[实用新型]电动钻机专用无功补偿及谐波抑制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻机电气系统无功补偿领域，具体说是电动钻机专用无功补偿及谐波抑制装置。

背景技术

石油行业的钻井设备，电动钻机系统和机械钻机系统相比，由于具有整体性能先进、操作控制方便、自动化程度高、处理事故能力强等优点，正在成为主流选择。电动钻机系统野外作业，采用多台柴油发电机并联形成独立电网向负载供电或使用电力系统的10kV电网供电。直流电动机作为主传动的技术方案，由于直流电动机调速采用晶闸管(SCR)移相控制完成，在调速运行过程中，不但功率因数不高、而且向电网注入大量谐波。谐波和无功功率对供、用电会产生一定的不良影响，主要表现在：(1)直流电动机快速调速过程所造成的无功冲击。(2)低功率因数运行，造成线路电压损失增大和电能损耗的增加，降低发电机的有功功率的输出。(3)使用10kV电网供电时，面临着商用电网的罚款，同时造成商用电网电压波动过大。(4)谐波对发电机供电电网及商业供电电网均会产生严重的谐波污染，影响供电质量，危及电力系统的安全运行，一旦造成事故将是灾难性的后果。因此很有必要对该独立电网的谐波和无功进行治理。

目前，补偿装置大多采用并联电容器和电感L构成的无源滤波器。该方法结构简单，成本低，容易实现，既可补偿谐波，又可补偿无功。长期以来，被广泛用于补偿电力系统中的谐波和无功功率。但是，由于钻机电气系统电网谐波含量非常丰富，并且在动力负荷启动、停机和调速等过渡过程中，电网基波电压、频率、无功功率都会发生变化，因此，采用LC无源滤波器存在以下缺点。

1)、LC无源滤波器毕竟是有级投切，无功的补偿自然也是有级的，不可能连续变化。

2)、有的LC无源滤波器虽然由原来的机械投切改用晶闸管投切，投切的响应虽然加快了，但仍是有级的。

3)、如果LC无源滤波器的各支路间快速频繁切换，对LC滤波器中的电容器、电感都可能带来非常大的危害。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电动钻机专用无功补偿及谐波抑制装置，具有无投切冲击、响应速度快、补偿容量大和滤波效果好的优点。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

电动钻机专用无功补偿及谐波抑制装置，其特殊之处在于：所述的无功补偿及谐波抑制装置由参数固定的LC无源滤波器和直流电感控制装置构成，LC无源滤波器和直流电感控制装置并联，且直接与交流公共母线相连；所述的LC无源滤波器分为多组滤波支路，滤除谐波。

上述的多组滤波支路为3组，滤除供电系统中的5、7次谐波和高次谐波。

上述的无功补偿及谐波抑制装置设置保护电路和系统的保护控制电路。

上述的直流电感控制装置配置固定电抗器，其为铁芯干式结构。

本实用新型相对于现有技术，其优点如下：

1)针对钻机电气系统专门设计，可适应无功冲击运行的工况；

2)无功补偿与谐波治理同时兼顾，适合石油行业钻井设备的电动钻机系统的供电要求；

3)系统作为整体并联接入电网，不必改接电网，便于现场安装；

4)采用目前国内已有的成熟技术，具有良好的可实施性。

附图说明

图1为本实用新型的FC+DCR的补偿治理的原理图；

图2为本实用新型的功率因数校正器单线图；

图3为本实用新型的带功率因数的系统单线图。

具体实施例

参见图1，本实用新型采用无源滤波器加直流电感控制装置(FC+DCR)的方法，解决电动钻机系统无功功率和谐波治理的问题，其具有无投切冲击、响应速度快、补偿容量大和滤波效果好的特点，它的主电路拓扑是由一定支路数的无源滤波器加直流电感控制装置，此方案的最大优越性是一定支路数的无源滤波器滤除供电系统中的5、7次谐波，并设11次高通滤波支路，消除11次以上的谐波，由直流电感控制装置控制系统的感性无功，保障功率因数在0.92以上。

图1是一个标准的钻机电控系统。3台或4台柴油发电机组并网运行，或者市网供电，将交流动力电送到交流公共母线。用电设备SCR1、SCR2整流柜和MCC电机控制中心从交流公共母线取电。

本实用新型无功补偿及谐波抑制装置1由参数固定的LC无源滤波器2和直流电感控制装置3构成，LC无源滤波器2和直流电感控制装置3并联，且直接与交流公共母线相连；所述的LC无源滤波器2分为多组滤波支路，滤除谐波。