Система бесперебойного электроснабжения технологических объектов нефтегазового комплекса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Федоров Алексей Вячеславович

• Федоров Алексей Вячеславович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Федоров Алексей Вячеславович

Введение

Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕПРЕРЫВНЫМ ЦИКЛОМ ПРОИЗВОДСТВ

1.1 Характерные нарушения электроснабжения на предприятиях минерально-сырьевого комплекса

1.2 Типовые схемы электроснабжения предприятий нефтегазового комплекса

1.3 Технические средства резервирования электроснабжения промышленных потребителей

1.4 Обоснование цели исследования

1.5 Выводы к главе

Глава 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И БЕСПЕРЕБОЙНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

2.1 Надежность и бесперебойность электроснабжения на нефтеперерабатывающем предприятии

2.2 Нарушения электроснабжения нефтедобывающего предприятия

2.3 Электроснабжение объекта газотранспортной системы

2.4 Степень независимости секции сборных шин электроподстанций при питании от единой энергосистемы

2.5 Оценка качества электроэнергии при питании от автономных источников соизмеримой мощности

2.6 Выводы к главе

Глава 3 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТЕВОЙ АВТОМАТИКИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

3.1 Средства автоматики, используемые при резервировании ответственной нагрузки

3.2 Устройства быстродействующего ввода резерва

3.3 Оборудование, используемое для обеспечения бесперебойного электроснабжения электропотребителей

3.4 Согласование резервного генератора и модулей бесперебойного питания

3.5 Выводы к главе

Глава 4 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

4.1 Разработка структуры системы многоступенчатого ввода резерва для бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей

4.2 Алгоритм функционирования системы бесперебойного электроснабжения с двухступенчатым автоматическим вводом

резерва

4.3 Обоснование рациональных параметров элементов системы бесперебойного электроснабжения

4.4 Исследование электротехнического комплекса с модулями бесперебойного питания

4.5 Требования, предъявляемые к системам электроснабжения предприятий с непрерывным циклом производства

4.6 Выводы к главе

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Введение

Наиболее распространенными системами электроснабжения электротехнических комплексов нефтегазовых предприятий являются системы с двумя параллельными линиями, подключенными на сторонах к узловым подстанциям единой энергетической системы (ЕЭС) России. В передаче электроэнергии по электросетям от централизованной энергосистемы к потребителям нефтегазового комплекса (НГК) происходят кратковременные нарушения электроснабжения (КНЭ) потребителей в виде исчезновений и провалов напряжения, возникающих при аварийных и анормальных режимах в системах внешнего и внутреннего электроснабжения. Согласно проведенным исследованиям и расчётам достигнутый уровень вероятности безотказного электроснабжения подключённых к ЕЭС потребителей находится в пределах 0,95-0,97, что ниже нормативного показателя 0,996. Вероятности Р=0,996 соответствует возможность нарушения электроснабжения длительностью до 72 часов в год. В «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2030 года» поставлена задача повысить вероятность безотказной работы централизованной энергосистемы с Р=0,996 до Р=0,9997 и приблизить этот показатель к зарубежным нормам надёжности. Однако и в этом случае допустимая длительность нарушений электроснабжения потребителей составляет 36 часов в год. В виду наличия электромагнитной связи КНЭ, возникшие на одной из питающих линий, как кондуктивные помехи проявляются на секциях подстанций, подключённых ко второй линии, что может привести к отказам электроснабжения.

Нарушения электроснабжения объектов нефтегазового комплекса (НГК) с непрерывным циклом производства, как правило, могут повлечь за собой аварийную остановку сложных технологических процессов, связанную с опасностью для жизни людей, а так же нанести значительный

материальный ущерб. Таким образом, система электроснабжения НГК с потребителями первой и особой групп посредством двух питающих линий от ЕЭС без применения дополнительных средств и способов ограничения уровня КНЭ и снижения влияния электромагнитной связанности на стороне высшего напряжения не соответствует требованиям правил устройства электроустановок. Результаты исследований, проведенные на ряде предприятий НГК, в том числе на нефте- и газоперерабатывающих, показали необходимость совершенствования рассмотренных систем электроснабжения для обеспечения непрерывности технологических процессов.

Снижение влияния электромагнитной связанности линии в ЕЭС и ограничение уровня провалов напряжения при КНЭ может быть достигнуто, в частности, путем реализации бесперебойного электроснабжения (БЭ) потребителей предприятий НГК. При бесперебойном электроснабжении электропитание потребителей осуществляется от основного и одного или нескольких резервных источников, обеспечивающих поступление электроэнергии к электроустановкам предприятия в непрерывном режиме. При реализации систем БЭ для предприятий НГК кроме непрерывности технологического процесса достигается безопасность жизнедеятельности обслуживающего персонала и снижение экономического ущерба из-за нарушений электроснабжения.

Работа основана на результатах исследований Веникова В.А., Ульянова С.А., Меньшова Б.Г., Гамазина С.И., Гуревича Ю.Е., Жежеленко И.В., Ершова М.С., Егорова А.В., Овсейчука В.А., Непомнящего В.А., Абрамовича Б.Н., Пронина М.В., Kusko А., Richard T., Garcia M.P. и др.

Однако в настоящее время недостаточно изучены вопросы, связанные с оценкой и ограничением фактического уровня и продолжительности КНЭ, отсутствуют рекомендации по созданию систем бесперебойного электроснабжения с использованием средств автоматического ввода резерва

независимо от уровня электромагнитной связанности питающих линий. Поэтому задача создания системы бесперебойного электроснабжения предприятий НГК, включая обоснование её структуры и параметров, представляется актуальной.

Цель исследования

Диссертационная работа направлена на обоснование структуры и параметров системы бесперебойного электроснабжения автоматическим вводом резерва с использованием независимых источников питания для обеспечения непрерывности технологических процессов на предприятиях нефтегазового комплекса.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. Выполнить оценку диапазона вариации параметров КНЭ и возможности их ограничения на допустимом уровне.

2. Установить возможность достижимости показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения с автономными источниками питания в соответствии с ГОСТ

3. Определить эффективность систем бесперебойного электроснабжения НГК при КНЭ с использованием средств электросетевой автоматики, включая быстродействующие устройства ввода резерва.

4. Разработать систему бесперебойного электроснабжения электротехнических комплексов с многоступенчатым автоматическим вводом резерва при использовании независимых источников питания и управлением топологией системы электроснабжения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система бесперебойного электроснабжения технологических объектов нефтегазового комплекса»

Идея работы

Бесперебойное электроснабжение предприятий нефтегазового комплекса обеспечивается путём использование двух- или многоступенчатой системы автоматического ввода резерва, которая обеспечивает

ответственных потребителей электроэнергией на период КНЭ в ЕЭС и системах внутреннего и внешнего электроснабжения НГК.

Методы исследования

В работе использованы методы теории систем электроснабжения электротехнических комплексов, электрических машин, электрических цепей, имитационного математического моделирования в системе MatLab Simulink, численного анализа с использованием пакета MathCAD, MS Excel, экспериментальных исследований электротехнических и

электромеханических комплексов.

Научная новизна работы

1. Выявлена структура и обоснованы параметры и объём средств электросетевой автоматики системы бесперебойного электроснабжения электротехнических комплексов, обеспечивающей надёжность, бесперебойность и качество электроэнергии на объектах предприятий нефтегазового комплекса;

2. Разработаны алгоритм функционирования и реализация системы бесперебойного электроснабжения технологических объектов предприятий с непрерывным циклом производства с учетом категорийности потребителей по критерию надежности электроснабжения.

Положения, выносимые на защиту

1. Устройства автоматического ввода резерва при отсутствии в их составе или связанных с ними дополнительных независимых источников электроэнергии не позволяют осуществить бесперебойное электроснабжение технологических объектов нефтегазовых предприятий при возникновении кратковременных нарушений электроснабжения в энергосистеме и наличии электромагнитной связанности линий внешнего электроснабжения, приводящих к нарушению устойчивости электротехнических комплексов.

2. Систему бесперебойного электроснабжения технологических объектов нефтегазовых комплексов при питании от единой энергетической системы для исключения нарушений непрерывности технологических процессов следует выполнять с применением двухступенчатого ввода резерва, в составе которого содержатся накопители электроэнергии и независимый резервный источник, причем емкость накопителей электроэнергии должна быть достаточной для обеспечения электропитания потребителей на период вывода резервного источника на рабочий режим.

Достоверность выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, подтверждается, результатами экспериментальных исследований на предприятиях НГК, включая ПАО «Татнефть», ООО ПО «Киришинефтеоргсинтез», ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург», а также результатами исследований, выполненных другими авторами. Сходимость результатов моделирования и экспериментальных исследований не хуже 90%.

