Внедрение фильтра высших гармоник типа AHF для защиты сетей и потребителей при использовании частотных преобразователей. ЗАО «Алнас-Волга» Комплексный сервис УЭЦН для добычи нефти и закачки воды в пласт Май 2006 г. НГДУ «Сорочинскнефть» НК «ТНК ВР» ЗАО «Самара-Нафта» Самарская обл. Г.Самара тел/факс (846) , ,

Работа ЧП приводит к ряду негативных последствий в питающей сети Увеличивается полный потребляемый ток Увеличиваются потери в питающих кабелях и трансформаторе Происходит дополнительный нагрев трансформатора Коммутационная аппаратура должна быть рассчитана на ток с учетом гармонических искажений во избежание необоснованных срабатываний защит Отклонение параметров питающего напряжения от ГОСТ, что влечет за собой возможные проблемы в работе других устройств, подключенных к этой же сети и штрафным санкциям со стороны энергоснабжающей организации В случае использования автономных источников питания, их мощность (полный ток) должны выбираться с учетом гармонических составляющих. АНАЛИЗ ГАРМОНИК (пример) Ток осн. гармоники (50Гц) A Суммарное искажение % Среднеквадратичный Ток (RMS)55.79 A 5-я гармоника A 7-я гармоника A 11-я гармоника A 13-я гармоника 5.07 A ~ ~ ~ a b c I DC

Потери в повышающем трансформаторе, приводящие к его перегреву и выходу из строя Повышенный нагрев погружного кабеля и ускоренное старение изоляции Пики напряжения (особенно большие для длинного кабеля) ускоряют старение изоляции кабеля и обмоток электродвигателя Повышенный нагрев двигателя Низкий момент двигателя Снижение к.п.д. двигателя и всей установки Выходное напряжение ШИМ Зависимость формы тока от частоты ШИМ При управлении ЭД с помощью ПЧ может возникнуть ряд проблем

Нелинейный потребляемый ток Выходное напряжение ШИМ Входное напряжение Выходной ток Причина

Установка фильтров LC и AHF решает проблемы сети и привода при использовании СУ с ЧР Входит в ГОСТ Нелинейный потребляемый токВыходной ток

ЗАО «Алнас-Волга» Май 2006 г. «Энергоаудит качества электроэнергии» НГДУ «Сорочинскнефть» НК «ТНК ВР» Вахитовское месторождение. Выполненные работы: 1.Энергоаудит качества электроэнергии 2.Энергоаудит качества электроэнергии после установки фильтра высших гармоник типа AHF

Выходят за пределы ГОСТ Нормально допустимое значение суммарного искажения Ku-8% Предельно допустимое значение суммарного искажения Ku-12% Измерены параметры сети (фоновые искажения) при отключенной Станции управления на скважине НК «ТНК-BP» Система электроснабжения –автономный генератор Точка измерения

Точка измерения Форма напряжения по фазам (фоновые искажения) СУ отключена. Суммарное искажение – это величина показывающая несоответствие формы напряжения классической синусоиде

Точка измерения Выходят за пределы ГОСТ Измерены параметры сети при работающей станции управления с частотным преобразователем без фильтра гармоник. Искажения увеличились с 14,5% до 15,9%

Точка измерения Близки к требованиям ГОСТ Измерены параметры сети при работающей станции управления с частотным преобразователем с фильтром гармоник AHF 010. Искажения уменьшились с 14,5% до 12,5%

Точка измерения Удовлетворяют требованиям ГОСТ Измерены параметры на входе в СУ при работе частотного преобразователя с фильтром гармоник AHF 010. Искажения уменьшились с 15,9% до 5,8%

Точка измерения Форма напряжения по фазам на входе СУ с частотным преобразователем в работе с фильтром гармоник AHF 010

ЗАО «Алнас-Волга» Май 2006 г. «Энергоаудит качества электроэнергии» ЗАО «Самара-Нафта» Самарская обл. Верхнегайское месторождение. Выполненные работы: 1.Энергоаудит качества электроэнергии 2.Энергоаудит качества электроэнергии после установки фильтра высших гармоник типа AHF

Система энергоснабжения РАО ЕЭС Точка измерения Измерены параметры сети (фоновые искажения) при отключенной Станции управления скв. ЗАО «Самара-Нафта» Удовлетворяют требованиям ГОСТ

Измерены параметры сети при работающей станции управления с частотным преобразователем без фильтра гармоник. Искажения увеличились с 3,17% до 5,1% Точка измерения Удовлетворяют требованиям ГОСТ

Измерены параметры сети при работающей станции управления с частотным преобразователем с фильтром гармоник AHF 010. Искажения уменьшились с 5,1% до 2,89%, соответствуют фоновым Точка измерения Удовлетворяют требованиям ГОСТ

