软启动节能控制柜在潜油电泵井上的应用

吴宇滢（大庆油田有限责任公司第三采油厂工程技术大队 黑龙江 大庆 163113）

引言

潜油电泵工作在高温、高压的油、气、水三相介质中，含有一定的腐蚀物和砂、蜡等，工作环境恶劣，线路损耗大，启动电流为正常值3～8倍，对电泵电缆及电机的冲击较大，易造成泵轴损坏。

一、电泵机组损坏原因分析

电泵机组的损坏可以从以下三个方面来分析：

（1）潜油电泵轴是潜油电泵的重要部件,泵轴细而长,传递的功率大,工作时扭转角较大,易于引起泵轴过早断裂。

（2）频繁启机易造成泵轴断。每启动机组一次，井下电机上会加以电机额定电流的3—8倍的冲击电流，对泵的机械冲击损害较大，容易发生轴断问题。

（3）每停机一次，在电泵供电系统中产生放电反冲击，使电缆绝缘下降；井下电机上会加以电机额定电流的3—8倍的大电流冲击，电缆绝缘性能受到较大影响，对电缆绝缘低的井容易造成电缆被击穿而烧泵。

二、软启动装置的工作原理

软启动控制技术主要应用电子技术，由16位单片机对可控硅导通角进行智能控制输出电压。在电泵井启动与停机过程中，对起停机时间，及启动电压进行人工设置。启动过程中，可控硅使电机工作电压由零伏无级连续升至机组额定电压值，旁通开关自动吸合，这时软启动器实现监控、保护和测量功能。停机过程中，停机调整时间之初，旁通开关打开，转到软启动器工作，在调整时间内软启动器实现软停功能，避免了操作过电压对电机及电缆绝缘造成的破坏。

从北3-2-60井启动电流特征曲线图（图1）可以看出，常规全压启动存在瞬时电流冲击波峰，瞬时（1-2S）电流高达239A，而软启动使电机工作电压在10S内由完成启动过程，电机运行电流平稳增加，最高值只有81A，避免了瞬间的峰值大电流冲击。

主要技术指标如下：

⑴启动电压5%～95%U，启动、停机时间0～60s可调；

⑵欠载、过载、短路、缺相、电流不平衡保护；

⑶三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数自动显示。

三、现场试验

在17口电泵井安装了软启动控制屏，便于长期观察软启动控制屏的应用效果。目前，该17口井运行良好，软启动装置没有出现任何故障。

电泵井安装软启动控制屏后运行情况表 表1

四、效果分析

1.启动机组时的冲击电流大大下降

普通控制屏电泵机组启动电压为全压启动，会带给机组4-8倍额定电流的大电流冲击，安装软启动控制屏，启动电压全部实施降压启动，启动电压为额定电压的19%。

2.最大限度降低了电流冲击

普通控制屏电泵机组起停机时间由瞬间（1S～2S）完成，存在明显冲击波，安装软启动控制屏后起停时间为13S，最大限度降低了电流冲击；

3.减缓机组绝缘值下降的速度

更换软启动控制屏井，机组绝缘指标保持了作业投产时2000MΩ的指标值；没有安装的井，平均下降了23MΩ。软启动技术可以减缓机组绝缘值下降的速度，有利于延长电泵机组使用寿命。

五、结论及认识

1.软启动使启动电流由全压启动时额定电流的3-8倍降低到2倍左右，消除了启动时大电流对电缆的冲击。

2.软启动能平缓升压，降低了启动电流，避免了机组转轴由静态突然加速所造成的机械损伤，降低了机组断轴的几率；

3.软启动装置投入成本低，无需其它配套设施，具有和变频控制屏相媲美的启动性能，而费用只有相同功率变频控制屏的三分之一，适合大面积推广应用。

[1]张玉斌,于海春潜油电泵机组质量可靠性评定.石油钻探技术.2003.031（002）：31-34.