电动机Y-Δ转换运行在油井的应用效果分析

2016-12-08张鹏中国石油吐哈油田公司技术监测中心

石油石化节能 2016年11期

张鹏（中国石油吐哈油田公司技术监测中心）

张鹏（中国石油吐哈油田公司技术监测中心）

吐哈油田公司鲁克沁采油厂属稠油开采区，机采系统耗电量占生产总耗电量的40%以上，为了有效解决稠油开采普遍存在“低负荷”现象，进一步降低机采系统电耗，该厂投入大量资金进行节能技术措施改造。采油厂针对现有抽油机配备的大容量三相异步电动机进行Y-Δ形转换运行节能改造，即从控制柜到电动机接入2组输入线，Δ接线运行启动，正常工作后切换到Y形接线方式运行，测试分析在抽油机电动机Y-Δ形转换运行的稳定性和应用效果，试验结果显示：切换到Y形接线方式运行后电动机的无功功率下降66.88%，运行电流下降59.88%，功率因数提高了0.28，综合节电率达到20.79%，有较好的节能效果，为稠油区块进一步节能降耗，推广应用该节能措施提供科学依据。

抽油机电动机；Y-Δ转换；节能降耗

引言

鲁克沁稠油聚集带原油具有高密度、高黏度、高凝固点、高非烃含量和中等含蜡量的“4高1中”的特点，属典型的芳香型稠油。目前，已发现三级石油储量2.31×108t（探明0.988 6×108t、控制0.316 6×108t、预测1.007 5×108t），控制、预测储量主要分布在东区。相比国内其他稠油油田，具有深、稠、物性较差特点，开发难度大，被认为是世界级难题。

鲁克沁采油厂现有抽油机井600余口，因属于稠油开采，油品黏度大，大多配置为45 kW和55 kW电动机驱动，占电动机总配置数的98%以上。2014年抽测该厂338口抽油机井，电动机功率因数0.32，合格率21.60%，按照相关评价标准对其功率因数、平衡度和系统效率3项指标进行综合指标评价，综合合格率仅为11.24%，综合达标率10.36%。因此，针对抽油机井的节能改造势在必行[1]。

1 Δ形接法和Y形接法的区别

Δ接线时，三相电动机每一个绕组承受线电压380 V，而Y接线时，电动机每一个绕组承受相电压220 V。在电动机功率相同的情况，Δ形接线电动机的绕组电流较Y形接线电动机电流大。当电动机接成Y形运行时启动转矩仅是Δ形接法的一半，但电流仅仅是Δ形启动的1/3左右。Δ形启动时电流是额定电流的4～7倍，但转矩大。

1.1 Δ形接法

电动机的Δ形接法（图1）是将各相绕组依次首尾相连，并将每个相连的点引出，作为三相电的3个相线。Δ形接法时电动机相电压等于线电压；线电流等于根号3倍的相电流。Δ形接法有助于提高电动机功率。缺点是启动电流大、绕组承受电压（380 V）大、增大了绝缘等级。

图1 Δ形接线法（380 V）

1.2 Y形接法

电动机的Y形接法（图2）是将各相绕组的一端都接在一点上，而它们的另一端作为引出线，分别为3个相线。Y形接线时，线电压是相电压的根

号3倍，而线电流等于相电流。Y形接法有助于降低绕组承受电压（220 V），降低绝缘等级和启动电流。缺点是电动机功率减小、降低运行电流。

图2 Y形接线法（380 V）

2 Δ形和Y形切换运行节能原理

当电动机处于轻载运行时，其效率和功率因数都较低，此时若适当调节电动机定子的端电压，使之与电动机的负载率合理匹配，这样就降低了电动机的励磁电流，从而降低电动机的铁损和从电网吸收的无功功率，可以提高电动机的运行效率和功率因数。将电动机的定子接线方式从Δ形切换成Y形时，电动机端电压降低为原来的1.732倍，电动机铁损也降低为原来的1/3（因电动机的铁损与端电压的平方成正比），同时，电动机的电流也随之下降，因铜损与电流的平方成正比，所以铜损也随之下降，因此，Δ形接法的电动机在承载较大负载时启动，正常工作平稳运行延时十几秒后再切换为Y形接法以降低运行电流，轻载是条件，降低运行电流，达到节能的目的。

3 测试效果

吐哈油田公司节能监测站于2016年6月25日对鲁克沁采油厂20口抽油机井控制柜进行Y形-Δ形转换运行状态节能效果测试。测试按照SY/T 6422—2008《石油企业节能产品节能效果测定》和SY/T 5264—2012《油田生产系统能耗测试和计算方法》执行。由于玉东204-39井测试数据异常，在评价时予以剔除，因此对19口抽油机有效数据进行了分析评价，测试结果见表1。

通过Δ形和Y形接线方式运行比对分析，Y形接线方式相比Δ形接线方式运行电动机无功功率下降了23.38 kvar，下降了66.88%，电动机运行电流下降了34.70 A，下降了59.88%，电动机功率因数提高了0.28，平均吨液百米耗电量下降0.58 kWh。