發電機同期并網技術在石油鉆機中的應用

栗從鑫

摘要 隨著社會的不斷進步，我國的各項科技技術取得了很大成功。在電力技術方面，發電機同期并網技術已經成為電力技術方面的研究主題，本文將從發電機同期并網技術介紹及其特點、石油鉆機工況和對鉆機發電機并網的要求，以及發電機同期并網技術在石油鉆機中的應用及優勢做簡要分析。

關鍵詞發電機 同期并網 石油鉆機工作能源支持 應用

1. 發電機同期并網技術介紹及其特點

發電機并網就是通過發電機出口開關的合閘，把發電機和電網(也可以是幾臺發電機組成)聯接起來,讓電能源源不斷地輸送出去.發電機并網有三個條件:發電機的頻率、電壓、相位必須與電網的頻率、電壓、相位保持一致，才能并網發電。（三個條件完全一樣叫同期；有一點偏差，但是在允許的范圍內叫準同期）與并網相反的就是解列，解列就是不想發電了，還是通過這個出口開關的分閘，把發電機與電網斷開，這就叫解列；等想發電的時候再同期合閘，這就叫并網。

當然這個過程并非如此簡單的就可以完成，怎么檢測上述條件已滿足，我們通常采用自動準同期裝置來輔助完成這一過程的，自動準同期裝置是由合閘、調頻、調壓、電源組成的。自動準同期裝置能完成并網前的自動調節電壓，自動調節頻率和控制的發電機和電網正弦電流變化相同的時刻，這時自動準同期裝置發出合閘信號，完成并網。上述并網條件不能滿足時侯，實施并網技術操作，叫做非同期并網操作，會引起沖擊電流現象，電壓差值越大，沖擊電流就越大，同樣頻率差值越大，沖擊電流就越長。

自動準同期裝置的調壓作用是這樣來完成的：自動比較待并發電機和電網電壓的高低，自動發出降壓或者升壓的信號，作用于發電機勵磁調壓器上，當兩者電壓相同或者相似時，發出并網信號允許合閘；同理調頻作用也是如此，自動判斷發電機頻率高于電網系統頻率，還是低于電網系統頻率，然后自動發出調頻信號，使得發電機系統頻率和電網系統頻率相同或者相似；合閘的作用就是在完成上述兩個條件時，確定并網的那個確切時刻合閘完成并網，前兩個條件不滿足時就會自動控制合閘信號的發出。近幾年來，非同期并網事故發生很多，造成的后果極其嚴重，因此為了避免事故的發生，我們要認真檢查自動準同期裝置，認真核實每一步操作，確定運行系統中電壓、合閘、調頻、調壓、電源正常運行。徹底避免非同期并網事故的發生，保證發電機順利并網。

發電機為何要并網，就發電機本身來講其作用是用來發電的，但是隨著科技的發展，工業用電設備越來越多，更不用說大型的企業工廠各種各樣的機器用電，僅依靠一臺發電機的力量來發電是遠遠不夠的，發電機只有并網后，才能源源不斷的把電輸送出去，才能提供源源不斷的電源，來滿足大型企業中的用電、石油鉆機的驅動用電。

2. 石油鉆機工作工況和對鉆機并網的要求

石油鉆機是用來進行石油、天然氣勘探、開發的鉆井設備，具體就是帶動鉆具擊破巖石層，向地下鉆至要求的深度，從而獲得石油或天然氣。簡單說它由動力機、傳動機、工作機和輔助設備組成，具體有動力系統、傳動系統、起升系統、壓縮空氣源及氣動控制系統、儀器儀表及檢測系統、鉆井液循環及凈化系統、供電系統、液壓系統、井口工具，石油鉆機多種多樣，其中按驅動型式可分為:柴油機驅動、電驅動、液壓驅動。其中電驅動又可分為:交流電驅動、直流電驅動、交流電變頻電驅動。鉆機的動力設備有柴油機、交流電機、直流電機。無論陸地鉆機還是海上鉆機都存在遠離大容量動力電網的客觀現實，過去一般采取柴油機直接驅動采的方式鉆井，隨著科學技術的進一步發展和成熟，目前用多臺發電機并網發電技術為石油鉆機提供能源動力成為新的發展方向和趨勢。這樣當鉆機負載為交流電機時，當今最常用的就是柴油機帶動交流發電機發出交流電，驅動絞車、轉盤、泥漿泵等交流電機進行鉆井作業；當鉆機負載為直流電機時，再由可控硅整流，將交流電變成直流電，實現直流電驅動。

石油鉆機的工況環境比較特殊，多數在地質結構較為復雜，氣候變化多樣的地區，如極寒難耐的極地，高溫炙熱的沙漠，悶熱潮濕的沼澤，深不可測的海底等，工作環境的特殊，對鉆機的使用要求極高，必須保證鉆機在各個地域得正常運行。

3. 發電機同期并網技術在石油鉆機中的應用及優勢

如今在國內許許多多的陸地油田鉆機以及海上模塊鉆機中配置多臺發電機為鉆機提供能源，因此要使發電機提供充足的能源支持，發電機同期并網是關鍵技術之一。

外國石油鉆機對發電機并網技術的應用較早也較功，從1909年第一次將柴油發電機組發出的交流電來驅動頓鉆鉆機，再到1958年美國、印度、前國家將幾百臺電驅動發電機應用在石油鉆機中。后來隨著技術的發展前蘇聯、美國等國家利用原有的電驅動機器，進行技術改進，創造出現的混合型的電驅動機型，并大量投入到石油鉆機應用中。在我國發電機并網技術也得到了很好的應用，以我國山東某一石油勘探開發公司為例，該公司將大慶130-I型鉆機與三臺發電機并網結合使用，通過實驗證明三臺發電機并網后，不僅能滿足130-I型鉆機這工程運行，還能帶動另一臺300kw的發電機，經過相關部門的測試，該三臺發電機并網后節省了16.82%的柴油，這樣一個月下來就可以為該公司節約三萬多資金，發電機并網后，使用兩臺發電機就可完成以往相同的工作量，因此節省了該公司的經濟資源，可減輕了單獨用柴油機發電組所帶來的環境污染，同時節省了人力物力資源，提高了該公司的經濟效益。

此技術的應用提高了鉆機供電系統的技術水平，使得整機可靠性提高，用電效率進一步提高。與以往相比，并網后電壓更穩定、極大的提高了鉆機的安全性能和可靠性。也降低了鉆機的噪音污染，不會給石油鉆井附近的居民帶來影響，改善了石油工地的工人的工作環境，也擴大了鉆機的應用范圍。

4. 總結

發電機并網技術是電力技術的一大進步，發電機并網后無論對人們日常生活用電還是大型的用電設備，提供了一定的保障，發電機并網也提高了發電機的驅動功能。同時發電機并網在石油鉆機中的應用，降低了鉆井工作人員的勞動強度，提高了鉆井控制精度和工作質量，也從根本上減輕了噪音污染，改善了鉆井工人的工作環境，降低了鉆井技術成本。從而也創造出更高的經濟效益，發電機并網技術的應用在石油鉆機中取得了很好的成效，筆者相信隨著信息技術的發展，科技的不斷進步，網絡化的普及，發電機并網技術會更加成熟，應用更加廣泛，其作用更加突出。

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