EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF THE USE OF REACTIVE POWER COMPENSATION IN THE ELECTRICAL NETWORKS OF OIL AND GAS PRODUCING ENTERPRISES

Full Text

Одной из актуальных задач энергосбережения в системах электроснабжения предприятий нефтегазовой отрасли является снижение потерь электроэнергии. Одним из технических мероприятий, направленных на снижение потерь, является установка компенсирующих устройств, в качестве которых в системах распределения электроэнергии применяются батареи статических конденсаторов (далее БСК). Анализ влияния компенсации реактивной мощности проводится для схемы электроснабжения (рис. 1) ряда кустов скважин. Рис. 1. Куст нефтяного месторождения Для составления расчётной схемы используется информация о воздушных и кабельных линиях (табл. 1), об установленных трансформаторах, средней потребляемой активной мощности и коэффициента мощности нагрузки (табл. 2). Таблица 1 Информация о воздушных и кабельных линиях Начальный узел Промежуточный узел Конечный узел марка провода, 35кВ длина, км марка провода, кабеля, 6кВ длина, км ПС 110/35/6кВ ПС-35/6кВ к.1 АС-120 4 А-120 0,91 к.2 А-120 0,48 к.3 А-120 0,54 к.4 А-120 1,44 к.5 А-120 1,5 к.6 А-120 1,92 к.7 А-120 0,91 к.8 А-120 0,84 Таблица 2 Информация об установленных трансформаторов № Куста Тип подстанций Марка, мощность трансформатора, кВА. Коэффициент мощности, cosφ Средняя мощность Р, кВт 1 КТПН ТМ-400 0,7 232 3 КТПН ТМ-160 0,7 70 4 КТПН ТМ-630 0,8 63 6 КТПН ТМ-630 0,7 249 КТПН ТМ-400 0,7 28 7 КТПН ТМ-400 0,7 282 КТПН ТМ-400 0,7 250 8 КТПН ТМ-630 0,7 336 КТПН ТМ-630 0,7 390 Для расчета анализа установившихся режимов рассматриваемой электрической сети использовалась программа «Энергия» [2]. Информация о ветвях, типах линий, марки провода и протяженности вводится в специальном окне программы (рис. 2). Расчет параметров схемы замещения осуществляется автоматически. Для узлов задается уровень напряжения и мощность нагрузки. Расчетная схема с результатами расчета по текущим нагрузкам (рис. 3). Рис. 2. Ввод параметров и выбор объектов энергосистемы Рис. 3. Результаты расчета режима сети при существующей нагрузке Результаты расчёта потерь мощности в текущей схемы представлены на рисунке 5. Выполним компенсацию реактивной мощности исходя из обеспечения экономического тангенса равным 0,4. Для этого выберем для каждого узла устройства компенсации реактивной мощности (далее УКРМ), мощность которых определяется по формуле: (1) где Pср - средняя нагрузка трансформатора. Выбранные номинальные мощности батарей, указанием стоимости приведены в таблице 3. Таблица 3 Выбор БСК № куста Трансформатор tgφ (исх) tgφ P, кВт Qэ, кВар Мощность БСК, кВар, Цена без учета монтажа, руб 1 ТМ-400 1,02 0,4 232 143,84 200 170 510 3 ТМ-160 1,02 0,4 70 43,4 - - 4 ТМ-630 0,75 0,4 63 22,05 - - 6 ТМ-630 1,02 0,4 249 154,38 150 177 470 ТМ-400 1,02 0,4 28 17,36 - - 7 ТМ-400 1,02 0,4 282 174,84 200 170 510 ТМ-400 1,02 0,4 250 155 150 177 470 8 ТМ-630 1,02 0,4 336 208,32 200 170 510 ТМ-630 1,02 0,4 390 241,8 240 213 420 На рисунке 4 приведена расчетная схема, с результатами расчета, после установки УКРМ (https://clck.ru/Z6LZ4). Значения потерь мощности приведены в таблице 4. Таким образом изменение потерь мощности составляют: (2) То есть потери активной мощности в результате компенсации снизились на 33 %. Срок окупаемости источников реактивной мощности можно приближенно определить по формуле: года = 25,8 месяцев (3) где С - стоимость всех УКРМ; 1,5 - коэффициент учета монтажа и доставки; с - тариф за 1 кВт·ч; - разность суммарных потерь до и после установки УКРМ. Стоимость снижения потерь определим исходя из стоимости электроэнергии - 3 рубля за квт/ч. (https://clck.ru/Z6LXW). Стоит так же отметить, что в рассматриваемом фрагменте схемы достаточно большая величина приходится на потери холостого хода трансформатора - 23% до компенсации и 42% с учетом компенсации. Это говорит о низкой загрузке ряда трансформаторов. Коэффициенты загрузки трансформаторов представлены в таблице 4. Таблица 4 Информация об установленных трансформаторов № Куста Тип подстанций Марка, мощность трансформатора, кВА. Коэффициент загрузки до компенсации Коэффициент загрузки после компенсации 1 КТПН ТМ-400 0,815 0,545 3 КТПН ТМ-160 0,608 0,592 4 КТПН ТМ-630 0,12 0,117 6 КТПН ТМ-630 0,554 0,393 КТПН ТМ-400 0,0961 0,0933 7 КТПН ТМ-400 1 0,689 КТПН ТМ-400 0,883 0,625 8 КТПН ТМ-630 0,755 0,534 КТПН ТМ-630 0,882 0,617 Рис. 4. Результаты расчета режима сети при установке БСК Рис. 5. Диаграмма изменения составляющих потерь мощности В результате применения компенсирующих устройств значительно уменьшились потери мощности в электрической сети. Компенсация реактивной мощности с помощью батарей статических конденсаторов позволяет так же уменьшить загрузку трансформаторов и тем самым увеличить их срок службы; разгрузить линии электропередач для уменьшения меньшего сечения проводов и кабелей; улучшить качество электроэнергии у электроприемников; снизить расходы на электроэнергию.

About the authors

A. V Shchekochikhin

Nizhnevartovsk State University

Ph.D.

R. R Abubekerov

E. D Tatarinova

References

Supplementary files