Способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата Российский патент 2024 года по МПК F04D25/06 F04D27/00 H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты энергосистемы при работе электроприводных газоперекачивающих агрегатов.

Из уровня техники известно устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя (патент RU 2288534 C1, опубл. 27.11.2006), содержащее трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток и коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов, при этом вторые зажимы конденсаторов подключены к началам обмоток статора и к зажимам выключателя, а коммутационный аппарат выполнен в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключены параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован контактом магнитного пускателя, другие контакты магнитного пускателя подключены между точками соединения концов статорных обмоток и конденсаторов. Устройство обеспечивает ограничение пускового тока и компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя, но не решает проблемы определения оптимальной мощности устройства компенсации реактивной мощности, зависящей от фактических характеристик источника питания, преобразователя частоты и асинхронного электродвигателя при работе в составе электроприводного газоперекачивающего агрегата.

Известно устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей (патент RU 110559 U1, опубл. 20.11.2011), организованное в виде коммутационно связанных средств для создания компенсационного тока и средства коммутации для подключения к каждой из фаз обмоток статора асинхронного двигателя, при этом устройство снабжено блоком задатчика тока, блоком измерителя тока, узлом сравнения, при этом каждое из средств для создания компенсационного тока выполнено в виде блока параллельно соединенных конденсаторов, а средство коммутации выполнено в виде блока промежуточных реле, причем первые внешние зажимы конденсаторов подключены к началу статорной обмотки асинхронного двигателя, а вторые внешние зажимы - к концам обмоток блока промежуточных реле, обмотки которого шунтированы резисторами и замыкающие контакты которого предназначены для подключения необходимого числа блока конденсаторов и резисторов, обеспечивающих согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи асинхронного двигателя, кроме того, концы обмоток блока промежуточных реле соединены с концом статорной обмотки асинхронного двигателя, а начала обмоток подключены к устройству сравнения, обеспечивающему возможность определения разности между величиной потребляемого тока и значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком задатчика тока. Устройство обеспечивает автоматическую компенсацию реактивной мощности асинхронных двигателей, что способствует общему снижению потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, но проблема определения оптимальной мощности устройства компенсации реактивной мощности, зависящей от фактических характеристик источника питания, преобразователя частоты и асинхронного электродвигателя при работе в составе электроприводного газоперекачивающего агрегата, сохраняется.

Известно устройство компенсации реактивной мощности (патент RU 158228 U1, опубл. 27.12.2015), содержащее конденсаторную батарею, катушку магнитного пускателя, контакты магнитного пускателя, которые первыми контактами соединены с питающей сетью трехфазного переменного тока, а вторыми контактами соединены с батареей конденсаторов, при этом в устройство входит блок управления, который подключен к однофазной питающей сети через замыкающие пусковые контакты и шунтирующие контакты катушек магнитных пускателей двигателей, вторые контакты которых соединены с первыми контактами размыкающих контактов, подключенных вторыми контактами с катушками магнитных пускателей асинхронных электродвигателей и блоком механических контактов катушки магнитного пускателя первого электродвигателя, который соединен с катушками магнитных пускателей батареи конденсаторов, замыкающими свои контакты для включения в работу батареи конденсаторов, соединенных по схеме треугольник, с первым либо со вторым электродвигателями. Блок управления регулирует поочередное включение конденсаторных батарей, в зависимости от того, какой двигатель работает. Данное устройство обеспечивает повышение годового времени использования батареи конденсаторов, но не решает проблему определения оптимальной мощности устройства компенсации реактивной мощности, зависящей от фактических характеристик источника питания, преобразователя частоты и асинхронного электродвигателя электроприводного газоперекачивающего агрегата, учитывая, что например, в составе компрессорной станции одновременно могут работать два и более электроприводных газоперекачивающих агрегатов.

Техническая проблема заключается том, что при работе электроприводного газоперекачивающего агрегата совместно с преобразователем частоты вырабатывается реактивная мощность, и возникают паразитные гармоники, а подключение устройства компенсации реактивной мощности приводит к появлению режима феррорезонанса между устройством компенсации реактивной мощности и силовым трансформатором источника питания (питающей подстанции). Предотвратить появление феррорезонанса можно, если мощность устройства компенсации реактивной мощности будет определена (рассчитана) в зависимости от фактических характеристик источника питания, преобразователя частоты и асинхронного электродвигателя электроприводного газоперекачивающего агрегата.

