专利名称：一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水下供电调压装置，特别是关于一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置。
背景技术：
目前，在水下油气田开发初期，投产的井口数较少，供电负荷小。随着油气田的开发投产井口数增多，供电负荷增大、电缆末端电压降低，此时需要调节电压输出。另外，当一些井口检修退出运行时也会导致电力负荷减少，此时也需要进行电压调节。而且水下电力负荷装置的供电电压范围很大，一般在-15% 15%范围内都可以工作，因此水下远距离供电系统的调压方式可以采用不同于陆地的方式。常用的变压器自动调压方式是有载分接头调压，其在高压侧绕组引出多个接头， 由分接头开关、电力传动机构和控制装置组成，控制装置根据需要控制电力传动机构，电力传动机构中的步进电动机旋转，驱动分接头移动，从而改变输出电压。这种有载分接头调压方式结构复杂，制造变压器时高压侧绕组需要引出多个接头、需要电动机等动力设备，即使在陆地环境情况下故障率也很高，因此无法应用于对运行可靠性要求极高的水下供电场
I=I O
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种具有高可靠性、结构简单，能实现根据负荷要求改变输出电压的用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于它包括三绕组变压器、两交流接触器以及控制器，所述三绕组变压器输出侧的二次绕组并联一交流接触器的主触头及所述控制器的一输入端， 所述三绕组变压器输出侧的三次绕组并联另一交流接触器的主触头及所述控制器的另一输入端，所述二次绕组的中性点与所述三次绕组的中性点连接后接地；所述控制器的输出端分别连接两所述交流接触器的控制端，两所述交流接触器的输出端并连接后连接负荷。所述三绕组变压器的接地线与两所述交流接触器并联后的三相输出线之间分别并联一电容。各所述电容的容抗值为所述三绕组变压器漏抗的70%。所述控制器采用电磁式继电器，所述电磁式继电器内有常开触点和常闭触点，所述常开触点连接与所述二次绕组连接的交流接触器，所述常闭触点连接与所述三次绕组连接的交流接触器。所述电磁式继电器的整定电压为450V。所述三绕组变压器的一次绕组采用Δ接法，二次绕组和三次绕组均采用YN型12 点接法。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型由于采用三绕组变压器、控制器和交流接触器构成的调压装置，三绕组变压器结构简单，不需要在变压器内部引出分接头，不需要电动机等旋转动力设备，依靠高可靠性的电磁式继电器、交流接触器来进行控制，并且不需要微处理器进行分析控制，因此，降低了设备内部温度、电磁环境的设计要求，结构简单，可靠性大大优于有载分接头调压变压器。2、本实用新型由于采用控制器控制交流接触器的开、断，交流接触器作为开关切换三绕组变压器的二次绕组和三次绕组，这样可以保持输出电压在允许的范围以内，因此实现了能够自动根据电压的变化通过两交流接触器改变电路连接关系，进而输出负荷所需要范围的电压。3、本实用新型由于控制器采用电磁式继电器，由电磁式继电器对交流接触器进行控制，降低了设备内部温度、电磁环境的设计要求，进一步保证了运行时控制的可靠性。4、本实用新型由于采用在负荷侧并联电容，电容的容抗值取为三绕组变压器漏抗的70%，这样能够补偿正常运行时的功率因素，而且在交流接触器的主触头切换时，能有效抑制暂态过电压，保证系统安全。本实用新型可以广泛适用于水下高可靠性要求的环境中。
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是本实用新型在一次调压暂态过程中的负荷侧电压波形示意图；图3是本实用新型的控制器及交流接触器的电路连接示意图；图4是图3的控制回路展开示意图；图5是本实用新型应用在长距离水下电缆末端时，经过自动调整降压后供给水下电力负荷示意图。
具体实施方式
水下控制供电系统供电电缆距离较长，供电电压相对于陆地低，电缆上的电压降落随负荷电流变化大。水下控制供电系统电力负荷可以在较大范围内的供电电压下工作， 因此水下供电系统中供电电压的档位不需要很多，一般两档就能满足要求。为了适应水下供电系统调压的这种需求，特别是要保证水下供电系统的高可靠性，应减少调压装置的复杂性，需要采用高可靠性的设备。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图1所示，本实用新型提供一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置(TV ，其包括三绕组变压器T、交流接触器KM1、交流接触器KM2以及控制器1，三绕组变压器T输出侧的二次绕组A2B2C2并联交流接触器KM2的主触头及控制器1的一输入端，三绕组变压器T输出侧的三次绕组A3B3C3并联交流接触器KMl的主触头及控制器1的另一输入端，二次绕组A2B2C2的中性点与三次绕组A3B3C3的中性点连接后接地线N。控制器1的输出端分别连接两交流接触器KM1、KM2的控制端，两交流接触器KMl、KM2的输出端并连接后连接负荷，实现供电。当负荷变化时，控制器1能够自动根据电压的变化通过两交流接触器 KMl、KM2改变电路连接关系，进而输出负荷所需要范围的电压。正常运行时，水下电力负荷接在三次绕组A3B3C3上，此时与三次绕组A3B3C3连接的交流接触器KMl闭合、与二次绕组A2B2C2连接的交流接触器KM2断开，这样可以保证水下供电系统电力负荷的供电电压范围；当电力负荷增加时，造成供电电压下降很多时，控制器1 使与三次绕组A3B3C3连接的交流接触器KMl断开，与二次绕组A2B2C2连接的交流接触器KM2
