[其他]原油脱水电容调压、补偿供电装置

说明书

本发明是在脱水变压器高压侧进行调压并补偿的一种原油电脱水供电装置。

目前，各国的原油电脱水供电装置，均是在脱水变压器低压侧进行调压，从而把脱水电流限制在供电装置的允许值内，防止过电流损坏供电装置。调压元件多用可控硅或饱和电抗器，如美专利US4400253。这种在变压器低压侧进行调压的脱水供电装置，无法消除脱水器内电极放电时产生的过电压和电源波形畸变产生的过电压。过电压是造成脱水供电装置各部份损坏的主要原因，特别是脱水绝缘棒损坏后，有造成大型火灾事故发生的可能;低压侧调压的脱水供电装置，调压线路复杂，故障率高，维修困难，效率低，耗电量高;低压侧调压的脱水供电装置，对含水50%以上的高含水原油不能电脱水，而油田进入中高含水期后，高含水原油的密闭低温脱水，是使集输工艺密闭，大幅度降低油气蒸发损耗的关键环节。

本发明的主要目的，是制造一种在电脱水过程中不产生过电压的、耗电量低的、结构简单、运行可靠、维修方便、造价低廉，能适应高、低含水原油脱水的供电装置。

附图1是本发明的原理线路图，虚线框中的各元件是核心部份。

装置的调压作用如下：

在电源的正半週，电源对图1中右边的电容器C₂充电，充电时间常数为：τ＝R·C

式中C：电容器的电容量，

R：整流硅堆的正向阻值。

由于硅堆的正向阻值很小，仅几十欧，使得电容器的充电时间常数τ也很小。在电源的负半週，电容器上充的电荷经电极，通过脱水器中的原油对地放电，放电时间常数仍然是：τ＝R·C此时，C仍是电容器C₂的容量但R已不是整流硅堆的正向阻值，而是原油的绝缘电阻，当脱水器工作正常时，这一阻值十分高，约为10⁷欧，因此，放电时的τ值很大。

由于充放电时间常数差别很大，使得电极上获得的电压迅速积累、增高。开路时，达到电源电压的峰值（2]]>倍电源电压）

当脱水器工作不正常时（如油水界面升高），原油绝缘电阻下降，电容器放电时间常数减小，电极上获得的电压下降。水淹电极时，充、放电时间常数基本相等，电极上的电压下降为零。左边电容器C₁的工作情况基本相同，只是两只电容器在同一时间，一个充电，另一个放电。

本设备的短路电流，用电容器的容量来恒定，短路时（或水淹电极），变压器输出的电压全部加在电容器上，变压器最大输出高压电流为：

I＝2πfCU_～

式中f：电源频率、赫

C：电容器的容量、法

U_～：变压器输出电压、伏

从上式可见，当电容量确定后，变压器的最高输出电流也就确定了。

上式说明，不管脱水器内发生什么变化，变压器的最大高压电流不会超过计算电流，只要我们设计变压器的高压额定电流大于计算电流，就可保证变压器、整流器永远不会因过电流损坏。

装置的补偿作用如下：

当原油脱水器的运行处于非正常状态，例如水淹电极时，变压器高压侧负载增加，以致完全短路，此时，变压器输出的电压全部加在电容器上，脱水器消耗的有功电能为零。电容器仅消耗无功电能，容性无功电能可以对电网进行功率因数补偿，无功补偿向量图，见附图2。

经测量全站总用电量的功率因数CCS＝0.6（滞后），IR₁为全站有功电流，IL为全站感性电流，其向量和I₁是全站需电网供给的电流。

如原装置供电，脱水器水淹电极时，消耗的有功电流增加IR₂，全站的感性电流不变，这时全站所需电网供给的电流为I₂。从图2可见，I₂大于I₁。

采用新装置供电，脱水器水淹电极时，消耗的有功电流为零，消耗的无功电容电流为IC，全站需电网供给的电流为I₃。

从图2可以看出，I₃不但比I₂小，而且比I₁也小。新装置供电，脱水器水淹电极时，脱水电流表指示的数值虽大，但全站所需电网供给的电流不但没增加，反而下降不少，充分显示出供电装置节电的优越性能。