Подготовка силовых сетей масштабных комплексов под внедрение цифровых технологий.

Анонс: Особенности силовых сетей нефтегазовых комплексов и основные причины, затрудняющие цифровую трансформацию и внедрение цифровых технологий. Установки компенсации, декомпенсации реактивной мощности и активные фильтры гармоник для цифровых сетей нефтегазовых комплексов.


Масштабные производственные комплексы с территориально рассредоточенной, но связанной технологически инфраструктурой горнодобывающей, металлургической, а больше нефтегазовой отраслей формируют ядро отечественной экономики. Вместе с тем, они и наиболее сложные в цифровой трансформации из-за огромного, сложно прогнозируемого числа возмущений в системе, которое согласно закону необходимого разнообразия кибернетики должно быть компенсировано не меньшим количеством управляющих воздействий (см. подробнее в публикации генерального директора ООО «МИРКОН» Чудакова А.Ю. в 6-м (июньском) выпуске журнала «Главный энергетик»). В целом по этим причинам возможности ускоренного внедрения цифровых технологий в нефтегазовую отрасль будут рассматриваться на специальном круглом столе «Факторы развития нефтегазового комплекса» на VII Федеральном Конгрессе «Приоритеты 2024» в декабре текущего года при участии наиболее крупных игроков рынка (ПАО «НК «Роснефть», ПАО «Газпром нефть», ПАО НК «РуссНефть», ПАО «Татнефть», ПАО «Лукойл» и др.), представителей Минпромторга, Минэкономразвития и Минэнерго России.

Сложная топология силовых сетей нефтегазовых комплексов с энергопитанием от независимых источников напряжением 6 (10) (20) кВ, большой протяженностью воздушных, кабельных ЛЭП и высокой «точечной» концентрацией нелинейной нагрузки (преимущественно первой категории надежности), подключенной к шинам ТП, КТП 0.4, 6, 10 кВ создает крайне неблагоприятные условия для перехода на «цифру». Это обусловлено тем, что для большинства сегментов сетей организационно-технические мероприятия по снижению реактивных нагрузок и гармонических искажений технологически неосуществимы или нецелесообразны, а уровень используемых технических средств не соответствует требованиям цифровых сетей по коммутации с программно-аппаратными комплексами автоматических систем управления и оперативности отклика на управляющие сигналы.

Среди критических проблем, как перехода на цифровую сеть, так и самой возможности внедрения цифровых технологий в нефтегазовую отрасль можно выделить необходимость:

  • построения взаимно интегрированных управления технологическим процессом (АСУТП) и диспетчерского управления электроснабжением (АСДУЭ) сложной иерархии с «кустовыми» АСУТП/АСДУЭ на предприятиях (или группах предприятий) комплекса, что определяет необходимость передачи/приема телекоммуникационных пакетов по разным каналам коммутации, в том числе высокочастотной связи для обеспечения надежности и достоверности информации;
  • превентивной и тщательной очистки, как силовых сетей отдельных производственных объектов, так и воздушных, кабельных ЛЭП и всей сети в целом от гармонических возмущений и перетоков мощности, причем не только «традиционной реактивной» индуктивного характера на фундаментальной частоте, но и всей неактивной (фундаментальной реактивной емкостной и нефундаментальной – гармоник, искажений – см. более детально здесь);
  • использования в сети оборудования, автоматически управляемого интеллектуальными контроллерами с быстрым откликом на управляющие сигналы и возможностью интеграции программного обеспечения, совместимого с программными платформами и оболочками программно-аппаратных комплексов АСУТП/АСДУЭ;
  • перевода эксплуатируемого оборудования, в том числе технических средств компенсации, декомпенсации мощности, локализации гармоник на управление полупроводниковыми бесконтактными ключами (тиристорными, транзисторными), что в целом определено, как новой Энергетической стратегии России, так и самой концепцией цифровых сетей.

Установки компенсации, декомпенсации реактивной мощности и активные фильтры гармоник для цифровых сетей нефтегазовых комплексов.

