许山明，张立佳

（西部钻探准东钻井公司物资装备科，新疆 乌鲁木齐 831511）

1 引言

随着国内钻井技术的不断进步，对钻机的技术要求越来越高，而电动钻机以其良好的特性在钻井市场中被广泛应用。但采用SCR变流技术的直流电动钻机，其负载特性为感性，在钻井过程中会产生较大的无功，降低了自备发电设备或电网供电设备的使用效率，并且造成较大的电压波动，同时还产生大量的谐波，给其它用电设备带来危害。采用VFD变频技术的变频钻机，在钻井过程中产生的无功虽然较小，但产生的谐波却更多。为了提高电能质量、保障设备安全运行、降耗节能、充分利用电气设备的出力等，就需要采取恰当的无功补偿及谐波抑制措施，在提高功率因数的同时还能对谐波进行治理。因此引入无功功率补偿技术应用于钻井现场具有很高的经济价值。

2 钻井现场交流电路中的功率关系

钻井现场一般采用三相交流电，在交流电路中电压、电流的大小和方向按正弦规律作周期性变化，因此功率也随时间变化。

瞬时功率：p＝ui；将式（1）、（2）代入可得：

式中：U为电压有效值，I为电流有效值。

2.1 有功功率P

瞬时功率P在一个周期内的平均值称为平均功率，即有功功率。根据积分关系：

将式（3）代入式（4）可得：

其中φ为电压与电流的相位差角，φ＝φu-φi。

2.2 无功功率Q

由于钻井现场大量使用异步电动机及其它感性负载，这些感性负载产生的磁场能量与电源之间交换的能量存在一个周期内的“吞吐”，将“吞吐”的幅度定义为电网的无功功率Q。……