徐亞剛

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

【關(guān)鍵詞】潛油電泵 降壓軟啟動 大功率 應(yīng)用

1 大功率機組降壓軟啟動的必要性

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力電纜將電力傳輸給井下電機。這種特殊的應(yīng)用注定她本身就帶有一定的降壓軟啟動功能。但是對于大功率機組，直接啟動，啟動電流還是比較高，電機啟動轉(zhuǎn)矩較大，加速了電纜和電機的老化程度，降低了壽命，同時啟動轉(zhuǎn)矩較大，容易使機組倒扣后掉井或損壞。當泵掛不深而且又使用了較大的潛油電纜時，因電纜自身分掉的壓降不是很大，電機端將獲得較高的電壓，致使啟動電流增加。如果地面變壓器容量較小，同他并聯(lián)的其它設(shè)備就會受到很大的影響。因此對于大功率ESP機組，直接啟動帶來的害處是不能忽視的。

2 什么是降壓啟動

降壓啟動顧名思義就是降低電壓啟動，也就是說在電機啟動時（很短的時間0.1-0.4秒）將電機端部電壓降低到正常水平以下，等電機啟動起來以后再將電機端部電壓恢復(fù)到正常的水平，保證電機正常運轉(zhuǎn)。一般的降壓軟啟動包括，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裝置。

3 軟啟動地面設(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高級電機保護器，L095顯示單元和電流記錄儀。安裝有軟啟動單元、接地保護和機組反轉(zhuǎn)保護等設(shè)備，完全是高度集成一體化潛油電泵地面設(shè)備。

4 降壓軟啟動原理

當按下啟動按鈕后，主回路真空接觸器吸合，電流通過變壓器次級流入軟啟動電抗器降壓后進入井下電機。軟啟動電抗器串聯(lián)在回路中，按照軟啟動預(yù)設(shè)電壓降壓。當電流感應(yīng)繼電器感應(yīng)到電機電流已經(jīng)降低到額定電流的160%時（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電抗器。旁通軟啟動電抗器后電機進入正常工作電壓。

5 降壓幅度的計算

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

根據(jù)經(jīng)驗公式，電機啟動時電機端部電壓等于：電機額定電壓，啟動電流是5倍的電機額定電流，0.8倍額定電壓，啟動電流是4倍的額定電流，0.6倍額定電壓，啟動電流是3倍的額定電流，0.4倍額定電壓，啟動電流是3倍的額定電流。

根據(jù)經(jīng)驗公式可以計算出，電機在直接啟動時，啟動電流大約是電機額定電流的4倍，電機端部電壓大約是0.8倍的電機額定電壓。直接啟動時，電機的啟動電流大約在400多安培，這個值和現(xiàn)場不實施降壓啟動的情況基本吻合。

根據(jù)潛油電泵行業(yè)的推薦，最少能保證電機正常啟動的電機端部電壓為其額定電壓的50-55%左右。為了達到較好的軟啟動效果，這里將軟啟動電機端部電壓預(yù)設(shè)到0.6倍的額定電壓，通過上面的經(jīng)驗公式來計算軟啟動時應(yīng)選擇的電壓降。

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

6 使用的效果

對某區(qū)塊大功率ESP機組實施降壓軟啟動以后獲得了較好的效果。

（1）使用降壓軟啟動后，電機啟動電流明顯降低，同時啟動時間從的0.1秒上升為0.3秒，降低了啟動轉(zhuǎn)矩延長了啟動時間。對機組的電器和機械設(shè)備的損害大大減小。

（2）未采用降壓軟啟動前，有部分機組在啟動時機組防盜塊被撕裂，殼體倒扣后損壞。采用軟啟動降低啟動轉(zhuǎn)矩后，未發(fā)生此類現(xiàn)象。