УДК 621.316

УМЕНЬШЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

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

Аннотация
В работе предложено к использованию устройство, позволяющее осуществлять синхронизированное регулирование уровня напряжения и передаваемой мощности в условиях протяженной питающей линии со значительными падениями напряжения.

Ключевые слова: компенсация напряжения, мощность, падение напряжения, протяженные линии, регулирование напряжения


AMPLITUDE AND DURATION DECREASE OF VOLTAGE DIPS IN ELECTRIC SUPPLY CHAIN OF OIL PRODUCING PLANTS

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

Abstract
The article presents the system which allows to perform synchronized voltage adjustment and spreading power in long electric lines networks with significant voltage dips.

Keywords: electric power, long electric lines, voltage adjustment, voltage compensation, voltage dip


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Шклярский А.Я. Уменьшение величины и длительности провалов напряжения в электрических сетях нефтедобывающих предприятий // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34992 (дата обращения: 04.06.2017).

Устойчивость и непрерывность технологического процесса на нефтедобывающих предприятиях во многом зависит от величины и длительности провалов напряжения. 
Провал напряжения согласно ГОСТ Р 54149-2010 характеризуется показателем длительности провала напряжения, для которого установлена следующая норма: – предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно составляет 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики. 
Провалы напряжения являются случайными, но вероятными событиями и характеризуют анормальные режимы работы системы электроснабжения. Длительность провала определяется совокупностью времени срабатывания средств защиты и автоматики, после действий которых напряжение может быть восстановлено.
Провал напряжения может иметь несколько ступеней, когда напряжение восстанавливается до первоначального по мере восстановления исходной схемы, или переключений в схеме, связанных с присоединением резервных источников питания, что существенно влияет на восстановление функций электроприемников после возможного отказа, вызванного этим провалом.
Провал напряжения (рис. 1.) характеризуют глубиной , длительностью ∆ и частостью появления .
Глубина провала рассчитывается по формуле :

,

Рис. 1. Схематичный вид провала напряжения

где - номинальное напряжение, В; - остаточное напряжение в точке контроля, В.

Длительность провала рассчитывается как разница между временем восстановления напряжения и временем начала провала 

Частоcть появления провалов напряжения рассчитывается по формуле :

где - число провалов глубиной и длительностью  за рассматриваемый интервал времени T; M – суммарное число провалов напряжения за рассматриваемый интервал времени T.
Стандарты в области качества электрической энергии стран Евросоюза определяют более детализированные характеристики провала напряжения, приведенные в табл. 1. и 2., для кабельных и воздушно-кабельных сетей, оборудованных АВР. Частость появления провалов напряжения указана по отношению к 100 событиям, повлекшим за собой провалы напряжения различной глубины и длительности.

Таблица 1.1. Характеристика провалов напряжения для кабельных линий
Глубина провала, %
Частость провалов, %, при длительности провала, с
Всего, %
0,01-0,1
0,1-0,5
0,5-1,0
1,0-3,0
3-20
20-60
10-30
33,0
20,0
4,0
0,5
0,5
-
58
30-60
4,0
15,0
2,0
-
-
-
21
60-95
3,0
9,0
0,5
1,5
-
-
14
100
0,5
0,5
1,0
-
-
5,0
7
Итого:
40,5
44,5
7,5
2,0
0,5
5,0
100

Таблица 1.2. Характеристика провалов напряжения для воздушно-кабельных линий

Глубина провала, %
Частость провалов, %, при длительности провала, с
Всего, %
0,01-0,1
0,1-0,5
0,5-1,0
1,0-3,0
3-20
20-60
10-30
19,0
17,0
4,0
1,0
0,5
-
41,5
30-60
8,0
10,0
3,0
0,5
-
-
21,5
60-95
1,0
4,0
2,0
0,5
-
-
7,5
100
1,0
4,0
17,0
2,0
1,5
4,0
29,5
Итого:
29,0
35,0
26,0
4,0
2,0
4,0
100

Результаты многочисленных теоретических и экспериментальных исследований показали, что устойчивость режимов электрооборудования, обеспечивающего непрерывный технологический цикл производства, зависит от глубины и длительности провалов напряжения и уровня его восстановления в сетях нефтедобывающих предприятий. На рис.2 приведены результаты математического моделирования в виде зависимости допустимой величины потери напряжения от его продолжительности при последующем восстановлении питания до Uв = 0,8Uном. на примере погружных электродвигателей нефтедобычи. Снижение уровня питающего напряжения ниже минимально допустимого, а также перерывы в электроснабжении длительностью свыше 0,15 с. (рис.2) могут привести к расстройству сложных технологических процессов, ложным срабатываниям системы электросетевой автоматики и защиты, отказам в электроснабжении особой группы потребителей первой категории и значительному экономическому ущербу [1].

