Страница 2

Компенсация высших гармоник и реактивной мощности на СПБУ «Арктическая»
Широкое применение статических преобразователей улучшило тактико-технические характеристики судовых электроустановок, но создало дополнительные сложности в обеспечении надежности, электромагнитной совместимости, компенсации балластной мощности.
В ответ на эти запросы промышленность создает новое оборудование, а специалисты Инженерного центра «АРТ» разрабатывают решения автоматизированных систем на базе технологии частотного регулирования.

ООО «Инженерный центр «Автоматизация ресурсосберегающих технологий»

В чем проблема?
Преобразователи частоты, неуправляемые и управляемые выпрямители, тиристорные регуляторы напряжения являются нелинейными электроприёмниками (форма потребляемого тока не повторяет в точности форму напряжения и не является синусоидальной). Несинусоидальный ток может быть представлен геометрической суммой токов высших гармоник различной частоты. Токи высших гармоник в электроприводах не развивают полезной механической мощности, но создают дополнительные потери в генераторах, трансформаторах, кабелях и коммутационных аппаратах, и пр.
С токами высших гармоник связаны высшие гармоники напряжения, величина которых при прочих равных условиях тем больше, чем выше внутреннее сопротивление источника. Источниками электроэнергии в судовых электроустановках являются генераторы, у которых внутреннее сопротивление достаточно высоко, а суммарная установленная мощность преобразователей зачастую соизмерима с мощностью источников. Это усугубляет проблемы, вызываемые высшими гармониками напряжения. Особую опасность представляет резонанс напряжений на частотах высших гармоник, возникающий из-за ёмкости длинных кабелей и других ёмкостных нагрузок. В некоторых случаях искажения напряжения в судовой сети приводит к нарушениям связи, ложным срабатываниям систем защиты и сигнализации и пр.
Нелинейные электроприёмники наряду с высшими гармониками обусловливают появление балластной (реактивной) мощности. Наибольшие проблемы возникают при использовании управляемых выпрямителей, которые применяются как самостоятельно, так и в составе электроприводов. В последнем случае регулирование скорости привода вниз от номинальной сопровождается уменьшением коэффициента мощности. Для источника электроэнергии (судовой электростанции) это означает увеличение загрузки генератора реактивным током, что препятствует передаче активной мощности от первичного двигателя (дизеля, турбины и др.) в сеть.
Все вышеизложенное относится к электроустановкам самоподъёмной плавучей буровой установки «Арктическая» СПБУ 6500/100 проекта 15402М.
Основная проблема заключалась в ограничении производительности бурового комплекса из-за перегрузки генераторов по току. Перегрузка происходила из-за большого реактивного тока, при этом дизели были недогружены по моменту, имели значительный запас по мощности, но не могли её передать в сеть. Источники реактивного тока – электроприводы буровых насосов, буровой лебедки и системы верхнего привода (СВП) с двигателями постоянного тока (по 800 кВт каждый) и трехфазными управляемыми выпрямителями (напряжение питания 690 В).