CN202153611U - 机械及复合钻机高压配电补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机械及复合钻机高压配电补偿装置，涉及钻机高压配电及无功补偿技术领域，包括配电部分和无功补偿部分，所述的配电部分包括辅助发电房、高压房、低压房和电控/配电房，其中，辅助发电房内的供电电缆与高压房内的400V输入柜连接，高压房的400V输出柜分别于电控/配电房和低压房的400V输入端子连接，高压房的600V输出端子与低压房的600V输入端子连接。本实用新型具有配电安全、功率因数和谐波效果好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻机高压配电及无功补偿技术领域，确切地说涉及一种钻机高压配电及无功补偿及谐波抑制装置。
背景技术
石油钻机基本上都是柴油机驱动，油耗高、噪音和排放较大。近年来随着电网的不断发展，通过电网电力驱动钻机的可能性越来越大，国内各大油田在电网覆盖范围内，逐步开始采用网电驱动钻机。
钻机网电驱动方案主要包括外围供电和全场供电两种方案，外围供电时网电仅代替原来两台柴油发电机组供电，保留机房柴油机组驱动，全场供电除机房保留1~2台柴油机组备用外，井场均通过网电供电，机房整传箱通过电动化机组驱动。
通常机械/复合钻机用油改电设备包括高压房、低压房和电动化机组等。高压房内包括高压配电、无功补偿、谐波抑制和双电源互锁安全装置等。低压房内包括变频柜或整流柜、PLC柜、空调和进出线柜等。电动化机组包括变频或直流电动机、配重水箱和橇座等。
井场内为电网的10kV和井队自配的400V自发电等两种双电源供电，安全要求性高。同时由于外接10kV电网，要求井场功率因数和谐波在电网的规定范围内，因此需要对600V和400V电源进行无功功率补偿和谐波抑制。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种机械/复合钻机用油改电设备的高压配电、无功补偿及谐波抑制装置，本实用新型具有配电安全、功率因数和谐波效果好的优点。
本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：
一种机械及复合钻机高压配电补偿装置，包括配电部分和无功补偿部分，其特征在于：所述的配电部分包括辅助发电房、高压房、低压房和电控/配电房，其中，辅助发电房内的供电电缆与高压房内的400V输入柜连接，高压房的400V输出柜分别于电控/配电房和低压房的400V输入端子连接，高压房的600V输出端子与低压房的600V输入端子连接。
所述无功补偿部分包括400V无功补偿装置和600V无功补偿装置，400V无功补偿包括1组30kVA、1组60kVar和3组120kVar补偿支路，通过晶闸管并通过大功率复合投切开关实现无触点自动投切。大功率复合投切开关采集400V电源电流信号，通过微机自动计算功率因数，然后通过控制LC回路的投切支路的不同组合，实现功率因数的闭环控制。
600V无功补偿包括3个无功补偿柜，各含3个LC支路，共计9个LC支路通过9组晶闸管开关控制投切，9组晶闸管开关通过1个公共的大功率复合投切开关进行控制。大功率复合投切开关采集600V电流信号，通过微机自动计算功率因数，然后通过控制LC回路的投切支路的不同组合，实现功率因数的闭环控制。
大功率复合投切开关为本领域的现有技术，如乐清市卡西瓯智能仪表有限公司所生产的型号为c o-75/3y的大功率复合投切开关。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：
1、本实用新型采用的配电部分，高压电网变压后的400V输出与辅助发电房400V输出形成双电源，在D1柜和FJ1柜安装机械杠杆和电气互锁，由于互锁装置在房内，既符合供电局要求，也消除了双电源同时供电的安全隐患。
2、本实用新型采用的无功补偿部分，分别采取400V和600V双电源无功补偿，同时采取无功补偿与谐波治理有机结合，避免谐波放大和发电机振荡，三相补偿动态响应时间控制在20ms以内，零电流投切技术确保投切无涌流、无冲击。高速信号处理器进行快速FFT（傅立叶变换）算法精确检测计算电压、电流等9项参数，保证智能配电综合监控终端从数据采样计算到发出投切命令时间在10ms以内。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：
图1为高压房配电及无功补偿和双电源安全供电互锁装置单线图
图2为高压房布置图
图中标记：
