[发明专利]一种采用中压变频直驱的钻机油改电控制系统及方法

说明书

本发明提供了一种石油钻机油改电中压变频驱动系统及方法，由中压供配电模块、中压变频传动模块、低压供配电模块、PLC综合控制模块组成，中压供配电模块完成6/10kV中压电网电源的接入、保护及分配；中压变频传动模块由两组带缓冲回路的高压变频器及中压变频电机组成，完成主动力系统驱动及保护；低压供配电模块由双副绕组变压器和配电开关柜组成，为系统提供各种控制电源，同时为石油钻机MCC系统、顶驱系统提供AC 400V、AC 600V低压配电及保护；PLC综合控制模块实现整套系统的操作、保护、互锁等自动化控制，本发明具有集成度高、体积小、系统功率因数高、谐波低、起动电流小，对电网无污染无冲击等优点；接线方式灵活便捷，可通用于10kV、6kV电网。

技术领域

本发明涉及石油钻机设备的电控系统，具体涉及石油钻机油改电中压变频驱动的电控制系统及方法。

背景技术

目前，全国各大型油田正在使用的油改电石油钻机节约了柴油、降低了生产成本、减少了污染，但主要驱动系统均采用低压600V，系统由2至3座控制房、2台低压电机组成，体积大，不便运输，损耗高、效率低，高压送电时对电网冲击大，不便于在交通不便的野外山地运输、作业，不便于接入容量较小的电网。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了采用中压变频直驱的钻机油改电控制系统。

本发明所采用的技术方案为：一种石油钻机油改电中压变频驱动系统，系统由中压供配电模块、中压变频传动模块、低压供配电模块、PLC综合控制模块四大部分组成；

其中，所述中压供配电模块，用于完成6/10kV中压电网电源的接入、保护及分配，由1台中压进线柜、1、 2、3号中压出线柜组成，中压进线柜和1、 2、3号中压出线柜通过母排并接在一起，中压进线柜和1、 2、3号中压出线柜为空气绝缘中压环网柜，保护功能齐全，柜内配有6kV、10kV两种电压等级的PT、避雷器器件，通过切换接线可以灵活满足6kV、10kV两种中压电网电源的接入、分配及保护；

所述中压变频传动模块，完成主动力系统的驱动及保护，其包括两组分别带有缓冲回路的中压变频器，每一中压变频器与一中压变频电机相电连，所述中压变频传动模块（2）在运行时功率因数≥0.97、谐波含量≤2%，对电网无污染；两中压变频器的整流变压器原边有星型、三角型两种接线方式，当网电电压为10kV时采用星型接法，当网电电压为6kV时采用三角型接法，可兼容6kV、10kV两种中压电网；以其中一组缓冲回路为例，说明其运行特征，1号缓冲回路由缓冲电阻R1、旁路接触器K1组成，串接在1号中压出线柜与1号中压变频器之间；当1号中压出线柜给1号中压变频器供电时，电流先通过缓冲电阻R1，当1号中压变频器电压上升到一定值后，旁路接触器K1闭合，1号中压变频器供电完成，可驱动1号中压变频电机正常工作；另一组2号缓冲回路工作与此相同；

低压供配电模块，由3号缓冲回路、一台双副绕组变压器和一个配电开关柜组成，所述3号缓冲回路由缓冲电阻R3、旁路接触器K3组成，串接在3号中压出线柜与双副绕组变压器之间；当3号中压出线柜给双副绕组变压器供电时，电流先通过缓冲电阻R3，当双副绕组变压器原边电压上升到一定值后，旁路接触器K3闭合，双副绕组变压器供电完成；所述双副绕组变压器副边有AC400V、AC600V两个绕组，AC400V绕组为星型接法，AC600V绕组为三角形接法，AC400V为系统自身提供各种控制电源的同时为石油钻机AC 400V MCC系统提供总电源、AC 600V为顶驱系统提供配电及保护；

PLC综合控制模块，是系统的控制中心，与所述中压供配电模块（1）、中压变频传动模块、低压供配电模块通过通讯相互连接，按照钻井工艺要求，实现整套系统的操作、保护、互锁等自动化控制功能。

上述四大模块（除1、 2号中压变频电机外）其余集中安装在一座10米长、2.8米宽、3米高的控制房内。