RU2690529C1 - Method and device for submerged pump electric motor supply - Google Patents

Method and device for submerged pump electric motor supply Download PDF

Info

Publication number
RU2690529C1
RU2690529C1 RU2018130739A RU2018130739A RU2690529C1 RU 2690529 C1 RU2690529 C1 RU 2690529C1 RU 2018130739 A RU2018130739 A RU 2018130739A RU 2018130739 A RU2018130739 A RU 2018130739A RU 2690529 C1 RU2690529 C1 RU 2690529C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
frequency
resonant transformer
power supply
electric
Prior art date
Application number
RU2018130739A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иосифович Некрасов
Яков Петрович Лобачевский
Антон Алексеевич Некрасов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2018130739A priority Critical patent/RU2690529C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690529C1 publication Critical patent/RU2690529C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/34Arrangements for transfer of electric power between networks of substantially different frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering for power supply and control of asynchronous electric motors of submersible pumps for lifting liquids from deep wells and can be used in water supply systems and oil industry. Objective of the proposed invention is to increase efficiency of using the resonant method of electric power supply to the electric motor of the submersible pump by high-voltage single-core supply cable, reduced weight of power supply cable, consumption of non-ferrous metal and metal consumption of the whole electrical installation, reduction of power losses in current-conducting cable, reduction of operating costs, improving operational reliability of operation of submersible pumping unit electrical equipment system. Proposed electric power supply circuit of electric motor allows to generate electric energy from low-voltage electric circuit of power supply source at occurrence of high-frequency resonance oscillations of 0.5–100 kHz at voltage of 1–10 kV through high-voltage single-core supply cable for receiving and conversion of voltage in low-voltage electric circuit for power supply of submersible pump motor.EFFECT: possibility to implement resonant method of electric power supply to electric motor of submersible pump on high-voltage single-core supply cable, reduced many times its mass, consumption of nonferrous metal and energy loss, increased efficiency of use, operational reliability and electrical safety of operation of electrical equipment of submersible pumping unit.2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике к области питания и управления асинхронными электродвигателями погружных насосов для подъема жидкостей из глубоких скважин и может быть использовано в системах водоснабжения и нефтедобывающей отрасли.The invention relates to electrical engineering in the field of power and control of asynchronous electric motors of submersible pumps for lifting liquids from deep wells and can be used in water supply systems and the oil industry.

Известны способ и устройство электроснабжения погружного электронасоса для водоснабжения сельских населенных пунктов, содержащие станцию управления, токоподводящий кабель, прокладываемый по колонне водоподъемных труб одновременно с ее навеской, и трехфазный электродвигатель, соединенный с насосом, располагаемым ниже динамического уровня воды в скважине (Горгиджанян С.А., Дягилев А.И. Погружные насосы для водоснабжения и водопонижения. - Л., Машиностроение, 1968. 112 с.).There is a method and device for power supply of a submersible electric pump for water supply of rural settlements, containing a control station, a power cable running along a column of water-lifting pipes simultaneously with its weight, and a three-phase electric motor connected to a pump located below the dynamic water level in the well (Gorgidzhanyan S.A. ., Dyagilev AI Submersible pumps for water supply and dewatering. - L., Mashinostroenie, 1968. 112 p.).

Недостатком известных способа и устройства является применение тяжелого трехжильного кабеля, требующего большого расхода цветного металла, большую металлоемкость, высокие монтажные и эксплуатационные затраты, низкая надежность и большие потери энергии в токоподводящем кабеле.A disadvantage of the known method and device is the use of heavy three-core cable, requiring a large consumption of non-ferrous metal, high metal consumption, high installation and operating costs, low reliability and large energy losses in the current-carrying cable.

Известны способ и устройство электроснабжения погружного электронасоса, содержащие станцию управления с пускорегулирующей аппаратурой, соединенную электрическим кабелем с трехфазным электродвигателем с насосом, устанавливаемые в скважине (Усаковский В.М. Водоснабжение и водоотведение в сельском хозяйстве. - М., Колос, 2002. - 328 с.).There is a method and a device for power supply of a submersible electric pump, containing a control station with a starting control device, connected by an electrical cable to a three-phase electric motor with a pump, installed in a well (Usakovsky VM. Water supply and wastewater in agriculture. - M., Kolos, 2002. - 328 with.).

