Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Нормативные требования к устройствам АПВ и АВР для электротехнических комплексов с синхронной и асинхронной электродвигательной нагрузкой напряжением 6,10 кВ .14
1.1 Требования ПУЭ и СТО к работе устройств АПВ и АВР для электроприводных насосных и компрессорных станций 14
1.2 Особенности исполнения устройств РЗА подс танций напряжением 110 (220) кВ питающих энергосистем 19
1.3 Анализ схем электроснабжения и работы электродвигательной нагрузки компрессорных станций 25
1.4 Особенности схем и работы электродвигательной нагрузки предприятий транспорта нефтепродуктов 33
1.5 Схемы устройств АПВ и АВР для подстанций напряжением 35 и 6 (10) кВ 36
1.6 Анализ устройств АПВ и АВР для обеспечения неотключений потребителей при несимметричных КЗ в питающей энергосистеме 42
1.7 Выводы по главе 1 49
Глава 2. Разработка логической схемы устройства БАВР электроприводных насосных и компрессорных станций 52
2.1 Требования к устройству БАВР с учетом работы от внешних защит 53
2.2 Логическая схема устройства БАВР для электроприводных насосных и компрессорных станций 61
2.3 Выявление времени работы JGBT-ключа предлагаемого устройства 67
2.4 Работа БАВР и основные блокировки при возможных при аварийных режимах электротехнических комплексов 69
2.5 Выводы по главе 2 72
Глава 3. Исследования на математической модели параметров нагрузки, места и вида КЗ на надежную работу БАВР элект роприводных насосных и компрессорных станций 74
3.1 Исследования параметров нагрузки, места и вида КЗ на работу потребителей электроприводных компрессорных станций 74
3.2 Исследования параметров нагрузки, места и вида КЗ и на надежную работу БАВР насосных станций АК «Транснефть» 81
3.3 Исследование влияния соотношения мощностей СД и АД на работу БАВР НПС 101
3.4 Исследование влияния параметров и типа системы возбуждения СД на работу БАВР и характер переходных процессов 103
3.5 Исследования влияния коротких замыканий в сетях 6, 35 кВ на работу электроприводов насосов магистрального транспорта 104
3.6 Выводы по главе 3 113
Глава 4. Экспериментальные исследования режимов работы устройства быстродействующего АВР на подстанциях напряжением 6-10-35 кВ 115
4.1. Исследования работы устройства БАВР 072 для подстанций напряжением 35 кВ 115
4.2. Исследования работы устройства БАВР 072 на подстанциях напряжением 6 (10) кВ 121
4.3. Исследования работы устройства БАВР 072 на базе JGBT-выходов и «сухих контактов» 128
4.4. Выводы по главе 4 130
Заключение и основные выводы 131
Список литературы 133
- Особенности исполнения устройств РЗА подс танций напряжением 110 (220) кВ питающих энергосистем
- Анализ устройств АПВ и АВР для обеспечения неотключений потребителей при несимметричных КЗ в питающей энергосистеме
- Работа БАВР и основные блокировки при возможных при аварийных режимах электротехнических комплексов
- Исследование влияния параметров и типа системы возбуждения СД на работу БАВР и характер переходных процессов
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время проблемным вопросом
эксплуатации компрессорных станций (КС) с электроприводными
газоперекачивающими агрегатами (ГПА) является нарушение непрерывности
технологического режима работы КС после кратковременных нарушений
электроснабжения (КНЭ). КНЭ приводят к отключению электродвигателей (ЭД)
привода ГПА устройствами релейной защиты и автоматики (РЗиА) и нарушению
технологического процесса перекачки газа. Повторный пуск ЭД сопровождается
значительными пусковыми токами, что негативно сказывается на сроке службы
электрооборудования и эксплуатационных характеристиках станций. Способом
повышения надежности электроснабжения ответственных потребителей,
получающих электропитание от двух независимых источников, является использование средств автоматического включения резервного питания (АВР). Применение быстродействующего АВР (БАВР) в системах электроснабжения КС позволит не только избежать повторных пусков ЭД, но и при совместном использовании с тиристорными пусковыми устройствами позволит кардинально изменить главную электрическую схему (отпадает необходимость в реакторах), что в конечном итоге приведет к значительному сокращению эксплуатационных расходов при работе КС и реализации новых проектных решений.
