[實用新型]石油鉆機供電系統動態補償裝置

無效

• 申請號: 200920033105.1
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN201398079Y
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 叢萬生;張國山;吳陽
• 申請（專利權）人: 寶雞石油機械有限責任公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 西安弘理專利事務所
• 代理人: 羅 笛

技術領域

本實用新型屬于石油鉆機供電系統技術領域，涉及一種石油鉆機供電系統動態補償裝置。

背景技術

石油鉆機的供電系統采用多臺柴油發電機組并網發電，負載為變頻器和可控硅整流系統驅動的交直流電動機，交直流電動機帶動絞車、泥漿泵、轉盤和頂驅等鉆井設備運行。而直流電機、交流變頻電機、交流異步電機和變壓器等用電設備基本屬于感性負載，在運行時除了從供電系統取用有功功率P外，還取用相當數量的無功功率Q，系統中的視在功率S＝(P²+Q²)^1/2。功率因數COS￠＝P/S，￠為功率因數角，是負載上電壓與電流的相位差，也就是負載的阻抗角，所以功率因數是由負載本身的性質決定的，與外加電源的大小和相位沒有關系。負載中等效電阻越大，功率因數角￠越小，COS￠值越大。當負載吸收的有功功率為一定值時，其功率因數越低，總電流I就越大，無功功率Q隨之增大，使得供電線路上的電能損耗和電壓損耗也就越大，發電機和變壓器等設備的容量利用率也就越低，造成了能源的損耗和成本費用的增高。由于功率因數的降低，直接影響了電網的供電質量，給供電系統帶來了不良影響。因此降低供電線路功率損耗的措施之一就是盡可能減少無功在線路上的傳輸，提高負荷自然功率因數和實現無功補償，該措施同時可抑制諧波，從安全和經濟的角度分析，石油鉆機供電系統的無功補償十分重要。

石油鉆機供電系統的無功補償，傳統多采用固定電容補償裝置來實現。但對于負荷變化比較頻繁的石油鉆機供電系統，該固定電容補償裝置，造成母線負荷重時無功功率補償不足；母線負荷輕時，無功功率又倒送回電網，使母線電壓升高。針對石油鉆機供電系統中的負荷是隨時變化的，所需要的無功功率也是隨時變化的特點，為了維持無功平衡，要求無功補償裝置具備動態補償功能是非常必要的。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種石油鉆機供電系統動態補償裝置，解決了現有固定電容補償裝置在供電系統母線負荷重時無功功率補償不足，母線負荷輕時，無功功率倒送回電網，導致母線電壓升高的問題，實現了供電系統無功功率的動態補償，能夠維持電網的無功平衡，同時能抑制電網的諧波。

本實用新型所采用的技術方案是，石油鉆機供電系統動態補償裝置，包括并聯的晶閘管相控電抗器和濾波器，晶閘管相控電抗器包括控制器，晶閘管相控電抗器還包括首尾依次相連接的三個晶閘管，每個晶閘管的兩端分別串聯有一電抗器，控制器分別與三個晶閘管相連接，控制器采用DSP。

本實用新型動態補償裝置采用晶閘管相控電抗器TCR和固定電容器FC并聯的結構，對石油鉆機獨立電網動態無功負荷的功率因數進行校正，并進行無功功率動態補償，可有效改善供電系統的質量，降低了過電壓，解決了電壓波動、閃變抑制和諧波治理等問題，提高了供電系統的穩定性，改善電壓和電流的不平衡。提高鉆機運行的可靠性和安全性，節能降耗，具有可觀的經濟效益。

附圖說明

圖1是本實用新型動態補償裝置的結構示意圖。

圖中，1.晶閘管相控電抗器，2.濾波器，3.負載。

其中，1-1.控制器，1-2.晶閘管，1-3.電抗器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

本實用新型動態補償裝置的結構，如圖1所示。包括晶閘管相控電抗器1和濾波器2，晶閘管相控電抗器1與濾波器2并聯。晶閘管相控電抗器1包括控制器1-1，晶閘管相控電抗器1還包括首尾依次相連接的三個晶閘管1-2，每個晶閘管1-2的兩端分別串聯有一電抗器1-3?？刂破?-1分別與三個晶閘管1-2相連接。

控制器1-1采用全數字化智能控制系統DSP，用于實時監測電網系統無功功率的變化，對三個晶閘管1-2進行實時檢測和控制，對晶閘管相控電抗器1進行實時調節。并具有聯網通訊功能，可查看時間、運行方式、投切組別以及母線電壓、電流、功率因數；

濾波器2，用于向鉆機電網系統提供恒定容性無功功率，并對鉆機電網進行諧波抑制和無功功率補償；

晶閘管相控電抗器1，用于產生可變感性負載。

本實用新型動態補償裝置采用固定電容器2與晶閘管相控電抗器1并聯的結構，應用于石油鉆機電壓為400V或600V的獨立電網，通過晶閘管1-2調整流過電抗器1-3的電流，使晶閘管相控電抗器1的回路產生可變感性負載。固定電容器2的回路由濾波電容器和濾波電抗器組成特定的濾波通道，向石油鉆機電網系統提供恒定容性無功功率，對鉆機電網進行諧波抑制和無功功率補償。

本實用新型動態補償裝置能夠根據石油鉆機獨立電網系統中無功功率的大小和功率因數的要求進行自動投切與調節，快速實現無功功率的動態補償，保證電網系統的功率因數保持在0.93以上。本動態補償裝置實時跟蹤負載3的變化，響應時間小于10ms，能快速動態可控補償鉆機電網系統的無功功率，無功調節范圍為0～100％，任何情況下均不發生無功倒送的現象。同時，該動態補償裝置的保護措施齊全，自動化程度高，能在外部故障或停電時自動退出，送電后自動恢復運行，適應石油鉆機供電系統感性負載多、負荷隨時突變的情況，能抑制諧波，提高鉆機運行可靠性和安全性，適合油田野外工況。