第五章潜油电泵机组地面

1、第五章第五章 潜油电泵机组地面部分潜油电泵机组地面部分 设备介绍设备介绍主讲：范郛主讲：范郛 OCEC OCEC总工程师总工程师 高级工程师高级工程师第一节第一节 潜油电泵专用电缆潜油电泵专用电缆 潜油电缆是用于将电能从地面输送给潜油电缆是用于将电能从地面输送给井下潜油电机的一种特殊的密封电缆。它井下潜油电机的一种特殊的密封电缆。它由带电缆接头的引接电缆和动力电缆两部由带电缆接头的引接电缆和动力电缆两部分组成。引接电缆安装在机组部位，动力分组成。引接电缆安装在机组部位，动力电缆安装在油管部位，用电缆卡子和油管电缆安装在油管部位，用电缆卡子和油管固定在一起下入井中。固定在一起下入井中。 1.缆结

2、构及特点缆结构及特点 (1)结构：潜油电缆从外型看，可分为圆电结构：潜油电缆从外型看，可分为圆电缆和扁电缆两种，它们主要由导体、绝缘层、缆和扁电缆两种，它们主要由导体、绝缘层、护套层和钢带铠装等组成。（见图护套层和钢带铠装等组成。（见图5-1） 圆电缆圆电缆 扁电缆扁电缆 1. 导体导体 2. 护套层护套层 3. 绝缘层绝缘层 4. 钢带铠装钢带铠装 导体：导体主线芯为三芯独股铜线或多股导体：导体主线芯为三芯独股铜线或多股 铜绞线；铜绞线； b.绝缘层：在主线芯外绕包或挤塑成绝缘绝缘层：在主线芯外绕包或挤塑成绝缘层，其具有很高的电气绝缘强度和密封性层，其具有很高的电气绝缘强度和密封性能。根据不

3、同的使用温度可采用不同的的能。根据不同的使用温度可采用不同的的绝缘层材料：绝缘层材料： 聚酰亚胺聚酰亚胺-耐温为耐温为180，用，用“A”表示表示； 聚丙稀聚丙稀- 耐温为耐温为100，用，用“P”表示；表示； 乙丙橡胶乙丙橡胶-耐温为耐温为170，用，用“E”表示表示c. 护套层：三根线芯绝缘后，对于圆电缆护套层：三根线芯绝缘后，对于圆电缆 在其外总包护套层；对于扁电缆在每根绝缘在其外总包护套层；对于扁电缆在每根绝缘 的芯线外挤塑护套层，其可以防止绝缘受潮、的芯线外挤塑护套层，其可以防止绝缘受潮、 机械损伤和化学介质侵蚀。常用的护套层材机械损伤和化学介质侵蚀。常用的护套层材 料有：料有： 丁

4、晴橡胶丁晴橡胶- 用用“D”表示表示铅铅- 用用“Q”表示表示 d. 钢带铠装：防止电缆护套层在下井过程中钢带铠装：防止电缆护套层在下井过程中损伤以及对护套起紧固作用。根据不同井况可损伤以及对护套起紧固作用。根据不同井况可以采用镀锌钢带、不锈钢带和以采用镀锌钢带、不锈钢带和MONEL钢带。钢带。 潜油电缆型号的一般标注方法，如：潜油电缆型号的一般标注方法，如： QYEQ10 3kV Q YPDY10 3kV等。等。 （2）特点）特点 潜油电缆工作环境十分恶劣，故其与普通电缆潜油电缆工作环境十分恶劣，故其与普通电缆相比有以下特点：相比有以下特点： a.根据油井的需要，电缆长度可从几百到几千根据油

