CN219247733U - 电驱压裂变频撬的供电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电驱压裂变频撬的供电设备，包括主功率回路和辅助电源回路；主功率回路包括第一断路器、第二断路器、限流电阻以及主变压器；第一断路器的一端与电网连接，第一断路器的另一端通过第二断路器与主变压器的一次绕组连接，主变压器的二次绕组与变频器的整流器连接，限流电阻与第二断路器并联连接；辅助电源回路包括熔断器和辅助变压器；熔断器的一端与电网连接，熔断器的另一端与辅助变压器的一次绕组连接，辅助变压器的二次绕组提供第一辅助电源。本申请通过主功率回路为母线电容提供电源，并通过辅助变压器的二次绕组提供辅助电源；供电方式控制简单、成本低、易于实现。

Description

电驱压裂变频撬的供电设备

技术领域

本申请涉及油气田压裂技术领域，尤其涉及一种电驱压裂变频撬的供电设备。

背景技术

在近年油气探明储量中，低渗透储量所占比例的上升速度在逐年加大。低渗透油气藏渗透率、孔隙度低，非均质性强，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方见产能，压裂增产技术在低渗透油气藏开发中的作用日益明显。

变频撬为页岩油、页岩气开采最重要的电气设备，现有变频撬都是采用独立的主回路高压电源和低压辅助电源配合使用的传统供电方式，这就要求油气井场必须具备高压电源和低压辅助电源两种不同电压等级的电源。另外，现有变频撬采用软启动方式，即将低压辅助电源经变压器升压后再整流为母线电容充电，这就必须要求油气井场的低压辅助电源具备足够大的容量，以满足变频撬和现场辅助设备的用电需求。

实用新型内容

本申请提供一种电驱压裂变频撬的供电设备，以解决现有变频撬供电要求种类多、容量大、操作复杂的问题。

本申请提供一种电驱压裂变频撬的供电设备，包括主功率回路和辅助电源回路；

所述主功率回路包括第一断路器、第二断路器、限流电阻以及主变压器；所述第一断路器的一端与电网连接，所述第一断路器的另一端通过所述第二断路器与所述主变压器的一次绕组连接，所述主变压器的二次绕组与变频器的整流器连接，所述限流电阻与所述第二断路器并联连接；

所述辅助电源回路包括熔断器和辅助变压器；所述熔断器的一端与电网连接，所述熔断器的另一端与所述辅助变压器的一次绕组连接，所述辅助变压器的二次绕组提供第一辅助电源。

在一示例中，所述主变压器包括移相变压器。

在一示例中，所述主变压器的二次绕组不同相位之间的差值依次为15°。

在一示例中，所述主变压器还包括辅助绕组，所述辅助绕组提供第二辅助电源。

在一示例中，所述辅助绕组提供三相四线制的第二辅助电源。

在一示例中，所述辅助变压器的二次绕组提供三相四线制的第一辅助电源。

在一示例中，还包括第一继电器，所述第一继电器与所述第一断路器的合闸线圈以及所述第二断路器的常闭触点串联连接。

在一示例中，还包括时间继电器，所述时间继电器与所述第一断路器的合闸线圈并联连接。

在一示例中，还包括第二继电器，所述第二继电器与所述第一断路器的常开触点以及所述第二断路器的合闸线圈串联连接。

在一示例中，还包括第三继电器，所述第三继电器与所述第一断路器的分闸线圈串联连接，且所述第三继电器还与所述第二断路器的分闸线圈以及所述第一断路器的常闭触点串联连接。

本申请提供的电驱压裂变频撬的供电设备，通过主功率回路为母线电容提供电源，并通过辅助变压器的二次绕组提供辅助电源；与现有技术相比，具有供电电源单一、输出电压多样、功能强大的特点，同时供电方式控制简单、成本低、易于实现。

附图说明

图1为本申请实施例提供的电驱压裂变频撬的供电设备示意图；

图2为本申请实施例提供的供电设备的控制电路示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本申请实施例提供一种电驱压裂变频撬的供电设备，包括主功率回路和辅助电源回路；

所述主功率回路包括第一断路器Q1、第二断路器Q2、限流电阻(图中的R1-R6所示)以及主变压器T1；所述第一断路器Q1的一端与电网连接，所述第一断路器Q1的另一端通过所述第二断路器Q2与所述主变压器T1的一次绕组连接，所述主变压器T1的二次绕组与变频器的整流器连接，所述限流电阻与所述第二断路器Q2并联连接；

所述辅助电源回路包括熔断器(图中的Z1-Z3所示)和辅助变压器T2；所述熔断器的一端与电网连接，所述熔断器的另一端与所述辅助变压器T2的一次绕组连接，所述辅助变压器T2的二次绕组提供第一辅助电源。

具体地，电网包括10KVac 50HZ的三相电网，第一断路器Q1和第二断路器Q2均为三相断路器，第一断路器Q1为主断路器，第二断路器Q2为预充磁断路器。限流电阻R1与限流电阻R2串联连接后与一相断路器Q2并联连接，限流电阻R3与限流电阻R4、限流电阻R5与限流电阻R6与此类似。

主变压器T1的二次绕组可以为变频器的母线电容提供高压电源。例如：主变压器T1包括10kV/4*1800V/11000kVA的移相变压器，其二次绕组不同相位之间的差值依次为15°。

进一步地，所述主变压器T1还包括辅助绕组，所述辅助绕组提供第二辅助电源。例如可以提供大容量的三相四线制400Vac辅助电源，为主变压器T1的散热风机、水冷式或风冷式变频撬散热系统的散热风机、变频撬箱内空调等设备自供电，并能为油气井场或压裂泵提供低压动力电源。