Существующие устройств БАВР на распределительных устройствах (РУ) напряжением 6, 10 кВ электротехнических систем транспорта нефти и газа с разным составом нагрузок подстанций имеют следующие особенности (рисунок 1): работа только при трехфазных коротких замыканиях (КЗ); ложные срабатывания для электротехнических систем с несколькими подстанциями (ПС), РУ напряжением 6(10) кВ, которые могут содержать высоковольтные привода; большое полное время переключения на резервный источник питания.
Из-за этого существующие устройства БАВР на РУ напряжением 6, 10 кВ являются причиной разрыва трубопроводов и разливов нефтепродуктов при КНЭ в питающих линиях 110 и 220 кВ и при потере питания.
Целью работы является исследование влияния видов и параметров
коротких замыканий, режимов работы и соотношения синхронной и асинхронной
нагрузки на устойчивость компрессорных станций магистральных газопроводов,
насосных станций нефтепроводов с помощью нового устройства
быстродействующего АВР. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие теоретические и прикладные задачи:
1) разработать математическую модель и программный комплекс моделирования работы ЭТС с учетом угла максимальной чувствительности АВР, параметров режима СД и АД, вида, места и длительности короткого замыкания,
параметров систем возбуждения СД, а также схему устройства БАВР для подстанций напряжением 635 кВ систем транспортировки нефти и газа при наличии кольца в линиях 110 (220) кВ питающей энергосистемы;
Рисунок 1 – Актуальность разработки устройства быстродействующего АВР
-
снизить время реакции на аварийный режим с 615 мс до 39 мс;
-
разработать комплексы БАВР для подстанций напряжением 6,10,35 кВ, которые обеспечивают непрерывную работу удаленных на десятки километров электроцентробежные насосы (ЭЦН) в работе при КЗ в сетях 110, 220 кВ;
-
оценить влияние характера нагрузки, места и вида КЗ, параметров систем возбуждения синхронных двигателей (СД) на параметры настройки пускового устройства (ПУ) БАВР с целью обеспечения непрерывной работы электроприводных КС и насосных станций магистральных нефтепроводов в условиях изменения числа работающих СД и асинхронных двигателей (АД);
-
определить критическую длительность для разных видов и мест КЗ для типовых схем электроприводных КС и насосных станций магистральных нефтепроводов с целью обеспечения динамической устойчивости электрооборудования РУ 10(6) кВ, запитанной от ПС 220(110)/35/10(6) кВ.
Большой вклад в решение вопросов разработки устройств БАВР и повышения надежности их работы в системах электроснабжения с комплексной нагрузкой внесли ученые и видные специалисты: В.А. Андреев, А.Б. Барзам, А.В. Беляев, А.А.
Галицын, С.И. Гамазин, Б.А.Коробейников, В.И. Нагай, И.Л. Небрат, Н.И. Овча-ренко, В.Ф. Сивокобыленко, М.А. Шабад и др.
Объектом исследования являются электротехнические системы объектов транспорта нефти и газа и их функционирование в условиях возможных кратковременных нарушений нормального электроснабжения в питающих сетях внешней энергосистемы.
Научная новизна. Созданы принципы работы, обеспечивающие динамическую устойчивость и непрерывную работу электротехнических комплексов нефти и газа с помощью разработанного устройства БАВР, который:
– работает при внешних несимметричных КЗ в сетях 110500 кВ;
– доработан для случая при закольцованных сетях энергосистемы;
– надежен в работе при любом соотношении активных мощностей синхронных и асинхронных электродвигателей на станциях;
– имеет минимальное время реакции на аварийный режим за использование комбинированного органа из шести составляющих.