5、井的需要，电缆长度可从几百到几千米长；米长； b.具有良好的耐油、气、水和腐蚀介质等性能具有良好的耐油、气、水和腐蚀介质等性能； c.引接电缆终端配有与电机联结的专用密封电引接电缆终端配有与电机联结的专用密封电缆接头；缆接头； d.为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆的为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆的连接一般有连接一般有“扁扁-扁联结扁联结”和和“扁扁-圆联接圆联接”两种两种方式；方式； e.电缆要适应施工和环境温度（电缆要适应施工和环境温度（-30 40）要）要求，以确保在作业时电缆护套层不破裂求，以确保在作业时电缆护套层不破裂 （3）电缆规格的选择和计算）电缆规格的选择和计算a. 根

6、据井温、负载电流和压降的要求确定电根据井温、负载电流和压降的要求确定电缆规格缆规格b. 电缆压降计算实例：已知电机功率电缆压降计算实例：已知电机功率58.5HP，额定电压额定电压945V，额定电流额定电流39A，井温井温66，电缆长度，电缆长度1200m No. 4 Cu50 系数6.25 温度调整 电缆电压降 导体温度25 3 相 电缆 损失 C. No. 2Cu120 40 $ /1 0 0 0 英 尺/安 培/年( B a s e d o n 1 0 M il ls /K W H ) 每 1 0 0 0 英 尺 电 压 降131149185203221239257275167导体温度 3

7、0 3022935.00 40 3.75 1.39 C) . F (125 电压降 . . . . . . 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 电

8、缆规格电缆规格AWG4# 1 根据电缆规格根据电缆规格AWG4，额定电流额定电流39A查查 图得图得25时的电缆压降为时的电缆压降为17V/305 m 2 1200m电缆压降电缆压降120017/305=66.8V 3根据井温根据井温66查表得电阻温度修正系数查表得电阻温度修正系数 1.176 4 实际电缆电压降为实际电缆电压降为66.81. 176=78.6 V 5 地面电压为地面电压为945+78.6=1023.6V 例例2电缆规格电缆规格AWG6#1 根据电缆规格根据电缆规格AWG6#，额定电流额定电流 39A查图查图5-1得得25时的电缆压降为时的电缆压降为 27.5/305V2 12

9、00 m电缆压降为电缆压降为 120027.5/305=108.2V3 根据井温根据井温66查表得电阻温度修正系查表得电阻温度修正系 数数1.1764 实际电缆电压降为实际电缆电压降为 108.21.176=127V5 地面电压为地面电压为945+127=1072V例例3启动时的电机电压启动时的电机电压 为了保证电机足够的启动转矩，一般要为了保证电机足够的启动转矩，一般要求启动时的电机电压不低于求启动时的电机电压不低于50%额定电压额定电压。在例。在例1中如果启动电流为中如果启动电流为4倍的额定电流倍的额定电流，启动时的电机电压，启动时的电机电压1023.6-78.64=709.2V，启动电压

10、启动电压百分比为百分比为709.2/945=75%50%。 温度修正系数表温度修正系数表 温度温度 F / 修正系数修正系数100/381.070110/431.092120/491.114130/541.136140/601.157150/661.176160/711.201170/771.223180/821.245190/881.267200/931.288修正系数修正系数温度温度 F / 210/991.310220/1041.332230/1101.354240/1161.376250/1211.398260/1271.420270/1321.441280/1381.463290/1

11、431.485300/1591.507（4）电缆接头）电缆接头电缆接头是制作在引接电缆上与潜油电机相电缆接头是制作在引接电缆上与潜油电机相连的一种专用密封接头。它主要由壳体、密连的一种专用密封接头。它主要由壳体、密封压套、绝缘垫块、三相插头、纵向密封胶封压套、绝缘垫块、三相插头、纵向密封胶带和尾部浇注密封段等构成带和尾部浇注密封段等构成 常见的电缆接头结构型式有两种，即常见的电缆接头结构型式有两种，即缠绕式和插接式。插接式连接比较方便，缠绕式和插接式。插接式连接比较方便，但其可靠性不如缠绕式。插接式一般用于但其可靠性不如缠绕式。插接式一般用于高寒地区和较困难环境的地区作业。高寒地区和较困难环境

