УДК 621.316

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ И СРЕДСТВА ИХ КОМПЕНСАЦИИ

Шклярский Андрей Ярославович
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
канд. тех. наук, ассистент кафедры электротехники, электроэнергетики,электромеханики

Аннотация
В работе рассмотрены основные причины возникновения провалов напряжения в системах электроснабжения нефтедобывающих предприятий, а также предложены к рассмотрению пассивные и активные средства компенсации провалов напряжения.

Ключевые слова: активная компенсация, динамическая компенсация, провалы напряжения, пусковой ток, электроснабжение


VOLTAGE DIPS CAUSES AND MEANS OF THEIR COMPENSATION

Shklyarskiy Andrey Yaroslavovich
National mineral resources university (University of Mines)
Assistant of the Electrotechnical, electroenergtic, electromechanic department

Abstract
The paper discusses the main causes of voltage dips in electric power supply systems of oil producing companies, as well as proposes the passive and active means of voltage dips compensation.

Keywords: active compensation, dynamic compensation, electric power supply, starting current, voltage dips


Библиографическая ссылка на статью:
Шклярский А.Я. Причины возникновения провалов напряжения и средства их компенсации // Современная техника и технологии. 2014. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/05/3833 (дата обращения: 02.10.2017).

Провалы и отклонения напряжения в системах электроснабжения нефтедобычи могут возникать по различным причинам: при нарушении режимов напряжения со стороны питающей энергосистемы, при возникновении провалов напряжения в центрах питания, при возникновении аварийных ситуаций в промысловой распределительной сети, а также при подключении мощного электрооборудования электротехнических  комплексов различного функционального назначения.

Статистика провалов напряжений на Оскольском электрометаллургическом комбинате (ОЭМК) свидетельствует, что в течение года количество и параметры провалов напряжения в питающих сетях 6 кВ составляют [1]:

  • 20 (45,45 %) однофазных провалов напряжения глубиной 9,4-00 % и длительностью 48-46 мс;
  • 8 (18,2 %) двухфазных провалов напряжения глубиной 8,4-9,50 % и длительностью 72- 84 мс;
  • 16 (36,35 %) трехфазных провалов напряжения глубиной 13,3-77,6 % и длительностью 78- 203 мс.[2]

Результаты экспериментальных исследований показали, что наибольшая величина провалов и отклонения напряжения возникает при пуске мощных синхронных электродвигателей буровых установок и систем поддержания пластового давления на всем протяжении промысловой воздушной линии электропередачи. При длине промысловой линии 6-10 кВ более 6-7 км величина отклонения напряжения  достигает критического значения, что делает невозможным надлежащую работу электродвигателей технологических комплексов бурения скважин и поддержания пластового давления. Таким образом, учитывая специфику распределительных сетей нефтедобычи необходимо предусматривать технические средства и решения по компенсации провалов и искажений напряжения. В данной работе рассматривается кратковременные нарушения электроснабжения (КНЭ), которые характеризуются глубиной и длительностью провалов напряжения. В промысловых сетях КНЭ возникают при КНЭ в питающей сети, при пусках приводных двигателей установок поддержания пластового давления (УППД) и буровых установок (БУ), а также при возникновении аварийных режимов, включая короткие замыкания (КЗ), перегрузки, автоматические повторные включения (АПВ) и автоматические вводы резерва (АВР).

КНЭ вызванные пусками приводных двигателей УППД и БУ обусловлены технологическими условиями разбуривания и эксплуатации месторождений. Экспериментальные исследования параметров КНЭ в условиях ряда месторождений, включая месторождения ОАО «Татнефть», ООО «Юганскнефтегаз», ПО «Куйбышевнефть» и др. показали, что при пуске синхронного двигателя типа СДБО-99/49 (и аналогичных синхронных и асинхронных двигателей) насоса БУ в конце промысловой линии (X=10 км, Y=0), выполненной проводом марки АС-95, потери напряжения могут достигать 40% и более. Такая потеря напряжения может являться причиной нарушения устойчивости всего комплекса электрооборудования, подключенного к промысловой линии, и соответственно значительного экономического ущерба.

