Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время электроэнергетика газовой промышленности вступает в новый период своего развития, связанный с масштабной реконструкцией энергетических объектов. Из-за недостаточного ввода новых мощностей, парк электроэнергетического оборудования отрасли: трансформаторов, электродвигателей, высоковольтных кабелей, коммутационной аппаратуры и вспомогательного оборудования на напряжение 0,4-6-10-35 кВ на 60-80% выработал назначенный ресурс. В этих условиях определилась важная задача, стоящая перед отраслью - поддержание и оптимизация режимов эксплуатации существующего парка электрооборудования с непрерывной реконструкцией, заменой и вводом нового поколения силовых частотно-регулируемых электродвигателей, коммутационной техники (вакуумных и элегазовых выключателей), нового поколения кабелей (с изоляцией из сшитого полиэтилена), микропроцессорных терминалов релейных защит и т.п.
Целью работы является повышение надежности работы электроэнергетического оборудования объектов транспорта природного газа при возникновении электромагнитных возмущений, вызванных переходными режимами работы электрических сетей и электроприводов электротехнических систем.
Сформулированная выше цель определила совокупность задач для исследований в области электромагнитной совместимости объектов газовой промышленности при транспортировке природного газа:
1. Комплексное исследование влияния частотно-регулируемых электроприводов нового поколения на питающую сеть. Исследование включает:
-разработку математической модели силового преобразователя частоты электроприводного газоперекачивающего агрегата нового поколения для исследования качества электроэнергии в переходных режимах работы;
- разработку математической модели участка электрической сети с учётом
результатов натурных экспериментов по обследованию качества электроэнергии
существующих электроприводных компрессорных станций с учетом влияния
электроприводных газоперекачивающих агрегатов нового поколения на
питающую сеть.
2. Комплексное исследование электромагнитных переходных процессов, возникающих в сетях с блоками генераторов малой мощности передвижных автономных электростанций и стационарных генераторов малой мощности. Исследование включает:
разработку математической модели для исследований электромагнитных переходных процессов при однофазном дуговом замыкании на землю с анализом влияния однофазных дуговых процессов на режимы работы основного оборудования;
разработку модели для исследований перенапряжений при использовании маломасляных, вакуумных и элегазовых высоковольтных выключателей в цепях блока передвижных автономных электростанций;
- разработку модели для исследований процессов при синхронизации блока передвижных автономных электростанций.
Научная новизна основных положений и результатов работы заключается в следующем:
-разработана и адаптирована математическая модель частотно-регулируемого электроприводного газоперекачивающего агрегата нового поколения, которая позволяет оценить негативное воздействие преобразователя частоты, входящего в состав агрегата, на питающую сеть во всех эксплуатационных режимах и для различных типов схем выпрямительного звена, а также позволяет учесть изменение балансов реактивных мощностей в прилегающей энергосистеме;
создана методика обеспечения электромагнитной совместимости электротехнических комплексов компрессорных станций с электроприводами газоперекачивающих агрегатов на стадиях проектирования и реконструкции систем электроснабжения объектов магистрального транспорта газа.
- на основе анализа режимов эксплуатации объектов добычи и обустройства
месторождений, разработаны требования к защите изоляции генераторов
передвижных автономных электрических станций и генераторов малой мощности
от недопустимых электромагнитных воздействий, вызванных аварийными
режимами эксплуатации сети;
- установлено, что уровень гармонических составляющих напряжений в
питающей сети объединенной энергосистемы при значительном электрическом
удалении нагрузки от центра питания (1кз<15кА) может превышать нормируемые
ГОСТом значения в широком спектре гармоник, в этом случае применение
регулируемого электропривода возможно только в сочетании со специальными
мерами по ограничению уровня высших гармонических составляющих.
Практическая значимость результатов работы:
Результаты, полученные в работе использовались при реконструкции следующих копрессорных станций ОАО «Газпром»: «Грязовец» «Александровская», «Вертикос», «Чажемто», «Володино», «Проскоково», «Парабель», для обеспечения электромагнитной совместимости объектов обустройства «Южно-Русского» нефтегазоконденсатного месторождения и Новоуренгойского линейного производственного управления.
Достоверность результатов работы основывается на:
-хорошем согласии результатов аналитической и численной методик определения кратностей перенапряжений, расчёте токов замыканий в аварийных режимах эксплуатации и оценке показателей качества электрической энергии в сетях 6-10 кВ энергетических объектов газовой промышленности;
-использовании экспериментальных исходных данных при моделировании отдельных элементов сети в общей математической модели переходных процессов;
-сходимости результатов численного математического моделирования переходных процессов и экспериментальных результатов исследований.
Апробация работы и публикации
Отдельные результаты работы и работа в целом обсуждались н конференциях и семинарах в г. Тюмени, Томске, Новом Уренгое, кафедре ТЭЭ РГУ Нефти и газа им. И.М. Губкина. По теме диссертации опубликовано печатных работ, из них 3 в периодических журналах и обновляемых сборник, научных трудов и 2 доклада на 7-ой Всероссийской научно-техническо конференции «Актуальные проблемы состояния развития нефтегазовог комплекса России» 29-30 января 2007 г.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав заключения, списка использованных источников, содержащего 141 наименование и 4 приложений. Объем работы составляет 238 страниц, включая 38 таблиц и 7 рисунка.
Положения, выносимые на защиту:
положения по обеспечению электромагнитной совместимости частотно регулируемого электропривода нового поколения и питающей сети пр комплексном подходе к реконструкции электроприводных компрессорны станций, учитывающем как негативное влияние преобразователя частоты н питающую сеть, так и значительное изменение балансов реактивных мощностей энергосистеме;
требование обязательного экспериментального обследования электрическо сети и выбор устройств защиты с учетом уровня высших гармоник пр реконструкции систем электроснабжения компрессорных станций, включающе ввод частотно-регулируемого электропривода на КС с электроприводными ГПА;
положение о необходимости защиты сетей передвижных автономнь электростанций и стационарных генераторов малой мощности, путе комплексного обеспечения защиты изоляции генератора от внутрени перенапряжений, обусловленных как аварийными, так и стационарны! режимами эксплуатации сети. При этом полное подавление внутренн: перенапряжений в сети генераторного напряжения передвижных автономнь электростанций собственных нужд возможно только при наличии резистор устанавливаемого в нейтраль генератора;
- требование к параметрам нелинейного ограничителя перенапряжени"
заключающееся в том, что параметры должны выбираться с учето
ограничивающего действия резистора в нейтрали. Уровень ограничен
нелинейного ограничителя перенапряжений в сети генераторного напряжен
должен быть не более 2,6 С/ф (фазного напряжения).
