Модернизации схемы включения элегазового выключателя для обеспечения неотключений погружных насосов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.311(043.3):658.26

МОДЕРНИЗАЦИИ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕГАЗОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕОТКЛЮЧЕНИЙ ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ

© 2013 г. В.М. Пупин, В.А. Жуков, Д.О. Сафонов

ООО «НПК Промир» LTD «NPK Promir»

Показано, что обеспечение устойчивости электротехнических комплексов нефтедобывающих предприятий, снижение потерь нефти при различных кратковременных нарушениях в питающих сетях зависит от времени автоматического ввода резервного питания (АВР), которое определяется временем включения элегазовых выключателей на подстанциях 110/35/6 кВ. Предложена модернизация схемы включения элегазового выключатели ВГБЭ-35-12,5/630 с целью уменьшения полного времени переключения на резервный источник до 90 мс. Приемо-сдаточные испытания комплекса АВР выявили, что полное время переключения БАВР-35 кВ составило 87 мс, сохранив при этом в работе электроцентробежные насосы, удаленные от ЗРУ-35 кВ на расстоянии до 40 км.

Ключевые слова: подстанция; автоматический ввод резерва; устойчивость электротехнических комплексов; элегазовый выключатель.

It is shown that maintenance of stability of electrotechnical complexes of the oil-extracting enterprises, decrease in losses of oil at various short-term infringements in power lines depends on time of automatic input of a reserve food (ALT) which is defined by inclusion time gas-insulated switches on substation 110/35/6 kV. Modernization of the scheme of inclusion gas-insulated switches VGBE-35-12,5/630for the purpose of reduction of a total time of switching by a reserve source to 90 msec is offered. Acceptance tests of complex ALT have revealed that the total time of switching HSTD-35 kV has made 87 msec, having kept thus in work the electrocentrifugal pumps removed from switching center by pressure 35 kV on distance to 40 km.

Keywords: substation; automatic input of a reserve; stability of electrotechnical complexes; gas-insulated switch.

Системы электроснабжения нефтедобывающих предприятий получают электроснабжение от подстанций 110/35/6 кВ (мощностью 25,40 МВА), от которых по воздушным линиям напряжением 35 кВ (длиной 25-40 км) запитываются подстанции 35/6 кВ. От РУ-6 кВ подстанций 35/6 кВ через воздушные линии 6 кВ (длиной 2-8 км) запитаны кустовые подстанции мощностью 250-1000 кВА, к которым подключены установки электроцентробежных насосов (УЭЦН), качающие нефть из скважин.

Одним из основных вопросов экономической эффективности нефтедобывающих предприятий является снижение потерь (недобычи) нефти при различных кратковременных нарушениях в питающих сетях и работе существующей автоматики на подстанции (ПС).

По результатам выполненной нами работы с внедрением быстродействующего АВР на одном из нефтедобывающих предприятий России, где в качестве секционного и вводных выключателей используются элегазовые выключатели ВГБЭ-35-12,5/630, было выявлено, что критическое суммарное время переключения на резервный источник должно составлять не более 90 - 110 мс для исключения остановов агрегатов нефтедобычи. При этом на испытаниях время включения секционного выключателя ВГБЭ-35-12,5/630 составило 125 мс, что велико, но соответст-

1 оп +40

вует паспортным данным 120 _30 мс.

Общие сведения о комплексе БАВР с выключателями ВГБЭ-35

Для существующей автоматики на ПС «ДНС-32» время АВР равно 3,5 с. Во время работы комплекса быстродействующего АВР полное время переключения на резервный источник включало: время выбега на короткое замыкание

Твыб,КЗ = 4раб,ПУ + 4ткл,ВВ = (6^12) + 65 = (71-77) мс

и время срабатывания секционного выключателя

Тбавр = 4раб,пу + tвкл,вв = (6-12) + 125 = (131-137) мс,

т.е. превышало допустимую критическую длительность нарушения электроснабжения.

Проведенные нами расчеты показали, что при увеличении времени несанкционированных отключений в цепи питания ПС 110/35/6 кВ «ДНС-32» до 0,15 с (рис. 1, 2) нарушается непрерывность технологических процессов за счет остановов СД (на подстанциях КНС-31 и КНС-32) и АД (приводы насосов УЭЦН на кустовых месторождениях К-578, К-555, К-542, К-526), секции которых электрически связаны с отключившимся выключателем со стороны 110 кВ). Процессы при восстановлении электроснабжения АД-9 имеют колебательный характер (рис. 1), в результате чего напряжение снижается до 0,62 отн. ед., а двигатели отключаются.