12、的地区作业。 第二节第二节 潜油电泵变压器潜油电泵变压器 1. 原理及功能：根据电磁感应原理，将原理及功能：根据电磁感应原理，将三相交流电源变成适合于电泵需要的电三相交流电源变成适合于电泵需要的电压压 2. 结构及特点：结构及特点：（1） 结构：变压器主要由线圈、铁心、副结构：变压器主要由线圈、铁心、副边分接开关及结构件组成。变压器种类按冷却边分接开关及结构件组成。变压器种类按冷却方式分有油浸式和干式；按电压分有升压变压方式分有油浸式和干式；按电压分有升压变压器和降压变压器。干式变压器体积小，适用于器和降压变压器。干式变压器体积小，适用于海上采油平台。海上采油平台。 （2） 特点：特点： a.

13、副边采用副边采用7档无载分接开关，可以提供档无载分接开关，可以提供7个不同电压，一般间隔为个不同电压，一般间隔为50V，以适应电源以适应电源电压的变化和电泵不同下井深度的需要；电压的变化和电泵不同下井深度的需要； b.为适应带有井下压力和温度检测装置的为适应带有井下压力和温度检测装置的要求，一般变压器中性点不接地；要求，一般变压器中性点不接地； 三绕组变压器中，第三绕组电压为低压三绕组变压器中，第三绕组电压为低压（380V/220V），），专作为用户现场照明和清专作为用户现场照明和清蜡等辅助电源。蜡等辅助电源。 3、变压器性能指标、变压器性能指标 （1） 变压比：变压比：K=U1/U2=I2/

14、I1， 允许偏差允许偏差5%； （2） 直流电阻不平衡率：直流电阻不平衡率： （最大（最大-最小）最小）/平均平均2% （线电压（线电压） （3）绕组对地绝缘电阻）绕组对地绝缘电阻1000M (高压测量采用高压测量采用2500V级兆欧表级兆欧表) 4 、变压器容量计算、变压器容量计算 P=3UI/1000kVA 第三节第三节 潜油电泵控制柜潜油电泵控制柜 1、功能：功能： 潜油电泵控制柜是用来控制潜油电泵潜油电泵控制柜是用来控制潜油电泵的启动和停机，并对电泵的过载、欠载、短的启动和停机，并对电泵的过载、欠载、短路等故障综合保护，以及进行欠载延时自启路等故障综合保护，以及进行欠载延时自启动和运行

15、参数显示及自动记录的专用设备。动和运行参数显示及自动记录的专用设备。 2、组成及工作原理：组成及工作原理：（1）组成：）组成： 控制柜外壳由钢板焊接而成，户内型控制柜外壳由钢板焊接而成，户内型外壳防护等级为外壳防护等级为 IP20（见图见图5-4），高低压），高低压分离以保证人身安全。控制柜具有手动和分离以保证人身安全。控制柜具有手动和自动两种启动方式，内部由主回路和控制自动两种启动方式，内部由主回路和控制回路组成（见图回路组成（见图5-5）。主回路由隔离开关）。主回路由隔离开关、熔断器、接触器构成；控制回路由控制、熔断器、接触器构成；控制回路由控制变压器、电压互感器、电流互感器、电流变压器、

16、电压互感器、电流互感器、电流记录仪记录仪 及综合保护器（及综合保护器（PCC）组成。各元组成。各元件的作用是：件的作用是： a. 隔离开关隔离开关无负菏开关；无负菏开关； b. 熔断器熔断器短路保护；短路保护； c. 接触器接触器负荷开关；负荷开关； d.控制变压器控制变压器为控制为控制回路提供回路提供110V电压；电压； e.电流互感器电流互感器二次侧二次侧为控制回路（为控制回路（PCC）提供主回提供主回路三相电流信号；路三相电流信号； f.电压互感器电压互感器为控制回为控制回路（路（PCC）提供主回路三相电提供主回路三相电压信号；压信号； g.电流记录仪电流记录仪连续记连续记录电机运行负载