Техническим результатом является создание способа работы электроприводного газоперекачивающего агрегата, позволяющего рассчитывать определенное (уникальное) значение мощности устройства компенсации реактивной мощности в зависимости от фактических характеристик источника питания, питающего компрессорную станцию, преобразователя частоты и асинхронного электродвигателя электроприводного газоперекачивающего агрегата, что обеспечивает значительно большее снижение потребления электроэнергии, как для одного электроприводного газоперекачивающего агрегата, так для нескольких электроприводных газоперекачивающих агрегатов в составе компрессорной станции, при этом не приводя к феррорезонансу и усилению паразитных гармонических составляющих напряжения.

Технический результат обеспечивает предложенный способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата, при котором выполняют последовательную подачу электроэнергии среднего класса напряжения от источника питания по силовому кабелю через первое коммутационное устройство на шины, далее через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, запуск асинхронного электродвигателя с последующим выходом на номинальный режим работы, при котором по достижении значения тока в статоре электродвигателя верхней границы уставки максимальной токовой защиты подключают устройство компенсации реактивной мощности через третье коммутационное устройство с последующей компенсацией реактивной мощности, при этом определение мощности устройства компенсации реактивной мощности выполняют экспериментально перед вводом в постоянную эксплуатацию электроприводного газоперекачивающего агрегата, осуществляя подачу напряжения через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, запуск асинхронного электродвигателя с выходом на околономинальный режим работы, затем, замыкая контакты третьего коммутационного устройства, последовательное поочередное подключение к шинам устройства компенсации реактивной мощности с разными значениями мощности, проверку наличия или отсутствия паразитных гармонических составляющих, фиксацию значений мощности устройства компенсации реактивной мощности, при которых отсутствуют паразитные гармонические составляющие, и выбор наибольшего значения мощности устройства компенсации реактивной мощности среди тех значений, где отсутствуют паразитные гармонические составляющие, а при снижении потребляемого тока асинхронным электродвигателем до значения нижней границы уставки максимальной токовой защиты отключение устройства компенсации реактивной мощности.

Также технический результат обеспечивает второй способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата, при котором выполняют последовательную подачу электроэнергии среднего класса напряжения от источника питания по силовому кабелю через первое коммутационное устройство на шины, далее через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, и запуск асинхронного электродвигателя с последующим выходом на номинальный режим работы, при котором по достижении значения тока в статоре электродвигателя верхней границы уставки максимальной токовой защиты, подключают устройство компенсации реактивной мощности через третье коммутационное устройство с последующей компенсацией реактивной мощности, при этом определение мощности устройства компенсации реактивной мощности выполняют экспериментально перед вводом в постоянную эксплуатацию электроприводного газоперекачивающего агрегата, осуществляя подачу напряжения через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, запуск асинхронного электродвигателя с выходом на околономинальный режим работы, затем, замыкая контакты третьего коммутационного устройства, последовательное поочередное подключение к шинам устройства компенсации реактивной мощности с разными значениями мощности, проверку наличия или отсутствия паразитных гармонических составляющих, фиксацию значений мощности устройства компенсации реактивной мощности, при которых отсутствуют паразитные гармонические составляющие, и выбор наибольшего значения мощности устройства компенсации реактивной мощности среди тех значений, где отсутствуют паразитные гармонические составляющие, а в случае возникновения аварийного события при работе электроприводного газоперекачивающего агрегата подачу сигнала на размыкание контактов второго коммутационного устройства, прекращение подачи напряжения на преобразователь частоты через блок согласующих трансформаторов и отключение асинхронного электродвигателя, и подачу сигнала на размыкание контактов третьего коммутационного устройства и отключение устройства компенсации реактивной мощности.

Кроме того, оба способа работы электроприводного газоперекачивающего агрегата определяют значение верхней границы уставки максимальной токовой защиты микропроцессорного устройства релейной защиты коммутационного устройства после определения мощности устройства компенсации реактивной мощности, для чего зафиксированное ранее значение тока асинхронного электродвигателя при включении устройства компенсации реактивной мощности выбранной мощности домножают на коэффициент приведения от 1,05 до 1,2, и полученное значение вводят в микропроцессорное устройство второго коммутационного устройства как верхнее значение уставки максимальной токовой защиты, при этом значение нижней границы уставки максимальной токовой защиты в микропроцессорного устройства релейной защиты определяют и вводят на 5-10% ниже значения верхней границы уставки.

