Повышение качества электроэнергии на объектах предприятия

 

ОАО «Сургутнефтегаз»

НГДУ «Комсомольскнефть»

Управление электросетевого хозяйства

 

 

 

 

 

 

 

XXXI Конференция молодых специалистов

Секция: Энергетика

 

 

 

 

 

 

ДОКЛАД

на  тему:

«Повышение качества электроэнергии на объектах предприятия»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:	Электромонтёр по ремонту и обслуживанию электрооборудования КЦДНГ-2 Хусаинов Ильдар Ахатович
Технический руководитель:	Ведущий инженер ОДС УЭСХ Тихонов Николай Юрьевич

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Сургут – 2011 год

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………..... 3

Основная часть……………………………………………………………..5

Описание  технического решения………………………………….…..11

Технико-экономическое  обоснование…………………………..……14

Заключение……………………………………………………………….…15

Список  использованной литературы……..……………………….…16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В своей текущей  деятельности компаниям приходится постоянно стремиться к повышению  уровня прибыльности путем увеличения производительности труда, максимального  использования активов и выполнения больших объемов работ с затратой меньших ресурсов.

В той или иной мере все это может быть достигнуто с помощью использования современного технологического оборудования. В настоящее время 60-70% электропотребления на нефтяных месторождениях приходится на механизированную добычу нефти.

Немаловажным  фактором в стабильной и безаварийной работе электроприёмников является качество электроэнергии.

Электроэнергия непосредственно используется при создании других видов продукции и оказывает существенное влияние на экономические показатели производства и качество, выпускаемой продукции. Понятие качества электрической энергии отличается от понятия качества других товаров. Качество электроэнергии проявляется не непосредственно, а через качество работы электроприемников.

Нормативный документ, который даёт нам полное представление о качестве электроэнергии – это ГОСТ 13109-97. «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»

Наиболее характерными типами электроприёмников, широко применяющимися на предприятиях различных отраслей промышленности, являются электродвигатели. Электродвигатели применяются в приводах различных производственных механизмов.

В настоящее  время повсеместно происходит внедрение  частотно-регулируемого электропривода, который позволяет гибко управлять параметрами работы технологического оборудования, проводить комплексную автоматизацию промышленных объектов, экономить электроэнергию и исключать негативные последствия переходных процессов в системе.

Наличие во входных  и выходных токах и напряжениях  преобразователя частоты высших гармоник, ёмкостные токи и волновые перенапряжения в кабельной линии и электродвигателе, крайне негативно сказываются на работе электрооборудования:

- искажение  формы питающего напряжения;

- падение напряжения  в распределительной сети;

- эффект гармоник, кратных трем (в трехфазных сетях);

- резонансные  явления на частотах высших  гармоник;

- повышенный  акустический шум в электромагнитном  оборудовании;

- вибрация  в электромашинных системах;

- нагрев и дополнительные  потери в трансформаторах и  электрических машинах

- ускоренное старение  изоляции проводов и кабелей; 

- нагрев конденсаторов; 

- нагрев кабелей распределительной  сети;

- необоснованное  срабатывание предохранителей и  автоматических выключателей вследствие  дополнительного нагрева внутренних элементов защитных устройств.

 Если в  процессе проектирования и наладки,  данные процессы не были учтены, то они могут поставить под  сомнение все положительные моменты  использования частотно регулируемого  электропривода.

Для обеспечения электромагнитной совместимости электрооборудования может потребоваться установка дополнительных устройств и применения специальных решений. На существующих объектах, если на них происходили аварии и отказы работы электрооборудования, обычно требуется провести обследование системы, чтобы оценить степень негативного воздействия и определить мероприятия по его ограничению.

При проведении обследования электроприводов насосных агрегатов на ДНС-2 ЦДНГ-3 Русскинского месторождения снимались осциллограммы токов и напряжений на входе и выходе Частотного Преобразователя «Сбережок» и после выходного фильтра. Определялся спектральный состав напряжения после выходного фильтра.

Схема работы данного электропривода аналогична схеме работы электроприводов  насосных агрегатов ДНС-3 ЦДНГ-2.

 

 

 

 

 

 

ОСНОВНАЯ  ЧАСТЬ

Технические характеристики, исходные данные.

Существующая  однолинейная схема электроснабжения насосного агрегата НН-4 на ДНС-3 ЦДНГ-2 (схема электроснабжения НН-5 – аналогична):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 -Однолинейная схема с активным фильтром ACOR

 

Основные  технические характеристики ПЧ «Сбережок»

Характеристика	Значение
Номинальная мощность (кВа)	360…400
Номинальный выходной ток (А)	519…581
Максимальная  мощность электродвигателя (кВт)	250…315
Номинальное входное переменное напряжение (В)	380…460+/-10%
Номинальная входная  частота (Гц)	50…60+/-10%
Номинальное выходное напряжение (В)	380…460+/-10%
Диапазон выходной частоты (Гц)	0,1…440
Несущая частота (кГц)	12
Номинальная перегрузка (% Imin)	150% в течении  1 мин
Метод охлаждения	Воздушный принудительный
Масса (кг)	300

 

Информация  заводов-производителей данных устройств  о том, что искажения напряжения в питающей сети поставляемыми ими  частотных преобразователей не превышают  установленных ГОСТ 13109-97 пределов, как правило, не находит подтверждения на практике и некорректна.

