Энергосбережение и повышение качества электроэнергии в силовых сетях нефтегазовых компаний

Анонс: Нефтегазовые компании, комплексы в потреблении и использовании электроэнергии. Специфика энергопотребления и нагрузки силовых сетей нефтегазодобывающих комплексов. Энергосбережение и повышение качества электроэнергии в силовых сетях нефтегазовых компаний.

Нефтегазовые компании, а по факту масштаба инфраструктуры – нефтегазовые комплексы характеризуются рассредоточенностью технологических объектов, протяженностью и развернутой топологией силовых сетей, превалирующей долей мощной нагрузки нелинейного характера. Все это в совокупности с недостаточно активным интересом менеджментов нефтегазовых комплексов к нивелированию перетоков реактивной мощности и локализации источников гармонических возмущений привело к значительным потерям электроэнергии, которые по официальной статистике Минэнерго РФ находятся в интервале от 60 до 73-75% отпуска.

Осложняет ситуацию модернизация оборудования технологических объектов нефтегазовых компаний и комплексов, как правило, проводимая с интеграцией:

• регулируемых электроприводов с многоимпульсными ШИМ преобразователями, которые при всех их достоинствах являются источниками гармонических возмущений большого спектра с пиками интенсивности искажений по току и напряжению до гармоник 25 порядка (см. о спектре гармонических искажений по току и напряжению для 2-х, 3-х, 6-ти и 12-ти импульсных ШИМ преобразователей здесь);
• энергосберегающего освещения, систем автоматизации, обработки данных и пр., для которых характерно засорение сети гармониками и нечетных, и четных порядков, а также интергармониками.

Специфика энергопотребления и нагрузки силовых сетей нефтегазодобывающих комплексов.

Силовые сети нефтегазодобывающих компаний, комплексов отличаются мощной нелинейной нагрузкой, преимущественно первой категории, питание которых осуществляется от независимых источников напряжением 6 (10) (20) кВ. Географическая рассредоточенность технологических объектов нефтегазодобывающих комплексов предопределяет потери активной мощности при передаче реактивной составляющей, а регулируемые электроприводы на ШИМ преобразователях усугубляют ситуацию, генерируя в сеть токи гармоник разного порядка и интенсивности.

Группировка нагрузки по характеру, режиму работы осложняется, как масштабом и рассредоточенностью силовых сетей, так и различным уровнем напряжения питания оборудования, систем, устройств – к шинам 6 кВ ТП, КТП подключены силовые трансформаторы, блочные кустовые насосные станции добычи, подготовки нефти, газа, конденсата, сепарационные установки подготовки нефти, установки комплексной подготовки газа, газокомпрессорные станции для сжатия попутного нефтяного газа и т.д. В то же время от шин 0,4 кВ питаются многоимпульсные инверторы регулируемых приводов питательных насосов кустов добычных скважин, агрегаты блоков насосных метанола, азотные газокомпрессорные станции, насосные агрегаты широкой фракции легких углеводородов, электроприводы комплексной подготовки газа, внутренней и внешней перекачки, а также системы водоотведения и водоочистки, водоснабжения, теплоснабжения производственных, вспомогательных, жилых объектов, административного корпуса, системы инженерно-технического обеспечения вахтовых жилых комплексов и т.д.

Как итог значительных по объему перетоков реактивной мощности и искажающих параметры сети токов гармоник – рост потерь при транспорте и использовании электроэнергии, увеличение несинусоидальности тока, напряжения, существенные потери мощности и провалы напряжения на силовых трансформаторах подстанций и крайне негативное влияние силовых сетей нефтегазовых комплексов на питающие сети электросетевых компаний, в то время, как:

• с августа 2018 года любой Абонент – Потребитель электроэнергии обязан обеспечить надлежащее техническое состояние и функциональность оборудования, регулирующего реактивную мощность (пункт «в» п.14 раздела II «Правил недискриминационного доступа...», внесенный Постановлением Правительства РФ N 937 от 13.08.2018);
• с декабря 2018 года любой Абонент – Потребитель электроэнергии обязан обеспечить на границе балансовой принадлежности с поставщиком или электросетевой компанией показатели качества электроэнергии и соотношения потребления активной и реактивной мощности, соответствующие обязательным требованиям ТУ на подключение (пункт «е» п.14 раздела II «Правил недискриминационного доступа...», внесенный Постановлением Правительства РФ N 1622 от 21.12.2018);
• с 18 января 2020 года обязательно техническое освидетельствование оборудования сетей напряжения 1 кВ и выше, в том числе статических компенсаторов, конденсаторных установок и конденсаторов (пункт 4 раздела II «Правил проведения технического освидетельствования оборудования, зданий и сооружений объектов электроэнергетики», формализованных Приказом Минэнерго России № 465 от 14.05.2019).

Энергосбережение и повышение качества электроэнергии в силовых сетях нефтегазовых компаний.

Масштабность и развернутость силовых сетей нефтегазовых комплексов предопределяет целесообразность комплексного подхода к решению вопросов энергосбережения, повышения энергетической эффективности, качества электроэнергии, стабильности и надежности силовых сетей. Вместе с тем, безусловным остается факт, что:

• без использования технических средств компенсации реактивной мощности и активных фильтров гармоник, максимально локализованных по ключевым потребителям реактивной энергии и источникам гармонических возмущений соответственно, решить проблемы энергоемкости производства, электроемкости продукта, потерь при транспорте и потреблении электроэнергии нереально;
• экономить на технических средствах компенсации реактивной мощности и локализации гармонических возмущений можно, но не за счет исключения мероприятий, а путем оптимизации мест подключения и мощности установок УКРМ и активных фильтров гармоник, выбора (при возможности) гибридных устройств, а также реализации проектов, разработанных исключительно на базе профессионального энергоаудита сети (сегмента сети) с проведением мониторинга потребности в реактивной энергии и качества электроэнергии по максимальному пакету параметров (см. более детально о пакетах параметров качества электроэнергии здесь).

В качестве эффективных инструментов для решения проблем энергосбережения, повышения энергетической эффективности, качества электроэнергии, стабильности и надежности силовых сетей компания «МИРКОН» предлагает:

• релейные (УКРМ) и быстродействующие тиристорные (УКРМТ) установки повышения коэффициента мощности – низковольтные и среднего напряжения, проектируемые или адаптируемые (при покупке типовой установки) по дискретности ступеней и мощности для оптимального решения проблемы перетоков реактивной энергии без рисков недо- или перекомпенсации;
• релейные и быстродействующие тиристорные установки повышения коэффициента мощности с пассивными фильтрами гармоник (УКРМФ, УКРМТФ) – дросселями или последовательно-параллельными L-C контурами, настроенными на блокировку интенсивных гармоник низких порядков без рисков резонанса с индуктивностью в сети;
• активные фильтры гармоник, превентивно настраиваемые на интенсивные гармонические частоты и устанавливаемые максимально близко к источнику возмущений для снижения мощности и, соответственно цены фильтра;
• гибридные УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ, цена которых ниже, чем у полностью автоматических аналогов за счет одной нерегулируемой ступени, используемой для срезания фоновой (постоянной) потребности в реактивной энергии;
• гибридные активно-пассивные фильтры гармоник, более доступные финансово благодаря снижению мощности транзисторов и диодов активной части за счет демпфирования интенсивных гармоник низких порядков последовательно-параллельными L-C контурами.

Возврат к списку