Рис. 1. Параметры выбега АД-9 при отключении выключателя 110 кВ на время Готкл = 0,15 с и при восстановлении электроснабжения

Рис. 2. Параметры выбега СТД-1600 при отключении выключателя 110 кВ на время Tоткл = 0,15 с

и при восстановлении электроснабжения

По результатам расчетных исследований определено:

1. Критические времена кратковременного перерыва электроснабжения РУ-35 кВ ПС 110/35/6 кВ «ДНС-32» составляют:

- при трехфазном КЗ в цепи питания подстанции 4р = 0,125 с;

- при несанкционированном отключении выключателя в цепи питания подстанции 4р = 0,13 с.

2. Времена полного цикла БАВР составляют:

- при трехфазном КЗ в цепи питания подстанции ^ = 0,12 с;

- при несанкционированном отключении выключателя в цепи питания подстанции ^ = 0,12 с.

Модернизация схемы включения ВГБЭ-35

Для достижения необходимых критических времен была реализована схема с подачей управляющего импульса включения непосредственно на включающий электромагнит YA1 секционного выключателя

ВГБЭ-35-12,5/630 с выходного IGBT-ключа микропроцессорного пускового устройства АВР (рис. 3 и 4). При этом существующая цепь YA1 реорганизуется согласно рис. 4. Пусковое устройство контролирует нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты положения выключателя (на рис. 4 не указано), и при получении сигнала включенного состояния выключателя управляющий импульс IGBT-транзисто-ра снимается. Для сохранения функции «защиты от прыгания» пусковое устройство контролирует наличие управляющего импульса отключения и при его появлении управляющий импульс IGBT-транзистора также снимается. Для исключения перенапряжений на включающем электромагните параллельно ему подключается диод (Цюм = 1000 В, !ном = 100 А). Для блокировки включения при низком уровне давления элегаза пусковое устройство контролирует дискретный сигнал снижения давления элегаза в выключателе (на рисунке не указано). Параметры силового блока на основе IGBT-ключа представлены в таблице.

Предельно допустимые режимы эксплуатации силового блока

Коммутируемое Коммутируемый импульсный ток 1ком.им, А Входное напряжение, во включенном состоянии ивх.вкл, В Входное напряжение в выключенном состоянии ивх.выкл, В

напряжение иком, В ток 1Ком, А

не более не более не более ^имш мс не менее не более не менее не более

1200 80 240 10 4,5 5,5 -3,5 0,8

2

1

Рис. 3. Исходная схема выключателя ВГБ-35 с приводом ПЭМ1

+ +

Пусковое устройство

управления

Дискретный

Выход ЮВГ-кшя

SA4 SA2

21 23 6 3

КМ

-^г

КМ 4 14

31 9

НИР

Рис. 4. Модифицированная схема выключателя ВГБ-35 с приводом ПЭМ1

2

5 / 10

2

35кВ ЗАО «Энергомаш-Уралэлектротяжмаш».

Проведена проверка времени и цепей срабатывания секционного выключателя СВ-35 на ОРУ-35 кВ при отключенных шинных разъединителях ШР-35-1(2) на ПС 110/35/6 кВ «ДНС-32» при запуске от пускового устройства БАВР 35 кВ. Из полученной осциллограммы (рис. 5) выявлено, что время срабатывания СВ-35 кВ составило 90 мс.

Рис. 5. Испытания БАВР при запуске от пускового устройства

t = 291 MC Ii t = 2ЭЭ MC I t = 386 мс I

Щ = 299 мс 1 = 49,99 Гц 70 280 230 300 310 320 330 340 350 360 370 380 330 400 410 420 430 440 450

[1] ии.СШ1 [кВ] Мгн. 23.149 ¡—. у

Дейст. 21.100 Фаза 0.00 [2] иЬ,СШ1 [кВ] Мгн. 7.150 Дейст. 20.923 Фаза-114.90 [3] 11с,СШ1 [кВ] Мгн. -25.Б5В

[5] 1а.сш1 [кА] Мгн. 0.130 Дейст. 0.168 Фаза -6.4В [Б] 1Ь,сш1 [кА] Мгн. 0.017 Дейст. 0.167 Фаза-126.34

—Г

[7] 1с,сш1 [кА] Мгн. -0.000

[9] иа,СШ2 [кВ] Мгн. 19.330 Дейст. 17.797 Фаза 1.29 [10] 11Ь,СШ2(к9) Мгн. -6.204 Дейст. 10.419 Фаза-117.95 [11] 1_1с,СШ2 [кВ] Мгн. -10.580

Vr" К;—> Г~> с—> —> < хГХ

/ > ' у >с >< >< — Л/Т/^ V L s

- -- — г^ - кА к

[13]1а.сшЭ[кД] Мгн. -0.000 Дейст. 0.004 Фаза -0.95 [14] 1Ь,сш2[кА] Мгн. -0.000 Дейст. 0.004 Фаза-101.22

[15] 1с.сш2[кА] Мгн. 0.000

[Э]БКа2"Вкл" Мгн. 1.000

[4] БК 02 "Откл" Мгн. 0.000

[5]БКаЗ"Вкл" Мгн. 0.000

[16] Пуск БАВР СШ2 Мгн. 0.000

<J Ii N1.1 >.i

Рис. 6. Испытания БАВР при минимальной нагрузке на 2-й секции шин «ДНС-32»

Результаты пусконаладочных испытаний

Выполнен монтаж контактора «МК 2-02Б», реле времени РВ-01, промышленных промежуточных реле КЬ-1, ^-2, их расключение и проверка правильности собранной схемы питания секционного выключателя. Предлагаемая схема включения согласована с заводом-изготовителем элегазовых выключателей ВГБЭ-

Выполнена проверка работы комплекса БАВР путем отключения вводного выключателя ВВ-110-2Т (предварительно работниками ОАО «ТНК-Нягань» и Няганским ПЭС ООО «Нижневартовскэнергонефть» почти вся нагрузка, запитанная от секций 1-й и 2-й 35 кВ, за исключением «Куст-526», была переключена на 1-ю секцию). Ток первой секции по данным приборов на ОРУ-35 кВ составлял 164 - 175 А, а второй 5,0 - 6,5 А. Из полученной осциллограммы (рис. 6) выявлено, что полное время переключения БАВР-35 кВ составило 87 мс, время реакции комплекса БАВР - 7 мс.

По данным (показаний приборов) ПС 110/35/6 кВ «ДНС-32» было обеспечено бесперебойное электроснабжение на секциях шин напряжением 35 и 6 кВ, сигнальные блинкера не выпадали.

По данным технологов ОАО «ТНК-Нягань»: на К-535Б из двух работающих ЭЦН оба отключились, на К-535 А из двух работающих ЭЦН оба остались в

Поступила в редакцию

работе несмотря на большую удаленность потребителей кустов К-535А и К-535Б (длина воздушных линий напряжением 35кВ до «К-526» составляет 32,2 км = = 16,4+5,8+6+4 км, а длина ВЛ напряжением 6 кВ до К-535А и К-535Б составляет 7 км).

Выводы

1. Результаты испытаний работы комплекса БАВР-35 кВ подтвердили его работоспособность, временные характеристики, и на их основании рекомендуется его включение в постоянную работу.

2. По результатам реализации проекта можно утверждать, что предприятие ОАО «ТНК-Нягань» достигло желаемого результата и существенным образом повысило устойчивость технологического процесса.

1 агуста 2012 г.

Пупин Валерий Михайлович - канд. техн. наук, доцент, управляющий проектами ООО «НПК Промир». Тел. (495) 979-89-44. E-mail: vpupin@npkpromir.com

Жуков Владимир Анатольевич - канд. техн. наук. Тел. (495) 979-89-44. E-mail: Zhukov@mail.ru

Сафонов Дмитрий Олегович - магистр техники и технологий. Тел. (495) 673-39-89. E-mail: marwolonds@gmail.com

Pupin Valery Michailovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Project Manager «NPK Promir». Ph. (495) 979-89-44. E-mail: vpupin@npkpromir.com

Zhukov Vladimir Anatolievich - Candidate of Technical Sciences. Ph. (495) 979-89-44. E-mail: Zhukov@mail.ru

Safonov Dmitry Olegovich - Master of Engineering and Technolog. Ph. (495) 673-39-89. E-mail: marwolonds@ gmail.com