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【宽哥玩数码】如何选择性价比最高的海上石油平台谐波抑制方案( 二 )


2.3十二脉冲整流变频器
较高脉冲数的变频器通常由两个或者更多的六脉冲整流变频器经特殊相位移动的并联变压器组合而成 。 一般的 ， 一个p脉冲整流变频器可以由p/6个六脉冲整流变频器构成 ， 这些六脉冲整流变频器是通过一个(p/6+1)绕组的变压器（p/6个双绕组变压器或p/12个三绕组变压器）供电的 。 变压器二次绕组之间的相位移为360°/p 。 对应的p脉冲整流变频器的特征谐波为pn±1 。
按照目前市场上主流的工业变频器 ， 六脉冲整流变频器电流谐波含量大于35% ， 十二脉冲减小到8%左右 ， 二十四脉冲能够减小到5%以内 。
考虑到真二十四脉冲设备配置复杂 ， 价格昂贵的缺陷 ， 番禺项目初期考虑采用虚拟二十四脉冲的方案 。 即每台电潜泵变频器采用十二脉冲整流变频器 ， 每台变频器输入端配独立的十二脉冲专用三绕组移相变压器 ， 每两台专用三绕组移相变压器网侧绕组分别采用±7.5°外延三角形联接 ， 从而达到虚拟二十四脉冲的效果 ， 使低压供电母排电流谐波含量控制在5%以内 。 真24脉冲和虚拟24脉冲基本结构参见图1
图1虚拟24脉冲和真24脉冲基本结构图
但该方案通过分析后最终被否定 ， 原因在于海洋石油平台上的生产采油井开采顺序不是确定不变的 ， 随着油藏地质的变化 ， 电潜泵的运行顺序会经常进行调整 ， 因此虚拟二十四脉冲的效果很难得到保证 。
2.4复合方案（十二脉冲加无源滤波或有源滤波）
在采用十二脉冲整流变频器方案的基础上 ， 在低压供电母排靠近主变压器侧加装一台或两台无源滤波器（也可考虑有源滤波器） ， 专门针对11次、13次谐波进行滤波 ， 这样既能够减小成本 ， 又能保证电网谐波达到小于5%的要求 。
根据计算可以得到单台630kVA的十二脉冲整流变频器的总谐波含量为7.58% ， 其中11次为6.37% ， 13次为3.57% 。 进一步计算选型后 ， 确定需为每段低压母排配一台80kvar无源滤波器专门针对11次和13次谐波进行滤波（或配一台200A有源滤波器）
此方案结合了十二脉冲与滤波处理两种应用 ， 实现了总的谐波降低的同时 ， 成本控制在预算费用内 ， 相对性价比最高 。
2.5IGBT整流变频器
由于IGBT可以应用PWM方式进行整流 ， 每次对直流的充电时间都很小 ， 其载波频率可为4kHz ， 因此在其输入端加上一个标准电抗和滤波电容 ， 即可使变频器谐波直接达到5%以内的要求 。
但IGBT整流变频器的最大缺点是价格昂贵 ， 超出预算费用 。
3.方案综合对比
通过前面的分析 ， 同时结合空间布置和费用预算 ， 各种方案综合对比简要列表如下：
4.结语
综合各方案对比分析 ， 最终番禺项目采用性价比最高的十二脉冲整流变频器加无源滤波器的方案 。 该方案在满足谐波限定条件的同时 ， 在设备空间布置 ， 费用上相对其它方案均存在优势 。
通过以上分析可以看出 ， 随着科技的发展 ， 适用于海洋平台电力系统的谐波滤波方案存在多样性 。 高新技术产品往往可以达到理想的谐波治理效果 ， 并且空间布置较小 。 但其昂贵的费用是一般项目投资方难以接受的 。
因此根据平台变频设备具体信息、谐波限定标准、平台电力系统的规模、平台空间大小、项目费用预算等限定条件 ， 合理选择性价比最高的方案才是设计的最终目的 。
（编自《电气技术》 ， 原文标题为“石油平台谐波抑制措施的选择” ， 作者为徐建东 。 ）


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