第五章潛油電泵機(jī)組地面

1、第五章第五章 潛油電泵機(jī)組地面部分潛油電泵機(jī)組地面部分 設(shè)備介紹設(shè)備介紹主講：范郛主講：范郛 OCEC OCEC總工程師總工程師 高級工程師高級工程師第一節(jié)第一節(jié) 潛油電泵專用電纜潛油電泵專用電纜 潛油電纜是用于將電能從地面輸送給潛油電纜是用于將電能從地面輸送給井下潛油電機(jī)的一種特殊的密封電纜。它井下潛油電機(jī)的一種特殊的密封電纜。它由帶電纜接頭的引接電纜和動力電纜兩部由帶電纜接頭的引接電纜和動力電纜兩部分組成。引接電纜安裝在機(jī)組部位，動力分組成。引接電纜安裝在機(jī)組部位，動力電纜安裝在油管部位，用電纜卡子和油管電纜安裝在油管部位，用電纜卡子和油管固定在一起下入井中。固定在一起下入井中。 1.纜結(jié)

2、構(gòu)及特點(diǎn)纜結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) (1)結(jié)構(gòu)：潛油電纜從外型看，可分為圓電結(jié)構(gòu)：潛油電纜從外型看，可分為圓電纜和扁電纜兩種，它們主要由導(dǎo)體、絕緣層、纜和扁電纜兩種，它們主要由導(dǎo)體、絕緣層、護(hù)套層和鋼帶鎧裝等組成。（見圖護(hù)套層和鋼帶鎧裝等組成。（見圖5-1） 圓電纜圓電纜 扁電纜扁電纜 1. 導(dǎo)體導(dǎo)體 2. 護(hù)套層護(hù)套層 3. 絕緣層絕緣層 4. 鋼帶鎧裝鋼帶鎧裝 a. 導(dǎo)體：導(dǎo)體主線芯為三芯獨(dú)股銅線或多股導(dǎo)體：導(dǎo)體主線芯為三芯獨(dú)股銅線或多股 銅絞線；銅絞線；b.絕緣層：在主線芯外繞包或擠塑成絕緣層，絕緣層：在主線芯外繞包或擠塑成絕緣層，其具有很高的電氣絕緣強(qiáng)度和密封性能。其具有很高的電氣絕緣強(qiáng)度和密封性能

3、。根據(jù)不同的使用溫度可采用不同的的絕緣根據(jù)不同的使用溫度可采用不同的的絕緣層材料：層材料： 聚酰亞胺聚酰亞胺-耐溫為耐溫為180，用，用“A”表示表示； 聚丙稀聚丙稀- 耐溫為耐溫為100，用，用“P”表示；表示； 乙丙橡膠乙丙橡膠-耐溫為耐溫為170，用，用“E”表示表示c. 護(hù)套層：三根線芯絕緣后，對于圓電纜護(hù)套層：三根線芯絕緣后，對于圓電纜 在其外總包護(hù)套層；對于扁電纜在每根絕緣在其外總包護(hù)套層；對于扁電纜在每根絕緣 的芯線外擠塑護(hù)套層，其可以防止絕緣受潮、的芯線外擠塑護(hù)套層，其可以防止絕緣受潮、 機(jī)械損傷和化學(xué)介質(zhì)侵蝕。常用的護(hù)套層材機(jī)械損傷和化學(xué)介質(zhì)侵蝕。常用的護(hù)套層材 料有：料有：

4、 丁晴橡膠丁晴橡膠- 用用“D”表示表示鉛鉛- 用用“Q”表示表示 d. 鋼帶鎧裝：防止電纜護(hù)套層在下井過程中鋼帶鎧裝：防止電纜護(hù)套層在下井過程中損傷以及對護(hù)套起緊固作用。根據(jù)不同井況可損傷以及對護(hù)套起緊固作用。根據(jù)不同井況可以采用鍍鋅鋼帶、不銹鋼帶和以采用鍍鋅鋼帶、不銹鋼帶和MONEL鋼帶。鋼帶。 潛油電纜型號的一般標(biāo)注方法，如：潛油電纜型號的一般標(biāo)注方法，如： QYEQ10 3kV Q YPDY10 3kV等。等。 （2）特點(diǎn)）特點(diǎn) 潛油電纜工作環(huán)境十分惡劣，故其與普通電纜潛油電纜工作環(huán)境十分惡劣，故其與普通電纜相比有以下特點(diǎn)：相比有以下特點(diǎn)： a.根據(jù)油井的需要，電纜長度可從幾百到幾千根