Кроме того, способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата предусматривает, что в случае возникновения аварийного события при работе электроприводного газоперекачивающего агрегата и отключения второго и третьего коммутационных устройств, следующее подключение устройства компенсации реактивной мощности к шинам осуществляют через заданное время t, а временную задержку обеспечивает встроенный таймер микропроцессорного устройства релейной защиты второго коммутационного устройства.

Предложенное изобретение поясняют схемы:

Фиг. 1 – структурная схема ЭГПА с устройством КРМ.

Фиг. 2 – структурная схема двух ЭГПА с устройствами КРМ.

Предложенный способ реализует система (фиг. 1, 2), включающая закрытое распределительное устройство 1, содержащее коммутационные устройства 2 (первое), 3 (второе), 4 (третье), как показано на фиг. 1 или 2 (первое), 3_1 и 3_2 (вторые), 4_1 и 4_2 (третьи), как показано на фиг. 2, присоединенные к шинам 5. Коммутационные устройства 3 (3_1, 3_2) и 4 (4_1, 4_2) включают микропроцессорные устройства релейной защиты (РЗ) 6 (6_1, 6_2) и 7 (7_1, 7_2), которые могут быть реализованы в виде микропроцессорного устройства SEPAM S80 или иного аналогичного устройства, а также встроенный таймер (на фиг. 1, 2 не показан).

Электроприводной газоперекачивающий агрегат (ЭГПА) 8 (8_1, 8_2) включает асинхронный электродвигатель 9 (9_1, 9_2), управляемый преобразователем частоты 10 (10_1, 10_2). Преобразователь частоты 10 (10_1, 10_2) электрически соединен с коммутационным устройством 3 (3_1 и 3_2 ) через блок согласующих трансформаторов 11 (11_1, 11_2). Устройство компенсации реактивной мощности (КРМ) 12 (12_1, 12_2) электрически соединено с коммутационным устройством 4 (4_1, 4_2). Источник питания 13, например, подстанция номинальным напряжением 220/10 кВ подключена к закрытому распределительному устройству 1 силовым кабелем 14. Кроме того, система и ее функциональные элементы могут содержать иные известные функциональные элементы и связи, не относящиеся к предмету изобретения.

Предложенный способ работает следующим образом.

Электроэнергию среднего класса напряжения подают от источника питания 13 (фиг. 1) по силовому кабелю 14 через замкнутые контакты первого коммутационного устройства 2 на шины 5 закрытого распределительного устройства 1, и далее через замкнутые контакты второго коммутационного устройства 3, блок согласующих трансформаторов 11 на преобразователь частоты 10. Управляющая команда системы автоматизированного управления (на фиг. 1 не показана) электроприводного газоперекачивающего агрегата 8 или оператор (на фиг. 1 не показан) запускает асинхронный электродвигатель 9 ЭГПА 8. Когда асинхронный электродвигатель 9 выходит на околономинальный режим работы, и значение тока в статоре асинхронного электродвигателя 9 достигает значения верхней границы уставки максимальной токовой защиты, то в микропроцессорном устройстве РЗ 6 второго коммутационного устройства 3 срабатывает токовая защита. Микропроцессорное устройство РЗ 6 подает команду на замыкание контактов третьего коммутационного устройства 4, и устройство КРМ 12 подключается к шинам 5 для компенсации реактивной мощности, при этом определение мощности устройства компенсации реактивной мощности 12 осуществляют экспериментально предварительно перед вводом электроприводного газоперекачивающего агрегата 8 в постоянную эксплуатацию.

Мощность устройства КРМ 12 определяют экспериментально следующим образом. Подают напряжение через второе коммутационное устройство 3, блок согласующих трансформаторов 11 на преобразователь частоты 10. Запускают асинхронный электродвигатель 9, выводят его на околономинальный режим работы. Затем, замыкая контакты третьего коммутационного устройства 4, последовательно по очереди к шинам 5 подключают устройство КРМ 12 с разными значениями мощности (от минимальной до максимальной мощности с определенным шагом, например, 50, 100 или 150 кВар) в зависимости от мощности отдельных конденсаторных батарей. Фиксируют значения мощности устройства КРМ 12, при которых отсутствуют паразитные гармонические составляющие, не происходит перекомпенсация реактивной мощности при номинальном режиме работы асинхронного электродвигателя 9. Дополнительно фиксируют значение потребляемого асинхронным электродвигателем 9 тока в момент подключения устройства КРМ 12. В результате эксперимента в качестве расчетного значения мощности устройства КРМ 12 выбирают наибольшее среди зафиксированных значений, при которых отсутствуют паразитные гармонические составляющие, не происходит перекомпенсация реактивной мощности и обеспечивается максимальное снижение потребляемого электродвигателем 9 ЭГПА 8 тока по сравнению с током при отключенным устройстве КРМ 12. Т.о. для каждого ЭГПА 8 рассчитывают определенное (уникальное) значение мощности устройства КРМ 12 в зависимости от фактических характеристик источника питания 13, например, мощности трансформатора (на фиг.1 не показан) источника питания 13, мощности асинхронного электродвигателя 9 и его преобразователя частоты 10, что исключает появление режима феррорезонанса между устройством компенсации реактивной мощности 12 и трансформатором (на фиг. 1 не показан) источника питания 13 и появление паразитных гармонических составляющих напряжения.

