एक दूरस्थ तेल कुएं पर हार्मोनिक नियंत्रण: 12-पल्स लागत पर 18-पल्स प्रदर्शन से बेहतर - मिरस इंटरनेशनल

01 संचालन प्रसंग: उत्तरी अलबर्टा में मानव रहित रिमोट वेल साइटें

शेवरॉन रिमोट पर सबमर्सिबल पंप मोटर्स पर समायोज्य गति ड्राइव संचालित करता है, सुदूर उत्तरी अलबर्टा में मानव रहित तेल के कुएँ. ये साइटें एक समान विद्युत वास्तुकला साझा करती हैं: एक एकल सेवा ट्रांसफार्मर एक एकल वीएसडी को फीड करता है, जो एकल सबमर्सिबल पंप मोटर को नियंत्रित करता है. ट्रांसफार्मर पर कोई अन्य लोड नहीं है. साइटें पूरी तरह से मानव रहित हैं - रखरखाव के लिए समय-समय पर दौरा किया जाता है, बाकी समय दूर से निगरानी की जाती है.[1]

यह कॉन्फ़िगरेशन दो अलग-अलग आवश्यकताएँ बनाता है जो विपरीत दिशाओं में खींचती हैं. सिंगल-ड्राइव-ऑन-ट्रांसफॉर्मर टोपोलॉजी सबसे खराब स्थिति वाला हार्मोनिक परिदृश्य है - ड्राइव ही एकमात्र लोड है, इसलिए हार्मोनिक सामग्री को पतला करने के लिए कोई रैखिक लोड करंट नहीं है, और ट्रांसफार्मर से खींचा गया करंट मूलतः 6-पल्स रेक्टिफायर का कच्चा हार्मोनिक स्पेक्ट्रम है. एक ही समय पर, साइट की मानव रहित और दूरस्थ प्रकृति अधिकतम विश्वसनीयता की मांग करती है - एक हार्मोनिक समस्या जो ड्राइव ट्रिप या संचार प्रणाली की विफलता का कारण बनती है, इसका मतलब है कि एक कुआं जो उत्पादन बंद कर देता है, जवाब देने के लिए साइट पर कोई नहीं है.

शेवरॉन की इंजीनियरिंग टीम ने सक्रिय कदम उठाया, निवारक दृष्टिकोण: अच्छी साइटों पर हार्मोनिक समस्याओं के प्रकट होने की प्रतीक्षा करने के बजाय, उन्होंने सभी लो-वोल्टेज पर हार्मोनिक शमन के लिए एक मानक विनिर्देश स्थापित किया, सिंगल-ड्राइव वेल साइट्स तक 1,000 हिमाचल प्रदेश. सिमोनेट वेल साइट उस मानक के अनुप्रयोग का प्रतिनिधित्व करती है.[1]

अंजीर. 1. शेवरॉन की सिमोनेट वेल साइट, सुदूर उत्तरी अलबर्टा. The 200 केवीए सर्विस ट्रांसफार्मर और 150 एचपी वीएसडी संलग्नक दिखाई दे रहे हैं. सिंगल ड्राइव, मानव रहित, दूर. स्रोत: मिरस इंटरनेशनल / शहतीर.[1]

02 सिंगल-ड्राइव समस्या: बिना किसी तनुकरण के हार्मोनिक्स

2.1 यह टोपोलॉजी विशेष रूप से संवेदनशील क्यों है?

एक 6-पल्स वीएसडी विशिष्ट दालों में करंट खींचता है - प्रति आधे चक्र में परिचित डबल-कूबड़ तरंग जिसमें मुख्य रूप से 5 वां शामिल होता है, 7वें, 11वें, और 13वां हार्मोनिक घटक. अनेक भार वाली एक बड़ी औद्योगिक बस में, ये हार्मोनिक्स मोटरों से मौलिक-आवृत्ति धाराओं के साथ मिश्रित होते हैं, प्रकाश, और अन्य रैखिक भार, और बस में परिणामी टीएचडीआई किसी भी एकल ड्राइव द्वारा अकेले उत्पन्न होने वाले टीएचडीआई से कम है.

