英威騰Goodrive3000系列變頻器在潛油電泵上的應(yīng)用

英威騰Goodrive3000系列變頻器在潛油電泵上的應(yīng)用關(guān)鍵字：潛油電泵變頻器Goodrive3000導(dǎo)讀：潛油電泵是井下工作的多級(jí)離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過變壓器和潛油電纜等將電能輸送給井下潛油電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。通過變頻驅(qū)動(dòng)的潛油電泵性能穩(wěn)定，節(jié)電率高，且大大減少油泵系統(tǒng)的維護(hù)。本文主要介紹英威騰新一代1140V中壓Goodrive3000系列三電平變頻器在河北勝利油田某現(xiàn)場的應(yīng)用。英威騰Goodrive3000系列變頻器在潛油電泵上的應(yīng)用英威騰Goodrive3000系列變頻器引言潛油電泵是井下工作的多級(jí)離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過變壓器和潛油電纜等將電能輸送給井下潛油電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。通過變頻驅(qū)動(dòng)的潛油電泵性能穩(wěn)定，節(jié)電率高，且大大減少油泵系統(tǒng)的維護(hù)。本文主要介紹英威騰新一代1140V中壓Goodrive3000系列三電平變頻器在河北勝利油田某現(xiàn)場的應(yīng)用。潛油電泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理控制指圖1潛油電泵系統(tǒng)示意圖潛油電泵系統(tǒng)由七大部分組成：潛油電機(jī)、保護(hù)器、油氣分離器、潛油電泵、動(dòng)力電纜、控制柜和接線盒。與其配套使用的還有小扁電纜護(hù)罩、電纜卡子、單流閥、泄油閥等。下面為每個(gè)部分的作用簡介：潛油電機(jī)組中使用的電機(jī)為三相鼠籠式異步電機(jī)，潛油電機(jī)工作電壓一般為400-2600V，電流一般為30-120A。電機(jī)功率與電機(jī)長度成正比，但每節(jié)電機(jī)長度最長不大于10m，電機(jī)可以串聯(lián)使用。保護(hù)器主要是保護(hù)潛油電機(jī)，阻止井液進(jìn)入潛油電機(jī)，避免燒毀潛油電機(jī)；油氣分離器對(duì)于含氣的電泵井，井液在進(jìn)入潛油電泵之前，要先通過油氣分離器進(jìn)行氣、液分離，以減少氣體對(duì)潛油泵工作性能的影響；潛油電泵是一種多級(jí)離心泵，當(dāng)機(jī)組被啟動(dòng)后，潛油電機(jī)帶動(dòng)潛油電泵軸及軸上葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將油液抽送至地面；動(dòng)力電纜是一種用特殊材料絕緣并密封，外加鋼帶鎧裝的潛油動(dòng)力電纜，其功能是將地面的電能輸送到井下的潛油電機(jī)；控制柜用于潛油電泵的啟動(dòng)和停機(jī)，以及運(yùn)行中的一系列控制；接線盒的作用是連接控制柜到井口之間的潛油電泵動(dòng)力電纜，以排除電纜中的氣體，防止油井中的易燃?xì)怏w進(jìn)入控制柜，發(fā)生火災(zāi)或爆炸，所以每口油井電泵都必須安裝接線盒。現(xiàn)場工況Goodrive3000變頻器應(yīng)用的勝利油田某油泵現(xiàn)場比較空曠，油泵附近配置6KV轉(zhuǎn)1280V的變壓器、安裝控制柜和接線柜的鐵皮房。變頻器放置在鐵皮房內(nèi)，鐵皮房設(shè)計(jì)有兩個(gè)通風(fēng)口，通風(fēng)口處分別安裝一個(gè)交流風(fēng)扇，采用抽風(fēng)的方式對(duì)房內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行散熱，該現(xiàn)場一年中的環(huán)境溫度最高可達(dá)39°C。下圖為應(yīng)用現(xiàn)場工況示意圖：

圖26KV轉(zhuǎn)1280V變壓電機(jī)功率^電機(jī)電壓『"75kW^以40*額定電流Q電機(jī)線纜長度『-焚1800m^電機(jī)功率電機(jī)電壓75kW1140V額定電流電機(jī)線纜長度48A1800m3.2油泵對(duì)變頻器技術(shù)要求l可實(shí)現(xiàn)油泵的軟啟動(dòng)、軟停車；l可提高油泵系統(tǒng)的功率因數(shù)；l不受供電電壓波動(dòng)的影響，能夠輸出穩(wěn)定電壓，能夠補(bǔ)償長電纜的線路損耗;l具有完善的保護(hù)功能；l控制方便，操作簡單；方案設(shè)計(jì)與說明潛油電機(jī)為75KW/1140V，根據(jù)現(xiàn)場工況，采用英威騰Goodrive3000系列的GD3000-00-090G-12兩象限柜式變頻器驅(qū)動(dòng)。下圖為電氣拓?fù)涫疽鈭D：AC12NU\圖5GD3000在油泵上的應(yīng)用電氣拓?fù)鋱DGD3000-00-090G-12兩象限柜式變頻器配置輸入電抗器和輸出電抗器;輸入端通過進(jìn)線柜接入電源，輸出端通過接線盒接入潛油電機(jī)。該方案的優(yōu)勢:

