徐亞剛

【摘要】潛油電泵（ESP）大功率機(jī)組由于功率較大，在不采用軟啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，對ESP的電器和機(jī)械部件壽命造成一定的影響。本文通過對軟啟動(dòng)降壓的分析和計(jì)算，給出了軟啟動(dòng)降壓的大小，通過現(xiàn)有軟啟動(dòng)地面設(shè)備對ESP井實(shí)施軟啟動(dòng)，獲得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】潛油電泵 降壓軟啟動(dòng) 大功率 應(yīng)用

1 大功率機(jī)組降壓軟啟動(dòng)的必要性

潛油電泵一般都工作在幾千英尺以下的地層，然后通過長距離的動(dòng)力電纜將電力傳輸給井下電機(jī)。這種特殊的應(yīng)用注定她本身就帶有一定的降壓軟啟動(dòng)功能。但是對于大功率機(jī)組，直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流還是比較高，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，加速了電纜和電機(jī)的老化程度，降低了壽命，同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，容易使機(jī)組倒扣后掉井或損壞。當(dāng)泵掛不深而且又使用了較大的潛油電纜時(shí)，因電纜自身分掉的壓降不是很大，電機(jī)端將獲得較高的電壓，致使啟動(dòng)電流增加。如果地面變壓器容量較小，同他并聯(lián)的其它設(shè)備就會(huì)受到很大的影響。因此對于大功率ESP機(jī)組，直接啟動(dòng)帶來的害處是不能忽視的。

2 什么是降壓啟動(dòng)

降壓啟動(dòng)顧名思義就是降低電壓啟動(dòng)，也就是說在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)（很短的時(shí)間0.1-0.4秒）將電機(jī)端部電壓降低到正常水平以下，等電機(jī)啟動(dòng)起來以后再將電機(jī)端部電壓恢復(fù)到正常的水平，保證電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一般的降壓軟啟動(dòng)包括，星角轉(zhuǎn)換、定子端并聯(lián)電阻等。此文將介紹另外一種地面降壓軟啟動(dòng)裝置。

3 軟啟動(dòng)地面設(shè)備概況

此設(shè)備是美國Southwest Electric Co.公司專門為潛油電泵生產(chǎn)的FACT-PAC變壓器。13800V/60Hz電網(wǎng)直接供電，里面集成了K095高級(jí)電機(jī)保護(hù)器，L095顯示單元和電流記錄儀。安裝有軟啟動(dòng)單元、接地保護(hù)和機(jī)組反轉(zhuǎn)保護(hù)等設(shè)備，完全是高度集成一體化潛油電泵地面設(shè)備。

4 降壓軟啟動(dòng)原理

當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，主回路真空接觸器吸合，電流通過變壓器次級(jí)流入軟啟動(dòng)電抗器降壓后進(jìn)入井下電機(jī)。軟啟動(dòng)電抗器串聯(lián)在回路中，按照軟啟動(dòng)預(yù)設(shè)電壓降壓。當(dāng)電流感應(yīng)繼電器感應(yīng)到電機(jī)電流已經(jīng)降低到額定電流的160%時(shí)（感應(yīng)來自電流記錄儀的電流互感器的電流），旁通真空接觸器來旁通軟啟動(dòng)電抗器。旁通軟啟動(dòng)電抗器后電機(jī)進(jìn)入正常工作電壓。

5 降壓幅度的計(jì)算

我們到底應(yīng)該降低多少電壓呢？如果電壓降的太少，起不到軟啟動(dòng)的作用；如果降壓太多，會(huì)帶來機(jī)組啟動(dòng)困難或啟動(dòng)不起來的問題。所以降低電壓的幅度十分重要。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電機(jī)端部電壓等于：電機(jī)額定電壓，啟動(dòng)電流是5倍的電機(jī)額定電流，0.8倍額定電壓，啟動(dòng)電流是4倍的額定電流，0.6倍額定電壓，啟動(dòng)電流是3倍的額定電流，0.4倍額定電壓，啟動(dòng)電流是3倍的額定電流。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算出，電機(jī)在直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流大約是電機(jī)額定電流的4倍，電機(jī)端部電壓大約是0.8倍的電機(jī)額定電壓。直接啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)的啟動(dòng)電流大約在400多安培，這個(gè)值和現(xiàn)場不實(shí)施降壓啟動(dòng)的情況基本吻合。

根據(jù)潛油電泵行業(yè)的推薦，最少能保證電機(jī)正常啟動(dòng)的電機(jī)端部電壓為其額定電壓的50-55%左右。為了達(dá)到較好的軟啟動(dòng)效果，這里將軟啟動(dòng)電機(jī)端部電壓預(yù)設(shè)到0.6倍的額定電壓，通過上面的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算軟啟動(dòng)時(shí)應(yīng)選擇的電壓降。

通過上面的計(jì)算對于676HP/3780V/103A，使用1#潛油電纜，泵掛在5000英尺的電機(jī)來說，合理的軟啟動(dòng)壓降為1078V，因此我們可以選擇E（1000V）檔來實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。通過現(xiàn)場的應(yīng)用，啟動(dòng)電流降低到了300多安培，和計(jì)算值基本吻合。

6 使用的效果

對某區(qū)塊大功率ESP機(jī)組實(shí)施降壓軟啟動(dòng)以后獲得了較好的效果。

（1）使用降壓軟啟動(dòng)后，電機(jī)啟動(dòng)電流明顯降低，同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間從的0.1秒上升為0.3秒，降低了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩延長了啟動(dòng)時(shí)間。對機(jī)組的電器和機(jī)械設(shè)備的損害大大減小。

（2）未采用降壓軟啟動(dòng)前，有部分機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)機(jī)組防盜塊被撕裂，殼體倒扣后損壞。采用軟啟動(dòng)降低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩后，未發(fā)生此類現(xiàn)象。