电动钻机的谐波治理及无功补偿方法研究
石油钻机电驱动系统谐波抑制和无功补偿问题分析
３ ． Hale Waihona Puke Ｓ Ｏ Ｒ系统无功补偿方案设计
通过 上述叙述 充分 说 明系 统无功 功率具 有变化 较快 且 涉及范围较广的特征 ，需要设备能够做好无功补偿工作 。以
往设计过程 中常用到静态无 功补 偿 （ Ｓ Ｖ Ｃ ）的方 式 ，很难对 补偿合理控制 ，无法起到 良好 的补偿 效果 ，Ｓ Ｖ Ｃ具有 明显的 恒阻抗特征，很难在低压条件下对无功功率进行补偿 ，而 且 Ｓ Ｖ Ｃ无功补偿无法连续可调 ，只能输 出容性 ，使 设备的稳定 运行受到影 响 。而静止无 功发生器 （ Ｓ Ｖ Ｇ ）在很多方面都存 在一定的优势，能够从感性到容性连续调节 ，且 占地 面积 较 小 。因此，方案 设计过程 中可选择 Ｓ Ｖ Ｇ系统 ，其优势在于即 使 电压变化较大的情况下，无功 电流输 出仍可保持恒定，且 低压状态下在无功支撑方面具有 明显的作用 。同时 Ｓ Ｖ Ｇ本 身 对受 电端的 电压起到一定的维持作 用，保证系统能够 稳定运 行。 例如，针对无功补偿、谐波抑制方面存在的 问题，对 Ｓ Ｃ Ｒ 系统进行相应装置的配置，以往学者 曾根据 石油钻机 Ｓ Ｃ Ｒ系 统进行相 应装置 的实验 分析 ，以电网母线 为 ６ ０ ０ Ｖ为假 定条 件， 通过使用相应 的分析装置能够得 出， 在 引用滤波器与 Ｓ Ｖ Ｇ 后 ，无论在电压谐波 的畸变率、工作 电流 以及功率因数方面 都得到 明显 的改善 。充分说 明功率补偿装置 Ｓ Ｖ Ｇ以及 Ａ Ｐ Ｆ滤 波器在影后能够对 电压与 电流起到一定的改善作用，并且很 大程度上提高 电网电能质量 。
行等方 面都 具备较强 的优势 。而在 Ｍ Ｃ Ｃ控制 系统方面 ，其主 要 为石 油钻采 中的辅助性 设备 ，如灌注泵或冷却风机等在控 制 时都 需充 分利用 Ｍ Ｃ Ｃ控制系统 。
无功补偿及谐波治理工程技术方案
无功补偿及谐波治理工程技术方案无功补偿与谐波治理是电力系统中的两个重要问题。
无功补偿主要解决无功功率的调节问题，谐波治理主要解决电力系统中谐波污染的问题。
本文将就无功补偿及谐波治理工程技术方案进行详细的介绍。
1.电容补偿技术方案电容补偿是通过串联电容来提供无功功率，从而提高功率因数。
该技术方案具有成本低、无功补偿效果好等优点。
适用于对电网无功功率负荷波动较小的场所。
2.静止无功发生器（SVC）技术方案SVC是通过调节阻抗来提供无功功率的一种补偿方式。
它具有响应速度快、补偿效果好等优点。
适用于电网无功功率负荷波动较大的场所。
3.静态同步无功发生器（STATCOM）技术方案STATCOM是通过调整电压来提供无功功率的一种补偿方式。
该技术方案具有响应速度快、无功补偿效果好等优点。
适用于对电压稳定性要求较高的场所。
1.谐波滤波器技术方案谐波滤波器是将发生谐波的电流或电压引入滤波器，通过滤波器的谐波抑制特性将其滤除。
该技术方案具有谐波抑制效果好、性能稳定等优点。
适用于单一谐波频率的场所。
2.谐波变压器技术方案谐波变压器是通过在电力系统中串联谐波补偿变压器来抵消谐波电流。
该技术方案具有谐波抑制效果好、谐波适应性强等优点。
适用于多个谐波频率的场所。
3.主动滤波器技术方案主动滤波器是通过检测谐波电流或电压，并通过逆变器产生反向相位的谐波电流来抵消原有谐波电流。
该技术方案具有谐波抑制效果好、适应性强等优点。
适用于谐波频率较多、波动较大的场所。
综上所述，无功补偿技术方案包括电容补偿技术方案、静止无功发生器技术方案和静态同步无功发生器技术方案。
谐波治理技术方案包括谐波滤波器技术方案、谐波变压器技术方案和主动滤波器技术方案。
根据具体情况选择合适的技术方案，能够有效地解决电力系统中的无功补偿和谐波治理问题，提高电力系统的稳定性和供电质量。
电动钻机的谐波治理及无功补偿方法研究
交 流 变 频 电动 钻机 电气 控 制 系 统 由多 台柴 油
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｅ ｈ ｒ ｎ ｃ ｎ ｈ ｅ ｃ ｉｅ ｐ ｗｅ ｍｂ ｌｎ ｅ， ｅ ｐ ｗ ｒｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｌｓ ｆ ｈ ｏ ｅ ｒ ｓ ｉ － ｓｒ ｃ ： ｅ ａ ｓ ｆ ｈ ａｍｏ ｉｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ａａ ｃ ｔ ｏ ｅ ｒｎ ｍｉｓ ｏ ｓｏ ｅ ｐ ｗ ｒｇ ｄ ｉ ｎ ｔ ｖ ｈ ｏ ｔ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｔｅ ｓ ｂｌ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｃ ｒ ｙ ｏ ｅ ｌｓ ｅ ｅ ｕｐ ｎ ｒ ｅ ｒ ａ ｅ ． ｙ ａ ｃ ｍｅｈ ｄ ｗ ｉ ｈ ｃ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｅ ｈ ｒ ｒ ａ ｅ ，ｈ ｔ ｉ ｔ ｎ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆｗ ｌ ｉ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｅ ｄ ｃ ｅ ｄ Ａ ｄ ｎ ｍｉ ｔ ｏ ｈ ｃ ａ ｏ ｔ ｈ ａ — ａ ｉ ｉ ｔ ａ ｓ ｏ ｍｏ ｉ ｓａ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ａｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｐ ｗ ｒｉ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ． ｕ ｎ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｈ ｒ ｎ ｃ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ ｃ ｉｅ ｐ ｗ ｒｃ ｎ— ｎ ｃ ｎ ｏ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃｉ ｏ ｅ ｓ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ Ｄ ｒ ｇ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ， ａ ｍｏ ｉ ｏ ｔ ｄ ｒ ａ ｔ ｏ ｅ ｏ ｖ ｉ ｏａ ｖ
中图 分 类 号 ：Ｍ７ ４３ Ｔ １． 文献标识码： Ａ 文章 编 号 ：０ ０ １０ （０ ０ ０ － ０ ４ ０ １０ — ０ Ｘ ２ １ ）２ ０ ５ － ２
无功补偿与谐波治理
无功补偿与谐波治理在现代电力系统中，无功补偿与谐波治理是两个至关重要的课题。
它们对于提高电能质量、保障电力设备的正常运行以及降低电力损耗都有着举足轻重的作用。
首先，我们来谈谈无功补偿。
无功功率，简单来说，就是那些在电力系统中没有被实际消耗掉，但在电能传输和转换过程中又必不可少的功率。
比如说，电动机在运行时需要建立磁场，这部分用于建立磁场的功率就是无功功率。
无功功率的存在会给电力系统带来一些问题。
一方面，它会增加电力线路的电流，从而导致线路损耗增加。
想象一下，电流就像水流，无功功率让水流变大，在流经管道（线路）时，与管道的摩擦（线路损耗）也就更大了。
另一方面，无功功率不足会导致系统电压下降。
电压就像水压，如果水压不足，水流就无力，电器设备就可能无法正常工作。
为了解决这些问题，我们就需要进行无功补偿。
无功补偿的方法有很多种，常见的有电容器补偿、电抗器补偿以及静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）等。
电容器补偿是一种比较传统且常见的方法。
电容器就像一个能量储存器，在系统无功功率不足时释放储存的能量，提供无功支持。
它具有成本低、安装方便等优点，但也存在一些局限性，比如补偿效果可能会受到系统电压波动的影响。
电抗器补偿则主要用于限制短路电流和吸收系统中的过剩无功功率。
它通常与电容器配合使用，以达到更好的补偿效果。
SVC 和 STATCOM 则是较为先进的无功补偿装置。
SVC 通过控制晶闸管的导通角来调节接入系统的无功功率。
STATCOM 则基于电力电子技术，能够快速、连续地调节输出的无功功率，具有响应速度快、补偿精度高等优点。
接下来，我们再说说谐波治理。
谐波是什么呢？谐波是指电力系统中电流或电压的频率为基波频率整数倍的分量。
打个比方，基波就像音乐中的主旋律，而谐波则是一些不和谐的杂音。
谐波的产生主要源于电力电子设备的广泛应用，比如变频器、整流器等。
这些设备在工作时会使电流或电压发生畸变，从而产生谐波。
无功补偿与谐波治理方案
无功补偿与谐波治理方案无功补偿是电力系统中一种重要的电力调节手段，可以提高电力系统的稳定性和经济性。
而谐波是电力系统中经常会遇到的一种问题，会引起电力设备的损坏和能效降低。
因此，针对无功补偿和谐波治理问题，需要制定合适的方案。
无功补偿是指通过调整电力系统中的无功功率，使系统达到稳定运行的一种方法。
在电力系统中，无功功率是电压和电流的相位差所产生的功率，它与有功功率一起构成了总功率。
无功补偿的目的是通过使用无功补偿装置，如电容器和电抗器，来改变系统中的无功功率，以达到系统功率的平衡。
无功补偿可以提高电力系统的功率因数，减小线路和设备的损耗，改善电压质量，提高电力系统的稳定性和可靠性。
谐波是指电力系统中频率为整数倍的基波的倍数的谐波。
通常情况下，电力系统中存在一些非线性负载，如电力电子设备、电弧炉等，会引入大量谐波。
谐波会导致电力设备的温升和功率损耗加大，甚至引发设备的故障和损坏。
因此，对于电力系统中的谐波问题，需要采取相应的治理措施。
针对无功补偿的问题，可以采取以下方案：1.定期检查和维护无功补偿设备：对于已经安装在电力系统中的无功补偿装置，需要定期检查和维护，确保其正常运行。
