WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Активные системы коррекции формы кривых тока и напряжения в сетях нефтепромыслов

На правах рукописи

СЫЧЕВ Юрий Анатольевич

АКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ КОРРЕКЦИИ ФОРМЫ КРИВЫХ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТЯХ НЕФТЕПРОМЫСЛОВ

Специальность 05.09.03 Электротехнические

комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук






САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете).


Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Абрамович Борис Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Дмитриев Борис Федорович

кандидат технических наук

Хачатурян Валерий Аркадьевич



Ведущее предприятие: ООО «ЮНГ-Энергонефть»


Защита диссертации состоится 19 мая 2010 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д.2, ауд. №7212.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.


Автореферат разослан 16 апреля 2010 г.


УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н., профессор В.В. ГАБОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность работы. Интенсивное распространение нелинейной нагрузки (НН) в связи с применением преобразователей частоты (ПЧ) в системах частотно-регулируемого электропривода приводит к значительному искажению формы кривых тока и напряжения в сетях нефтепромыслов. Несоответствие уровня искажения формы кривых тока и напряжения нормам ГОСТ 13109-97 и международных стандартов в области качества электрической энергии (КЭ) приводит к снижению срока службы основного электрооборудования, возникновению аварийных ситуаций из-за ложного срабатывания систем релейной защиты и электросетевой автоматики, увеличению потерь активной мощности, снижению коэффициента мощности сети и увеличению потерь добычи нефти.

Традиционные технические средства и решения, направленные на повышение КЭ, не способны эффективно компенсировать высшие гармонические составляющие (ВГС) в сетях нефтепромыслов с интенсивным распространением НН. Наиболее современным и перспективным техническим решением по компенсации ВГС в условиях нефтепромыслов, являются активные системы коррекции формы кривых тока и напряжения на базе параллельных активных фильтров (ПАФ). В этой связи задача снижения потерь добычи нефти путем повышения уровня КЭ и приведения его в соответствие с нормами ГОСТ 13109-97 и международных стандартов, а также снижение потерь активной мощности, обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) и увеличение срока службы электрооборудования в сетях нефтепромыслов представляется актуальной.

Работа основана на результатах исследований Д. Аррилаги, Д. Бредли, Демирчяна К.С., Жежеленко И.В., Абрамовича Б.Н., Железко Ю.С., Пронина М.В., Шидловского А.К., Шрейнера Р.Т., Агунова М.В., Агунова А.В. и др.

Цель работы. Снижение потерь добычи нефти путем повышения качества электрической энергии в промысловых распределительных электрических сетях с помощью активных систем коррекции формы кривых тока и напряжения.

Идея работы. С целью повышения качества электрической энергии в сетях нефтепромыслов следует компенсировать высшие гармоники активными системами коррекции формы кривых тока и напряжения на основе параллельных активных фильтров для снижения величины коэффициента искажения синусоидальности формы кривой напряжения сети до нормативного значения.

Основные задачи исследования:

  • выявление основных типов НН, их параметров, режима работы и генерируемых ВГС; анализ недостатков традиционных технических средств и решений по компенсации ВГС в сетях нефтепромыслов;
  • разработка структуры системы управления и алгоритма выявления и компенсации ВГС ПАФ в сетях нефтепромыслов с НН;
  • создание математической модели ПАФ с системой управления на основе разработанного алгоритма и оценка эффективности компенсации ВГС и реактивной мощности с выявлением зависимостей показателей качества электрической энергии (ПКЭ) от параметров сети нефтепромысла, режимов работы ПАФ и НН;
  • экспериментальные исследования режимов работы ПАФ, система управления которого функционирует в соответствии с разработанным алгоритмом компенсации ВГС в сетях нефтепромыслов;
  • разработка методики выбора структуры, режима работы, основных параметров и места подключения ПАФ в сетях нефтепромыслов на основании результатов математического моделирования и экспериментальных исследований.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы методы теории электрических цепей, силовой электроники, фазовых преобразований, математического моделирования электромагнитных процессов с использованием пакета MatLab. Экспериментальные исследования включали промышленные испытания серийных и опытных образцов ПАФ в различных режимах в электрических сетях действующих нефтепромыслов.

