Обоснование системы энергоснабжения предприятий нефтегазодобывающей отрасли

Обеспечение электроэнергией объектов нефтегазодобычи, находящихся в районах, удаленных от единой энергосистемы, является важной технико-экономической проблемой [1]. Одним из перспективных путей ее решения является применение в качестве энергоносителя для работы генерирующих агрегатов попутного нефтяного газа. Однако, высокие требования к надежности энергоснабжения объектов нефтедобычи, особенно в условиях крайнего севера, обуславливают необходимость совершенствования существующих в настоящее время систем. С целью повышения эффективности электроснабжения предприятий по добыче нефти и газа рассмотрим некоторые реализованные системы генерирования энергии.

Так, например, электроэнергетическая установка (рис.1) [2], обладает следующим существенным недостатком: она имеет в своем составе два электромеханических устройства, причем, одна из машин необходима только для запуска газотурбинного двигателя до оборотов «поджига», что требует высоких капитальных затрат.

электроснабжение нефтегазодобыча удаленный район.

Рисунок 1 — Электроэнергетическая установка Турбогенераторная установка [3], лишена данного недостатка, поскольку генератор используется в режиме электрического двигателя при запуске, а затем машина переходит в режим генерирования. Согласование энергии осуществляется посредством преобразователя частоты. Однако, наличие пары тиристорных мостов, управляемыми измерительными трансформаторами, приводит к увеличению массогабаритных показателей. Кроме того, применение преобразователя частоты, приводит к появлению высших гармонических составляющих, искажению напряжения питания потребителей, снижению качества электроэнергии.

Для устранения указанных недостатков, а также снижения высших гармонических составляющих тока и напряжения, повышения надежности электроснабжения потребителей, разработана структура электроснабжения на основе энергоносителя в виде попутного нефтяного газа, представленная на рис. 2.

A — датчик мощности нагрузки; V — дозирующий клапан; G — датчик двигателя; B — датчик мощности генератора; C — датчик температуры; D — датчик давления; E — датчик емкости.

Рисунок 2 — Система генерирования электроэнергии Система работает следующим образом. Генератор при пуске работает в режиме электрического двигателя, получающего питание от емкостного накопителя энергии. Преобразование энергии от источника постоянного тока производится посредством активного выпрямителя, работающего в режиме инвертора. При достижении определенной частоты вращения генератора, блок управления осуществляет отключение накопителя энергии и в газотурбинную установку подается топливовоздушная смесь. Механическая энергия приводит в движение вал и выводит электрическую машину в генераторный режим. Затем блок управления подает сигнал на подключение блока силовой электроники, в котором переменный электрический ток от генератора преобразуется в постоянный с помощью активного выпрямителя, ограничение колебаний тока осуществляют дросселем, подавление пульсаций напряжений — емкостным накопителем энергии, преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное — автономным инвертором. Таким образом, потребитель получает переменный электрический ток с заранее определенной фиксированной частотой.

Такое техническое решение позволяет использовать одну электрическую машину в генераторном и двигательном режимах, применять блок силовой электроники в качестве автономного инвертора и активного выпрямителя. Кроме того, разработанная система генерирования электроэнергии обеспечивает снижение высших гармонических составляющих тока и напряжения, повышает надежность бесперебойного электроснабжения, что имеет существенное практическое значения для предприятий минерально-сырьевого комплекса, функционирующих в суровых климатических условиях отдаленных районов нефтедобычи.

Библиографический список

• 1. Турышева А. В. Проблемы энергоснабжения производственных объектов отдаленных районов / А. В. Турышева, Б. Н. Абрамович // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: 8-ая Международная конференция по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. — Т.2. — Тула: Изд-во ТулГУ. — 2012 г. — С.497−503.
• 2. Пат.2 419 957 РФ. С1 H02 P9/04 Электроэнергетическая установка / Н. Н. Лаптев, А. В. Левин, В. М. Довгаленок. Опубл.27.05.2011
• 3. Пат.2 195 763 РФ. С2 H02 P9/04 Турбогенераторная установка / А. Бланше. Опубл.27.12.2002