| 故取在基波电流的5%以内的谐波电流值为符合要求的值。
600V系统有源滤波器的谐波电流的计算如下：
基波电流I=I/(1+THDI)
谐波电流I=THDI×I
THDI――总的谐波电流畸变率
I―――负荷电流
将谐波计算公式和计算条件做在EXCEL表格中，生成如下计算结果如下：
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绞车
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转盘/顶驱
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泥浆泵
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IEEE519允许畸变率
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0.05
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变频器谐波电流畸变率THDI
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0.25
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修井工况下的负荷率
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0.2
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0.6
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0.65
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功率因数
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0.85
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0.85
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0.85
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额定电压(V)
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600
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600
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600
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额定负荷(KW)
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1200
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600
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2400
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工况下负荷(KW)
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240
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360
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1560
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负荷电流A（Ir）
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271.70
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407.55
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1766.06
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基波电流A（IL）
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263.58
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395.38
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1713.33
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谐波电流A（IH）
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65.89
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98.84
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428.33
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谐波电流合计A
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593.07
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额定电流合计A
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2445.31
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总谐波畸变率
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0.2425
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允许谐波电流A
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122.26
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需补偿的谐波电流A
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470.81
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由上表可以看出总的谐波畸变率已达到24.25％，超出了IEEE519中允许的5％畸变率。需要采用谐波抑制措施，补偿谐波电流470A。
3.2、利用仿真软件计算分析
利用ETAP电力系统分析软件进行分析，ETAP是一个全界面的电力系统仿真分析、计算高级应用软件，拥有标准的离线仿真模块，具有高级、实时仿真、优化和高速智能甩负荷等功能。ETAP的谐波分析程序能精确模拟电力设备模型，该程序有两种谐波分析方法：谐波潮流分析和谐波频率扫描，都是电力系统谐波分析中最流行并有效的分析方法。
在电力系统谐波分析时通常将谐波源处理为谐波电流源，修井机电力系统的主要谐波源为变频器。ETAP能直接将变频器模块在单线图中反映出来，并能够选择变频器各厂家不同型号的谐波参数，或者典型的VFD变频器的谐波模型，通过图形观测谐波源的波形和频谱。
ETAP建模单线图与工程单线图一致，设备参数根据实际选型输入，变频器选择库中的ABB公司的6脉波变频器。建立模型如下图：
运行ETAP谐波潮流分析程序，完成谐波潮流分析，得到BUS2600V母线上的谐波畸变率如下：
600V母线上的谐波畸变率达到了22.84％，超过了IEEE519中允许的5％畸变率。需要采用谐波抑制措施。需要进行谐波补偿电流为436A。
以下为BUS2600V母线上的谐波电压仿真曲线：
 
通过以上两种方法的分析，都可以得到修井机电力系统需要进行谐波抑制的结论，采用公式计算的方法得出的谐波畸变率偏大，但最终的谐波电流补偿值相差不大。我们采用软件分析的结果，谐波畸变率为22.84％，需补偿电流436A。
四、滤波方案选择
谐波抑制方法有以下几种：
1、选择12脉波变频器
如果选用12脉波的变频器，并内置交流电抗器抑制谐波，使输入输出的电流都近似正弦波，保证变频器的绿色化，可以从根本上解决谐波问题。但是成本会比较高。
2、有源滤波器和无源滤波器方案
因为无源滤波器是根据功率因数的高低投切电容器以滤除谐波，因此在修井机电力系统功率因数都大于90％的系统中滤波效果差，而有源滤波器根据谐波电流大小控制滤波，采用闭环技术，精度佳，滤波效率高。无源滤波器只能滤除某次谐波。如需要同时滤除多次谐波，则体积庞大，价格昂贵，而有源滤波器可以同时滤除20种谐波（即可同时滤除3、5、7、11、13、17、19等多次谐波），可滤除最高达50次的谐波。无源滤波器容易过载，当因过载而旁路后，无任何滤波效果。有源滤波器在容量范围内不易发生过载，只根据电源大小和本身能力滤波。由此，在本次设计中考虑选用有源滤波器。
有源滤波器连接方式选择
有源滤波器有串联和并联两种连接方式。串联方式的特点是：
A、缺少灵活性，有较大损耗。
B、有源滤波器如有故障会影响整条线路的供电，降低供电的可靠性。
并联方式的特点为：
A、灵活性好，可容易的连接到配电系统的任意位置，实现局部补偿、部分补偿和全局补偿。
B、扩容性能好，在非线性负载增大时，可直接并联扩容，简单方便。
C、安全性好，可保证对负荷的连续安全供电。
由此，选择并联连接的有源滤波器，根据有源滤波器选型手册，选用电流补偿值为500A的有源滤波器。
五、结论
变频器在修井机中的广泛应用提高了修井机的自动化程度，但同时其产生的谐波问题也为修井机配电系统和通讯系统的稳定性和可靠性提出了挑战，通过科学的计算，选用合适的有源滤波器进行补偿可以减少和抑制谐波，净化修井机电网，进而提高修井机可靠性和使用寿命，减少修井机电气故障。
参考文献
1 万兆安.谐波抑制和无功功率补偿.机械工业出版社.1998
2 George J W.电力系统谐波-基本原理、分析方法和滤波器设计.徐政译.机械工业出版社.2003
3 许克明等.电力系统高次谐波.重庆大学出版社.1991
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