सिमोनेट वेल साइट पर, इनमें से कोई भी तनुकरण मौजूद नहीं है. ट्रांसफार्मर सेकेंडरी केवल वीएसडी को फीड करता है. ट्रांसफार्मर प्राथमिक केवल विकृत वीएसडी धारा को देखता है. ट्रांसफार्मर सेकेंडरी पर वोल्टेज विरूपण - जो ड्राइव कंट्रोल इलेक्ट्रॉनिक्स और साइट पर किसी भी संचार उपकरण के लिए आपूर्ति वोल्टेज भी है - ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा के माध्यम से 6-पल्स रेक्टिफायर की पूर्ण हार्मोनिक सामग्री को दर्शाता है.[1]

2.2 संचार प्रणाली की कमजोरी

दूरस्थ कुएँ साइटें निगरानी और नियंत्रण के लिए SCADA और टेलीमेट्री सिस्टम पर निर्भर करती हैं. ये सिस्टम साइट विद्युत आपूर्ति साझा करते हैं. वोल्टेज विरूपण और उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक सामग्री SCADA उपकरण के नमूने और संचार सर्किट में हस्तक्षेप कर सकती है, गलत रीडिंग पैदा करना, संचार ड्रॉपआउट, या उपकरण लॉकअप. एक मानवरहित अनुप्रयोग में, संचार विफलता का मतलब है कि अच्छी तरह से उत्पादन में दृश्यता खो गई है - सिस्टम का निदान या रीसेट करने के लिए साइट पर कोई कर्मचारी नहीं होने का सीधा वित्तीय परिणाम.[1]

अंजीर. 2. सिमोनेट वेल साइट पर वर्तमान तरंगरूप. बाएं: लाइनएटर इंस्टालेशन से पहले ड्राइव इनपुट - विशेषता 6-पल्स विरूपण. केंद्र: लाइनएटर स्थापित करके मापा गया परिणाम - निकट-साइनसॉइडल. सही: सिमुलेशन से अनुमानित लाइनएटर इनपुट तरंग. आंकड़े 1 और 2 शेवरॉन द्वारा आपूर्ति की गई.[1]

03 मल्टी-पल्स ड्राइव बनाम. लाइनएटर: एक प्रौद्योगिकी तुलना

शेवरॉन के इलेक्ट्रिकल इंजीनियर मल्टी-पल्स ड्राइव तकनीक के अनुभवी उपयोगकर्ता थे. लाइनएटर का चयन करने से पहले, उन्होंने विशेष रूप से इस एप्लिकेशन के लिए लाइनेटर एयूएचएफ के मुकाबले 12-पल्स और 18-पल्स ड्राइव विकल्पों का मूल्यांकन किया. तुलना शिक्षाप्रद है.[1]

3.1 मल्टी-पल्स ड्राइव कैसे काम करती है

एक 12-पल्स ड्राइव समानांतर में दो 6-पल्स रेक्टिफायर पुलों को खिलाने के लिए दो माध्यमिक वाइंडिंग - एक वाई और एक डेल्टा - के साथ एक चरण-स्थानांतरण ट्रांसफार्मर का उपयोग करता है. वाइंडिंग के बीच 30° चरण बदलाव के कारण ट्रांसफार्मर प्राथमिक में दो पुलों से 5वीं और 7वीं हार्मोनिक धाराएं रद्द हो जाती हैं, 11वें और 13वें को प्रमुख हार्मोनिक्स के रूप में छोड़कर. एक 18-पल्स ड्राइव इसे तीन पुलों को खिलाने वाले तीन चरण-स्थानांतरित माध्यमिक वाइंडिंग तक विस्तारित करती है, 13वें हार्मोनिक को रद्द करना और 17वें और 19वें को छोड़ना.[2]

दोनों दृष्टिकोण मानक 6-पल्स ड्राइव की तुलना में टीएचडीआई को काफी हद तक कम करते हैं. लेकिन उनमें विशिष्ट लागतें और बाधाएँ होती हैं जो उन्हें सिमोनेट एप्लिकेशन के लिए समस्याग्रस्त बनाती हैं.

