专利名称：丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及感性负载无功功率补偿装置，尤其涉及一种适用于油田丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，属于电力负载无功补偿装置领域。
背景技术：
在电力系统中，电网为负载提供的能量形式为视在功率(S)，由无功功率(Q)和有功功率(P)两个分量所构成，其表达式为S2=Q2+P2其中S=IV ;P=IV
COS Φ ;Q=!Vsto#。而各种在用感性电气设备的电能消耗均包括有功消耗和无功消耗；其
中，有功功率消耗为直接计费消耗；无功功率的消耗为非直接计费消耗。由式Q=IVMn<i 知，
当电力线路中，电压V—定、相角Φ —定时，电路中的无功功率Q与运行电流I成正比，即 Q越大运行电流I亦越大，I大则使线路中电能的线损亦大，而线损的部分直接转化为有功功率消耗，因此无功功率依然会增加用电成本。据统计，工业企业无功功率消耗，一般感应电动机占70%，电力变压器占20%，线路占10%。为了降低无功功率消耗，以提高自然功率因数，国内电力系统各大电网均采用高、 低压电力电容器对用电设备和电力系统进行无功功率补偿。目前油田开采中对抽油机的拖动电动机也一直采用这一补偿方式。这种传统的定电值容并联补偿方式对于负载状态相对稳定的用电设备的无功功率补偿是相当有效的，但对抽油机电机这种特殊动态交变负载并不完全适用。机械采油生产是靠抽油机将电动机的圆周运动变为杆式柱塞抽油泵的直线运动来完成的，采油井下原油的供液量是不断变化的，原油的物性在不同油井、不同油层也是不同的，况且在丛式采油井组各井所采油层是不同层的，所以在丛式采油井组，同型号抽油机的负荷参数也不相同， 抽油机负荷的随时变化也就造成了电动机有功功率和无功功率随之发生变化。重要的是， 在采油生产中经常需要进行一些打驴头、动液面测试等工作，而在进行这些工作时往往需要将光杆卸载，而当光杆卸载后将使抽油机系统处于严重失衡状态，为了满足在失衡工况时的动力要求，在电动机配套时必须考虑当抽油机失去杆柱平衡工况下，电动机能提供的转矩必须满足将平衡块举升到需要高度要求，这样就必然要使电动机配套功率远远大于抽油机系统基本平衡状态下所需要的功率，这就不可避免的导致了抽油机“大马拉小车”工况现象，而“大马拉小车”造成了抽油机电动机无功功率的急剧增加，致使抽油机电动机功率因数低下，造成对电能的浪费达到惊人的程度。
发明内容本实用新型的目的在于克服传统的定电值容并联补偿方式存在的上述问题，提供一种丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，实现对油田丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿。[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下—种丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，包括柜体，其特征在于所述柜体上设置有控制器、多个不同容量的电容器组、分别与电容器组连接的动态响应投切执行电路和与电容器组相匹配的容性无触点开关，所述电容器组的三相均通过容性无触点开关连接到三相动力线路上，控制器的输入端分别与电容器组连接，控制器的输出端连接到容性无触点开关的控制端。所述电容器组中的每个电容器均通过容性无触点开关分别并联有动力变压器的次级回路。所述抽油机井组的配用变压器次级并联有配电综合测控仪。所述容性无触点开关上还安装有散热器和温控排风机构。所述容性无触点开关表面上还安装有常开和常闭式温度控制开关，常开和常闭式温度控制开关连接有风机。所述电容器组安装在柜体上的腔体内，腔体内还设置有温度控制开关，温度控制开关连接有风机。所述容性无触点开关与三相动力线路之间还连接有一个快速熔断器和一个过载保护装置。采用本实用新型的优点在于一、本实用新型能实现油田丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿， 能实现油田丛式采油井组功率因数的动态补偿，使功率因数达到0. 9以上。二、本实用新型能取得良好的节电效果，综合节电率达到10%以上，且可以提供实时数据显示和监控，实现配电网络自动化管理。三、本实用新型具有过电压、失压、过电流、谐波电流超值保护和谐波电压监测保护功能，安全可靠、无须专人值守。四、本实用新型支持GPRS远传通讯、支持远程监控，实时监控丛式采油井组抽油机拖动电机的综合用电工况和电网运行情况。五、本实用新型中，电容器组的三相均通过容性无触点开关连接到三相动力线路上，控制器的输入端分别与电容器组连接，控制器的输出端连接到容性无触点开关的控制端以控制容性无触点开关的开、关，可以达到对无功补偿电容的动态投、切控制。六、本实用新型中，在容性无触点开关表面上还安装有常开和常闭式温度控制开关，常开和常闭式温度控制开关连接有风机，当温度高于55°C设定值时，温度控制开关启动风机；当温度大于70°C设定值时，温度控制开关自动切断容性无触点开关电源，延长了容性无触点开关的使用寿命，可靠性极佳。七、本实用新型中，电容器组安装在柜体上的腔体内，腔体内还设置有温度控制开关，温度控制开关连接有风机，当电容器组的安装腔体内温度高于45°C时，温度控制开关开启风机；当电容器组安装腔体内温度低于40°C时，温度控制开关关闭风机，延长了电容器组的使用寿命。八、本实用新型在传统低压电容器并联无功补偿技术的基础上，提出了适合油田丛式采油井组设备固有特性的最佳无功补偿装置，采用不同容量电容器组进行多组分级和快速投、切控制，达到对井组电动机无功需求的动态响应亦达到实时补偿，很好地适应了对油田丛式采油井组抽油机电动机无功补偿的需求。