1、高压房，2、辅助发电房，3、低压房，4、电控/配电房，5、空调外机，FJ1、输入柜，DJ1、输出柜，PT、高压进线计量柜，T1、高压主变，BS1、600V无功补偿柜一，BS2、600V无功补偿柜二，BS3、600V无功补偿柜三，BS4、400V无功补偿柜，GJ1、出线柜，D1、600V开关柜，FJ1、辅助发电房输入柜，G1、辅助柴油发电机组一，G2、辅助柴油发电机组二，Q4、MCC进线总开关，Q5、电刹车电源总开关，Q6、探照灯电源总开关，Q7、井控房电源总开关。
具体实施方式
本发明的最佳实施方式为：
（1）高压配电装置及双电源安全供电系统
安装时，将辅助发电房至MCC房的供电电缆拆下，接至高压房400V输入柜FJ1，将高压房400V输出柜DJ1分别与VFD/MCC房和低压房的400V输入端子连接，将高压房600V输出端子与低压房600V输入端子连接。
正常工作时，辅助发电房停止工作，高压房600V输出到低压房传动柜，驱动电动化机组，高压房400V电源输出到低压房和VFD/MCC房。井场电磁刹车、探照灯及井控房等特殊电源在VFD/MCC房总开关前端供电。当电动化机组因系统故障临时停机时但400V电源仍能供电时，在整传箱上断开电动化机组离合器，启动柴油机组1工作。处理好故障后立即倒回电动化机组驱动。高压电源因故障停止供电时，可将高压房变压器400V输出柜D1和辅助发电房输入柜FJ1互锁选择辅助发电机房，启动辅助发电机供电，同时启动柴油发电机组1，即可继续钻井作业。当电动化机组驱动停止时间较长时，可拆下电动化机组，倒回拆下的柴油机组2和柴油机组3，恢复柴油机组驱动。
从图1可看出，高压电网变压后的400V输出与辅助发电房400V输出形成双电源，在D1柜和FJ1柜安装机械杠杆和电气互锁，由于互锁装置在房内，既符合供电局要求，也消除了双电源同时供电的安全隐患。
由于部分钻机的用电负荷接在发电房输出端，电刹、探照灯和井控房等用电无法供电，因此需要进行改造，将这些负荷转到VFD/MCC房总开关前端供电。应注意的是，油改电工作时，严禁将VFD/MCC房400V输入端子与发电房400V输出端子连接！
（2）无功补偿及谐波抑制装置
钻机装机容量大，需要足够的无功功率建立正常的电磁场，故功率因数低，需要从电网提供更多的无功功率，但功率因数不能低于供电局规定，所以需要无功补偿装置来补充无功功率。
本方案分别采取400V和600V双电源无功补偿，同时采取无功补偿与谐波治理有机结合，避免谐波放大和发电机振荡，三相补偿动态响应时间控制在20ms以内，零电流投切技术确保投切无涌流、无冲击。高速信号处理器进行快速FFT（傅立叶变换）算法精确检测计算电压、电流等9项参数，保证智能配电综合监控终端从数据采样计算到发出投切命令时间在10ms以内。
400V无功补偿包括1组30kVA、1组60kVar和3组120kVar补偿支路，通过晶闸管通过大功率复合投切开关实现无触点自动投切。大功率复合投切开关采集400V电源电流信号，通过微机自动计算功率因数，然后通过控制LC回路的投切支路的不同组合，实现功率因数的闭环控制。
600V无功补偿包括3个无功补偿柜，各含3个LC支路，共计9个LC支路通过9组晶闸管开关控制投切，9组晶闸管开关通过1个公共的大功率复合投切开关进行控制。大功率复合投切开关采集600V电流信号，通过微机自动计算功率因数，然后通过控制LC回路的投切支路的不同组合，实现功率因数的闭环控制。
Claims (4)
1.一种机械及复合钻机高压配电补偿装置，包括配电部分和无功补偿部分，其特征在于：所述的配电部分包括辅助发电房、高压房、低压房和电控/配电房，其中，辅助发电房内的供电电缆与高压房内的400V输入柜连接，高压房的400V输出柜分别于电控/配电房和低压房的400V输入端子连接，高压房的600V输出端子与低压房的600V输入端子连接。
2.根据权利要求1所述的机械及复合钻机高压配电补偿装置，其特征在于：所述无功补偿部分包括400V无功补偿装置和600V无功补偿装置。
3.根据权利要求2所述的机械及复合钻机高压配电补偿装置，其特征在于：400V无功补偿包括1组30kVA、1组60kVar和3组120kVar补偿支路，通过晶闸管并通过大功率复合投切开关实现无触点自动投切。
4.根据权利要求2所述的机械及复合钻机高压配电补偿装置，其特征在于：600V无功补偿包括3个无功补偿柜，各含3个LC支路，共计9个LC支路通过9组晶闸管开关控制投切，9组晶闸管开关通过1个公共的大功率复合投切开关进行控制。
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| CN104635699A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-20 | 上海中远船务工程有限公司 | Dp3超深水钻井设备配电系统 |
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