浅析钻井井场电气系统的谐波与抑制

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　　摘要：本文主要針对钻井现场的电气系统结活，对钻井经常的电气系统谐波的产生机理以及对谐波含有率造成影响的因素进行深入分析后，对钻井的井场电气系统的谐波的危害性进行了阐述，在此基础上对抑制谐波的几种方法进行了探讨。
　　关键词：钻井井场;电气系统;谐波;影响;抑制措施
　　0 引言
　　在钻井施工过程中，由于井场会存在一个小的电力系统，而且电力小系统中非线性用电设备比较多，因此在实际运行的过程中不可避免的会产生谐波，而随着今年来钻井井场电力设备的应用越来越广泛，而其中诸如直流可控硅调压驱动系统以及变流变频电驱系统的广泛使用使得钻井井场的电气系统会产生大量的谐波。这部分谐波不仅会对钻井现场的发电机造成严重影响，甚至会对其余的电气设备也造成严重影响，导致电气设备的使用寿命受到影响，一些仪表的精度下降，严重的情况下甚至会造成电气事故。
　　1 钻井井场谐波探讨
　　1.1 钻井经常谐波产生机理
　　目前，在我国的钻井施工现场直流电驱系统以及交流变频系统的应用非常广泛，这主要是因为直流电驱系统能够进行无极调速，而且实际运行比较稳定，交流变频系统由于密封性能良好，体积紧凑，运行可靠性高，因此在钻井井场得到了普及应用。
　　大量的电气系统是钻井现场主要的谐波源，钻井井场应用交流变频电驱系统通常都是由发电机组、整流单元、制动单元等组成。在系统的运行过程中主要会产生输入侧以及输出侧两种谐波。其中输入侧产生的高次矩形谐波会系统内的小型电网产生一定的干扰作用，必须要进行消除或者进行最大程度的抑制;而输出侧的谐波在电气系统实际的运行过程中会对电机的实际的负载产生一定的影响，而通常情况下下输出侧的电机都为变频电机，而且是为变频调速电机，企绕组以及绝缘都是经过特殊涉及的，因此，谐波对其的影响比较小。
　　1.2 影响谐波含有率的因素
　　在电气系统的运行过程中系统整流单元脉动数、延迟角、换相重叠角是主要影响谐波含有率的因素。根据整流单元脉冲数与谐波电流之间的计算关系式可以知道，如果有效提升整流单元的脉冲数的就能达到降低变频电驱系统输入侧谐波电流的效果，但是该方法在实际操作过程中需要对变频装置进行变动，这需要投入大量的资金。
　　根据经验公式可知如果延迟角和换相重叠角的数字为零的时候，输出电流比较恒定，而且电流无波纹，但是在实际换向电路中断由于有电感的存在，使得换向速率受到了一定的影响，使得换相重叠角的实际数值始终大于零值，因此，谢谐波电流会出现一个与换相重叠角变化相反的周期性变化。
　　2 谐波的危害
　　2.1 对输供电以及用电设备的影响
　　如果电气系统中容纳的谐波增加就会对变压器造成严重影响，使得变压器的铜损以及铁损明显增加，其实际的容量值也会急剧减少，最终导致变压器出现过热、低效等现象，噪声也会急剧增加。如果在变压器的励磁系统中出现了谐波电流，就可能会导致绝缘材料被击穿甚至直接损害的现象。
　　2.2 对继电器保护装置的危害
　　如果继电器在实际运行过程中一旦出现谐波与基波量的总和超过了整定值，那么一些电压受控启动的继电装置就会出现误动作，从而对继电器元件性能以及稳定性造成严重影响。而一旦在继电器因为谐波量过大而导致出现敏感反应，就会进一步增加误动作产生的概率，从而进一步影响了保护装置的性能，严重情况下，甚至会引发电气系统安全事故。
　　3 谐波的抑制
　　3.1 增加脉冲数
　　钻井井场的脉冲数与电气系统的谐波数量以谐波电流的含量起到了决定性的作用，如果能够有效增加脉冲数就能最大程度的降低整流单元中的谐波数量以及电流的含量。
　　3.2 应用绝缘滤波器
　　能够对谐波起到良好抑制作用的滤波器主要有有绝缘以及无绝缘两种。其中电抗、电容等电气元件无缘滤波器能够对谐波电流形成良好的吸收作用。与无缘滤波器相比较，有绝缘的滤波器在反映速度以及对谐波的抑制效果上都有极大的提升，而且有绝缘的滤波器在实际应用过程中不会对整个电网的参数造成影响，也不会造成电网系统出现谐振的现象，因此，其能够在变频电驱系统中实现广泛额应用，但是有缘滤波器在使用初期阶段需要投入大量的资金，不具备良好的经济性。
　　3.3 提升变频器载波频率，加装串联电抗器
　　大容量的变频器实际载波频率也比较高，能够对谐波含量形成有效抑制。而在电气设备的进线端串联电抗器后就能进一步提升功率因数补偿效应，而且还能实现对电压调整效应的有效提升，从而有效增加了与电气系统的实际距离，这样就能有效的起到降低谐波的效果。
　　4 结束语
　　钻井现场的电气设备不断增加使得谐波干扰日益严重，而随着现代电子技术的快速发展，使得高效滤波器以及滤波技术的出现进一步强化了谐波的抑制效果。
　　参考文献：
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　　[2]李琳，申小会，闫宏亮，张奇志.电动钻机的谐波治理及无功补偿方法研究[J].电力电子技术，2010，44（02）：54-55.
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