Практическая ценность результатов работы. Применительно к электротехническим системам объектов транспорта нефти и газа выполнены расчеты, анализ результатов и даны рекомендации по повышению устойчивости работы электроприводов компрессоров, насосов при различных нарушениях в питающих сетях.
Реализация результатов работы. Комплексы БАВР напряжением 6, 10, 35 кВ внедрены на предприятиях ПАО «НК «Роснефть», ПАО «Газпром нефть», ПАО «Транснефть» для обеспечения надежной работы компрессоров, насосов и др. механизмов в аварийных и послеаварийных режимах питающей энергосистемы.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Математические модели и программный комплекс моделирования работы устройства АВР с учетом изменения угла максимальной чувствительности, соотношения мощностей СД и АД на секциях РУ, типа короткого замыкания и параметров СД и систем возбуждения, что обеспечивает повышение точности выбора параметров настройки БАВР при кратковременных возмущениях в сетях 220-6кВ для возможных вариантов состояния схемы ЭТС.
-
Новые требования к устройствам быстродействующей автоматики ввода резерва, обеспечивающие устойчивую работу электротехнических систем транспорта нефти и газа, нефтедобычи в условиях частых несимметричных коротких замыканий в энергосистеме и питающих линиях.
-
Новые устройства БАВР (модификации для классических подстанций и сложных многосекционных схем РУ с управлением от одного устройства пятью выключателями), которые отличаются от известных наличием силовых ключей на
выходе, возможностью работы от внешних защит, что позволяет устройству БАВР надежно работать при несимметричных КЗ в питающих сетях и сохранять в работе синхронные и асинхронные электродвигатели электротехнических систем транспорта нефти- и газа.
-
Модернизация схемы управления элегазовым выключателем напряжением 35 кВ с сокращением полного переключения на резервный ввод со 140 до 87 мс, что обеспечивает неотключения ЭЦН на кустовых насосных станциях при их удаленности от ПС 110/35/6 кВ на расстоянии до 40 км.
-
Определены критические длительности при КЗ и отключениях головных выключателей в питающих сетях электротехнических систем транспортировки нефти и газа с учетом изменений работающих СД и АД на разных секциях типовых схем насосных (компрессорных) станций, а также режимов работы синхронной электродвигательной нагрузки.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались, а опытный образец БАВР выставлялся на: международной
конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Радиотехника,
электротехника и энергетика" (6–8 октября 2011 г. Томск); международной научно-
технической конференция студентов, магистрантов, аспирантов «Энерго
эффективность и энергобезопасность производственных процессов» (г. Тольятти, 24–
25 мая 2012 г.); НТС «Технические решения для повышения надежности
электроснабжения», (г. Самара, 27–28 июня 2012 г.); «Технические решения для
повышения надежности электроснабжения» (г. Оренбург, 7–8 июля 2012 г.); НТС
«Технические решения для повышения надежности электроснабжения» (г. Омск, 9–10
октября 2013 г.); на научных семинарах кафедры теоретической электротехники и
электрификации нефтяной и газовой промышленности РГУНГ им. И.М. Губкина.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в которых отражены основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, заключение, список литературы из 104 наименований и 7 приложений. Общий объем работы составляет 180 страниц текста компьютерной верстки.
Особенности исполнения устройств РЗА подс танций напряжением 110 (220) кВ питающих энергосистем
Требования главы 3.3 ПУЭ [63] распространяются на автоматические и телемеханические устройства электростанций, энергосистем, сетей и электроснабжения промышленных и других электроустановок, предназначенных для осуществления: «1) АПВ линий или фаз линий, шин и прочих электроустановок после их автоматического отключения; 2) АВР резервного питания или оборудования; … 6) предотвращения нарушений устойчивости; 7) прекращения асинхронного режима; … 10) ограничения снижения напряжения».
В электрических сетях промышленных предприятий рекомендуют применять такие устройства автоматики, которые по возможности не допускают нарушений наиболее ответственных технологических процессов при кратковременных пере рывах электроснабжения, обусловленных действием защит и автоматики в сети внешнего и внутреннего электроснабжения [53, 54, 63, 74, 85].
