что не является ограничивающим фактором при повышении частоты питающего напряжения
Чем страшны колебания частоты в электросети
Частота переменного тока, используемого мировыми потребителями электроэнергии, допускает два стандарта. Практически во всех странах обоих Америк, Саудовской Аравии и ряде островных государств частота электросети составляет 60Гц, в остальных странах, включая Россию, электрооборудование потребляет переменный ток промышленной частоты 50Гц. Физически частоту переменного тока электросети легко представить в виде частоты вращения генераторов электростанций, точнее их подвижных частей – роторов.
Это один из наиболее важных параметров, характеризующих электрическую сеть, недаром отклонениям частоты в стандарте качества электроэнергии уделено особое внимание. Среди продолжительных отклонений напряжения от номинальных параметров, колебания частоты стоят на первом месте, и лишь потом сосредотачивается внимание на отклонениях напряжения. Стандартом ГОСТ 32144-2013 установлено максимальное отклонение значения частоты от принятых 50 герц, которые составляют ±0.4Гц. При этом номинальные значения частоты должны находиться в пределах 50±0.2Гц.
В чем опасность отклонений от нормально допустимых значений?
Чтобы оценить ущерб, который может принести факт изменения, в частности снижения частоты переменного тока, проблему следует рассматривать в двух аспектах: технологическом и электромагнитном. В обоих вариантах изменение частоты оборачивается экономическими потерями, в той либо иной степени несущими материальный ущерб.
В первом случае снижение частоты ведет к нарушению технологических процессов, связанных с замедлением работы производственного оборудования. Иллюстрацией этому служат частотные преобразователи – регуляторы частоты, предназначенные для плавного пуска мощных электродвигателей. Таким образом, в лучшем случае падает производительность оборудования, в худшем приводит к производству брака.
Электромагнитные потери связаны с изменением баланса реактивных и активных мощностей. Это негативным образом отражается на эффективности работы электрооборудования, так, например понижению частоты питающей сети на 1% сопутствует снижение мощности нагрузки асинхронного двигателя на 3%.
Неблагоприятным образом отклонения от основной частоты сказываются на электрооборудовании с сердечниками из электротехнической стали. Разогрев магнитопроводов приводит к общему нагреву электродвигателей, силовых трансформаторов, что в целом отражается на ресурсах оборудования.
Критично к понижению частоты и собственное технологическое оборудование электростанций. При значительных отклонениях (46 … 45Гц), связанных со снижением активной мощности, наступает так называемая «лавина частоты», происходит отключение энергосистемы.
Опасны для электрооборудования ситуации в случаях повышения частоты, как правило, возникающих при резком снижении потребителями электрической энергии нагрузки. Избыточная мощность в первую очередь опасна для оборудования электростанции. Повышение частоты питающего напряжения приводит к увеличению скорости вращения двигателя асинхронного типа, однако вращательный момент при этом падает. В случае отсутствия запаса по мощности это приводит торможению электродвигателя, вплоть до полного останова.
В дилетантской среде существует ошибочное мнение, что к изменениям частоты критично качество изоляции, вызывающее ее старение. Это не совпадает с действительностью, поскольку боится изоляция воздействия высших гармоник, а отклонения в несколько герц ей не страшны. Причина деструктивных процессов материала изоляции вызвана плохой синусоидальностью напряжения обусловленной наличием гармоник, кратных частоте основного напряжения. Правда, гармоники негативным образом отражаются и на самом оборудовании, что определяет необходимость борьбы с этим явлением.
В нашей компании Вы можете заказать измерение качества электроэнергии, посмотреть информацию о стоимости и порядке проведения работ можно здесь
Остались вопросы?
Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН, ОБОРУДОВАННЫХ УЭЦН С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ
Эксплуатация УЭЦН с помощью частотно-регулируемого привода позволяет преследовать следующие цели:
§ достижение максимального дебита скважины за счет оптимизации работы погружного оборудования;
§ принятие решения о дальнейшей оптимизации скважин за счет спуска большего типоразмера УЭЦН (если при достижении максимальной частоты не выбран потенциал скважины);
§ сохранить работоспособность погружного оборудования.
