книги из ГПНТБ / Азимов, Б. А. Совершенствование методов проектирования и эксплуатации нефтепромысловых электроустановок

Yt —f(U). Это приводит к большим математическим труд­ ностям при решении задачи оптимального распределения мощности КУ, поэтому приходится воспользоваться прибли­ женными формулами.

Установлено, что для отдельных нефтепромысловых по­ требителей (глубиннонасосные установки, насосные по за­ качке воды в пласт, буровые установки) экономические ха­ рактеристики с достаточной точностью могут быть заменены двучленными формулами

в интервале изменения Аи (—20%; +20% ).

Для компрессорных установок экономические характери­ стики не могут быть аппроксимированы в этом диапазоне одной кривой. Однако, если разбить интервал изменения Аи на две области, то в каждой из них можно подобрать свои параметры aj и а2, так, чтобы погрешность аппроксимации была приемлемой для расчетов.

Как показывают расчеты, компенсация реактивных нагру­ зок нефтепромысловых потребителей электроэнергии (с уче­ том недопущения перекомпенсации) вызывает увеличение уровня напряжения на зажимах электроприемников в пре­ делах 1—-3%. В таком небольшом интервале для любых неф­ тепромысловых потребителей электроэнергии экономические характеристики могут быть заменены двучленными формула­ ми, достаточно близкими к исходной. Следовательно, эффект от изменения уровня напряжения при компенсации реактив­ ных нагрузок можно приближенно представить в виде выра­ жения

где «ь а2. с — коэффициенты, которые могут быть определены по методу наименьших квадратов.

При установке конденсаторов на линии в точках А и В (см. рис. 18) напряжение на зажимах высоковольтных дви­ гателей определяется по формуле

где U• — напряжение на зажимах электродвигателей до уста­ новки компенсирующих устройств, В;

X — индуктивное сопротивление, Ом.

На низковольтной стороне величина напряжения

51

где кт— коэффициент трансформации; Х г— индуктивное сопротивление трансформатора, приве­

денное к стороне высшего напряжения.

Формулу (58) можно рассматривать как частный случай формулы (59) при kT = \ и Z T= 0. Следовательно, выражение (59, приемлемо при питании линий как высоковольтных, так п низковольтных электродвигателей.

Таким образом, для любой категории линии эффект ог изменения уровня напряжения может быть представлен в ви­ де квадратичной функции аргументов QiKB, Q/K„

совпадают с коэффициентами формулы (60). При питании от линии электроприемников разных напряжений коэффициенты Вц определяются суммированием соответствующих коэффи­ циентов выражения (60), вычисленных отдельно для высоко­ вольтных и низковольтных нагрузок линии.

Формулы (49) —(61), выведенные для линии с нагрузкой разных напряжений, справедливы и для линии с нагрузкой только одного напряжения; при этом следует считать равны­ ми нулю отсутствующие реактивные нагрузки, сопротивление

52

+2 2 I &u + 23у.э 7в&ф №(Q,„ + QiH-f- ^,) f=i

При заданной степени компенсации возможно определе­ ние суммарной мощности конденсаторов:

Следовательно, переменные Q,KH , Q;BB подчинены усло­ вию связи. Кроме того, должны выполняться следующие ог­ раничения:

факта, что перекомпенсация не применяется для повышения уровня напряжения.

Таким образом, задача оптимального распределения за­ данной мощности компенсирующих устройств заключается в выборе таких переменных Q(B11, Q,KH. • • •, Q„к« , Q„Kn , ко­ торые максимизировали бы квадратичную функцию (62) при условиях (63)— (65). Такая задача является задачей квадра­ тичного программирования. Разработанные алгоритмы ре­ шения подобных задач могут быть успешно реализованы на ЭЦВМ.

В качестве примера был произведен расчет компенсации реактивной мощности узла нагрузки (см. рис. 18), в доста­ точной степени характерного для нефтепромыслового райо­ на. Данные о параметрах распределительной сети приведе­ ны в табл. 9.

