Повышение устойчивости по напряжению: классификация и сравнение мероприятий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 622.323.521.313

ПОВЫШ ЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПО НАПРЯЖЕНИЮ: КЛАССИФИКАЦИЯ И СРАВНЕНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ

А. С. Мартьянов1. В. В Сушкоз

Тнглткааш ин¿Ъусяутпчьнглй унимуялтит, у. Тюикнл, Рш:сик 3 Нижиевартоесхий сосу'дарстссипыи университет, с. Нижневартовск. Россия

Аннотация - В работе классифицированы мероприятия по повышению устойчивости уиов нагрузки с асинхронными электродвигателями по параметрам кривей динамической устойчивости. Предложены методики для сравнения таких мероприятии при равномерном п неравномерном распрелеленин вероятностей параметров, характеризующих возмущение. При равномерном распределении - по отношению стоимости реализации мер повышения устойчивости к снижению плошали неустойчивой работы для рассматриваемых вариантов, при неравномерном - по отношению стоимости реалнзапин мер повышения устойчивости к снижению объема неустойчивой работы. Предлагаемые методы позволяют ооъек-

шьно. оснчыыыпись h.i naiui iU4VCKUÜ ьеримшисш иишикнишши auiu\ шеним. ириним.иь р«шыше и реализации мероприятий по повышению динамической устойчивости узлов нагрузки, в том числе и кустов нефтяных скважин с УЭЦН.

Ключевые слоап: динамическая устойчивости накопители энергии, электротехническая система, ма iwiaiHHWKoe миде.шриыаыие.

I. Введение

Отключения элсктропрнсмннксв. вызванные возмущениями напряжения в электротехнических системах (ЭТО, приводят к значительному ущербу.

Ви.шуцеыня харалтершуюи'х гмубшмш (¿U) н дшгкшюсгш («). Пи ГОСТ 32144 [1] они под-

разделяются ил прерывания напряжения. провалы напряжения и перенапряжения. К кратковременным нарушения электроснабжения (КНЭ) относят возмущения напряжения хтительностью менее трех минут.

Доля КНЭ на нефтяных месторождениях может быть более 6'J%. при этом нх количество по мерс развития системы электроснабжения растет.

Наиболее у я ¿в имы-'ш с ючш ¿¿.чгннм и.шмш-л КНЭ. шшякмех н^фиг добывающие скиа^мни с УЭЦН, чш обусловлено особенностями нх конструкции н условиями роботы. Лрозсдснныс исследования [2.3] показали, что напряжения статической устойчивости УЭЦН находятся в пределах от 50% (при малой загрузке и глубине спуска погружного электродвигателя) до УЦ% (при загрузке нпсоса около единицы к глубине спуска порядка полутора километров) поминального напряжения, более того, прерывашхе напряжения далее на 0.15 с способно ынруиш.ь paüoiy УЭЦН.

В настоящее время все чаще УЭЦН комплектуются стациями управления о чаетотне-регулнруемым приводом (ЧРП). Электродвигатели с ЧРП имеют еще более низкую устойчивость к возмущениям напряжения, что подтверждается работами [4. 5J.

Нарушение устойчивости УЭЦН приводит к большим потерям нефтн. таким образом, задача повышения ус.ойчиьоли УЭЦН ни t-.ад рядит ншо являпхя ашуг-льыой.

П. Постановка, задачи

Для повышения устойчивости УЭЦН по напряжению кесбхопнме провести классификацию мероприятии повышения vctoEhhbocth к КНЭ узлов электрической нагрузки и разработать методику определения наиболее эфф^ыккьою мстроирихшя.

Ш. Теория

Для каждого узла нагрузок ЭГС еупгсствуст кривая динамической устойчивости по напряжению (КДУ). которая для узлов с асинхронной нагрузкой, в том числе и kvctob скважин с УЭЦН. при симметричных возмущениях иисгрсмтыа и [6] .

*(*,) = т. (1)

«еу

где т время воздействия возмущения, с: т5 время сохранения устойчивости при прерывании напряжения, с в^ - величина остаточной ЭДС ¿характеристика возмущения), o.e.; ЭДС статической устойчивости, o.e.