При повышении частоты питающего напряжения необходимо учитывать зависимости изменения параметров погружного оборудования (закон подобия). Ограничивающими факторами при повышении частоты являются:
§ запас мощности погружного двигателя – при повышении частоты мощность изменяется линейно, в то время, когда потребляемая насосом мощность изменяется с кубической зависимости, и наступает момент, когда двигатель не сможет выдать необходимую насосу мощность (вырастет ток и произойдет остановка по перегрузу);
§ прочность валов погружной системы – при повышении частоты растет нагрузка на вал (т.к. меняется напор, производительность, и момент сопротивления вращению вала) и, выбрав погружной двигатель с большим запасом по мощности имеется риск скручивания вала, особенно при наличии в перекачиваемой жидкости механических примесей (эффект подклинивания);
§ глубина спуска УЭЦН – при повышении частоты в квадратичной зависимости увеличивается напор насоса и существует риск, что напор может превысить глубину спуска УЭЦН и произойдет остановка по недогрузу (когда насос откачает всю жидкость до приема насоса и перейдет в режим холостого хода).
При понижении частоты ограничивающими факторами являются:
§ напор насоса – при снижении частоты напор насоса ЭЦН снижается в квадратичной зависимости и может произойти момент, когда энергии насоса (напора) не хватит, чтобы поднять столб жидкости с динамического уровня и произойдет срыв подачи и остановка УЭЦН от срабатывания защиты по недогрузу (ЗСП).
§ минимально допустимая частота для погружных систем (рекомендуемая заводами-изготовителями) составляет 35Гц;
§ максимальная частота для погружных систем:
w для УЭЦН отечественного производства – 60 Гц;
w для УЭЦН импортного производства – 70 Гц.
§ максимально возможное напряжение питания ПЭД – при повышении частоты необходимо повышать напряжение, подаваемое на двигатель с учетом потерь в кабельной линии, потому что может наступить момент, когда при увеличении частоты вырастет ток и произойдет остановка по перегрузу.
Учитывая ограничивающие факторы при повышении частоты, максимальной частотой для работы с УЭЦН считать частоту, при которой рабочий ток не превышает номинальные значения.
До принятия решения по «раскрутке» скважин необходимо оценить следующие критерии:
§ максимально возможные токовые нагрузки на наземное электрооборудование;
§ максимально возможные нагрузки на автомат в трансформаторной подстанции;
§ сечение силового кабеля по стороне 0,4 кВ для работы с необходимыми нагрузками;
§ текущую и ожидаемую загрузку трансформаторной подстанции 35/6 кВ;
§ текущую и ожидаемую загрузку кустовой трансформаторной подстанции КТППН 6/0,4 кВ;
§ столб жидкости над приемом насоса должен быть достаточным для обеспечения работы УЭЦН без срыва подачи;
§ содержание механических примесей в перекачиваемой жидкости при работе на повышенных частотах не должно превышать значений, заданных заводом-изготовителем согласно исполнения установки;
§ режим работы УЭЦН по токовым характеристикам должен быть стабильным (отсутствие скачков тока характерных подклиниванию насоса или прорывам газа);
Уровень токовых нагрузок УЭЦН не должен быть близким к значению уставки защиты по перегрузу (ЗП). В этом случае необходимо выполнить оптимизацию выходного напряжения на повышающем трансформаторе (подобрать оптимальное напряжение, при котором значение тока минимально). Напряжение на трансформаторе должно быть рассчитано исходя из напряжения, необходимого для двигателя и потерь напряжения в кабельной линии, относительно глубины спуска УЭЦН.
При оптимизации скважин выделяются следующие технологические фазы:
§ Разгон – работа УЭЦН по определенной программе в сторону увеличения рабочей частоты;
§ Отработка – временное прекращение разгона при достижении определенной частоты для снятия контрольных параметров (замеры дебита и КВЧ производить в период после непрерывной отработки в период от 6 до 12 часов);
§ Стабилизация – прекращение разгона на определенном уровне при ухудшении режима работы или выносе КВЧ до возвращения параметров в нормальный режим;
§ Оптимальный режим – режим, при котором достигнут оптимальный режим по дебиту и частоте;
§ Отход – снижение рабочей частоты ниже ранее достигнутой, вследствие остановок УЭЦН по срабатыванию защит, резкого ухудшения режима работы или залповом выносе КВЧ.
