论文部分内容阅读
石油钻采设备通常工作于公共电网所不及的沙漠、海洋和陆地等环境场合,其中的电站子系统由数台柴油发电机组及其相应的控制系统构成,为石油钻机提供动力电源(小电网供电系统)。石油钻机中的钻井设备(绞车、泥浆泵和转盘等)由大功率的交流或直流电动机驱动,根据钻井工艺需要调节转速和控制转矩,因此,通常采用VFD变频调速系统或SCR直流调速系统来满足钻井工艺要求。众所周知,电力电子装置(VFD变频传动系统和SCR直流传动系统)对电力系统带来谐波污染,尤其是对柴油发电机组小电网系统,谐波污染的问题将更为严重,而且SCR电驱动系统的功率因数较低,也给小电网系统带来额外负担,影响供电质量。因此,对石油钻机电驱动系统进行谐波抑制和提高功率因数,显得尤为重要。本论文正是针对此问题进行的研究和实践。本文对石油钻机电驱动系统的构成及其工作原理作了介绍,重点分析了SCR和VFD电驱动系统谐波和无功功率产生的原因及危害,结合国内外的研究成果,提出对石油钻机电驱动系统进行谐波抑制和无功补偿的方案,并将其应用到实际的工程项目中。石油钻机电驱动系统为典型的多谐波源系统,本文对各个谐波源进行了详细地分析,并且将多个谐波源进行了合成叠加和计算,来确定对电网系统总的影响(电压畸变率);针对SCR和VFD电驱动系统的结构和特点,提出了对SCR和VFD系统进行谐波抑制和无功功率补偿的不同解决方案,即:对SCR电驱动系统,采用有源滤波器+动态无功功率补偿的办法,来消除谐波和改善功率因数;而对VFD电驱动系统,采用有源滤波器来消除谐波即可。对石油钻机SCR和VFD电驱动系统谐波进行的分析和计算,为两系统谐波抑制的方案选型和系统优化提供了设计依据。本文选用适合于柴油发电机组小电网供电系统的有源滤波器(额定电压为690V)来滤除谐波,在系统结构上,采用一个谐波源配置一个有源滤波器的方法,主要解决了CT和PT连接的问题,实践证明系统配置合理,滤波效果良好。同时对SCR电驱动系统设计了动态无功补偿装置,通过实测数据验证了本文对SCR电驱动系统的无功进行了有效地补偿。