3.2 तुलना

इस संदर्भ में ड्राइव सप्लायर समर्थन का महत्व है. शेवरॉन किसी अज्ञात उत्पाद का मूल्यांकन नहीं कर रहा था - ड्राइव निर्माता द्वारा उनके विशिष्ट ड्राइव प्लेटफ़ॉर्म के साथ संगतता के लिए लाइनेटर का परीक्षण किया गया था. इसने तीसरे पक्ष के हार्मोनिक फिल्टर के साथ आने वाले एकीकरण जोखिम को समाप्त कर दिया और चयन में एक निर्णायक कारक था.[1]

04 परिणाम: अनुमान के अनुरूप प्रदर्शन, लागत विकल्पों से नीचे

लाइनएटर एयूएचएफ को सिमोनेट वेल साइट पर स्थापित किया गया था 150 हिमाचल प्रदेश, 480 वी ड्राइव. मापी गई वर्तमान तरंगों ने सिमुलेशन भविष्यवाणियों की पुष्टि की: ड्राइव इनपुट वर्तमान तरंग को विशिष्ट विकृत 6-पल्स पैटर्न से निकट-साइनसॉइडल आकार में बदल दिया गया था.[1]

मापा गया हार्मोनिक प्रदर्शन 18-पल्स ड्राइव विनिर्देशों से अधिक है - सबसे अधिक मांग वाला मल्टी-पल्स मानक शेवरॉन ने पहले इस्तेमाल किया था. यह पूंजीगत लागत पर हासिल किया गया था 9% 12-पल्स ड्राइव कॉन्फ़िगरेशन के नीचे, सरल स्थापना के साथ (किसी फ़ैक्टरी पूर्व-परीक्षण की आवश्यकता नहीं है) और ड्राइव आपूर्तिकर्ता से पूर्ण अनुकूलता की पुष्टि.

05 विद्युत गुणवत्ता परिप्रेक्ष्य: यह केस स्टडी क्या दर्शाती है

5.1 सिंगल-ड्राइव-ऑन-ट्रांसफार्मर परिदृश्य - एक सामान्य फ़ील्ड स्थिति

दूरस्थ कुएँ स्थल, सिंचाई पंप स्टेशन, छोटी जल उपचार सुविधाएं, और समान एकल-लोड संस्थापन सिमोनेट के समान विद्युत टोपोलॉजी साझा करते हैं: एक ट्रांसफार्मर, एक वीएसडी, कोई अन्य भार नहीं. यह टोपोलॉजी पूरे ग्रामीण बुनियादी ढांचे में दिखाई देती है जहां एक पंप या कंप्रेसर किसी दूरस्थ स्थल पर एकमात्र विद्युत भार होता है.

उपयोगिता की दृष्टि से, ये सिंगल-ड्राइव इंस्टॉलेशन PQ समस्याएँ हैं जो विकसित होने की प्रतीक्षा कर रही हैं. ट्रांसफार्मर लगातार उच्च टीएचडीआई देखता है, गर्म चलता है, और तेजी से बूढ़ा होता है. यदि ट्रांसफार्मर किसी उपयोगिता-पक्ष माप उपकरण को फीड करता है, संचार रिले, या राजस्व पैमाइश, हार्मोनिक विरूपण उनकी सटीकता और विश्वसनीयता को प्रभावित करता है. शेवरॉन का सक्रिय दृष्टिकोण - सभी सिंगल-ड्राइव वेल साइटों पर मानक हार्मोनिक शमन - सही इंजीनियरिंग प्रतिक्रिया है और विफलताओं के बाद प्रतिक्रियाशील शमन की तुलना में कम जीवनचक्र लागत पैदा करता है.

5.2 मल्टी-पल्स ड्राइव - जब उनका कोई मतलब हो और जब उनका कोई मतलब न हो

मल्टी-पल्स ड्राइव (12-नाड़ी और 18-नाड़ी) जब अनुप्रयोग उनकी लागत और जटिलता को उचित ठहराता है तो प्रभावी हार्मोनिक शमन होते हैं. वे बड़े पैमाने पर सबसे ज्यादा मायने रखते हैं, उच्च-उपयोग ड्राइव जहां चरण-शिफ्टिंग ट्रांसफार्मर कुल सिस्टम लागत का एक मामूली अंश है, जहां भार अपेक्षाकृत स्थिर है (हल्के भार के प्रदर्शन में गिरावट से बचना), और जहां शिपमेंट से पहले फ़ैक्टरी परीक्षण द्वारा हार्मोनिक रद्दीकरण को सत्यापित किया जा सकता है.