Научная новизна работы:

  • Выявлены зависимости коэффициентов искажения синусоидальности формы кривых тока и напряжения сети от показателей режима работы параллельного активного фильтра, параметров и конфигурации компенсируемой сети, типа и характера изменения нелинейной нагрузки, которые позволяют произвести выбор основных параметров и режима работы фильтра, что обеспечивает соответствие уровня качества электрической энергии нормативным значениям.
  • Обоснованы структура активной системы коррекции формы кривых тока и напряжения и выбор места подключения параллельных активных фильтров в промысловых электрических сетях с конденсаторными установками для обеспечения соответствия величины коэффициента искажения синусоидальности формы кривой напряжения нормативному значению и отсутствие резонанса на частотах канонических высших гармоник.

Защищаемые научные положения:

  1. Выбор структуры, основных параметров и режима работы активных систем коррекции на основе параллельных активных фильтров в сетях нефтепромыслов следует проводить на основании выявленных по результатам математического моделирования и экспериментальных исследований зависимостей коэффициентов искажения синусоидальности формы кривых тока и напряжения от соотношения активных мощностей нелинейной и полной нагрузки, зависимости номинального тока фильтра от тока компенсируемой нелинейной нагрузки.
  2. Компенсацию реактивной мощности и высших гармоник в сетях нефтепромыслов необходимо выполнять активными системами коррекции формы кривых тока и напряжения на основе параллельных активных фильтров, функционирующими в соответствии с предложенным алгоритмом, при этом выбор места подключения фильтра производиться из условия отсутствия резонанса на частотах канонических высших гармоник с учетом топологии размещения конденсаторных установок, причем при соотношении активных мощностей нелинейной и полной нагрузки от 0,4 до 0,8 ток фильтра должен составлять от 0,5 до 0,7 от номинального тока компенсируемой нелинейной нагрузки в точке подключения фильтра.

Достоверность выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, основывается на сходимости результатов математического моделирования и экспериментальных исследований режимов работы ПАФ в сетях нефтепромыслов с НН не хуже 90 %. Они подтверждаются результатами исследований других авторов.

Научная ценность диссертации заключается в разработке методики определения структуры, основных параметров, режима работы и места подключения ПАФ в сетях нефтепромыслов с НН при наличии конденсаторных установок (КУ) и пассивных фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ);

Практическая ценность диссертации:

  • разработаны структура и алгоритм работы системы управления ПАФ, обеспечивающие эффективную компенсацию ВГС для приведения уровня КЭ в соответствие с нормативными требованиями;
  • с целью оценки эффективности работы ПАФ выполнена оценка изменения кратности снижения срока службы основного электрооборудования сетей нефтепромыслов;
  • расчетный экономический эффект применения одного ПАФ в сетях нефтепромыслов в соответствии с разработанной методикой в зависимости от номинального тока ПАФ составляет от 100 до 250 тыс. руб. за год.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты работы используются ООО «РН-Юганскнефтегаз» и ООО «ЮНГ-Энергонефть» при составлении программ, организации и проведении научно-технических работ, направленных на энергосбережение и повышение КЭ в сетях нефтепромыслов. Получен акт внедрения результатов диссертации от ООО «РН-Юганскнефтегаз».

Личный вклад автора. Разработаны структура и алгоритм работы системы управления ПАФ, разработана математическая модель ПАФ в сети нефтепромысла при наличии КУ и пассивных ФКУ, выявлены зависимости ПКЭ от параметров и режимов работы ПАФ, разработана методика определения основных параметров, режима работы и места подключения ПАФ в сетях нефтепромыслов на основании результатов математического моделирования и экспериментальных исследований.

Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в 2004, 2005, 2006, 2007, 2008 и 2009 гг. в СПГГИ (ТУ); политехническом симпозиуме: «Молодые ученые промышленности Северо-западного региона» в 2006 г. в СПбГПУ, конференциях «Новые идеи в науках о земле» в 2005 и 2006 гг. в РГГРУ (Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 6 в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 121 рисунок, 27 таблиц, список литературы из 102 наименований и 7 приложений. Общий объем диссертации 191 страница.

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и задачи исследования.

В главе 1 приведена характеристика научно-технической задачи повышения КЭ, рассматриваются основные типы НН, генерируемый ими спектр ВГС, основные негативные влияния ВГС на режим работы промыслового электрооборудования.

В главе 2 произведен анализ существующих традиционных технических средств и решений, направленных на повышение КЭ в сетях нефтепромыслов.

В главе 3 выполнен анализ структуры и принципа действия ПАФ. Разработаны структура и алгоритм работы системы управления ПАФ.

В главе 4 приведены результаты математического моделирования ПАФ в сети нефтепромысла с НН, КУ и пассивными ФКУ.

