Повышение качества энергосбережения для предприятий нефтегазовой отрасли с использованием параллельных активных фильтров

В статье рассмотрены проблемы энергообеспечения потребителей предприятий нефтегазодобычи электроэнергией в соответствии с нормами качества по ГОСТ 54 149–2010. Рассмотрено улучшение качества электроэнергии посредством применения различных схемотехнических решений. электроэнергия энергообеспечение нефтегазодобыча качество.

Ключевые слова: высшие гармонические составляющие, параллельный активный фильтр, полупроводниковые элементы Для предприятий нефтегазовой отрасли, основными нагрузками являются потребители, обеспечивающие механизированную добычу технологической жидкости. К ним относятся установки погружных электроцентрабежных насосов с электроприводом от асинхронного двигателя. Управление частотой вращения таких электроприводов осуществляется с использованием силовых модулей на базе полупроводниковых элементов.

Способов управления работой таких агрегатов существует множество: широтно-импульсное, векторное, амплитудное, частотное, цифровое и т. д. Их применение позволяет снизить энергопотребление, увеличить срок службы установок, снизить эксплуатационные издержки [1].

Однако, широкое распространение систем на базе полупроводниковых элементов привело к возникновению в питающей сети высших гармонических тока и напряжения и, как следствие, появлению ложных срабатываний систем защиты и автоматики, сокращению срока эксплуатации добычного оборудования, при этом качество электроэнергии не всегда соответствует нормам действующего стандарта.

С целью сокращения высших гармонических составляющих возможно применение фильтрокомпенсирующих устройств и пассивных фильтров, однако, в условиях широкого распространения гармоник они не способны обеспечить соответствие качества электроэнергии нормам действующего стандарта. Существует также способ включения в питающую сеть устройств компенсации реактивной мощности, но такой способ может привести к возникновению резонансных явлений, перегрузке и быстрому отказу.

С целью достижения качества энергии до уровня, значение которого регламентировано в ГОСТ 54 149–2010 было предложено подключить параллельный активный фильтр. Исследования проводились непосредственно на месторождении, снятие осциллограмм осуществлялось с использованием двух измерительных приборов Fluke 43B и «Ресурс UF2М». Поскольку данные с двух устройств отличались между собой не более, чем на 3,5%, то результаты экспериментов могут быть приняты верными.

Выявлено, что наибольшие значения в спектре гармоник имеют 5 и 7, вносящие основные искажения в сети, подключенные параллельные активные фильтры были настроены на значения этих гармоник.

По результатам проведенных исследований, был получены осциллограммы, приведенные на рисунках 1, 2.

Рисунок 1 Осциллограмма напряжения при включенной системе управления и отключенном параллельном активном фильтре.

Рисунок 2 Осциллограмма напряжения при включенных системе управления и параллельном активном фильтре с резисторами в составе RC фильтра Следовательно, применение активных фильтров дает возможность улучшить качество электроэнергии, коэффициент несинусоидальности составляет не более 8%.

Библиографический список.

1. Попов Б. Н. Цифровые устройства систем приводов летательных аппаратов: Учеб. Пособие/ М.: МАИ-ПРИНТ, 2008. 124 с.