Модернизации схемы включения элегазового выключателя для обеспечения неотключений погружных насосов

Пупин Валерий Михайлович; Жуков Владимир Анатольевич; Сафонов Дмитрий Олегович

УДК 621.311(043.3):658.26

МОДЕРНИЗАЦИИ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕГАЗОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕОТКЛЮЧЕНИЙ ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ

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: [email protected]

Жуков Владимир Анатольевич - канд. техн. наук. Тел. (495) 979-89-44. E-mail: [email protected]

Сафонов Дмитрий Олегович - магистр техники и технологий. Тел. (495) 673-39-89. E-mail: [email protected]

Pupin Valery Michailovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Project Manager «NPK Promir». Ph. (495) 979-89-44. E-mail: [email protected]

Zhukov Vladimir Anatolievich - Candidate of Technical Sciences. Ph. (495) 979-89-44. E-mail: [email protected]

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

MODERNIZATION OF THE SCHEME OF INCLUSION GAS-INSULATED SWITCH FOR MAINTENANCE NOT SWITCHING-OFF OF SUBMERSIBLE PUMPS

Текст научной работы на тему «Модернизации схемы включения элегазового выключателя для обеспечения неотключений погружных насосов»