Установки ЭЦН и ППД являются чувствительными к провалам напряжения. Провалы напряжения длительностью 0,1-0,2с приводят к полной остановке оборудования, подключенного вдоль промысловой линии. Провалы напряжения могут возникать вследствие отклонений напряжения в питающей сети и пуске удаленных от центра питания синхронных двигателей ППД и БУ. Пуск двигателей указанных установок может осуществляться непосредственным включением в сеть или через пусковые устройства. Для ограничения КНЭ в процессе пуска электроприводов установок ППД и БУ, при необходимости должны применятся или соответствующие пусковые устройства или параметры линии должны быть выбраны таковыми, чтобы возникающие при этом провалы напряжения не превышали допустимых величин.

Для ограничения пускового тока могут быть использованы автотрансформаторы или реакторы, включаемые между сетью и обмоткой статора двигателя. Пуск с поочередным включением параллельных ветвей статора можно применять в тех случаях, когда эти ветви расположены в различных пазах или когда они охватывают только некоторое число полюсов. В первом случае ограничение пускового тока при включении части параллельных ветвей происходит благодаря увеличению индуктивных сопротивлений рассеяния. Этому сопутствует снижение пускового момента. При включении параллельной ветви, охватывающей только одну группу полюсов, происходит уменьшение тока и момента, пропорциональное числу включенных ветвей, и двигатель ведет себя, как машина меньшей мощности.

Перспективным направлением в настоящее время является пуск на пониженное напряжение через тиристорный регулятор напряжения (ТРН) или через, так называемые, устройства плавного пуска (Soft Start).

Тиристорный пуск предназначен для безударного плавного пуска высоковольтных асинхронных и синхронных электродвигателей механизмов с «вентиляторной» (квадратично зависимой от скорости) характеристикой нагрузочного момента (центробежные компрессоры, насосы, вентиляторы, дымососы, эксгаустеры и другие аналогичные механизмы).Устройства плавного пуска такого типа,  выполняется по принципу тиристорного регулятора напряжения или тиристорного регулятора тока. Плавный пуск обеспечивается за счет формирования заданных величин темпа нарастания напряжения (тока) на двигателе от нуля до номинального значения.

Потери добычи нефти, обусловленные нарушениями электроснабжения, могут достигать нескольких тонн в сутки, а время возобновления устойчивой работы  приводов УЭЦН после устранения КНЭ  может занимать до 30 минут и более. Это время обусловлено технологическими особенностями добычи нефти.

Анализ схем и структур средств ограничения и компенсации провалов напряжения показал, что они могут быть разделены на пассивные и активные.

К пассивным средствам ограничения и компенсации относятся устройства, в процессе работы которых отсутствует изменение их параметров в зависимости от глубины и длительности отклонения напряжения. К таким устройствам можно отнести классический вольтодобавочный трансформатор и установки продольно-емкостной компенсации.

К активным средствам ограничения и компенсации относятся устройства, в которых в процессе работы корректируется величина и фаза вольтодобавки в зависимости от глубины и длительности провала с использованием средств силовой электроники и компаундирующего силового оборудования. К таким устройствам можно отнести : вольтодобавочные трансформаторы с широким диапазоном регулирования, трансформаторно-емкостные компенсаторы (ТЕК) потерь напряжения и реактивной мощности, вольтодобавочные трансформаторы типа ТВМГ, динамические компенсаторы искажения напряжения (ДКИН).


Библиографический список
  1. Меньшов Б.Г., Суд И.И. Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1984, 350 c.
  2. R. Heinemeyer, R. Tinggren, R. Krumm. High Speed Transfer System. ABB Power Distribution (2000), DECMS 2241 00 E.


Все статьи автора «Шклярский Андрей Ярославович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: