Аннотация
Электротехнические системы нефтедобывающих предприятий должны отвечать высоким требованиям надежности и бесперебойности. При этом они имеют высокую протяженность электрических сетей и специфичных потребителей, таких как погружные электродвигатели. Эти факторы приводят к высокой чувствительности подобных электротехнических систем к провалам напряжения, что может вызвать потерю устойчивости электродвигателей. Кроме того, в энергосистеме возможны колебания частоты, которые также оказывают влияние на устойчивость электротехнической системы. Таким образом, оценка устойчивости электротехнических систем нефтедобывающих предприятий при изменении частоты питающего напряжения является актуальной задачей. Для оценки устойчивости была составлена математическая модель во вращающейся с частотой напряжения системе координат. Расчеты производились для электротехнической системы типового куста скважин с двигателями ПЭД-110 117, электроснабжение которого осуществляется по схеме с двойным преобразованием напряжения. На первом этапе было смоделировано изменение частоты в номинальном режиме работы, это позволило установить, что рассматриваемая электротехническая система становится абсолютно устойчивой при пониженной частоте и абсолютно неустойчивой при повышенной частоте. Для количественной оценки устойчивости с учетом ограничений по частоте была предложена методика на основе метода площадей. На втором этапе были рассмотрены изменения частоты по линейному закону, возникающие одновременно с провалом напряжения. Установлено, что при линейном повышении частоты коэффициент запаса устойчивости снижается, а при уменьшении частоты – повышается. Полученные результаты позволяют оценивать устойчивость электротехнических систем не только при изменении напряжения, но и при изменении его частоты.
Ключевые слова
электротехническая система, устойчивость, погружной электродвигатель, изменение частоты, граница динамической устойчивости, коэффициент запаса устойчивости
1. Ершов М.С., Егоров А.В., Трифонов А.А. Устойчивость промышленных электротехнических систем. М.: ООО «Издательский дом «Недра», 2010. 319 с.
2. Ершов М.С., Комков А.Н., Блюк В.В. Процедуры расчета показателей устойчивости многомашинных электротехнических систем промышленных производств // Промышленная энергетика. 2021. № 9. С. 18-26. doi: 10.34831/EP.2021.54.41.004
3. Komkov A., Ershov M., Blyuk V. Algorithms for quick calculation of transition processes at asymmetric modes of multi-machine electrotechnical systems with asynchronous drives // Proceedings of 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). IEEE, 2020. Pp. 901-904. doi: 10.1109/SUMMA50634.2020.9280642
4. Абрамович Б.Н., Устинов Д.А., Поляков В.Е. Динамическая устойчивость работы установок электроцентробежных насосов // Нефтяное хозяйство. 2010. №9. С. 104-106.
5. Abdulveleev I.R., Kornilov G.P., Gazizova O.V. Improving stability of TPP load center by optimization of startup modes of synchronous motors // Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). IEEE, 2022. Pp. 440-445. doi: 10.1109/ICIEAM54945.2022.9787246
6. Нигаматуллин Р.М., Газизова О.В., Малафеев А.В. Исследование влияния регулирующего эффекта нагрузки на уровень напряжения питающей подстанции с учётом мощности короткого замыкания энергосистемы // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 2 (47). С. 19-25. doi: 10.18503/2311-8318-2020-2(47)-19-25
7. Лосев Ф.А., Сушков В.В. Разработка методики и алгоритмов оценки влияния несимметричных провалов напряжения на устойчивость узла асинхронной электродвигательной нагрузки нефтяных месторождений // Омский научный вестник. 2018. № 4(160). С. 94-98. doi: 10.25206/1813-8225-2018-160-94-98
8. Лосев Ф. А., Мартьянов А.С., Сушков В.В. Оценка динамической устойчивости погружных установок электроцентробежных насосов // Актуальные вопросы энергетики: материалы Международной научно-практической конференции. Омск, 2017. С. 303-306.
9. Ippolito M.G., Musca R., Zizzo G. Frequency dynamics of power systems with temporally distributed disturbances // Sustainable Energy, Grids and Networks. 2021. Vol. 28. 100536. doi: 10.1016/j.segan.2021.100536
10. Modeling frequency response dynamics in power system scheduling / Z. Zhang, E. Du, G. Zhu, N. Zhang, C. Kang, M. Qian, J.P.S. Catalao // Electric Power Systems Research. 2020. Vol. 189. 106549. doi: 10.1016/j.epsr.2020.106549
11. Ghorbaniparvar M. Survey on forced oscillations in power system // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2017. Vol. 5. Pp. 671-682. doi: 10.1007/s40565-017-0273-4
12. Ершов М.С., Егоров А.В., Комков А.Н. Влияние частоты на устойчивость промышленных электротехнических систем // Промышленная энергетика. 2013. № 9. С. 21-25.
13. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: учеб. для электроэнергет. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1985. 536 с.
14. Егоров А.В., Новоселова Ю.В. Устойчивость асинхронных многомашинных комплексов при внешних многопараметрических возмущениях // Промышленная энергетика. 2000. № 11. С. 24-27.
15. Важнов А.И. Электрические машины. Ленинград: Энергия, 1968. 768 с.
16. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: учебник для вузов. Санкт-Петербург : Питер, 2010. 350 с.
17. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. 18 с.
Лосев Ф.А., Сушкова В.Р., Хамитов Р.Н. Оценка устойчивости электротехнических систем нефтедобывающих объектов с погружными электродвигателями при изменении частоты питающего напряжения // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 2(59). С. 4-10. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-2(59)-4-10