專利名稱：一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水下供電調(diào)壓裝置，特別是關(guān)于一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置。
背景技術(shù)：
目前，在水下油氣田開發(fā)初期，投產(chǎn)的井口數(shù)較少，供電負(fù)荷小。隨著油氣田的開發(fā)投產(chǎn)井口數(shù)增多，供電負(fù)荷增大、電纜末端電壓降低，此時(shí)需要調(diào)節(jié)電壓輸出。另外，當(dāng)一些井口檢修退出運(yùn)行時(shí)也會(huì)導(dǎo)致電力負(fù)荷減少，此時(shí)也需要進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。而且水下電力負(fù)荷裝置的供電電壓范圍很大，一般在-15% 15%范圍內(nèi)都可以工作，因此水下遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)的調(diào)壓方式可以采用不同于陸地的方式。常用的變壓器自動(dòng)調(diào)壓方式是有載分接頭調(diào)壓，其在高壓側(cè)繞組引出多個(gè)接頭， 由分接頭開關(guān)、電力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制裝置組成，控制裝置根據(jù)需要控制電力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)分接頭移動(dòng)，從而改變輸出電壓。這種有載分接頭調(diào)壓方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造變壓器時(shí)高壓側(cè)繞組需要引出多個(gè)接頭、需要電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備，即使在陸地環(huán)境情況下故障率也很高，因此無法應(yīng)用于對(duì)運(yùn)行可靠性要求極高的水下供電場(chǎng)
I=I O
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種具有高可靠性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)根據(jù)負(fù)荷要求改變輸出電壓的用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于它包括三繞組變壓器、兩交流接觸器以及控制器，所述三繞組變壓器輸出側(cè)的二次繞組并聯(lián)一交流接觸器的主觸頭及所述控制器的一輸入端， 所述三繞組變壓器輸出側(cè)的三次繞組并聯(lián)另一交流接觸器的主觸頭及所述控制器的另一輸入端，所述二次繞組的中性點(diǎn)與所述三次繞組的中性點(diǎn)連接后接地；所述控制器的輸出端分別連接兩所述交流接觸器的控制端，兩所述交流接觸器的輸出端并連接后連接負(fù)荷。所述三繞組變壓器的接地線與兩所述交流接觸器并聯(lián)后的三相輸出線之間分別并聯(lián)一電容。各所述電容的容抗值為所述三繞組變壓器漏抗的70%。所述控制器采用電磁式繼電器，所述電磁式繼電器內(nèi)有常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，所述常開觸點(diǎn)連接與所述二次繞組連接的交流接觸器，所述常閉觸點(diǎn)連接與所述三次繞組連接的交流接觸器。所述電磁式繼電器的整定電壓為450V。所述三繞組變壓器的一次繞組采用Δ接法，二次繞組和三次繞組均采用YN型12 點(diǎn)接法。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型由于采用三繞組變壓器、控制器和交流接觸器構(gòu)成的調(diào)壓裝置，三繞組變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要在變壓器內(nèi)部引出分接頭，不需要電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備，依靠高可靠性的電磁式繼電器、交流接觸器來進(jìn)行控制，并且不需要微處理器進(jìn)行分析控制，因此，降低了設(shè)備內(nèi)部溫度、電磁環(huán)境的設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性大大優(yōu)于有載分接頭調(diào)壓變壓器。2、本實(shí)用新型由于采用控制器控制交流接觸器的開、斷，交流接觸器作為開關(guān)切換三繞組變壓器的二次繞組和三次繞組，這樣可以保持輸出電壓在允許的范圍以內(nèi)，因此實(shí)現(xiàn)了能夠自動(dòng)根據(jù)電壓的變化通過兩交流接觸器改變電路連接關(guān)系，進(jìn)而輸出負(fù)荷所需要范圍的電壓。3、本實(shí)用新型由于控制器采用電磁式繼電器，由電磁式繼電器對(duì)交流接觸器進(jìn)行控制，降低了設(shè)備內(nèi)部溫度、電磁環(huán)境的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步保證了運(yùn)行時(shí)控制的可靠性。4、本實(shí)用新型由于采用在負(fù)荷側(cè)并聯(lián)電容，電容的容抗值取為三繞組變壓器漏抗的70%，這樣能夠補(bǔ)償正常運(yùn)行時(shí)的功率因素，而且在交流接觸器的主觸頭切換時(shí)，能有效抑制暫態(tài)過電壓，保證系統(tǒng)安全。本實(shí)用新型可以廣泛適用于水下高可靠性要求的環(huán)境中。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型在一次調(diào)壓暫態(tài)過程中的負(fù)荷側(cè)電壓波形示意圖；圖3是本實(shí)用新型的控制器及交流接觸器的電路連接示意圖；圖4是圖3的控制回路展開示意圖；圖5是本實(shí)用新型應(yīng)用在長(zhǎng)距離水下電纜末端時(shí)，經(jīng)過自動(dòng)調(diào)整降壓后供給水下電力負(fù)荷示意圖。
