CN201860109U - 石油钻井发电机组滤波补偿节能装置 - Google Patents

石油钻井发电机组滤波补偿节能装置 Download PDF

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孙正义
薄和秋
王震波
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Abstract

一种石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，包括电压电流互感器、监测控制器、滤波电容器组、电容投切执行器。所述电压电流互感器和滤波电容器连接于三相四线电源A、B、C、N线路上，监测控制器和电容投切执行器顺次连接于电压电流互感器和滤波电容器之间，上述各单元安装于不锈钢柜体中。本实用新型技术具有补偿钻井发电机组功率因数，滤除谐波，减少柴油发电机组使用的柴油、提高能源的利用率、提高钻机控制系统的稳定性、减少大气污染物的排放。广泛在地质、勘探、钻井工程中应用。

Description

石油钻井发电机组滤波补偿节能装置
技术领域
本实用新型涉及钻井现场发电机组动力控制设备。
背景技术
传统的钻井现场的动力及控制设备，一般配置为柴油机或机组驱动发电机或机组的自发电设备。为钻井现场发作出了贡献，但其同时存在着如下的缺点或不足：①因柴油机或机组所带负荷工况比较复杂，主要负荷为变频电机。负荷变化比较大，功率因数不稳定，功率因数从0.65~0.85之间波动。②因现场主要负荷为变频电机，变频器工作时产生大量的谐波，主要是5次，7次，11次谐波，这些谐波是电网中的公害；③能源消耗大，谐波本身即是损耗，并影响计量等精密仪器仪表的正常使用；④谐波严重时可能烧毁井场电气设备，钻机控制系统稳定性差。
发明内容
本实用新型的目是提供一种石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，采用可控硅快速投切及三相共补、分项单独补偿的电容器组及LC滤波支路结构，有效地滤除系统中的谐波、提高钻机控制系统的稳定性、减少大气污染物的排放、提高能源的利用率，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。
本实用新型所述的钻井发电机组滤波补偿节能装置，包括电压电流互感器、监测控制器、滤波电容器组、电容投切执行器。所述电压电流互感器和滤波电容器连接于三相四线电源A、B、C、N线路上，监测控制器和电容投切执行器顺次连接于电压电流互感器和滤波电容器之间，上述各单元安装于不锈钢柜体中。
其中，所述电压电流互感器和滤波电容器组并行与三相四线电源A、B、C、N线路相连接。所述电容投切执行器包括顺次相连接的避雷器、总断路器、支路断路器、滤波电抗器、可控硅模块。所述滤波电容器组包括相互并行连接的共补电容器和分补电容器。所述共补电容器为四级共补支路，分补电容器为三级分补支路，滤波电抗器、滤波电容器组经过可控硅投切。
本实用新型与现有技术相比较具有如下优点：
1、提高功率因数，滤除供电系统中的谐波，可以节约柴油，提高能源的利用率、提高钻机控制系统的稳定性、降低钻井过程中的噪声污染、降低大气污染物的排放、改善钻井工人的作业环境、使钻井生产更加安全、高效、环保、节约大量的燃油和维护费用，经济效益和社会效益显著；
2、受电功率因数不低于0.92，且不产生无功返送；
3、经测试，谐波滤除效果超过80%；
4、保持电压稳定，电压波动范围不高于±2%，电压电流波形得到完美改善；
5、能够满足井场的工作参数、性能和工艺要求，既可以三相共补，也可以分项单独补偿；
6、避免并联谐振、串联谐振事件的发生，投切开关采用可控硅实现过零投切，投切无涌流，无冲击；
7、动态补偿，响应速度小于20ms，能够满足无功变化快的要求电流的畸变小于8%；
8、合理调整谐波阻抗频率特性，任何情况下都不发生谐波并联谐振和谐波电流放大现象；
9、跟随负荷、功率因数、谐波的变化自动跟踪、自动调整无功补偿、消谐滤波，在自动跟踪自动调整时，保证电网中的各电气参数符合国标，且不造成过补和谐振；
10、加装数据采集系统，配置GPRS无线通讯装置，可以将电量，有功功率，无功功率，功率因数等数据每30秒向主站传送一次；
11、装置高性能断路器并联于系统母线上，装置内设有多级保护，即使装置出现故障也不影响原发电机的正常运行。
附图说明
图1为本实用新型技术的控制电路结构示意图；
图2为按图1所示的电气原理示意图。
具体实施方式
参阅图1-图2，一种石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，包括电压电流互感器1、监测控制器2、滤波电容器组11、电容投切执行器10。电压电流互感器1和滤波电容器组11连接于三相四线电源A、B、C、N线路上，监测控制器2和电容投切执行器10顺次连接于电压电流互感器1和滤波电容器组11之间，上述各单元安装于不锈钢柜体中。
电压电流互感器1和滤波电容器组11并行与三相四线电源A、B、C、N线路相连接。电容投切执行器10包括顺次相连接的避雷器3、总断路器4、支路断路器5、滤波电抗器6、可控硅模块7。滤波电容器组11包括相互并行连接的共补电容器9和分补电容器8。共补电容器9为四级共补支路，分补电容器8为三级分补支路，滤波电抗器6、滤波电容器组11经过可控硅7投切。
运行时，控制器2通过电流互感器1的二次电流采集A、B、C三相电流，从母线电源A、B、C、N采集母线线电压和相电压，通过付氏算法计算功率因数，系统所需无功，控制可控硅投切电容器组。达到补偿系统无功功率，减少柴油发电机输出总功率，降低柴油的使用，节能减排。控制器采集三相电压，三相电流。采用交流采样，保证了采样的实时性和计算的有效性。滤波电容器组11既可以三相共补，也可以分项单独补偿。

Claims (5)

1.一种石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，包括电压电流互感器、监测控制器、滤波电容器组、电容投切执行器，其特征在于所述电压电流互感器和滤波电容器连接于三相四线电源A、B、C、N线路上，监测控制器和电容投切执行器顺次连接于电压电流互感器和滤波电容器之间，上述各单元安装于不锈钢柜体中。
2.根据权利要求1所述的石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，其特征在于所述电压电流互感器和滤波电容器组并行与三相四线电源A、B、C、N线路相连接。
3.根据权利要求1或2所述的石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，其特征在于所述电容投切执行器包括顺次相连接的避雷器、总断路器、支路断路器、滤波电抗器、可控硅模块。
4.根据权利要求1所述的石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，其特征在于所述滤波电容器组包括相互并行连接的共补电容器和分补电容器。
5.根据权利要求1或4所述的石油钻井发电机组滤波补偿节能装置，其特征在于所述共补电容器为四级共补支路，分补电容器为三级分补支路，滤波电抗器、滤波电容器组经过可控硅投切。
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