В главе 5 приведены результаты экспериментальных исследований ПАФ в сетях нефтепромыслов. Разработана методика определения основных параметров, режима работы и места подключения ПАФ в сетях нефтепромыслов.

Заключение отражает обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решаемыми задачами.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ научные ПОЛОЖЕНИЯ

1. Выбор структуры, основных параметров и режима работы активных систем коррекции на основе параллельных активных фильтров в сетях нефтепромыслов следует проводить на основании выявленных по результатам математического моделирования и экспериментальных исследований зависимостей коэффициентов искажения синусоидальности формы кривых тока и напряжения от соотношения активных мощностей нелинейной и полной нагрузки, зависимости номинального тока фильтра от тока компенсируемой нелинейной нагрузки.

Основным этапом при компенсации ВГС ПАФ является формирование опорного синусоидального сигнала тока, который служит эталоном при выделении порядка, величины и фазы компенсируемых ВГС. Существует ряд способов формирования опорных сигналов с помощью специальных генераторов и преобразований. В условиях нефтепромыслов, где основным видом НН являются преобразователи частоты (ПЧ), наиболее целесообразным способом формирования опорного сигнала компенсационного тока является использование методов фазовых преобразований, разработанных для анализа режимов работы вращающихся электрических машин.

Рис.1. Функциональная схема ПАФ с НН

На рис.1 приведена обобщенная функциональная схема ПАФ в сети нефтепромысла с НН (ia,b,c нн – ток потребляемый НН, ia,b,c ПАФ – ток генерируемый ПАФ, ia,b,c с – ток питающей сети, iоп – сигнал опорного тока, k1-k6 – силовые ключи инвертора, ua,b,c с – напряжение питающей сети).

На рис.2 приведена функциональная схема разработанной системы управления ПАФ. При формировании опорного сигнала тока (Iз abc) измеренные линейные напряжения компенсируемой сети Uab и Ubc, преобразовываются в систему координат, при помощи преобразователя фаз 3-2, на вход которого поступают измерительные сигналы с датчиков напряжения. Для выделения из сигналов напряжений сети Uab и Ubc основной составляющей используется блок фазовой синхронизации. Напряжение на накопительном конденсаторе поддерживается на заданном уровне с помощью ПИ регулятора, который формирует задание по генерируемому инвертором компенсационному току Iз, на основании информации о фактическом Uк и заданном Uкз напряжении конденсатора. Полученные заданные значения токов Iз abc сравниваются с искаженным токами НН Ic abc и фактическим током ПАФ Iф abc блоком сравнения. Сигналы рассогласования Ip по токам на выходе блока сравнения поступают на вход формирователя импульсов, выполненного на основе релейных регуляторов, который генерирует импульсы управления силовыми ключами инвертора.

Рис.2. Функциональная схема системы управления ПАФ

При компенсации ВГС, создаваемая при этом реактивная мощность также компенсируется, в то время как реактивная мощность основной составляющей остается неизменной. Для возможности компенсации реактивной мощности основной составляющей в систему, представленную на рис.2, вводятся дополнительные блоки, осуществляющие необходимые преобразования. Таким образом, в зависимости от поставленных практических целей и задач, ПАФ можно оснастить соответствующей системой управления с заданным набором функций.

Разработана математическая модель ПАФ в сети нефтепромысла с НН в среде Simulink системы MatLab. Система управления ПАФ функционирует в соответствии со схемой рис.2. Результаты моделирования показали, что коэффициент искажения синусоидальности формы кривой напряжения kU снизился с 10,16 % до 2,6 %, а коэффициент искажения синусоидальности формы кривой тока kI - с 24,47 % до 2,02 %, что подтверждает эффективность компенсации высших гармоник ПАФ и соответствие величины kU норме ГОСТ 13109-97.

На рис. 3 представлен разработанный на основании результатов математического моделирования алгоритм работы ПАФ, предусматривающий использование функциональных возможностей ПАФ в зависимости от поставленных практических целей и задач по компенсации ВГС и коррекции коэффициента мощности основной составляющей сети.