1）變頻器采用全新的三電平拓?fù)?圖6三電平電氣拓?fù)鋱D三電平拓?fù)湎啾扔趥鹘y(tǒng)的兩電平拓?fù)渚哂腥缦聝?yōu)點(diǎn):電機(jī)端的du/dt相比于兩電平降低60%，減少電纜和電機(jī)的絕緣壓力，從而降低了電纜和電機(jī)繞組的損壞;兩電平電機(jī)編du/dt三電平電機(jī)端du/dt兩電平電機(jī)編du/dt三電平電機(jī)端du/dt圖7兩種變頻器在電機(jī)端的du/dt電機(jī)端的共模電壓更小，電機(jī)軸電流小，大大減小對(duì)電機(jī)軸承的損壞;兩電平共模電壓分為：Udc/2、Udc/6、-Udc/6、-Udc/2四個(gè)電平，三電平共模電壓分為：Udc/3、Udc/6、0、-Udc/6、-Udc/3五個(gè)電平，如下圖為三電平電機(jī)端的共模電壓：圖8三電平電機(jī)端的共模電壓波形

輸出電壓相對(duì)諧波＜5%，輸出電流相對(duì)諧波＜3%，減少電纜、電機(jī)繞組的發(fā)熱;MtfidMl*1蜘宜城疑?村S￡2*n|■Im1ftur?Tatfu；聞j*.■時(shí)曜1頑-頊優(yōu)?杳fItIALtatflllOr曲IlLMMfl%)CF：3IftOVSA)_fFII3；UI|陽4盼IVlD4idI29.SW!也&.1BgisW1&0V1t?B?7,■If*■；■!：?9.31U.M?iiem30.6?廠響4iLWiiin躋出州!：UrKiI.GSSlkVb1_1眼BU.KU.UJUIBiKQMIfKll?8L脆電F0-229.169fin.718isEWPI1找L?]kT9jjJBD.DJ110*T0.7B4SwgeiiJSIm.wtv%11IM,1?o.mU31SWI3EWQi39.Mr130.29U.2JB11。他nI'IiM0.56M1&i■ii<nIE11.10.齡田折少M(fèi)S.78171'.:ii：iw18：U.U7D.m!.IkwiM尊照WJlmw■19Q.Q&0.039IBH.a.[M3IM3<mHE1WXfc加項(xiàng)1UtJU!73.H6I210-Qff2?0.13a.smIthll1仙X33D.06.A.OObH■觸0.031_imnE5_飽魏sPtMl瓦QWX3&D.K|>.翊M0MO.OS0uthrlX?T&.K_a姬HUH?15ftrwgAlUifl".^11X兇O.K■:1*30O.lftS_EtoHMS—UE3OWIEIOAUtifl就i"(L蚊32ajbrU.thtlitiri胡-朗&33忙baO.OMILhi[].皿0.?3&挪D-M&38.口.叫[].DL3h；n日，快37。網(wǎng)3&h判L遍Kr?ctiJ.GMIUDJ?ikmWo?osm曰FM1曰u/riFJIflVI32）輸入側(cè)配置電抗器，大大提高系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)，功率因數(shù)可達(dá)0.9以上;

3）電源輸入端采用970~1310V的寬電網(wǎng)設(shè)計(jì)，可滿足不同的電網(wǎng)環(huán)境;虹1310V114CW入970V4）變頻器配置中文液晶鍵盤，方便操作;5）高性能的三電平空間矢量控制（SVPWM）技術(shù)6）采用疊層母排技術(shù)，如下:?減少了雜散電感和IGBT的關(guān)斷尖峰疊層母排?緊湊化的設(shè)計(jì)，減小整機(jī)的體積?耐電壓能力高，絕緣電阻極高?可靠性高，安全性高易于安裝和更換，?耐電壓能力高，絕緣電阻極高?可靠性高，安全性高易于安裝和更換，?ESR（等效串聯(lián)電阻）低，耐紋波電流強(qiáng)?抗脈沖能力強(qiáng)，可靠性高?損耗極低，發(fā)熱少，使用壽命長8）支持多種通信模式odbusCflNopon

EtherNet/^>^9）可實(shí)現(xiàn)后臺(tái)監(jiān)控控制，方便操作10）變頻驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)潛油電機(jī)的軟啟動(dòng)、軟停車，延長油泵的使用壽命，保護(hù)電機(jī)、電纜，降低維修費(fèi)用；11）可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流的連續(xù)調(diào)節(jié)，以達(dá)到輸出功率連續(xù)可調(diào)的目的，使油泵系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)；12）具有過壓，過流，缺相，過載，過溫等多種保護(hù)功能；現(xiàn)場運(yùn)行情況變頻器在現(xiàn)場運(yùn)行良好，滿足現(xiàn)場的工況要求，如下圖為變頻器運(yùn)行輸出電壓、電流波形波形：圖9變頻器輸出電壓電流波形

日i.DQfi；9好日i.DQfi；9好