包括检查电容器和电抗器的电容值和电感值是否正常，检查电压和电流的测量装置是否准确，确保无功补偿的效果和安全性。
2.合理设计和布置无功补偿装置：在电力系统中，根据负载类型和电力需求情况，合理设计和布置无功补偿装置，包括电容器和电抗器的容量和数量，以及其在电力系统中的位置和连接方式。
通过合理布置无功补偿装置，可以最大限度地提高无功补偿的效果，并减少无功功率损耗。
3.使用静态无功补偿装置：与传统的无功补偿装置相比，静态无功补偿装置具有体积小、无噪音、响应速度快等优点，适用于电力系统中对无功补偿要求比较高的场合。
使用静态无功补偿装置可以提高无功补偿的精度和灵活性，同时降低运行和维护成本。
针对谐波的问题1.谐波源的隔离和控制：对于电力系统中存在的谐波源，如非线性负载设备，可以采取隔离措施，减少其对电力系统的谐波干扰。
谐波对电动钻机影响及处理方法的探讨
谐波对电动钻机影响及处理方法的探讨摘要例举谐波对电动钻机干扰引起电气设备故障的处理实例，分析谐波干扰引起故障的原因，解决故障的方法及消除谐波的方法。
1.引言随着油田直流、变频电动钻机和变频顶驱的普及，井队电源中的谐波含量越来越高，谐波干扰引起一系列的电气故障，如发电机运转不稳定、停机，钻机悬停失灵，录井仪记录出错或者数据不准确，电脑运行不稳定，空调制冷量下降等等，引起的电气故障用电路原理图无法分析，很容易把维修人员引入其它方面故障的误区，使处理故障变的复杂并且越来越难。
就我们在工作中遇到几次故障和处理方法进行探讨。
2.故障现象及处理2.1电动钻机和变频顶驱相互干扰故障某厂家ZJ70D直流电动钻机和70DB变频顶驱配套钻井施工，顶驱的600V 电源来自电动钻机的SCR房。
在试运行时发现顶驱以运转，卡特彼特发电机组转速、电压就不稳，不论是单机组还是双机组并机运行都不稳，转速在1470—1520转/分之间反复变化，电压在570—620V反复变化，致钻井无法正常施工。
双方厂家电气技术人员到现场对各自的设备进行全面检查，没有发现任何问题，认为是谐波干扰的问题。
然后把顶驱的输出动力电缆和电动钻机输出动力电缆分开，检查SCR房和项驱电控房接地棒和接地线，并且又分别增加来一根接地棒，试运行故障依旧，最后给SCR房内的电压控制模块接地，又给SCR房和顶驱电控房分别增加了2根接地棒，故障消失。
处理该故障用了5天才解决，也没明白故障真正原因。
2.2 ZJ70DB电动钻机起井架CAT发电机组停机故障新配套ZJ70DB电动钻机在现场起井架过程中，当起到25。
左右时两台并机的卡特彼特发电机组突然停机，反复几次依然如此，一台CAT发电机组也停机。
电气师认真检查了设备并重新调试发电机的参数，改变PLC的程序等用了许多方法都没解决该故障。
认为是谐波干扰的问题。
整套钻机有七台变频电动机，其动力电缆是带屏蔽层，屏蔽层都接到电控房房体，房体用两根接地棒接到地。
电力系统中的谐波治理与无功补偿技术
电力系统中的谐波治理与无功补偿技术【正文】一、引言电力系统中的谐波问题和无功补偿技术是近年来电力行业亟需解决的重要问题之一。
随着电力系统的发展和电能质量的要求不断提高，谐波及无功补偿技术的研究和应用变得日益重要。
本课题报告旨在全面介绍的相关原理、方法和应用，以期为电力系统的运行和管理提供参考。
二、谐波问题的研究与分析1. 谐波基础知识：介绍谐波的基本概念、特点以及对电力系统的影响。
2. 谐波源与谐波分析：对谐波源的分类及基于电力系统的谐波分析方法进行详细阐述。
3. 谐波特性与控制策略：探讨电力系统中谐波的特征、频谱以及相应的谐波控制策略。
三、电力系统中的谐波治理技术1. 调制技术：介绍谐波治理中的调制技术，并详细阐述常用的PWM调制技术。
2. 谐波传输与隔离技术：分析谐波传输与隔离技术的原理和方法，重点讲解谐波滤波器的设计和应用。
3. 谐波抑制与补偿技术：探讨主动与被动谐波抑制与补偿技术的原理、方法和应用场景。
四、无功补偿技术在电力系统中的应用1. 无功补偿的基本原理：阐述无功补偿的基本概念、作用和分析方法。
2. 无功补偿装置的分类与特点：介绍无功补偿装置的分类及各自的特点与适用场景。
3. 无功补偿策略与控制方法：讨论电力系统中常用的无功补偿策略与控制方法，并对比分析其优劣。
五、谐波治理与无功补偿技术的应用案例分析1. 电力系统中的谐波治理案例分析：选取实际电力系统中的谐波治理案例，阐述具体的谐波问题和相应的解决方案。
2. 无功补偿技术应用案例分析：选取不同场景的电力系统无功补偿案例，分析其应用效果和经济性。
六、谐波治理与无功补偿技术的发展前景与挑战1. 技术发展趋势：展望谐波治理与无功补偿技术未来的发展方向和趋势。
2. 技术挑战与解决方案：分析目前谐波治理与无功补偿技术面临的挑战，并提出相应的解决方案与措施。
七、结论本课题报告对于进行了全面、系统的介绍和分析，强调了谐波治理与无功补偿技术在电力系统中的重要性和应用价值。
直流电动钻机谐波治理与无功补偿
的 应 用 ， 大 的 促 进 了有 源 电 力 滤 波 器 的 极
