RU2779873C1 - Submersible power factor compensation device - Google Patents
Submersible power factor compensation device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779873C1 RU2779873C1 RU2022103208A RU2022103208A RU2779873C1 RU 2779873 C1 RU2779873 C1 RU 2779873C1 RU 2022103208 A RU2022103208 A RU 2022103208A RU 2022103208 A RU2022103208 A RU 2022103208A RU 2779873 C1 RU2779873 C1 RU 2779873C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- submersible
- housing
- diameter
- capacitor banks
- tape
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 9
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 abstract 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам компенсации реактивной мощности погружных электродвигателей внутрискважинного оборудования и может быть использовано в электроэнергетике и отраслях промышленности, связанных с нефтегазодобывающей отраслью.The invention relates to devices for compensating reactive power of submersible electric motors of downhole equipment and can be used in the electric power industry and industries related to the oil and gas industry.
Известны способы компенсации реактивной мощности и способы повышения коэффициента мощности погружных электродвигателей электроприводных насосов за счет размещения в скважине устройств компенсации реактивной мощности.Known methods for reactive power compensation and methods for increasing the power factor of submersible electric motors of electric drive pumps by placing reactive power compensation devices in the well.
В способе снижения реактивной мощности, описанном в патенте на изобретение RU 2 485 660 C2 используется компенсирующее устройство в виде низковольтного косинусного конденсатора, размещаемого в модуле, представляющем собой цилиндрический корпус, жестко соединенный внутренней резьбой с корпусом погружного электродвигателя. Электрически косинусный конденсатор подключается к обмоткам статора электродвигателя. Внутрискважинный компенсатор, описанный в патенте на полезную модель RU 145 053 U1, представляет собой корпус, соединяемый с электродвигателем, содержащий внутри косинусные конденсаторы и блок системы управления с шинопроводами. В способе по патенту на изобретение RU 2 595 256 C1 погружное фильтрокомпенсирующее устройство содержит герметичный корпус с расположенными в нем конденсаторами и систему автоматического управления, с возможностью соединения указанного корпуса с электродвигателем. Погружной компенсатор, из патента на полезную модель RU 159 860 U1, содержит герметичный корпус, с расположенными внутри катушками индуктивности, конденсатором, трансформаторами тока и блоком системы автоматического управления, при этом корпус выполнен с возможностью соединения с корпусом погружного электродвигателя. В патенте на изобретение RU 159 811 U1 к погружному электродвигателю жестко присоединяется внутрискважинный компенсатор реактивной мощности с установленными на нем последовательно блоками телеметрии и хвостовиком.In the method for reducing reactive power described in the patent for
Недостатками перечисленных способов и устройств снижения реактивной мощности являются следующие.The disadvantages of the listed methods and devices for reducing reactive power are the following.
1. Техническая сложность конструкции, заключающаяся в присоединении к электродвигателю отдельного герметичного корпуса с размещенным внутри него дополнительным электрооборудованием с системой автоматического управления.1. The technical complexity of the design, which consists in attaching a separate sealed housing to the electric motor with additional electrical equipment placed inside it with an automatic control system.
2. Увеличение высоты конструкции, смонтированной на насосно-компрессорной трубе, из-за присоединения дополнительного корпуса компенсирующего устройства. При этом в тех случаях, когда корпус компенсатора крепится ниже электродвигателя, возможно уменьшение глубины погружения всей конструкции погружного электроприводного насоса.2. An increase in the height of the structure mounted on the tubing due to the addition of an additional body of the compensating device. In this case, in cases where the compensator housing is mounted below the electric motor, it is possible to reduce the immersion depth of the entire structure of the submersible electric drive pump.
3. Высокая стоимость и сложность исполнения компонентов устройства.3. High cost and complexity of the device components.
Решением этих проблем является предлагаемое изобретение погружного устройства компенсации реактивной мощности с конденсаторами особой формы, позволяющее размещать их на насосно-компрессорной трубе в непосредственной близости от электродвигателя без увеличения габаритов насосно-компрессорной трубы и без увеличения габаритов всей конструкции погружного электроприводного насоса.The solution to these problems is the proposed invention of a submersible reactive power compensation device with capacitors of a special shape, which allows them to be placed on the tubing in close proximity to the electric motor without increasing the dimensions of the tubing and without increasing the dimensions of the entire design of the submersible electric pump.
Технической задачей является снижение реактивной составляющей тока в силовом электрическом кабеле от питающей электроустановки до погружного электродвигателя насоса, что способствует повышению энергоэффективности погружного электродвигателя и снижению затрат при производстве погружного электродвигателя.The technical task is to reduce the reactive component of the current in the power electrical cable from the supply electrical installation to the submersible pump motor , which helps to improve the energy efficiency of the submersible motor and reduce costs in the production of the submersible motor.