Недостатком является необходимость применения тяжелого трехжильного кабеля для подачи напряжения к электронасосу, требующего большой расход цветного металла, увеличивающего металлоемкость установки, трудозатраты и стоимость монтажных и эксплуатационных работ, низкая надежность, а также значительные потери энергии в поводящем электрическом кабелеThe disadvantage is the need to use a heavy three-core cable to supply voltage to the electric pump, which requires a large consumption of non-ferrous metal, increases the metal consumption of the installation, labor costs and the cost of installation and maintenance, low reliability, as well as significant energy losses in the leading electric cable

Известны способ и устройство электроснабжения погружного электронасоса, содержащее трехфазный электродвигатель с насосом и станцией управления, питание которого осуществляется по трехжильному кабелю, закрепляемому на водоподъемной трубе (патент РФ 2210003, МПК F04B 47/08, БИ №22, 2003).There is a method and device for power supply of a submersible electric pump, containing a three-phase electric motor with a pump and a control station, which is powered by a three-core cable fixed on a water-lifting pipe (RF patent 2210003, IPC F04B 47/08, BI No. 22, 2003).

Недостатком является применение тяжелого трехжильного кабеля, требующего большой расход цветного металла, имеющего большую металлоемкость, высокие монтажные и эксплуатационные затраты, низкая надежность, а также значительные потери энергии в поводящем электрическом кабеле.The disadvantage is the use of heavy three-core cable, requiring high consumption of non-ferrous metal, having a large metal content, high installation and operating costs, low reliability, as well as significant energy loss in the leading electric cable.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ и устройство питания электротехнических устройств с применением генератора переменного напряжения и двух высокочастотных резонансных трансформаторов, обеспечивающих передачу электроэнергии от генератора на нагрузку по одному проводнику при создании резонансных колебаний системы (патент РФ №2108649, МПК Н02J 3/00, 1998).The closest to the proposed invention is a method and a device for powering electrical devices using an alternating voltage generator and two high-frequency resonant transformers, which ensure the transmission of electricity from the generator to the load through a single conductor when creating resonant oscillations of the system (RF patent №2108649, IPC Н02J 3/00, 1998).