Выводы, представленные в отчете ООО «Энергонефть-Самара» после аудита моделей частотных преобразователей, применяемых на скважинах ОАО «Самаранефтегаз» 1.Источниками высших гармоник напряжения в нефтепромысловых сетях, обслуживаемых ООО «Энергонефть Самара» являются СУ с ЧРП «Центрилифт», «Шлюмберже», «Электон», «ШНК». 2.Наличие (штатных) дросселей (фильтров) не обеспечивает снижения величины высших гармоник, как в сторону сети, так и в сторону двигателя для всех СУ при различных частотах (тем самым не удовлетворяет ГОСТу по электромагнитной совместимости с другим электрооборудованием). 3.Эксплуатация вышеуказанных СУ с ЧРП без дополнительных фильтров приводит к преждевременному выходу из строя кабелей, трансформаторов, «ложному» срабатыванию автоматических выключателей, что в свою очередь приводит к прос тою скважин и недобору нефти. 4.Обнаружение высших гармоник в точках общего присоединения с ОА-энерго (энергоснабжающей организацией) и Абонентами (потребителями), подключенными к нефтепромысловым сетям может иметь негативные последствия для владельца не сертифицированного по ГОСТу электрооборудования. 5.Приобретая СУ с ЧРП и другое электрооборудование необходимо требовать от производителя (продавца) сертификат соответствия ГОСТ по электромагнитной совместимости с другими техническими средствами. 6.Комплексное обследование качества электроэнергии на разных уровнях напряжения одновременно несколькими приборами, позволяет наиболее точно выявить источники искажения ПКЭ (отклонения напряжения, несинусоидальность и несимметрию напряжения, провалы и перенапряжения) и своевременно принять меры к устранению этих искажений.

Измерения представленные компанией ООО «Энергонефть Самара» По частотным преобразователям разных моделей.

Выводы по приобретенному опыту и результатам исследований сетей в ОАО «Самаранефтегаз», НК «ТНК ВР», ЗАО «Самара-Нафта»: 1.Применение фильтров высших гармоник гарантирует качественное энергоснабжение частотного преобразователя и ограждает другие потребители от негативного влияния последнего. 2. Для электропривода погружного оборудования применение выходного LC-фильтра обязательно. 3.Негативное влияние частотного преобразователя на питающую сеть напрямую зависит от его мощности, наибольшее внимание необходимо обращать на электропривод мощностью более 90КВт. 4. Наибольшее искажение напряжения сети в результате работы частотного преобразователя проявляется в «слабых сетях», в удаленных участках, и сетях с ограниченной мощностью, питающихся от генераторов.

Использованные материалы: 1.Исследования проведенные ЗАО «Алнас-Волга» с привлечением специалистов ООО «Энергонефть Самара» на скважине НК «ТНК-ВР» Вахитовского м.р. 2. Исследования проведенные ЗАО «Алнас-Волга» с привлечением специалистов ООО «Энергонефть Самара» на скважине НК «Самара-Нафта» Верхнегайского м.р. 3. Презентация ООО «Энергонефть Самара» тема «Качество электроэнергии» по результатам исследований на скважинах ОАО «Самаранефтегаз» 4.Доклад руководителя проекта ЗАО «Алнас-Волга» Ильина А.В. «Решения по снижению негативного воздействия высших гармоник напряжения и тока на питающую сеть, ПЭД, кабель и ТМПН при электроприводе от частотного преобразователя»

Станция управления серии «АлВВ -___ LC-AHF» Станция управления «АлВВ-____LC-AHF» (15-450КВт) предназначена для регулирования частоты вращения, оптимизации работы и защиты серийно выпускаемых двигателей. Силовая часть имеет следующие отличительные особенности: Состоит из следующих блоков; - Преобразователь частоты VLT со встроенным промежуточным фильтром - LC- фильтр - Фильтр высших гармоник AHF Блок-схема СУ исполнение в одном и двух шкафах ООсобенности станций серии «АлВВ-____LC-AHF»: - Гарантированно качественные выходные характеристики. Коэффициент не синусоидальности выходного напряжения Кu 5% - Наличие входного фильтра гармоник обеспечивает качество питающей сети (Киск 5%.)- При работе от генераторных установок необходимый коэффициент избыточности мощности не более 1,5 к мощности силового преобразователя. - Частота ШИМ частотного преобразователя более 4 кГц. - Блочное исполнение и легкий доступ ко всем компонентам облегчает ремонт.- Соответствует международной директиве по электромагнитной совместимости (89/336/EEC)

Основные технические характеристики СУ «АлВВ-____LC-AHF»