वे छोटी ड्राइव के लिए कम उपयुक्त हैं (ट्रांसफार्मर की लागत ड्राइव लागत का एक महत्वपूर्ण अंश बन जाती है), परिवर्तनीय-लोड अनुप्रयोग, और ऐसी स्थितियाँ जहाँ फ़ील्ड स्थापना सरलता को महत्व दिया जाता है. सिमोनेट वेल साइट उन सभी तीन स्थितियों में विफल रही जो मल्टी-पल्स - छोटी ड्राइव के पक्ष में थीं, परिवर्तनीय पंप भार, दूरस्थ मानवरहित स्थापना के लिए सरल रखरखाव की आवश्यकता होती है. प्रौद्योगिकी तुलना सीधे सही निष्कर्ष पर पहुंची.

5.3 निवारक बनाम. प्रतिक्रियाशील हार्मोनिक प्रबंधन

सभी सिंगल-ड्राइव वेल साइटों पर एक मानक आवश्यकता के रूप में हार्मोनिक शमन को निर्दिष्ट करने का शेवरॉन का निर्णय - समस्याएँ उत्पन्न होने से पहले - एक प्रबंधन दृष्टिकोण के रूप में ध्यान देने योग्य है, सिर्फ एक इंजीनियरिंग नहीं. स्थापना के समय एक हार्मोनिक फ़िल्टर की लागत तथ्य के बाद हार्मोनिक समस्याओं के निदान और समाधान की लागत से बहुत कम है: ट्रांसफार्मर प्रतिस्थापन, ड्राइव की मरम्मत, SCADA प्रणाली समस्या निवारण, और अनियोजित डाउनटाइम के दौरान उत्पादन में हानि हुई. एकल-बिंदु होने पर निवारक हार्मोनिक प्रबंधन को उचित ठहराना सीधा है, उच्च-प्रतिबाधा टोपोलॉजी हार्मोनिक परिणाम को पहले दिन से ही पूर्वानुमानित बनाती है.

यह केस स्टडी मिरस इंटरनेशनल केस स्टडीज की आईपीक्यूडीएफ श्रृंखला का समापन करती है. एक साथ लिया गया - ईएसपी मोटर सुरक्षा, पाइपलाइन जनरेटर अधिकार आकार, अपतटीय पोत डीपी अनुपालन, प्राकृतिक गैस प्रसंस्करण संयंत्र एमसीसी शमन, और रिमोट वेल साइट हार्मोनिक नियंत्रण - वे तेल और गैस में आने वाले जेनरेटर-फेड और आपूर्ति-बाधित हार्मोनिक अनुप्रयोगों की प्रमुख श्रेणियों को कवर करते हैं।, समुद्री, और प्रक्रिया उद्योग. सामान्य धागा एक उच्च स्रोत प्रतिबाधा है जो उपयोगिता से जुड़े इंजीनियरों द्वारा आमतौर पर सामना किए जाने वाले परिणामों से परे हार्मोनिक परिणामों को बढ़ाता है, और एक निष्क्रिय वाइड-स्पेक्ट्रम फ़िल्टर जो सक्रिय या बहु-पल्स समाधानों की जटिलता और विफलता मोड को जोड़े बिना समस्या का समाधान करता है.

सन्दर्भ

1. [1] मिरस इंटरनेशनल इंक., “मामले का अध्ययन: शेवरॉन की सिमोनेट वेल साइट,” एप्लीकेशन केस स्टडी, मिसिसॉगा, ओंटारियो, कनाडा. उपलब्ध: mirusinternational.com
2. [2] आईईईई एसटीडी 519-2022, “इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम में हार्मोनिक नियंत्रण के लिए आईईईई मानक,” आईईईई, न्यू यार्क, NY, 2022.