По результатам моделирования выявлены зависимости величины kI тока НН, суммарного тока сети до компенсации, тока сети после компенсации от отношения активной мощности НН (Рн) к суммарной активной мощности сети (Рн+Рлн):

, (1)

при различных значениях сопротивления системы Хс. Результаты аппроксимации, погрешность которой не превышала 15 %, показали, что полученные зависимости носят степенной характер. В процессе моделирования изменение коэффициента осуществлялось путем варьирования параметров НН при фиксированной величине линейной нагрузки, так как в условиях нефтепромыслов при модернизации оборудования скважин, включая замену погружного электродвигателя и скважинных трансформаторов, величина вспомогательной линейной нагрузки как правило остается неизменной.

Рис.3. Алгоритм работы ПАФ

Также выявлены зависимости kU сети до и после компенсации ВГС от при различных значениях Хс. Получены зависимости коэффициента kм и активной мощности сети Рс от. Выявлены зависимости kI и kU сети до и после компенсации ВГС ПАФ от длины линии lн, соединяющей НН с сетью. Получены линейные зависимости тока ПАФ Iпаф от тока НН Iнн, представленные на рис.4.: а – при наличии только НН (2), б – при наличии нелинейной и линейной нагрузки (3):

; (2)

. (3)

Рис.4 Зависимости Iпаф от Iнн

Также по результатам математического моделирования выявлены линейные зависимости kI, kU и коэффициента мощности kм от величины реактивного сопротивления системы Хс при различных значениях заданного напряжения Uz, емкости Сн накопительного конденсатора ПАФ и индуктивного сопротивления сглаживающих дросселей ПАФ Хдр, линейные зависимости kU, kI и kм от Xc при фиксированных Cн и Uz при различных значениях Xдр.

Разработаны математические модели ПАФ в сети нефтепромысла с НН и конденсаторными установками, с НН и пассивными фильтрами. Разработана комплексная математическая модель нефтепромысла с НН и ПАФ, параметры которой соответствуют экспериментальным данным.

По результатам математического моделирования ПАФ в сети нефтепромысла с НН и анализа полученных зависимостей сделаны следующие выводы:

  • с ростом Xс необходимо увеличивать Cн и Uz вместе с Xдр ПАФ для обеспечения соответствия kU норме ГОСТ 13109-97;
  • увеличение Хдр при фиксированных Cн и Uz позволяет расширять функциональные характеристики ПАФ: при увеличении Хдр величина Хс, при которой kU не превышает 8 %, также увеличивается;
  • компенсация высших гармоник ПАФ является эффективной при изменении от 0,4 до 0,8;
  • эффективность компенсации высших гармоник ПАФ не зависит от длины линии (воздушной или кабельной), соединяющей НН с сетью;
  • при наличии КУ и пассивных ФКУ в состав ПАФ должен входить пассивный фильтр, параметры которого необходимо настраивать по критерию отсутствия резонанса на частотах канонических ВГС.

2. Компенсацию реактивной мощности и высших гармоник в сетях нефтепромыслов необходимо выполнять активными системами коррекции формы кривых тока и напряжения на основе параллельных активных фильтров, функционирующими в соответствии с предложенным алгоритмом, при этом выбор места подключения фильтра производиться из условия отсутствия резонанса на частотах канонических высших гармоник с учетом топологии размещения конденсаторных установок, причем при соотношении активных мощностей нелинейной и полной нагрузки от 0,4 до 0,8 ток фильтра должен составлять от 0,5 до 0,7 от номинального тока компенсируемой нелинейной нагрузки в точке подключения фильтра.

Результаты математического моделирования работы ПАФ в сети нефтепромысла с НН при наличии конденсаторных установок и пассивных фильтров, а также разработки комплексной математической модели сети нефтепромыслов Докучаевского месторождения ОАО «Оренбургнефть» показывают эффективность установки на выходе ПАФ пассивного активно-емкостного фильтра, параметры которого должны быть подобраны во избежание возникновения резонансных явлений на частотах канонических ВГС, генерируемых НН, в месте подключения ПАФ.

В дополнение к математическому моделированию проведены экспериментальные исследования режимов работы ПАФ с различными номинальными токами в сетях Курманаевского и Докучаевского месторождений ОАО «Оренбургнефть» и Приобского месторождения ООО «РН-Юганскнефтегаз». Основными задачами исследований являлись оценка эффективности компенсации высших гармоник ПАФ с разработанным алгоритмом, выявление особенностей работы ПАФ в сетях нефтепромыслов различной конфигурации и влияние конденсаторных установок на режим работы ПАФ.

