Источник реактивной мощности на подстанции 35 кВ Ванкорского нефтяного месторождения

Результаты внедрения и накопленный опыт успешной эксплуатации источников реактивной мощности с управляемыми подмагничива- нием шунтирующими реакторами в сетях 35—500 кВ в РФ и странах СНГ показали, что в настоящее время созданы все условия для широкого внедрения этих реакторов [1].

После успешных заводских и сетевых приёмо-сдаточных испытаний 28 октября 2011 г. на подстанции 110/35/10 кВ площадки НПС-1 Ванкорского месторождения ЗАО «Ванкорнефть» введён в эксплуатацию источник реактивной, мощности ИРМ-35/10/10 на базе управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора типа РТМУ-10000/35-УХЛ 1 и батареи статических конденсаторов мощностью 10 MBA на напряжение 35 кВ (рис. 1). Ванкорское нефтяное месторождение в Туру- ханском районе Красноярского края — это самый крупный в постсоветской России нефтегазовый проект.

Основные технические параметры управляемого реактора, подтверждённые заводскими и сетевыми испытаниями:

• номинальная мощность реактора 10 MBA;
• диапазон плавного регулирования мощности 5—120%;
• номинальное напряжение 38,5 кВ;
• наибольшее рабочее напряжение 42 кВ;
• номинальный ток 150 А;
• потери при номинальной мощности и напряжении 100 кВт;
• корректированный уровень звуковой мощности не более 105 дБА;
• двойная амплитуда вибрации стенки бака, среднее значение не более 50 мкм;
• превышение температуры верхних слоёв масла над температурой воздуха не более 600 °С;
• допустимая перегрузка по сетевому току (не более 30 мин) 120% номинального тока;
• полная масса 24,8 т;
• масса масла 5,15 т.

Рис. 1. Внешний вид источника реактивной мощности ИРМ-35/10/10 на базе управляемого шунтирующего реактора РТМУ-10000/35-УХЛ 1 и батареи статических конденсаторов 10 MBA 35 кВ (батарея конденсаторов расположена в здании на заднем плане).

Номинальная мощность конденсаторной батареи 10 MBA.
Диапазон изменения уставки регулятора по напряжению 33—42 кВ, шаг задания уставки 100 В, диапазон изменения уставки по сетевому току 0—150 А.

Основные режимы работы ИРМ:

• стабилизация напряжения на шинах 35 кВ;
• стабилизация сетевого тока реактора.

При приёмо-сдаточных пусковых испытаниях в сети 35 кВ опробована работа в режиме стабилизации напряжения и режиме стабилизации тока реактора. Налажен и опробован канал автоматического управления коммутацией батареи статических конденсаторов. Осциллограмма токов и напряжений реактора в установившемся режиме приведена на рис. 2. Видно, что в напряжении на реакторе и в токе реактора отсутствуют нелинейные искажения.

Рис. 2. Осциллограмма токов и напряжений реактора (ток реактора 130 А, напряжение 34 кВ)

Управляемый подмагничиванием шунтирующий реактор типа РТМУ- 10000/35-УХЛ1 — это трёхфазный однообмоточный реактор с са- моподмагничиванием [2]. Электрическая схема реактора показана на рис. 3.

Рис. 3. Электрическая схема реактора типа РТМУ-10()()0/35-УХЛ 1

Основным силовым элементом управляемого реактора является электромагнитная часть, которая представляет собой электромагнитное устройство трансформаторного типа, размещённое в маслонаполненном баке вместе с полупроводниковым преобразователем. Маг- нитопровод электромагнитной части — совмещённый бронестержневой («двухэтажный») трёхфазный (рис. 4). Обмотки фаз — совмещённые для постоянного и переменного тока, что положительно сказывается на массо- габаритных показателях реактора. Обмотки фаз соединены в треугольник. Применение совмещённых магнитопровода и обмоток позволяет достичь улучшения массогабаритных показателей до 35—40% по сравнению с ранее применявшейся конструкцией реакторов 35 кВ.