科技资 讯 Ｓ ＩＮ Ｅ ＆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｎ Ｏ Ｍ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ ＩＦ Ｒ ＡＴＯ
１９ １
ＣＨＮＯＬ ０ＧＹ ＮＦ ｌ ＯＲＭＡＴＩ ＯＮ
动 力 与 电 气工 程
备 中 占 主导 地 位 。
类 型 ＭＳ Ｃ ＴＳ Ｃ ＴＣＲ＋ ＦＣ Ｓ ＶＧ
外 增 加 净 化 电 源 的 情 况 ， 钻 井 日常 生 产 给
带 来 了很 大 的 影 响 。 流 驱 动 电 动 钻 机 除 直 了谐 波较 大 以外 ， 率 因数 还 很 低 ， 常在 功 通 ０５ 下。 ．以 由于 电动 钻机 由 自备 柴 油 发 电机
设备 的安全 平稳运行 ， 降低 能耗 ， 需加装 谐波 治理 与无 功补偿装 置 。 有源 滤波 结合Ｔ ｃ ｓ 型动 态无功补 偿装 置 ， 场谐波抑 制－ 现 ５无功补 偿效 果 较好 ， 且 经济效 益明 显 ， 以满足 钻井 生产 的需要 。 并 可 关键 词 ： 直流 电动钻机 谐波 治理 无功补偿
抑制电压波动
损 耗
差
小
较好
小
好
较大
好
小
技 术成 熟性 钻 机适用 性 造价 性价 比
成 熟 不适用 较 低 差
成熟 较好 一般 好
成熟 较好 岛 较好
最新 好 很高 差
在 直 流 电动 钻 机 电控 系统 中加 装 谐 波 治理
和无功补 偿装置已十分必要。
组 提 供 动 力 ， 率 因 数 很 低 导 致 发 电 机 组 功
响应速度 无功补偿 补偿精度
谐 波 电 流
直流电动钻机谐波治理与无功补偿
直流电动钻机谐波治理与无功补偿摘要:由于直流电动钻机功率因数很低,同时采用大功率SCR整流装置产生了大量的谐波,为提高钻机供电系统电能质量,保障井场电气设备的安全平稳运行,降低能耗,需加装谐波治理与无功补偿装置。
有源滤波结合TSC型动态无功补偿装置,现场谐波抑制与无功补偿效果较好,并且经济效益明显,可以满足钻井生产的需要。
关键词:直流电动钻机谐波治理无功补偿随着电力电子技术的发展,电动钻机以其调速特性好、传动功耗小、控制灵活、可靠性高、便于搬迁和安装等机械驱动钻机无法比拟的特点,在国内外各油田钻井公司钻机更新换代中成为主流产品,在石油钻井工程上得到了广泛的使用。
如何充分发挥电传动装置的优越性,提高电气设备运行稳定性,同时又能进一步降低能耗,显得越来越重要。
电动钻机分为直流驱动和交流变频驱动两种,都是通过大功率电子开关元件的开关动作来实现能量的转换,因此都存在谐波污染的问题[1]。
由于大量谐波的存在,使得交流电机机械振动、噪音增大,使电缆、电机等设备过热,造成绝缘老化、使用寿命缩短[2],同时使钻井仪表经常出现死机、显示不准确等故障,营地空调无法正常工作,潜水泵、整流器等对谐波敏感的小电器经常烧毁等,甚至出现了由于谐波干扰,导致顶驱控制系统无法正常运行,需要额外增加净化电源的情况,给钻井日常生产带来了很大的影响。
直流驱动电动钻机除了谐波较大以外,功率因数还很低,通常在0.5以下。
由于电动钻机由自备柴油发电机组提供动力,功率因数很低导致发电机组有功功率占视在功率比例较小,出力不足,在某些工况下不得不多开一台发电机组来满足现场的需要,大大增加了油耗和发电机组维护费用。
为响应国家节能降耗的号召,同时保障钻井电气设备的安全可靠运行,提高发电设备利用率,降低钻井成本,在直流电动钻机电控系统中加装谐波治理和无功补偿装置已十分必要。
1 常用谐波治理装置分类[3]1.1 无源滤波装置无源滤波器是传统的谐波抑制方法,采用LC调谐滤波器,主要是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置,与谐波源并联进行滤波。
(公司治理)谐波治理及无功补偿方案参考
（公司治理）谐波治理及无功补偿方案参考2、谐波的危害变频装置产生的谐波电流，对系统可产生较大的影响，它不仅会产生较大的发热损耗，而且会加速电气设备的绝缘老化，特别是对电缆、变压器运行、电机运行非常不利。
此外，产生谐波严重时，也会对自动控制系统和保护装置产生干扰，使其误动作，影响电网的正常安全运行。
此外，谐波也会对变电站和其它用户的无功补偿电容器产生严重的影响，使其不能投运，若投运可产生谐波放大，严重时将烧坏设备，这在以后运行时特别注意，变电站和用户不要投入无谐波抑制的电容器组。
二、某公司谐波治理及无功补偿方案1、某公司，使用变压器 1250KW 三台，负载是六脉中频炉，产生大量谐波注入电网，其他设备使用 3150KVA 变压器两台，主要是负载变频器，大功率电动机，同样产生谐波和需要无功功率补偿。
谐波治理及无功补偿采取分散、集中治理谐波方法，即在谐波源总负荷前端安装谐波治理设备，这样就治理整个电网的谐波，谐波治理及无功补偿效率高，投资少。
2、某公司，1250KVA 变压器负载中频炉同时使用两台，谐波治理及无功补偿设备也采用两套。
现场每台中频炉运行参数如下（根据以往测试其他设备状况）：输入功率：1250KW输入电压：660V功率因数：0.82电压谐波畸变：15%左右具体需要现场实测。