Исследования проводились в соответствии со следующей программой:

  • измерение kU, kI, регистрация действующего значения, формы кривых и спектрограмм тока и напряжения в режиме отключения НН и ПАФ;
  • измерение kU, kI, регистрация действующего значения, формы кривых и спектрограмм тока и напряжения в режиме включения НН и отключенном ПАФ;
  • измерение kU, kI, регистрация действующего значения, формы кривых и спектрограмм тока и напряжения в режиме включения НН и ПАФ при наличии и отсутствии резисторов в составе выходного пассивного RC фильтра;
  • измерение kU, kI, регистрация действующего значения, формы кривых и спектрограмм тока и напряжения в режиме отключения НН и включенном ПАФ.

Экспериментальные исследования проводились путем измерения, регистрации и анализа осциллограмм и спектрограмм формы кривых токов и напряжений с помощью специализированных приборов «Ресурс UF2M» и «Fluke 43B» с определением величин kU и kI. Исследования проводились в соответствии со схемой, представленной на рис.6, где ТП 6/0,4 кВ – трансформаторная подстанция 6/0,4 кВ, СУ ПЭД ЭЦН – станция управления погружного электродвигателя электроцентробежного насоса на основе ПЧ, выступающая в качестве НН. Данная схема приведена для скважины № 1716 Курманаевского месторождения. Схемы проведения экспериментальных исследований для других скважин аналогичны, может изменяться только мощность трансформаторной подстанции. В таблице 1 приведены результаты экспериментальных исследований ПАФ для скважины № 1716, для других скважин результаты аналогичны.

Таблица 1.

Результаты экспериментальных исследований ПАФ (Uc, Ic – соответственно напряжение и ток компенсируемой сети)

Параметр Работа СУ без ПАФ Работа ПАФ без резисторов в составе RC фильтра Работа ПАФ с резисторами в составе RC фильтра
Uc, В 232 238 237
kU,% 10,1 7,7 5,8
Ic, А 270 227 235
kI, % 22,5 15 7,5

Данные табл.1 получены при установке ПАФ с номинальным током IПАФ = 400 А. Для выявления величины IПАФ при которой компенсация ВГС будет наиболее эффективной на скважине № 1716 произведена замена ПАФ с IПАФ=400 А на ПАФ с IПАФ=160 А при IНН = 243 А. Данные по эффективности работы ПАФ с разными IПАФ для скважины № 1716 приведены в табл.2. Результаты замены показывают, что ПАФ с IПАФ=160 А компенсирует ВГС эффективнее.

Таблица 2

Величины kU, kI, Uc, Ic при компенсации ВГС ПАФ с различными IПАФ

Параметр Без ПАФ С ПАФ при IПАФ = 400 А С ПАФ при IПАФ = 160 А
Uс, В 223 226 227
kU,% 8,8 7,1 3,5
Iс, А 243 232 236
kI, % 25,5 14,3 3,3

Результаты проведенных экспериментальных исследований показали эффективность компенсации ВГС и коррекции коэффициента мощности ПАФ и позволили сделать следующие основные выводы:

  • ток ПАФ должен составлять 0,5-0,7 от номинального тока НН, что согласуется с результатами аппроксимации по результатам математического моделирования;
  • необходимо предусматривать автоматическое отключение ПАФ при отключении НН и его включение при включении НН, так как при отключении СУ, ПАФ превращается в источник ВГС тока и увеличивает kU сети;
  • установка резисторов в составе выходного пассивного фильтра позволяет снизить броски тока заряда накопительного конденсатора ПАФ и избежать возникновения резонансных явлений;
  • при наличии резисторов ПАФ компенсирует ВГС эффективнее, поэтому в условиях нефтепромыслов предпочтительно использование ПАФ с резисторами или дросселями в составе выходного пассивного фильтра;
  • при наличии КУ перед включением ПАФ необходимо провести анализ амлитудно-частотных характеристик сети с КУ во избежание возникновения резонансных явлений на частотах канонических ВГС, оказывающих влияние на эффективность коррекции формы кривых тока и напряжения ПАФ в зависимости от конфигурации сети;
  • применение ПАФ в промысловых сетях позволяет эффективно компенсировать реактивную мощность, улучшать режим напряжения и отказаться от установки КУ, реактивная мощность, генерируемая ПАФ зависит от напряжения и составляет 3040 квар для ПАФ с номинальным током 160 А, 4560 квар для 250 А и 90105 квар для 400 А.