Недостатком способа и устройства является невозможность непосредственного их применения для электроснабжения трехфазных асинхронных двигателей погружных насосов напряжением промышленной частоты, отсутствие возможности непрерывного контроля и поддержания режима резонанса напряжения системы электроснабжения для обеспечения стабильной работы электродвигателя, а также низкая эксплуатационная надежность изоляции питающего провода и обмоток трехфазного электродвигателя погружного насоса, приводящие к внезапным отказам.The disadvantage of the method and device is the impossibility of their direct application for power supply of three-phase asynchronous motors of submersible pumps with power frequency voltage, the inability to continuously monitor and maintain the voltage resonance mode of the power supply system to ensure stable operation of the electric motor, as well as low operational reliability of insulation of the power supply cable and windings of the three-phase submersible electric motor pump, leading to sudden failures.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности применения резонансного метода электроснабжения электродвигателя погружного насоса по высоковольтныму одножильному питающему кабелю, создание возможности непрерывного контроля и поддержания режима резонанса напряжения системы электроснабжения для обеспечения стабильной работы электродвигателя, снижение в разы массы питающего кабеля, расхода цветного металла и металлоемкости электроустановки, снижение потерь энергии в токоподводящем кабеле, снижение эксплуатационных затрат, повышение эксплуатационной надежности работы системы электрооборудования погружной насосной установки.The task of the invention is to increase the efficiency of application of the resonant method of power supply of an electric motor of a submersible pump using a high-voltage single-core power cable, creating the possibility of continuous monitoring and maintaining the voltage resonance mode of the power supply system to ensure stable operation of the electric motor, reducing by times the mass of the power cable, the consumption of non-ferrous metal and metal intensity of the electrical installation, reduction of energy losses in the current-carrying cable, reduced operation costs, improving the operational reliability of the electrical system of a submersible pumping unit.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность осуществлять резонансный способ электроснабжения электродвигателя погружного насоса по высоковольтному одножильному питающему кабелю, снизить в разы его массу, расход цветного металла и металлоемкость всей электроустановки, значительно снизить потери энергии в токоподводящем кабеле, повысить эксплуатационную надежность и эффективность работы электрооборудования погружной насосной установки, что приводит к техническому результату.As a result of the use of the present invention, it becomes possible to carry out a resonant method of power supply of a submersible pump motor using a high-voltage single-core supply cable, to reduce its mass, the consumption of non-ferrous metal and metal consumption of the entire electrical installation, to significantly reduce energy losses in the current-carrying cable, to increase the operational reliability and efficiency of electrical equipment pump installation, which leads to the technical result.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе электроснабжения электродвигателя погружного насоса, включающий подачу электрической энергии от источника питания через коммутирующий аппарат на высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, повышающий высокочастотный резонансный трансформатор, соединенный одножильным электрическим проводом с понижающим высокочастотным резонансным трансформатором и электродвигатель, согласно изобретению, высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, передающий повышающий высокочастотный резонансный трансформатор с резонансным конденсатором устанавливают на станции управления погружным насосом, при этом электрическое напряжение сети подают на высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, повышают по частоте до 0,5-100 кГц, создают режим резонанса напряжения электрической цепи и подают на вход передающего повышающего высокочастотного резонансного трансформатора, при этом с высокопотенциального вывода высоковольтной обмотки высокочастотного резонансного трансформатора высокое напряжение 1-10 кВ подают на высоковольтный одножильный питающий кабель, выполненный в виде тонкого высоковольтного однопроводникового изолированного провода, при этом высоковольтный одножильный питающий кабель по всей длине помещают в гибкую изолирующую трубку для защиты от механических повреждений и закрепляют облегченными скобами на колонне водоподъемных труб, причем низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки передающего повышающего резонансного трансформатора соединяют с трубопроводной системой и землей, а высоковольтный одножильный питающий кабель другим концом соединяют с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки приемного понижающего резонансного трансформатора, установленного и смонтированного совместно с электродвигателем в корпусе погружного насоса, а другой низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки принимающего резонансного трансформатора соединяют с корпусом электронасоса и землей, при этом низковольтную обмотку понижающего резонансного трансформатора через резонансный конденсатор соединяют с инвертором, подающим трехфазное напряжение переменного тока на электродвигатель погружного насоса, а станцию управления дополнительно снабжают блоком непрерывного контроля и поддержания режима резонанса напряжения системы электроснабжения и блоком непрерывного контроля сопротивления изоляции токоведущих частей электрооборудования для обеспечения надежной и безопасной работы электроустановки.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method of power supply of a submersible pump electric motor, including the supply of electrical energy from a power source through a switching device to a high-frequency voltage-frequency converter with adjustable frequency, increasing a high-frequency resonant transformer connected by a single-conductor electric wire with a down-frequency high-frequency resonant transformer and an electric motor, according to the invention, a high frequency converter on Adjustable frequency transmitters, transmitting a high-frequency resonant transformer with a resonant capacitor, are installed at the submersible pump control station, while the mains voltage is fed to a high-frequency frequency converter with an adjustable frequency, increased in frequency to 0.5-100 kHz, and creates a voltage resonance mode Circuit and fed to the input of the transmitting step-up high-frequency resonant transformer, while from a high-potential output high-voltage winding a high-frequency resonant transformer high voltage of 1-10 kV is fed to a high-voltage single-core supply cable made in the form of a thin high-voltage single-conductor insulated wire, while the high-voltage single-core supply cable is placed along the entire length into a flexible insulating tube to protect against mechanical damage and fixed with lightweight brackets on the column water-lifting pipes, and the low-potential output of the high-voltage winding of the transmitting step-up resonant transformer is connected nyayut with the pipeline system and the ground, and the high-voltage single-core power supply cable at the other end is connected to the high potential terminal of the receiver down-resonant transformer high voltage winding installed and mounted together with the motor of the submersible pump casing, and another low-potential output of the receiving resonant transformer high voltage winding connected to the electric housing and ground, while the low-voltage winding of a step-down resonant transformer through An oncapacitor capacitor is connected to an inverter that supplies three-phase AC voltage to a submersible pump electric motor, and the control station is additionally supplied with a unit for continuous monitoring and maintaining voltage resonance of the power supply system and a unit for continuously monitoring the insulation resistance of current-carrying parts of the electrical equipment.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом устройстве электроснабжения электродвигателя погружного насоса, содержащем подключенный к электрической сети через коммутирующий аппарат высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, повышающий высокочастотный резонансный трансформатор, соединенный одножильным высоковольтным электрическим кабелем с понижающим высокочастотным резонансным трансформатором и электродвигатель, согласно изобретению, станция управления с пускозащитной аппаратурой снабжена высокочастотным преобразователем напряжения с регулируемой частотой 0,5-100 кГц, соединенным через резонансный конденсатор с низковольтной обмоткой передающего повышающего резонансного трансформатора, высоковольтная обмотка которого, своим высокопотенциальным выводом напряжением 1-10 кВ, соединена с началом высоковольтного одножильного питающего кабеля, выполненного в виде тонкого высоковольтного однопроводникового изолированного провода, при этом высоковольтный одножильный питающий кабель по всей длине помещен в гибкую изолирующую трубку для защиты от механических повреждений и закреплен облегченными скобами на колонне водоподъемных труб, при этом низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки передающего повышающего резонансного трансформатора связан с трубопроводной системой и землей, а высоковольтный одножильный питающий кабель другим концом соединен с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки приемного понижающего резонансного трансформатора, установленного и смонтированного совместно с электродвигателем погружного насоса, а другой низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки принимающего резонансного трансформатора связан с корпусом электронасоса и землей, при этом низкопотенциальная обмотка понижающего резонансного трансформатора через резонансный конденсатор соединена с инвертором, подающим трехфазное напряжение переменного тока на электродвигатель погружного насоса, причем станция управления дополнительно снабжена блоком непрерывного контроля и поддержания режима резонанса напряжения системы электроснабжения и блоком непрерывного контроля сопротивления изоляции токоведущих частей электрооборудования для обеспечения надежной и безопасной работы электроустановки.The technical result is also achieved by the fact that in the proposed electric power supply device of a submersible pump motor, which contains a high-frequency frequency converter with an adjustable frequency connected to an electrical network, a high-frequency resonant transformer connected by a single-core high-voltage electric cable with a high-frequency resonant transformer and an electric motor according to the invention. control station with starting protection equipment It is equipped with a high-frequency voltage converter with an adjustable frequency of 0.5-100 kHz, connected through a resonant capacitor with a low-voltage winding of a transmitting step-up resonant transformer, the high-voltage winding of which, with its high-potential output of 1-10 kV, is connected to the beginning of a high-voltage single-core power cable made in as a thin high-voltage single-conductor insulated wire, with a high-voltage single-core power cable along the entire length placed in a flexible insulating tube for protection against mechanical damage and secured with lightweight brackets on the column of lifting pipes, while the low-potential output of the high-voltage winding of the transmitting step-up resonant transformer is connected to the pipeline system and ground, and the other end of the high-voltage single-core supply cable is connected to the high-potential output of the high-voltage winding of the receiving lowering resonator installed and mounted together with a submersible electric motor, and another low-potential output of the high-voltage winding of the receiving resonant transformer is connected to the electropump case and ground, while the low-potential winding of the step-down resonant transformer is connected via a resonant capacitor to the inverter that supplies the three-phase AC voltage to the submersible pump electric motor, and the control station is additionally equipped with a continuous monitoring and maintenance unit voltage resonance of the power supply system and the block of continuous control I have an insulation resistance of live parts of electrical equipment to ensure reliable and safe operation of the installation.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства для осуществления способа электроснабжения электродвигателя погружного насоса.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a General diagram of the device for implementing the method of power supply of the electric motor of a submersible pump.