Практическое отсутствие актуализированной целевой федеральной нормативно-правовой базы по неактивной мощности, компенсации/декомпенсации реактивной энергии, локализации источников гармонических возмущений привело к разработке отраслевыми министерствами, ведомствами и отдельными крупными производственно-коммерческими структурами стандартов организаций и/или единых технических требований в виде методических указаний. Так, ПАО «Россети» сгруппировали свои требования к конденсаторным установкам для компенсации реактивной мощности в сетях 0.4-220 кВ в СТО 34.01-3.2.11-012-2017, а ПАО «НК «Роснефть» - к установкам компенсации реактивной мощности 0.4-10 кВ и активным динамическим фильтрам гармоник 0.4 кВ в действующих с 01.01.2020 методических указаниях П4-06.03 М-0151.

Вместе с тем, в отличие от хорошо проработанного, хотя и требующего актуализации в направлении неактивной мощности СТО 34.01-3.2.11-012-2017, П4-06.03 М-0151 в текущей версии вызывают ряд вопросов, которые могут стать критическими при поставках, интеграции и эксплуатации средств компенсации реактивной мощности и локализации источников гармонических возмущений. Так, разработчики методических указаний:

  • вводят собственную терминологию Установок Конденсаторных (УК) для повышения коэффициента мощности (ГОСТ Р 56744-2015), которые в зависимости от заданного параметра регулирования генерацией могут управляться по изменению напряжения в узле нагрузки (аббревиатура УКН), току нагрузки (аббревиатура УКТ), изменению реактивной нагрузки (аббревиатура УКМ или УКРМ), причем все УКН, УКТ, УКМ априори регулируемые автоматические (см. более подробно в этом материале и здесь).
    В то же время несмотря на эффективность применения в силовых сетях комплексов нефтегазовой отрасли, как УКМ, так и УКН, разработчики определяют УКРМ, как установки компенсации реактивной мощности с поддержанием заданного коэффициента «в автоматическом и ручном режиме». Причем несмотря на планируемый переход на цифровые сети, где не приемлемо не только ручное, но и медленное релейное управление подключением/отключением ступеней с набросом токов и падением напряжений во время переходных процессов;
  • вводят собственную терминологию активных фильтров гармоник (в указаниях АДФГ - Активный Динамический Фильтр Гармоник), причем «индивидуальной» или «групповой» компенсации, что:
    - существенно осложнит поставки современных АФГ из-за необходимости внесения изменений в маркировку, техническую документацию;
    - является техническим nonsense, как по генерации противотоков (быстрая, но дискретная в отличие от синхронных двигателей), так и функциональным возможностям (АФГ отличаются мощностью и широтой спектра «рабочих» частот, причем из пакетов в 24-25 и 49-50 гармоник любые частоты могут быть превентивно исключены при настройке);
  • абсолютно не учитывают риски пере- или недокомпенсации в сетях с конденсаторными установками повышения коэффициента мощности (см. более детально о негативах пере- и недокомпенсации здесь).
  • Хорошим решением подготовки к цифровой трансформации для сетей нефтегазовых комплексов могут стать комбинированные установки - сборки типа TSC-TCR (Thyristor-switched Capacitor & Тhyristor-controlled Reactor), которые полностью нивелируют риски перекомпенсации или недокомпенсации мощности на фундаментальной частоте плюс активные фильтры гармоник, но подключаемые максимально ближе к источнику гармонических возмущений, что позволит очистить сеть выше места подключения, а также снизить мощность и цену АФГ.


     485   26.10.2020
Если голосом проще!
Менеджеры готовы принять заявку. Телефоны:
8(800) 707-05-88
(многоканальный)
+7(916) 227-27-07
(WhatsApp)
Если проще написать!
В заявке укажите какая продукция Вас интересует.
Оставить заявку

Ждем Вас в гости!
Согласуйте время и приезжайте в наши офисы для получения технических консультаций
перейти к контактам