На основе существующих методик по результатам проведенных экспериментальных исследований выполнен расчет изменения кратности снижения срока службы основного промыслового электрооборудования по результатам применения ПАФ. Для силовых трансформаторов (СТ) кратность снижения срока службы уменьшилась на 60%, для КУ – на 15%, для синхронных машин (СМ) – на 62 % и для асинхронных двигателей (АД) – на 24%.

Результаты экспериментальных исследований справедливы и для других нефтепромыслов, так как параметры сети и соотношение мощностей в относительных единицах соответствуют диапазону изменения аналогичных параметров для сетей других нефтепромыслов. На основании результатов математического моделирования и экспериментальных исследований разработаны базовые принципы выбора режима работы, основных параметров и места подключения ПАФ в сетях нефтепромыслов при наличии КУ и пассивных ФКУ.

Основным параметром ПАФ является его номинальный компенсационный ток, который в условиях нефтепромыслов, где основным типом НН являются ПЧ, определяется следующим образом:

, (4)

где:, – соответственно углы управления и коммутации ПЧ; IННmax - максимальное значение тока ПЧ; n – порядок ВГС. При отсутствии информации о режиме работы ПЧ и наличии экспериментальных данных о спектре ВГС, генерируемых НН, ток ПАФ вычисляется следующим образом:

. (5)

Также можно использовать соотношение, установленное по результатам экспериментальных исследований:

. (6)

При этом необходимо учитывать, что ПАФ эффективно функционирует при изменении от 0,4 до 0,8.

Величина реактивной мощности, компенсируемая ПАФ в режиме подавления только ВГС:

, (7)

где: Qд вгс – действующее значение реактивной мощности ВГС; D – мощность искажения; Un и In – соответственно n-ые ВГС напряжения и тока; n – фазовый угол для n-ых ВГС тока и напряжения.

При необходимости компенсации реактивной мощности основной составляющей QПАФ определяется следующим образом:

, (8)

Q1 – действующее значение реактивной мощности основной составляющей; U1 и I1 – соответственно основные составляющие напряжения и тока; 1 – фазовый угол для основных составляющих тока и напряжения.

На основании результатов экспериментальных исследований и математического моделирования сформулированы основные принципы методики выбора структуры, основных параметров, режима работы и места подключения активной системы коррекции формы кривых тока и напряжения в сетях нефтепромыслов:

  • в выбранном месте для подключения ПАФ должен отсутствовать резонанс на частотах канонических ВГС;
  • при наличии в компенсируемой сети нефтепромысла КУ и пассивных ФКУ в состав ПАФ должен быть включен активно-емкостный фильтр, параметры которого выбираются по критерию отсутствия резонансных явлений на частотах канонических ВГС;
  • номинальный ток ПАФ IПАФ должен рассчитываться по формулам (4)-(6) в зависимости от наличия информации о режиме работы и параметрах компенсируемой НН;
  • в выбранном месте для установки ПАФ величина соотношения активных мощностей НН и полной нагрузки должна находиться в диапазоне от 0,4 до 0,8 при двукратном увеличении реактивного сопротивления сети при возникновении аварийных режимов.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной научно-технической задачи снижения потерь добычи нефти путем повышения качества электрической энергии в сетях нефтепромыслов посредством компенсации высших гармоник активными системами коррекции формы кривых тока и напряжения на основе параллельных активных фильтров.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

  1. Разработан алгоритм выявления и компенсации ВГС и реактивной мощности ПАФ в сетях нефтепромыслов с НН, позволяющий приводить уровень искажения синусоидальности кривой напряжения в соответствие с нормами ГОСТ 13109-97.
  2. Разработан и запатентован способ компенсации ВГС и коррекции коэффициента мощности сети на основе теоретических и экспериментальных исследований.
  3. Разработана математическая модель ПАФ в сети нефтепромысла с НН при наличии КУ и пассивных ФКУ, выполнено моделирование режимов компенсации ВГС ПАФ, позволившее установить зависимости ПКЭ от параметров сети нефтепромысла и ПАФ.
  4. По результатам математического моделирования установлено, что ПАФ способен эффективно компенсировать ВГС и реактивную мощность в диапазоне соотношения мощностей НН и полной нагрузки от 0,4 до 0,8.
  5. По результатам экспериментальных исследований и математического моделирования выявлено, что ток ПАФ должен составлять 0,5-0,7 от номинального тока НН в условиях нефтепромыслов.
  6. На основании результатов математического моделирования и экспериментальных исследований разработана методика выбора режима работы, основных параметров и места установки ПАФ в сетях нефтепромыслов при наличии КУ и пассивных ФКУ.
  7. На основании результатов математического моделирования и экспериментальных исследований установлено, что в точках сети нефтепромысла, выбранных для установки ПАФ, при наличии КУ должен отсутствовать резонанс на частотах канонических ВГС, генерируемых НН (5, 7, 11, 13, 17, и т.д.).
  8. На основании существующих методик дана оценка изменения величины кратности снижения срока службы основного электрооборудования сетей нефтепромыслов при применении ПАФ.


Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Сычев Ю.А. Оценка влияния преобразовательной нагрузки на искажение кривых тока и напряжения / Записки Горного института // РИЦ СПГГИ(ТУ). СПб., 2004. Т. 1(159). С. 123-126.

2. Абрамович Б.Н. Система коррекции кривых тока и напряжения в электротехнических комплексах нефтедобывающих предприятий / Б.Н. Абрамович, Ю.А Сычев, Ю.В. Гульков / Энергетика в нефтегазодобыче // Москва, 2005 г. № 1-2-2005. С. 16-18.

3. Сычев Ю.А. Системы коррекции кривых тока и напряжения / Записки Горного института // РИЦ СПГГИ(ТУ). СПб., 2006. Т. 1(167). С. 190-194.

4. Абрамович Б.Н. Способы повышения качества электрической энергии в системах электроснабжения нефтегазодобывающих предприятий Западной Сибири / Б.Н. Абрамович, Ю.А Сычев, В.В. Полищук / Энергетика Тюменского региона // Издательство «Искусство». Екатеринбург, 2006. №4. С. 40-43.

5. Сычев Ю.А. Стратегия обеспечения качества электрической энергии в системах электроснабжения газоперекачивающих предприятий / Записки Горного института // РИЦ СПГГИ(ТУ). СПб., 2007. Т. 1(170). С. 73-76.

6. Сычев Ю.А. Измерение и анализ показателей качества электрической энергии в сетях нефтедобывающих предприятий / Записки Горного института // РИЦ СПГГИ(ТУ). СПб., 2007. Т. 173. С. 109-111.

7. Абрамович Б.Н. Коррекция коэффициента мощности в сетях нефтепромыслов с помощью активного фильтра / Б.Н. Абрамович, А.В. Медведев, В.В. Старостин, Е.Н. Аболемов, В.В. Полищук, Ю.А. Сычев / Нефтяное хозяйство / ЗАО «Издательство «Нефтяное хозяйство». М., 2008. № 5. С. 88-90.

8. Абрамович Б.Н. Промышленные испытания активного фильтра в промысловых сетях ОАО «Оренбургнефть» ТНК-ВР / Б.Н. Абрамович, А.В. Медведев, В.В. Старостин, Е.Н. Аболемов, В.В. Полищук, Ю.А. Сычев / Промышленная энергетика // Издательство НТФ «Энергопрогресс». М., 2008. № 10. С. 42-46.

9. Сычев Ю.А. Экспериментальные исследования режимов работы параллельного активного фильтра в сетях ОАО «Оренбургнефть» / Записки Горного института // РИЦ СПГГИ(ТУ). СПб., 2009. Т. 182. С. 114-117.

10. Способ компенсации высших гармоник и коррекции коэффициента мощности сети. Патент РФ № 2354025 / Б.Н. Абрамович, В.В. Полищук, Ю.А. Сычев // МПК H02J3/18 (2006.01), дата публикации 27.04.2009.

11. Абрамович Б.Н. Система контроля и повышения качества электрической энергии в сетях предприятий минерально-сырьевого комплекса / Б.Н. Абрамович, В.В. Полищук, Ю.А. Сычев / Горное оборудование и электромеханика // Издательство «Новые технологии», М., 2009 №9. С. 42-47.



 
Похожие работы:

«Бабурин Сергей Васильевич ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ С ГАЗОТУРБИННЫМ ПРИВОДОМ Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2007 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете)...»

«Артыкаева Эльмира Мидхатовна ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ НЕФТЕДОБЫВАЩИХ УСТАНОВОК С ПЛУНЖЕРНЫМ ПОГРУЖНЫМ НАСОСОМ Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук...»

«Абельдаев Айвар Русланович Разработка методики ранговой оптимизации развития распределенных источников электроэнергии групп потребителей для повышения надежности электроснабжения Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 Работа выполнена на кафедре Электроснабжение промышленных предприятий Московского энергетического института (Технического университета) Научный...»