Технический результат достигается за счет того, что погружное устройство компенсации реактивной мощности в цепи питания погружных электродвигателей электроприводных скважинных насосов, включает герметичный корпус с расположенными в нем конденсаторными батареями, согласно изобретения, корпус смонтирован на насосно-компрессорной трубе перед электроприводным насосом, неподвижно закреплен сверху и снизу фиксирующими стяжками; корпус выполнен в виде двух соосно расположенных цилиндрических отрезков труб из полипропилена, причем внутренний диаметр корпуса соответствует диаметру насосно-компрессорной трубы, а внешний диаметр соответствует диаметру скважины; на наружной поверхности внутренней трубы корпуса неподвижно закреплены три конденсаторные батареи; каждая батарея выполнена из металлизированной полипропиленовой ленты прямоугольной формы, с расположенными на поверхности ленты последовательно друг над другом металлизированными слоями, служащими обкладками в виде анода и катода, которые разделены диэлектриком, при этом указанная лента обернута вокруг наружной поверхности внутренней трубы корпуса в виде рулона; корпус вокруг конденсаторных батарей заполнен герметизирующим наполнителем; батареи соединены друг с другом электрически внутренним кабелем по схеме «треугольник» и далее соединены электрически с выводом и вводом погружного устройства, которое подключено силовым вводом к электропитанию от сети, а вывод погружного устройства соединен последовательно с электродвигателем. The technical result is achieved due to the fact that the submersible reactive power compensation device in the power supply circuit of submersible electric motors of electric-driven borehole pumps includes a sealed housing with capacitor banks located in it, according to the invention, the housing is mounted on the tubing pipe in front of the electric drive pump, fixedly fixed from above and from below with fixing screeds; the housing is made in the form of two coaxially arranged cylindrical sections of pipes made of polypropylene, the inner diameter of the housing corresponds to the diameter of the tubing, and the outer diameter corresponds to the diameter of the well ; three capacitor banks are fixedly fixed on the outer surface of the inner tube of the housing; each battery is made of a metallized polypropylene tape of a rectangular shape, with metallized layers located on the surface of the tape sequentially one above the other, serving as plates in the form of an anode and a cathode, which are separated by a dielectric, while said tape is wrapped around the outer surface of the inner tube of the housing in the form of a roll; the case around the capacitor banks is filled with a sealing filler; the batteries are electrically connected to each other by an internal cable according to the "triangle" scheme and then electrically connected to the output and input of the submersible device, which is connected by a power input to the power supply from the network, and the output of the submersible device is connected in series with the electric motor.
Сущность устройства и схема его размещения на насосной трубе поясняется следующими чертежами:The essence of the device and its layout on the pump pipe is illustrated by the following drawings:
- фиг.1, где изображен общий вид устройства компенсации реактивной мощности в скважине; - figure 1, which shows a General view of the reactive power compensation device in the well;
- фиг.2, где изображен разрез А-А вдоль вертикальной оси устройства и разрез В-В по горизонтальной оси; - figure 2, which shows the section A-A along the vertical axis of the device and the section B-B along the horizontal axis;
- фиг.3, где изображена схема сворачивания в рулон ленты прямоугольной формы для одной конденсаторной батареи - вид С и вид Г – схема обкладок конденсаторной батареи.- figure 3, which shows a scheme for rolling a rectangular tape into a roll for one capacitor bank - view C and view D - diagram of the plates of the capacitor bank.
Погружное устройство компенсации реактивной мощности, установлено в корпусе 3, оно смонтировано на насосно-компрессорной трубе 8 перед электроприводным насосом 6. Погружное устройство компенсации реактивной мощности закрепляется на трубе 8 сверху и снизу фиксирующими стяжками 7. Силовой кабель 1, подводящий электропитание от сети, подключается к силовому вводу 2 погружного устройства компенсации реактивной мощности. Силовой кабель 12, последовательно связывающий погружное устройство компенсации реактивной мощности с электродвигателем 14, подключается к силовому выводу 5 погружного устройства компенсации реактивной мощности, после чего подключается к электродвигателю 14. Submersible reactive power compensation device installed in
Погружное устройство компенсации реактивной мощности включает герметичный корпус 3, который представляет собой два соосно расположенных цилиндрических отрезка трубы 16 (внутренний и внешний) с разными диаметрами, выполненных из полипропилена, причем внутренний диаметр корпуса определяется конструктивно в зависимости от диаметра насосно-компрессорной трубы, на которую корпус устанавливают, а внешний диаметр корпуса - в зависимости от диаметра пробуренной скважины. Два соосно расположенных цилиндрических отрезка трубы дополнительно защищают устройство от механических повреждений. Герметичность указанного корпуса 3 осуществляется герметизирующим наполнителем 13 (эпоксидной смолой), заполняющим пространство между внешним и внутренним диаметрами корпуса и конденсаторными батареями 4 и имеющим твердое строение. Корпус 3 фиксируется сверху и снизу фиксирующими стяжками 7. Внутри корпуса 3, на наружной поверхности его внутренней трубы неподвижно закреплены, при помощи герметизирующего наполнителя 13, три конденсаторные батареи 4, соединенные друг с другом электрически по схеме «треугольник» внутренним кабелем 15, который далее подсоединен к силовому выводу 5 и силовому вводу 2. Корпус 3 вокруг конденсаторных батарей заполнен герметизирующим наполнителем 13, который выполняет функцию диэлектрика и дополнительно фиксирует конденсаторные батареи.The submersible reactive power compensation device includes a sealed
Каждая конденсаторная батарея выполнена в виде листа прямоугольной формы (фиг.1, 2, 3), состоит из двух обкладок (обкладка катода 9 и обкладка анода 11). Одна сторона каждой обкладки токопроводящая 9, 11, а обратная диэлектрик 10. Обкладки батареи (вид Г) расположены слоями 9, 11 последовательно друг над другом и разделены между собой диэлектриком 10, а затем обернуты вокруг наружной поверхности внутренней трубы корпуса 3 (фиг.2, разрез В-В), причем к наружной поверхности внутренней трубы прилегает слой с диэлектриком, и образует рулон в полости корпуса. Внутренний диаметр рулона соответствует внешнему диаметру внутренней трубы корпуса, а между обкладками нет электрической связи. Затем конденсаторная батарея 4, в виде рулона, дополнительно закреплена с помощью герметичного наполнителя 13 внутри корпуса 3. Each the capacitor bank is made in the form of a rectangular sheet (figure 1, 2, 3), consists of two plates (
При технической реализации устройства обкладки 9,11 конденсаторной батареи могут изготавливаться, например, из металлизированной полипропиленовой пленки, где токопроводящая сторона покрыта напылением алюминия, сторона с диэлектриком 10 - полипропиленом, а герметизирующим наполнителем 13 служит эпоксидная смола.In the technical implementation of the
Монтаж погружного устройства компенсации реактивной мощности на насосно-компрессорную трубу осуществляется через отверстие в цилиндрическом корпусе 3 непосредственно перед погружением насосно-компрессорной трубы в скважину. При этом устройство компенсации фиксируется на трубе фиксирующими стяжками 7; затем осуществляют подвод электропитания через силовой кабель 1, который подключается к силовому вводу 2 погружного устройства компенсации реактивной мощности, а силовой кабель 12, связывающий погружное устройство компенсации реактивной мощности с электродвигателем 14, подключается к силовому выводу 5 погружного устройства компенсации реактивной мощности и к силовому вводу электродвигателя. После чего насосно-компрессорная труба 8 с погружным устройством компенсации реактивной мощности, электроприводным насосом 6 и электродвигателем 14 опускается в скважину. Installation of the submersible reactive power compensation device on the tubing is carried out through a hole in the
Устройство работает следующим образом – после погружения насосно-компрессорной трубы 8 с погружным устройством компенсации реактивной мощности и всей конструкции погружного электроприводного насоса, подается напряжение питания на электродвигатель. Погружное устройство компенсации реактивной мощности начинает генерировать реактивную мощность в сеть, тем самым снижая реактивную составляющую тока, потребляемого электродвигателем, что приводит к снижению электрических потерь в питающем силовом кабеле.The device works as follows - after immersion of the
Пример. Для компенсации реактивной мощности погружного электроприводного насоса мощностью 90 кВт (cosφ = 0,75) с диаметром насосной трубы 8,9 см можно использовать погружное компенсирующее устройство мощностью 67,5 квар. Для получения данной мощности габариты устройства должны быть: длина 160 см, диаметр внешний 15 см, диаметр внутренний 9,2 см. При этом габариты одной конденсаторной батареи: высота 50 см, внешний диаметр 13,4 см, внутренний диаметр 9,6 см, емкость одной батареи 496,2 мкФ. Example. To compensate for the reactive power of a 90 kW (cosφ = 0.75) electric submersible pump with a pump pipe diameter of 8.9 cm, a submersible compensating device with a power of 67.5 kvar can be used. To obtain this power, the dimensions of the device must be: length 160 cm,