5、據(jù)油井的需要，電纜長度可從幾百到幾千米長；米長； b.具有良好的耐油、氣、水和腐蝕介質(zhì)等性能具有良好的耐油、氣、水和腐蝕介質(zhì)等性能； c.引接電纜終端配有與電機(jī)聯(lián)結(jié)的專用密封電引接電纜終端配有與電機(jī)聯(lián)結(jié)的專用密封電纜接頭；纜接頭； d.為滿足油井對機(jī)組尺寸的要求，潛油電纜的為滿足油井對機(jī)組尺寸的要求，潛油電纜的連接一般有連接一般有“扁扁-扁聯(lián)結(jié)扁聯(lián)結(jié)”和和“扁扁-圓聯(lián)接圓聯(lián)接”兩種兩種方式；方式； e.電纜要適應(yīng)施工和環(huán)境溫度（電纜要適應(yīng)施工和環(huán)境溫度（-30 40）要）要求，以確保在作業(yè)時電纜護(hù)套層不破裂求，以確保在作業(yè)時電纜護(hù)套層不破裂 （3）電纜規(guī)格的選擇和計(jì)算）電纜規(guī)格的選擇和計(jì)算a.

6、 根據(jù)井溫、負(fù)載電流和壓降的要求確定電根據(jù)井溫、負(fù)載電流和壓降的要求確定電纜規(guī)格纜規(guī)格b. 電纜壓降計(jì)算實(shí)例：已知電機(jī)功率電纜壓降計(jì)算實(shí)例：已知電機(jī)功率58.5HP，額定電壓額定電壓945V，額定電流額定電流39A，井溫井溫66，電纜長度，電纜長度1200m No.4 Cu50 系數(shù)6.25 溫度調(diào)整 電纜電壓降 導(dǎo)體溫度25 3 相 電纜 損失 C. No.2Cu120 40 $/1000 英尺/安培/年(Based on 10 Mills/KWH) 每 1000 英尺電壓降131149185203221239257275167導(dǎo)體溫度 30 3022935.00 40 3.75 1.39

7、C) . F (125 電壓降 . . . . . . C) C) . F (75 C) F (55 F (65 C) C) F (85 F (95 F (105 F (115 C) C) 1.19 1.12 1.15 1.23 1.27 1.31 1.35 C) . C) . C) . F (135 F (150 F (145 1.42 1.48 1.46 20 1.25 2.50 10 20 10 30 No.6 Cu.80 60 50 70 100 90 110 No.1 CuNo.1/0 Cu150 140 130 例例1 電纜規(guī)格電纜規(guī)格AWG4# 1 根據(jù)電纜規(guī)格根據(jù)電纜規(guī)格AWG

8、4，額定電流額定電流39A查查 圖得圖得25時的電纜壓降為時的電纜壓降為17V/305 m 2 1200m電纜壓降電纜壓降120017/305=66.8V 3根據(jù)井溫根據(jù)井溫66查表得電阻溫度修正系數(shù)查表得電阻溫度修正系數(shù) 1.176 4 實(shí)際電纜電壓降為實(shí)際電纜電壓降為66.81. 176=78.6 V 5 地面電壓為地面電壓為945+78.6=1023.6V 例例2電纜規(guī)格電纜規(guī)格AWG6#1 根據(jù)電纜規(guī)格根據(jù)電纜規(guī)格AWG6#，額定電流額定電流 39A查圖查圖5-1得得25時的電纜壓降為時的電纜壓降為 27.5/305V2 1200 m電纜壓降為電纜壓降為 120027.5/305=10

9、8.2V3 根據(jù)井溫根據(jù)井溫66查表得電阻溫度修正系查表得電阻溫度修正系 數(shù)數(shù)1.1764 實(shí)際電纜電壓降為實(shí)際電纜電壓降為 108.21.176=127V5 地面電壓為地面電壓為945+127=1072V例例3啟動時的電機(jī)電壓啟動時的電機(jī)電壓 為了保證電機(jī)足夠的啟動轉(zhuǎn)矩，一般要為了保證電機(jī)足夠的啟動轉(zhuǎn)矩，一般要求啟動時的電機(jī)電壓不低于求啟動時的電機(jī)電壓不低于50%額定電壓額定電壓。在例。在例1中如果啟動電流為中如果啟動電流為4倍的額定電流倍的額定電流，啟動時的電機(jī)電壓，啟動時的電機(jī)電壓1023.6-78.64=709.2V，啟動電壓啟動電壓百分比為百分比為709.2/945=75%50%。

10、溫度修正系數(shù)表溫度修正系數(shù)表 溫度溫度 F / 修正系數(shù)修正系數(shù)100/381.070110/431.092120/491.114130/541.136140/601.157150/661.176160/711.201170/771.223180/821.245190/881.267200/931.288修正系數(shù)修正系數(shù)溫度溫度 F / 210/991.310220/1041.332230/1101.354240/1161.376250/1211.398260/1271.420270/1321.441280/1381.463290/1431.485300/1591.507（4）電纜接頭）電纜接

11、頭電纜接頭是制作在引接電纜上與潛油電機(jī)相電纜接頭是制作在引接電纜上與潛油電機(jī)相連的一種專用密封接頭。它主要由殼體、密連的一種專用密封接頭。它主要由殼體、密封壓套、絕緣墊塊、三相插頭、縱向密封膠封壓套、絕緣墊塊、三相插頭、縱向密封膠帶和尾部澆注密封段等構(gòu)成帶和尾部澆注密封段等構(gòu)成 常見的電纜接頭結(jié)構(gòu)型式有兩種，即常見的電纜接頭結(jié)構(gòu)型式有兩種，即纏繞式和插接式。插接式連接比較方便，纏繞式和插接式。插接式連接比較方便，但其可靠性不如纏繞式。插接式一般用于但其可靠性不如纏繞式。插接式一般用于高寒地區(qū)和較困難環(huán)境的地區(qū)作業(yè)。高寒地區(qū)和較困難環(huán)境的地區(qū)作業(yè)。 第二節(jié)第二節(jié) 潛油電泵變壓器潛油電泵變壓器 1

12、. 原理及功能：根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將原理及功能：根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將三相交流電源變成適合于電泵需要的電三相交流電源變成適合于電泵需要的電壓壓 2. 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：（1） 結(jié)構(gòu)：變壓器主要由線圈、鐵心、副結(jié)構(gòu)：變壓器主要由線圈、鐵心、副邊分接開關(guān)及結(jié)構(gòu)件組成。變壓器種類按冷卻邊分接開關(guān)及結(jié)構(gòu)件組成。變壓器種類按冷卻方式分有油浸式和干式；按電壓分有升壓變壓方式分有油浸式和干式；按電壓分有升壓變壓器和降壓變壓器。干式變壓器體積小，適用于器和降壓變壓器。干式變壓器體積小，適用于海上采油平臺。海上采油平臺。 （2） 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a.副邊采用副邊采用7檔無載分接開關(guān)，可以提供檔無載分接開關(guān)，可

13、以提供7個不同電壓，一般間隔為個不同電壓，一般間隔為50V，以適應(yīng)電源以適應(yīng)電源電壓的變化和電泵不同下井深度的需要；電壓的變化和電泵不同下井深度的需要； b.為適應(yīng)帶有井下壓力和溫度檢測裝置的為適應(yīng)帶有井下壓力和溫度檢測裝置的要求，一般變壓器中性點(diǎn)不接地；要求，一般變壓器中性點(diǎn)不接地； 三繞組變壓器中，第三繞組電壓為低壓三繞組變壓器中，第三繞組電壓為低壓（380V/220V），），專作為用戶現(xiàn)場照明和清專作為用戶現(xiàn)場照明和清蠟等輔助電源。蠟等輔助電源。 3、變壓器性能指標(biāo)、變壓器性能指標(biāo) （1） 變壓比：變壓比：K=U1/U2=I2/I1， 允許偏差允許偏差5%； （2） 直流電阻不平衡率：直