Устройства АПВ предусматриваются для быстрого восстановления питания потребителей или межсистемных и внутрисистемных связей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защиты [4, 10, 12, 21, 49, 62, 63, 76]. Для осуществления автоматического повторного включения должны предусматриваться устройства АПВ на обходных, шиносоеди-нительных и секционных выключателях.
Устройства АПВ требуется выполнять с автоматическим возвратом и так, чтобы была исключена возможность многократного включения на КЗ при любой неисправности в схеме устройства. При применении АПВ рекомендовано ускорение действия релейной защиты на случай неуспешного АПВ [23, 24, 51, 52, 59, 63, 64].
Быстродействующее АПВ, или БАПВ (одновременное включение с минимальной выдержкой времени с обоих концов), рекомендуется предусматривать на линиях по п. 3.3.10 [63] для автоматического повторного включения при небольшом расхождении угла между векторами ЭДС соединяемых систем, что будет безопасно для потребителей. БАПВ может применяться при наличии выключателей, допускающих БАПВ, если после включения обеспечивается сохранение синхронной параллельной работы систем и максимальный электромагнитный момент синхронных генераторов и компенсаторов меньше (с учетом необходимого запаса) электромагнитного момента, возникающего при трехфазном КЗ на выводах машины [51, 52, 92].
БАПВ должно блокироваться при срабатывании резервных защит и блокироваться или задерживаться при работе УРОВ. АПВ с улавливанием синхронизма может применяться на линиях по п. 3.3.10 [63] для включения линии при значительных (примерно до 4%) скольжениях и допустимом угле [63, 76, 86, 89].
Устройства АВР, согласно [63], предусматриваются: – для восстановления питания потребителей путем автоматического присоединения резервного источника питания при отключении рабочего источника питания, приводящем к обесточиванию электроустановок потребителя; – для автоматического включения резервного оборудования при отключении рабочего оборудования, приводящем к нарушению нормального технологического процесса.
Устройство АВР должно обеспечивать возможность его действия при исчезновении напряжения на шинах питаемого элемента, вызванном любой причиной, в том числе КЗ на этих шинах (последнее – при отсутствии АПВ шин). Устройство АВР при отключении выключателя рабочего источника питания должно включать без дополнительной выдержки времени выключатель резервного источника питания, но это не всегда приводит к желаемому результату [73, 74].
Для обеспечения действия АВР при обесточивании питаемого элемента в связи с исчезновением напряжения со стороны питания рабочего источника, а также при отключении выключателя с приемной стороны (например, для случаев, когда релейная защита рабочего элемента действует только на отключение выключателей со стороны питания) в схеме АВР должен предусматриваться пусковой орган напряжения. Указанный пусковой орган при исчезновении напряжения на питаемом элементе и при наличии напряжения со стороны питания резервного источника должен действовать с выдержкой времени на отключение выключателя рабочего источника питания с приемной стороны [63], что приводит к увеличению времени перерыва питания. Пусковой орган напряжения АВР не должен срабатывать, если рабочий и резервный элементы имеют один источник питания [63], но ничего не сказано о случае, когда источники почти зависимы.
Элемент напряжения минимального действия пускового органа АВР, реагирующий на исчезновение напряжения рабочего источника, должен быть отстроен от режима самозапуска электродвигателей и от снижения напряжения при удаленных КЗ [3, 22, 23, 25, 34, 48, 65, 72]. Напряжение срабатывания элемента контроля напряжения на шинах резервного источника пускового органа АВР выбирается исходя из условия обеспечения успешного самозапуска электродвигателей. Время действия пускового органа АВР должно быть минимальным, чтобы не вызвать срабатывания пускателей, контакторов, отключений приводов с частотно-регулируемым преобразователем в цепи питания.
Элемент минимального напряжения пускового органа АВР согласно [63] должен быть выполнен так, чтобы исключалась его ложная работа при перегорании одного из предохранителей трансформатора напряжения со стороны обмотки высшего или низшего напряжения; при защите обмотки низшего напряжения автоматическим выключателем при его отключении действие пускового органа должно так же блокироваться.
