Страница 3

Система динамической компенсации реактивной мощности на базе активных фильтров

Структура системы динамической компенсации высших гармоник и реактивной мощности на буровой платформе «Арктическая» Рис. 4

Приведенные выше доводы в целом справедливы и для синхронных компенсаторов. Их быстродействия в переходных режимах недостаточно, перегрев токами высших гармоник может быть значителен и т. д. Кроме того, применение синхронных компенсаторов требует организации обслуживания вращающихся механизмов и неизбежно влечет дополнительные потери активной энергии.
Активные фильтры имеют как минимум три преимущества перед конденсаторными УКРМ и синхронными компенсаторами:
– Высокое быстродействие, позволяющее генерировать требуемую реактивную мощность практически мгновенно.
– Способность генерировать РМ как индуктивного, так и ёмкостного характера.
– Способность длительно работать в электроустановках с высоким содержанием высших гармоник, а также компенсировать высшие гармоники и РМ одновременно.
Активные фильтры также довольно компактны, что важно при их размещении в ограниченных строительных объемах (рис. 3).

Преимущества активных фильтров в полной мере проявляются в сложных условиях эксплуатации. На рис. 4 приведена упрощенная схема электроснабжения главных электроприводов буровой установки с активными фильтрами, подключенными к сборным шинам напряжением 690 В.
Силовые модули активных фильтров (16 шт.) размещены в помещении главного распределительного щита (ГРЩ) на рамной конструкции (рис. 5). Все модули объединены в локальную сеть и работают по схеме «ведущий–ведомый». Нагрузка между параллельно работающими силовыми модулями распределяется автоматически с помощью встроенных контроллеров. Суммарный ток компенсации достигает 1500 А при напряжении 690 В.
Человеко-машинный интерфейс системы динамической компенсации РМ реализован на панели оператора, установленной рядом со щитом управления дизель-генераторами (рис. 6). Задача оператора – включение системы в работу и её отключение по окончании бурения. Требуемый cos ϕ на сборных шинах задается при пусконаладке, но может изменяться оператором в случае необходимости.
Работу активных фильтров при компенсации реактивной мощности буровой лебедки, нагрузка которой изменяется каждые 30 – 40 секунд, иллюстрирует рис. 7. Привод постоянного тока с управляемым выпрямителем работает на упор с низким cos ϕ: от 0,3 до 0,1 (синяя линия).
Активные динамические фильтры (АДФ) генерируют на сборные шины РМ ёмкостного характера, тем большую, чем больше ее потребление электроприводом (красная линия). В результате cos ϕ на шинах генераторов поддерживается неизменным в соответствии с заданием (зеленая линия).
Быстродействие активных фильтров при последовательных пусках привода буровой лебедки иллюстрирует рис. 8. Левая часть графиков (первый пуск) соответствует состоянию активных фильтров «отключено», а правая (второй пуск) – «включено».

Активные фильтры в помещении ГРЩ на буровой. Рис. 5

Интерфейс оператора системы компенсации РМ. Рис. 6

Электрические нагрузки при включении привода буровой лебедки (БЛ) с активными фильтрами. Рис. 7