Рнс. 1 Кривая динамической устойчивости узла асинхронной нагр\-зкн

Указанные параметры зависят как от конфигурации ОТС. так к от режима работы электродвигателя Для УЭЦН характерные параметрами, влияющими па КДУ, являются глгубппа спуска, прогооодигельоость сква жины по жидкости и номингльная мощность погружного электродвигателя (ПЭД). ЭДС сташческой устоичи-

К1Х 1И Д.1М УЭТЩ ПрИКГДГНЫ к [Я]

По формуле (1} построены КДУ для У ЭЦП о глубиной подвеса ЭЦП 1200 м (см. рис 1). где 1 - 1СДУ с т0 — 0.1« с, 2 - КДУ с повышенным запасом т0 — 0.4с, 3 - границы срабатывания одноступенчатой защиты мшшмагл.иого иапряжешея (ЗМН). 1 - грашщы срабатывания трехступеггчагой ЗМН tÎKK и tKAKH - время cpaôa тыкания икшмлшчггнот кки.и ¡r:«^i№i (ARP) и EARP)

Для количественной опенки запаса устойчивости в [6] предложен количественный показатели» - коэффициент запаса:

к3 = ^-=1- (2) Яобя 'JSÎ

где 5гГп - площадь режимов работ. равная площади прямоугольника, ограппчепного прямыми tAKK по оси времени и едипщей по оси ЭДС; Sv„7„ — плошедь неустойчивой раЬоты. зграшгчесшая уставкой ЗМН или КДУ (при отсутствии ЗМН) н временем АВ1': площадь устойчпзой раооты.

Поскои-ьку указанный ко-ффшшгн. запаса (2) зависит oi иарамс1ров. ¿лв?-1о>^су»еССР. ш можно upconuj-o-жпть с л с дую пти с основополагающие мероприятия увеличения запаса устойчив о: ти:

- сокращение ввода резерва, например. с помощью DADP: снижение Еременк от iabp к îeabp- '-m. рис 1:

- приближение устазки ЗМН :< КДУ: например, переход от одноступенчатой к трехступенчатой ЗМН: переход от кривой 3 к кривой 4. см. рнс. 1;

- ИОНЫНГНИ- кргмгни :Ч!>.])ЯИГНИЯ уПИЙЧИМКМК при I ])^:МН>'ННИ НИ^ИАКНИ») НЯ1 рнмг|1 чи гчгг упинлк-

кн дополнительных источников энергии, например. инерционных и емкостых накопителей энергии: переход от кривой J к кривой 2, см рнс. I, при этом необходимо корректировать уставки ЗМН ели ее модернизировать Предлагается сравнительную эффективность мероприятий оценивать двумя методами:

1. При рав.-юмерно.ч распределение вероя1Нолей параметров buîmnjllchkx целесообразно выбирать мероприятие с наименьшим отпооехшем затрат к нзмепешпо площадки критических возмугцешш (¿„Pi,~r) ^ min.

2. При нераьномерном - луилий варианз с наименьшим ошечиением захраг к с.чкженшо ибьема. ojpatH-чекнэго поверхностью Z = / (е0<гт, т) количества возмещений (или нсдоотпуска продукции} н плоскостями времени ввода резерва, и кривой срабатывания ЗМН: 3

Д1-1

жует

где V0 объем неустойчивой раооты до реализации мероприятия. \\ послс реализации меролрняшя.

з» шF гСлягг*)

Г = f de j dt j dZ

где Вв абсцисса точки пересечения графиков срабатывания ЗМН н времени ввода резерва, см. рнс. 1; rie^j фушщня Kpimon ерабстыва:п1я ЗМН (или КДУ при отсутеттнп! ЗМН).

Р/ИНИЦИ Н <1ЦГНКГ ЛИПЛИ Л. И НИ МИЧГ КОЙ уПОЙЧИЖКГИ Г учгтм JIHC |ргд-лгни> К Г]>ПМ ГН1И I гй 1Б1|>а\ЛГ12К!К коч-

мушенкя (смешанные электрические сети по ГОСТ 321А+ [1]). показана на Рнс. 2. 3. при учете изменения площади критических зозмушеннй (первый метод!, мероприятия увеличения времени гэ и времени ABl1 почти равнозначны (без учета затрат), при рассмотрении изменения обьема (второй метод) разница существенная. Сравнение крирых на риг ? и 3 токачатто что учет Reprwrmorreü рагттрелелгекия параметр™ ъо-пгуттгени» напряжения позволяет корректнее выбирать мероприятие повышения устойчивости по напряжению.