[發明專利]鉆機動態功率因數補償及諧波抑制機構

無效

• 申請號: 201210554874.2
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103023049A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 巴平基;康建中;吳景衛;李均平;任海峰
• 申請（專利權）人: 海爾海斯（西安）控制技術有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 邱志賢

技術領域

本發明涉及電動鉆機電氣系統，是鉆機動態功率因數補償及諧波抑制機構。

背景技術

對于以大功率直流驅動為主的陸地電動鉆機電氣系統，從原理上講，其功率因數較低，奇次諧波（主要是5次，7次，11次）量大，影響電能的使用效率，威脅井上電氣設備的安全運行是個老大難問題。現有的無功補償及諧波抑制裝置難以在電動鉆機上運用是因為補償量大，動態過程頻繁或者是價格很高。鉆井隊很少采用。目前，由于燃料（主要是柴油）價格的逐步升高和使用效率低下，鉆井費用大幅上升。因此，從節省能源來看，研制一種適合鉆井用電情況的無功補償及諧波抑制裝置十分必要，特別是提倡鉆井隊使用國家網電作為能源更是如此。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉆機動態功率因數補償及諧波抑制機構，滿足功率因數動態校正及諧波抑制的要求，并達到使用國家網電的條件。

本發明的技術方案是鉆機動態功率因數補償及諧波抑制機構，它至少包括進、出線柜、TCR柜、若干FC柜、綜合柜，其特征是：進、出線柜內部設置有電量檢測單元及動力進線和動力出線；TCR柜內部設置有晶閘管橋整流單元，其核心部件是PFC控制模塊；每個FC柜內部設置有相同容量的電容，并與電抗器串聯；綜合柜內部設置有PLC監控單元；PLC監控單元分別與電量檢測單元、晶閘管橋整流單元、每個FC柜的通斷機構進行通訊。動力進線接外部動力電源，同時又通過斷路器與晶閘管橋整流單元和每個FC柜導通，即若干FC柜和TCR柜并聯與進、出線柜導通。

所述的電量檢測單元對外動力源進行電流、電壓、有功和無功的電量檢測。

所述的晶閘管橋整流單元中核心部件為PFC控制模塊，即功率因數校正模塊，它控制感性負載與鉆井設備的感性負載相加，并使其與投入的容性負載均衡，維持功率因數為“1”。

所述的FC柜的數量根據鉆井工況進行計算，并按各奇次諧波占諧波總量的比例進行分配。

所述的電抗器是三相電抗器，它與電容構成無源型消諧回路。每個FC柜所包含的三相電抗器及TCR柜所包含的直流電抗器都安放在電抗器室中。電抗器室內部設置風機冷卻設備。

所述的綜合柜中設置有PLC監控單元，PLC監控單元帶有PLC控制模板及觸摸顯示屏。

本發明的特點是通過晶閘管橋整流單元所控制的感性無功加上鉆機的感性無功與FC柜容性無功均衡，從而維持功率因數為“1”，同時采用PLC技術，可以由人工進行操作，也可以無人值守自動運行，整套裝置即滿足功率因數動態校正及諧波抑制的要求，并達到使用國家網電的條件，還具有價格適中，具有自動化程度高，操作簡單，抗干擾穩定的特點。

附圖說明

下面將結合實施例對本發明作進一步的說明。

圖1是鉆機動態功率因數補償及諧波抑制機構的結構示意圖。

圖中：1、進、出線柜；101、電量檢測單元；102、動力進線；103、動力出線；2、TCR柜；201、晶閘管橋整流單元；202、PFC控制模塊；203、直流電抗器；3、FC柜；301、電容；302、電抗器；303、電抗器室；4、綜合柜；401、PLC監控單元；402、PLC控制模板；403、觸摸顯示屏。

具體實施方式

如圖1所示，鉆機動態功率因數補償及諧波抑制機構是由進、出線柜1、TCR柜2、若干FC柜3、綜合柜4四種柜組組合而成的整體裝置。

首先根據鉆井工況進行計算，以確定無功補償總容量，主要是第5、7、11次諧波量大，無功補償總容量除以每個電容301的容量得到FC柜3的數量。某次諧波的FC柜數是以其占諧波總量的比例而定。

根據計算得出所需電容301數量，設置數量相符的FC柜3，每個FC柜3內部的電容301容量相同，同時每個FC柜3帶有一個電抗器（302），所有電抗器放置在電抗器室（303）中。

電抗器302是三相電抗器，它與電容301構成無源型消諧回路，電抗器室303內部設置風機冷卻設備，對電抗器302降溫。

進、出線柜1內部設置有電量檢測單元101及動力進線102和動力出線103。

電量檢測單元101是對外動力源電流、電壓、有功和無功等電量信息進行檢測的元件。?動力進線102連接外動力電源，動力出線103與后續設備連接。

TCR柜2內部設置有晶閘管橋整流單元201，晶閘管橋整流單元201中核心部件為PFC控制模塊202，即功率因數校正模塊，它控制感性負載（即直流電抗器）與鉆井設備的感性負載相加，與投入的容性負載均衡，維持功率因數為“1”。