Задача о распределении заданной мощности компенси­ рующих устройств в узле нагрузки была решена в двух ва­ риантах: без учета эффекта от изменения уровня напряжения (I вариант) и с учетом его (II вариант).

53

Величина распределяемой мощности компенсирующих ус­ тройств определялась значением заданной величин coscp. Бы­ ли рассмотрены случаи компенсации реактивной мощности для достижения нейтрального значения costp, равного 0,У2, нормативного значения cos<p, равного 0,95, а также значения

па линиях. С повышением степени компенсации влияние уче­ та режима напряжения на результаты размещения компен­ сирующих устройств уменьшается.

Учет эффекта от изменения уровня напряжения значи­ тельно повышает долю мощности, компенсируемой на низ­ ковольтной стороне каждой линии.

Компенсация реактивной мощности глубиннонасосных ус­ тановок из-за большого реактивного сопротивления питаю­ щего их трансформатора приводит к значительному увеличе­ нию напряжения. Как видно из экономической характеристи-

54

ки глубиннонасосных установок, положительный эффект от повышения напряжения получается высоким. Поэтому в большинстве случаев компенсацию реактивной мощности глубиннонасосных установок следует осуществлять пол­ ностью и обязательно на низковольтной стороне.

за счет применения низковольтных конденсаторов увеличи­ ваются на 10—30%- Однако, в связи с увеличением эконо­ мичности работы электроприемников (в 2 раза) и снижени­ ем потерь мощности в среднем на 12—20% результирующий эффект от рациональной компенсации возрастает на 9—18%.

При решении вопросов, связанных с оптимальной компен­ сацией реактивной мощности, приходится не только распре­ делять заданную суммарную мощность компенсирующих устройств, но и определять оптимальную степень компенса­ ции реактивной мощности узла нагрузки.

При такой постановке задачи функция цели будет иметь вид:

55

57

- — 0. ( / = 1 , 2 , . . f^Q/KH

иограничениям (70) и (71) Отсюда

2AnQiKB+ 2At2Qm -Ь-^н + Зу.эТв/гэ = 0 ,

2A hQikb -f- 2A13QiKH-f- Ais -f- 3y.BTBk3 — 0.

Анализ решений поставленных задач рациональной ком­ пенсации реактивной мощности узлов нагрузки нефтяных районов Азербайджана позволил сделать следующие выво­ ды и рекомендации.

1. Коэффициент мощности электрических нагрузок неф­ тепромысловых установок, имеющих мало меняющийся гра­ фик (группы глубиннонасосных установок, секции компрес­ сорных станций, насосные вторичных методов добычи и др.), должен быть доведен до 0,98—1,0, т. е. следует стремиться к полной компенсации реактивных нагрузок.

2. При компенсации реактивной мощности узла нагрузки, питающего разнородные потребители электроэнергии, необ­ ходимо, в первую очередь, полностью компенсировать по­ требность в реактивной мощности глубиннонасосных устано­ вок с помощью низковольтных конденсаторов (0,38 кВ). Ос­ тавшаяся мощность компенсирующих устройств должна быть распределена между остальными потребителями электроэнер­ гии по принципу минимума потерь мощности в распредели­ тельных сетях.

3. Неучитываемый в настоящее время экономический эф­ фект от улучшения режима напряжения (после установки компенсирующих устройств) приводит к тому, что подсчиты­ ваемая величина экономического эффекта от установки ком­ пенсирующих устройств уменьшается приблизительно на

10—20%.

4. Анализ полученной зависимости годовой экономии от степени компенсации реактивной мощности в нефтепромыс­ ловых электрических сетях показывает, что величина эконо­ мии, получаемая от компенсации реактивных нагрузок, в значительной степени зависит от величины экономического эквивалента реактивной мощности. Следовательно, шкала скидок и надбавок к тарифу на электроэнергию должна быть дифференцированной и с учетом k 3 , характеризующего ве­ личину промышленного предприятия.

5. Подсчет экономического эффекта от компенсации реак­ тивной мощности узла нагрузки нефтяного района показыва-

58