[發(fā)明專(zhuān)利]一種電動(dòng)鉆機(jī)用APF與TSF混合型補(bǔ)償裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210068168.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102593848A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬西庚;路茂增;徐峻濤;張永平;姚建青;韓長(zhǎng)忠;劉盟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東營(yíng)愛(ài)特機(jī)電技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/18
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 山東濟(jì)南齊魯科技專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混合型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，尤其是一種適用于井場(chǎng)電能質(zhì)量治理的新型的防諧振的有源濾波器與晶閘管投切電容器的混合型補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)

為提高采油的自動(dòng)化與智能化，電動(dòng)鉆機(jī)在油田行業(yè)中的應(yīng)用日益普及；目前在石油鉆井行業(yè)中，電動(dòng)鉆機(jī)分為AC-SCR-DC類(lèi)型的直流電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)和AC-VFD-AC交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)兩種；兩種電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)都存在：諧波電流大、功率因數(shù)低及三相不平衡現(xiàn)象；其中，目前的焦點(diǎn)是諧波問(wèn)題和功率因數(shù)低問(wèn)題。

由于無(wú)論AC-SCR-DC類(lèi)型的直流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)或是AC-VFD-AC交流變頻電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其電動(dòng)力系統(tǒng)中均包含三相整流橋，這樣導(dǎo)致井場(chǎng)中流動(dòng)著大量的????????????????????????????????????????????????主導(dǎo)次諧波電流為自然數(shù)，為防止諧波電流流入電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)構(gòu)成污染，一種簡(jiǎn)單有效的補(bǔ)償裝置是晶閘管投切濾波器TSFThyristor?Switched?Filter；TSF是將電容器和電抗器調(diào)配成在某次諧波諧振的狀態(tài)，來(lái)完成濾除諧波的目的，一般TSF常被設(shè)計(jì)為不少于三組的調(diào)諧于5次或7次或11次的濾波器并聯(lián)的形式；當(dāng)TSF的各分組容量選擇合適時(shí)，能保證井場(chǎng)的功率因數(shù)處于0.92以上；當(dāng)TSF控制得當(dāng)時(shí)，其具有無(wú)沖擊投切、相應(yīng)速度快、補(bǔ)償容量大及濾波效果好的特點(diǎn)；即TSF可較好的滿(mǎn)足井場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制的任務(wù)；TSF型補(bǔ)償裝置是當(dāng)今用于井場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制工作的主導(dǎo)設(shè)備，但由于其工作是僅是根據(jù)井場(chǎng)的無(wú)功需求判斷和投入TSF應(yīng)投切組合，而沒(méi)有考慮到井場(chǎng)諧波非線(xiàn)性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流在井場(chǎng)供電系統(tǒng)和濾波器之間的分配關(guān)系；此外，井場(chǎng)諸如絞車(chē)、泥漿泵等設(shè)備在運(yùn)行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生除主導(dǎo)次諧波以外的其它次諧波電流，而高次濾波器組對(duì)流經(jīng)的低次諧波電流呈現(xiàn)容性，這樣就可能導(dǎo)致濾波器組工作時(shí)，將某次諧波電流放大；某次諧波電流被放大后，最好的可能是濾波器組檢測(cè)保護(hù)模塊動(dòng)作，將該次濾波支路觸發(fā)信號(hào)封鎖，這樣將導(dǎo)致TSF容量得不到有效的利用；其次可能濾波器組的檢測(cè)保護(hù)模塊沒(méi)有動(dòng)作，導(dǎo)致濾波支路的電容器或電抗器被燒壞，使硬件成本增加及TSF不能可靠的完成井場(chǎng)補(bǔ)償工作；最壞的可能是將井場(chǎng)的供電系統(tǒng)摧毀，這帶來(lái)的損失往往是不可估計(jì)的。

根據(jù)諧波電流放大的根本原因——投入的高次濾波器組對(duì)流經(jīng)的低次諧波電流顯容性，當(dāng)TSF被設(shè)計(jì)為5次、7次及11次并聯(lián)的形式時(shí)，其可能與電網(wǎng)發(fā)生諧振的次數(shù)為2~10次。

在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，與本專(zhuān)利申請(qǐng)的相關(guān)內(nèi)容主要有以下幾份文獻(xiàn)。

文獻(xiàn)一為由西安寶美電氣工業(yè)有限公司于2008年8月22日申請(qǐng)，2009年5月20日公開(kāi)的，公開(kāi)號(hào)為?CN201243204的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文件，電動(dòng)鉆機(jī)專(zhuān)用無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制裝置較為系統(tǒng)的介紹一種由三組分別濾除5次、7次和高次諧波的固定濾波器組和一組晶閘管控制的電感TCRThyristor?Controlled?Reactor，晶閘管控制電抗器組成的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，如圖1所示，該裝置中利用晶閘管控制電抗器TCR來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，進(jìn)而提高井場(chǎng)的功率因數(shù)，但TCR工作時(shí)產(chǎn)生諧波，且該裝置工作時(shí)可能與電網(wǎng)發(fā)生諧波現(xiàn)象。

文獻(xiàn)二為由湖南大學(xué)于2005年5月27日申請(qǐng)，2006年7月12日公開(kāi)的，公開(kāi)號(hào)為CN2796213的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，混合型大功率有源濾波器具體介紹了一種將電力有源濾波器APFActive?Power?Filter經(jīng)耦合變壓器與固定電容器組的基波串聯(lián)諧振模塊相并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示；該結(jié)構(gòu)的混合型補(bǔ)償裝置可克服APF容量大及成本高的缺點(diǎn)，但與APF耦合的濾波器屬固定電容組，導(dǎo)致其在動(dòng)態(tài)補(bǔ)償工作時(shí)，需一晶閘管控制電抗器TCR一起配合工作，而這種補(bǔ)償裝置在空載運(yùn)行時(shí)，TCR運(yùn)行在額定電流，空載損耗大；此外，由于基波諧振電路的引入，使APF直流側(cè)電容不再與電網(wǎng)存在基波能量的交換，造成直流側(cè)電壓的不易控制。