潜油电泵降压软启动在大功率机组上的应用

徐亚刚

【摘要】潜油电泵（ESP）大功率機组由于功率较大，在不采用软启动时，启动电流高，启动转矩较大，对ESP的电器和机械部件寿命造成一定的影响。本文通过对软启动降压的分析和计算，给出了软启动降压的大小，通过现有软启动地面设备对ESP井实施软启动，获得了较好的效果。

【关键词】潜油电泵 降压软启动 大功率 应用

1 大功率机组降压软启动的必要性

潜油电泵一般都工作在几千英尺以下的地层，然后通过长距离的动力电缆将电力传输给井下电机。这种特殊的应用注定她本身就带有一定的降压软启动功能。但是对于大功率机组，直接启动，启动电流还是比较高，电机启动转矩较大，加速了电缆和电机的老化程度，降低了寿命，同时启动转矩较大，容易使机组倒扣后掉井或损坏。当泵挂不深而且又使用了较大的潜油电缆时，因电缆自身分掉的压降不是很大，电机端将获得较高的电压，致使启动电流增加。如果地面变压器容量较小，同他并联的其它设备就会受到很大的影响。因此对于大功率ESP机组，直接启动带来的害处是不能忽视的。

2 什么是降压启动

降压启动顾名思义就是降低电压启动，也就是说在电机启动时（很短的时间0.1-0.4秒）将电机端部电压降低到正常水平以下，等电机启动起来以后再将电机端部电压恢复到正常的水平，保证电机正常运转。一般的降压软启动包括，星角转换、定子端并联电阻等。此文将介绍另外一种地面降压软启动装置。

3 软启动地面设备概况

此设备是美国Southwest Electric Co.公司专门为潜油电泵生产的FACT-PAC变压器。13800V/60Hz电网直接供电，里面集成了K095高级电机保护器，L095显示单元和电流记录仪。安装有软启动单元、接地保护和机组反转保护等设备，完全是高度集成一体化潜油电泵地面设备。

4 降压软启动原理

当按下启动按钮后，主回路真空接触器吸合，电流通过变压器次级流入软启动电抗器降压后进入井下电机。软启动电抗器串联在回路中，按照软启动预设电压降压。当电流感应继电器感应到电机电流已经降低到额定电流的160%时（感应来自电流记录仪的电流互感器的电流），旁通真空接触器来旁通软启动电抗器。旁通软启动电抗器后电机进入正常工作电压。

5 降压幅度的计算

我们到底应该降低多少电压呢？如果电压降的太少，起不到软启动的作用；如果降压太多，会带来机组启动困难或启动不起来的问题。所以降低电压的幅度十分重要。

根据经验公式，电机启动时电机端部电压等于：电机额定电压，启动电流是5倍的电机额定电流，0.8倍额定电压，启动电流是4倍的额定电流，0.6倍额定电压，启动电流是3倍的额定电流，0.4倍额定电压，启动电流是3倍的额定电流。

根据经验公式可以计算出，电机在直接启动时，启动电流大约是电机额定电流的4倍，电机端部电压大约是0.8倍的电机额定电压。直接启动时，电机的启动电流大约在400多安培，这个值和现场不实施降压启动的情况基本吻合。

根据潜油电泵行业的推荐，最少能保证电机正常启动的电机端部电压为其额定电压的50-55%左右。为了达到较好的软启动效果，这里将软启动电机端部电压预设到0.6倍的额定电压，通过上面的经验公式来计算软启动时应选择的电压降。

通过上面的计算对于676HP/3780V/103A，使用1#潜油电缆，泵挂在5000英尺的电机来说，合理的软启动压降为1078V，因此我们可以选择E（1000V）档来实现软启动。通过现场的应用，启动电流降低到了300多安培，和计算值基本吻合。

6 使用的效果

对某区块大功率ESP机组实施降压软启动以后获得了较好的效果。

（1）使用降压软启动后，电机启动电流明显降低，同时启动时间从的0.1秒上升为0.3秒，降低了启动转矩延长了启动时间。对机组的电器和机械设备的损害大大减小。

（2）未采用降压软启动前，有部分机组在启动时机组防盗块被撕裂，壳体倒扣后损坏。采用软启动降低启动转矩后，未发生此类现象。