«Кузнецов Кирилл Юрьевич Полупроводниковый комплекс для импульсного электропитания частотно-регулируемых озонаторов Специальность 05.09.12 - Силовая электроника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород - 2008 Работа выполнена на кафедре Электрооборудование судов Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, дДоктор технических наук,...»

«ИВАНИК Владислав Владимирович Авто резонансный асинхронный бездатчиковый электропривод возвратно-вращательного движения динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем кабеле Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011 Работа выполнена в федеральном государственном бюджет-ном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«УДК 621.313 СИТИН ДМИТРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ СИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ И ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ Специальность – 05.09.01 Электромеханика и электрические аппараты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 Работа выполнена на кафедре Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы государственного образовательного учреждения высшего...»

«ЛОВЛИН Сергей Юрьевич РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ КОМПЛЕКСОВ ВЫСОКОТОЧНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2013 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский национальный исследовательский...»

«ИВАНОВ Александр Сергеевич ПЕРЕМЕННАЯ СТРУКТУРА И ЛОКАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ГОРНЫХ МАШИН Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом...»

«АНАНЬЕВ Сергей Станиславович АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С УЛУЧШЕННЫМИ ВИБРОШУМОВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иваново 2008 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина (ИГЭУ). Научный руководитель: доктор технических...»

«Петрицкий Сергей Александрович НОРМИРОВАНИЕ И ЭКОНОМИЯ РАСХОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород- 2010 Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) на кафедре Электроэнергетика и электроснабжение. Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, доктор...»

«Муханов Павел Владимирович ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЕТОВЫХ ПРИБОРОВ Специальность 05.09.07 – Светотехника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Московском энергетическом институте (техническом университете) на кафедре светотехники Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Будак Владимир Павлович Официальные оппоненты : доктор физико-математических...»

«ЛЕПЕШКИН СТЕПАН АЛЕКСАНДРОВИЧ РАЗРАБОТКА ИНДУКТОРОВ И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ НАГРЕВА ВРАЩАЮЩИХСЯ ДИСКОВ Специальность 05.09.10 – Электротехнология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре Физика электротехнических материалов и компонентов и Автоматизированные электротехнологические комплексы Московского энергетического института (технического университета). Научный руководитель...»

«Ганиев Ришат Наильевич ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКСТРУЗИОННОГО ПРОЦЕССА ШИНОПРОИЗВОДСТВА ПРИМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Чебоксары – 2012 Работа выполнена на кафедре Электропривод и автоматизация промышленных установок Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования...»

«Арзамасов Владислав Леонидович разработкА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛей ЧАСТОТЫ для УСТАНОВок ЭЛЕКТРОНАГРЕВА НЕФТЕСКВАЖИН Специальность 05.09.12 - Силовая электроника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Чебоксары - 2013 Работа выполнена в департаменте силовой электроники ОАО Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством (г. Чебоксары) Научный...»

«СИМОНОВ ИГОРЬ ЛЕОНИДОВИЧ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРУЗОЧНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С ПОЛЫМИ НЕМАГНИТНЫМИ РОТОРАМИ Специальность 05.09.01 “Электромеханика и электрические аппараты” АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Соискатель: Москва 2009 Работа выполнена на кафедре “Промышленная электроника и электротехника” Брянского государственного технического университета. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Потапов Леонид...»

«Петров Сергей Петрович ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете Горный. Научный...»

«СИЛАЕВ ФЕДОР АНАТОЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА ПОВЫШЕННОЙ КОМФОРТНОСТИ Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре автоматизированного электропривода Московского энергетического института (технического университета). Научный руководитель доктор технических наук, проф. Остриров Вадим...»

«Нгуен Куанг Хиеп ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ПАНОРАМНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ БЕЗ ТЕМНОВОГО ПОЛЯ ДЛЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ Специальность 05.09.07 – Светотехника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2009 Работа выполнена на кафедре светотехники Московского энергетического института (Технического университета). Научный руководитель доктор технических наук, профессор Григорьев Андрей Андреевич Официальные оппоненты доктор...»

«КРЕТОВ Дмитрий Алексеевич ВЛИЯНИЕ ГЕОМАГНИТНЫХ БУРЬ НА РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Саратов – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет Научный руководитель: кандидат...»

«СТАРОДЕД Сергей Сергеевич Авторезонансный электропривод возвратно-вращательного движения динамически уравновешенного бурового снаряда на грузонесущем каб е ле Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009 Работа выполнена в...»








 
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.