14、流電阻不平衡率： （最大（最大-最小）最小）/平均平均2% （線電壓（線電壓） （3）繞組對地絕緣電阻）繞組對地絕緣電阻1000M (高壓測量采用高壓測量采用2500V級兆歐表級兆歐表) 4 、變壓器容量計(jì)算、變壓器容量計(jì)算 P=3UI/1000kVA 第三節(jié)第三節(jié) 潛油電泵控制柜潛油電泵控制柜 1、功能：功能： 潛油電泵控制柜是用來控制潛油電泵潛油電泵控制柜是用來控制潛油電泵的啟動和停機(jī)，并對電泵的過載、欠載、短的啟動和停機(jī)，并對電泵的過載、欠載、短路等故障綜合保護(hù)，以及進(jìn)行欠載延時自啟路等故障綜合保護(hù)，以及進(jìn)行欠載延時自啟動和運(yùn)行參數(shù)顯示及自動記錄的專用設(shè)備。動和運(yùn)行參數(shù)顯示及自動記錄的專

15、用設(shè)備。 2、組成及工作原理：組成及工作原理：（1）組成：）組成： 控制柜外殼由鋼板焊接而成，戶內(nèi)型控制柜外殼由鋼板焊接而成，戶內(nèi)型外殼防護(hù)等級為外殼防護(hù)等級為 IP20（見圖見圖5-4），高低壓），高低壓分離以保證人身安全?？刂乒窬哂惺謩雍头蛛x以保證人身安全?？刂乒窬哂惺謩雍妥詣觾煞N啟動方式，內(nèi)部由主回路和控制自動兩種啟動方式，內(nèi)部由主回路和控制回路組成（見圖回路組成（見圖5-5）。主回路由隔離開關(guān)）。主回路由隔離開關(guān)、熔斷器、接觸器構(gòu)成；控制回路由控制、熔斷器、接觸器構(gòu)成；控制回路由控制變壓器、電壓互感器、電流互感器、電流變壓器、電壓互感器、電流互感器、電流記錄儀記錄儀 及綜合保護(hù)器（及綜

16、合保護(hù)器（PCC）組成。各元組成。各元件的作用是：件的作用是： a. 隔離開關(guān)隔離開關(guān)無負(fù)菏開關(guān)；無負(fù)菏開關(guān)； b. 熔斷器熔斷器短路保護(hù)；短路保護(hù)； c. 接觸器接觸器負(fù)荷開關(guān)；負(fù)荷開關(guān)； d.控制變壓器控制變壓器為控制為控制回路提供回路提供110V電壓；電壓； e.電流互感器電流互感器二次側(cè)二次側(cè)為控制回路（為控制回路（PCC）提供主回提供主回路三相電流信號；路三相電流信號； f.電壓互感器電壓互感器為控制回為控制回路（路（PCC）提供主回路三相電提供主回路三相電壓信號；壓信號； g.電流記錄儀電流記錄儀連續(xù)記連續(xù)記錄電機(jī)運(yùn)行負(fù)載；錄電機(jī)運(yùn)行負(fù)載； h.綜合保護(hù)器（綜合保護(hù)器（PCC）-接

17、收電泵啟動、停機(jī)和保護(hù)信接收電泵啟動、停機(jī)和保護(hù)信號并發(fā)出指令，是電控柜的控號并發(fā)出指令，是電控柜的控制中心。制中心。 （2）工作原理）工作原理 （1）使用）使用“手動方式手動方式”啟動時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)啟動時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到到“ 手動手動”位置，按下啟動按鈕，電機(jī)保護(hù)器輸出信位置，按下啟動按鈕，電機(jī)保護(hù)器輸出信號使接觸器線圈通電，接觸器吸合，電機(jī)啟動。號使接觸器線圈通電，接觸器吸合，電機(jī)啟動。 （2）電泵運(yùn)行時，電機(jī)綜合保護(hù)器通過檢測電）電泵運(yùn)行時，電機(jī)綜合保護(hù)器通過檢測電流互感器的二次側(cè)測得的主回路電流信號，實(shí)現(xiàn)電機(jī)流互感器的二次側(cè)測得的主回路電流信號，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過載、欠載、電流不平衡等故障

18、保護(hù)；檢測電壓感的過載、欠載、電流不平衡等故障保護(hù)；檢測電壓感器的二次側(cè)測得的主回路電壓號，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過壓、器的二次側(cè)測得的主回路電壓號，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過壓、欠壓、電壓平衡等故障保護(hù)。故障停機(jī)時有故障指示欠壓、電壓平衡等故障保護(hù)。故障停機(jī)時有故障指示燈顯示。燈顯示。 （3）在）在“自動方式自動方式”啟動時，把轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到啟動時，把轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到：“自動自動”位置，經(jīng)自動延時后，電機(jī)保護(hù)器發(fā)出指位置，經(jīng)自動延時后，電機(jī)保護(hù)器發(fā)出指令自啟動電機(jī)。自啟動還有欠載延時自啟動功能。令自啟動電機(jī)。自啟動還有欠載延時自啟動功能。 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： （1）停機(jī)時先把轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到）停機(jī)時先把轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“停車停車

19、”的位置，使接觸器線圈斷電。嚴(yán)禁使用隔離的位置，使接觸器線圈斷電。嚴(yán)禁使用隔離開關(guān)停車！開關(guān)停車！ （2）在）在“自動自動”方式下，電機(jī)綜合保方式下，電機(jī)綜合保護(hù)器具有停電后上電自啟動功能，如不用此護(hù)器具有停電后上電自啟動功能，如不用此功能時，請將轉(zhuǎn)換開關(guān)放在功能時，請將轉(zhuǎn)換開關(guān)放在“手動位置手動位置”，以防停電后再上電時電機(jī)自啟動以防停電后再上電時電機(jī)自啟動 QYZB2型電機(jī)保護(hù)器面板介紹型電機(jī)保護(hù)器面板介紹(如如圖圖) 3、電機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器（PCC）主要功能及設(shè)置主要功能及設(shè)置 （1） 功能功能 a.顯示功能：三相電壓、三相電流、電壓顯示功能：三相電壓、三相電流、電壓不平衡度、電流不

20、平衡度、相序、功率因數(shù)、不平衡度、電流不平衡度、相序、功率因數(shù)、自啟動計(jì)時等；自啟動計(jì)時等； b.保護(hù)功能；過載、欠載、電壓不平衡、保護(hù)功能；過載、欠載、電壓不平衡、電流不平衡、過壓、欠壓、短路等；電流不平衡、過壓、欠壓、短路等； c.故障顯示：過載、欠載、電壓不平衡、故障顯示：過載、欠載、電壓不平衡、電流不平衡、過壓、欠壓、短路；電流不平衡、過壓、欠壓、短路； d.故障查詢功能：可查詢前故障查詢功能：可查詢前8次故障跳閘原次故障跳閘原因；因； e. 啟動保護(hù)功能啟動保護(hù)功能 （2） 電機(jī)保護(hù)器參數(shù)設(shè)置電機(jī)保護(hù)器參數(shù)設(shè)置 用顯示板面上的兩個按鈕可以實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)選擇和用顯示板面上的兩個按鈕可以實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)選擇和設(shè)置。按上鍵時功能號增加，按下鍵時功能號減少。通過按設(shè)置。按上鍵時功能號增加，按下鍵時功能號減少。通過按上下鍵可以找出所要設(shè)上下鍵可以找出所要設(shè) 置參數(shù)的功能號，然后根據(jù)要求或置參數(shù)的功能號，然后根據(jù)要求或需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 a. #4 功能號中電流變比設(shè)置為與電流互感器一致的變功能號中電流變比設(shè)置為與電流互感器一致的變比（如電流互感器為比（如電流互感器為75/5，則設(shè)置為，則設(shè)置為75） b. #5 功能號中過載值設(shè)定為電機(jī)額定電流值的功能號中過載值設(shè)定為電機(jī)額定電流值的1.11.2倍倍 c. #6 功能號中欠載值設(shè)定為電機(jī)