Страница 3

Система динамической компенсации реактивной мощности емкостного характера на компрессорной станции «казачья»

Существенной емкостью обладают установки электрообогрева на основе скин-эффекта. В зависимости от типа установки и режима работы реактивная мощность может составлять 150–400 квар и более. Так, на Бованенковском нефтегазоконденсатном месторождении (НГКМ) суммарная емкостная нагрузка от оборудования электрообогрева «Тепломаг» (ООО «ССТинвест», Россия) превышает 2000 квар.
Некоторые типы пассивных фильтров, применяемых в составе частотно-регулируемого привода, содержат конденсаторы. Если их отключение конструкцией фильтра не предусмотрено, то при работе на долевых режимах образуется значительная реактивная мощность емкостного характера. Например, на КС «Портовая» пассивные фильтры ECOsine FN3410 (Schaffner Holding AG, Швейцария) c преобразователями частоты ACS 550 (ABB Ltd, Швейцария) электроприводов аппаратов воздушного охлаждения (АВО) газа генерируют суммарно до 500 квар.
Конденсаторные установки с коммутацией ступеней контакторами также могут работать с перекомпенсацией из-за ограниченного быстродействия в переходных режимах.
Помимо увеличения полного тока, создания условий резонанса и прочего, емкостные нагрузки обусловливают риски отключений синхронных генераторов защитой по «обратной реактивной мощности». Время и порог срабатывания защиты определяются настройками системы возбуждения и обычно составляют 10–15 с при емкостной нагрузке 15–20 % от полной мощности генератора. Если эти уставки будут превышены, например, после перехода электростанции из режима «Параллельный» (с сетью) в режим «Автономный», генератор отключится.
Активные фильтры способны скомпенсировать реактивную мощность емкостного характера и поддерживать коэффициент мощности (сos φ) в контролируемой точке близким к единице. Это позволяет уменьшить перетоки реактивной мощности между генераторами, сетью и электроприемниками и снизить риски нештатной работы электроустановок.

На КС «Казачья» в составе Анапского линейного производственного управления магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Краснодар» при включении вдольтрассовой воздушной линии электропередачи (ВЛ) 10 кВ (подключение к ячейке № 27, две секции шин закрытого распределительного устройства (ЗРУ) 10 кВ) генерируется реактивная мощность 1,04 Мвар. Это значительно превышает уставку защиты генераторов Stamford газопоршневых электроагрегатов (ГПЭА) Cummins (Cummins Inc., США). Устройства компенсации реактивной мощности емкостного характера ни на данном присоединении, ни в составе ЗРУ 10 кВ не предусмотрены. В связи с этим, для подачи и поддержания напряжения необходима параллельная работа трех ГПЭА при том, что суммарная нагрузка всех потребителей может быть обеспечена меньшим составом ГПЭА. Такой режим работы нецелесообразен, так как ведет к ускоренной выработке ресурса ГПЭА и увеличению эксплуатационных расходов.
Схема системы динамической компенсации (СДК) реактивной мощности емкостного характера на КС «Казачья» представлена на рис. 1. Система рассчитана на компенсацию до 1200 квар реактивной мощности.
Группа активных фильтров (рис. 2) в ЗРУ 10 кВ подключается через согласующий сухой трансформатор 10/0,69 кВ, 1600 кВА (рис. 3, справа). На стороне 0,69 кВ фильтры подключены через вводно-распределительное устройство (рис. 3, слева). Для определения требуемой мощности компенсации в ячейке № 27 отходящей ВЛ 10 кВ установлены трансформаторы тока (ТА1–ТА3 на рис. 1).
Четыре активных динамических фильтра (АДФ № 1–4) в составе СДК объединяются в сеть по интерфейсной шине CANbus для обмена информацией о состоянии каждого АДФ, синхронизации настроек, автоматического распределения нагрузки и динамического выбора ведущего и ведомых фильтров (технология «мульти-мастер»). Одновременно с этим АДФ № 1–4 объединяются с помощью управляемого коммутатора в локальную вычислительную сеть Ethernet для вывода информации на панель оператора и в АСУ верхнего уровня. Протокол обмена данными – Modbus TCP.
Пост оператора (рис. 4) установлен на двери вводно-распределительного устройства СДК (рис. 5).
Задача оператора – включение системы в работу и отключение при выводе в ремонт СДК или ячейки № 27. Требуемое значение сos φ на присоединении устанавливается при параметрировании СДК и, в случае необходимости, может изменяться оператором.
В процессе пусконаладочных работ подтверждено высокое быстродействие СДК, позволяющей проводить полную компенсацию реактивной мощности и исключить ее негативное влияние на работу электростанций собственных нужд (ЭСН).
На рис. 6 представлены показания цифрового терминала релейной защиты и автоматики ячейки № 27 вдольтрассовой ВЛ 10 кВ. Потребление активной мощности составляет 36,7 кВт при генерации реактивной мощности 1,08 Мвар. При электроснабжении КС «Казачья» от Единой энергосистемы (ЕЭС) или в параллельном режиме работы ЭСН с ЕЭС происходит переток реактивной мощности (более 1 Мвар) в «сеть» через вводную ячейку № 28 или № 2 (рис. 7).
На экране автоматизированного рабочего места АСУ ТП ЭСН (рис. 8) этот переток отражается красной линией.