的另一个端子连接有限流电抗器3，限流电抗器3的另一端连接有第一补偿电容4，第一补偿电容4的型号为BZMJ1.4-25-3，在断路器QF与接触器KM1的一个端子之间还设置有熔断器5。
第二补偿回路：所述第二补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM2的一个端子，接触器KM2的另一个端子连接有限流电抗器6，限流电抗器6的另一端连接有第二补偿电容7，第二补偿电容7的型号为BZMJ1.4-5-3，在断路器QF与接触器KM2的一个端子之间还设置有熔断器7。根据现场需求，所述调控回路上还设置有其它补偿回路，其它补偿回路中包括接触器的端子以及与接触器的端子连通的补偿电容。
所述控制回路2包括第一变压器8，第一变压器8的一端通过断路器QF与电网相连接，第一变压器8的另一端的一个接线柱与无功补偿控制器JKW—2SC的三相电电压取样端口Uc相连接，第一变压器的另一端的一个接线柱与转换开关SA1的5号接线柱相连接。
所述控制回路2还包括第二变压器9，第二变压器9的一端通过断路器QF与电网相连接，第二变压器9的另一端能够输出两种电压等级，一种是220V电压等级，另一种是36V电压等级。
所述第二变压器9的另一端36V电压等级中的一个接线柱分别与无功补偿控制器JKW—2SC的控制输出公共端口0、转换开关SA1的7号接线柱和转换开关SA1的9号接线柱相连接。转换开关SA1的6号接线柱与无功补偿控制器JKW—2SC的三相电电压取样端口Ub相连接。转换开关SA1的8号接线柱与无功补偿控制器JKW—2SC的三相电控制输出端口1相连接,无功补偿控制器JKW—2SC的三相电控制输出端口1还与第一补偿回路中接触器KM1的线圈相连接，接触器KM1的线圈的另一端与第二变压器9的另一端36V电压等级中的另一个接线柱相连接，从而构成一个完整回路。所述无功补偿控制器JKW—2SC的三相电控制输出端口1与第二变压器9的另一端36V电压等级中的另一个接线柱之间还设置有指示灯HB1，所述指示灯HB1与接触器KM1的线圈为并联关系。转换开关SA1的10号接线柱与无功补偿控制器JKW—2SC的三相电控制输出端口2相连接,无功补偿控制器JKW—2SC的三相电控制输出端口2还与第一补偿回路中接触器KM2的线圈相连接，接触器KM2的线圈的另一端与第二变压器9的另一端36V电压等级中的另一个接线柱相连接，从而构成一个完整回路。所述无功补偿控制器JKW—2SC的三相电控制输出端口2与第二变压器9的另一端36V电压等级中的另一个接线柱之间还设置有指示灯HB2，所述指示灯HB2与接触器KM2的线圈为并联关系。接触器KM1的线圈和接触器KM2的线圈根据无功补偿控制器JKW—2SC的信号具体负责第一补偿回路和第二补偿回路的投切工作。
所述电网上还设置电流互感器，无功补偿控制器JKW—2SC的三项电流取样端子Ia和端子In分别电流互感器的输出端相连接，进而进行数据采集。
所述调控回路中断路器QF的另一端还连接有浪涌保护器，所述浪涌保护器与第一补偿回路呈并联关系。
本装置利用无功补偿控制器JKW—2SC跟踪系统无功负荷的变化，还可以监控抽油机运行过程的功率因数、电压、电流、谐波含量，选取无功功率作为判据，根据系统无功功率的变化而改变补偿容量，自动合理投切、减少投切次数，避免投切震荡和无功倒送的问题。从而使单井系统的功率因数保持为最佳状态。投切机构可选接触器投切、可控硅投切、负荷开关投切方式中的任一种，满足不同电网环境对投切机构的要求。自动快速跟踪无功功率的变化，实现最优控制；节电效果明显，功率因数可提高到0.95以上；提高功率因数，减少系统的无功耗，改善电能质量，从而达到最佳补偿效果。由于电网功率因数得到提高，减少了高低压配电电流，对抽油机整个供电系统进行了无功补偿，且有效解决了抽油机在电网中引起的谐波问题，提高了电网运行的质量水平。
无功补偿控制器JKW—2SC(简称SVG)的控制原理
设电网电压和SVG输出的交流电压分别用相量和表示，则限流电抗器上的电压即为和的相量差，而限流电抗器的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是SVG从电网吸收的电流如果未计及限流电抗器和变流器的损耗，SVG的工作原理可以用下图2所示的单相等效电路图来说明。在这种情况下，只需使与与同相，仅改变幅值大小即可以控制SVG从电网吸收的电流是超前还是滞后90°，并且能控制该电流的大小。
SVG的运行模式及其补偿特性说明，如图3所示。采用直接电流控制的有源滤波型中压SVG的工作原理如下图所示。从图4中可以得出式(1)，即电源电流是负载电流和补偿电流之相量和。假设负载电流中含有基波正序电流(包括基波正序无功电流ILfq+和基波正序有功电流)、基波负序电流和谐波电流如式(2)所示。
为使电源电流中不含有基波正序无功和基波负序电流，则需要IS控制SVG输出电流满足式(3)。这样电源电流中就只含有基波正序有功和谐波电流，如式(4)所示。
因此，要想达到补偿目的，关键是控制SVG输出电流满足式(3)。
