Operating modes modeling for electrotechnical complex of oil production with downhole reactive power compensator
https://doi.org/10.35266/1999-7604-2024-4-1
Abstract
Operation mode modeling of the power supply system for an electric centrifugal pump plant of an oil well cluster under conditions of power supply voltage unsinusoidality provided a comparative evaluation of electric power quality indicators: the total coefficient of harmonic components of voltage K and current K (coefficients of sinusoidality curve voltage distortion and current). Active power losses in the grid with and without downhole reactive power compensator are evaluated. The modelling data agrees closely with the experimental data and characteristics of the used devices declared by the manufacturers. Installation of the reactive power compensator does not cause noticeable distortions of the supply voltage in the system created by the control station. The value of the total coefficient of voltage harmonic components of K compensator does not exceed the acceptable levels and makes less than 5%. Installation of downhole compensating device (uncontrolled) in conditions of supply voltage unsinusoidality cuts down active power losses, thus reducing power consumption by downhole equipment.
About the Authors
D. P. Antipin
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Senior Lecturer
M. E. Ovcharenko
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Student
A. A. Zarudnev
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Student
References
1. Невоструев В. А. Опыт эксплуатации энергоэффективных УЭЦН «Новомет» // Инженерная практика. 2017. № 8. С. 28–32.
2. Takacs G. Electrical submersible pump components and their operational features // Electrical Submersible Pumps Manual. 2018. P. 55–152. http://doi.org/10.1016/b978-0-12-814570-8.00003-9.
3. Якимов С. Б. Когда ПЭД с повышенным напряжением – основа стратегии. Нефтегазовая вертикаль. 2015. № 9. С. 19–22.
4. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. М. : ЭНАС, 2016. 456 с.
5. Czarnecki L. S., Bhattarai P. D. A Method of calculating LC parameters of balancing compensators for AC arc furnaces // IEEE Transactions on Power Delivery. 2017. Vol. 32, no. 2. P. 688–695. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2016.2536681.
6. Смирнов О. В., Копырин В. А. К вопросу об использовании внутрискважинных компенсаторов реактивной мощности // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2015. № 2. С. 68–70.
7. Копырин В. А., Иордан В. А., Смирнов О. В. Внутрискважинная компенсация реактивной мощности // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2015. № 1. С. 29–32.
8. Копырин В. А., Гара Н. В., Портнягин А. Л. и др. Внутрискважинный компенсатор реактивной мощности : патент 145053 Рос. Федерация № 2014116437; заявл. 23.04.2014 ; опубл. 10.09.2014. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_38363331_65216958. pdf (дата обращения: 10.10.2024).
9. Копырин В. А. Погружной компенсатор реактивной мощности: патент 159860 Рос. Федерация № 2015140690; заявл. 23.09.2015; опубл. 20.02.2016. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_37564046_33904549.pdf (дата обращения: 10.10.2024).
10. Копырин В. А., Смирнов О. В. Оптимизация режимов потребления реактивной мощности установками электроцентробежных насосов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 4. С. 450–458.
11. Копырин В. А., Смирнов О. В., Портнягин А. Л. и др. Влияние внутрискважинного компенсатора на падение напряжения в элементах электротехнического комплекса добывающей // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329, № 9. С. 117–124.
12. Копырин В. А., Лосев Ф. А. Исследование устойчивости погружного асинхронного электродвигателя при использовании внутрискважинного компенсатора // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 1. С. 390–398.
13. Копырин В. А., Хамитов Р. Н., Глазырин А. С. и др. Оценка совокупной стоимость владения установкой электроцентробежного насоса с внутрискважинным компенсатором // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 2. С. 166–175.
14. Karimjonov D. D. Research of asymmetrical and nonsinusoidal currents of asynchronous motor reactive power // ISJ Theoretical & Applied Science. 2023. Vol. 126. P. 345–351. https://doi.org/10.15863/TAS.
15. Majumder R., Saha D., Biswas P. et al. Modeling, simulation and FFT based dynamic performance analysis of three phase asynchronous // International Journal of Engineering Research in Electrical and Electronic Engineering. 2022. Vol. 9, no. 6. P. 7–11.
16. Abdullaev A., Nasretdinova F., Yoldoshova M. et al. Power loss due to the effect of high harmonics in asyn- chronous engines // Universum: технические науки. 2022. No. 12. P. 1–5. http://doi.org/10.32743/Uni-Tech.2022.105.12.14732.
17. Kumar S. J., Sreenivas G. N. Reduction of current harmonics using active power filters by instantaneous reactive power theory // International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology. 2022. Vol. 9, no. 2. P. 638–644. https://doi.org/10.17148/IARJSET.2022.9296.
18. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. SimPowerSystems и Simulink. М. : ДМК Пресс, 2007. 288 с.
19. Ankit K. J., Gutta K. C., Vaddi A. K. Modeling and simulation of frequency converter used in speed control of asynchronous motor // International Journal of Scientific and Research Publications. 2013. Vol. 3, no. 4. P. 1–6.
20. Трансформаторы ТМГ 630 10(6)/0,4 кВ. Элкабтранс. URL: https://elkabtrans.ru/catalog/tmg/tmg-630-10-6-0-4-kv/?oid=555 (дата обращения: 22.10.2024).
21. Станция управления Электон – 05. Руководство по эксплуатации. URL: https://www.petromarkt.ru/userfls/files/elekton-05.pdf (дата обращения: 10.10.2024).
22. IEEE Std 519 – 2014 IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems. URL: https://edisciplinas.usp.br/plug-infile.php/1589263/mod_resource/content/1/IEE%20Std%20519-2014.pdf (дата обращения: 22.10.2024).
23. Хакимьянов М. И. Исследование потерь мощности в кабеле скважинного погружного электродвигателя // Электротехника. 2018. № 2. С. 36–39.
Review
For citations:
Antipin D.P., Ovcharenko M.E., Zarudnev A.A. Operating modes modeling for electrotechnical complex of oil production with downhole reactive power compensator. Proceedings in Cybernetics. 2024;23(4):6-17. (In Russ.) https://doi.org/10.35266/1999-7604-2024-4-1
Views:
113
Email this article 