Ускорение действия автоматического повторного включения на нпс при нарушениях в систеМе электроснабжения в.Ю. Алексеев, с.Е. Клименко, в.А. Шабанов, р.З. Юсупов
(Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа)
В статье рассматривается новый алгоритм взаимодействия устройств автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР) на нефтеперекачивающих станциях (НПС) путем ускорения АПВ. Ускорение действия устройств АПВ позволяет облегчить условия самозапуска синхронных двигателей (СД) магистральных насосных агрегатов (МНА), снижает количество коммутаций, повышает вероятность сохранения технологического режима перекачки и тем самым позволяет повысить бесперебойность работы НПС при потере питания от одного из внешних источников электроснабжения.
Технологический процесс перекачки нефти по магистральным нефтепроводам предъявляет повышенные требования к бесперебойности работы МНА. При этом отключение и остановка одного из МНА на одной из НПС может привести к нарушению всего технологического процесса перекачки и остановки всех остальных НПС нефтепровода. Одной из причин отказа в работе НПС является нарушение электроснабжения от одного из внешних источников.
Электроснабжение НПС осуществляется от двух независимых взаимно резервирующих друг друга источников питания c быстродействующими устройствами релейной защиты и автоматики. При нарушении электроснабжения от одного из двух источников питания сначала происходит отключение вводного выключателя секции шин потерявшей питание, далее срабатывает электрическое АВР с действием на включение секционного выключателя. После восстановления напряжения на внешнем источнике питания, с выдержкой времени, происходит срабатывание АПВ ввода с действием на включение вводного выключателя терявшей питание секции шин. При этом выдержка время срабатывания АПВ ввода выбирается таким образом, чтобы сначала успевало срабатывать устройство АВР и только после него устройство АПВ. Такая очередность действия этих устройств автоматики на НПС оправдана только в тех случаях, когда напряжение питания на одном из источников исчезает длительно. В этих случаях основная задача АВР на НПС – обеспечить условия успешности самозапуска МНА и тем самым сохранить бесперебойность технологического режима перекачки. А основная задача АПВ на НПС – возврат АВР и переход на электроснабжение от двух источников питания. Однако перерывы электроснабжения от одного из источников питания чаще всего кратковременные, так как происходят обычно из-за коротких замыканий в сети энергосистемы. Такие короткие замыкания отключаются быстродействующими средствами релейной защиты энергосистемы. При этом перерыв электроснабжения от одного из источников может быть меньше времени срабатывания АВР. В этих условиях целесообразнее другой алгоритм работы данных устройств автоматики, при котором АПВ ввода будет срабатывать до работы АВР. Статья посвящена ускорению включения устройств АПВ при нарушениях в системе электроснабжения.
Для повышения надежности резервирования шины 6(10) кВ технологических закрытых распределительных устройств (ЗРУ) НПС секционируют, а электродвигатели МНА распределяют по одному или по два на каждую секцию. Рабочий и резервный МНА должны быть при этом на разных секциях шин. Упрощенная схема двухсекционного технологического ЗРУ приведена на рисунке 1. В нормальном режиме секционный выключатель (СВ) выключен и секции шин IСШ и IIСШ работают раздельно. Синхронный двигатель СД№1, СД№4 в рабочем режиме (выключатели В3, В5 включены), СД№2, СД№3 – в технологическом резерве (выключатели В4, В6 выключены).
Режим потери питания от одного из двух внешних источников выявляется с помощью защит от потери питания (ЗПП). На НПС с синхронным приводом МНА используется ЗПП с пуском по снижению частоты напряжения на шинах ЗРУ с контролем направления активной мощности по питающему вводу 6(10) кВ [1,2]. Обозначим такую защиту – ЗПП-1 (рисунок 1).