Рис. 2. Зависимость допустимой потери напряжения от ее продолжительности при последующем восстановлении питания до Uв = 0,8Uном

Таким образом, актуальной является задача минимизации величины и длительности провалов напряжения в электрических сетях нефтедобывающих предприятий. 
Из применяемых в настоящее время устройств компенсации провалов напряжения следует выделить следующие основные их типы:
многофункциональные устройства, компенсирующие отклонения, колебания и провалы напряжения;
устройства, компенсирующие колебания и провалы напряжения при набросе нагрузки;
устройства, предназначенные для компенсации только провалов напряжения.
Указанные устройства классифицируются по наличию и отсутствию коммутирующих электронных аппаратов для управления изменением параметров.
Наибольше распространение среди известных устройств компенсации провалов напряжения получили два вида компенсаторов:
1. динамические компенсаторы искажений напряжения (ДКИН) и их разновидность – устройства динамического восстановления напряжения (ДВН);
2. аккумуляторные батареи, поддерживающие питание электрической сети вплоть до режима короткого замыкания (источники бесперебойного питания).
ДКИН представляет собой преобразователь напряжения (выпрямитель, инвертор) с пофазным управлением на базе полностью управляемых выпрямителей (ПУВ), который подключен к сети питания потребителя и через вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) перераспределяет мощности (P, Q) таким образом, чтобы добавка напряжения ∆U на вторичной обмотке полностью компенсировала провал напряжения при внешнем КЗ или провале напряжения.
У данного устройства существует ряд недостатков:отсутствие блока синхронизации напряжения добавки с напряжением сети;
отсутствие возможности компенсации провалов на протяженных линиях;
отсутствие блока устройства регулирования напряжения под нагрузкой;
возможность некорректной работы при наличии КЗ.Ниже представлена схема разработанного устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков (рис.3), где: 1 – сборные шины сети переменного тока; 2 – протяженная линия электропередачи; 3 – первый силовой трансформатор без устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН); 4 – второй силовой вольтодобавочный трансформатор с устройством РПН на вторичной обмотке; 5 – трехфазный неуправляемый выпрямитель; 6 – конденсатор; 7 – первый трехфазный инвертор; 8 – второй трехфазный инвертор; 9 – первый измерительный трансформатор напряжения; 10 – второй измерительный трансформатор напряжения; 11 – измерительный трансформатор тока; 12 – блок измерения напряжения; 13 – блок измерения мощности; 14 – первый блок управления; 15 – второй блок управления; 16 – блок логики; 17 – третий питающий силовой трансформатор с устройством РПН на первичной обмотке, установленный в начале линии; 18 – блок управления устройством РПН трансформатора 17; 19 – блок синхронизации регулирования напряжений; 20 – блок управления устройством РПН вольтодобавочного трансформатора 4.


Рис. 3. Функциональная схема устройства регулирования напряжения и передаваемой мощности электрической сети.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять синхронизированное регулирование уровня напряжения и передаваемой мощности в условиях протяженной питающей линии со значительными падениями напряжения и таким образом обеспечивать минимизацию величины и длительности провалов напряжения. 
Аппаратная реализация предлагаемого устройства может быть осуществлена с помощью существующих силовых электротехнических, электронных и микропроцессорных устройств при надлежащем выборе и настройке соответствующих параметров.


Библиографический список
  1. Б.Н. Абрамович, Д.А. Устинов, В.Е. Поляков, «Динамическая устойчивость работы установок электроцентробежных насосов», Нефтяное хозяйство №9, 2010, С. 104-106.
  2. ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».


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: