МЛСП "Приразломная". Активные фильтры на морских платформах.

Active filters for the offshore platforms.

Специалисты Инженерного центра «АРТ» ведут работы по активным фильтрам на МЛСП "Приразломная" с января 2020 года по настоящее время.

Просто спросить...?

Морская ледостойкая стационарная платформа "Приразломная" На этой платформе работают активные фильтры
Морская ледостойкая стационарная платформа "Приразломная". На этой платформе работают активные фильтры.

По условиям конфиденциальности информация по МЛСП "Приразломная" не предоставляется, но опыт работы на «МЛСП им. Юрия Корчагина», СПБУ «Арктическая», плавучей платформе "Одиссей" морского стартового комплекса "Морской старт" и др. позволяет сформулировать некоторые общие предложения по применению активных фильтров на морских платформах.

Подготовка специалистов Инженерного центра «АРТ»  к вылету на МЛСП «Приразломная».

Особенности эксплуатации электроустановок на морских платформах в части влияния высших гармоник и реактивной мощности.

Система электроснабжения морской платформы в большинстве случаев является автономной. Высшие гармоники тока, образующиеся при работе нелинейных потребителей, в той или иной степени оказывают влияние на все электроустановки.

Мощность нелинейных электроприёмников может быть значительной. Например, при наличии на платформе бурового оборудования, главные приводы бурового комплекса потребляют 2 - 4 МВА полной мощности и более.

Нелинейные электроприёмники оказывают влияние на оборудование измерительного комплекса, автоматизации, связи и др., чувствительное к искажениям напряжения.

Измерение параметров качества электроэнергии и осциллографирование Форма напряжения на шинах питания бурового комплекса
Измерение параметров качества электроэнергии и осциллографирование. Форма напряжения на шинах питания бурового комплекса.

Потребление реактивной мощности на платформах неизбежно обусловлено применением асинхронных электродвигателей. Кроме того, значительная реактивная мощность индуктивного характера возникает при наличии регулируемых электроприводов постоянного тока с управляемыми выпрямителями (пример – рисунок ниже).

Активная мощность и реактивная мощность

Активная мощность (черная линия) и реактивная мощность (синяя линия) при работе буровой лебедки с приводом постоянного тока и управляемым выпрямителем.

Наряду со штатными режимами электроснабжения, на платформах возникают нештатные режимы (с уменьшением количества параллельно работающих генераторов, с переходом на вспомогательные дизель-генераторы и др.). В этих случаях влияние высших гармоник и реактивной мощности на электроустановки резко возрастает.

Влияние высших гармоник и реактивной мощности на электроустановки морских платформ, на первый взгляд, не отличается от того, что наблюдается в общепромышленных установках. Вместе с тем, существенно отличаются РИСКИ ПОСЛЕДСТВИЙ этого влияния.

Набросы реактивной мощности в сочетании с токами высших гармоник приводят к падениям напряжения, вызывающим отключения оборудования.

Изменения напряжения на шинах питания бурового комплекса

Изменения напряжения на шинах питания бурового комплекса.

Большие токи высших гармоник и высокое внутреннее сопротивление источников приводят к значительным искажениям напряжения. Результат – нештатная работа электроустановок (ложные срабатывания реле, отключения преобразователей частоты, перегрев блоков питания приборов и др.).

Суммарный коэффициент искажений напряжения и спектр гармоник

Суммарный коэффициент искажений напряжения и спектр гармоник напряжения на шинах питания бурового комплекса.

Применяющиеся на морских платформах фильтро-компенсирующие устройства (ФКУ) на базе конденсаторных установок могут создавать «забросы» реактивной мощности ёмкостного характера. Это происходит при резко переменной нагрузке, когда ступени ФКУ не успевают отслеживать ее изменение. При сбросе нагрузки конденсаторы некоторое время остаются включенными. Это опасно для генераторов, защита которых может сработать на отключение генераторного автомата.

Заброс реактивной мощности ёмкостного характера

Заброс реактивной мощности ёмкостного характера при спуско-подъёмных операциях.

Дополнительные потери в трансформаторах, кабелях, коммутационных аппаратов могут привести к непредвиденным эффектам, вплоть до срабатывания тепловых расцепителей автоматов и расплавления изоляции проводников.

Обследования и измерения в электроустановках морских платформ. Моделирование высших гармоник.

Обследования и измерения в действующих электроустановках позволяют получить представление об уровне высших гармоник и реактивной мощности. Заключения, сделанные на основании рассуждений о мощности генераторов, наличии фильтров, конденсаторных установок и др. часто оказываются далекими от действительности.

Измерения выполняются одновременно на разных уровнях напряжения (до и выше 1000 В) с применением нескольких приборов контроля качества электроэнергии.

Измерения выполняются в разных режимах работы электроустановок. Например, при обследовании бурового комплекса это могут быть режимы: спуск инструмента, бурение ротором, наращивание свечой, затяжка, подъём инструмента с обратной проработкой, промывка, и др.

При наличии фильтро-компенсирующих устройств, измерения выполняются на их присоединениях. Это позволяет оценить работу ФКУ и достигаемый эффект.

Некоторые важные режимы реализовать «по заказу» сложно. Это относится, например, к нештатным режимам электроснабжения от вспомогательных дизель-генераторов. В таких случаях выполняется моделирование. Проверка работы модели происходит при сопоставлении данных расчетов и измерений по «доступным» режимам.

Применение активных фильтров на морских платформах.

Для применения активных фильтров на морских платформах, как правило, требуется одобрение Классификационного общества Российский морской регистр судоходства (РС, Регистр). Требования РС должны учитываться при проектировании и изготовлении активных фильтров.

Сборка активного фильтра АДФ-У Активные фильтры АДФ-У
Сборка активного фильтра АДФ-У из трех силовых модулей. Активные фильтры АДФ-У шкафного исполнения.

Предпочтительными оказываются активные фильтры модульной конструкции, что позволяет их доставлять до места установки с использование штатных транспортных проемов и/или по существующим трапам.

Требуемые токи компенсации могут достигать нескольких килоампер, поэтому активные фильтры должны объединяться в группы и допускать параллельную работу большого количества модулей.

Активные фильтры должны иметь дружелюбный интерфейс пользователя и простые сервисы наладки и диагностики, не требующие специфических знаний от оперативного персонала.

Панель оператора Графический интерфейс оператора
Панель оператора устанавливается на двери активного фильтра АДФ-У. Графический интерфейс оператора. Главный экран.

Важно, если активный фильтр способен компенсировать высшие гармоники и реактивную мощность одновременно. Это позволяет оптимизировать состав оборудования и стоимость проекта. В процессе эксплуатации системы компенсации может потребоваться изменить приоритеты (например, в сторону компенсации только высших гармоник определенных порядков). Это легко сделать, изменяя настройки активного фильтра с панели оператора.

На судах и платформах всегда мало места. Активные фильтры с водяным охлаждением существенно компактнее, чем изделия с воздушным охлаждением. Кроме того, появляется возможность отводить теплоизбытки в воду, разгрузив системы вентиляции.

Предложения Инженерного центра «АРТ».

Полный комплекс работ по созданию систем динамической компенсации высших гармоник и реактивной мощности в электроустановках морских платформ на базе активных фильтров.

Контактная информация.