以实际测量为主。
3、两台3150KVA 变压器，负载形式较多，有变频器，电动机；根据通用电网数据，功率因数大约在 0.8 左右，由于变频器使用较多，谐波畸变大约在 10% 左右。
谐波治理及无功补偿形式，每台变压器 3150KVA 配一套谐波治理及无功补偿设备。
实际情况测试后具体确定。
三、谐波治理和无功补偿遵循标准国内外经验表明当电压波形畸变率在大于8%时对电子设备和运行中电气设备造成较大影响，大于 10%时对其它用户电气设备有严重影响。
在这种工况下，纯无功补偿电容器根本不能投运，对电缆、变压器等设备使用寿命有不良影响，产生大量的谐波电流会造成谐波发热损耗。
谐波的治理以及无功功率的补偿
、有源滤波装置的适用场合
有源滤波器主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统， 尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。
、有源滤波装置的现状
对单台的有源滤波装置而言，其利润是可观的，但用户一 般不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净， 只要不危害其他用电器也就可以了。
#2022
#2022
、无功补偿概述
使载大、耗增、要备时设使流、 供，，使增大无加、，备发增无 电还如线加，功大测电容电大功 质会果路，因功。量力量机和功 量使是及这而率 仪用和、视率 严电冲变是使的 表户导变在的 重压击压显设增 的的线压功增 降产性器而备加 尺起容器率加 低生无的易及， 寸动量及增， 。剧功电见线使 和及增其加会
02
近30年来，电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成为最大的谐波源。在各种 电力电子装置中，整流装置所占的比例最大。目前，常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控 整流电路或二极管整流电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整 流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。直流侧采用电容滤波的二极管整 流电路也是严惩的谐波污染源。这种电路输入电流的基波分量相位与电源电压相位大体相同， 因而基波功率因数接近1。 但其输入电流的谐波分量却很大，给电网造成严重污染，也使得 总的功率因数很低。另外，采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电子装置 也会在输入侧产生大量的谐波电流。
产生的原因：由于正弦电压加压于非线 性负载，基波电流发生畸变产生谐波。 主要非线性负载有UPS、开关电源、 整流器、变频器、逆变器等。
谐波的分类
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。 谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分 析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基 波倍数的谐波的正弦波分量。 根据谐波频率的不同，可以分为：
无功补偿与谐波治理
无功补偿与谐波治理第一篇基本概念一、无功补偿1、有功功率，无功功率，视在功率，功率因数有功功率（P）：实际为电器所吸收的电功率无功功率（Q）：交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率。
视在功率（S）：在交流电网中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而是表面上的数值，叫做视在功率功率因数（COSφ）有功功率与视在功率的比值就是功率因数Q单相电路中：S=UXIP=U*I* cosφQ=U*I* sinφS=√P2+Q2三相电路中：S=√3U*IP=√3U*I* cosφQ=√3U*I* sinφS=√P2+Q2感性无功：感性负荷产生的无功（电机、变压器等）容性无功：容性负荷产生的无功（电容器）2、为什么要提高功率因数在一定的有功功率下，当用户企业cosφ越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大，这样不仅增加供电投资，降低设备利用率，也将增加线路网损。
负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线路的电流越大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降，所以功率因数是电力经济中的一个重要指标。
根据全国用电规则规定，在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上，其它100KV A及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上：农业用电功率因数为0.80以上。