Анализ устройств АПВ и АВР для обеспечения неотключений потребителей при несимметричных КЗ в питающей энергосистеме
Схема электрического АПВ однократного действия для линии с масляным выключателем То есть, если на схему АПВ поступает сигнал, что выключатель отключился, а со стороны управляющего выключателем ключа приходит сигнал, что ключ в положении «включено», то это означает, что произошло незапланированное (например, аварийное) отключение выключателя. Этот принцип применяется для того, чтобы исключить срабатывание устройств АПВ в случаях, когда произошло запланированное отключение выключателя. Электрические АПВ однократного действия с автоматическим возвратом получили наиболее широкое распространение. Наиболее часто такие АПВ выполняются на базе комплектных устройств типа РПВ-58 (см. рисунок 1.10). В этом реле однократность АПВ обеспечивается за счет конденсатора С, который заряжается только при включенном положении выключателя.
В рассматриваемой схеме дистанционное управление выключателем производится ключом управления КУ, у которого предусмотрена фиксация положения последней операции. Поэтому после операции включения ключ остается в положении «Включено» (В2), а после операции отключения – в положении «Отключено» (О2). Когда выключатель включен и ключ управления находится в положении «Включено», к конденсатору С подводится плюс оперативного тока через контакты ключа, а минус через зарядный резистор R2. При этом конденсатор заряжен и схема АПВ находится в состоянии готовности к действию, как показано на рисунке 1.10. При включенном выключателе реле положения «Отключено» РПО, осуществляющее контроль исправности цепей включения, током не обтекается и его контакт в цепи пуска АПВ разомкнут.
Пуск АПВ происходит при отключении выключателя под действием релейной защиты в результате возникновения несоответствия между положением ключа, которое не изменилось, и положением выключателя, который теперь отключен. Несоответствие положений ключа управления и выключателя характеризуется тем, что через контакты ключа 13 на схему АПВ по-прежнему подается плюс оперативного тока, а ранее разомкнутый вспомогательный контакт (блок-контакт) выключателя БКВ переключился и замкнул цепь обмотки реле РПО, которое, срабатывая, подает минус на обмотку реле времени РВ1.
При срабатывании реле времени размыкается его мгновенный размыкающий контакт РВ1.1, вводя в цепь обмотки реле дополнительное сопротивление (резистор R1). Это приводит к уменьшению тока в обмотке реле, благодаря чему обеспечивается его термическая стойкость при длительном прохождении тока. Спустя установленную выдержку реле времени замыкает замыкающий контакт РВ1.2 и подключает параллельную обмотку реле РП1 к конденсатору С. Реле РП1 при этом срабатывает от тока разряда конденсатора и, самоудерживаясь через свою вторую обмотку, включенную последовательно с обмоткой контактора КП, подает импульс на включение выключателя. Благодаря использованию последовательной обмотки реле РП1 обеспечивается необходимая длительность импульса для надежного включения выключателя, поскольку параллельная обмотка этого реле при разряде конденсатора обтекается током кратковременно. Выключатель включается, размыкается его вспомогательный контакт БКВ и реле РПО, РП1 и PB1 возвращаются в исходное положение.
Если повреждение на линии было неустойчивым, то она остается в работе. После размыкания контакта реле времени конденсатор С начнет заряжаться через зарядный резистор R2. Сопротивление этого резистора выбирается таким, чтобы время заряда составляло 2025 с. Таким образом, спустя указанное время, схема АПВ будет автоматически подготовлена к новому действию.
Если повреждение было устойчивым, то выключатель, включившись, снова отключится защитой, и вновь сработают реле РПО и PB1. Реле РП1, однако, при этом второй раз работать не будет, так как конденсатор С был разряжен при первом действии АПВ и зарядиться еще не успел. Итак, рассмотренная схема обеспечивает однократное действие при устойчивом КЗ на линии.