Устройство электроснабжения электродвигателя погружного насоса содержит станцию управления 1 с пускозащитной аппаратурой и источником электрической сети 2, соединенным с трехфазным входом высокочастотного преобразователя напряжения с регулируемой частотой 3, выход которого через резонансный конденсатор 4 соединен с низковольтной обмоткой 5 передающего повышающего резонансного трансформатора 6, высоковольтная обмотка 7 которого, своим высокопотенциальным выводом 8, соединена с началом высоковольтного одножильного питающего кабеля 9, выполненной в виде тонкого высоковольтного однопроводникового изолированного провода, который по всей длине высоковольтного одножильного питающего кабеля помещен в гибкую изолирующую трубку 23 для защиты от механических повреждений и закрепляют облегченными скобами 25 на колонне водоподъемных труб 24, при этом низкопотенциальный вывод 10 высоковольтной обмотки 7 передающего повышающего резонансного трансформатора 6 связан с трубопроводной системой и землей, а высоковольтный одножильный питающий кабель 9 другим концом соединен с высокопотенциальным выводом 11 высоковольтной обмотки 22 приемного понижающего резонансного трансформатора 12, установленного и смонтированного совместно с электродвигателем погружного насоса 18, а другой низкопотенциальный вывод 13 высоковольтной обмотки 22 принимающего резонансного трансформатора 12 связан с корпусом электронасоса 18 и землей, при этом низковольтная обмотка 14 понижающего резонансного трансформатора 12 через резонансный конденсатор 15 соединена с инвертором 16, подающим трехфазное напряжение переменного тока на электродвигатель 17 погружного насоса 18, обеспечивающего подачу жидкости из скважины на поверхность. Управление и защита системы электрооборудования осуществляется блоком 19 станции управления 1, которая дополнительно снабжена блоком 20 непрерывного контроля режима резонанса напряжения системы электроснабжения и блоком 21 непрерывного контроля сопротивления изоляции обмоток электродвигателя и питающего кабеля. Устройство работает следующим образом.The power supply device of the electric motor of the submersible pump contains a control station 1 with start-protective equipment and a source of electrical network 2 connected to a three-phase input of a high-frequency voltage converter with an adjustable frequency 3, the output of which is connected to a low-voltage winding 5 of a transmitting step-up resonant transformer 6 through a resonant capacitor 7 which, by its high potential output 8, is connected to the beginning of a high-voltage single-core power cable 9, made in the form of high-voltage single-conductor insulated wire, which along the entire length of the high-voltage single-core supply cable is placed in a flexible insulating tube 23 for protection against mechanical damage and fixed with lightweight brackets 25 on the column of water-lifting pipes 24, while the low-potential output 10 of the high-voltage winding 7 of the transmitting resonant transformer 6 is connected to the pipeline system and ground, and the high-voltage single-core power cable 9 is connected to the other end the potential output 11 of the high-voltage winding 22 of the receiving step-down resonant transformer 12 installed and mounted together with the electric motor of the submersible pump 18, and the other low-potential output 13 of the high-voltage winding 22 of the receiving resonant transformer 12 is connected to the housing of the electropump 18 and ground, while the low-voltage winding 14 of the step-down resonant transformer 12 through a resonant capacitor 15 is connected to an inverter 16, supplying three-phase AC voltage on an electric motor s 17 of the submersible pump 18, which provides fluid flow from the wellbore to the surface. The control and protection of the electrical system is carried out by the control station 19 unit 1, which is additionally equipped with a continuous voltage resonance mode control unit 20 of the power supply system and a continuous control unit 21 for monitoring the insulation resistance of the windings of the electric motor and the power cable. The device works as follows.