Практическая ценность диссертации

Разработана методика выбора типа, основных параметров и режимов работы элементов системы бесперебойного питания с дополнительными независимыми источниками питания, при которых обеспечивается устойчивая работа объектов НГК.

Реализация выводов и рекомендаций работы

Система бесперебойного электроснабжения технологических комплексов с непрерывным циклом производства принята к реализации при реконструкции электротехнических комплексов газотранспортных систем ООО "Газпром трансгаз Санкт-Петербург", о чем получен акт внедрения основных результатов работ.

Личный вклад автора

Обоснована структура и параметры системы бесперебойного электроснабжения с автоматическим вводом резерва при использовании независимых источников питания. Выявлены закономерности возникновения КНЭ при аварийных и анормальных режимах в ЕЭС с учетом электромагнитной связи питающих линий. Доказана неэффективность систем гарантированного электроснабжения при отсутствии в их составе независимых источников электропитания. Обоснована структура многоступенчатой системы ввода резерва с дополнительными независимыми источниками питания. Определены топология и состав СБЭ, обеспечивающей непрерывность производственного процесса предприятий НГК. Разработан алгоритм функционирования системы бесперебойного электроснабжения и рекомендации по выбору параметров элементов системы СБЭ.

Апробация

Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на международном форуме-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, СПГГИ (ТУ), 2012), международной научной школе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва, ИПКОН РАН, 2013^2014г.), международной конференции «Efficiency and Sustain-ability in the Mineral Industry. Innovations in Geology, Mining, Processing, Economics, Safety, and Environmental Management» (Фрайберг, Германия июнь 2013), международной научно-практической конференции, посвященной 110-летию Горного факультета «Горное дело в XXI веке: технологии, наука, образование» (Санкт-Петербург, 28-29 октября 2015г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе в 5 научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получен патент на изобретение «Система бесперебойного электроснабжения».

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 42 рисунка, 17 таблиц, список литературы из 86 наименований. Общий объем диссертации 140 страниц.

Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕПРЕРЫВНЫМ ЦИКЛОМ ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Характерные нарушения электроснабжения на предприятиях минерально-сырьевого комплекса

Проблема обеспечения непрерывного режима электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса РФ обусловлена удаленностью основных перспективных месторождений от централизованных энергосистем, территориальным рассредоточением производственных объектов и непрерывностью ключевых технологических процессов [12].

Передача электроэнергии от централизованной энергосистемы связана с возможностью возникновения кратковременных нарушений электроснабжения потребителей в виде провалов и исчезновения напряжения, первопричина которых различна. Обеспечение промышленных объектов электроэнергией от электростанций энергосистемы по линиям электропередач (ЛЭП), связано с кратковременными нарушениями электроснабжения (КНЭ) потребителей (в большинстве случаев в виде исчезновений и провалов напряжения), которые возникают из-за коротких замыканий (КЗ) и грозовых повреждений [60, 64, 65]. В случае отсутствия собственных электростанций КНЭ трансформируются непосредственно в системы электроснабжения (СЭС) предприятий, что может приводить к аварийным остановкам электрооборудования разных классов напряжения, влияя на ход технологического процесса.

К наиболее часто встречающимся КНЭ можно отнести:

1) короткие замыкания, сопровождающиеся провалами напряжения как во внешних питающих сетях высокого напряжения, так и в системе электроснабжения предприятий;

2) несанкционированные отключения питания, вызванные ошибками обслуживающего персонала, неисправностью коммутационного оборудования;

3) переходные процессы, обусловленные запуском мощных электроприводов или отключением мощных электропотребителей.

Более подробного пояснения требует следствие КНЭ, являющееся особо актуальным для предприятий нефтегазового сектора промышленности, согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения», а именно провал напряжения.

ГОСТ 32144-2013 дает следующую характеристику провала напряжения: провал напряжения - временное уменьшение напряжения в конкретной точке электрической системы ниже установленного порогового значения [27].

Где пороговое значение - опорное напряжение (при оценке провалов, прерываний напряжения и перенапряжений): значение напряжения, применяемое в качестве основы при установлении остаточного напряжения, пороговых значений напряжения и других характеристик провалов, прерываний напряжения и перенапряжений, выраженное в вольтах или в процентах номинального напряжения.

В трехфазных системах электроснабжения за начало провала напряжения принимают момент, когда напряжение хотя бы в одной из фаз падает ниже порогового значения начала провала напряжения, за окончание провала напряжения принимают момент, когда напряжение во всех фазах возрастает выше порогового значения окончания провала напряжения.

Нижняя граница глубины провала напряжения, согласно приводимому стандарту, в случае трехфазной системы провалом будет считаться снижение напряжения меньше 5% опорного напряжения не во всех фазах. [27, 54]

Провал напряжения может иметь несколько ступеней, т.е. питающее напряжение может восстановиться до первоначального при восстановлении исходной схемы, а так же при переключениях в СЭС в случаях присоединения резервных источников питания, что сказывается на восстановлении функций потребителей электроэнергии после нарушения их работы вследствие возникновения провала.

Рисунок 1.1- Провал напряжения Где 5иП - глубина провала напряжения, а А^ - его длительность (ином - номинальное значение напряжения, В; % - начальный момент времени провала, с; ^ - конечный момент времени провала, с; ит\п -минимальное значение напряжения, [В]).

Провал напряжения характеризуется глубиной 5иП, длительностью Д^ и частостью появления FП.

Глубина провала рассчитывается по формуле:

5ип = ином

и

и

100%

(1.1)

где ином - номинальное напряжение, В; ит\п - остаточное напряжение в точке контроля, В.

Длительность провала рассчитывается как разница между временем восстановления напряжения ^ и временем начала провала

ап = tк - ^ (1.2)

Частость появления провалов напряжения рассчитывается по формуле:

= т{Ьип, А/п) 100%, (1

П М v у

где т(8ип, AtП)- число провалов глубиной 5иП и длительностью Д^ за рассматриваемый интервал времени Т; М - суммарное число провалов напряжения за рассматриваемый интервал времени Т [27].

Даже при величине снижения напряжения до 0,8иНОМ провал напряжения длительностью в сотые доли секунды способен привести к сбою в программах работы полупроводниковых преобразователей, служащими для управления электроприводами и преобразования электроэнергии. Такие провалы могут привести так же к отпаданию контакторов, пускателей низковольтных электродвигателей вспомогательных механизмов. Провалы напряжения до 0,5 иНОМ и ниже при длительности от нескольких десятых и выше приведет к выпадению из синхронизма синхронных и опрокидыванию асинхронных электродвигателей, что неизбежно приводит к снижению технологических параметров, нарушению технологического процесса и отключению электрооборудования под действием технологических защит [57, 10].

По статистике, в отечественных кабельных и кабельно-воздушных сетях возникающие провалы напряжения при длительности 1,5-3,0 [с] имеют глубину от 35% до 99%. При этом в кабельных сетях возникает до 10 провалов в год, а от кабельно-воздушных - до 25-30.

В таблице 1.1 приведены характеристики провала напряжения для кабельных сетей, оборудованных АВР в странах Европейского союза [66, 69]. Таблица 1.1 - Характеристики провалов напряжения для кабельных линий

Глубина провала, % Доля интервалов, %? при длительности п эовала, с Всего, %

0,01-0,1 0,1-0,5 0,5-1,0 1,0-3,0 3-20 20-60

10-30 33,0 20,0 4,0 0,5 0,5 - 58,0

30-60 4,0 15,0 2,0 - - - 21,0

60-95 3,0 9,0 0,5 1,5 - - 14,0

100 0,5 0,5 1,0 - - 5,0 7,0

Итого 40,5 44,5 7,5 2,0 0,5 5,0 100

Провалы напряжения длительностью до 3 с имеют место только в электрических сетях, где устройства АВР на трансформаторной подстанции выполнены на стороне 0,38 кВ (с временем срабатывания АВР, равным 0,2 с), что не является типичным для большинства электрических сетей.

В таблице 1.2 приведено соотношение характеристик провалов напряжения для смешанных воздушно - кабельных электрических сетей 6— 10 кВ, имеющих устройства автоматического ввода резерва (АВР) на всех распределительных подстанциях (РП) и частично на трансформаторных подстанциях (ТП), [66, 70].

Таблица 1.2 - Характеристики провалов напряжения для смешанных воздушно-кабельных электрических сетей 6—10 кВ,

Глубина провала, % Доля интервалов, %, при длительности провала, с Всего, %

0,01-0,1 0,1-0,5 0,5-1,0 1,0-3,0 3-20 20-60

10-30 19,0 17,0 4,0 1,0 0,5 - 41,5

30-60 8,0 10,0 3,0 0,5 - - 21,5

60-95 1.0 4,0 2,0 0,5 - - 7,5

100 1,0 4,0 17,0 2,0 1,5 4,0 29,5

Итого 29,0 35,0 26,0 4,0 2,0 4,0 100

Как уже отмечалось, провалы могут стать следствием не только коротких замыканий во внешних или внутренних СЭС предприятия, но непосредственно на месте электропотребления, вследствие включения мощных асинхронных электродвигателей, пусковые токи которых в 7...8 раз

превосходят номинальные. Отдельного рассмотрения требует случай группового самозапуска электродвигателей.