图1为本实用新型主电路一次系统接线示意图。
具体实施方式
一种丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，包括柜体、多个不同容量电容器组、与电容器组相匹配的容性无触点开关，还包括控制器和动态响应投切执行电路；每个电容器组的三相通过容性无触点开关接到三相动力线路上，其测得的功率因数控制信号和无功信号连接到控制器的输入端，控制器的输出信号连接到容性无触点开关上的控制端以控制容性无触点电子开关的开、关，以达到对无功补偿电容的动态投、切控制。所述每个电容器组中，每个电容器通过容性无触点开关分别并联着动力变压器的次级回路。本实用新型的抽油机井组配用变压器次级并联着配电综合测控仪。本实用新型的容性无触点开关上还安装散热器和温控排风机构。所述容性无触点开关表面上还安装常开和常闭式温度控制开关，当温度高于55°C 设定值时，温度控制开关启动风机；当温度大于70°C设定值时，温度控制开关自动切断容性无触点开关电源。本实用新型在安装电容器组的腔体内还安装着温度控制开关，当电容器组安装腔体内温度高于45°C时，温度控制开关开启风机；当电容器组安装腔体内温度低于40°C时， 温度控制开关关闭风机。本实用新型在容性无触点开关与三相电力线之间还连接一个快速熔断器和一个过载保护装置。本实用新型的抽油机井组配用变压器次级并联着配电综合测控仪，其配电综合测控仪支持GPRS远传通讯。各分级电容器组的容量可以各不相同，可根据被补偿设备工况设置为共补或共布加分补形式。如图1所示，本实用新型实施主电路一次系统接线示意图，在本装置和负载前端电网输出电力总线上加装一定变比的电流互感器检测电力系统的电流信号并传送到配电综合测控仪后，由配电综合测控仪分析功率因数和无功功率，控制器的输出信号连接到容性无触点开关上的控制端以控制容性无触点电子开关的开通、关断，以达到对偿电容器组的动态投、切控制，实现对工况变化的动态响应和快速投、切补偿电容器组。本实用新型不限于图1中的两个电容器组，可以根据丛式采油井组抽油机拖动电动机无功功率和功率因数情况，匹配多个电容器组和专用容性无触点开关，电容器组的电容值可以不同，可以采用共补或共补加分补形式，以适应不同工况的丛式采油井组。
权利要求1.一种丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，包括柜体，其特征在于所述柜体上设置有控制器、多个不同容量的电容器组、分别与电容器组连接的动态响应投切执行电路和与电容器组相匹配的容性无触点开关，所述电容器组的三相均通过容性无触点开关连接到三相动力线路上，控制器的输入端分别与电容器组连接，控制器的输出端连接到容性无触点开关的控制端。
2.根据权利要求1所述的丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，其特征在于所述电容器组中的每个电容器均通过容性无触点开关分别并联有动力变压器的次级回路。
3.根据权利要求1或2所述的丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，其特征在于抽油机井组的配用变压器次级并联有配电综合测控仪。
4.根据权利要求1或2所述的丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，其特征在于所述容性无触点开关上还安装有散热器和温控排风机构。
5.根据权利要求4所述的丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，其特征在于所述容性无触点开关表面上还安装有常开和常闭式温度控制开关，常开和常闭式温度控制开关连接有风机。
6.根据权利要求1或2所述的丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，其特征在于所述电容器组安装在柜体上的腔体内，腔体内还设置有温度控制开关，温度控制开关连接有风机。
7.根据权利要求1或2所述的丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，其特征在于所述容性无触点开关与三相动力线路之间还连接有一个快速熔断器和一个过载保护装置。
专利摘要本实用新型公开了一种丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿装置，包括柜体，所述柜体上设置有控制器、多个不同容量的电容器组、分别与电容器组连接的动态响应投切执行电路和与电容器组相匹配的容性无触点开关，所述电容器组的三相均通过容性无触点开关连接到三相动力线路上，控制器的输入端分别与电容器组连接，控制器的输出端连接到容性无触点开关的控制端。本实用新型能够实现对油田丛式采油井组抽油机拖动电动机无功集中动态补偿。
文档编号H02H5/04GK201994683SQ20112012517
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者刘钊, 方晓军, 章东哲, 苗文斌, 陈鹏伟, 高宝元 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司