具體實(shí)施方式
水下控制供電系統(tǒng)供電電纜距離較長(zhǎng)，供電電壓相對(duì)于陸地低，電纜上的電壓降落隨負(fù)荷電流變化大。水下控制供電系統(tǒng)電力負(fù)荷可以在較大范圍內(nèi)的供電電壓下工作， 因此水下供電系統(tǒng)中供電電壓的檔位不需要很多，一般兩檔就能滿足要求。為了適應(yīng)水下供電系統(tǒng)調(diào)壓的這種需求，特別是要保證水下供電系統(tǒng)的高可靠性，應(yīng)減少調(diào)壓裝置的復(fù)雜性，需要采用高可靠性的設(shè)備。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置(TV ，其包括三繞組變壓器T、交流接觸器KM1、交流接觸器KM2以及控制器1，三繞組變壓器T輸出側(cè)的二次繞組A2B2C2并聯(lián)交流接觸器KM2的主觸頭及控制器1的一輸入端，三繞組變壓器T輸出側(cè)的三次繞組A3B3C3并聯(lián)交流接觸器KMl的主觸頭及控制器1的另一輸入端，二次繞組A2B2C2的中性點(diǎn)與三次繞組A3B3C3的中性點(diǎn)連接后接地線N?？刂破?的輸出端分別連接兩交流接觸器KM1、KM2的控制端，兩交流接觸器KMl、KM2的輸出端并連接后連接負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)供電。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，控制器1能夠自動(dòng)根據(jù)電壓的變化通過兩交流接觸器 KMl、KM2改變電路連接關(guān)系，進(jìn)而輸出負(fù)荷所需要范圍的電壓。正常運(yùn)行時(shí)，水下電力負(fù)荷接在三次繞組A3B3C3上，此時(shí)與三次繞組A3B3C3連接的交流接觸器KMl閉合、與二次繞組A2B2C2連接的交流接觸器KM2斷開，這樣可以保證水下供電系統(tǒng)電力負(fù)荷的供電電壓范圍；當(dāng)電力負(fù)荷增加時(shí)，造成供電電壓下降很多時(shí)，控制器1 使與三次繞組A3B3C3連接的交流接觸器KMl斷開，與二次繞組A2B2C2連接的交流接觸器KM2
4閉合，這樣把電力負(fù)荷從三次繞組A3B3C3上切換到二次繞組A2B2C2上，完成一次自動(dòng)電壓調(diào)整；當(dāng)電力負(fù)荷減少時(shí)，負(fù)荷電流減小導(dǎo)致電纜電壓降落大大減小，控制器1使與二次繞組 A2B2C2連接的交流接觸器KM2斷開，與三次繞組A3B3C3連接的交流接觸器KMl閉合，把負(fù)荷接入三次繞組A3B3C3，保持輸出電壓在允許的范圍以內(nèi)。上述實(shí)施例中，在負(fù)荷側(cè)，三繞組變壓器T的接地線N與兩交流接觸器KM1、KM2并聯(lián)后的三相輸出線ABC之間分別并聯(lián)一電容C，各電容C的容抗值為三繞組變壓器T漏抗的 70 %。這樣可以有效地提高本實(shí)用新型用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置在正常運(yùn)行時(shí)的功率因素，而且在兩交流接觸器KM1、KM2的主觸頭切換時(shí)，能有效抑制暫態(tài)過電壓(如圖2所示)。上述各實(shí)施例中，三繞組變壓器T的一次繞組A1B1C1采用Δ接法，其額定線電壓為2. 3kV ；二次繞組A2B2C2采用YN型12點(diǎn)接法，其額定線電壓為600V ；三次繞組A3B3C3采用YN型12點(diǎn)接法，其額定線電壓為415V。上述各實(shí)施例中，如圖3、圖4所示，控制器1采用不含微處理器的電磁式繼電器 KU，本實(shí)用新型最佳采用整定電壓為450V的電磁式繼電器，這樣可以有效保證運(yùn)行時(shí)控制的可靠性。電磁式繼電器KU內(nèi)有兩個(gè)觸點(diǎn)，一個(gè)是常開觸點(diǎn)KU1，一個(gè)是常閉觸點(diǎn)KU2，常開觸點(diǎn)KUl連接與二次繞組A2B2C2連接的交流接觸器KM2，常閉觸點(diǎn)KU2連接與三次繞組 A3B3C3連接的交流接觸器KMl，兩交流接觸器KMl、KM2均由電磁式繼電器KU控制其開、斷。當(dāng)供電負(fù)荷較小時(shí)，電磁式繼電器KU不動(dòng)作，與二次繞組A^2C2連接的交流接觸器KM2的主觸頭處于斷開位置，與三次繞組A3B3C3連接的交流接觸器KMl的主觸頭處于閉合位置，電力負(fù)荷接在三次繞組A3B3C3上，輸出電壓較低為415V。當(dāng)電力負(fù)荷增加，本實(shí)用新型的調(diào)壓裝置輸出電壓降低，不能滿足電力負(fù)荷供電要求時(shí)，電磁式繼電器KU動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)KU2打開，交流接觸器KMl失電，其主觸頭打開，電磁式繼電器KU保護(hù)常開觸點(diǎn)KUl 閉合，交流接觸器KM2帶電，其主觸頭閉合，這樣電力負(fù)荷從三次繞組A3B3C3切換到二次繞組A#2C2。