Электрическая энергия сети от станции управления 1 с пускозащитной аппаратурой и источником электрической сети 2 подается на вход высокочастотного преобразователя напряжения 3 с регулируемой частотой 0,5-100 кГц, настроенного на частоту резонансного контура, состоящего из индуктивности низковольтной обмотки 5 и емкости конденсатора 4, при этом низкопотенциальный вывод 10 высоковольтной обмотки 7 передающего повышающего резонансного трансформатора 6 связан с трубопроводной системой и землей.The electrical energy of the network from the control station 1 with start-protective equipment and a source of electrical network 2 is fed to the input of a high-frequency voltage converter 3 with an adjustable frequency of 0.5-100 kHz tuned to the frequency of the resonant circuit consisting of the inductance of the low-voltage winding 5 and the capacitor 4 capacitance This low-potential output 10 of the high voltage winding 7 of the transmitting step-up resonant transformer 6 is connected with the pipeline system and the ground.

При возникновении резонансных колебаний электрическая энергия высокой частоты при напряжении 1-10 кВ от высокопотенциального вывода 8 высоковольтной обмотки 7 передающего высокочастотного резонансного трансформатора 6 поступает на начало высоковольтного одножильного питающего кабеля 9, выполненного в виде тонкого высоковольтного однопроводникового изолированного провода, который по всей длине высоковольтного одножильного питающего кабеля помещен в гибкую изолирующую трубку 23 для защиты от механических повреждений и закрепляется облегченными скобами 25 на колонне водоподъемных труб 24, и передается по высоковольтному одножильному питающему кабелю 9 к высокопотенциальному выводу 11 высоковольтной обмотки 22 приемного понижающего резонансного трансформатора 12, установленного и смонтированного совместно с электродвигателем погружного насоса 18. Другой низкопотенциальный вывод 13 высоковольтной обмотки 22 принимающего резонансного трансформатора 12 связан с корпусом электронасоса 18 и землей. Затем электрическая энергия от низковольтной обмотка 14 понижающего резонансного трансформатора 12 через резонансный конденсатор 15 подается на инвертор 16 для получения трехфазного напряжения переменного тока для питания электродвигателя 17 погружного насоса 18, обеспечивающего подачу жидкости из скважины на поверхность.When resonant oscillations occur, high-frequency electrical energy at a voltage of 1-10 kV from the high-potential output 8 of the high-voltage winding 7 of the transmitting high-frequency resonant transformer 6 arrives at the beginning of the high-voltage single-core supply cable 9, made in the form of a thin high-voltage single-conductor insulated wire, which along the entire length of the high-voltage single-core power cable is placed in a flexible insulating tube 23 to protect against mechanical damage and is fixed on lightweight brackets 25 on a column of water-lifting pipes 24, and is transmitted through a high-voltage single-core supply cable 9 to a high-potential output 11 of a high-voltage winding 22 of a receiving down-resonant transformer 12 installed and mounted together with a submersible pump electric motor 18. Another low-potential output 13 of a high-voltage winding 22 of a receiving resonator 12 is connected to the housing of the electric pump 18 and the ground. Then the electrical energy from the low-voltage winding 14 of the down-resonant transformer 12 through the resonant capacitor 15 is fed to the inverter 16 to obtain a three-phase AC voltage to power the electric motor 17 of the submersible pump 18, which supplies liquid from the well to the surface.

