CN203271710U - 钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置 - Google Patents

钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置 Download PDF

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巴平基
康建中
吴景卫
李均平
任海峰
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Abstract

本实用新型是钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置。它至少包括进、出线柜、TCR柜、若干FC柜、综合柜，其特征是：进、出线柜内部设置有电量检测单元及动力进线和动力出线；TCR柜内部设置有晶闸管桥整流单元，其核心部件是PFC控制模块；每个FC柜内部设置有相同容量的电容，并与电抗器串联；综合柜内部设置有PLC监控单元；PLC监控单元分别与电量检测单元、晶闸管桥整流单元、每个FC柜的通断机构进行通讯。动力进线接外部动力电源，并由动力出线输出，同时通过断路器与晶闸管桥整流单元和每个电容及电抗器串联回路导通，即若干FC柜和TCR柜并联与进、出线柜导通。该实用新型满足功率因数动态校正及谐波抑制的要求，并达到使用国家网电的条件。

Description

钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置
技术领域
本实用新型涉及钻机动态功率因数补偿及谐波抑制技术领域，是钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置。 
背景技术
对于以大功率直流驱动为主的陆地电动钻机电气系统，从原理上讲，其功率因数较低，奇次谐波（主要是5次，7次，11次）量大，影响电能的使用效率，威胁井上电气设备的安全运行是个老大难问题。现有的无功补偿及谐波抑制装置难以在电动钻机上运用是因为补偿量大，动态过程频繁或者是价格很高。钻井队很少采用。目前，由于燃料（主要是柴油）价格的逐步升高和使用效率低下，钻井费用大幅上升。因此，从节省能源来看，研制一种适合钻井用电情况的无功补偿及谐波抑制装置十分必要，特别是提倡钻井队使用国家网电作为能源更是如此。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置，满足功率因数动态校正及谐波抑制的要求，并达到使用国家网电的条件。 
本实用新型的技术方案是钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置，它至少包括进、出线柜、晶闸管控制电抗器TCR柜、若干固定电容器FC柜、综合柜，其特征是：进、出线柜内部设置有电量检测单元及动力进线和动力出线；晶闸管控制电抗器TCR柜包括晶闸管桥整流单元，直流电抗器，其核心部件是PFC控制模块；每个固定电容器FC柜内部设置有相同容量的电容，并与电抗器串接；综合柜内部设置有PLC监控单元；PLC监控单元分别与电量检测单元、晶闸管桥整流单元、每个固定电容器FC柜的通断机构进行通讯，动力进线接外部动力电源，从动力出线输出，同时通过断路器与晶闸管桥整流单元及每个电容和每个电抗器的串联回路导通，即若干固定电容器FC柜和晶闸管控制电抗器TCR并联与进、出线柜导通。 
所述的电量检测单元对外动力源进行电流、电压、有功和无功的电量检测。 
所述的晶闸管桥整流单元中核心部件为PFC控制模块，即功率因数校正模块，它控制感性负载与钻井设备的感性负载相加，使其与投入的容性负载均衡，维持功率因数为“1”。 
所述的固定电容器FC柜的总补偿容量根据钻井工况进行计算，并按各奇次谐波在谐波总量中所占比例进行分配。 
所述的电抗器是三相电抗器，它与电容构成无源型消谐回路，电抗器，直流电抗器安放在电抗器室中，电抗器室内部设置风机冷却设备。
所述的综合柜中设置有PLC监控单元，PLC监控单元带有PLC控制模板及触摸显示屏。
本实用新型的特点是通过晶闸管桥整流单元所控制的感性无功加上钻机的感性无功与FC柜容性无功均衡，从而维持功率因数为“1”，同时采用PLC技术，可以由人工进行操作，也可以无人值守自动运行，整套装置即满足功率因数动态校正及谐波抑制的要求，并达到使用国家网电的条件，还具有价格适中，具有自动化程度高，操作简单，抗干扰稳定的特点。
附图说明
下面将结合实施例对本实用新型作进一步的说明。 
图1是钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置的结构示意图。 
图中：1、进、出线柜；101、电量检测单元；102、动力进线；103、动力出线；2、晶闸管控制电抗器TCR柜；201、晶闸管桥整流单元；202、PFC控制模块；203、直流电抗器；3、固定电容器FC柜；301、电容；302、电抗器；303、电抗器室；4.、综合柜；401、PLC监控单元；402、PLC控制模板；403、触摸显示屏。 
具体实施方式
如图1所示，钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置，它至少包括进、出线柜1、固定电容器FC柜2、若干FC柜3、综合柜4，其特征是：进、出线柜1内部设置有电量检测单元101及动力进线102和动力出线103；晶闸管控制电抗器TCR柜2包括201，直流电抗器203，其核心部件是PFC控制模块202；每个FC柜3内部设置有相同容量的电容301，并与电抗器302串接；综合柜4内部设置有PLC监控单元401；PLC监控单元401分别与电量检测单元101、晶闸管桥整流单元201、每个固定电容器FC柜的通断机构进行通讯，动力进线102接外部动力电源，从动力出线103输出，同时通过断路器与晶闸管桥整流单元201及每个电容301和每个电抗器302的串联回路导通，即若干固定电容器FC柜3和晶闸管控制电抗器TCR柜2并联与进、出线柜1导通。 
所述的电量检测单元101对外动力源进行电流、电压、有功和无功的电量检测。 
所述的晶闸管桥整流单元201中核心部件为PFC控制模块202，即功率因数校正模块，它控制感性负载与钻井设备的感性负载相加，使其与投入的容性负载均衡，维持功率因数为“1”。 
所述的FC柜3的总补偿容量根据钻井工况进行计算，并按各奇次谐波在谐波总量中所占比例进行分配。 
所述的电抗器302是三相电抗器，它与电容301构成无源型消谐回路，电抗器302，直流电抗器203安放在电抗器室303中，电抗器室303内部设置风机冷却设备。 
所述的综合柜4中设置有PLC监控单元401，PLC监控单元401带有PLC控制模板402及触摸显示屏403。 

Claims (4)

1.钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置，它至少包括进、出线柜（1）、晶闸管控制电抗器TCR柜（2）、若干固定电容器FC柜（3）、综合柜（4），其特征是：进、出线柜（1）内部设置有电量检测单元（101）及动力进线（102）和动力出线（103）；晶闸管控制电抗器TCR柜（2）包括晶闸管桥整流单元（201），直流电抗器（203），其核心部件是PFC控制模块（202）；每个固定电容器FC柜（3）内部设置有相同容量的电容（301），并与电抗器（302）串接；综合柜（4）内部设置有PLC监控单元（401）；PLC监控单元（401）分别与电量检测单元（101）、晶闸管桥整流单元（201）、每个固定电容器FC柜的通断机构进行通讯，动力进线（102）接外部动力电源，从动力出线（103）输出，同时通过断路器与晶闸管桥整流单元（201）及每个电容（301）和每个电抗器（302）的串联回路导通，即若干固定电容器FC柜（3）和晶闸管控制电抗器TCR柜（2）并联与进、出线柜（1）导通。
2.根据权利要求1中所述的钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置，其特征是：所述的晶闸管桥整流单元（201）中核心部件为PFC控制模块（202），即功率因数校正模块，它控制感性负载与钻井设备的感性负载相加，使其与投入的容性负载均衡，维持功率因数为“1”。
3.根据权利要求1中所述的钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置，其特征是：所述的电抗器（302）是三相电抗器，它与电容（301）构成无源型消谐回路，电抗器（302），直流电抗器（203）安放在电抗器室（303）中，电抗器室（303）内部设置风机冷却设备。
4.根据权利要求1中所述的钻机动态功率因数补偿及谐波抑制装置，其特征是：所述的综合柜（4）中设置有PLC监控单元（401），PLC监控单元（401）带有PLC控制模板（402）及触摸显示屏（403）。
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