凡功率因数达不到上述规定的用户，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其进行罚款。
所以要提高用户的功率因数，必须进行无功补偿。
电动钻机动力系统的谐波治理_史富斌
3 谐波抑制
针对变频驱动系统产生的大量谐波，对变频 装置可采取以下谐波抑制措施：①在交流进线处 装过电压吸收装置；②在变频柜进线处装电抗器， 抑制变频柜内产生的谐波进入 600 V 电网，改善 系统的电网波形和功率因数；③变频动力输出均 采用屏蔽电缆，抑制动力输出对控制信号的干扰；
5 补偿控制系统
HAPF 有两个控制器，分别控制 APF 和 TCR。 HAPF 控制系统采用高速 TMS320F2812 型 DSP 完 成 快 速 多 通 道 A/D 负 载 采 样 电 流 的 分 析 及 FFT 数字式计算，生成 APF 的补偿指令信号 ，以 保 证 系统检测分析的精确度和稳定性。补偿电流生成 采用模拟电路来实现，保证补偿电流跟踪的快速 响应，而且可实现补偿电流滞环宽度的均匀控制。 这种数字模拟混合控制器与全数字式控制器相 比 ，具 有 测 量 准 确 ，调 节 灵 敏 ，响 应 速 度 快 及 抗 干 扰能力强的优点。其系统控制策略如图 2 所示。
图 1 混合型有源电力滤波器主电路图
LC 无源滤波器既补偿谐波，同时也补偿无功 功率。针对井场动力系统主要有 5，7 次谐波，LC 分为 3 组，可补偿 5，7 和高次谐波，电容参数 C 按照需补偿的无功功率容量选择；电感参数 L 按 照 滤 除 5，7 次 和 高 次 谐 波 的 要 求 以 及 参 数 C 进 行设计。3 组 LC 采用星型接法，零线通过串联型 有源滤波器接地。
1引言
电动钻机井场动力系统采用多台柴油发电机 组同步并网发电，形成独立电网为井场负载供电。 电网输出功率的 80%经晶闸管整流装置驱动电动 机，进行各钻井工况作业。驱动方式主要有直流驱 动和交流驱动两种。直流驱动以其良好的调速性 能、高可靠性及低成本而被广泛使用，但由于交流 电 机 具 有 无 电 刷 、可 靠 性 高 、维 修 简 单 、体 积 小 等 特点，且随着近年高性能变频调速的应用，交流驱 动已逐步成为电动钻机主流驱动方式。但使用交 流电机会对井场电网产生大量的谐波。
直流电动钻机电传动系统的无功补偿与谐波抑制
直流电动钻机电传动系统的无功补偿与谐波抑制【摘要】本文介绍了直流电动钻机的功率因数、无功补偿、谐波等方面存在的问题及控制策略，针对直流钻机使用时产生的谐波和无功分量作了分析，提出了解决方案，通过实际运行评比得出了最佳解决方式。
【关键词】无功补偿谐波拟制电网质量滤波器节能1 直流电动钻机低功率因数运行的劣势及谐波的危害直流电动钻机采用晶闸管可控整流设备给直流电机供电以达到调速目的，这样造成了系统低功率因数运行和电网含有大量谐波。
直流电动钻机系统在运行时有许多劣势：功率因数低，占用机组容量大，由于无功大，无功的冲击量大，电网电压稳定性差，电网电压谐波含量高，对电网的其他用电设备影响大。
2 直流钻机没有无功补偿时的典型钻进工况50D钻机有3台柴油发电机组，每台的可用有功输出为950 kW，可用容量输出为1200 kV A。
实际上由于整流器的低功率因数运行，发电机组的容量大部分被无功占用，有功输出最大只能达到540 kW（按照0.45系统功率因数考虑）。
钻机有二台直流驱动泥浆泵。
每台泥浆泵配置了2台800 kW（0～750V，1150A）的直流串励电机。
每台泥浆泵需要约600 kW的有功输入，要求直流电机输出600 kW的有功功率到泥浆泵。
即P=1200kW（这是典型工况的较重的负荷），cosφ=0.45直流传动系统需要占用机组容量S=P/ cosφ=2666kV A顶驱有功约250 kW，功率因数0.93，占用容量为270 kV AMCC负荷大约200 kW，功率因数为0.85，占用容量240 kV A系统总共占用容量为S 总=2666+270+240=3180 kV A，这已经接近3台机组可以有效输出的容量之和。
传动系统需要机组提供无功功率Q=S×sinφ= 2666×0.89=2372kVar可以看出，机组低功率因数运行，占用机组容量大，机组有功功率输出能力受到限制。
3 直流钻机典型工况下采用无功补偿设备时的工作状态功率因数的补偿范围在0.85～0.95。
基于DSP的谐波治理和无功补偿论文
基于DSP的谐波治理和无功补偿论文谐波治理和无功补偿是电力系统中重要的问题，对于保障电力质量和提高系统可靠性具有重要作用。
本文将介绍基于数字信号处理（DSP）的谐波治理和无功补偿技术的原理和应用。
首先，我们简要介绍一下谐波的概念。
谐波是指频率是基波整数倍的周期性波形，主要来源于非线性负载和电力设备。
它会导致电力系统的电压和电流波形失真，增大功率损耗，降低系统效率，甚至对设备造成损坏。
为了解决谐波问题，谐波治理技术被广泛研究和应用。
其中，基于DSP的谐波治理是一种高效和灵活的方法。
