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 :

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.

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 U_в = 0,8U_ном. 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 U_в = 0,8U_ном

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.

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»