4闭合，这样把电力负荷从三次绕组A3B3C3上切换到二次绕组A2B2C2上，完成一次自动电压调整；当电力负荷减少时，负荷电流减小导致电缆电压降落大大减小，控制器1使与二次绕组 A2B2C2连接的交流接触器KM2断开，与三次绕组A3B3C3连接的交流接触器KMl闭合，把负荷接入三次绕组A3B3C3，保持输出电压在允许的范围以内。上述实施例中，在负荷侧，三绕组变压器T的接地线N与两交流接触器KM1、KM2并联后的三相输出线ABC之间分别并联一电容C，各电容C的容抗值为三绕组变压器T漏抗的 70 %。这样可以有效地提高本实用新型用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置在正常运行时的功率因素，而且在两交流接触器KM1、KM2的主触头切换时，能有效抑制暂态过电压(如图2所示)。上述各实施例中，三绕组变压器T的一次绕组A1B1C1采用Δ接法，其额定线电压为2. 3kV ；二次绕组A2B2C2采用YN型12点接法，其额定线电压为600V ；三次绕组A3B3C3采用YN型12点接法，其额定线电压为415V。上述各实施例中，如图3、图4所示，控制器1采用不含微处理器的电磁式继电器 KU，本实用新型最佳采用整定电压为450V的电磁式继电器，这样可以有效保证运行时控制的可靠性。电磁式继电器KU内有两个触点，一个是常开触点KU1，一个是常闭触点KU2，常开触点KUl连接与二次绕组A2B2C2连接的交流接触器KM2，常闭触点KU2连接与三次绕组 A3B3C3连接的交流接触器KMl，两交流接触器KMl、KM2均由电磁式继电器KU控制其开、断。当供电负荷较小时，电磁式继电器KU不动作，与二次绕组A^2C2连接的交流接触器KM2的主触头处于断开位置，与三次绕组A3B3C3连接的交流接触器KMl的主触头处于闭合位置，电力负荷接在三次绕组A3B3C3上，输出电压较低为415V。当电力负荷增加，本实用新型的调压装置输出电压降低，不能满足电力负荷供电要求时，电磁式继电器KU动作，常闭触点KU2打开，交流接触器KMl失电，其主触头打开，电磁式继电器KU保护常开触点KUl 闭合，交流接触器KM2带电，其主触头闭合，这样电力负荷从三次绕组A3B3C3切换到二次绕组A#2C2。当电力负荷减少，本实用新型的调压装置输出电压增加，超过负荷供电电压允许范围后，电磁式继电器KU返回，常开触点KUl打开，交流接触器KM2失电，其主触头打开，电磁式继电器KU常闭触点KU2闭合，交流接触器KMl带电，其主触头闭合，这样电力负荷从二次绕组AJ2C2切换到三次绕组A3B3C3，从而实现了输出电压的自动调整。如图5所示，本实用新型在使用时，由于深水油气田水下供电系统对可靠性要求极高，水下供电系统的特点也不同于陆地供电系统，水下控制供电系统供电负荷很小、供电距离很长，例如对于10 口井的水下生产系统控制供电负荷只有3kW左右，但是供电距离可达到80公里。假设电缆首端供电电压为3. 3kV，经过经验表明空载状态下末端电压为 3. 3kV，满载状态下末端电压降低30%为2. 3kV。当电力负荷从满载变到空载时会导致电缆末端电压上升30 %，导致末端电力负荷供电电压过大，此时由本实用新型的调压装置调节供电电压下降至允许的供电电压范围以内。上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
权利要求1.一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于它包括三绕组变压器、两交流接触器以及控制器，所述三绕组变压器输出侧的二次绕组并联一交流接触器的主触头及所述控制器的一输入端，所述三绕组变压器输出侧的三次绕组并联另一交流接触器的主触头及所述控制器的另一输入端，所述二次绕组的中性点与所述三次绕组的中性点连接后接地；所述控制器的输出端分别连接两所述交流接触器的控制端，两所述交流接触器的输出端并连接后连接负荷。
2.如权利要求1所述的一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于所述三绕组变压器的接地线与两所述交流接触器并联后的三相输出线之间分别并联一电容。
3.如权利要求2所述的一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于各所述电容的容抗值为所述三绕组变压器漏抗的70%。
4.如权利要求1或2或3所述的一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于所述控制器采用电磁式继电器，所述电磁式继电器内有常开触点和常闭触点，所述常开触点连接与所述二次绕组连接的交流接触器，所述常闭触点连接与所述三次绕组连接的交流接触器。
5.如权利要求4所述的一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于所述电磁式继电器的整定电压为450V。
6.如权利要求1或2或3或5所述的一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于所述三绕组变压器的一次绕组采用△接法，二次绕组和三次绕组均采用YN型12点接法。
7.如权利要求4所述的一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于所述三绕组变压器的一次绕组采用Δ接法，二次绕组和三次绕组均采用YN型12点接法。
专利摘要本实用新型涉及一种用于水下远距离供电的三绕组变压器式调压装置，其特征在于它包括三绕组变压器、两交流接触器以及控制器，三绕组变压器输出侧的二次绕组并联一交流接触器的主触头及控制器的一输入端，三绕组变压器输出侧的三次绕组并联另一交流接触器的主触头及控制器的另一输入端，二次绕组的中性点与三次绕组的中性点连接后接地；控制器的输出端分别连接两交流接触器的控制端，两交流接触器的输出端并连接后连接负荷。本实用新型由于采用三绕组变压器、控制器和交流接触器构成的调压装置，不需要在变压器内部引出分接头、电动机等旋转动力设备，依靠高可靠性的电磁式继电器、交流接触器进行控制，其结构简单，可靠性大大优于有载分接头调压变压器。本实用新型可以广泛适用于水下高可靠性要求的环境中。
文档编号H02M5/12GK202076939SQ20112015224
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者刘国锋, 刘太元, 唐玮, 王建丰, 王春升, 王珏, 肖仕武, 郑利军, 郭宏 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心, 华北电力大学