DSP是一种数字信号处理器，可以对电压和电流信号进行快速和精确的计算和控制。
谐波治理的基本原理是通过添加滤波器，将谐波信号从电力系统中滤除。
基于DSP的谐波治理系统可以实现实时监测电压和电流波形，快速计算谐波成分，并采取相应的措施进行补偿。
这种方法可以有效地控制谐波电流和电压，减小波形失真，保持电力系统的稳定和可靠性。
无功补偿是另一种重要的电力质量问题。
无功功率是在交流电路中产生的虚功率，它与有功功率一起构成总功率。
无功补偿的目的是通过添加合适的无功补偿装置，消除或减小无功功率，提高系统功率因数。
基于DSP的无功补偿技术可以实现对无功功率的精确测量和控制。
通过监测电流和电压波形，可以实时计算出系统的功率因数，并根据需要控制无功补偿装置的运行。
这样可以实现对电力系统的无功功率进行补偿，提高功率因数，降低系统负载和损耗。
总结起来，基于DSP的谐波治理和无功补偿技术是电力系统中重要的问题。
它们能够有效地解决谐波和无功问题，提高电力质量和系统可靠性。
基于DSP的控制方法可以实时监测和计算电压和电流波形，快速采取措施进行补偿，可以满足电力系统对高效和灵活控制的需求。
研究和应用这些技术对于电力系统的发展具有重要意义，值得进一步的深入研究和推广应用。
在实际的电力系统中，谐波问题和无功问题常常同时存在。
谐波问题的存在会导致电压和电流的波形失真，并可能引起设备的故障；而无功问题则会导致电力系统的功率因数下降，增加系统的负载和能耗。
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第44卷第2期2010年2月
电力电子技术
Power Electronics
Vol.44，No.2February ，2010
定稿日期：2009-08-19作者简介：李
琳（1963-），男，甘肃兰州人，教授，研究方向为电动钻机电气控制系统。
1引言
油田井场电网中存在的谐波会增加发电机的附加损耗，缩短使用寿命，对井场其他电气元件及设备造成损坏，同时还影响网络的通讯质量和井场仪表的精度，严重时会导致井场事故的发生。
另外，钻井井场电网中的负荷需消耗无功功率，但若增大发电机提供的无功功率又会增大电网传输过程中的有功损耗，降低电网的功率因数，造成大量的电能损耗，导致原动机效率的降低[1-2]。
因此，需要对钻井井场电网中的谐波进行治理，并对无功功率进行补偿。
2钻井井场电网中谐波及无功功率的产生
电动钻机的驱动形式有直流驱动和交流变频驱
动两种。
后者以其控制精度高，调速范围广，启动电流小，工作效率高，过载能力强等优点被广泛应用于电动钻机的驱动系统。
因此，文中主要对交流变频电
动钻机进行研究，图1示出其电气控制系统框图。
交流变频电动钻机电气控制系统由多台柴油发电机组同步并网发电，将发电机输出通过电缆、断路器连接到井场电网上，为钻井现场提供动力及照明电能。
其中，柴油发电机组发出800V 交流电，经晶闸管整流装置后变成直流电，再由逆变器变为频率和电压均可调的交流电以驱动和控制交流电动机，并带动钻井设备的正常运行[3]。
其中，变频器由整流器、中间滤波电路、逆变器构成。
晶闸管整流装置和逆变器是井场电网中最大的谐波源[4]，对电网造成了严重的污染。
另外，由于钻井井场负载，即绞车、转盘、钻井泵等大多呈非线性，而非线性负载也是谐波和无功功率的主要来源，并且无功功率和电网电压也会随着非线性负载的波动而波动[5]，从而引起事故的发生。
3谐波的治理及无功功率的补偿
治理谐波及补偿无功功率的方法有很多，而有
源电力滤波器（APF ）是目前唯一能够全面动态抑制谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置，它能对大小和频率均变化的谐波和无功功率进行补偿。
APF 按照与被补偿对象的连接方式可分为并联APF 和串联APF 。
前者主要适用于补偿非线性负载产生的谐波电流，防止谐波电流馈送到网侧；后者主要适用于补偿网侧产生的谐波电压，防止网侧谐波电压对
负载电压造成影响。
根据井场负载大多呈非线性的特点，选择并联APF 作为主电路，开发了谐波治理及无功补偿单元。
基本原理如图2所示。
电动钻机的谐波治理及无功补偿方法研究
李
琳，申小会，闫宏亮，张奇志
（西安石油大学，陕西西安
710065）
摘要：在钻井井场电网中，由于谐波的存在和无功功率的不平衡，增加了电网输电线损耗，降低了井场设备的稳定性和安全性。
研究了一种动态治理谐波及补偿无功功率的方法。
开发了谐波治理及无功补偿单元，并在原有的电动钻机控制系统模拟实验平台中模拟该单元的运行情况。
经分析表明，该方法可有效抑制电网中的谐波，补偿无功功率，具有实际应用价值。
关键词：无功功率补偿；谐波；电动钻机；有源电力滤波器中图分类号：TM714.3
文献标识码：A
文章编号：1000-100X （2010）02-0054-02
Research on Harmonics Control and Reactive Power Compensation
of the Electric Drilling