При этом необходимо разделять поведение энергетической системы промышленных объектов при различном характере изменений и возмущений, что будет определяться тип её устойчивости.

Статическая устойчивость - свойство системы восстанавливать исходное положение равновесия после приложения бесконечно малого возмущения (например, при изменении величины передаваемой мощности через какое-либо сечение ЭЭС).

Динамическая устойчивость - способность системы восстанавливать исходный или другой эксплуатационный режим после приложения конечного возмущения (в случае возникновения короткого замыкания, отключения крупного потребителя или линии электропередачи).

Особенно сильное воздействие нарушения электроснабжения оказывают на непрерывные технологические процессы, встречаемые на производствах, связанных с нефтепереработкой, с газотранспортной системой, химических производствах и других отраслях промышленности [47, 57].

Производственный процесс на таких предприятиях невозможно мгновенно остановить, а потом запустить снова, поскольку такие технологические объекты для таких операций требуют длительного времени - от десятков минут до нескольких суток с учетом строгого соблюдения технологических регламентов.

Сложность обеспечения технологического процесса выпуска продукции на таких производственных объектах объясняется наличием множества технологических установок, в которых химические реакции происходят при поддержании определенных параметров, таких как

температура, давление, определенные объемные или весовые соотношения участвующих реагентов, а так же время проведения реакции [2-5, 25, 60].

Поддержание постоянства технологических параметров обеспечивается компрессорами, насосами, холодильниками, термостатами, регулируемыми задвижками, мешалками и др. механизмами, что приводятся во вращение с помощью электродвигателей. В таких сложных комплексах достаточно выхода из строя одного из механизмов или даже изменения своей производительности, как технологические параметры превысят критические значения, и процесс будет остановлен системами противоаварийной автоматики. При этом возникает ущерб, выраженный в браке продукции, или потребуется полный останов и перезапуск технологического процесса с удалением непрореагировавших химических компонентов, с продувкой системы инертным газом и перезапуск технологического процесса. В подобных случаях ущерб учитывает:

1) стоимость реагентов, сырья и израсходованных во время отстановки и перезапуска технологического процесса катализаторов;

2) эксплуатационные расходы за указанное время (зарплата обслуживающего персонала, расход топлива, электроэнергии, смазочных материалов и др.);

3) амортизации производственных фондов;

4) может учитываться стоимость недовыпущенной продукции.

Помимо самого процесса выброса непрореагировавших материалов или

брака продукции необходимо учитывать наносимый экологический ущерб, а следовательно к ущербу добавляются затраты на ликвидацию всех возможных последствий. Исключить нарушения в системах внешнего электроснабжения невозможно. Для минимизации ущерба от КНЭ требуется комплекс мероприятий в сетях внешнего и внутреннего электроснабжения предприятий, использованием быстродействующих защит и других средств

автоматики, применением самозапуска электродвигателей [32, 51].

1.2 Типовые схемы электроснабжения предприятий нефтегазового комплекса

Наиболее распространенная схема электроснабжения нефтегазовых предприятий по двум независимым линиям электропередачи от энергосистемы представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Традиционный вариант системы электроснабжения

предприятий НГК

В случае аварийных ситуаций на одной из линий длительность нарушения в электроснабжении производится с учетом срабатывания

устройств автоматического ввода резерва (АВР), что может составить от 3 до 5 секунд.

Резервирование мощности в случае планового или аварийного останова части агрегатов электростанции, может быть обеспечено за счет резервных мощностей электростанций собственных нужд (ЭСН). Согласно ПУЭ 7-го издания, главе 1.2.18: «Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров». Выдержка из главы 1.2.19: «Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания [54].

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным, непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии

технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроснабжение промышленных предприятий предполагает следующие варианты:

1) только от внешней энергосети;

2) только внутренние источники питания;

3) от обоих типов одновременно.

Однако, при осуществлении электроснабжения от внешних сетей централизованной системы по воздушным линиям, зачастую обе линии расположены на одной опоре. Поскольку при повреждении самой опоры произойдет одновременный выход из строя двух линий, следовательно, эти два источника нельзя назвать полностью независимыми. При данном виде аварии нарушение нормального электроснабжения станции продлится в течение времени до одних суток, что не отвечает требованиям по надежности электроснабжения производств с непрерывным циклом. Кроме того, для проведения обслуживания или ремонта одной из питающих линий, расположенной на одной опоре со второй линией, необходимо обесточить обе линии, расположенные на одной опоре, что в свою очередь приведет к перерыву в электроснабжении станции.

Поэтому для недопущения подобных перерывов в электроснабжении ответственных потребителей 1-ой категории и особой группы предпочтителен вариант электроснабжения, когда надёжное электроснабжение осуществляется от независимых источников за счёт применения электростанций собственных нужд, работающих параллельно с внешней энергосистемой.

В настоящее время централизованная энергосистема России не является абсолютно надёжной и не обеспечивает отсутствие перерывов в электроснабжении наиболее ответственных по критерию устойчивости технологического процесса потребителей. К тому же классический вариант электроснабжения промышленных предприятий по двум питающим линиям не может обеспечить их независимость, поскольку неизбежна электрическая связь этих линий на стороне высокого напряжения. В Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2030 года поставлена задача повысить вероятность бездефицитной работы централизованной энергосистемы с Р=0,996 до Р=0,9997 и приблизить этот показатель к зарубежным нормам надёжности. Однако, согласно проведённым исследованиям и расчётам, выявлено, что уровень надёжности централизованных сетей РФ находится в диапазоне 0,95-0,97, что ниже нормативного показателя 0,996. Переход на норматив надёжности, предусмотренный Энергетической стратегией России, неизбежно связан с техническим перевооружением электросетей с заменой устаревшего и физически изношенного оборудования на современные технологические комплексы отдалённой перспективе, что потребует больших инвестиций в развитие и повышение надёжности всех компонентов энергосистемы.

Использование электростанций собственных нужд (ЭСН) в качестве резервных источников позволяет обеспечить необходимое резервирование ответственных электропотребителей. Однако ЭСН, работающие на энергоносителях различного типа не могут мгновенно принять нагрузку, поскольку так называемый холодный резерв подразумевает запуск установки и ее выход на рабочий режим в зависимости от типа и мощности может занимать несколько десятков секунд. В течение такого временного промежутка может произойти полный останов производственного процесса. Поэтому необходимо либо поддерживать резервную ЭСН в горячем резерве

постоянно, либо иметь возможность переключения на резервный источник, питающий нагрузку во время запуска и выхода на рабочий режим ЭСН.

В связи с этим к ЭСН предъявляются следующие требования:

1) для ЭСН должен быть предусмотрен необходимый запас топлива, определяемый самим предприятием;

2) необходимый запас моторесурса приводных двигателей;

3) к тому же 100% наброс нагрузки на работающую на холостом ходу ЭСН приведет к просадке энергосистемы.

С другой стороны, если это экономически целесообразно, в качестве основного источника питания в системе электроснабжения может выступать ЭСН (например, для электроснабжения компрессорных станций основным источником питания могут быть газотурбинные агрегаты), а в качестве резервного - внешняя энергосеть. В этом случае время перерыва в электроснабжении будет складываться из времени действия автоматики [55, 65].

В связи с этим необходимо использование технических средств для поддержания заданного уровня напряжения непосредственно у электропотребителя в случае различных нарушений во внешней СЭС технологического объекта.

1.3 Технические средства резервирования электроснабжения промышленных потребителей

Эффективность ввода резерва оценивается временем перерыва в электроснабжении с момента отключения электропотребителя от основного источника питания до переключения на резервный источник.

Быстрое же включение резервного элемента возможно только с помощью средств автоматики. Устройства, которые осуществляют такое включение, называются устройствами автоматического включения резерва

(АВР).

В качестве средств резервирования ответственных электропотребителей можно привести следующие типы электротехнических устройств:

- электростанции собственных нужд (ЭСН) различного типа (ДГУ, БЭС, ГТУ, ГПА);

- источники бесперебойного питания (статические и динамические);

- динамические компенсаторы искажения напряжения;

В комбинации с быстродействующими устройствами АВР (БАВР), вышеперечисленные средства резервирования смогут удовлетворить требования, предъявляемые условиями поддержания сложных технологических процессов.

В случае применения в качестве ЭСН ДГУ следует отметить особенности данных резервных генераторов:

1) время включения в работу составляет от 1 до 2-5 минут в зависимости от мощности установки;

2) удовлетворительное качество электроэнергии;

3) возрастающая стоимость топлива в зависимости от удаленности места эксплуатации [10, 62].

1.4 Обоснование цели исследования

Вследствие указанных проблем обеспечения бесперебойной работы предприятий с непрерывным технологическим циклом, появляется необходимость усовершенствования их системы электроснабжения. Таким образом, требуется обоснование структуры и параметров системы бесперебойного питания, предусматривающей вариант электроснабжения ответственных электропотребителей со ступенчатым вводом резерва при наличии резервного источника с достаточным временем автономной работы,

а так же модулей, преобразующих энергию статических накопителей электроэнергии в качестве связующего узла, тип и параметры которых определяются исходя из условий территориального и климатического расположения и условий технологического процесса (предусматривая его поэтапную остановку). Таким образом, определяются задачи диссертационной работы, целью которой является повышение качества функционирования и безопасности эксплуатации электротехнических комплексов путем обеспечения бесперебойности электроснабжения технологических объектов с непрерывным технологическим циклом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федоров Алексей Вячеславович, 2016 год

источником питания [34].

Минимальное время работы модулей ИБП определяется не только емкостью накопителей электроэнергии, а так же потребляемой нагрузкой мощностью.

В каждом конкретном случае использования модулей ИБП можно рассчитать емкость накопителей электроэнергии, обеспечивающей необходимое время резервирования.

Емкость аккумуляторной батареи

С > * ЛБ1^ АБ

Kg • КР

(4.9)

где Сак - необходимая емкость, Лч;

1ЛБ - ток, потребляемый от ЛБ в период АВР, Л; +Ч

ЛБ - время работы ЛБ в период ЛВР, ч; К§ - коэффициент доступной емкости в о.е.;

КР= 0,5 - 0,7 - рекомендуемый в зависимости от типа ЛБ коэффициент глубины разряда аккумулятора.

На рисунках 4.4 и 4.5 показаны время-токовые и время-мощностные характеристики промышленных литий-ионных аккумуляторов фирмы Ralls-ЬаИегу на примере модулей с номинальным напряжением 2 В.

и, В 1.ЭД 60

Рисунок 4.4 - Время-токовые характеристики ЛБ

Рисунок 4.5 - Время-мощностные характеристики АБ Ток, потребляемый от аккумуляторной батареи в период АВР, определяется по формуле:

Р

1аб=

нагр

Ли • иаб

(4.10)

где Рнагр - средняя мощность нагрузки, Вт; =0,9-0,95 - к.п.д. преобразования постоянного тока в переменный с помощью инвертора;

иаб - номинальное напряжение АБ, В.

КР - рекомендуемый коэффициент глубины разряда аккумулятора - 0,5 - 0,7 (50-70%), т.е. емкость не должна снижаться менее 30% от номинального значения [1,14,20].

Главные проблемы при организации эксплуатации аккумуляторных батарей, решение которых определяет эффективность их работы и длительный срок службы:

- обеспечение эффективного зарядного процесса,

- обеспечение ресурсосберегающих условий работы и хранения,

- выполнение необходимых профилактических мероприятий.

В ИБП применяются преимущественно следующие типы АБ:

• герметичные свинцово-кислотные батареи;

• свинцово-кислотные батареи с вентиляцией;

• никель-кадмиевые батареи с вентиляцией;

• литий-ионные аккумуляторы.

Рисунок 4.6 - Плавающий режим подзаряда аккумуляторов в ИБП.

Заряд батарей необходимо осуществлять в режиме значительного снижения тока к концу зарядного процесса. Используется несколько типов заряда, требующие специального оборудования.

Заряд ведется при постоянном токе 0,1 С на первом этапе и при постоянном напряжении источника тока на втором. Производители накопителей электроэнергии рекомендуют производить заряд при питающем постоянном напряжении в диапазоне 2,4-2,45 В на одну ячейку аккумулятора

[1,15].

Процесс ускорения заряда накопителей может быть достигнут путем увеличения тока на начальном этапе заряда.

Важными факторами, оказывающими существенное влияние на характеристики накопителей являются рабочая температура, глубина разряда и величина перезаряда, частота циклов заряда/разряда модулей [43,59].

Разрядная емкость накопителей уменьшается при многократных циклах переразряда, т.е. снижение емкости накопителей ниже 30% от номинальной. Так же на сроке службы накопителей с неблагоприятными изменениями, повлияет длительное хранение накопителей в состоянии разряда.

Методика выбора номинальной мощности резервных источников для питания ответственной нагрузки в случае ступенчатого ввода резерва через ИБП в СБЭ, исходят из условия, что рассматриваемые электрические нагрузки считаются линейными. Влияние ИБП как нелинейного электропотребителя на работу электрогенератора генераторной установки с учетом токов высших гармоник является актуальной [16,19,23,44].

Производимые серийные генераторные установки ДЭС предназначаются для электропитания, как правило, активно-индуктивной нагрузки, потребляющей синусоидальный ток при небольших значениях коэффициента нелинейных искажений [49,50]. Согласно ГОСТ 23377 коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения трехфазного генератора должен соответствовать значениям, выбираемым из ряда 5; 10; 16% [76,83,86]. При этом одним из основных критериев работоспособности синхронных генераторов является температура нагрева изоляции обмоток, т.е. рабочая температура изоляции, которая должна быть меньше допустимой. При нормальном режиме работы допустимая предельная температура обмоток определяется классом нагревостойкости изоляции и рассчитывается исходя из допущения о линейности нагрузок. В рассматриваемой СБЭ в роли нагрузки на генератор электрогенераторной установки выступает ИБП, электропотребление которого имеет нелинейный характер, из-за наличия неуправляемого входного выпрямителя [21,33,36,37].

В выпрямителях ИБП, выполненных на тиристорах, выпрямленное напряжение, выделяемое на нагрузке, является пульсирующим и в нем

содержатся как постоянная так и переменные составляющие. Разложение гармонического состава кривой переменного тока первичной сети в ряд Фурье показывает, что в ней создаются высшие гармоники, порядок п которых определяется соотношением:

п = кр± 1, (4.11)

где п — номер гармоники; к — константа, принимающая значения 1, 2, 3,...; р — количество преобразований или импульсов выпрямителя [74,77,81,82].

Для 6-импульсного выпрямителя характерно генерирование гармоник: 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25 и т.д. Для 12-импульсного выпрямителя характерен гармонический ряд: 11, 13, 23, 25 и т.д.

В таблице 4.4 приведены значения коэффициента п-ой гармонической составляющей тока для различных схемных решений выпрямительного устройства ИБП по данным [15].

Таблица 4.4 - Значения коэффициента п-ой гармонической составляющей тока для различных схемных решений выпрямительного устройства ИБП

Вид и элементная база выпрямительного устройства Номер высшей временной гармоники, п

5 7 11 13 17 19

Тиристорная 6-ти импульсная 33 2,7 7,3 1,6 2,6 1,1

Тиристорная 12-ти импульсная 1 1 7 1 1 2

Тиристорная 12-ти импульсная с фильтром коррекции 1 1 5 3 0 0

Тиристорная 12-ти импульсная с бустером 5,5 1,7 1,2 1,1 0,9 0,5

ЮВТ-выпрямитель 0,8 1 0 0 1 1,4

Искажаемые блоком выпрямителя токи замыкаются на обмотках генератора и вызывают негативные явления:

• дополнительные потери мощности в обмотках и сердечниках генератора;

• потенциально опасные перегревы обмоток и сердечников;

• снижение отдаваемой в нагрузку мощности.

Следовательно, требуется обеспечить избыточность мощности резервного генератора относительно мощности модуля ИБП.

Определение значения коэффициента избыточности мощности К ,

им

следует проводить исходя из условия, что К - равен отношению

им

дополнительных потерь мощности генераторных установок, определяемых в цепях ротора и статора в реальном режиме, вызываемых высшими гармоническими искажениями тока и напряжения, обычно известных, к потерям мощности в режиме нормальной работы генераторной установки

Определение мощности резервного генератора (например ДЭС), соединенного с ИБП при допущении, что все электрические нагрузки считаются линейными можно вычислить следующим образом:

РДЭСИБП = ( ^ РзарАБ) , (4.12)

q Л

где q - коэффициент допустимого наброса нагрузки, %, учитываемый по данным завода-изготовителя или в соответствии с ГОСТ 10511; Рт„„ -

ИБП

выходная мощность ИБП, кВт; п - коэффициент полезного действия ИБП;

РзарАБ- мощность, потребляемая в момент заряда накопителей

электроэнергии (АБ), кВт. Определяется согласно данным завода-изготовителя ИБП, или как (0,15...0,25) Р т_/п.