Темпы разгона обозначены следующими условиями:
§ Нормальный разгон – программа разгона 0.1Гц/3600сек (2Гц в сутки). Критерии применения:
w режим работы УЭЦН стабильный (токовые нагрузки ровные);
w высота столба жидкости над приемом насоса более 400 м.;
w стабильный вынос или отсутствие мехпримесей, не превышающий критических значений.
§ Осторожный разгон – программа разгона 0.1Гц/7200сек – 0,1Гц/5400сек (1 – 1,5 Гц в сутки). Критерии применения:
w режим работы УЭЦН удовлетворительный (колебания токовых нагрузок не приводят к остановке УЭЦН по недогрузу (ЗСП) или перегрузу (ЗП));
w высота столба жидкости над приемом насоса более 400 м.;
w стабильный вынос или отсутствие мехпримесей, не превышающий критических значений
w применяется для быстрого возврата на рабочую частоту после текущих или плановых отключений УЭЦН при стабильном режиме работы до остановки (токовые нагрузки ровные).
Дата добавления: 2015-09-12 ; просмотров: 10 | Нарушение авторских прав
Нефть, Газ и Энергетика
Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам
Эксплуатация скважин оборудованных УЭЦН с частотно-регулируемым приводом
Эксплуатация УЭЦН с помощью частотно-регулируемого привода позволяет преследовать следующие цели:
— достижение максимального дебита скважины за счет оптимизации работы погружного оборудования;
— принятие решения о дальнейшей оптимизации скважин за счет спуска большего типоразмера УЭЦН (если при достижении максимальной частоты не выбран потенциал скважины);
— сохранить работоспособность погружного оборудования.
При повышении частоты питающего напряжения необходимо учитывать зависимости изменения параметров погружного оборудования (закон подобия). Ограничивающими факторами при повышении частоты являются:
§ запас мощности погружного двигателя – при повышении частоты мощность изменяется линейно, в то время, когда потребляемая насосом мощность изменяется с кубической зависимости, и наступает момент, когда двигатель не сможет выдать необходимую насосу мощность (вырастет ток и произойдет остановка по перегрузу);
§ прочность валов погружной системы – при повышении частоты растет нагрузка на вал (т.к. меняется напор, производительность, и момент сопротивления вращению вала) и, выбрав погружной двигатель с большим запасом по мощности имеется риск скручивания вала, особенно при наличии в перекачиваемой жидкости механических примесей (эффект подклинивания);
§ глубина спуска УЭЦН – при повышении частоты в квадратичной зависимости увеличивается напор насоса и существует риск, что напор может превысить глубину спуска УЭЦН и произойдет остановка по недогрузу (когда насос откачает всю жидкость до приема насоса и перейдет в режим холостого хода).
При понижении частоты ограничивающими факторами являются:
§ напор насоса – при снижении частоты напор насоса ЭЦН снижается в квадратичной зависимости и может произойти момент, когда энергии насоса (напора) не хватит, чтобы поднять столб жидкости с динамического уровня и произойдет срыв подачи и остановка УЭЦН от срабатывания защиты по недогрузу (ЗСП).
§ минимально допустимая частота для погружных систем (рекомендуемая заводами-изготовителями):
— для УЭЦН отечественного производства – 40 Гц;
— для УЭЦН импортного производства – 35 Гц.
§ максимальная частота для погружных систем:
— для УЭЦН отечественного производства – 60 Гц;
— для УЭЦН импортного производства – 70 Гц.
§ максимально возможное напряжение питания ПЭД – при повышении частоты необходимо повышать напряжение, подаваемое на двигатель с учетом потерь в кабельной линии, потому что может наступить момент, когда при увеличении частоты вырастет ток и произойдет остановка по перегрузу.
Учитывая ограничивающие факторы при повышении частоты, максимальной частотой для работы с УЭЦН считать частоту, при которой рабочий ток не превышает номинальные значения.