LI Lin ，SHEN Xiao -hui ，YAN Hong -liang ，ZHANG Qi -zhi
（Xi ’an Shiyou University ，Xi ’an 710065，China ）
Abstract ：Because of the harmonics and the reactive power imbalance ，the power transmission loss of the power grid is in -creased ，the stability and the security of well site equipment are decreased.A dynamic method which can control the har -monics and compensate the reactive power is researched.During the research ，a harmonic control and reactive power com -pensation unit is designed and its operation is simulated in the well field site simulation platform.The analytic results show that the method can restrain the harmonics and compensate the reactive power in the power grid.Keywords ：reactive power compensation ；harmonics ；electric drilling ；active power filter
谐波治理及无功补偿单元的控制系统主要包括检测电路、电流跟踪控制电路和驱动电路。
检测电路的核心是根据APF 的控制目标对补偿对象的电压、电流以及APF 的输出电压、电流进行检测，得到所需要的参考信号。
高通滤波器（HPF ）的作用是滤除补偿电流中开关附近的高频谐波成分。
电路基本原理是：i L 可分解为基波有功分量i L1、高次谐波分量i Lh 和无功分量i LQ ，即i L =i L1+i Lh +i LQ 。
APF 的控制系统首先检测负载的电流和电压，得到系统的i Lh 和i LQ ，然后由电流跟踪控制电路计算得出PWM 开关的信号。
该信号经驱动电路放大，加到PWM 变流器中可控电力电子器件的门极，控制PWM 变流器的开关，从而控制PWM 变流器的输出，得到所需的i c 。
i c 与i L 中要补偿的i Lh 及i LQ 大小相等、方向相反，即i c =-i Lh -i LQ 。
i c 抵消了负载产生的谐波电流，使i s 中只含有基波分量，即i s =i L1，不含谐波和无功电流，亦即APF 起到了抑制电网中谐波电流和补
偿无功功率的作用，最终得到期望的电源电流[6]。
4研究方案及结果
在研究过程中，将所开发的谐波治理及无功补
偿单元发生装置的谐波电流和补偿装置的补偿率调到适当大小，在原有的电动钻机控制系统模拟实验平台中模拟钻井现场绞车、转盘、司钻台、自动送钻等装置的工作情况，并测量柴油发电机组并网后。
电网中的电能质量参数。
测量过程中，分别采用了固定转矩、逐级增大转速和固定转速、逐级增大转矩的方法。
图3示出谐波治理及无功补偿单元投入使用前后电网中的电压波形和谐波条形图。
对实验结果进行分析，可得出以下结论：①由图3a ，b 可见，谐波治理及无功补偿单元投入使用后，电压波形得到有效改善，消除了电压波形中的尖峰；②由图3c ，d 可见，谐波治理及无功补偿单元投入使用后，降低了电网中的谐波电压和谐波电流，总谐波失真百分
比由原来的
8.1%降至5.4%，达到了抑制谐波的目的
；③谐波治理及无功补偿单元投入使用后，起到了补偿无功、降低电能总损耗的作用。
谐波治理及无功补偿单元投入使用前后所测得的具体电能质量参数如表1所示。
5结论
通过对所开发的谐波治理及无功补偿单元在电动钻机控制系统模拟实验平台中实验数据的分析可知，该方法能有效抑制钻井井场电网中的谐波，并补偿无功功率，提高电动钻机控制系统工作的安全性和经济性，具有一定的实际应用价值。
参考文献
[1]柳百奇，郭利民，梁文波，等.烟草行业的电能质量及谐波治理[J].电力电子技术，2007，41（5）：78-79.[2]罗
安.电网谐波治理和无功补偿技术装备[M].北京：中
国电力出版社，2006.[3]张奇志，李琳.电动钻机自动化技术[M].北京：石油工业
出版社，2006.[4]车继勇，马爱彬，张
斌，等.钻井井场电器系统谐波分析
及其抑制[J].甘肃科技，2008，24（6）：69-71.
[5]曲学基，曲敬铠，于明扬.电力电子滤波技术及其应用[M].北京：电子工业出版社，2008.
[6]
粟时平，刘桂英.静止无功功率补偿技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
图2谐波治理及无功补偿单元主电路原理图
电动钻机的谐波治理及无功补偿方法研究
55。