油田電力系統自動同步補償裝置的製作方法

2023-05-06 06:50:56

專利名稱：油田電力系統自動同步補償裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種油田電力系統自動同步補償裝置。
據統計國內各大、中油田電力消耗的75～80%為驅動各種注水泵、輸油泵和抽油機的配套電動機所佔用，而這些電機目前幾乎全是使用感應式異步電動機。由於異步電動機的自身功率因數較低，加之，其負荷運行狀態欠合理，因而造成油田0.4KV電壓級網絡的自然功率因數降低，從而產生一系列的不良後果加劇了目前供電緊張狀態，降低了電網供電電壓水平;增加了輸變電系統的網損;減少了電網的負荷能力。
目前油田電網採用較多的無功補償技術可分二種一是在負荷區採用一次或分組投切補償電容的措施;二是在電站或大型變配電所採用調相機。前者需要專項投資，若無自動投切裝置，則經常會出現過補償或欠補償，對電網不僅無益，反而有害;後者局限性太大，初投資太高，維護人員需要有足夠的專業知識，因而不適用於中、小容量的0.4KV電壓級的變配電所實施。
作為現有技術的CN87207705描述了利用電容器的優化運行裝置，用投切電容器的方法提高高壓電網的功率因數，它需要一套補償電容器和自動投切裝置，因此增加了投資。二個美國專利US4，482，857和US3，145，332分別描述了調整發電機勵磁而改善功率因數的方法，但發電機僅具有改善功率因數的一種功能，也不向電網輸送無功功率如US4，482，857。
本發明的目的在於提供一種Q值自動跟蹤同步補償裝置，實現就地補償，使得油田內傳輸距離很遠的低壓輸電線路中流過的無功電流最小。
本發明目的是這樣達到的提供一種油田電力系統自動同步補償裝置，該裝置內帶有隨機調節勵磁系統且能驅動生產機械的二個以上的同步電動機、自動檢測環節、跟蹤調節系統、電流輸出、轉角控制器環節及勵磁裝置等。該自動檢測環節根據電網的運行狀態經與給定值比較後，經數據處理實現在線檢測並輸出調節指令，跟蹤調節系統接收上述指令後通過電流輸出環節，轉角變換器自動調節勵磁系統，從而改變同步機的運行狀態，確保電網所需無功值得以全補償。
以下結合附圖對本發明進行詳細說明。
附

