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台达有源电力滤波器 (APF) 解决石油开采行业的电能质量问题,大幅提高配电系统的可靠性与安全性

行业背景 
海上石油开采生产装置特点是高温、高压、易燃、易爆,对供电的可靠性、连续性、安全性和电能质量要求很高,对连续运行的海上石油开采平台来说,仅几个周波的电力系统故障就能造成大量生产装置停工,甚至引起灾难性的后果,包括非计划停工、诱发安全事故、导致环境污染。

由于生产的需要,海上石油开采中使用大量泵类负载,多数泵类负载都配有变频器。变频器的大量应用使得石油开采平台配电系统中的谐波含量大大增加。绝大部分变频器的整流环节都是应用6脉冲整流将交流电转化为直流电,因此所产生的谐波以5次、7次、11次谐波为主。这些谐波负载不仅导致设备工作效率低,而且在线路阻抗上产生电压畸变并汇聚起来,导致整个电网恶化,对配电的稳定性及所有用电负载造威胁。

项目 
中国某海上石油开采平台

问题描述 
变频器一般均配置无源滤波器,常规无源滤波器是LC结构,吸收谐波的同时向配电电网注入了大量的容性无功,导致发电机进相运行,海上石油开采平台常规措施是在发电机侧并联大电抗,补偿电网中的容性无功,但是这种方式是极不安全的。而且由于过大的容性无功注入到电网,导致变压器负载率很高,功率因数极低,对平台的安全稳定运行是不利的。

电容器长期过谐波电流,会使电容性能降低,如寿命减少,电容值降低,设计的LC电路的谐振点随之变化,很容易导致谐振,因此对整个电路是不安全的。

谐波电流使变压器而产生附加损耗,从而引起过热,使绝缘介质老化加速,导致绝缘损坏。谐波的存在会使视在功率增加,增加设备损耗,限制了效率。同时,该现场谐波对电力系统中的电容器、断路器、继电保护设备都有直接的负面影响,电容器经常烧毁,断路器与继电保护无故误动作。很多测量仪表,在谐波严重时,读数会有较大的偏差,从而造成计量偏差。

解决方案 
针对勘测点的前期勘测与评估,在低压配电系统低压集中侧接入两台PQCA-380-75-500C3,如下图所示。

 针对勘测点的前期勘测与评估,在低压配电系统低压集中侧接入两台PQCA-380-75-500C3

治理效果 
PQC投入效果非常明显,数据如下表所示。

PQC投入效果非常明显

PQC投入前后电流波形与THD如下图所示,图中只是其中4台变频器启动带载情况下的效果对比。治理前后电流波形有明显改善,5,7,11,13次谐波基本完全消除。

 Current waveform and THD before and after the PQC application

PQC投入前后对电网的改善如下图所示,治理前变压器工作在1档(最高档),已无可调空间,治理后变压器工作在4档,可调空间还很大;治理前发电机处于轻微进相运行状态,治理后发电机正常运行。因此APF投运后对平台电网的改善作用是非常明显的。 

PQC投入前后对电网的改善

 

项目总结 
台达有源电力滤波器 (APF) 在石油开采行业的治理效果优良,大大提高了配电系统的可靠性、连续性、安全性,电能质量问题彻底解决,避免了因电能质量导致的严重、甚至引起灾难性的后果。同时降低了设备的故障率,充分释放出配电裕量,便于提升产能,从长期看能带来巨大的经济价值。

PQC系列APF产品的优势

PQC系列APF产品的优势

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