' у ' ИБП 1

Учитывая влияния высших гармонических составляющих, описанных выше, а так же формулы (4.12), обобщенное выражение определения мощности резервного источника питания (в данном случае дизельной электростанции) можно представить в виде:

РДЭСИБП ~ max

100( РИБП , р ) V "г 1 зарАБ )

q 1

р (4.13)

K (^ + РзарАБ ) 1

Таким образом, определена методика расчета параметров элементов системы бесперебойного электроснабжения для технологических объектов нефтегазового комплекса

4.4 Исследование электротехнического комплекса с модулями бесперебойного питания

Одним из способов решения проблемы обеспечения надежности и бесперебойности электроснабжения котельной «Ашальчи» является установка ИБП. Установка ИБП с двойным преобразованием класса VFI-SS-111 и активным выпрямителем позволит решить не только проблему отказов ПЧ, но и ограничит влияние генерируемых полупроводниковыми преобразователями гармонических составляющих на остальное электрооборудование.

Впоследствии были приобретены и подключены согласно схеме на рисунке 4.7 5 модулей бесперебойного питания Master - HP мощностью по 250 кВт каждый.

ПЧ В * нш юг ор о ей П Ч Еч нгипггоро е и

дымюсос 01 дым»с особ

Рисунок 4.7 - Схема установки ИБП для питания ПЧ Поскольку длительность КНЭ составляла в большинстве случаев менее одной секунды, то емкость накопителей электроэнергии время резервирования ответственных потребителей с помощью модулей ИБП при номинальном электропотреблении составляет 5 минут. При этом обеспечивается соблюдение требований по качеству электроэнергии и коэффициент несинусоидальных искажений составляет менее 3%.

4.5 Структура электротехнического бесперебойного электроснабжения

комплекса с системой

При проведении исследований необходимо учитывать различия между терминами гарантированное и бесперебойное электроснабжение объекта. Гарантированным является режим электроснабжения от основного и одного или нескольких резервных источников питания, при котором гарантируется ограничение длительности возможных кратковременных перерывов при электроснабжении потребителей предприятия. Таким образом, наличие кратковременных нарушений электроснабжения в этом случае допускается. Бесперебойным же является режим электроснабжения от основного и одного или нескольких резервных источников, при котором энергообеспечение потребителей предприятия осуществляется в непрерывном режиме [7, 55]. Так же следует учесть, что источники электроснабжения ответственных объектов должны быть взаимно резервируемыми.

Рисунок 4.8 - Структура энергосистемы предприятий МСК

Где ИАЭ - источник аварийного энергоснабжения; ТК - тиристорный коммутатор, ФКУ - фильтро-компенсирующее устройство.

Разработанная энергетическая система, приведённая на рисунке 4.8, обеспечивает выполнение следующих ключевых операций:

1) управление всеми видами генерации энергии, взаимодействующими с энергосистемой через присоединение к сети, участвующие в обеспечении регулирования качества поставляемой энергии и надежности функционирования энергосистемы;

2) управление любыми типами потребителей, присоединенных к сети и принимающих участие в регулировании качества и надежности функционирования энергосистемы;

3) изменение параметров и топологии сети по текущим режимным условиям;

4) регулирование режима напряжения в узлах сети, с обеспечением минимизации потерь при соблюдении надлежащего уровня качества электрической энергии;

5) комплексный учет энергии на границах раздела сети и на подстанциях сети;

6) обеспечение всережимного управления с полномасштабным информационным обеспечением [8,13,72].

Подсистема управления режимом напряжения

| | Подсистема автоматического секционирования сети

БАР РПН 1

БАР РПН 2

БАР РПН п

СУ АПС 1

СУ АПС 2

СУ АПС п

Подсистема повышения качества электрической энергии

СУ ФКУ 1

СУ ФКУ 2

СУ ФКУ 11

Подсистема анализа гармонического спектра и реактивной мощности

АСУ

ИЭС

ДН 1 ДН2

ДТ 1 ДТ 2

ДНп

ДТп

Подсистема автоматического ввода резерва

БАВР 1 БАВР2 БАВР п

ИП 1 ИП 2 ИПп

Подсистема измерения тока и напряжения

Подсистема индикации повреждений

| ПККЭ 1 1 ПККЭ 2

ПКЭН 1 1 ПКЭН 2 |

ПККЭп

ПКЭН п

Подсистема контроля качества электрической энергии и энергопотребления

Рисунок 4.9 - Структура системы управления энергосистемы

предприятия МСК

Где РПН - устройство регулирования напряжения под нагрузкой; СУ -система управления; АСУ ИЭС - автоматизированная система управления интеллектуальной энергосистемой; ИП - индикатор повреждений; ДТ, ДН -соответственно датчики тока и напряжения; ПККЭ и ПКЭН - соответственно приборы контроля качества электрической энергии и энергопотребления.

Обобщенная структура системы управления энергосистемы предприятия МСК осуществляет комплексное управление энергетической системой и является связующим звеном между различными многофункциональными элементами.

Наиболее значимыми результатами разработки и внедрения подобных энергетических систем на предприятиях МСК будут:

1) снижение потерь добычи полезных ископаемых путем исключения нарушения электроснабжения основных потребителей, определяющих основные технологические показатели предприятий МСК;

2) минимизация дополнительных капитальных вложений на развитие электрических сетей предприятий МСК;

3) снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях и энергосистемах;

4) повышение уровня энергосбережения и энергетической эффективности [8,13].

4.6 Выводы к главе 4

1. Разработаны структура бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей НГК с многоступенчатой системой АВР с наличием в ее составе независимых источников электроэнергии, разработан алгоритм управления вводом резерва при бесперебойном электроснабжении.

2. Разработана система бесперебойного электроснабжения электротехнических комплексов при использовании автоматического ввода резерва с использованием независимых источников питания управлением топологией системы электроснабжения средствами электросетевой автоматики, включая устройства автоматического ввода резерва, независимо от уровня электромагнитной связи питающих линий ЕЭС.

3. С учетом разработанных структуры и алгоритма работы СБЭ с МАВР определена обобщенная структура системы электроснабжения, обеспечивающая бесперебойное электроснабжения электротехнических комплексов НГК независимо от степени связанности внешних источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации содержится решение актуальной научно-технической задачи обоснования структуры и параметров системы бесперебойного электроснабжения, обеспечивающей непрерывность работы потребителей электротехнического комплекса на период действия КНЭ, а в случае отказа резервных источников питания - на время безаварийной остановки технологического процесса.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Система электроснабжения НГК с потребителями первой и особой групп посредством двух питающих линий от ЕЭС без применения дополнительных средств и способов ограничения уровня КНЭ и снижения влияния электромагнитной связанности на стороне высшего напряжения не удовлетворяет требованиям правил устройства электроустановок (ПУЭ).

2. В результате экспериментальных исследований в условиях электротехнических комплексов НГК установлено, что КНЭ достигают по глубине провала напряжения до 0,7 иНОМ при длительности до t=0,15 с и приводят к расстройству сложных технологических процессов на объектах нефтегазодобывающих предприятиях.

3. На основе результатов имитационного моделирования процессов двух- и трехфазных к.з. на шинах подстанций внешнего и внутреннего электроснабжения дана обобщенная оценка связанности источников питания НГК. Установлено, что при вариации степени взаимодействия и параметров питающих линий изменение коэффициента связанности находится в пределах от 0 до 0,5.

4. Установлено, что при питании от ЕЭС традиционные средства электросетевой автоматики при отсутствии в их составе или связанных с ними дополнительных независимых источников электроэнергии не позволяют при возникновении аварийных и анормальных режимов в

системах внутреннего и внешнего электроснабжения осуществить бесперебойное электроснабжение технологических объектов НГК.

5. Установлена возможность достижимости показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения с автономными источниками питания на уровне, установленном ГОСТ 32144-2013. Использование АДГ совместно с ЕЭС позволяет повысить устойчивость и предотвращать срыв технологического процесса транспорта газа при стоимости электроэнергии, генерируемой АДГ сопоставимой со стоимостью электроэнергии, потребляемой от ЕЭС.

6. Разработана система бесперебойного электроснабжения электротехнических комплексов при использовании автоматического ввода резерва с использованием независимых источников питания управлением топологией системы электроснабжения (СЭС) средствами электросетевой автоматики, включая устройства автоматического ввода резерва, независимо от уровня электромагнитной связи питающих линий ЕЭС.

7. С учетом разработанных структуры и алгоритма работы СБЭ с МАВР определена обобщенная структура системы электроснабжения, обеспечивающая бесперебойное электроснабжение электротехнических комплексов НГК независимо от степени связанности внешних источников.

1. Абакумова, Ю.П. Химические источники тока // СПб: СПбГУПС, 2004. - 26 с.