Далее определяют значение верхней границы уставки максимальной токовой защиты микропроцессорного устройства релейной защиты 6 второго коммутационного устройства 3. Для этого зафиксированное ранее значение тока асинхронного электродвигателя 9 при включении устройства КРМ выбранной мощности домножают на коэффициент приведения от 1,05 до 1,2, и полученное значение вводят в микропроцессорное устройство 6 как верхнее значение уставки максимальной токовой защиты.

Значение нижней границы уставки максимальной токовой защиты в микропроцессорного устройства релейной защиты 6 определяют и вводят на 5-10% ниже значения верхней границы, в зависимости от выбранной мощности устройства КРМ 12 с учётом недопущения возникновения режима перекомпенсации при снижении скорости вращения вала и потребляемого тока ниже значения верхней границы уставки.

Значения верхней и нижней границы уставки максимальной токовой защиты различаются, чтобы обеспечить непрерывную работу устройства компенсации реактивной мощности 12 при изменении режимов работы асинхронного двигателя 9 в диапазоне, близком к номинальному режиму работы, а также предотвратить частые циклы включения-отключения устройства КРМ 12 при кратковременных незначительных изменениях режима работы асинхронного двигателя 9.

Подключение устройства компенсации реактивной мощности 12 к шинам 5 приводит к компенсации основного объёма реактивной мощности, потребляемой асинхронным электродвигателем 9 электроприводного газоперекачивающего агрегата 8, исключает паразитные гармонические составляющие напряжения, возникающие в сети в период работы преобразователя частоты 10 и снижает потребление электроэнергии от источника питания 13, например, при работе компрессорной станции с электроприводным газоперекачивающим агрегатом.

Для снижения производительности ЭГПА 8 оператор либо система автоматического управления (на фиг. 1 не показаны) ЭГПА 8 подает команду на снижение скорости асинхронного электродвигателя 9, что влечет за собой снижение потребления электроэнергии от источника питания 13. При снижении потребляемого тока асинхронным электродвигателем 9 до значения нижней границы максимальной токовой защиты, микропроцессорное устройство релейной защиты 6 второго коммутационного устройства 3 подает команду на микропроцессорное устройство 7 для размыкания контактов третьего коммутационного устройства 4, и устройство компенсации реактивной мощности 12 отключается.

В случае возникновения аварийного события при работе ЭГПА 8, система автоматического управления ЭГПА 8 или оператор (на фиг. 1 не показаны) подают команду на отключение ЭГПА 8. Сигнал поступает в микропроцессорное устройство релейной защиты 6, которое подает сигнал на размыкание контактов второго коммутационного устройства 3. В результате прекращается подача напряжения на преобразователь частоты 10 через блок согласующих трансформаторов 11 и отключается асинхронный электродвигатель 9, а также контакты третьего коммутационного устройства 4 размыкаются и отключается устройство компенсации реактивной мощности 12.

После аварийного отключения устройство компенсации реактивной мощности 12 переходит в режим «разряда». Следующее подключение устройства компенсации реактивной мощности 12 к шинам 5 для компенсации реактивной мощности возможно не ранее, чем через заданное время t, например, 10 минут после отключения третьего коммутационного устройства 4. Временную задержку обеспечивает встроенный таймер (на фиг. 1,2 не показан) микропроцессорного устройства релейной защиты 6 второго коммутационного устройства 3.

