海洋钻井平台电站无功补偿技术应用分析.pdf

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姗一 。 . 。 抑 _ 海洋钻井平台电站无功补偿技术应用分析 董呈 彬 中国石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司 摘要 胜利九号海 洋钻 井平 台电站存在 功率 因数低 、能耗 高的问题。为了改善平 台电站的 供 电质量、提 高钻井生产 的可靠性 ,对钻井平台的无功功率进行 了分析,提 出了在钻井平 台电 站安装动态无功补偿装置的方法。通过在 高压 大排量钻井工况下的对 比可知 ,无功补偿装置能 有效 改善电站供 电质量,功率因数可提 高至 0 . 9 5 ,达到了平 台节能的 目的。该项技术既节能又 经济,具有很好的推广前景。 关键词 海洋钻 井 平 台 电站 无功 补偿装 置 功 率 因数 D 0 J 1 0. 3 9 6 9 / j . j s s R. 2 0 9 5 - 1 4 9 3 . 2 0 1 5 . 0 0 5. 0 0 7 中 国石 化 胜利 石 油工 程有 限公 司海 洋钻 井公 司 平 台的 电站设备大 多是 1 9 世 纪 8 0 年代 的产 品 ,电 站 由多 台柴 油发 电机 组并 网发 电 ,发 出 6 0 0 V交 流 电 ,经过 可控 硅 整流 系统 整 流成 直 流 电 ,驱 动 直流 电动机 ,带动绞车 、泥浆泵 、转盘或顶驱等钻井设 备 。随着海上勘探事业 的发展 ,平 台电站 电力不 足 、能耗量大的问题越发突出⋯ 。结合海上生产实 际 ,在胜利 9 号平 台应 用 了动态无 功功率 补偿技 术 ,对平 台设 备 进行 了技 术 改造 。实践 表 明 ,此举 改善了 电站功率 因数 ,提升 了平 台的施工作业能 力 ,降低了平台能耗 ,取得了明显的经济效益 。 1 钻井平 台电站无功分析 1 . 1 影 响平 台 电站 功率 因数 的 因素 1 变压器 、电动机设备造成的稳态无 功。在 海洋钻井平台电站形成的小 电网供电网络中,绝大 多数用电设备如直流 电动机 、变压器 、交流异步电 动 机等 均 属于 感性 负 载 ,这些 设 备运 行 过程 中不但 要从供 电系统取用有功功率 P,还将取用大量 的无 功功率 Q,系统 中的视在功率为 Js l『 P Q 。功 率 因数 为 AP / S C O S , 是负 载的阻抗角 ,也 就是说 由负载本身的性质决定功率因数的大小 。 2 钻 井 工况 特 点 造成 的谐 波 。海 洋 钻 井平 台 上 柴 油 发 电机 组 发 出 的 6 0 0 V交 流 电首 先 经 过 S C R 作者简介 董呈彬 ,高级 工程 师,1 9 9 4年毕业于承德石油高等专科 学校 工业企 业 电气化 专 业 ,2 0 0 1 年毕 业于 中 国石油 大学 华 东 计 算机 科 学 与技 术 专 业 ,从 事 设 备 管 理 工 作 ,E m a i l d o n g c h e n g b i n . s l y t s i n o p e c . t o m,地址 山东 省东营 市东营 区大渡河 路 1 7 7号 ,2 5 7 0 5 5 。 系 统 整 流 成 直 流 电 ,然 后 再 驱 动 钻 井 绞 车 、泥 浆 泵 、顶驱/ 转盘等设备 的直流 电动机 ,拖动钻井设 备进 行 钻井 生 产 。S C R整 流装 置 采取 移 相 控制 ,从 6 0 0 V电 网 中 吸收 的正 弦 波 缺 角 ,电 网 中 留下 的另 一 部分正弦波也缺角 ,显然在留下的部分正弦波中 含有 大 量 的谐 波 ,4台可控 硅 整 流 装置 是 S C R系统 的主要 谐 波源 。 此外 ,钻井绞车在接钻杆或起下钻具时 ,通常 以较 大 的电 流启 动 ,从 空载 到 满载 、再 从 满载 到空 载不 停 的 变化 ,造 成 6 0 0 V电 网供 电 系统 很 大 的 冲 击 ,使钻井平台电站电网造成很大的电压波动。此 时 ,可控 硅 整流 装置 处 于深 度 控制 ,系统 的功 率 因 数通常降低为 0 . 4 左右。 1 . 2无功 的增加 对线 路 的影 响 系 统 无 功 的 增 加 ,使 电 网 的功 率 因数 大 大 降 低 ,对供 电 系统造 成 了 巨大危 害 。 1 功 率 损 耗增 大 。 以单 回路 进 行 分 析 ,设 线 路 电流 为 ,,线 路 电阻 为 R,则该 线 路 的损耗 功 率 A p是 A p 3 , R 1 0 ~ e y v Q 2 / v R 1 0 。 1 式 中 为额 定 电压 , Q为无 功 功率 。 将上 式 变形 为 A P P R 1 0 。 / C O S 。 2 由 2 知 ,当线 路 的额 定 电压 和 有 功 功 率 均 为 定 值 时 ,线 路 有 功 损 耗 与功 率 因 数 的平 方 成 反 比,即功率因数越低 ,线路损耗越大 。 2 电 压 损 失 增 大 。 供 电 线 路 的 电 压 损 失 △ 为 2 1-1 1 5 年 第 5 期 石 油 石 化 节 能I 1 9
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