До принятия решения по «раскрутке» скважин необходимо оценить следующие критерии:
— максимально возможные токовые нагрузки на наземное электрооборудование;
— максимально возможные нагрузки на автомат в трансформаторной подстанции;
— сечение силового кабеля по стороне 0,4 кВ для работы с необходимыми нагрузками;
— текущую и ожидаемую загрузку трансформаторной подстанции 35/6 кВ;
— текущую и ожидаемую загрузку кустовой трансформаторной подстанции КТППН 6/0,4 кВ;
— столб жидкости над приемом насоса должен быть достаточным для обеспечения работы УЭЦН без срыва подачи;
— при наличии погружного датчика на УЭЦН условный столб жидкости над приемом насоса (глубина погружения) можно рассчитать по формуле:
где, Рдатч – давление на приеме насоса по показаниям датчика, атм.;
Рзатр – затрубное давление, атм.;
рнефти – плотность пластовой нефти.
— при отсутствии погружного датчика на УЭЦН условный столб жидкости над приемом насоса можно рассчитать по формуле:
где, L спуска – глубина спуска насоса, метров;
Н дин – динамический уровень в скважине, метров.
— содержание механических примесей в перекачиваемой жидкости при работе на повышенных частотах не должно превышать:
ü для УЭЦН в износостойком исполнении – 500 мл/л;
ü для УЭЦН в обычном исполнении – 100 мг/л;
— режим работы УЭЦН по токовым характеристикам должен быть стабильным (отсутствие скачков тока характерных подклиниванию насоса или прорывам газа).
— уровень токовых нагрузок УЭЦН не должен быть близким к значению уставки защиты по перегрузу (ЗП). В этом случае необходимо выполнить оптимизацию выходного напряжения на повышающем трансформаторе (подобрать оптимальное напряжение, при котором значение тока минимально). Напряжение на трансформаторе должно быть рассчитано исходя из напряжения, необходимого для двигателя и потерь напряжения в кабельной линии, относительно глубины спуска УЭЦН, (согласно п. 3.2.2.).
При оптимизации скважин выделяются следующие технологические фазы:
— Разгон – работа УЭЦН по определенной программе в сторону увеличения рабочей частоты;
— Отработка – временное прекращение разгона при достижении определенной частоты для снятия контрольных параметров (замеры дебита и КВЧ производить в период после непрерывной отработки в период от 6 до 12 часов);
— Стабилизация – прекращение разгона на определенном уровне при ухудшении режима работы или выносе КВЧ до возвращения параметров в нормальный режим;
— Оптимальный режим – режим, при котором достигнут оптимальный режим по дебиту и частоте;
— Отход – снижение рабочей частоты ниже ранее достигнутой, вследствие остановок УЭЦН по срабатыванию защит, резкого ухудшения режима работы или залповом выносе КВЧ.
Темпы разгона обозначить следующими условиями:
— Нормальный разгон – программа разгона 0.1/3600 (2Гц в сутки);
ü режим работы УЭЦН стабильный (токовые нагрузки ровные);
ü давление на приеме насоса более 40 атм.;
ü стабилизация выноса мехпримесей
— Осторожный разгон – программа разгона 0.1/7200 – 0,1/5400 (1 – 1,5 Гц в сутки);
ü режим работы УЭЦН удовлетворительный (колебания токовых нагрузок не приводят к остановке УЭЦН по недогрузу (ЗСП) или перегрузу (ЗП));
ü давление на приеме насоса более 40 атм.;
ü стабилизация выноса мехпримесей
ü применяется для быстрого возврата на рабочую частоту после текущих или плановых отключений УЭЦН при стабильном режиме работы до остановки (токовые нагрузки ровные).
Влияние частоты на электрооборудование и изоляцию
Частота электросети – один из главных параметров потребляемой электроэнергии, ее качество регламентировано требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 32144-2013, согласно которого предельные значения должны составлять 50 ± 0.4 Гц, при этом номинальные значения отклонения частоты не должны превышать 0.2 Гц.
Другим параметром качества электроэнергии, оказывающим непосредственное влияние на работу электрооборудования и связанным с частотой питающего напряжения, является коэффициент искажений, предельная норма которого не должна превышать 12 процентов. По сути, это гармонические составляющие от синусоиды промышленной частоты, искажающие форму питающего напряжения, однако с точки зрения частотного влияния их следует рассматривать как обособленные напряжения более высоких частот.