 

Технические характеристики электродвигателя установленного на ДНС-3 Родникового месторождения 2В 250 S2

Характеристика	Значение
Мощность (кВт)	75
Частота, об/мин	3000
Напряжение, кВ	0,4
КПД,%	93

 

 

 

 

 

 

 

Сводные данные по авариям и отказам объекта обследования.

 

В таблице  приведены некоторые примеры аварий и отказов электроприводов насосных агрегатов Н-1/1,Н-1/2 ДНС-2 ЦДНГ-3 Русскинского месторождения.

Таблица составлена по предоставленным ОАО «Сургутнефтегаз» актам расследования аварий (отказов)

 

№ п/п	Описание аварии (отказа)	Количество  аварий (отказов)	Примечание
1	Трёхфазное  короткое замыкание в кабельной  муфте 6кВ после трансформатора	2	-
2	Межфазное короткое замыкание в кабельной линии 6кВ от повышающего трансформатора до электродвигателя	3	-
3	Короткое замыкание  в коробке выводов электродвигателя	2	Связано с образованием токопроводящего налёта толщиной 2 мм на крышке крепления изоляторов, на выводах и на обмотках
4	Разрушение подшипника с рабочей стороны насоса	1
5	Чёрный дым  из коробки выводов электродвигателя	1

 

Также была получена информация о том, что в процессе эксплуатации кабель до двигателя нагревался.

В качестве предупредительных мер применялось: прокладка резервной кабельной линии, установка резервных электродвигателей в помещении насосной.

Приборы и средства измерения.

 

В качестве базовых  данных для выявления причин аварий и отказов объекта обследования и для расчётов дополнительного  оборудования использовались данные, полученные при проведении замеров следующими приборами и средствами измерения:

- анализатор  спектра FLUKE 41B;

- анализатор  качества электроэнергии ППКЭ;

- термометр  С-9 (пирометр)

- осциллограф FLUKE 196B.

Основным прибором, использованным для оценки качества электроэнергии в точках измерения, являлся осциллограф FLUKE 196B.

 

 

 

 

 

Данные, полученные при обследовании

 

В первую очередь  была оценка спектрального состава  тока и напряжения на входе ПЧ, в  целях выявления влияния ПЧ «Сбережок» на питающую сеть.

Рис. 2 Ток на входе ПЧ

 

Рис.3 Напряжение на входе ПЧ

 

 

Стоит отметить, что в случае, если нагрузку на силовом  трансформаторе преимущественно составляют частотно-регулируемые электроприводы с выпрямителем, выполненным по шестипульсной мостовой схеме, то в целях повышения коэффициента  мощности, и, следовательно, снижения потерь электроэнергии и оптимизации технических возможностей системы требуется установка активных фильтров.

Для оценки спектрального  состава токов и напряжений в электроприводе обследуемого объекта учитывались результаты замеров, предоставляемые ОАО«Сургутнефтегаз» токов и напряжений на входе и выходе ПЧ и выходного фильтра «Электон-Ф». Контрольно-спектральный состав напряжений после выходного фильтра был оценён по результатам замеров посредством прибора ППКЭ-1-50.

 

 

 

Рис.4 Ток и напряжение на выходе ПЧ после фильтра Электон-Ф

 

 

На рисунке 4 видно, что применение фильтра «Электон-Ф» в данной схеме не полностью сглаживает пульсации на выходе повышающего трансформатора.

Технические данные фильтра «Электон-Ф»

Характеристика	Значение
Диапазон рабочей  выходной частоты	0,5…75
Несущая частота  на выходе станции управления (не менее, кГц)	2,5
Диапазон рабочего напряжения (В)	0…380
Напряжение  питания вентилятора охлаждения	220В, 50Гц
Коэффициент искажения  синусоидальности кривой напряжения и  тока	5
Номинальный рабочий  ток	400
Стоимость (на 03.02.2011)	210 000 рублей

 

Немаловажным  фактором является и то что, фильтр «Электон-Ф» был использован не по назначению, он предназначен для погружных электроцентробежных насосов.

 

  Я предлагаю испытать активные фильтры повышения качества электроэнергии АСОR-PQF

 Фильтры ACOR корректируют коэффициент мощности контролируемой сети и, осуществляя фильтрацию высших гармоник, предотвращают искажения формы напряжения, вызванные гармоническими составляющими тока, потребляемого нелинейной нагрузкой, обеспечивая чистую синусоиду.

 

 Функциональные возможности фильтров ACOR-PQF:

􀂃 Компенсация реактивной мощности нагрузки

􀂃 Фильтрация высших гармоник вызванных не линейной нагрузкой