石油鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償研究.pdf

1、石油鉆采設(shè)備通常工作于公共電網(wǎng)所不及的沙漠、海洋和陸地等環(huán)境場(chǎng)合，其中的電站子系統(tǒng)由數(shù)臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組及其相應(yīng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成，為石油鉆機(jī)提供動(dòng)力電源（小電網(wǎng)供電系統(tǒng)）。石油鉆機(jī)中的鉆井設(shè)備（絞車、泥漿泵和轉(zhuǎn)盤等）由大功率的交流或直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)鉆井工藝需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和控制轉(zhuǎn)矩，因此，通常采用VFD變頻調(diào)速系統(tǒng)或SCR直流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)滿足鉆井工藝要求。眾所周知，電力電子裝置（VFD變頻傳動(dòng)系統(tǒng)和SCR直流傳動(dòng)系統(tǒng)）對(duì)電力系統(tǒng)帶來(lái)諧波污染，尤

2、其是對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組小電網(wǎng)系統(tǒng)，諧波污染的問(wèn)題將更為嚴(yán)重，而且SCR電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，也給小電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)，影響供電質(zhì)量。因此，對(duì)石油鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制和提高功率因數(shù)，顯得尤為重要。本論文正是針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行的研究和實(shí)踐。 本文對(duì)石油鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理作了介紹，重點(diǎn)分析了SCR和VFD電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)諧波和無(wú)功功率產(chǎn)生的原因及危害，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究成果，提出對(duì)石油鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆?/p>

3、案，并將其應(yīng)用到實(shí)際的工程項(xiàng)目中。 石油鉆機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為典型的多諧波源系統(tǒng)，本文對(duì)各個(gè)諧波源進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并且將多個(gè)諧波源進(jìn)行了合成疊加和計(jì)算，來(lái)確定對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)總的影響（電壓畸變率）；針對(duì)SCR和VFD電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，提出了對(duì)SCR和VFD系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)牟煌鉀Q方案，即：對(duì)SCR電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用有源濾波器+動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)霓k法，來(lái)消除諧波和改善功率因數(shù)；而對(duì)VFD電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用有源濾波器來(lái)消除諧

4、波即可。 對(duì)石油鉆機(jī)SCR和VFD電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)諧波進(jìn)行的分析和計(jì)算，為兩系統(tǒng)諧波抑制的方案選型和系統(tǒng)優(yōu)化提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。本文選用適合于柴油發(fā)電機(jī)組小電網(wǎng)供電系統(tǒng)的有源濾波器（額定電壓為690V）來(lái)濾除諧波，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，采用一個(gè)諧波源配置一個(gè)有源濾波器的方法，主要解決了CT和PT連接的問(wèn)題，實(shí)踐證明系統(tǒng)配置合理，濾波效果良好。同時(shí)對(duì)SCR電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文對(duì)SCR電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的無(wú)功進(jìn)行了有效地補(bǔ)