熔断器可靠有效地保护辅助变压器T2二次侧短路，防止短路造成系统故障扩大化，影响电网的正常运行。辅助变压器T2为工频变压器，例如可以提供三相四线制400Vac辅助电源，为变频撬系统提供隔离的辅助控制电源。

需要说明的是，上述部件之间可以通过铜排连接，例如：第一断路器Q1、第二断路器Q2、限流电阻以及主变压器T1之间通过铜排连接。熔断器和辅助变压器T2之间通过铜排连接。

第一断路器Q1和第二断路器Q2的控制过程大致如下：

在变频撬控制器检测到10kVac电网电源正常且系统无告警/故障时，若控制器接收到压裂泵撬的启动信号，发出第一断路器Q1合闸命令控制Q1闭合，10kVac电网经高压限流电阻为主变压器T1预励磁、并同时给变频器的母线电容预充电。

变频撬控制器实时采样变频器的母线电容电压，当母线电容电压达到正常母线电容电压值的80％时，控制器发出第二断路器Q2合闸命令控制Q2闭合，将高压限流电阻旁路，主功率回路软启动完成，母线电容电压达到正常值。高压限流电阻能有效限制第一断路器Q1闭合时的电网冲击电流，防止过大的冲击电流将10kVac电网拉垮，同时能可靠限制母线电容的充电电流，防止过大的电流造成母线电容损坏。

如图2所示的供电设备的控制电路示意图。供电设备还包括继电器K1、继电器K2、继电器K3以及时间继电器KT1。

所述继电器K1与所述第一断路器Q1的合闸线圈以及所述第二断路器Q2的常闭触点串联连接。所述时间继电器KT1与所述第一断路器Q1的合闸线圈并联连接。所述继电器K2与所述第一断路器Q1的常开触点以及所述第二断路器Q2的合闸线圈以及所述时间继电器KT1串联连接。所述继电器K3与所述第一断路器Q1的分闸线圈串联连接，且所述继电器K3还与所述第二断路器Q2的分闸线圈以及所述第一断路器Q1的常闭触点串联连接。

在变频撬控制器检测到10kVac电网电源正常且系统无告警/故障时，若控制器接收到压裂泵撬的启动信号，控制器发出第一断路器Q1合闸命令控制继电器K1闭合，第一断路器Q1合闸线圈得电进而闭合，主功率回路进行预充电。串联第二断路器Q2的常闭触点，目的是在硬件上保证第二断路器Q2闭合情况下，不允许第一断路器Q1闭合，确保两个断路器动作的先后顺序。并联时间继电器KT1目的是在软件控制合闸延时的基础上，硬件电路再增加第二断路器Q2的合闸延时，实现软件和硬件双层延时保障，确保两个断路器的动作时序。

当母线电容电压达到正常母线电容电压值的80％时，控制器发出第二断路器Q2合闸命令控制继电器K2闭合，第二断路器Q2闭合，将高压限流电阻旁路，系统预充电完成。串联第一断路器Q1常开触点，目的是确保在第一断路器Q1闭合的情况下，第二断路器Q2才能进行闭合，确保两个断路器动作的先后顺序。

控制器接收到来自压裂泵撬的停止信号时，控制器发出断路器分闸命令控制继电器K3闭合，第一断路器Q1和第二断路器Q2分闸线圈得电，断路器分闸。断路器分闸控制回路中，第二断路器Q2分闸线圈串联第一断路器Q1常闭触点，目的是确保在第一断路器Q1分闸情况下，才能实现第二断路器Q2分闸，确保两个断路器分闸动作顺序，防止两个断路器存在机械延时，出现分闸不同步或第二断路器Q2先于第一断路器Q1分闸情况，造成高压限流电阻一直挂在主回路中，损坏高压限流电阻。

通过上述控制电路设计，实现了断路器控制的可靠性，确保断路器动作的时序合理性，为系统稳定性提供可靠保障。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种电驱压裂变频撬的供电设备，其特征在于，包括主功率回路和辅助电源回路；

所述主功率回路包括第一断路器、第二断路器、限流电阻以及主变压器；所述第一断路器的一端与电网连接，所述第一断路器的另一端通过所述第二断路器与所述主变压器的一次绕组连接，所述主变压器的二次绕组与变频器的整流器连接，所述限流电阻与所述第二断路器并联连接；

所述辅助电源回路包括熔断器和辅助变压器；所述熔断器的一端与电网连接，所述熔断器的另一端与所述辅助变压器的一次绕组连接，所述辅助变压器的二次绕组提供第一辅助电源。

2.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述主变压器包括移相变压器。

3.根据权利要求2所述的供电设备，其特征在于，所述主变压器的二次绕组不同相位之间的差值依次为15°。

4.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述主变压器还包括辅助绕组，所述辅助绕组提供第二辅助电源。

5.根据权利要求4所述的供电设备，其特征在于，所述辅助绕组提供三相四线制的第二辅助电源。

6.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述辅助变压器的二次绕组提供三相四线制的第一辅助电源。

7.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，还包括第一继电器；

所述第一继电器与所述第一断路器的合闸线圈以及所述第二断路器的常闭触点串联连接。

8.根据权利要求7所述的供电设备，其特征在于，还包括时间继电器；

所述时间继电器与所述第一断路器的合闸线圈并联连接。

9.根据权利要求8所述的供电设备，其特征在于，还包括第二继电器；

所述第二继电器与所述第一断路器的常开触点以及所述第二断路器的合闸线圈串联连接。

10.根据权利要求9所述的供电设备，其特征在于，还包括第三继电器；

所述第三继电器与所述第一断路器的分闸线圈串联连接，且所述第三继电器还与所述第二断路器的分闸线圈以及所述第一断路器的常闭触点串联连接。

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