Технический результат, получаемый в результате применения изобретения, заключается в снижении потерь электроэнергии при питании погружного электродвигателя электроприводного насоса без увеличения габаритов погружной конструкции и без применения сложных дорогостоящих устройств, что, в свою очередь, снижает требования к характеристикам электродвигателя, упрощает и удешевляет конструкцию электродвигателя. Как следствие, позволяет устанавливать электродвигатели на более низкое номинальное напряжение, что уменьшает старение изоляции питающего силового кабеля и погружного электродвигателя электроприводного центробежного насоса. The technical result obtained as a result of the application of the invention is to reduce power losses when powering the submersible electric motor of the electric drive pump without increasing the dimensions of the submersible structure and without using complex expensive devices, which, in turn, reduces the requirements for the characteristics of the electric motor, simplifies and reduces the cost of the electric motor design. As a result, it allows the installation of electric motors at a lower rated voltage, which reduces the aging of the insulation of the supply power cable and the submersible motor of an electric centrifugal pump.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2779873C1 true RU2779873C1 (en) | 2022-09-14 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220193U1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-08-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Submersible reactive power compensation device with discharge resistors |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2504810Y (en) * | 2001-09-10 | 2002-08-07 | 淄博三丰电气有限公司 | Overvoltage protector of electric underwater pump |
| RU145053U1 (en) * | 2014-04-23 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | INTEGRAL REACTIVE POWER COMPENSATOR |
| RU159860U1 (en) * | 2015-09-23 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | REACTIVE SUBMERSIBLE COMPENSATOR |
| RU2595256C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Immersible filter compensating device |
| RU189025U1 (en) * | 2018-12-10 | 2019-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "ТЕХОЙЛ" (ООО НПК "ТЕХОЙЛ") | Downhole compensating device |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2504810Y (en) * | 2001-09-10 | 2002-08-07 | 淄博三丰电气有限公司 | Overvoltage protector of electric underwater pump |
| RU145053U1 (en) * | 2014-04-23 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | INTEGRAL REACTIVE POWER COMPENSATOR |
| RU2595256C1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Immersible filter compensating device |
| RU159860U1 (en) * | 2015-09-23 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | REACTIVE SUBMERSIBLE COMPENSATOR |
| RU189025U1 (en) * | 2018-12-10 | 2019-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "ТЕХОЙЛ" (ООО НПК "ТЕХОЙЛ") | Downhole compensating device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220193U1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-08-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Submersible reactive power compensation device with discharge resistors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6470645B2 (en) | Power converter and wind power generation system | |
| RU2614741C2 (en) | Device for stable underwater electric power transmission to drive high-speed engines or other underwater loads | |
| RU2571117C2 (en) | Underwater system of electric energy transfer to ensure operation of high-speed engine | |
| US11606061B2 (en) | Integrated photovoltaic panel circuitry | |
| WO2012093942A1 (en) | Energy conversion system | |
| JP2015512244A (en) | Electric unit for pumped storage power plant | |
| SE515883C2 (en) | Power capacitor, capacitor battery and use of one or more power capacitors | |
| CN2526854Y (en) | Voltage sensor | |
| NO314968B1 (en) | Electric motor for alternating current | |
| RU2779873C1 (en) | Submersible power factor compensation device | |
| RU145053U1 (en) | INTEGRAL REACTIVE POWER COMPENSATOR | |
| CN1159586C (en) | Voltage sensor | |
| WO2015121104A1 (en) | Modular subsea converter | |
| CN107086612A (en) | The energy supplying system of the on-line monitoring equipment of energy is taken based on ultra-high-tension power transmission line wire jumper | |
| CN205487760U (en) | Shunt capacitance ware | |
| RU220193U1 (en) | Submersible reactive power compensation device with discharge resistors | |
| CN211828495U (en) | Oil-immersed capacitor unit for locomotive roof | |
| CN100338839C (en) | Ultralow frequency transmission system | |
| US20070242413A1 (en) | Power Capacitor | |
| JP2888770B2 (en) | Wave power generator | |
| CN202810792U (en) | Electromagnetic wax-proof viscosity-reducing device | |
| CN114593072A (en) | Electric submersible pump driving system | |
| CN201466728U (en) | Reactive power in-situ compensation device for deep sea motor | |
| CN109727752A (en) | A kind of natural esters insulating oil distribution transformer | |
| CN2632909Y (en) | Ultra-low frequency power transmission apparatus |