油井“晃电”(闪停)控制技术
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油井“晃电” （闪停）控制技术
一、问题的提出随着配电网的不断发展，电网的可靠性、安全性大大加强，事故也大大减少，但每年仍有400 多次的事故跳闸，产量损失5000 吨左右。
在这400 多次事故跳闸中260 次-280 次能够重合闸成功，停电时间在1.2 秒钟之内，而油井在这种状态下，油井配电柜内运行中的接触器因失压释放, 所控制的油井电动机停止运行，如何减少配电线路事故跳闸对油井采油时率的影响，是本文讨论的重点。
1、造成“晃电”的两个原因造成抽油机停止工作的一种情况：当瞬时性故障电力线路跳闸后，电力线路将在1.2 秒内恢复供电，但是对于低压系统而言，即使线路在1 秒内恢复供电油井配电柜内的接触器也会因瞬间失电而返回，油井停止工作。
造成抽油机停止工作的二种情况：是由于电网电压波动造成的油井停止工作，造成电网电压波动的原因很多，如电网因雷击造成电压大幅度下跌或电压短时中断数秒；或发生短路故障，系统中某一条线路（不一定是本油井的供电线路）发生两相或三相短路，当残压小于配电柜内接触器保持电压时，接触器返回，造成停井，造成抽油机“偷停”现象的发生。
2、“晃电”的发生率
根据对临盘采油厂2006 年-2011 年停电情况统计。
每年总故障次数在350次至400次之间，重合闸成功率在63%到72%之间，60%以上的故障停电是在1.2 秒钟之内恢复的，如果这60% 的故障停电不影响油井生产将给油田带来巨大的效益。
二、解决的方案考虑到大多数情况下，电力线路停电时间在1.2 秒钟
之内恢复供电，电动机的机械惯性使之仍在转动，如果在它尚未停止转动，又突然令其再起动，如果没有补偿电容与电动机并联，则不会产生过大的冲击电流。
如果有补偿电容与电动机并联，且抽油机带动电动机超速运行，此时电动机处于异步发电状态，电动机发出的电势相位与电网电势相位相反时，瞬时启动电流可达到电动机额定电流的17 倍以上，这对电机是不利的，极有可能烧毁电机。
针对上述问题，提出如下解决方案：
（1）将补偿电容经由接触器控制，在瞬间失电情况下，切断补偿电容与电动机并联回路，避免电动机出现异步发电状态。
（2）增加限流电抗器，将瞬时启动电流限制在电动机额定电流7 倍以内。
（3）电网失电瞬间，将电动机与配电变压器的低压绕组维持连接状态，降低电机剩磁电势，降低电源瞬间恢复时的过电流冲击。
工作原理：
(1)正常工作时，接触器K1和K2均闭合，电机运行，补偿电容正常投入。
(2)失电瞬间，接触器K1维持闭合1.5秒，接触器K2断开。
供电瞬间恢复之后，由于接触器K1 维持闭合状态，电机得电继续运行，接触器K2在自动补偿器控制下延时投入。
(3)失电时间超过1.5秒时，接触器K1和K2均断开，电机停止运行，补偿电容退出。
电抗器的主要作用是限制电机流过过大的电流防止电机烧
毁。
三、方案的可行性论证
3.1 理论分析
(1)合理选择电抗器能有效抑制电机电流的周期分量和非周期分量。
(2)即使是异步发电状态下的非同期并网，仍然能够将电机电流限制在电机启动电流范围之内。
3.2 仿真验证
以电动机：22KW 6极Y接法参数：R1=0.102Q
R2=0.102 Q X仁0.32 Q X2=0.32 Q 为模型作的计算机仿真。
利用Simulink 建模仿真感应电机启动电流，不接电抗器C 全压起动时感应电机三相启动电流有效值同起动时串入XD-1 电抗器，感应电机启动电流有效值对比，可以看出接电抗器时启动电流比未接电抗器时启动电流有了明显的减小。
