[發(fā)明專利]一種適用測(cè)試長(zhǎng)距離變頻供電系統(tǒng)的海纜模擬裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110793672.2
• 申請(qǐng)日: 2021-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113484644A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志剛;魏澈;劉義勇;李強(qiáng);邱銀鋒;胡意茹;徐正海;王文祥;張昊;侯廣信
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油研究總院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發(fā)明涉及一種適用測(cè)試長(zhǎng)距離變頻供電系統(tǒng)的海纜模擬裝置及方法，其包括中壓柜體，中壓柜體內(nèi)的上部設(shè)置有多個(gè)電抗器，每個(gè)電抗器分別與一個(gè)電阻的一端連接，各電阻的另一端分別與電壓互感器、電流互感器和母線連接頭連接；母線連接頭還分別與各電抗器、電纜接線柱和多個(gè)電容器連接；各電容器還分別與電流互感器連接，各電容器均與測(cè)量和控制室連接；各電抗器、各電阻和各電容器之間的連接構(gòu)成海纜的Π型等效電路。本發(fā)明可真實(shí)模擬長(zhǎng)距離海底電纜及水下分配電纜的分布電容效應(yīng)，同時(shí)可進(jìn)行組合模擬不同長(zhǎng)度、不同截面，并可方便對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓等進(jìn)行測(cè)試和分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種適用測(cè)試長(zhǎng)距離變頻供電系統(tǒng)的海纜模擬裝置及方法。

背景技術(shù)

未來(lái)國(guó)內(nèi)外油氣產(chǎn)量增長(zhǎng)主要來(lái)自海洋，而海洋重點(diǎn)發(fā)展為深水油氣田開(kāi)發(fā)。變頻器通過(guò)長(zhǎng)距離海底電纜為水下電泵供電是深水油氣田經(jīng)濟(jì)高效的主要開(kāi)發(fā)方式。

變頻器通過(guò)長(zhǎng)距離(可達(dá)30km至45km)海底電纜為電潛泵或增壓泵供電并驅(qū)動(dòng)面臨諧波放大、dV/dt和堵轉(zhuǎn)啟動(dòng)等技術(shù)問(wèn)題，變頻器控制算法和輸出濾波均需要結(jié)合長(zhǎng)距離電纜和系統(tǒng)特性進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)和測(cè)試，同時(shí)長(zhǎng)距離海纜及連接接頭需要根據(jù)系統(tǒng)特性和供電特點(diǎn)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)和要求。由于深水油田海底電纜、水下電接頭等水下設(shè)施昂貴、海上作業(yè)費(fèi)用高，如因變頻器輸出端濾波器設(shè)計(jì)、控制方式和算法不合理導(dǎo)致波反射疊加造成過(guò)電壓損害電接頭、海底電纜絕緣，或無(wú)法啟動(dòng)電機(jī)都將造成重大損失。因此在車間搭建一個(gè)長(zhǎng)距離變頻供電系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行模擬測(cè)試，開(kāi)展不同頻率段的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)測(cè)試十分必要。變頻長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)模擬測(cè)試是驗(yàn)證變頻器輸出濾波器設(shè)計(jì)、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、海纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)等功能符合性的必要步驟。由于長(zhǎng)距離中壓(10kV級(jí)別及以上)海底電纜長(zhǎng)達(dá)數(shù)十千米，模擬測(cè)試中難以采用實(shí)物，工廠內(nèi)也難以采用實(shí)際電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，因此發(fā)明一套海纜模擬裝置，可組合和調(diào)整參數(shù)模擬不同海纜長(zhǎng)度和參數(shù)解決了實(shí)際測(cè)試難題。通過(guò)測(cè)試對(duì)保證變頻供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能和參數(shù)指標(biāo)，防止在海上投產(chǎn)后不能正常運(yùn)行或由于過(guò)電壓導(dǎo)致的海底電纜及水下接頭絕緣損壞，提高系統(tǒng)的可靠性和安全穩(wěn)定性十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種適用測(cè)試長(zhǎng)距離變頻供電系統(tǒng)的海纜模擬裝置及方法，其能有效保證變頻電源輸出特性滿足電氣系統(tǒng)要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種適用測(cè)試長(zhǎng)距離變頻供電系統(tǒng)的海纜模擬裝置，其包括：中壓柜體、電抗器、電阻、電容器、母線連接頭、電纜接線柱、電壓互感器、電流互感器和測(cè)量和控制室；所述中壓柜體內(nèi)的上部設(shè)置有多個(gè)所述電抗器，每個(gè)所述電抗器分別與一個(gè)所述電阻的一端連接，各所述電阻的另一端分別與所述電壓互感器、電流互感器和母線連接頭連接；所述母線連接頭還分別與各所述電抗器、電纜接線柱和多個(gè)電容器連接；各所述電容器還分別與所述電流互感器連接，各所述電容器均與所述測(cè)量和控制室連接；各所述電抗器、各所述電阻和各所述電容器之間的連接構(gòu)成海纜的Π型等效電路。

進(jìn)一步，所述中壓柜體的底部，設(shè)置有風(fēng)扇。

進(jìn)一步，所述電容器可根據(jù)需要更換不同容量，所述電抗器采用可調(diào)電抗器，所述電阻采用多組分接形式。

進(jìn)一步，采用多個(gè)所述海纜模擬裝置并柜結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離海纜模擬；通過(guò)所述母線連接頭相互連接實(shí)現(xiàn)并柜。

一種適用測(cè)試長(zhǎng)距離變頻供電系統(tǒng)的海纜模擬方法，該方法基于上述海纜模擬裝置及海纜模擬測(cè)試電路實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟1、根據(jù)實(shí)際被測(cè)試電氣系統(tǒng)海纜長(zhǎng)度和參數(shù)計(jì)算配置海纜模擬裝置的數(shù)量及每個(gè)海纜模擬裝置參數(shù)；

步驟2、根據(jù)實(shí)際被測(cè)試電氣系統(tǒng)選擇測(cè)試電機(jī)和模擬負(fù)載對(duì)拖電機(jī)；

步驟3、無(wú)濾波器接入情況下連接變頻供電系統(tǒng)一次主回路及二次測(cè)量回路；

步驟4、進(jìn)行上電檢查，檢查無(wú)誤后，系統(tǒng)通電進(jìn)行電性能測(cè)試，確保系統(tǒng)主電路和測(cè)量回路功能正常，進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行工況及暫態(tài)運(yùn)行工況測(cè)試；