圖1為本發明裝置的一次系統圖;附圖2是自動同步補償裝置方框圖;附圖3為自動檢測環節接線圖;附圖4是跟蹤調節系統的部分接線圖。
從附圖1可見;AD1，AD2為異步機，SD1和SD2為同步電動機，CT、PT為電流和電壓互感器、同步電動機、異步機並不限於圖示的二臺，視現場情況臺數有所不同。
附圖2表示本發明的同步補償裝置，其中，ABB為聯邦德國BELUK公司生產的功率因數控制繼電器，結合附圖3和附圖4可以較清楚地理解本發明;附圖3是本發明自動檢測環節接線圖，其中，ABB上的K、L、L1、L2、L3、A、1、2、3、4、5、6、N為該繼電器端子排上的編號，該繼電器構成本發明的自動檢測環節，其中，K，L連接電流互感器CT的二次線圈，L3和L2連接電壓互感器PT的二次線圈，KK為主令開關觸頭，它控制該繼電器的電源，ZJ是該環節的保護繼電器，1、2、3、4、5、6為6個指令輸出端，N為中線。根據電網的運行狀態，輸出端(1～6)可以輸出不同的指令，該指令是開關信號，RD為起保護作用的熔斷器。為了方便，用附圖4表示出跟蹤調節系統的部分接線，HMa為220V電源母線，KM1接ABB的輸出端子1、KM2接ABB的輸出端子2，同樣的接線組可達6組(即對應ABB的6個輸出，附圖中只畫出兩組)，B1為接同步電動機端子板，RD為熔斷器，CK為手動開關，中間繼電器2ZJ，時間繼電器1HJ、2HJ可控制電流輸出，轉用變換器環節。轉角變換器採用一熔量瓷盤電位器，上面裝有一臺步進電機。在ABB的指令控制下，步進電機改變換角的大小，使得動觸點和靜觸點之間的電壓值改變。當轉角變換器改變工作位置時，電子勵磁繞組的阻抗為常數，於是，勵磁電流相應變化，構成電流輸出環節。當ABB的指令到達相應的輸入端後，時間繼電器，中間繼電器工作，轉角變換器變化工作位置，改變勵磁電流，從而改變同步電動機的無功功率輸出。一個單元只接收一個指令，並控制一臺同步機的勵磁，兩個以上的單元可接收二個以上的指令並控制兩臺以上同步電動機的勵磁。各個同步機的勵磁調整由ABB控制，這將用優化網絡運轉。以給定值的方式輸入ABB，不同的同步機無功輸出的組合構成不同的無功補償。附圖4A1端點接自調整環節，它採用電壓繼電器原理，當系統出現過電壓或欠電壓時，相應提供相位相反的修正電壓，以阻尼系統出現的振蕩過程，這一技術方案將另案申請。
利用本發明裝置時，原勵磁繞組不變，但在勵磁繞組與勵磁電源之間加接本發明的調節系統，一般100KW上下的同步電動機只需一個小型配電箱大小的控制裝置。
在本技術解決方案中，時間繼電器用來實現組與組之間切換時，按照運行需要人為確定的時間執行，一則是避免前組放電未完，而後組接入，造成瞬間過電壓，危及用電設備安全再則是躲開大容量電機的起動電勵衝擊，以確保整個勵磁系統的安全運行。
電壓繼電器是過壓保護環節，當系統一旦出現過電壓時，其線圈被激磁，銜鐵動作，其常開觸點、常閉觸點相應動作，驅動下屬環節斷開與母線的連接，從而切斷電流。
本發明採用帶有隨機調節勵磁系統的且能驅動生產機械的同步電動機，它既能向系統輸出導前或滯後的適量無功值;又能由轉子軸向生產機械提供機械力，以驅動油田注水泵、輸油泵或其它生產機械，即本發明能將同步機的單一功能變為雙功能並實現隨機調節。
採用本發明可以確保各大、中型油田的注水站、輸油站和其它類似的異步電動機集中的負荷區的電網容量開發出20～30%，為新增用電負荷供電，相當於將原電網增容20～30%。按照黑龍江省電力工業局規定，用戶申請增容1KW，需繳納增容費1950元，估算全國油田加上主要的大、中型企、事業單位每年可取得4億元左右的經濟效益，從而緩解目前供電緊張狀態，保證原油產量持續穩產高產，其社會效益自然更為顯著。
本發明裝置顯然不僅限於油田電力系統，並且其調節方式可手功，自動時可無人值守。
權利要求
1.一種油田電力系統自動同步補償裝置，包括自動檢測環節、勵磁裝置、同步電動機；其特徵在於具有跟蹤調節系統和電流輸出轉角變換器環節，自動檢測環節，根據電網的運行狀態經與給定值比較後，經數據處理輸出調節指令，跟蹤調節系統接收上述指令後通過電流輸出、轉角變換器環節自動調節勵磁系統，改變同步機的運行狀態。
2.根據權利要求1所述的補償裝置，其特徵在於自動檢測環節是功率因數控制繼電器ABB。
3.根據權利要求1所述的補償裝置，其勵磁裝置的特徵在於它包括電流輸出、轉角變換器環節。
4.根據權利要求1所述的補償裝置，其中同步電動機的特徵在於藉助勵磁電流的跟蹤調節，可相應呈現容性、感性和組性三種不同的運行狀態，從而輸出數值、相位均不相同的無功值，此時同步機是換向器變動後的同步機，輸出生產機械所需要的機械功率，又由電源接線輸出系統所需的無功負荷。
全文摘要
一種油田電力系統自動跟蹤補償裝置。在由自動檢測環節，跟蹤調節系統，勵磁裝置，同步電動機的作用下，確保電網所需的無功值得以全補償。
文檔編號G05F1/70GK1047422SQ9010201
公開日1990年11月28日 申請日期1990年4月11日 優先權日1990年4月11日
發明者戴超仁, 王淑民 申請人:戴超仁, 吳書田