由Simulink 仿真所得结果可知，这一方法是有效可行的。
3.3 控制回路
为实现上述目标，还要将油井电机控制回路稍加改造，在接触器一只维持用线圈上并联一只维持电容器。
工作原理：正常工作时维持电容充电，瞬间停电期间，维持电容向电机接触器线圈放电，维持接触器吸合状态，当电源恢复瞬间，电机启动，
达到不停机的目的。
人为停机时，按下停止按钮时，其常闭触点断开接触器线圈电源，其常开触点接通电阻放电，接触器线圈快速释放。
3.4 应用情况
2012年7 月17日在采油一矿L41-X453 油井的现场试验证明，该装置能防止“晃电”对抽油机的影响，是提高油井时率的有效措施。
四、国内外方法对比国外解决“晃电”的方案一般是安装“晃电”控制器。
如加拿大VPT公司研制的“晃电”控制器 (MRR采用了独特的技术，保证了设定参数掉电不丢失，具有可靠性高、体积小、安装方便、接线简单等优点，可直接安装于现场低压开关柜内，且MRR无用户维护的部件，如电池等。
MRF在“晃电”结束后，只
要“晃电”持续时间不超过设定的“晃电”允许时间Tm( 0.1〜25s),既按设定的时间Td( 0〜25s)再起动被“晃”停的电机，如“晃电”持续时间超过设定的“晃电”允许时间Tm则MRR 闭锁再起动功能。
国内深圳倍通公司也有同类产品，原理基本相同。
针对油田的实际情况，我们研制的“晃电”控制器与国外产品有相同的功能，但是构成原理截然不同。
MRf闭锁再起动继电
器需要电池作为电源供内部芯片使用，在电源恢复后，利用电源能量，启动给电动机供电的接触器；而图六原理图则无需电池，用电容器能量维持接触器在1.5 秒内始终处于接通状态，电源发生1.5 秒的失电后，抽油机配电柜内的接触器因瞬间失电而返回，但是抽油机的平衡块在1.5 秒钟内是不会停止转动的，当高压供电恢复后，由于接触器在1.5 秒内始终处于接通
状态，“晃电”控制器在抽油机的平衡块尚未停止转动时重新起动抽油机，达到不停井的目的。
对于电网电压波动造成的油井停止工作，“晃电”控制器同样能够达到不停井的目的，从而构成结构简单，满足油井现场使用需求的控制方式。
五、安全性评价及经济效益计算
5.1 安全性评价
本设计始终贯彻本质安全的理念，“晃电”控制器最害怕的情况是，来电之后突然自启动。
从图六改进后的接触器线圈回路看，电容器只能维持1.5 秒，停电时间超过1.5 秒，电动机就不会启动。
随着时间的推移，电容器容量会降低，维持时间会缩短，更加不会造成来电之后的自启动，所以属于本质安全设计，这也是与国内外同类控制器的最大区别。
5.2 经济效益计算每口井投入：电阻一只、电容一只、按钮一只、导
线5 米、
电抗器三只；约80元，2000 口油井材料投入为2000X 80=16万元。
整改的人工成本，每口井投入约为50 元，2000 口油井人工成本投入为2000X 50=10万元。
总投入：16+10=26万元。
每年减少晃电原油损失约1000-1800 吨，按每吨价格3040
元计算，产生效益在300-560 万元。
5.3 社会效益计算
采用瞬时停电再启动技术，避免了工作人员到现场启井，减少了人
员的工作量，特别是在恶劣天气情况下，大大降低了工作人员的危险性。
外面厂家施工方案有以下两种：
（1 ）每年新上200 台控制柜，可以考虑用厂家提供的真空接触器，每台控制柜增加成本50-100 元。
（2）在老控制柜慢慢安装晃电控制器，每台控制柜增加成
本300-500 元。
六、结束语
6.1 随着电网管理工作及基础工作的深入，永久性故障会越来越少，大部分是瞬时性故障，本控制方式将发挥更大作用。
6.2 本控制方式具有在全油田推广的价值。