Рисунок 1 ─ Упрощенная схема ЗРУ-6(10) кВ
При нарушении электроснабжения от источника питания ИП1 срабатывает ЗПП-1 первой секции шин и действует на отключение выключателя В1 ввода 1. При этом секция шин I СШ, потерявшая питание, отделяется от неисправной питающей сети. Выключатель В3 остается включенным. По факту отключения выключателя ввода В1 происходит пуск схемы АВР СВ. При включении СВ питание первой секции шин восстанавливается и электродвигатель СД№1 оказывается в режиме самозапуска. После завершения успешного самозапуска технологический процесс перекачки восстанавливается.
Напряжение питания Uип контролируется с помощью измерительного трансформатора ТН, который подключается к питающей линии 6(10) кВ до выключателя ввода. При появлении напряжения на источнике питания ИП1 происходит пуск схемы АПВ. На НПС АПВ ввода выполнено с улавливанием синхронизма, что означает включение выключателя ввода происходит при малых углах сдвига фаз напряжения питания от энергосистемы и напряжения на секции шин. После пуска АПВ с выдержкой времени действует на включение выключателя В1 ввода 1 и с дополнительной выдержкой времени после включения выключателя ввода действует на отключение выключателя СВ. Рассмотренное взаимодействие АВР и АПВ, применяющееся в настоящее время на многих НПС, имеет следующие недостатки. Во-первых, после отключения выключателя ввода и включения секционного выключателя НПС переходит на длительное питание от одного внешнего источника. При этом появляется опасность полного погашения питания НПС в случае короткого замыкания в сети оставшегося источника. Во-вторых, в случае неуспешного самозапуска СД№1 на I СШ, например, из-за глубокой посадки напряжения, может сработать вторая ступень защиты минимального напряжения и подействовать на отключение как СД№1, так и СД№4 на II СШ, что приведет к полной остановке НПС и нарушению технологического режима перекачки нефтепровода.
Для устранения отмеченных недостатков целесообразно в случае появления напряжения на источнике питания ИП1 не ниже, чем 0,95Uном, ускорить действие АПВ и включить выключатель ввода до того как сработает устройство АВР на включение секционного выключателя,. При этом дополнительно необходимо обеспечить контроль встречного напряжения на секции шин, потерявшей питание и блокировать работу АВР.
С учетом изложенного алгоритм работы автоматики при нарушении электроснабжения от источника питания ИП1 будет следующим: по факту отключения выключателя ввода В1 происходит одновременный пуск и схемы АВР СВ, и АПВ. В случае, если напряжения на источнике ИП1 (на выходе трансформатора ТН) появится до срабатывания устройства АВР, причем величина напряжения будет не ниже 0,95Uном, то работа АВР блокируется. Одновременно пуск АПВ переключается с пуска по улавливанию синхронизма на пуск с ожиданием снижения напряжения на потерявшей питании секции шин. После того как встречное напряжение на потерявшей питании секции шин снизится до безопасной величины (по [1] до величины 0,4Uном) происходит включение выключателя ввода В1 от устройства АПВ. При включении выключателя ввода В1 питание первой секции шин от источника питания ИП1 восстанавливается и электродвигатель СД№1 оказывается в режиме самозапуска. После завершения успешного самозапуска технологический процесс перекачки восстанавливается. В случае же неуспешного самозапуска СД№1 на I СШ, что маловероятно, так как самозапуск происходит в облегченных условиях (без нагруженного СД№4 на II СШ), происходит остановка только одного рабочего МНА, а не всей НПС. Кроме того необходимо отметить то, что в случае успешного действия ускорения АПВ снижается количество коммутаций СВ.
Таким образом, введением ускорения действия АПВ повышается надежность электроснабжения за счет сохранения питания от двух внешних источников, облегчаются условия самозапуска СД МНА, снижается количество коммутаций, повышается вероятность сохранения технологического режима перекачки, что в результате позволяет повысить устойчивость работы НПС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ОР-17.01-60.30.00-КТН-015-1-05. «Регламент обеспечения устойчивой работы НПС при отключении одного источника электроснабжения (отключение питающей ВЛ, отключение питающего трансформатора)».
2. Беляев А.В. Противоаварийное управление в узлах нагрузки с синхронными электродвигателями большой мощности. Л.: Издание Петербургского энергетического института. 2002. – 79 с.
УДК 661.233