2. Абрамович, Б.Н Электроснабжение нефтегазовых предприятий / Б.Н. Абрамович, Ю.А. Сычев, Д.А. Устинов // Санкт-Петербургский государственный горный институт, СПб, 2008. - С. 12-14.

3. Абрамович, Б.Н. Интеллектуальная энергосистема предприятий минерально-сырьевого комплекса / Б.Н. Абрамович, Д.А. Устинов, Ю.А. Сычев // Академия Энергетики, СПб, 2011. - № 3. - С. 74-77.

4. Абрамович, Б.Н. О режиме работы электрооборудования установок нефтедобычи / Б.Н. Абрамович, К.А. Ананьев, В.В. Марков // Машины и нефтяное оборудование, 1981. - №11. - С. 19-22.

5. Абрамович, Б.Н. Моделирование электромеханических комплексов с синхронными двигателями / Б.Н. Абрамович, Ю.Л. Жуковский, А.А. Круглый, Д.А. Устинов // СПб.: Нестор, 2007. - 59с.

6. Абрамович, Б.Н. Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей / Б.Н. Абрамович, А.А. Круглый // М.: Энергоатомиздат, 1983. - 128 с.

7. Абрамович, Б.Н. Двухступенчатые системы автоматического ввода резерва для бесперебойного электроснабжения объектов горного производства / Б.Н. Абрамович, А.В. Федоров, Ю.А. Сычев // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2015. -Т2. - №11. - С. 15-23.

8. Абрамович, Б.Н. Интеллектуальная система комплексного мониторинга использования энергетических ресурсов в условиях территориально-рассредоточенных потребителей минерально-сырьевого комплекса / Б.Н. Абрамович, А.В. Федоров, Ю.А. Сычев, Р.Ю. Зимин // материалы трудов 19-й всероссийской научно-технической конференции

«Энергетика: эффективность, надежность, безопасность», 2013. - Т.2. - С. 151-152.

9. Абрамович, Б.Н. Многоступенчатая система автоматического ввода резерва на основе источников бесперебойного питания в системах электроснабжения объектов горных предприятий / Б.Н. Абрамович, А.В. Федоров, Ю.А. Сычев // Горное оборудование и электромеханика, 2015. -№6. - С. 17-20.

10. Абрамович, Б.Н. Повышение качества электроснабжения автоматизированных энергетических установок технологических объектов газотранспортной системы / Б.Н. Абрамович, А.В. Федоров // Материалы научно-практической конференции с международным участием «Неделя науки СПбГПУ», 2012. - С.113-114.

11. Абрамович, Б.Н. Система автоматического ввода резерва в системах электроснабжения объектов предприятий минерально-сырьевого комплекса / Б.Н. Абрамович, Ф.И. Федоров, Ю.А. Сычев, А.К. Лесков // Материалы 12-ой конференции «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых», 2015. - С. 15-23.

12. Абрамович, Б.Н. Система гарантированного электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса с использованием альтернативных и возобновляемых источников энергии / Б.Н. Абрамович, Д.А. Устинов, Ю.А. Сычев, А.В. Федоров // Промышленная энергетика, 2013. - №1. - С. 14-16.

13. Абрамович, Б.Н. Современные проблемы и перспективы развития интеллектуализации и автоматизации энергосистем предприятий минерально-сырьевого комплекса / Б.Н. Абрамович, А.В. Федоров, Д.А. Устинов, Ю.А. Сычев, В.Б. Прохорова // Горное оборудование и электромеханика, 2014. - №9. - С. 6-11.

14. Андреев, И.Н. Электрохимические устройства // Казань: Изд-во КГТУ, 1999. - 84 с.

15. Багоцкий, В.С. Химические источники тока // М.: Энергоатомиздат, 1981. - 360 с.

16. Барнс, Дж. Электронное конструирование: методы с помехами // М.: Мир, 1990. - 220 с.

17. Белоусенко, И.В. Исследование и технико-экономическая оценка надёжности электростанции собственных нужд / И.В. Белоусенко, С.В. Голубев, М.Д. Дильман // Газовая промышленность, 2002. - №11. - С. 6264.

18. Быстрицкий, Г.Ф. Установки автономного и резервного электроснабжения // Промышленная энергетика, 2008. - №2. - С. 13-23.

19. Вагапов, Ю.Ф. О стандарте МЭК на агрегаты бесперебойного питания / Ю.Ф. Вагапов, И.В. Белянин, А.В. Шахов // Электротехника, 2000. -№3. - С. 30-35.

20. Варыпаев, В.Н. Никольский В.А. Химические источники тока / В.Н. Варыпаев, М.А. Дасоян, В.А. Никольский // М.: Высшая школа, 2000. -280 с.

21. Веников, В.А. Кибернетические модели электрических систем // М. Энергоиздат, 1982. - 323 с.

22. Воробьев, А.Ю. Качество и надежность электроснабжения // LAN, 2003. - №9. - С. 50-55.

23. Воробьев, А.Ю. Влияние ИБП на систему электроснабжения // Вестник связи, 2006. - №7. - C. 35-38.

24. Гамазин, С.И. Современные способы повышения надежности электроснабжения потребителей напряжением 10, 6 и 0,4 кВ / С.И. Гамазин, В.М. Пупин, Р.В. Зелепугин, А.Р. Сабитов // Промышленная энергетика, 2008. - №8. - C. 20-23.

25. Гамазин, С.И. Обеспечение надежности электроснабжения и качества электроэнергии / С.И. Гамазин, В.М. Пупин, Ю.В. Марков // Промышленная энергетика, 2006. - № 11. - С. 51-56.

26. ГОСТ 45.55-99 Системы и установки питания средств связи взаимоувязанной сети связи Российской Федерации // М.: ЦНТИ "Информсвязь", 1999. - 9 с.

27. ГОСТ 32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения // М.: Стандартинформ, 2014. - 16 с.

28. Ершов, М.С. Оценка взаимной зависимости источников питания систем промышленного электроснабжения с учетом несимметричных возмущений во внешних электрических сетях / М.С. Ершов,

B.А. Анцифоров, А.Н. Комков // Промышленная энергетика, 2014. - №11. -

C. 2-7.

29. Ершов, М.С. Развитие теории устойчивости промышленных электротехнических систем и методов управления ими / М.С. Ершов, А.В. Егоров, А.А. Трифонов // Территория Нефтегаз, 2010. - №3. - С. 108-115.

30. Ершов, М.С. Рекомендации по повышению надежности работы потребителей производственных объектов при авариях в системах централизованного электроснабжения // Территория Нефтегаз, 2012. - №12. -С. 88-91.

31. Идельчик, В.И. Расчет установившихся режимов электрических систем // М.: Энергия, 1977. - 189 с.

32. Киршенбаум, Р.П. К вопросу применения автономных электростанций на нефтяных месторождениях. Предпосылки применения / Р.П. Киршенбаум, Ю.Б. Новоселов // Энергетика Тюменского региона, 1999. - №1. - С. 23-25.

33. Климов, В.П. Современные направления развития силовых преобразователей переменного тока // Электронные компоненты, 2008. - №3. - С. 26-31.

34. Климов, В.П. Энергетические показатели ИБП переменного тока / В.П. Климов, С.Р. Климова // Электронные компоненты, 2004. - №4. - С. 2125.

35. Климов, В.П. Многомодульный принцип построения однофазных ИБП / В.П. Климов, А.В. Кулашова, А.А. Портнов, В.В. Синяков // Практическая силовая электроника, 2003. - №9. - С. 23-27.

36. Климов, В.П. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания / В.П. Климов, А.Д. Москалев // Практическая силовая электроника, М.: АОЗТ "ММП-Ирбис", 2002. - № 5. - С. 20-22.

37. Климов, В.П. Способы подавления гармоник в системах электропитания / В.П. Климов, А.Д. Москалев // Практическая силовая электроника, 2003. - №6. - С. 18-22.

38. Климов, В.П. Топологии источников бесперебойного питания переменного тока / В.П. Климов, А.А. Портнов, В.В. Зуенко // Электронные компоненты, 2003. - №7. - С. 12-16.

39. Климов, В.П. Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания / В.П. Климов, В.Н. Смирнов // Практическая силовая электроника, 2002. - № 5. - С. 21-23.

40. Климов, В.П. Схемотехника однофазных корректоров коэффициента мощности / В.П. Климов, В.И. Федосеев // Практическая силовая электроника, 2002. - №8. - С. 20-25.

41. Коровин, Н.В. Никель-Металлгидридные аккумуляторы // Электронные компоненты, 2002. - №4. - С. 45-49.

42. Коровин, Н.В. Свинцовые герметизированные аккумуляторы. // Электронные компоненты, 2003. - №2. - С. 40-43.

43. Кромптон, Т. Первичные источники тока // М.: Мир, 1986. - 326 с.