Пример 1 осуществления на компрессорной станции с одним ЭГПА 8 (фиг. 1)

Электроэнергию напряжением 10 кВ подали от источника питания 13 по силовому кабелю 14 через замкнутые контакты первого коммутационного устройства 2 на шины 5 закрытого распределительного устройства 1, и далее через замкнутые контакты второго коммутационного устройства 3, блок согласующих трансформаторов 11 на преобразователь частоты 10. Управляющая команда системы автоматизированного управления (на фиг. 1 не показана) электроприводного газоперекачивающего агрегата 8 запустила асинхронный электродвигатель 9 ЭГПА 8. Когда асинхронный электродвигатель 9 вышел на околономинальный режим работы (частота вращения 8200 об/мин), и значение тока в статоре асинхронного электродвигателя 9 достигло значения верхней границы уставки максимальной токовой защиты равной 170 А, то в микропроцессорном устройстве релейной защиты 6 второго коммутационного устройства 3 сработала токовая защита. Микропроцессорное устройство РЗ 6 подало команду на замыкание контактов третьего коммутационного устройства 4, и устройство КРМ 12 подключилось к шинам 5 для компенсации реактивной мощности.

Перед вводом в постоянную эксплуатацию электроприводного газоперекачивающего агрегата 8 мощность устройства КРМ 12 определили экспериментально. Для этого подали напряжение 10 кВ через второе коммутационное устройство 3, блок согласующих трансформаторов 11 на преобразователь частоты 10, запустили асинхронный электродвигатель 9. Увеличивая скорость вращения асинхронного электродвигателя 9, посредством устройства релейной защиты 6 фиксировали величину потребляемой реактивной мощности и при превышении ею на 10 % величины ёмкости устройства КРМ 12 из ряда 300, 450, 600, 750 кВар, замыкали контакты третьего коммутационного устройства 4 и по очереди подключали к шинам 5 устройство КРМ 12 с одним из значений мощности 300, 450, 600, 750 кВар, проверяли наличие или отсутствие паразитных гармонических составляющих при значениях 300, 450, 600, 750 кВар мощности устройства КРМ 12. Фиксировали значения мощности устройства КРМ 12, при которых отсутствовали паразитные гармонические составляющие, не происходила перекомпенсация реактивной мощности при номинальном режиме работы асинхронного электродвигателя 9, а также токи, при которых осуществлялось подключение устройства КРМ 12. В результате эксперимента в качестве расчетного значения мощности устройства КРМ 12 выбрали наибольшее значение 600 кВар среди зафиксированных значений 300, 450, 600 кВар, при которых отсутствовали паразитные гармонические составляющие, не происходила перекомпенсация реактивной мощности и обеспечивалось большее снижение потребляемого тока по сравнению с током асинхронного электродвигателя 9 в момент подключения устройства КРМ 12. Таким образом, для ЭГПА 8 рассчитали определенное (уникальное) значение мощности устройства КРМ 12 равное 600 кВар в зависимости от фактических рабочих характеристик источника питания 13, преобразователя частоты 10 и асинхронного электродвигателя 9, что исключило появление режима феррорезонанса между устройством компенсации реактивной мощности 12 и трансформатором (на фиг. 1 не показан) источника питания 13 и появление паразитных гармонических составляющих напряжения.

Далее определили значение верхней границы уставки максимальной токовой защиты микропроцессорного устройства релейной защиты 6 второго коммутационного устройства 3. Для этого зафиксированное ранее значение тока асинхронного электродвигателя 9 162 А, при котором подключалось устройство КРМ 12 с выбранной экспериментально мощностью 600 кВар и выполнялись условия отсутствия паразитных гармонических составляющих, не происходила перекомпенсация и снижался потребляемый ток, домножили на коэффициент приведения 1,05 и полученное значение 170 А ввели в микропроцессорное устройство 6 как верхнее значение уставки максимальной токовой защиты.

Значение нижней границы уставки максимальной токовой защиты в микропроцессорного устройства релейной защиты 6 определили равным 153 А, что 10% ниже значения верхней границы и ввели в микропроцессорное устройство релейной защиты 6.

Подключение устройства компенсации реактивной мощности 12 мощностью 600 кВар к шинам 5 позволило компенсировать основной объём реактивной мощности, потребляемой асинхронным электродвигателем 9 электроприводного газоперекачивающего агрегата 8, исключая паразитные гармонические составляющие напряжения, возникающие в сети в период работы преобразователя частоты 10, и снизило потребление электроэнергии от источника питания 13 при работе компрессорной станции с одним электроприводным газоперекачивающим агрегатом.

С целью снижения производительности ЭГПА 8 система автоматического управления (на фиг. 1 не показана) ЭГПА 8 подала команду на снижение скорости асинхронного электродвигателя 9, соответственно снизилось потребления электроэнергии от источника питания 13. Когда потребление тока асинхронным электродвигателем 9 снизилось до значения нижней границы максимальной токовой защиты равного 153 А, микропроцессорное устройство релейной защиты 6 второго коммутационного устройства 3 подало команду на микропроцессорное устройство 7 для размыкания контактов третьего коммутационного устройства 4, устройство компенсации реактивной мощности 12 отключилось.

Пример 2 осуществления на компрессорной станции с двумя ЭГПА 8 (фиг. 2)

Электроэнергию напряжением 10 кВ подали от источника питания 13 по силовому кабелю 14 через замкнутые контакты первого коммутационного устройства 2 на шины 5 закрытого распределительного устройства 1, и далее через замкнутые контакты двух коммутационных устройств 3_1 и 3_2, блоки согласующих трансформаторов 11_1 и 11_2 на два соответствующих преобразователя частоты 10_1 и 10_2. Оператор (на фиг. 2 не показан) подал управляющую команду и запустил два асинхронных электродвигателя 9_1 и 9_2 двух ЭГПА 8_1 и 8_2. Когда асинхронный электродвигатель 9_1 и 9_2 вышел на околономинальный режим работы (частота вращения 8200 об/мин), значение тока в статорах асинхронных электродвигателей 9_1 и 9_2 достигло значения верхней границы уставки максимальной токовой защиты равной 195 А, в микропроцессорных устройствах релейной защиты 6_1 и 6_2 вторых коммутационных устройств 3_1 и 3_2 сработала токовая защита. Микропроцессорные устройства 6_1 и 6_2 подали команду на замыкание контактов двух коммутационных устройств 4_1 и 4_2, и соответствующие устройства КРМ 12_1 и 12_2 подключились к шинам 5 для компенсации реактивной мощности.

Перед вводом в постоянную эксплуатацию двух электроприводных газоперекачивающих агрегатов 8_1 и 8_2 мощности соответствующих устройств КРМ 12_1 и 12_2 определили экспериментально. Для этого подали напряжение 10 кВ через коммутационные устройства 3_1 и 3_2, блоки согласующих трансформаторов 11_1 и 11_2 на соответствующие преобразователи частоты 10_1 и 10_2, запустили асинхронные электродвигатели 9_1 и 9_2. Увеличивая скорость вращения асинхронных двигателей 9_1 и 9_2, посредством устройств релейной защиты 6_1 и 6_2 фиксировали величину потребляемой асинхронными электродвигателями 9_1 и 9_2 реактивной мощности и при превышении ею на 10 % величины ёмкости устройств КРМ 12_1 и 12_2 со значениями мощности 300, 450, 600, 750, 900 кВар, замыкали контакты коммутационных устройств 4_1 и 4_2 и по очереди подключали к шинам 5 устройства КРМ 12_1 и 12_2 со значениями мощности 300, 450, 600, 750, 900 кВар, и проверяли наличие или отсуствие паразитных гармонических составляющих при значениях 300, 450, 600, 750, 900 кВар мощности устройств КРМ 12_1 и 12_2. Фиксировали значения мощности устройств КРМ 12_1 и 12_2, при которых отсутствовали паразитные гармонические составляющие, не происходила перекомпенсация реактивной мощности при номинальном режиме работы асинхронных электродвигателей 9_1 и 9_2, также токи, при которых осуществлялось подключение устройств КРМ. В результате эксперимента в качестве расчетного значения мощности устройств КРМ 12_1 и 12_2 выбрали наибольшее значение 750 кВар среди зафиксированных значений 300, 450, 600, 750 кВар, при которых отсутствовали паразитные гармонические составляющие, не происходила перекомпенсация реактивной мощности и обеспечивалось большее снижение потребляемого тока по сравнению с током электродвигателей 9_1 и 9_2 в момент подключения устройств КРМ 12_1 и 12_2. Таким образом, для ЭГПА 8_1 и 8_2 рассчитали определенное (уникальное) значение мощности устройств КРМ 12_1 и 12_2, равное 750 кВар с учетом фактических рабочих характеристик источника питания 13, преобразователей частоты 10_1 и 10_2 и асинхронного электродвигателей 9_1 и 9_2, что исключило появление режима феррорезонанса между первым устройством компенсации реактивной мощности 12_1 и трансформатором (не показан) источника питания 13 и вторым устройством КРМ 12_2 и трансформатором (не показан) источника питания 13, исключило появление паразитных гармонических составляющих напряжения.