Управление и защита системы электрооборудования осуществляется блоком 19 станции управления 1, которая дополнительно снабжена блоком 20 непрерывного контроля режима резонанса напряжения системы электроснабжения и блоком 21 непрерывного контроля сопротивления изоляции обмоток электродвигателя и питающего кабеля.The control and protection of the electrical system is carried out by the control station 19 unit 1, which is additionally equipped with a continuous voltage resonance mode control unit 20 of the power supply system and a continuous control unit 21 for monitoring the insulation resistance of the windings of the electric motor and the power cable.

Предлагаемая электрическая схема электроснабжения электродвигателя позволяет при возникновении резонансных колебаний высокой частоты 0,5-100 кГц при напряжении 1-10 кВ передавать электрическую энергию из низковольтной электрической цепи источника питания, через высоковольтный одножильный питающий кабель для приема и преобразования в низковольтной электрической цепи в напряжение сети для питания электродвигателя глубинного погружного насоса.The proposed electric circuit of electric power supply of the electric motor allows the occurrence of high-frequency resonant oscillations of 0.5-100 kHz at a voltage of 1-10 kV to transmit electrical energy from the low-voltage electrical circuit of the power source through a high-voltage single-core power cable for receiving and converting to a low-voltage electrical circuit to the mains voltage for powering the motor submersible submersible pump.

Применение способа и устройства позволит ускорить в разы время спуска и подъема глубинного насосного агрегата. Высоковольтный одножильный питающий кабель более надежен и, с учетом общей длины, имеет меньшую стоимость.The application of the method and device will speed up at times the time of the descent and ascent of the deep-well pumping unit. High-voltage single-core power cable is more reliable and, given the total length, has a lower cost.

Claims (2)