44. Кузмина, О.А. О совместной работе ДГУ и ИБП // Сети и бизнес, 2002. - №2. - С. 25-27.

45. Меньшов, Б.Г. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности / Б.Г. Меньшов, М.С. Ершов, А.Д. Яризов // М. : Недра 2000. - 296 с.

46. Меньшов, Б.Г. Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности / Б.Г. Меньшов, И.И. Суд // М.: Недра, 1984. - 350 с.

47. Меркурьев, Г.В. Устойчивость энергосистем. Расчеты: Монография // СПб.: НОУ "Центр подготовки кадров энергетики", 2006. - 156 с.

48. Муратбакеев, Э.Х. Минимизация ущерба при добыче нефти из-за кратковременных перерывов электроснабжения / Э.Х. Муратбакеев, Б.Н. Абрамович, А.В. Медведев, В.В. Старостин / Промышленная энергетика, 2009. - №7. - С. 24-28.

49. Облакевич, С.В. Расчет предельно допустимой мощности двигательной нагрузки, запитываемой от автономной ДЭС // Промислова електроенергетика та електротехшка Промелектро, 2006. - №3. - С. 28-32.

50. Облакевич, С.Д. К расчету мощности ДЭС, работающей совместно с АБП // Промислова електроенергетика та електротехшка Промелектро, 2005. - №2. - С. 35-40.

51. Овсейчук, В.А. Надежность и качество электроснабжения потребителей / Новости Электротехники, 2013. - №3. - С. 50-53.

52. Парфенов А.Н. Автоматизированный электропривод в нефтяной промышленности. - М.: Недра, 1982. - 224 с.

53. Патент РФ №2576664 Система бесперебойного электроснабжения / Б.Н. Абрамович, Ю.А. Сычев, А.В. Федоров, А.А. Бельский; заявитель и патентообладатель федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» (RU) - № 2015109769; заявл. 19.03.2015; опубл. 10.03.2016, Бюл. № 7 - 9 с.

54. Правила устройства электроустановок. 6-ое изд., переработанное и дополненное. М.: Энергоиздат, 2000. - 648 с.

55. РД 51-31323949-31-98 Руководящий нормативный документ выбор количества электроагрегатов электростанций РАО "Газпром" (утвержден заместителем председателя правления РАО "Газпром"

B.В.Ремизовым 23 марта 1998 года).

56. Руководство по эксплуатации измерителя показателей качества электрической энергии «РЕСУРС-ОТ2» . - 80 с.

57. Смоловик, С.В. Основы переходных процессов электроэнергетических систем: Конспект лекций. Часть II / С.В. Смоловик, А.Н. Беляев, Р.В. Окороков, Г.А. Першиков, Рындина И.Е., В.С. Чудный // СПб.: СПбГПУ, 2004, 75 с.

58. Сипайлов, Г.А. Математическое моделирование электрических машин / Г.А. Сипайлов, А.В. Лоос // М.: Высшая школа, 1980. - 176 с.

59. Таганова, А.А. Герметичные химические источника тока: Элементы и аккумуляторы. Оборудование для испытаний и эксплуатации: Справочник / А.А. Таганова, Ю.И. Бубнов, С.Б. Орлов // СПб.: Химиздат, 2005. - 264 с.

60. Федоров, А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий / А.А. Федоров, В.В. Каменева // М.: Энергоатомиздат, 1984. -472 с.

61. Федоров, С.Д. Основные схемотехничекие решения при проектировании систем гарантированного электроснабжения / С.Д. Федоров,

C.В. Облакевич // «Электропанорама», 2000. - № 3. - С. 23-28.

62. Федоров, А.В. Применение источников бесперебойного питания в энергетических установках промышленных объектов в нефтегазовой отрасли / А.В. Федоров, С.В. Бабурин, А.Н. Махалин // Наука и техника в газовой промышленности, 2014. - №2. - С. 70-74.

63. Федоров, А.В. Безопасность электроснабжения автоматизированных энергетических установок технологических объектов газотранспортной системы / А.В. Федоров, А.К. Лесков // Материалы 10-ой конференции «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых», 2013.

- С. 175-177.

64. Федоров, А.В. Использование резервных генераторов в нефтегазовой отрасли / А.В. Федоров, А.К. Лесков // Материалы 11-ой конференции «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых», 2014.

- С. 210-212.

65. Федоров, А.В. Использование резервных генераторов на технологических объектах нефтегазовой отрасли / А.В. Федоров, А.К. Лесков // Материалы международной научно-практической конференции "Энергоэффективность энергетического оборудования", 2014. - С.95-99.

66. Фишман, В.С. Провалы напряжения в сетях промпредприятий. Причины и влияние на электрооборудование // Новости электротехники, 2008. - №5. - С. 35-39.

67. Цыркин, М.И. Совместная работа дизельной электростанции (ДЭС) и источника бесперебойного питания (ИБП) (системы «ДЭС-ИБП») / М.И. Цыркин, А.Я. Гольдинер, К.А. Тюляков // Двигателестроение, 2000. -№2. - С. 45-49.

68. Цыркин, М.И. Система «ДЭС-ИБП». Согласование работы дизельной электростанции (ДЭС) и источника бесперебойного питания (ИБП) / М.И. Цыркин, А.Я. Гольдинер, К.А. Тюляков, С.В. Соколов // Двигателестроение, 2000. - №4. - С. 18-21.

69. Чамов, А.В. Технология изолирования кабелей среднего напряжения повышенной надежности / А.В. Чамов, Й. Леппанен // Наука и техника, 2005. - №5. - С. 8-12.

70. Шабад, М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей // СПб.: ПЭИПК, 2003. - 350 с.

71. Эрдмуте, Тамм Бесперебойное электропитание. Способы и средства достижения // LAN, 2004. - №04. - С. 20-22.

72. Abramovich B.N. Intellectual system of monitoring and control of use of energy resources and electric power level of quality at the distributed generation from alternative and renewables for the enterprises of a mineral and raw complex / B.N. Abramovich, A.V. Fedorov, Y.A. Sychev// Scientific Reports On Resource Issues Vol. 1, Part. 1, TU Bergakademie Freiberg, Germany, 2013, pp. 280-283.

73. Abramovich, B.N. The guaranteed power supply system in conditions of mineral-raw industry using alternative and renewable energy sources / B.N. Abramovich, A.V. Fedorov, Y.A. Sychev // International Scientific and Technical Conference named after Leonardo da Vinci №2 Germany, 2014. - pp.10-16.

74. Bernard, S. Compensation of Harmonic Currents Generated by Computers Utilizing an Innovative Active Harmonic Conditioner / S. Bernard, G. Trochain // MGE UPS Systems, MGE0128UKI-2000, 2000. - 80 p.

75. Cosley, M.R. Battery Thermal Management System / M.R. Cosley, M.P. Garcia // INTELEC 2004. - pp. 38-45.

76. Duke, R.M. The Steady-state Performance of a Controlled Current Active Filter / R.M. Duke, S.D. Round // IEEE Trans. on Power Electronics, vol.8, no.3. - 1993. - рp. 75-78.

77. Fukuda, S. Control Method for a Combined Active Filter System Employing a Current Source Converter / S. Fukuda, T. Endoh // IEEE Trans. on Industry Applications, vol.31. - no.3, 1995. - pp. 80-88.

78. Gruzs, T.M. An Optimized Three-Phase Power Conditioner Featuring Deep Sag Protection and Harmonic Isolation // Liebert Corporation, 1996. - 10 p.

79. Harmonic Disturbances in Networks and Their Treatment // Cahier Technique Schneider Electric, no. 152. - 25 p.

80. Houdek, J.A. Economical Solutions to Meet Harmonic Distortion Limits // MTE Corporation, 1999. - 5 p.

81. Kataoka, T. A three-phases Voltage-type PWM Rectifier with the Function of an Active Power Filter / T. Kataoka, Y. Fuse, D. Nakajima, S. Nishikata // Proc. Power Electronics and Variable Speed Drives, 2000. - p. 10.

82. Kwak, S. A Hybrid Converter System for High Performance Large Induction Motor Drives / S. Kwak, H.A. Toliyat // IEEE Proc. APEC'04, vol.1. -2004. - pp. 100-105.

83. Kyo-Beum, Lee Reduced Order Extended Luenberger Observer Based Sensorless Vector Control Driven by Matrix Converter with Non-linearity Compensation / Kyo-Beum Lee, Frede Blaabjerg // IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol.53. - 2006. - no.1. - pp. 38-43.

84. Massey, G.W. Power Distribution System Design for Operation under Non sinusoidal Load Conditions // IEEE Trans. on Industry Applications, vol.31. -no.3. - 1995. - p. 83-88.

