1140V变频器在油田潜油泵上的应用

一、概述

作为常用采油设备，潜油电泵通常在油井井下的工作中，长期工作于井下2～3km具有高温、强腐蚀等恶劣的环境下，而且因为设备是深入油层的，所以做业效率较高，在很多油田上已经开始广泛的应用。潜油泵电机功率通常不会太大，一般在是55KW至75kW之间。因为油井深度导致所需的线路都较长，若采用较低的电源电压，则线路压降太大，电动机的端电压低无法正常工作。若提高电源电压，线路压降虽小，由于线路分布参数的影响，使得启动过程中反压较高，容易损坏电缆和电机的绝缘性，影响使用寿命。因此，电源电压也不能太高，目前国内大部分油田采用的多是1140伏电压供电。

电源电压提高到1140伏后，线路压降满足电动机起动和运行的要求，但上电起动时冲击电流大，分布电感使系统内反压过高，经常造成电动机、线路绝缘损坏的问题仍然存在。由于油井地质状况变化较大，而潜油电泵设计余量又往往偏大，尤其是井下液量不足时，泵产生的油压过高，故缩短泵的使用寿命，其维修及更换几率增加。另外，潜油电泵在离地2～3km井下，无法实施就地功率因数补偿，电动机消耗的无功功率，需由电源供给，线路上既有有功电流，又有无功电流传输，合成的电流很大，由此产生的损耗也大。为解决上述问题，对油泵电机必须进行变频调速控制。

二、潜油电泵变频调速的优势

变频器具备软起动功能，可以在电动机额定电流下顺利起动，故反电势及冲击电流很小，绝缘易受破坏的问题出现几率较低。用变频器后，无论重载或轻载，系统的功率因数均较高，电动机需要的无功能量直接取自于变频器，可减少供电线路上的能量损耗。另外，可按油井当前状况调节出油量，使油井工作在最佳状态，降低故障率的同时提高工作效率。还可组成压力、温度闭环系统，提高自动化程度及实现最佳控制。

采用变频调速后，对于富油油井，可以增产；对于贫油油井可以做到连续生产且减少停井次数并达到节能的目的；对含砂油井，可以减少卡泵次数，并可反转排砂，延长电泵寿命；对于含气油井，可提高转速减少油气分离不佳所致的气锁现象出现而增产增效；对于含蜡油井，可减少结蜡、结垢而降低管路堵塞次数；对于稠油油井，可低速大功率运行，减少停井次数并获得可观的节能效果。

三、变频调速的技术方案

采用1140V中压通用变频器。为降低变频器的输出谐波，需在变频器的输出端加装输出电抗器和输出滤波器或正弦波滤波器。操作方式为手动控制，操作人员可根据现场情况手动调节变频器的输出频率来满足工艺的需要。

1140伏三电平通用重载变频器，与一般的二电平相较，其输出的电压波形为梯形脉冲所组成较好地解决了 dv/dt高调引起的绝缘和谐波问题，使变频器的输出波形更接近正弦波，彻底解决了器件换流器对电机绝缘的冲击所引起的绝流损伤、轴电压对电机轴承的腐蚀、传导干扰、辐射干扰等诸多问题，减少了漏电流和电机噪声。研制成功后，潜油电泵全部采用1140伏三电平变频调速。