Далее определили значение верхней границы уставки максимальной токовой защиты микропроцессорных устройств релейной защиты 6_1 и 6_2 вторых коммутационных устройств 3_1 и 3_2 равным 195 А. Для этого зафиксированное ранее значение токов асинхронных электродвигателей 9_1 и 9_2 185 А, при котором подключались устройства КРМ 12_1 и 12_2 с выбранной экспериментально мощностью 750 кВар и выполнялись условия отсутствия паразитных гармонических составляющих, не происходила перекомпенсация и снижался потребляемый ток, домножили на коэффициент приведения 1,05 и полученное значение 195 А ввели в микропроцессорные устройства 6_1 и 6_2 как верхнее значение уставки максимальной токовой защиты.

Значения нижней границы уставки максимальной токовой защиты в микропроцессорного устройства релейной защиты 6_1 и 6_2 определили равным 175 А, что на 10% ниже значения верхней границы и ввели в микропроцессорные устройства релейной защиты 6_1 и 6_2.

Подключение устройств компенсации реактивной мощности 12_1 мощностью 750 кВар и устройства 12_2 мощностью 750 кВар к шинам 5 позволило компенсировать основной объём реактивной мощности, потребляемой асинхронными электродвигателями 9_1 и 9_2 электроприводных газоперекачивающих агрегатов 8_1 и 8_2, исключая паразитные гармонические составляющие напряжения, возникающие в сети в период работы преобразователей частоты 10_1 и 10_2, снизило потребление электроэнергии от источника питания 13 при работе компрессорной станции с двумя электроприводными газоперекачивающими агрегатами.

В результате возникновения аварийного события при работе второго ЭГПА 8_2 оператор (на фиг 2. не показан) подал команду на отключение ЭГПА 8_2, при этом первый ЭГПА 8_1 продолжил работу. Сигнал поступил в микропроцессорное устройство релейной защиты 6_2, которое подало сигнал на размыкание контактов второго коммутационного устройства 3_2. В результате прекращена подача напряжения на преобразователь частоты 10_2 через блок согласующих трансформаторов 11_2, и отключился асинхронный электродвигатель 9_2, контакты третьего коммутационного устройства 4_2 разомкнулись, устройство компенсации реактивной мощности 12_2 отключилось.

После аварийного отключения устройство компенсации реактивной мощности 12_2 перешло в режим «разряда». Следующее подключение устройства компенсации реактивной мощности 12_2 к шинам 5 для компенсации реактивной мощности произошло через заданное время 10 минут после отключения третьего коммутационного устройства 4_2, что защищает от повторной подачи напряжения на неразряженные батареи (на фиг. 2 не показаны) устройства КРМ 12_2. Временную задержку обеспечил встроенный таймер (на фиг. 2 не показан) микропроцессорного устройства релейной защиты 6_2 второго коммутационного устройства 3_2.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты энергосистемы при работе электроприводных газоперекачивающих агрегатов. Технический результат заключается в снижении потребления электроэнергии при работе одного или нескольких электроприводных газоперекачивающих агрегатов, исключении паразитных гармонических составляющих напряжения и феррорезонанса. Способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата, при котором выполняют последовательную подачу электроэнергии среднего класса напряжения от источника питания по силовому кабелю через первое коммутационное устройство на шины. Далее через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, запуск асинхронного электродвигателя с последующим выходом на номинальный режим работы, при котором по достижении значения тока в статоре электродвигателя верхней границы уставки максимальной токовой защиты подключают устройство компенсации реактивной мощности через третье коммутационное устройство с последующей компенсацией реактивной мощности. Определение мощности устройства компенсации реактивной мощности выполняют экспериментально перед вводом в постоянную эксплуатацию электроприводного газоперекачивающего агрегата, осуществляя подачу напряжения через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, запуск асинхронного электродвигателя с выходом на околономинальный режим работы, затем, замыкая контакты третьего коммутационного устройства, последовательное поочередное подключение к шинам устройства компенсации реактивной мощности с разными значениями мощности, проверку наличия или отсутствия паразитных гармонических составляющих, фиксацию значений мощности устройства компенсации реактивной мощности, при которых отсутствуют паразитные гармонические составляющие, и выбор наибольшего значения мощности устройства компенсации реактивной мощности среди тех значений, где отсутствуют паразитные гармонические составляющие. При снижении потребляемого тока асинхронным электродвигателем до значения нижней границы уставки максимальной токовой защиты отключают устройство компенсации реактивной мощности. А при возникновении аварийного события при работе электроприводного газоперекачивающего агрегата подают сигнал на размыкание контактов второго коммутационного устройства, прекращают подачу напряжения на преобразователь частоты через блок согласующих трансформаторов, и отключают асинхронный электродвигатель, и подают сигнал на размыкание контактов третьего коммутационного устройства и отключение устройства компенсации реактивной мощности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата, при котором выполняют последовательную подачу электроэнергии среднего класса напряжения от источника питания по силовому кабелю через первое коммутационное устройство на шины, далее через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, и запуск асинхронного электродвигателя с последующим выходом на номинальный режим работы, при котором по достижении значения тока в статоре электродвигателя верхней границы уставки максимальной токовой защиты подключают устройство компенсации реактивной мощности через третье коммутационное устройство с последующей компенсацией реактивной мощности, при этом определение мощности устройства компенсации реактивной мощности выполняют экспериментально перед вводом в постоянную эксплуатацию электроприводного газоперекачивающего агрегата, осуществляя подачу напряжения через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, запуск асинхронного электродвигателя, затем, замыкая контакты третьего коммутационного устройства, последовательное поочередное подключение к шинам устройства компенсации реактивной мощности с разными значениями мощности, проверку наличия или отсутствия паразитных гармонических составляющих, фиксацию значений мощности устройства компенсации реактивной мощности, при которых отсутствуют паразитные гармонические составляющие, и выбор наибольшего значения мощности устройства компенсации реактивной мощности среди тех значений, где отсутствуют паразитные гармонические составляющие, а при снижении потребляемого тока асинхронным электродвигателем до значения нижней границы уставки максимальной токовой защиты отключение устройства компенсации реактивной мощности.

2. Способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата, при котором выполняют последовательную подачу электроэнергии среднего класса напряжения от источника питания по силовому кабелю через первое коммутационное устройство на шины, далее через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, и запуск асинхронного электродвигателя с последующим выходом на номинальный режим работы, при котором по достижении значения тока в статоре электродвигателя верхней границы уставки максимальной токовой защиты подключают устройство компенсации реактивной мощности через третье коммутационное устройство с последующей компенсацией реактивной мощности, при этом определение мощности устройства компенсации реактивной мощности выполняют экспериментально перед вводом в постоянную эксплуатацию электроприводного газоперекачивающего агрегата, осуществляя подачу напряжения через второе коммутационное устройство, блок согласующих трансформаторов на преобразователь частоты, запуск асинхронного двигателя, затем, замыкая контакты третьего коммутационного устройства, последовательное поочередное подключение к шинам устройства компенсации реактивной мощности с разными значениями мощности, проверку наличия или отсутствия паразитных гармонических составляющих, фиксацию значений мощности устройства компенсации реактивной мощности, при которых отсутствуют паразитные гармонические составляющие, и выбор наибольшего значения мощности устройства компенсации реактивной мощности среди тех значений, где отсутствуют паразитные гармонические составляющие, а в случае возникновения аварийного события при работе электроприводного газоперекачивающего агрегата подачу сигнала на размыкание контактов второго коммутационного устройства, прекращение подачи напряжения на преобразователь частоты через блок согласующих трансформаторов, и отключение асинхронного электродвигателя, и подачу сигнала на размыкание контактов третьего коммутационного устройства, и отключение устройства компенсации реактивной мощности.

3. Способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата по п. 1 или 2, отличающийся тем, что определяют значение верхней границы уставки максимальной токовой защиты микропроцессорного устройства релейной защиты коммутационного устройства после определения мощности устройства компенсации реактивной мощности, для чего зафиксированное ранее значение тока асинхронного электродвигателя при включении устройства компенсации реактивной мощности выбранной мощности домножают на коэффициент приведения от 1,05 до 1,2, и полученное значение вводят в микропроцессорное устройство второго коммутационного устройства как верхнее значение уставки максимальной токовой защиты, при этом значение нижней границы уставки максимальной токовой защиты в микропроцессорного устройства релейной защиты определяют и вводят на 5-10% ниже значения верхней границы уставки.

4. Способ работы электроприводного газоперекачивающего агрегата по п. 2, отличающийся тем, что в случае возникновения аварийного события при работе электроприводного газоперекачивающего агрегата и отключения второго и третьего коммутационных устройств следующее подключение устройства компенсации реактивной мощности к шинам осуществляют через заданное время t, а временную задержку обеспечивает встроенный таймер микропроцессорного устройства релейной защиты второго коммутационного устройства.