石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)諧波抑制和無功補償研究.pdf

1、石油鉆采設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)境場合，其中的電站子系統(tǒng)由數(shù)臺柴油發(fā)電機組及其相應的控制系統(tǒng)構成，為石油鉆機提供動力電源（小電網(wǎng)供電系統(tǒng)）。石油鉆機中的鉆井設備（絞車、泥漿泵和轉(zhuǎn)盤等）由大功率的交流或直流電動機驅(qū)動，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)來滿足鉆井工藝要求。眾所周知，電力電子裝置（VFD變頻傳動系統(tǒng)和SCR直流傳動系統(tǒng)）對電力系統(tǒng)帶來諧波污染，尤

2、其是對柴油發(fā)電機組小電網(wǎng)系統(tǒng)，諧波污染的問題將更為嚴重，而且SCR電驅(qū)動系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，也給小電網(wǎng)系統(tǒng)帶來額外負擔，影響供電質(zhì)量。因此，對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)進行諧波抑制和提高功率因數(shù)，顯得尤為重要。本論文正是針對此問題進行的研究和實踐。 本文對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)的構成及其工作原理作了介紹，重點分析了SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)諧波和無功功率產(chǎn)生的原因及危害，結合國內(nèi)外的研究成果，提出對石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)進行諧波抑制和無功補償?shù)姆?/p>

3、案，并將其應用到實際的工程項目中。 石油鉆機電驅(qū)動系統(tǒng)為典型的多諧波源系統(tǒng)，本文對各個諧波源進行了詳細地分析，并且將多個諧波源進行了合成疊加和計算，來確定對電網(wǎng)系統(tǒng)總的影響（電壓畸變率）；針對SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)的結構和特點，提出了對SCR和VFD系統(tǒng)進行諧波抑制和無功功率補償?shù)牟煌鉀Q方案，即：對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)，采用有源濾波器+動態(tài)無功功率補償?shù)霓k法，來消除諧波和改善功率因數(shù)；而對VFD電驅(qū)動系統(tǒng)，采用有源濾波器來消除諧

4、波即可。 對石油鉆機SCR和VFD電驅(qū)動系統(tǒng)諧波進行的分析和計算，為兩系統(tǒng)諧波抑制的方案選型和系統(tǒng)優(yōu)化提供了設計依據(jù)。本文選用適合于柴油發(fā)電機組小電網(wǎng)供電系統(tǒng)的有源濾波器（額定電壓為690V）來濾除諧波，在系統(tǒng)結構上，采用一個諧波源配置一個有源濾波器的方法，主要解決了CT和PT連接的問題，實踐證明系統(tǒng)配置合理，濾波效果良好。同時對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)設計了動態(tài)無功補償裝置，通過實測數(shù)據(jù)驗證了本文對SCR電驅(qū)動系統(tǒng)的無功進行了有效地補