Статья:

КОМПЕНСАЦИЯ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ПУСКЕ МОЩНЫХ БУРОВЫХ СТАНКОВ

Конференция: XXI Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 19. Энергетика

Выходные данные
Батуева Д.Е., Макеев А.П. КОМПЕНСАЦИЯ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ПУСКЕ МОЩНЫХ БУРОВЫХ СТАНКОВ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 2(21). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/2(21).pdf (дата обращения: 03.08.2020)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 7 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

КОМПЕНСАЦИЯ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ПУСКЕ МОЩНЫХ БУРОВЫХ СТАНКОВ

Батуева Дарья Евгеньевна
студент Национального Минерального Сырьевого Университета «Горный», РФ, г. Санкт-Петербург
Макеев Александр Павлович
студент Национального Минерального Сырьевого Университета «Горный», РФ, г. Санкт-Петербург
Шклярский Андрей Ярославович
научный руководитель, канд. техн. наук, ассистент Национального минерально-сырьевого университета «Горный», РФ, г. Санкт-Петербург
 

Работа выполнена в рамках Государственного задания (шифр № 13.707.2014/к).

 

Проблема провалов и отклонений напряжения в электрических сетях 6—10 кВ нефтедобывающих промыслов до сих пор окончательно не решена. Применение различного рода компенсирующих и пусковых устройств, а также частотно-регулируемого привода не всегда приводит к удовлетворительному результату [1—6]. Одним из способов уменьшения провалов напряжения и его отклонения в радиальных и радиально-магистральных линиях нефтепромыслов является каскадное включение вольтодобавочных трансформаторов (ВДТ).

Указанный способ представляет собой эффективное средство по повышению напряжения при пусковых и нормальных режимах электроустановок, подключаемых к сети 6—10 кВ. Однако при определенных параметрах линий и пусковых характеристиках оборудования каскадного включения ВДТ недостаточно. В этом случае предлагается использование динамического компенсатора искажения напряжения (ДКИН), усовершенствованная версия которого приведена в [3]. В отличие от ВДТ, действие ДКИН кратковременно и распространяется только на время пуска мощного электроприемника. При этом отсутствует методика выбора места подключения ДКИН в сети в зависимости от ее конфигурации и параметров нагрузки. К важным факторам, отличающим ДКИН от ВДТ является то, что ДКИН повышает напряжение на нагрузке при пуске, а ВДТ нет. Очевидно, что повышение напряжения влечет за собой увеличение пускового тока, что отсутствует в случае применения ВДТ.

К преимуществу ДКИН следует отнести допустимость создаваемого им кратковременного перенапряжения (согласно ГОСТ Р.54149-2010 до 1,38 номинального напряжения () в течение 2 с), что определяет его дополнительные компенсирующие возможности.

Автором была разработана методика выбора места подключения ДКИН для радиальной и радиально-магистральной линий, в основу которой были положены следующие принципы:

1)  Для радиальной линии:

Учитывая тот факт, что в радиальной линии перенапряжение следует прослеживать только в конце линии — добавка напряжения может быть любой. Критерием является обеспечение необходимого напряжения для пуска концевой нагрузки. Место подключения (как наиболее эффективное) — начало линии;

2)  Для радиально-магистральной линии:

Исходя из ограничения по перенапряжению в узлах подсоединения ответвлений, добавка, создаваемая ДКИН определяется выражением:

,

где: к и a характеризуют соответственно напряжение в начале и в конце линии при пуске концевой нагрузки.

При возможности достижения допустимых значений напряжения при пуске двигателя с помощью ВДТ и ДКИН следует сравнить экономическую эффективность обоих вариантов.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработан алгоритм выбора координат подключения и параметров ВДТ и ДКИН для условий протяженных нефтепромысловых сетей, блок-схема которого приведена на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Блок схема алгоритма выбора параметров ВДТ и ДКИН

 

Алгоритм включает в себя четыре основных блока: в первом блоке осуществляется компьютерное имитационное моделирование электротехнического комплекса нефтедобычи, во втором блоке осуществляется моделирование пуска двигателя, в третьем, для ВДТ — моделирование установившегося процесса работы электрооборудования, в четвертом — выбор параметров ВДТ или ДКИН.

1-ый шаг заключается в определении распределения напряжения вдоль линии при пуске двигателя, подключенного в конце либо радиально-магистральной, либо радиальной линий. Определение распределения может быть осуществлено либо на основе компьютерного моделирования, либо на основе натурных измерений.

a)  Для радиально-магистральной линии:

·     определяются либо допустимость уровней напряжения, на всем протяжении линии, либо их допустимость с определением координаты X, начиная с которой уровень напряжения не удовлетворяет условиям безаварийной работы , подключенных магистрально электроприемников;

·     выбираются параметры ВДТ, подключаемого после узла, предшествующего узлу i=1. Параметры ВДТ выбираются исходя из условия не превышения уровня напряжения 1,05  в узле i+1 при установившемся режиме нагрузки, питаемой от рассматриваемой линии, после чего проверяется условие . Для определения вышеуказанных условий образован цикл i=1+N, где N — количество всех узлов с координатой больше X. Если после окончания цикла (i=N) определен хотя бы один узел, не удовлетворяющий условию , то вариант подключения ВДТ отклоняется. В случае удовлетворения условия  выбираются параметры ВДТ;

·     параллельно циклу выбора параметров ВДТ производится выбор параметров ДКИН, которые должны обеспечивать единственное ограничение, определяемое ГОСТ-ом — перегрузка по напряжению в узлах подключения ответвлений не может превышать 1,38;

·     производится сравнение вариантов применения ВДТ и ДКИН. В случае отклонения варианта < подключением ВДТ сравнение нецелесообразно, т. к. следует применять только ДКИН.

b)  для радиальной линии алгоритм выбора компенсирующего устройства аналогичен предыдущему. Разница заключается в отсутствии цикла.

Таким образом на основе аналитических исследований режимов электрической сети 6—10 кВ нефтепромыслов разработан метод выбора параметров ДКИН, основанный на ограничении перенапряжений в узлах нагрузки на уровне, допустимом ГОСТ-ом. Определено, что при условии достижения допустимых значений напряжения при пуске концевой нагрузки с помощью ВДТ и ДКИН, выбор устройства должен быть осуществлен на основе сравнения их экономической эффективности.

 

Список литературы:
1.    Абрамович Б.Н., Сычев Ю.А., Шклярский А.Я., Устинов Д.А. Патент на изобретение № 2453021, Устройство регулирования отклонений напряжения и реактивной мощности. 10.06.2012, бюл. № 16.
2.    Абрамович Б.Н., Сычев Ю.А., Шклярский А.Я., Устинов Д.А. Патент на изобретение № 2446537, Устройство регулирования напряжения и передаваемой мощности электрической сети. 27.03.2012, бюл. № 9.
3.    Абрамович Б.Н., Сычев Ю.А., Устинов Д.А., Шевчук А.П. Патент на изобретение № 2467447, Устройство динамического управления режимом напряжения в электрической сети с применением fuzzy-логики. 20.11.2012.
4.    Абрамович Б.Н., Сычев Ю.А., Устинов Д.А., Шклярский А.Я. Активная компенсация провалов и искажений напряжения в системах электроснабжения нефтедобывающих предприятий // Промышленная Энергетика, № 4. 2012 г. Москва, С. 23—25.
5.    Абрамович Б.Н., Устинов Д.А., Сычев Ю.А., Шклярский А.Я. Методы компенсации провалов и искажений напряжения в электрических сетях нефтедобывающих предприятий // Нефтяное Хозяйство, № 8. 2014 г. Москва, С. 110—112.
6.    Шклярский А.Я., Сычев Ю.А., Устинов Д.А. Проблемы эксплуатации электрооборудовании буровых установок // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского политехнического университета № 1 (166), 2013 г. 93—98 с.