Тиристорные устройства автоматического ввода

Тиристорные устройства автоматического ввода резерва (ТАВР) и надежность электроснабжения НПС АК «Транснефть»

 

Автор:  Рубашев Г.М. – к.т.н., главный конструктор АО “НТЦ”РИФ”

 

Компания АК «Транснефть» располагает одним из самых крупных в мире парков нефтеперекачивающих станций (НПС) обеспечивающих транспортировку нефти по магистральным нефтепроводам. Надежность работы НПС во многом определяется надежностью систем электроснабжения магистральных и подпорных электродвигателей 6-10 кВ насосных агрегатов.

К останову насосных агрегатов по причине аномалий внешнего электроснабжения могут привести различные причины, основные из которых – потеря напряжения и посадка напряжения до недопустимого уровня.  ГОСТ  определяющий качество электроэнергии в сетях общего назначения допускает и то и другое, что совершенно неприемлемо для условий сохранения в работе магистральных насосов.

Именно это послужило причиной более 15 лет тому назад инициировать со стороны энергетических служб АК «Транснефть» разработку специальных мер для повышения надежности электроснабжения НПС.  Институтом Энергетической Электроники (ИЭЭ) специализирующимся на разработке бесконтактной коммутационной техники было представлено для испытаний тиристорное устройство автоматического ввода резерва (ТАВР), обеспечивающее сохранение в работе насосных агрегатов благодаря высокому быстродействию тиристорного ключа в качестве секционного выключателя. 

Алгоритм работы ТАВР предусматривает его работу по двум «сценариям» - «по провалу напряжения» и «по рассогласованию фаз». Выбор пути реализации алгоритма зависит от условий электроснабжения магистральных насосов – питание непосредственно от сети предполагает наличие противо эдс на шинах нагрузки, питание насосов через преобразователь частоты исключает наличие противо эдс.

Многолетний опыт эксплуатации ТАВР в системах электроснабжения НПС показал как положительные стороны применения данного устройства, так и необходимость его доработки по замечаниям энергетической службы АК «Транснефть».

К положительным свойствам ТАВР, по нашему мнению, следует отнести возможность осуществить синхронное подключение аварийной секции к резервному источнику без фактической потери питания на магистральном насосе за счёт наличия противо эдс выбегающего двигателя. Достигнуто синхронное переключение электродвигателей неисправной секции сборных шин на исправную секцию с углом рассогласования не более +20-22 электрических градусов.

 Это свойство является главным преимуществом ТАВР по отношению к АВР на контактных аппаратах.

Однако в процессе эксплуатации ТАВР возникли новые требования к алгоритмам его работы и к надежности самого устройства. Эти требования сводятся к следующему:

- повышению надежности работы ТАВР в условиях несинусоидальности и несимметрии питающего напряжения;

- разработке нового алгоритма действия ТАВР при питании НПС от «связанных» источников электроснабжения, в которых выключатель на стороне 110 кВ между линиями питания НПС находится во включенном состоянии;

- повышению термической устойчивости тиристорного коммутатора до величины 45 кА.

Причиной первого требования явилась неустойчивая работа ТАВР в системах электроснабжения с повышенными значениями несинусоидальности и несимметрии питающего напряжения, в основном на подстанциях с частотными преобразователями (Транснефть – Восток) и подстанциях близких к центрам питания тяговых нагрузок железных дорог.

Второе требование связано с типичным устройством «независимых» источников электроснабжения НПС, при котором короткие замыкания во внешней сети вызывают симметричные и несимметричныепадения напряжения на обеих секциях, что приводит к блокировке работы ТАВР.

Третье требование связано с необходимостью повышения надежности тиристорного коммутатора по предельному току коммутации и устойчивости силовой части ТАВР к перенапряжениям, возникающим в питающих НПС сетях.

Разработчиками ТАВР предложены ряд технических решений по устранению замечаний АК «Транснефть».