英威腾goodrive3000系列变频器在潜油电泵上的应用

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1、英威腾Goodrive3000系列变频器在潜油电泵上的应用关键字：潜油电泵 变频器 Goodrive3000导读：潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器和潜油电缆等将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。通过变频驱动的潜油电泵性能稳定，节电率高，且大大减少油泵系统的维护。本文主要介绍英威腾新一代1140V中压Goodrive3000系列三电平变频器在河北胜利油田某现场的应用。　　英威腾Goodrive3000系列变频器　　在潜

2、油电泵上的应用　　英威腾Goodrive3000系列变频器　　　　1.引言　　潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器和潜油电缆等将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。通过变频驱动的潜油电泵性能稳定，节电率高，且大大减少油泵系统的维护。本文主要介绍英威腾新一代1140V中压Goodrive3000系列三电平变频器在河北胜利油田某现场的应用。　　2.潜油电泵系统的结构及工作原理图1潜油电泵系统示意图　　潜油电泵系统由七大部分组成

3、：潜油电机、保护器、油气分离器、潜油电泵、动力电缆、控制柜和接线盒。与其配套使用的还有小扁电缆护罩、电缆卡子、单流阀、泄油阀等。下面为每个部分的作用简介：　　a.潜油电机组中使用的电机为三相鼠笼式异步电机，潜油电机工作电压一般为400-2600V，电流一般为30-120A。电机功率与电机长度成正比，但每节电机长度最长不大于10m，电机可以串联使用。　　b.保护器主要是保护潜油电机，阻止井液进入潜油电机，避免烧毁潜油电机;　　c.油气分离器对于含气的电泵井，井液在进入潜油电泵之前，要先通过油气分离器进行气、液分离，以

4、减少气体对潜油泵工作性能的影响;　　d.潜油电泵是一种多级离心泵，当机组被启动后，潜油电机带动潜油电泵轴及轴上叶轮高速旋转，将油液抽送至地面;　　e.动力电缆是一种用特殊材料绝缘并密封，外加钢带铠装的潜油动力电缆，其功能是将地面的电能输送到井下的潜油电机;　　f.控制柜用于潜油电泵的启动和停机，以及运行中的一系列控制;　　g.接线盒的作用是连接控制柜到井口之间的潜油电泵动力电缆，以排除电缆中的气体，防止油井中的易燃气体进入控制柜，发生火灾或爆炸，所以每口油井电泵都必须安装接线盒。　　3.现场工况　　Goodrive

5、3000变频器应用的胜利油田某油泵现场比较空旷，油泵附近配置6KV转1280V的变压器、安装控制柜和接线柜的铁皮房。变频器放置在铁皮房内，铁皮房设计有两个通风口，通风口处分别安装一个交流风扇，采用抽风的方式对房内所有设备进行散热，该现场一年中的环境温度最高可达39℃。下图为应用现场工况示意图：图26KV转1280V变压  图四：铁皮房（含控制柜和接线柜）　　　　3.1潜油电机参数 　　电机功率电机电压　　75kW1140V　　额定电流电机线缆长度　　48A1800m　　3.2油泵对变频器技术要求　　l可实现油泵的软

6、启动、软停车;　　l可提高油泵系统的功率因数;　　l不受供电电压波动的影响，能够输出稳定电压，能够补偿长电缆的线路损耗;　　l具有完善的保护功能;　　l控制方便，操作简单;　　4.方案设计与说明　　潜油电机为75KW/1140V，根据现场工况，采用英威腾Goodrive3000系列的GD3000-00-090G-12两象限柜式变频器驱动。下图为电气拓扑示意图：　　图5GD3000在油泵上的应用电气拓扑图　　GD3000-00-090G-12两象限柜式变频器配置输入电抗器和输出电抗器;输入端通过进线柜接入电源，输出端

7、通过接线盒接入潜油电机。　　该方案的优势：　　1)变频器采用全新的三电平拓扑：　　图6三电平电气拓扑图　　三电平拓扑相比于传统的两电平拓扑具有如下优点：　　a.电机端的du/dt相比于两电平降低60%，减少电缆和电机的绝缘压力，从而降低了电缆和电机绕组的损坏;　　图7两种变频器在电机端的du/dt　　b.电机端的共模电压更小，电机轴电流小，大大减小对电机轴承的损坏;两电平共模电压分为：Udc/2、Udc/6、-Udc/6、-Udc/2四个电平，三电平共模电压分为：Udc/3、Udc/6、0、-Udc/6、-Udc/

8、3五个电平，如下图为三电平电机端的共模电压：　　图8三电平电机端的共模电压波形　　c.输出电压相对谐波<5%，输出电流相对谐波<3%，减少电缆、电机绕组的发热;　　2)输入侧配置电抗器，大大提高系统网侧的功率因数，功率因数可达0.9以上; 　　3)电源输入端采用970~1310V的宽电网设计，可满足不同的电网环境;　　4)变频器配置中文液晶键盘，方便操作;