85. Richard, T. Power Quality Improvement Case Study of the Connection of Four 1.6 MVA Flywheel Dynamic UPS System of Medium Voltage Distribution Network / T. Richard, R. Belhomme, N. Biiehheit, F. Gorgette // Trans, and Dist. Conference and Exposition, 2001 IEEE/PES, vol. 1. -pp. 253-258.

86. Zhang, L. Shepherd Control of AC-AC Matrix Converters for Unbalanced and/or Destored Supply Voltage / L. Zhang, C. Watthanasarn, // Proc. IEEE PESC'01, vol.2. - 2001. - pp.125-130.

ПАй "ГИПРПМ.

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ -ГАЗПРОМ ТРАНСШ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ»

(ООО «Газпром трансгаз Сан кг-Петербург-)

Днссергапиолмая работа предстаддяет научный и практический интерес для гзлотрапсаортного предприятия ООО «Газпром трансг&з Сошт-Петербург, 1} соответствии с разработанной в диссертации методикой выбора структуры, основных параметров, режима работы и мест подключения систем локального электропитания объектов транспорта газа, и т.ч. линейных потребителей M Г, обеспечиваются технические и организационные решения, соатаетствугощне требованиям СТО Газпром «Категорийноеть злектропрчемшж® промышленных объектов ] IAO «1 а:шр™»_

Результаты ггропедептаых экспериментальных исследований н промышленных испытаний показали требуемую эффективное^ применения локальных источников электроэнергии и мощности на ЛЧ МГ, снижающих возможный ущерб от перерывов электропитания и недоотнуска Электроэнергии потребителей газотранспортной системы, при обеспечении заданных экономических и технологически* параметров. Непрерывное функционирование электроустановок, нрн соблюдении норм качества электроэнергии, йьгло реализовано С помощью гсримс нения ПОКАЛЫТЫХ модулей ИСТОЧНИКОВ бесперебойного питания и резервных электрогенераторов сопоставимой мощности, что обеспечили непрерывность технологических процессов.

В спя™ с вышеизложенным, ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург» при эксплуатации, реконструкции и строительстве новых объектов Л4 МГ планирует р дальнейшей использовать полученные результаты применений разработанной методики, выводами и рекомендациями, изложенной в диссертации Федорова A.B.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

результатов диссертационной работы «Система бесперебой еюго электроснабжения технологически* объектов

нефтегазово1ч> комплекса» Федорова Алексея Вячеславович

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

о

<0 <0 (О

ir>

(Ч

Cd

RU

tui

2 576 664'1111 C1

(51) МГ]К

I20M.ÜI)

ФЬДEPAJ] El] 9АЛ СЛ VHi LA ПО ИНТЁЛЛАКТУАЛЬНОЙ (ЗйШШнОСтК

И- ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21X22} 20151097 W/07. ] 9.01.20 ¡5

(24 t Дата начала tmxm cpoiza действии шмшт 19.03.2015

П рн ¡)[И(Щ(Н^

(22) Дач подачи заявки: L .2015

J 0.03.201 б Ьтл. ifr 1

(5fhi Слисок АокумпФ; цвтирйщКЕш в ртчгте о шпиж: RUi4J]6S&CJ_ 10.0i.20l Я. RD 22£56ÖSCl, LÖJÖ3.2004. RU 207L626CI. 10.0 L. 1997. ЦВ 4362357А, 31 1319«

Адрес дня пярштст:

199IOÜ. Санет-Петербург, В.О., 2] лнннл. 2, ФГБОУ ВПО "Нацяок&ЛЕ>ныЯ ыннерально-¿ырьевой университет Торный ', отдел ННТСЛЛйКТуаЛЬНйЯ собственности л трансфера геллолагня farr-дел И С u TT)

(71i ABTopfiiij.

Абрамович Берн; Ннколае-внч iRLI\ Cbi'ith Юрнй Анатольевич (RU), Бел ьск ий Алексей Анатольевич [KU), Федоров Алексей Вячеславович (RU)

i7.li П ixeнтообладатчфп^л1);

федеральное государственное бюджетное

I.:npj мвагслъыое учрсшдвиhc jhilljicio

профессионального образованна "НаиноыальлыЯ. икпршис^ыринй унивсрс-лтст Торный' (RU)

(54) УСТРОЙСТВО БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Г57; Е^фсрип.

Нспольшнилми в области элеггроанергетнга Tü\eui4lvkhm результатом нллнстся фй^спечение .(рулет} пЬячагпзгаяитшиитквщв вно,:а ptMepBa Ефн подержании шм&с-одшдац! урувй* заряда диунуляторныя; piiapott Устройстве содержит рснсрвшй.А генератор, i~i.[i.:K развлеки с

инрйс^цицй, LiiLTi>lUU!fl KS ВЫЕ1.|И)М.НГ(1ЧП_ [ [О LJ И Дч:1 В J: Г-С Л L-] I '.-и рЬсЩНСНЦП! с &||1£.'Ш1,1М

устройство»! н вккумулгторнод Йл^рсей, вык люча I ц.".чсу|_ Йослчвдшатсльло соедлнсЕП-ш м с й мф^л иторвсМ ВатарейИ, blihphmm'jlmcm н иньирторо^, выключатели дмл подключения аВГ0]НЧ41Ы.йЙ vjL-i, ipüCriLHLIHI! к главной IL11:11 йсрЛМап) пока, средства цжгоыэ-тячсосогв у. LkViLLjiHji p(tj^to6itfwitft, in п.i.tifjjT1 nttfftft к главной uiiiik- пгроинтц тока, снскуу

упрчвлсЕшя. подкпкшенн^щ i; йвгйЕщхтой клсктросглниин, ррэеривдяиу тш-ератору. выклюп^е-лн для подключеинн аклумуляифмоП йагпрен к нлвергору, устройствам айЬыатнчесиСйщ ввода резерва, одн о ffcji которая подключено йвраллбДЕжШ) шкличатШ для рсдютьэчвщы автономной-мкктростлниии к шиеес псрсмсш юго той, а друкк - паршледьно выключателю для подвлюченн! резервного генератора к пианол шиИс i временного чека, и тнрнеторнш ишутатораи. подключенным вараллепълэ ныилвщтевщ! дчя полклю'Е-сння йлока рфвязш е озсрюснетсмой, а также к выключателю, ¡фдкпшпщпкцг uihelm переменн&ц тока pciepBEioro теЕгерагорл и ШП|НЫК1Ш1|£ I нп.

7J

w

СГ1

ы

СП СП Ol

л*

О

е-р 1

RUSSIAN FEDERATION

(19)

o

co co co r-w

CM

RU

(11)

2 576 66413) C1

(51) Int. Ci.

H02J 9/00 (2006.01)

FEDERAL SERVICE FOR INTELLECTUAL PROPERTY

(12J ABSTRACT OF INVENTION

(21 >(22) Application: 2015109769/07, 19.03.2015

(24) Effective date ibr property rights: 19.03.2015

Priority:

(22) Date of filing: 19.03.2015

(45) Date of publication: 10.03.2016 Bull. № 7

Mail address:

199106, Sankt-Peterburg, V.O., 21 linija, 2, FGBOU VPO "Natsionalnyj mineralno-syrevoj universitet "Gornyj", otdel intellektualnoj sobstvennosti i transfera tekhnologij {otdel IS iTT)

(72) Inventors):

Abramovich Boris Nikolaevich (RU), Sychev JUrij Anatolevich (RU), Belskij Aleksej Anatolevich (RU), Fedorov Aleksej Vjacheslavovich (RU)

(73) Proprietor^):

federalnoe gosudarstvennoe bjudzhetnoe obrazovatelnoe uchrezhdenie vysshego professionalnogo obrazovanija "Natsionalnyj mineralno-syrevoj universitet "Gornyj" (RU)

(54) DEVICE FOR UNINTERRUPTED POWER SUPPLY

(57) Abstract:

FIELD: energy.

SUBSTANCE: use: in electric power engineering. Device comprises backup generator, a unit for isolation with power system, consisting of a rectifier, serially connected with charging device and storage battery, switch, series-connected with storage battery, rectifier and inverter, switches for connecting stand-alone power plant to the main alternating-current bus, means lor automatic disconnection of consumers connected to the main alternating-current bus control system connected to stand-alone power plant, standby generator, switch for connection of the accumulator battery to inverter , devices of automatic backup, one of which is connected in parallel to the switch for connection of stand-alone power plant to alternating-current bus and the other-parallel to the switch for connection of reserve generator to the main alternating-current bus and thyristor switch, connected in parallel to the switch for connection with

the system isolation unit, as well as a switch, mounting AC buses of reserve generator to the rectifier.

EFFECT: two-stage of reserve automatic input while maintaining the required level of charge of accumulator batteries.

1 cl, 1 dwg

NÎ Ol -4 Oï Oï Oï

O

CTp.l 3