Еще с одним примером изменения частот мы сталкиваемся в преобразователях частоты, устройствах предназначенных для пуска и регулировки частоты вращения мощных асинхронных электродвигателей.
Каким образом частота влияет на электрооборудование
Частота питающей сети не зря находится среди основных параметров, Рассчитанное на 50 Гц оборудование при отклонениях частоты от установленной нормы страдает в не меньшей степени, чем при отклонениях напряжения. Ущерб, наносимый снижением частоты, принято оценивать по двум направлениям:
Неблагоприятным образом снижение частоты влияет на электрическое оборудование, имеющее стальные магнитопроводы, вызывая перегрев электродвигателей и сердечников трансформаторов. Повышения частоты, происходящие при резком снижении нагрузок, также могут нанести вред работающему электрооборудованию.
Не менее вредно для электроустановок влияние высших гармоник, паразитных напряжений частот кратных частоте 50 Гц.
А теперь посмотрим, чем изменения частот могут грозить изоляции.
Частота сети и изоляция электрооборудования
Допустимые стандартом рамки изменения частоты на состояние изоляции никоим образом не влияют, не страшны ей и отклонения в несколько герц, а вот частоты высших гармоник оказывают существенное влияние в отношении сопротивления изоляции. Искаженный несинусоидальный сигнал способствует ионизационным процессам в слоях диэлектрика, электрическому и химическому воздействию на него, что в конечном итоге оказывается причиной ускоренного старения изоляции.
Изоляция кабелей теряет свою электрическую прочность, что приводит к неизбежному электрическому пробою. Особенно заметно влияние частоты в силовых кабелях, питающих асинхронные двигатели от частотных преобразователей.
Нефть, Газ и Энергетика
Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам
Эксплуатация скважин оборудованных уэцн с частотно-регулируемым приводом.
Эксплуатация УЭЦН с помощью частотно-регулируемого привода позволяет преследовать следующие цели:
— достижение максимального дебита скважины за счет оптимизации работы погружного оборудования;
— принятие решения о дальнейшей оптимизации скважин за счет спуска большего типоразмера УЭЦН (если при достижении максимальной частоты не выбран потенциал скважины);
— сохранить работоспособность погружного оборудования.
При повышении частоты питающего напряжения необходимо учитывать зависимости изменения параметров погружного оборудования (закон подобия). Ограничивающими факторами при повышении частоты являются:
§ запас мощности погружного двигателя – при повышении частоты мощность изменяется линейно, в то время, когда потребляемая насосом мощность изменяется с кубической зависимости, и наступает момент, когда двигатель не сможет выдать необходимую насосу мощность (вырастет ток и произойдет остановка по перегрузу);
§ прочность валов погружной системы – при повышении частоты растет нагрузка на вал (т.к. меняется напор, производительность, и момент сопротивления вращению вала) и, выбрав погружной двигатель с большим запасом по мощности имеется риск скручивания вала, особенно при наличии в перекачиваемой жидкости механических примесей (эффект подклинивания);
§ глубина спуска УЭЦН – при повышении частоты в квадратичной зависимости увеличивается напор насоса и существует риск, что напор может превысить глубину спуска УЭЦН и произойдет остановка по недогрузу (когда насос откачает всю жидкость до приема насоса и перейдет в режим холостого хода).
При понижении частоты ограничивающими факторами являются:
§ напор насоса – при снижении частоты напор насоса ЭЦН снижается в квадратичной зависимости и может произойти момент, когда энергии насоса (напора) не хватит, чтобы поднять столб жидкости с динамического уровня и произойдет срыв подачи и остановка УЭЦН от срабатывания защиты по недогрузу (ЗСП).
§ минимально допустимая частота для погружных систем (рекомендуемая заводами-изготовителями):
— для УЭЦН отечественного производства – 40 Гц;
— для УЭЦН импортного производства – 35 Гц.
§ максимальная частота для погружных систем:
— для УЭЦН отечественного производства – 60 Гц;
— для УЭЦН импортного производства – 70 Гц.
