法拉德有源滤波器在石油行业中的应用

1、石油行业负载特性分析

石油行业电网用电负荷中85%以上的负荷为感性负荷，如各种油泵、电机等。近几年来，随着油田对节能工作提出了更高的要求，许多单位大量采用了节能装置。变频器因其节能效果显著、调节方便、维护简单、可实现网络化等特点，使其在石油开采中的应用越来越广泛。采油站中的抽油泵、输油泵、降压泵、掺水泵都是变频器拖动的，但变频器在工作时会产生大量谐波对负载及其临近设备产生干扰，谐波还会通过输入电源线对公用电网产生影响。

2、谐波对油田电网的危害

1） 谐波影响了油田电网的稳定运行，降低了油田电网的供电质量。

2） 谐波使电容器损耗功率增加，缩短电力电容器的使用寿命，在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。谐波还会使变压器的功率损耗增大。

3） 谐波会引起旋转电机的功率损耗增大，引起过热，产生机械振动、噪声和谐波过电压，这些将缩短设备的寿命，情况严重时甚至会损坏；谐波会引起继电保护误动作或拒绝动作；电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式藕合到弱电系统中，也会对弱电系统产生干扰。

3、典型案例介绍—中国石油盘锦油田

随着变频器在油田注水系统中的广泛使用，其在解决传统的注水压力变化大、能耗高、效率低的问题的同时，也带来了电网中谐波含量的增大。大量谐波的存在使供电系统的可靠性与安全性受到了威胁。为了消除谐波带来的危害，中国石油盘锦油田采油厂注水站积极引进了法拉德的有源滤波器，提高了电网的供电质量，保障了生产正常进行。

以下是法拉德有源滤波器投入前后的现场对比数据：

1）相电压波形前后对比图

    滤波前相电压有效值和波形                 滤波后相电压有效值和波形

    2）相电压谐波含量前后对比图

滤波前相电压谐波含量                                 滤波后相电压谐波含量 

3）相电流波形前后对比图

滤波前相电流有效值和波形                                     滤波后相电流有效值和波形

4）相电流谐波含量前后对比图

滤波前相电流谐波含量                                     滤波后相电流谐波含量 

5）功率和电能参数前后对比图

滤波前功率和电能参数                             滤波后功率和电能参数 

滤波前后测试结果分析：

1）有源滤波器投入运行后，电压和电流波形得到明显改善。谐波含量大大降低，电压谐波由原来的2.7%降到0.8%，电流谐波由原来的43.5%降到4.2%。

2）补偿后功率因数达到0.95以上，体现了法拉德有源滤波器谐波治理和无功补偿的综合治理能力。

3）有源滤波器的投入有效降低了电能损耗，厂区设备运行环境更加安全。

中国石油现场运行图

                                               法拉德电气（北京）有限公司

                                                        技术部