油田电网的谐波治理

摘 要: 在油田生产中，主要生产工艺由各种机泵完成，用电量占油田总用电量的80%以上。为降低能耗，目前油田各类机泵广泛应用调速变频器。但在降低能耗的同时产生了大量谐波，造成电网二次污染，常导致继电保护误动作、电气设备绝缘击穿、电力计量仪表误差增大等问题。通过谐波治理可以清洁电网，提高电能质量，降低无功损耗，具有较好的经济效益。
关键词：变频器；谐波；污染；滤波器

油田生产设备中存在大量冲击性和波动性负荷，它们在运行中产生高次谐波，常会使电压波动、闪变，甚至导致三相不平衡。随着电力电子技术的广泛应用与发展，调速变频器在各种机泵运行中得到了广泛应用，在降低能耗的同时导致了电压波形畸变，产生了大量谐波，造成电网二次污染。在削弱和干扰电网经济运行的同时，常发生设备非正常启停,使设备自身安全性降低，电力计量仪表的误差增大。通过谐波治理，可以保证电力设备安全经济运行。
1 油田配电网谐波污染现状
通过对80 座变电所母线（6 kV）进行谐波测试了解到油田配电网谐波污染的现状如下:
(1)有78 座谐波电流及电压均在国标限值之内，主导谐波为5次、7次，超标率为2.5%。这与高压侧变压器短路容量大，而且变电所距离谐波源距离比较远，与谐波的衰减有关。
(2)共测试218条馈出线，有13条馈出线谐波电流超国标限值,超标率6%。这些馈出线谐波电流超标的主要原因在于这些馈出线所带低压负荷安装了换流设备（变频器为主）。
(3)安装了低压变频装置测试点的谐波电流或电压超标问题比较突出。
　 所测试的36台变频器中有27台谐波数据超标，超标率达到75%。杏北二十四变电所周边地区测试的7座注入站，谐波数据全部超标，其中1#注入站4 次谐波电流超标55%(国标限值39 A,测试值60.34 A)，2#注入站电压总谐波畸变率超标56%(国标限值5%,测试值7.8%)。
2 谐波治理技术
油田目前的谐波抑制措施主要包括主动治理及被动治理，此处研究的谐波治理配套方案属于被动治理范围。通过对系统中已经存在的谐波进行治理，使电网受到的影响减到最小。
2.1无源滤波
2.1.1无源滤波原理
无源滤波器利用电路的谐振原理。当发生对某次谐波的谐振时，对该次谐波形成低阻通路，对相应频率谐波电流进行分流，达到滤波的目的。结构上利用电感、电容和电阻的组合设计构成滤波电路，可滤除某一次或多次谐波。最普通且易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联[1]。
　　无源滤波器的设计主要考虑其谐振频率及电容器耐压、电抗器耐流。首先根据系统所需补偿容量确定电容器容量，这样可以得知电容器阻抗，再根据系统谐波情况确定谐振频率，如为5次谐波，一般谐振频率在240~248之间，由谐振频率可得知电抗器的感抗值。电容器耐压应考虑基波电压、电抗器的压升、谐波电压；电抗器耐流需考虑基波电流、谐波电流。
2.1.2无源滤波优缺点
　 由于无源滤波器结构简单，成本较低，运行费用低，吸收高次谐波效果明显，在油田生产中得到广泛应用。根据谐波治理有关要求，每台变频器自身须有谐波处理装置，生产厂家为降低成本，大都使用LC单调谐滤波器。
　 无源滤波器在油田中使用的谐波治理效果并不好，经常处于关停状态。其主要原因在于：
　 (1)抑制低次谐波的单调谐波滤波器只对调谐点的谐波治理效果明显，对偏离调谐点的谐波无效果；
　 (2)当油田根据生产调整运行负荷，新增或减少运行设备时，系统阻抗和频率产生波动，无源滤波器可能与系统发生并联谐振，使装置无法正常运行；
　 (3)当系统运行负荷增大时,系统谐波电流随之增大,无源滤波器可能过载，导致损坏。
　 由于无源滤波器原理上带来的不足无法彻底克服，因此有必要尝试采用其他方式抑制谐波。
2.2有源滤波
2.2.1有源滤波原理
有源滤波器实际上是一个谐波发生器，它通过实时检测电网上的负载产生的谐波电流,由IGBT逆变器生成一个与负载谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，注入到电网，从而抵消负载谐波，防止谐波电流流入配电系统造成污染，进而保证流向系统的电流是一个理想的交流正弦波形[2]。
有源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中，指令电流运算电路检测出补偿对象电流中的谐波电流分量。补偿电流发生电路根据指令电流运算电路得出补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流。补偿电流与负载电流中的谐波及无功电流进行抵消，最终得到期望的正弦电网电流。

SSL21081典型应用电路此页面是否是列表页或首页？未找到合适正文内容。

可演示CD4067功能的实验电路标签：CD4067(2)计数器(1) 笔者用万能实验板。制作了演示CD4067功能的电路，本电路同时还能演示计数器计数过程和计数脉冲的产生。在课堂教学中效果显着，使学生兴趣大增。现将电路谨荐给同行，希

超宽带EMI滤波器的设计　1．引言
　　近十几年来，作为微波实验基础设施的屏蔽室，其应用的频率范围不断扩展，频率高端已由1GHz增加到18GHz，甚至40GHz，预计未来的趋势还会增加到60GHz，甚至100GHz。为保证屏

 1/2    1 2 下一页 尾页