1. Способ электроснабжения электродвигателя погружного насоса, включающий подачу электрической энергии от источника питания через коммутирующий аппарат на высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, повышающий высокочастотный резонансный трансформатор, соединенный одножильным электрическим проводом с понижающим высокочастотным резонансным трансформатором, и электродвигатель, отличающийся тем, что высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, передающий повышающий высокочастотный резонансный трансформатор с резонансным конденсатором устанавливают на станции управления погружным насосом, при этом электрическое напряжение сети подают на высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, повышают по частоте до 0,5-100 кГц, создают режим резонанса напряжения электрической цепи и подают на вход передающего повышающего высокочастотного резонансного трансформатора, при этом с высокопотенциального вывода высоковольтной обмотки высокочастотного резонансного трансформатора высокое напряжение 1-10 кВ подают на высоковольтный одножильный питающий кабель, выполненный в виде тонкого высоковольтного однопроводникового изолированного провода, при этом высоковольтный одножильный питающий кабель по всей длине помещают в гибкую изолирующую трубку для защиты от механических повреждений и закрепляют облегченными скобами на колонне водоподъемных труб, причем низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки передающего повышающего резонансного трансформатора соединяют с трубопроводной системой и землей, а высоковольтный одножильный питающий кабель другим концом соединяют с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки приемного понижающего резонансного трансформатора, установленного и смонтированного совместно с электродвигателем в корпусе погружного насоса, а другой низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки принимающего резонансного трансформатора соединяют с корпусом электронасоса и землей, при этом низковольтную обмотку понижающего резонансного трансформатора через резонансный конденсатор соединяют с инвертором, подающим трехфазное напряжение переменного тока на электродвигатель погружного насоса, а станцию управления дополнительно снабжают блоком непрерывного контроля и поддержания режима резонанса напряжения системы электроснабжения и блоком непрерывного контроля сопротивления изоляции токоведущих частей электрооборудования для обеспечения надежной и безопасной работы электроустановки.1. The method of power supply of the electric motor of a submersible pump, including the supply of electrical energy from a power source through a switching device to a high-frequency voltage converter with adjustable frequency, increasing the high-frequency resonant transformer connected by a single-conductor electric wire with a down-frequency resonant transformer, and an electric motor, characterized in that the high-frequency converter frequency controlled voltage transmitting boost high frequency a resonant transformer with a resonant capacitor is installed at the control station of a submersible pump, while the electrical voltage of the network is supplied to a high-frequency voltage converter with an adjustable frequency, increased in frequency to 0.5-100 kHz, a voltage resonance mode of the electrical circuit is created and is fed to the input of the transmitting boost high-frequency a resonant transformer, with a high-potential output of the high-voltage winding of a high-frequency resonant transformer with a high voltage of 1-10 kV served on a high-voltage single-core supply cable made in the form of a thin high-voltage single-conductor insulated wire, while the high-voltage single-core supply cable is placed along the entire length into a flexible insulating tube for protection against mechanical damage and fixed with lightweight brackets on the column of lifting pipes, and the low potential output of the high-voltage winding the step-up resonant transformer is connected to the pipeline system and ground, and the high-voltage single-core pi The other end of the cable is connected to the high-potential output of the high-voltage winding of the receiving step-down resonant transformer installed and installed together with the electric motor in the submersible pump housing, and the other low-potential output of the high-voltage winding of the receiving resonant transformer is connected to the body of the electric pump and the ground, while the low-voltage output of the receiving resonant transformer is connected to the body of the electric pump and the ground, and a low-voltage winding the resonant capacitor is connected to an inverter that supplies three-phase voltage AC is supplied to the electric motor of the submersible pump, and the control station is additionally supplied with a unit for continuous control and maintenance of the voltage resonance mode of the power supply system and a unit for continuous monitoring of the insulation resistance of current-carrying parts of electrical equipment to ensure reliable and safe operation of the electrical installation. 2. Устройство электроснабжения электродвигателя погружного насоса, содержащее подключенный к электрической сети через коммутирующий аппарат высокочастотный преобразователь напряжения с регулируемой частотой, повышающий высокочастотный резонансный трансформатор, соединенный одножильным высоковольтным электрическим кабелем с понижающим высокочастотным резонансным трансформатором, и электродвигатель, отличающееся тем, что станция управления с пускозащитной аппаратурой снабжена высокочастотным преобразователем напряжения с регулируемой частотой 0,5-100 кГц, соединенным через резонансный конденсатор с низковольтной обмоткой передающего повышающего резонансного трансформатора, высоковольтная обмотка которого своим высокопотенциальным выводом напряжением 1-10 кВ соединена с началом высоковольтного одножильного питающего кабеля, выполненного в виде тонкого высоковольтного однопроводникового изолированного провода, при этом высоковольтный одножильный питающий кабель по всей длине помещен в гибкую изолирующую трубку для защиты от механических повреждений и закреплен облегченными скобами на колонне водоподъемных труб, при этом низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки передающего повышающего резонансного трансформатора связан с трубопроводной системой и землей, а высоковольтный одножильный питающий кабель другим концом соединен с высокопотенциальным выводом высоковольтной обмотки приемного понижающего резонансного трансформатора, установленного и смонтированного совместно с электродвигателем погружного насоса, а другой низкопотенциальный вывод высоковольтной обмотки принимающего резонансного трансформатора связан с корпусом электронасоса и землей, при этом низкопотенциальная обмотка понижающего резонансного трансформатора через резонансный конденсатор соединена с инвертором, подающим трехфазное напряжение переменного тока на электродвигатель погружного насоса, причем станция управления дополнительно снабжена блоком непрерывного контроля и поддержания режима резонанса напряжения системы электроснабжения и блоком непрерывного контроля сопротивления изоляции токоведущих частей электрооборудования для обеспечения надежной и безопасной работы электроустановки.2. Device power supply motor submersible pump containing connected to the electrical network through a switching device high-frequency voltage converter with adjustable frequency, increasing the high-frequency resonant transformer connected single-core high-voltage electric cable with a down-frequency resonant transformer, and the electric motor, characterized in that the control station with start-up the equipment is equipped with a high-frequency voltage converter with reg frequency 0.5-100 kHz, connected through a resonant capacitor with a low-voltage winding of a transmitting step-up resonant transformer, the high-voltage winding of which is connected to the beginning of a high-voltage single-core single-conductor insulated high-voltage single-conductor insulated high-voltage single-voltage output This high-voltage single-core power cable along the entire length is placed in a flexible insulating tube to protect against mechanical damage and for Replen by lightweight staples on a column of water-lifting pipes, while the low-potential output of the high-voltage winding of the transmitting step-up resonant transformer is connected to the pipeline system and ground, and the other end is connected to the high-potential output of the high-voltage winding of the receiving step-down resonant transformer installed and installed in a shared equipment. pump, and another low-potential output of the high voltage winding takes resonant transformer is connected to the electropump case and the ground, while the low-potential winding of the downstream resonant transformer is connected via an resonant capacitor to an inverter that supplies three-phase AC voltage to the motor of the submersible pump, and the control station is additionally equipped with a unit for continuous monitoring and maintaining the voltage resonance mode of the power supply system and the unit for continuous monitoring of the insulation resistance of current-carrying parts is electric This is to ensure reliable and safe operation of electrical installations.
RU2018130739A 2018-08-24 2018-08-24 Method and device for submerged pump electric motor supply RU2690529C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130739A RU2690529C1 (en) 2018-08-24 2018-08-24 Method and device for submerged pump electric motor supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130739A RU2690529C1 (en) 2018-08-24 2018-08-24 Method and device for submerged pump electric motor supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690529C1 true RU2690529C1 (en) 2019-06-04