При оперативном отключении выключателя ключом управления КУ несоответствия не возникает и АПВ не действует, так как одновременно с подачей импульса на отключение выключателя контактами ключа 68 размыкаются контакты 13, чем снимается плюс оперативного тока со схемы АПВ. Поэтому сработает только реле РПО, а реле РВ1 и РП1 не сработают. Одновременно со снятием оперативного тока контактами 13 КУ замыкаются контакты 24 и конденсатор С разряжается через сопротивление R3. При оперативном включении выключателя ключом управления готовность АПВ к действию наступает после заряда конденсатора С через 2025 с.
Работа БАВР и основные блокировки при возможных при аварийных режимах электротехнических комплексов
Учитывая приведенные в первой главе возможные схемы электроснабжения нефтеперекачивающих станций, выбираем для расчетных исследований наиболее емкую и сложную схему насосной станции. В качестве типовой моделируемой схемы принята схема электроснабжения ЛПДС «Воротынец», которая подключена через воздушные линии напряжением 110 кВ «Воротынец-Сергач» и «Варганы-Воротынец» от ПС 110/35/6 кВ к трансформаторам мощностью 2х25 МВА (см. рисунок 3.4). Суммарная установленная мощность трансформаторов на напряжении 110 кВ составляет 50 МВА.
Распределение электроэнергии от первой секции ЗРУ-6 кВ ЛПДС «Воротынец» осуществляется по кабельным линиям для насосных агрегатов МНА-21 и МНА-31, трансформатора собственных нужд Т1 мощностью 400 кВА; а от второй секции шин – для насосных агрегатов МНА-22 и МНА-32, трансформатора собственных нужд Т2 мощностью 400 кВА, от которого запитано возбудительное устройство синхронного двигателя СТД-4000 (см. рисунок 3.4). Распределение электроэнергии от третьей секции ЗРУ-6 кВ ЛПДС «Воротынец» осуществляется по кабельным линиям для насосных агрегатов МНА-23 и МНА-33, трансформатора собственных нужд Т2 мощностью 630 кВА; а от второй секции шин – для насосных агрегатов МНА-24 и МНА-34, трансформатора собственных нужд Т1 мощностью 630 кВА.
Селективность релейной защиты и автоматики обеспечена путем согласования уставок для разных уровней: ГПП, РУ, отходящие фидера (приложение 2). На подстанции ЛПДС «Воротынец» установлены трансформаторы, загрузка которых в силу сложившихся обстоятельств различная.
Для идентификации элементов электротехнической системы в математической модели схемы замещения узлы, ветви и выключатели нумеруются. Узлу, соответствующему точке приложения ЭДС электрической
системы Ec присваивается номер 0. Ветви схемы замещения нумеруются в произвольном порядке числами от 1 до NB (общее число ветвей в схеме замещения) за одним исключением: ветви, принадлежащие одному элементу, нумеруются последовательно. Выключатели в схеме замещения нумеруются произвольно числами от 1 до NBK (общее количество выключателей в схеме). Ветвям схемы замещения СЭС присваивается направление, совпадающее с направлением передачи по ней активной мощности в нормальном режиме.
В соответствии с направлением для каждой ветви определяется начальный (JN) и конечный (JK) узлы схемы замещения, ограничивающие данную ветвь. Математическая модель типовой моделируемой схемы электротехнической системы нефтеперекачивающей станции (см. рисунок 3.5) содержит: ветвей – 38 (включая два источника питания), узлов нагрузки – 18, выключателей – 37, асинхронных двигателей – 8 (часть из которых эквивалентные низковольтные АД), синхронных двигателей – 4. Зоной защиты быстродействующего АВР (БАВР), устанавливаемого в ЗРУ-6 кВ, являются (приложение 4) следующие виды нарушения нормального электроснабжения: – все виды КЗ (трехфазных, междуфазных, однофазных, двухфазных на землю) в одной из цепей питания сети 110 кВ; – все виды коротких замыканий (трехфазных, междуфазных) как в одной из цепей питания, так и на отходящей линии сети 35 кВ; сі NB = 38 NC=18 NBK =37 NCfl=4 NAfl = сі Схема замещения системы внешнего электроснабжения ЛПДС «Воротынец» – несанкционированные отключения выключателей в сети 110 и 35 кВ; – все виды внешних КЗ в электрических сетях 110 и 35 кВ, вызывающие провалы напряжения, опасные для функционирования технологических процессов нефтеперекачивающей станции, оборудование которой питается ЗРУ-6 (10) кВ.
