淺析鉆井井場電氣系統的諧波與抑制

蓋杰

摘要：本文主要針對鉆井現場的電氣系統結活，對鉆井經常的電氣系統諧波的產生機理以及對諧波含有率造成影響的因素進行深入分析后，對鉆井的井場電氣系統的諧波的危害性進行了闡述，在此基礎上對抑制諧波的幾種方法進行了探討。

關鍵詞：鉆井井場;電氣系統;諧波;影響;抑制措施

0 引言

在鉆井施工過程中，由于井場會存在一個小的電力系統，而且電力小系統中非線性用電設備比較多，因此在實際運行的過程中不可避免的會產生諧波，而隨著今年來鉆井井場電力設備的應用越來越廣泛，而其中諸如直流可控硅調壓驅動系統以及變流變頻電驅系統的廣泛使用使得鉆井井場的電氣系統會產生大量的諧波。這部分諧波不僅會對鉆井現場的發電機造成嚴重影響，甚至會對其余的電氣設備也造成嚴重影響，導致電氣設備的使用壽命受到影響，一些儀表的精度下降，嚴重的情況下甚至會造成電氣事故。

1 鉆井井場諧波探討

1.1 鉆井經常諧波產生機理

目前，在我國的鉆井施工現場直流電驅系統以及交流變頻系統的應用非常廣泛，這主要是因為直流電驅系統能夠進行無極調速，而且實際運行比較穩定，交流變頻系統由于密封性能良好，體積緊湊，運行可靠性高，因此在鉆井井場得到了普及應用。

大量的電氣系統是鉆井現場主要的諧波源，鉆井井場應用交流變頻電驅系統通常都是由發電機組、整流單元、制動單元等組成。在系統的運行過程中主要會產生輸入側以及輸出側兩種諧波。其中輸入側產生的高次矩形諧波會系統內的小型電網產生一定的干擾作用，必須要進行消除或者進行最大程度的抑制;而輸出側的諧波在電氣系統實際的運行過程中會對電機的實際的負載產生一定的影響，而通常情況下下輸出側的電機都為變頻電機，而且是為變頻調速電機，企繞組以及絕緣都是經過特殊涉及的，因此，諧波對其的影響比較小。

1.2 影響諧波含有率的因素

在電氣系統的運行過程中系統整流單元脈動數、延遲角、換相重疊角是主要影響諧波含有率的因素。根據整流單元脈沖數與諧波電流之間的計算關系式可以知道，如果有效提升整流單元的脈沖數的就能達到降低變頻電驅系統輸入側諧波電流的效果，但是該方法在實際操作過程中需要對變頻裝置進行變動，這需要投入大量的資金。

根據經驗公式可知如果延遲角和換相重疊角的數字為零的時候，輸出電流比較恒定，而且電流無波紋，但是在實際換向電路中斷由于有電感的存在，使得換向速率受到了一定的影響，使得換相重疊角的實際數值始終大于零值，因此，謝諧波電流會出現一個與換相重疊角變化相反的周期性變化。

2 諧波的危害

2.1 對輸供電以及用電設備的影響

如果電氣系統中容納的諧波增加就會對變壓器造成嚴重影響，使得變壓器的銅損以及鐵損明顯增加，其實際的容量值也會急劇減少，最終導致變壓器出現過熱、低效等現象，噪聲也會急劇增加。如果在變壓器的勵磁系統中出現了諧波電流，就可能會導致絕緣材料被擊穿甚至直接損害的現象。

2.2 對繼電器保護裝置的危害

如果繼電器在實際運行過程中一旦出現諧波與基波量的總和超過了整定值，那么一些電壓受控啟動的繼電裝置就會出現誤動作，從而對繼電器元件性能以及穩定性造成嚴重影響。而一旦在繼電器因為諧波量過大而導致出現敏感反應，就會進一步增加誤動作產生的概率，從而進一步影響了保護裝置的性能，嚴重情況下，甚至會引發電氣系統安全事故。

3 諧波的抑制

3.1 增加脈沖數

鉆井井場的脈沖數與電氣系統的諧波數量以諧波電流的含量起到了決定性的作用，如果能夠有效增加脈沖數就能最大程度的降低整流單元中的諧波數量以及電流的含量。

3.2 應用絕緣濾波器

能夠對諧波起到良好抑制作用的濾波器主要有有絕緣以及無絕緣兩種。其中電抗、電容等電氣元件無緣濾波器能夠對諧波電流形成良好的吸收作用。與無緣濾波器相比較，有絕緣的濾波器在反映速度以及對諧波的抑制效果上都有極大的提升，而且有絕緣的濾波器在實際應用過程中不會對整個電網的參數造成影響，也不會造成電網系統出現諧振的現象，因此，其能夠在變頻電驅系統中實現廣泛額應用，但是有緣濾波器在使用初期階段需要投入大量的資金，不具備良好的經濟性。

3.3 提升變頻器載波頻率，加裝串聯電抗器

大容量的變頻器實際載波頻率也比較高，能夠對諧波含量形成有效抑制。而在電氣設備的進線端串聯電抗器后就能進一步提升功率因數補償效應，而且還能實現對電壓調整效應的有效提升，從而有效增加了與電氣系統的實際距離，這樣就能有效的起到降低諧波的效果。

4 結束語

鉆井現場的電氣設備不斷增加使得諧波干擾日益嚴重，而隨著現代電子技術的快速發展，使得高效濾波器以及濾波技術的出現進一步強化了諧波的抑制效果。

參考文獻：

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