Рис. 4. Выемная часть реактора типа РТМУ-10000/35-УХЛ1

По конструкции, условиям и простоте эксплуатации введённый в эксплуатацию реактор РТМУ-10000/35-УХЛ 1 так же, как и другие, уже эксплуатируемые более 30 реакторов типа РТУ, сопоставимы с обычным трансформаторным и реакторным оборудованием, а по функциональным возможностям являются автоматически регулируемыми электротехническими комплексами, на новом уровне решающими многие вопросы управления и оптимизации

режимов работы электрических сетей. Потери в реакторах в постоянном номинальном режиме и расход материалов на изготовление реакторов не превышают (1,5—2)-кратного значения этих же показателей для обычных неуправляемых шунтирующих реакторов, а эксплуатационные потери в реакторах находятся на их уровне [1].

Разработка реактора РТМУ-10000/35-УХЛ1 выполнена специалистами ООО «Электросетевые компенсаторы» («ЭСКО»). Изготовителями оборудования, входящего в состав комплекса источника реактивной мощности, являются ведущие предприятия Евросоюза и Российской Федерации. Специалистами ООО «ЭСКО» разработан и доведён до промышленного производства и внедрения в сетях РФ и за рубежом широкий спектр УШР 6—35 кВ, УШР 110—500 кВ, ИРМ 6—500 кВ мощностью от 3,6 до 180 Мвар, причём первые реакторы имеют уже более 10 лет положительного опыта эксплуатации. Заказчиками реакторов являются ОАО «СО ЕЭС», ОАО «ФСК ЕЭС», АО «KEGOC», АО «Lietuvos Energija»; ОАО «МЭС Сибири», ОАО «МЭС Востока», ОАО «Сетевая компания» Татарстана, ОАО МРСК «Центра и Поволжья», ОАО «Тюменьэнерго»,ОАО «ДРСК», ООО «Нарьянмарнефтегаз», ОАО «НК «Роснефть», ЗАО «Ванкорнефть», ОАО «Газпромнефть» и др. Объём поставок автоматических систем стабилизации напряжения на базе УШР и ИРМ-оборудования по проектам

В РФ и других странах (Казахстане, Белоруссии, Литве, Монголии) более 50 установок общей мощностью около 5,5 Гвар. Общая потребность в таком оборудовании только по РФ составляет 40—50 Гвар.

Следует подчеркнуть, что в настоящее время мировая энергетика связывает прогресс в эксплуатации энергетических систем с внедрением технологии FACTS, которая предусматривает оптимальное использование электрических линий передачи и электротехнического оборудования [3—6]. Одним из основных элементов этой технологии является использование автоматизированных регулируемых источников реактивной мощности (ИРМ). Для этой цели уже много лег разрабатываются статические тиристорные компенсаторы (СТК), компенсаторы на основе применения полностью управляемых тиристоров (СТАТКОМ), асин- хронизированных синхронных генераторов. Однако в силу ряда объективных и субъективных причин в отечественной энергетике СТК пока имеют весьма ограниченное применение, а устройства СТАТКОМ и асинхронизирован- ные синхронные генераторы ещё не внедрены. Вместе с тем уже более 10 лет в электрических системах РФ и СНГ происходит интенсивное внедрение регулируемых источников реактивной мощности с управляемыми подмагничива- нием шунтирующими реакторами и батареями конденсаторов. Такие регулируемые источники реактивной мощности по своим основным функциональным возможностям почти полностью аналогичны СТК, а по ряду технико-экономических и эксплуатационных показателей имеют по сравнению с СТК преимущества и являются по существу первыми, наиболее простыми устройствами на пути освоения технологии FACTS [3—5].

Список литературы

1. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы / Под ред. А.М. Брянцева. М.: Знак. 2004.
2. Пат. 2418332. РФ. Электрический управляемый трехфазный реактор с подмагничиванием / А.М.Брянцев. Приоритет 14.04.2010 // БИ. 2011. №13.
3. N.G. Hingorani, L. Gyugyi. Understanding FACTS Concept and Technology of Flexible AC Transmission Systems // IEEE Press, NY, 2000.
4. A. Bryantsev, V. Dorofeev, M. Zilberman a.o. Magneticalli controlled shunt reactor application for AC HV and EHV transmission lines. B4-307, CIGRE-2006, Paris.
5. Паули В.К., Воротников Р.А. Компенсация реактивной мощности как эффективное средство рационального использования электроэнергии // Энергоэксперт. 2007. №2.
6. Бурман А.П., Строев В.А. Основы современной энергетики: Курс лекций для менеджеров энергетических компаний. Ч. 2 // Современная электроэнергетика. М.: Изд-во МЭИ, 2003.