Family

ID=67037798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018130739A RU2690529C1 (en) 2018-08-24 2018-08-24 Method and device for submerged pump electric motor supply

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690529C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2210003C1 (en) * 2002-04-02 2003-08-10 Открытое Акционерное Общество "Алнас" Submersible electric-hydraulic drive plant
RU67628U1 (en) * 2007-06-22 2007-10-27 Открытое акционерное общество "Ижевский радиозавод" SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR CONTROL STATION (OPTIONS)
US7316270B2 (en) * 2005-11-23 2008-01-08 Digitek Technology Co., Ltd. Oil pumping unit using an electrical submersible pump driven by a circular linear synchronous three-phase motor with rare earth permanent magnet
RU2522347C2 (en) * 2012-08-21 2014-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазовые космические технологии" Pump plant with borehole liner ac converter-fed motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2210003C1 (en) * 2002-04-02 2003-08-10 Открытое Акционерное Общество "Алнас" Submersible electric-hydraulic drive plant
US7316270B2 (en) * 2005-11-23 2008-01-08 Digitek Technology Co., Ltd. Oil pumping unit using an electrical submersible pump driven by a circular linear synchronous three-phase motor with rare earth permanent magnet
RU67628U1 (en) * 2007-06-22 2007-10-27 Открытое акционерное общество "Ижевский радиозавод" SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR CONTROL STATION (OPTIONS)
RU2522347C2 (en) * 2012-08-21 2014-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазовые космические технологии" Pump plant with borehole liner ac converter-fed motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2459340C2 (en) Method and device for transmission of power
RU2614741C2 (en) Device for stable underwater electric power transmission to drive high-speed engines or other underwater loads
AU2015281320B2 (en) Subsea power distribution system and method
RU2011132279A (en) DC UNDER-POWER INVERTER
RU2009144733A (en) ENERGY TRANSMISSION SYSTEM FOR USE WITH WELL-MOUNTED EQUIPMENT
EP2894384A1 (en) Combined power transmission and heating systems and method of operating the same
RU2690529C1 (en) Method and device for submerged pump electric motor supply
RU145053U1 (en) INTEGRAL REACTIVE POWER COMPENSATOR
RU2103557C1 (en) Oil-well pump plant
RU2688143C1 (en) Energy efficient and reliable electrotechnical complex
CN105262344A (en) Expandable long-distance power transmission frequency-converter device
AU2012341141B2 (en) System for very long subsea step-out transmission of electric DC power
RU2245598C1 (en) Method and device for electrical energy transmission
RU2808792C1 (en) Electrical complex for autonomous power supply of well pumping units for oil production
CN112728273A (en) Heating device penetrates in variable frequency pipeline
RU2618517C2 (en) System for ac transmission over very long distances
RU2516861C1 (en) Compensated system of power supply for electric energy consumers
CN114593072A (en) Electric submersible pump driving system
RU2435022C1 (en) Installation for power supply of immersed electric engine and/or well fluid heating
RU2662796C1 (en) Electrical lighting system
RU2485660C2 (en) Submersible motor with increased power factor
RU2802591C1 (en) Submersible control station for submersible motor
RU2626009C1 (en) Offsetting electrical power supply system for the electric energy remote consumers
CN110112928A (en) A kind of electric energy transfer device
Sabitov Application of a Submersible Reactive Power Compensation Device in Oil Production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200825