В зону защиты БАВР не входят все виды КЗ в электрических сетях (кабельных линиях) 6 кВ, питающихся от ЗРУ-6 кВ. Под критическим временем нарушения электроснабжения понимается время, при превышении которого происходит нарушение устойчивости электродвигательной нагрузки или срабатывание технологических защит. Значение критического времени определяется видом и местом возникновения КЗ в системе электроснабжения и перерывами электроснабжения, не связанными с КЗ. Наиболее тяжелыми режимами нарушений электроснабжения являются КЗ в следующих узлах: 1) короткие замыкания (трехфазные, междуфазные, двухфазные на землю, однофазные) в узлах 2 и 4 (см. рисунок 3.5) сети 110 кВ энергосистемы; 2) короткие замыкания (трехфазные или междуфазные) как в одной из цепей питания, так и на отходящей линии сети 35 кВ (узлы 7 и 11 схемы замещения (см. рисунок 3.5), отключение выключателей Q16, Q17 (Q19, Q20) и включение секционного выключателя Q18 (Q21);
3) несанкционированное отключение выключателя Q9 (Q10) в цепи питания ЗРУ-6 кВ, отключение вводного выключателя Q20 в ЗРУ-6 кВ, включение секционного выключателя Q21; 4) все виды внешних КЗ в электрических сетях 110 кВ (в питающих линиях) и 35 кВ, вызывающие провалы напряжения (более 20%), опасные для функционирования техпроцессов перекачки нефти, оборудование которых питается от ЗРУ-6 кВ нефтеперекачивающей станции; 5) трехфазное КЗ в сети 6 кВ до выключателей Q16 и Q17 (Q19, Q20).
Исследование влияния параметров и типа системы возбуждения СД на работу БАВР и характер переходных процессов
Однолинейная схема электроснабжения ТП-35 От двух секций РУ-6 кВ ЦРП-2 осуществляется распределение электроэнергии для потребителей ТП-9, ТП-24, ТП-26, ТП-35, ТП-63, БСК мощностью 2х450 кВар, ТСН, а также НТМИ-6. Потребители ТП-4 в настоящее время запитаны от ЦРП-2. Однолинейная схема электроснабжения ТП-35 обеспечивает снабжение поршневых компрессоров и центробежных насосов напряжением 6 кВ от двух независимых источников. По заводским данным нагрузка на ЦРП-2 по вводу №1 яч. №17 на РУ- 6 кВ ТП- 35 составляет 123 А; по вводу №2 яч. №20 - 132,8 А.
В работе на ТП-35 (см. рисунок 4.7) находятся насосы ЦН-1,3 с электроприводом от АД напряжением 6 кВ и ЦН-8, 16, 12, 14 с электроприводом напряжением 0,4 кВ. В резерве находятся насосы ЦН-1А, 2 с электроприводом от АД напряжением 6 кВ и ЦН-9, 13, 17, 15 с электроприводом напряжением 0,4 кВ. Из компрессоров в работе находятся ПК-2, 3, 5 с электроприводом от СД напряжением 6 кВ, а в резерве - компрессора ПК- 1, 4. Мощность АД составляет 200 и 250 кВт, а СД – 840 и 800 кВт (ДСКЗ-260/34-36 и СТД-800-2).
Завод работает непрерывно (за исключением остановов производств по графику ППР), обеспечивая производственную программу НПЗ, т.е. поставляет топливо разных марок и керосин, а также масла.