當(dāng)電力負(fù)荷減少，本實(shí)用新型的調(diào)壓裝置輸出電壓增加，超過負(fù)荷供電電壓允許范圍后，電磁式繼電器KU返回，常開觸點(diǎn)KUl打開，交流接觸器KM2失電，其主觸頭打開，電磁式繼電器KU常閉觸點(diǎn)KU2閉合，交流接觸器KMl帶電，其主觸頭閉合，這樣電力負(fù)荷從二次繞組AJ2C2切換到三次繞組A3B3C3，從而實(shí)現(xiàn)了輸出電壓的自動(dòng)調(diào)整。如圖5所示，本實(shí)用新型在使用時(shí)，由于深水油氣田水下供電系統(tǒng)對(duì)可靠性要求極高，水下供電系統(tǒng)的特點(diǎn)也不同于陸地供電系統(tǒng)，水下控制供電系統(tǒng)供電負(fù)荷很小、供電距離很長(zhǎng)，例如對(duì)于10 口井的水下生產(chǎn)系統(tǒng)控制供電負(fù)荷只有3kW左右，但是供電距離可達(dá)到80公里。假設(shè)電纜首端供電電壓為3. 3kV，經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)表明空載狀態(tài)下末端電壓為 3. 3kV，滿載狀態(tài)下末端電壓降低30%為2. 3kV。當(dāng)電力負(fù)荷從滿載變到空載時(shí)會(huì)導(dǎo)致電纜末端電壓上升30 %，導(dǎo)致末端電力負(fù)荷供電電壓過大，此時(shí)由本實(shí)用新型的調(diào)壓裝置調(diào)節(jié)供電電壓下降至允許的供電電壓范圍以內(nèi)。上述各實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)和連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于它包括三繞組變壓器、兩交流接觸器以及控制器，所述三繞組變壓器輸出側(cè)的二次繞組并聯(lián)一交流接觸器的主觸頭及所述控制器的一輸入端，所述三繞組變壓器輸出側(cè)的三次繞組并聯(lián)另一交流接觸器的主觸頭及所述控制器的另一輸入端，所述二次繞組的中性點(diǎn)與所述三次繞組的中性點(diǎn)連接后接地；所述控制器的輸出端分別連接兩所述交流接觸器的控制端，兩所述交流接觸器的輸出端并連接后連接負(fù)荷。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于所述三繞組變壓器的接地線與兩所述交流接觸器并聯(lián)后的三相輸出線之間分別并聯(lián)一電容。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于各所述電容的容抗值為所述三繞組變壓器漏抗的70%。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于所述控制器采用電磁式繼電器，所述電磁式繼電器內(nèi)有常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，所述常開觸點(diǎn)連接與所述二次繞組連接的交流接觸器，所述常閉觸點(diǎn)連接與所述三次繞組連接的交流接觸器。
5.如權(quán)利要求4所述的一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于所述電磁式繼電器的整定電壓為450V。
6.如權(quán)利要求1或2或3或5所述的一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于所述三繞組變壓器的一次繞組采用△接法，二次繞組和三次繞組均采用YN型12點(diǎn)接法。
7.如權(quán)利要求4所述的一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于所述三繞組變壓器的一次繞組采用Δ接法，二次繞組和三次繞組均采用YN型12點(diǎn)接法。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于水下遠(yuǎn)距離供電的三繞組變壓器式調(diào)壓裝置，其特征在于它包括三繞組變壓器、兩交流接觸器以及控制器，三繞組變壓器輸出側(cè)的二次繞組并聯(lián)一交流接觸器的主觸頭及控制器的一輸入端，三繞組變壓器輸出側(cè)的三次繞組并聯(lián)另一交流接觸器的主觸頭及控制器的另一輸入端，二次繞組的中性點(diǎn)與三次繞組的中性點(diǎn)連接后接地；控制器的輸出端分別連接兩交流接觸器的控制端，兩交流接觸器的輸出端并連接后連接負(fù)荷。本實(shí)用新型由于采用三繞組變壓器、控制器和交流接觸器構(gòu)成的調(diào)壓裝置，不需要在變壓器內(nèi)部引出分接頭、電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備，依靠高可靠性的電磁式繼電器、交流接觸器進(jìn)行控制，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性大大優(yōu)于有載分接頭調(diào)壓變壓器。本實(shí)用新型可以廣泛適用于水下高可靠性要求的環(huán)境中。
文檔編號(hào)H02M5/12GK202076939SQ20112015224
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者劉國(guó)鋒, 劉太元, 唐瑋, 王建豐, 王春升, 王玨, 肖仕武, 鄭利軍, 郭宏 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 華北電力大學(xué)