从SVG工作原理的描述可以看出，如果要使SVG在补偿无功的基础上还对负载谐波进行抑制，只需要使SVG输出相应的谐波电流即可。因此，SVG从这个意义上说，SVG能够同时实现补偿无功电流和谐波电流的双重目标。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上，还设置有如下结构。
本装置还包括柜体，实施例1中的装置设置安装在柜体内，如图1所示，柜体内设置有智能除湿装置10，所述智能除湿装置10的型号为ZN-770X，同时柜体内还设置有温度控制器11，所述温度控制器11的型号为NTK1-111，温度控制器11的线路上还设置有风机FJ1和风机FJ2。通过上述装置保持柜体10内保持在一个恒定的湿度和温度内。
即第二变压器9的另一端能够输出两种电压等级，一种是220V电压等级，另一种是36V电压等级。36V电压等级为无功补偿控制器JKW—2SC和接触器供电。而第二变压器9的另一端200V电压等级中接线柱分别连接有智能除湿装置10和温控器11，温控器11所在的回路上串联有风机FJ1和风机FJ2。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种油井单井无功补偿装置，包括调控回路和控制回路，
所述调控回路包括与电网相连接的断路器QF，断路器QF的另一端连接有彼此呈并联关系的以下回路：
第一补偿回路：所述第一补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM1的一个端子，接触器KM1的另一个端子连接有限流电抗器，限流电抗器的另一端连接有第一补偿电容；
第二补偿回路：所述第二补偿回路上设置有与断路器QF的另一端相连接的接触器KM2的一个端子，接触器KM2的另一个端子连接有限流电抗器，限流电抗器的另一端连接有第二补偿电容；
其特征在于：所述控制回路包括第一变压器，第一变压器的一端与电网或断路器QF的另一端连接，第一变压器的另一端与无功补偿控制器JKW—2SC的三相电电压取样端口相连接，电网上还设置电流互感器，无功补偿控制器JKW—2SC的电流取样点与电流互感器的输出端相连接，所述无功补偿控制器JKW—2SC的控制输出端口上分别连接有接触器KM1和接触器KM2。
2.根据权利要求1所述的油井单井无功补偿装置，其特征在于：所述调控回路上还设置有其它补偿回路，其它补偿回路中包括接触器的端子以及与接触器的端子连通的补偿电容。
3.根据权利要求1或2所述的油井单井无功补偿装置，其特征在于：调控回路中断路器QF的另一端还连接有浪涌保护器，所述浪涌保护器与第一补偿回路呈并联关系。
4.根据权利要求3所述的油井单井无功补偿装置，其特征在于：本装置还包括箱体，所述控制回路安装在箱体内，箱体内还包括温控控制器，温度控制器连接电源，温度控制器上还连接有温度传感器和风机。
Priority Applications (1)
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| CN202222827247.3U CN219018473U (zh) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | 油井单井无功补偿装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202222827247.3U CN219018473U (zh) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | 油井单井无功补偿装置 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11955782B1 (en) | 2022-11-01 | 2024-04-09 | Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc | System and method for fracturing of underground formations using electric grid power |
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2022
- 2022-10-26 CN CN202222827247.3U patent/CN219018473U/zh active Active
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| US11955782B1 (en) | 2022-11-01 | 2024-04-09 | Typhon Technology Solutions (U.S.), Llc | System and method for fracturing of underground formations using electric grid power |
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