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Previous issue date: 2017-02-20 / Esse trabalho apresenta estudos, modelagem e análises de um sistema de bombeio centrífugo submerso (BCS), considerando as características dos principais componentes presentes neste sistema. As contribuições do trabalho estão na partida do BCS, como no desenvolvimento de soluções para mitigar alguns dos problemas observados, como por exemplo, os relacionados à qualidade de energia elétrica nos terminais do BCS. A modelagem de cada equipamento elétrico que compõe o BCS é apresentada no trabalho, destacando-se alguns dos aspectos operacionais relevantes que são considerados na operação. Foi feito um projeto para dimensionamento dos filtros passivos utilizados na atenuação das componentes harmônicas das tensões e correntes produzidas pelo sistema, além de auxiliar na regulação da tensão no ponto em que o BCS está conectado. Nas simulações realizadas, considerou-se um sistema de média tensão com um motor de indução trifásico em gaiola de esquilo de 3835HP que acoplado a uma bomba centrífuga possui um alto coeficiente de inércia. Com a inserção de modelos de atritos rotacionais para o torque do conjunto motor-bomba, pôde-se representar os efeitos que acontecem nos instantes iniciais da partida do sistema e avaliar o desempenho da estratégia de controle utilizada para o acionamento. Assim como ocorre nos sistemas reais que são alimentados por cabos submarinos de longo comprimento, utilizou-se um sistema de controle do sistema em malha aberta com uma metodologia para estimar e compensar a queda de tensão que ocorre entre os terminais do conversor e o terminal de entrada do motor elétrico. O trabalho apresenta ainda uma breve comparação entre o conversor fonte de tensão (VSC) de 2 níveis e o conversor de 3 níveis com neutro grampeado (NPC). Por fim, é analisada a situação onde a alimentação do BCS é desequilibrada devido à diferença de valores entre os parâmetros do cabo submarino. / This work shows studies, modelling and analyses of an electrical submersible pump system (ESP), considering the characteristics of key elements in this system. The contributions are in its start-up, as also in the development of solutions for mitigation of some observed problems, e.g., those related to power quality at the equipment terminals. The model for each electrical equipment inside the ESP is presented in this work and highlighted some of the pertinent operational aspects that is commonly considered on practical operation. A project is settled for sizing the passive filters to attenuate the harmonic components of the voltages and currents supplied by the grid, in addition to helping voltage regulation at ESP connection point. In the study cases, it was considered a medium voltage power system with a 3835HP three phase squirrel cage induction motor which is connected with a centrifugal pump that results in a high inertia coefficient. Rotational friction model is considered in the studies to characterize the effects that occur at the initial seconds of the start-up of the system and also to evaluate the performance of the implemented control strategy. In the same way that occurs in real systems that are supplied by downhole electric cables, it was considered an open-loop V/f control with a methodology to estimate and compensate the voltage drop that exists between the terminals of the converter and the motor input. This work also establishes a short comparison between a 2-level voltage source converter (VSC) and a 3-level neutral-point clamped (NPC) VSC. Finally, the system is analyzed through the occurrence of an unbalance of downhole electric cable parameters.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/4678 |
| Date | 20 February 2017 |
| Creators | Souza, Bruno Cortes de |
| Contributors | Araujo, Leandro Ramos de, Araujo, Débora Rosana Ribeiro Penido, Braga, Henrique Antônio Carvalho, Monteiro, Luís Fernando Corrêa |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, UFJF, Brasil, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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