§ максимально возможное напряжение питания ПЭД – при повышении частоты необходимо повышать напряжение, подаваемое на двигатель с учетом потерь в кабельной линии, потому что может наступить момент, когда при увеличении частоты вырастет ток и произойдет остановка по перегрузу.
Учитывая ограничивающие факторы при повышении частоты, максимальной частотой для работы с УЭЦН считать частоту, при которой рабочий ток не превышает номинальные значения.
До принятия решения по «раскрутке» скважин необходимо оценить следующие критерии:
— максимально возможные токовые нагрузки на наземное электрооборудование;
— максимально возможные нагрузки на автомат в трансформаторной подстанции;
— сечение силового кабеля по стороне 0,4 кВ для работы с необходимыми нагрузками;
— текущую и ожидаемую загрузку трансформаторной подстанции 35/6 кВ;
— текущую и ожидаемую загрузку кустовой трансформаторной подстанции КТППН 6/0,4 кВ;
— столб жидкости над приемом насоса должен быть достаточным для обеспечения работы УЭЦН без срыва подачи;
— при наличии погружного датчика на УЭЦН условный столб жидкости над приемом насоса (глубина погружения) можно рассчитать по формуле:
;
где, Рдатч – давление на приеме насоса по показаниям датчика, атм.;
Рзатр – затрубное давление, атм.;
рнефти – плотность пластовой нефти.
— при отсутствии погружного датчика на УЭЦН условный столб жидкости над приемом насоса можно рассчитать по формуле:
;
где, L спуска – глубина спуска насоса, метров;
Н дин – динамический уровень в скважине, метров.
— содержание механических примесей в перекачиваемой жидкости при работе на повышенных частотах не должно превышать:
ü для УЭЦН в износостойком исполнении – 500 мл/л;
ü для УЭЦН в обычном исполнении – 100 мг/л;
— режим работы УЭЦН по токовым характеристикам должен быть стабильным (отсутствие скачков тока характерных подклиниванию насоса или прорывам газа).
— уровень токовых нагрузок УЭЦН не должен быть близким к значению уставки защиты по перегрузу (ЗП). В этом случае необходимо выполнить оптимизацию выходного напряжения на повышающем трансформаторе (подобрать оптимальное напряжение, при котором значение тока минимально). Напряжение на трансформаторе должно быть рассчитано исходя из напряжения, необходимого для двигателя и потерь напряжения в кабельной линии, относительно глубины спуска УЭЦН;
При оптимизации скважин выделяются следующие технологические фазы:
— Разгон – работа УЭЦН по определенной программе в сторону увеличения рабочей частоты;
— Отработка – временное прекращение разгона при достижении определенной частоты для снятия контрольных параметров (замеры дебита и КВЧ производить в период после непрерывной отработки в период от 6 до 12 часов);
— Стабилизация – прекращение разгона на определенном уровне при ухудшении режима работы или выносе КВЧ до возвращения параметров в нормальный режим;
— Оптимальный режим – режим, при котором достигнут оптимальный режим по дебиту и частоте;
— Отход – снижение рабочей частоты ниже ранее достигнутой, вследствие остановок УЭЦН по срабатыванию защит, резкого ухудшения режима работы или залповом выносе КВЧ.
Темпы разгона обозначить следующими условиями:
— Нормальный разгон – программа разгона 0.1/3600 (2Гц в сутки);
ü режим работы УЭЦН стабильный (токовые нагрузки ровные);
ü давление на приеме насоса более 40 атм.;
ü стабилизация выноса мехпримесей
— Осторожный разгон – программа разгона 0.1/7200 – 0,1/5400 (1 – 1,5 Гц в сутки);
ü режим работы УЭЦН удовлетворительный (колебания токовых нагрузок не приводят к остановке УЭЦН по недогрузу (ЗСП) или перегрузу (ЗП));
ü давление на приеме насоса более 40 атм.;
ü стабилизация выноса мехпримесей
ü применяется для быстрого возврата на рабочую частоту после текущих или плановых отключений УЭЦН при стабильном режиме работы до остановки (токовые нагрузки ровные).