Электроснабжение потребителей ЦРП-1, ЦРП-2, ЦРП-3 не избавлено от провалов напряжения глубиной до 50%, а также подвержено ошибочным действиями персонала и ложной работой РЗА. Установка каталитического риформинга 35-11/300 предназначена для переработки широких бензиновых фракций с целью получения компонента автомобильного бензина с октановым числом 7885. Установка 35-11/300 включает поршневые компрессоры и центробежные насосы мощных электроприводов, работающих на среднем (6 кВ) напряжении, системы возбуждения и управления которых чувствительны к провалам напряжения, когда их глубина ниже 1520%. Последствия незапланированного останова установки каталитического риформинга 35-11/300 – это потеря продукции, дополнительное время на перезапуск процесса очистки продукта, что сказывается на экономических показателя предприятия.
Зоной защиты быстродействующего АВР (БАВР), устанавливаемого в РУ-6 кВ ТП-35, являются следующие виды нарушения нормального электроснабжения: – короткие замыкания (трехфазные, междуфазные) в любом месте одной из цепей питания сети 35 кВ ЦРП-2; – короткие замыкания (трехфазные, междуфазные) в смежных линиях 35 кВ, электрически связанных с ЦРП-2; – несанкционированные отключения выключателей в сети 35 кВ ЦРП-2; – короткие замыкания (КЗ) во внешних электрических сетях 6 кВ, вызывающие провалы напряжения, опасные для функционирования технологических процессов установки 35-11/300 и др. оборудования, запитанного от ТП-35.
На основании выполненных расчетов возможных аварийных режимов работы электротехнического комплекса ПНОС от питающей энергосистемы до потребителей ТП-6/0,4 кВ, определено, что критические времена кратковременного перерыва электроснабжения РУ-6 кВ ТП-35 составляют: – при трехфазном КЗ в сети 35 кВ tкр = 0,1 с; – при междуфазном КЗ в сети 35 кВ tкр = 0,25 с; – при несанкционированном отключении выключателя в цепи питания подстанции tкр = 0,13 с.
Комплекс БАВР выполнен на выключателях BB/TEL-10-31,5/2000Q и устройства БАВР 072, что обеспечивало время переключения не более 45 мс и сохранение в работе двигательной нагрузки (см. осциллограммы работы БАВР, рисунки 4.84.11). В процессе наладки были проведены испытания работы БАВР в сторону 1СШ и 2СШ с работающим приводом поршневого компрессора мощностью 840 кВт и низковольтным АД мощностью 75 кВт с тиристорным преобразователем частоты. Нагрузка при испытаниях осталась в работе, а визуально был зафиксирован фликер в системе освещения (выполненной с применением разрядных ламп типа ДРЛ) в помещении РУ-6 кВ.
В процессе эксплуатации было подтверждено, что при срабатывании БАВР на ТП-35 все электроприемники остаются в работе: – 06.08.2012 г. при отключении ввода 6 кВ №1 по команде УРОВ на питающей подстанции ЦРП-2, когда все остальные потребители ЦРП-2 ПНОС отключились; – 19.11.2012 г. при коротком замыкании на первой секции шин 6 кВ ЦРП-2 и отключении ввода №1 от ЛЗШ питающей подстанции, когда все остальные потребители завода ПНОС опять отключились. – 26.03.2014 г. в 14:55 прошла посадка напряжения по II с.ш. 35 кВ «ТЭЦ-9». В результате посадки напряжения на ТП-104 (запитана с ЦРП-5 двумя вводами с I, II с.ш. 6 кВ) сработал БАВР 6 кВ в сторону 1 с.ш. 6 кВ; на ТП-35 (запитана с ЦРП-2 двумя вводами) сработал БАВР 6кВ в сторону 1 с.ш. 6кВ; на ТП-32, 34 (запитаны двумя вводами с ЦРП-1) отключились вводные АВ-0,4 кВ с Т-1, АВР-0,4 кВ не сработал, на ЦРП-1 ввода 6 кВ ТП-32, 34 не отключались; на ТП-126/2, 126/3 (запитаны двумя вводами с ЦРП-3) отключились вводные АВ-0,4 кВ с Т-1, АВР-0,4 кВ не сработал, на ЦРП-3 ввода 6 кВ ТП-126/2, 126/3 не отключались.