17、；录电机运行负载； h.综合保护器（综合保护器（PCC）-接收电泵启动、停机和保护信接收电泵启动、停机和保护信号并发出指令，是电控柜的控号并发出指令，是电控柜的控制中心。制中心。 （2）工作原理）工作原理 （1）使用）使用“手动方式手动方式”启动时，将转换开关转启动时，将转换开关转到到“ 手动手动”位置，按下启动按钮，电机保护器输出信位置，按下启动按钮，电机保护器输出信号使接触器线圈通电，接触器吸合，电机启动。号使接触器线圈通电，接触器吸合，电机启动。 （2）电泵运行时，电机综合保护器通过检测电）电泵运行时，电机综合保护器通过检测电流互感器的二次侧测得的主回路电流信号，实现电机流互感器的二次侧

18、测得的主回路电流信号，实现电机的过载、欠载、电流不平衡等故障保护；检测电压感的过载、欠载、电流不平衡等故障保护；检测电压感器的二次侧测得的主回路电压号，实现电机的过压、器的二次侧测得的主回路电压号，实现电机的过压、欠压、电压平衡等故障保护。故障停机时有故障指示欠压、电压平衡等故障保护。故障停机时有故障指示灯显示。灯显示。 （3）在）在“自动方式自动方式”启动时，把转换开关转到启动时，把转换开关转到：“自动自动”位置，经自动延时后，电机保护器发出指位置，经自动延时后，电机保护器发出指令自启动电机。自启动还有欠载延时自启动功能。令自启动电机。自启动还有欠载延时自启动功能。 注意事项：注意事项： （

19、1）停机时先把转换开关转到）停机时先把转换开关转到“停车停车”的位置，使接触器线圈断电。严禁使用隔离的位置，使接触器线圈断电。严禁使用隔离开关停车！开关停车！ （2）在）在“自动自动”方式下，电机综合保方式下，电机综合保护器具有停电后上电自启动功能，如不用此护器具有停电后上电自启动功能，如不用此功能时，请将转换开关放在功能时，请将转换开关放在“手动位置手动位置”，以防停电后再上电时电机自启动以防停电后再上电时电机自启动 QYZB2型电机保护器面板介绍型电机保护器面板介绍(如如图图) 3、电机保护器（电机保护器（PCC）主要功能及设置主要功能及设置 （1） 功能功能 a.显示功能：三相电压、三相

20、电流、电压显示功能：三相电压、三相电流、电压不平衡度、电流不平衡度、相序、功率因数、不平衡度、电流不平衡度、相序、功率因数、自启动计时等；自启动计时等； b.保护功能；过载、欠载、电压不平衡、保护功能；过载、欠载、电压不平衡、电流不平衡、过压、欠压、短路等；电流不平衡、过压、欠压、短路等； c.故障显示：过载、欠载、电压不平衡、故障显示：过载、欠载、电压不平衡、电流不平衡、过压、欠压、短路；电流不平衡、过压、欠压、短路； d.故障查询功能：可查询前故障查询功能：可查询前8次故障跳闸原次故障跳闸原因；因； e. 启动保护功能启动保护功能 （2） 电机保护器参数设置电机保护器参数设置 用显示板面上

21、的两个按钮可以实现各种参数选择和用显示板面上的两个按钮可以实现各种参数选择和设置。按上键时功能号增加，按下键时功能号减少。通过按设置。按上键时功能号增加，按下键时功能号减少。通过按上下键可以找出所要设上下键可以找出所要设 置参数的功能号，然后根据要求或置参数的功能号，然后根据要求或需要进行参数设置。需要进行参数设置。 a. #4 功能号中电流变比设置为与电流互感器一致的变功能号中电流变比设置为与电流互感器一致的变比（如电流互感器为比（如电流互感器为75/5，则设置为，则设置为75） b. #5 功能号中过载值设定为电机额定电流值的功能号中过载值设定为电机额定电流值的1.11.2倍倍 c. #6 功能号中欠载值设定