Обоснование структуры, параметров и алгоритмов управления электротехническим комплексом систем поддержания пластового давления

• Автор: Плотников, Игорь Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Состояние вопроса исследования
1.1. Современное состояние проблемы, связанной со снижением энергозатрат на добычу нефти
1.2. Характеристика объекта исследования
1.3. Анализ типовых схем электроснабжения нефтегазодобывающих предприятий
1.4. Анализ технических средств для снижения энергетической составляющей добычи нефти
Выводы, цель и задачи диссертационной работы
Глава 2. Анализ графиков нагрузки электродвигателей насосов
закачки воды в нефтяные пласты
2.1. Оценка составляющей декомпозиции технологического процесса добычи нефти и выявления предполагаемых потребителей-регуляторов
2.2. Вероятностная оценка возможности превышения заявленного максимума мощности
Выводы к главе
Глава 3. Исследование режимов работы электромеханических комплексов с синхронными электродвигателями кустовых насосных станций системы поддержания пластового давления
3.1. Моделирование электромеханических процессов в высоковольтных синхронных электродвигателях кустовых насосных станций
3.2. Исследование влияния способа пуска на нагрев обмоток СД
3.3. Влияние системы возбуждения на процесс пуска
3.3.1. Ток в обмотке возбуждения при пуске двигателей с симметричным пускозащитным устройством
3.3.2. Влияние систем возбуждения с симметричным ПЗУ на асинхронный момент СД
3.3.3. Влияние системы возбуждения на процессы синхронизации и ресинхронизации СД
3.4. Повышение входного момента СМ путем рационального управления режимом выходного напряжения ПДП
3.4.1. Определение углов регулирования
3.4.2. Алгоритм управления выходным напряжением ПДП
Выводы к главе
Г лава 4. Ограничение максимума потребляемой мощности УППД
4.1. Требования, предъявляемые к ограничению максимума потребляемой мощности в условиях применения дифференциальных тарифов
4.2. Анализ эффективности совмещения и преобразования графиков электрических нагрузок НГДП
4.3. Алгоритм мониторинга и формирования рациональных графиков электропотребления НГ ДГТ
4.4. Бесконфликтное формирование рациональных режимов электропотребления
Выводы к главе
Глава 5. Границы статической устойчивости электротехнического комплекса УППД при отклонении питающего напряжения
5.1. Определение допустимой длительности перерыва
электроснабжения синхронных двигателей установок поддержания пластового давления
5.2. Зависимость допустимой длительности перерыва
электроснабжения синхронных двигателей от глубины провала напряжения в сети и параметров электромеханического комплекса Выводы к главе
Заключение Список литературы

Введение
Нефтегазодобывающие предприятия (НГДП) являются одними из основных потребителей электроэнергии среди промышленных предприятий России. Текущий период эксплуатации энергетического комплекса НГДП характеризуется постепенным ростом стоимости электроэнергии и мощности, а также увеличением затрат на техническое обслуживание и ремонт.
Энергетическая составляющая себестоимости добычи нефти находится на уровне 30+40%. Это требует внедрения энергосберегающих технологий на предприятиях нефтедобывающей промышленности, которая является одним из основных потребителей в масштабе всей страны. Экономия электроэнергии может быть достигнута за счет совершенствования технологических процессов, рабочих машин и механизмов, а также за счет совершенствования режимов электропотребления.
В Законе об энергосбережении ставится задача снижения энергетической составляющей в себестоимости продукции [1]. Эта задача может быть решена путём выполнения паспортизации электрических нагрузок предприятий. Целью паспортизации электрических нагрузок предприятия является построение профилей графиков нагрузки по отдельным подстанциям и определение профиля усреднённого графика нагрузки НГДП в целом, путем суммирования профилей графиков отдельных подстанций; вычисление по полученным графикам коэффициентов формы, заполнения, равномерности, определение максимальных, минимальных и средних нагрузок по тарифным зонам.
Полученные значения являются основой для проведения координации электрических нагрузок предприятия. Координация электрических нагрузок - это приведение в соответствие электрических нагрузок предприятия к их оптимальным значениям, обеспечивающим минимизацию энергетической составляющей в себестоимости продукции с учётом дифференцированных тарифов оплаты за электроэнергию. Ограничение оплаты за электрическую

окружающей среды, при больших пусковых токах будет происходить перегрев этих элементов и преждевременный выход из строя дорогостоящих электротехнических комплексов. Поэтому такие установки ограничены пуском из «горячего» состояния один раз в сутки [2].
Для ограничения пускового тока может быть использован реактор, включаемый между сетью и обмоткой статора двигателя. Схема реакторного пуска двигателя показана на рис. 1. Ограничение пускового тока связано с падением напряжения на включённом в цепь статора реакторе, что приводит к значительному уменьшением асинхронного момента (ввиду квадратичной зависимости момента от напряжения).
В качестве устройства, ограничивающего пусковой ток синхронного двигателя, может использоваться также автотрансформатор. Схема пуска двигателя с помощью автотрансформатора представлена на рис. 2. Автотрансформатор снижает напряжение на двигателе пропорционально коэффициенту трансформации, при этом потребляемый от сети ток уменьшается пропорционально квадрату коэффициента трансформации. Таким образом, применение пускового автотрансформатора позволяет значительно уменьшить потребляемый от сети ток при существенно меньшем снижении пускового момента, чем в случае реакторного пуска.
В случае реакторного пуска для значительного уменьшения потребляемого от сети тока индуктивное сопротивление реактора должно быть соизмеримо со сверхпереходными сопротивлениями двигателя.
Пуск с поочередным включением параллельных ветвей статора можно применять в тех случаях, когда эти ветви расположены в различных пазах или когда они охватывают только некоторое число полюсов. В первом случае ограничение пускового тока при включении части параллельных ветвей происходит благодаря увеличению индуктивных сопротивлений рассеяния. Этому сопутствует снижение пускового момента. При включении параллельной ветви, охватывающей только одну группу полюсов,