По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.31.015

Оценка и способы повышения остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей электротехнического комплекса добычи нефти при воздействиях импульсных перенапряжений

Сушков В. В. д-р техн. наук, профессор, Нижневартовский государственный университет, г. Нижневартовск
Сухачев И. С. ассистент, Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень
Сидоров С. В. ассистент, Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень

Рассмотрены вопросы оценки технического ресурса изоляции погружного электродвигателя при воздействии импульсных перенапряжений и предложены методы совершенствования защиты ПЭД. Обоснована целесообразность установки погружных ограничителей перенапряжений на зажимах ПЭД. Проанализирована зависимость кратностей напряжений и токов от величины сопротивления заземлителя.

Литература:

1. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения / М. Бейер, В. Бек, К. Меллер, В. Цаенгль / Пер. с нем. И. П. Кужекина. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 553 с.

2. Куффель Е., Цаенгль В., Куффель Дж. Техника и электрофизика высоких напряжений / Пер. с англ., под ред. И. П. Кужекина. – Долгопрудный: Интеллект, 2011. – 520 с.

3. ГОСТ 18058–80. Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые погружные серии ПЭД. Технические условия. – М.: Госстандарт, 1987. – 47 c.

4. Внутрискважинный ограничитель перенапряжений: Патент № 159922 РФ № 2015147686/07; заявл. 05.11.2015; опубл. 20.02.2016. Бюлл. № 5. – 1 с.

5. Внутрискважинное устройство защиты от перенапряжений: Патент № 165160 РФ № 2016113107/07; заявл. 05.04.2016; опубл. 10.10.2016. Бюлл. № 28. – 2 с.

6. Сухачев И. С., Сидоров С. В., Сушков В. В. Совершенствование защиты от импульсных перенапряжений в системе «Трансформатор-питающий кабель-погружной электродвигатель» // Промышленная энергетика. – 2017. – № 9. – С. 7-12.

7. Haykin S. Neural networks: a comprehensive foundation. – New York: Macmillan Publishing, 1994. – 478 p.

8. Bishop C. Neural Networks for Pattern Recognition. – Oxford: Oxford University Press, 1995. – 483 p.

9. Fox G., Koller J. Code generation by a generalized neural network: general principles and elementary examples // J. Parallel and Distrib. Comput. – 1989. – V. 6. – P. 288–410.

10. Hopfi eld J. J., Tank D. W. Neural computation of decision in optimization problems // Biol. Cybernet. – 1985. – V. 52. – P. 397–426.

11. D’Emilia G., Marrab A., Natalea E. Use of neural networks for quick and accurate autotuning of PID controller // Robotics and Computer Integrated Manufacturing. – 2007. – V. 23. – P. 170–179.

12. Сушков В. В., Велиев M. K., Тимошкин В. В., Гладких Т. Д. Оптимальное управление многомашинным комплексом системы поддержания пластового давления на нефтяных месторождениях // Нефтяное хозяйство. – 2017. – № 2. – С. 82–84.

13. Сушков В. В., Тимошкин В. В., Сухачев И. С., Сидоров С. В. Оценка остаточного ресурса изоляции погружного электродвигателя установок электрических центробежных насосов добычи нефти при воздействиях импульсных перенапряжений // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2017. – № 10. – T. 328 – С. 74–80.

При эксплуатации скважин установками электрических центробежных насосов (УЭЦН) значительная доля непроизводственных потерь и снижения объема добычи нефти связана с надежностью погружных электродвигателей (ПЭД) и его системы электропривода [1]. До 11% отказов ПЭД обусловлено износом и пробоем изоляции его обмоток [2] вследствие воздействия внутренних и внешних перенапряжений [3, 4].

У твердых изоляционных материалов различают три основных механизма пробоя: тепловой, электрический и электрохимический.

Тепловой пробой возникает, когда количество тепловой энергии, выделяющейся в изоляции за счет диэлектрических потерь, превышает то количество энергии, которое может рассеиваться в данных условиях, при этом нарушается тепловое равновесие, а процесс приобретает лавинообразный характер. Пробивное напряжение, обусловленное нагревом изоляции, связано с частотой напряжения, условиями охлаждения и температурой окружающей среды. Типичными признаками теплового пробоя является экспоненциальное уменьшение пробивного напряжения с ростом температуры окружающей среды, а также снижение электрической прочности.

Электрический пробой не обусловлен тепловой энергией и является по своей природе чисто электронным процессом, когда из немногих начальных электронов в твердом теле создается электронная лавина. Развитие лавин сопровождается фотоионизацией, которая ускоряет образование проводящего канала. Ускоренные полем электроны при столкновениях передают свою энергию узлам решетки и разогревают ее вплоть до плавления. В разрядном канале создается значительное давление, которое может привести к появлению трещин или полному разрушению изоляции. Электрический пробой наблюдается у большинства типов изоляционных материалов при кратковременных (импульсных) воздействиях напряжения.

Электрохимический пробой изоляции развивается при повышенных температурах и высокой влажности воздуха (окружающей среды). Для развития электрохимического пробоя требуется длительное время, поскольку он связан с явлением электропроводности и, следовательно, не является определяющим при импульсных воздействиях.

Для Цитирования:
Сушков В. В., Сухачев И. С., Сидоров С. В., Оценка и способы повышения остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей электротехнического комплекса добычи нефти при воздействиях импульсных перенапряжений. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2017;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: