Рассмотрены причины большого потребления реактивной электроэнергии буровыми установками с дизельным и электрическим приводами. Проанализированы режимы потребления электроэнергии, а также предложены организационные и технические решения оптимальной компенсации реактивной мощности.

Проаналізовано ефективність технологічної компенсації реактивного навантаження асинхронного електродвигуна приводу штангових глибинних насосів, залежність оптимальної потужності конденсаторної батареї, яка повинна бути підключена до двигуна, і коефіцієнти, які характеризують графік навантаження цього двигуна. Проведено вибір оптимальної потужності конденсаторної батареї для індивідуальної компенсації залежно від характеристик навантаження та режиму напруги.

Проаналізовано структуру технологічних комплексів нафтової і газової промисловості, склад та характеристики електроприймачів, типові схеми електропостачання, режими споживання реактивної електроенергії. Визначено можливі варіанти компенсації реактивної потужності і на основі техніко-економічного порівняння запропоновано оптимальні варіанти компенсації реактивної потужності для характерних технологічних комплексів нафтової і газової промисловості.

Запропоновано алгоритми розв'язання типових задач оптимізації систем електропостачання нафтогазових промислів з використанням методів лінійного і нелінійного програмування та засобу "Пошук розв'язання" Microsoft Office Excel. Розроблено математичні моделі і алгоритми для розв'язання задач вибору оптимальної схеми електричної мережі, визначення та розподілу оптимальної потужності компенсувальних пристроїв у мережі, визначення оптимального місця встановлення конденсаторних установок.

Запропоновано алгоритм розрахунку місць оптимального розташування головних розподільчих підстанцій (ГРП) і розподільчих пунктів (РП) систем електропостачання нафтогазових промислів з врахуванням ліній зовнішнього живлення. За критерій оптимізації вибрано дисконтовані витрати, що враховують як капітальні вкладення на спорудження електричної мережі, так і витрати на її експлуатацію. Показано, що за однакових номінальних напруг розподільчої мережі та лінії зовнішнього живлення РП місце його оптимального розташування значно зміщене відносно центра електричних навантажень (ЦЕН) в напрямку джерела живлення, а у випадку підвищення номінальної напруги лінії живлення у ході спорудження ГРП її координати практично збігаються з координатами ЦЕН. Шляхом мінімізації цільової функції дисконтованих витрат одержано аналітичні вирази для визначення координат оптимального розміщення ГРП (РП) з врахуванням лінії зовнішнього живлення.

Запропоновано алгоритм розрахунку місць оптимального розташування головних розподільних підстанцій і розподільних пунктів енергопостачальних компаній з урахуванням ліній зовнішнього живлення. Критерієм оптимізації вибрано дисконтований чистий прибуток від транспортування та реалізації електричної енергії споживачам. Показано, що місце оптимального розташування розподільної підстанції (пункту) зміщене відносно центра електричних навантажень у напрямку джерела живлення.

Запропоновано алгоритми розв'язку типових оптимізаційних задач компенсації реактивної потужності з використанням методів покоординатного спуску та невизначених множників Лагранжа, як неперервних і дискретних задач нелінійного програмування.

Розглянуто методику вибору потужності трансформаторів знищувальних підстанцій підприємств нафтогазової галузі з урахуванням умови економічності. Критерієм вибору оптимальної потужності трансформаторів прийнято мінімум дисконтованих витрат, які враховують як капітальні вкладення у спорудження підстанцій, так і витрати на їх експлуатацію. Для визначення оптимальної потужності трансформаторів використано метод економічних інтервалів їх навантажень. Побудовано графіки залежностей дисконтованих витрат від потужності навантаження й розраховано значення граничних економічних навантажень для трансформаторів напругою 10 кВ різної номінальної потужності. Визначено граничні економічні навантаження для енергоефективних трансформаторів зі зниженими втратами потужності й проаналізовано залежність граничних економічних навантажень від вартості електроенергії. У зв'язку зі зміною структури енергетики та відпускних цін на електроенергію для різних суб'єктів енергоринку межі економічних інтервалів навантажень трансформаторів будуть різними.

Розглянуто методику вибору типу й оптимальної реактивної потужності джерел компенсації реактивного навантаження споживачів нафтогазової галузі за критерієм мінімуму дисконтованих витрат, які включають витрати на генерацію та передачу реактивної потужності споживачам, капітальні вкладення на встановлення компенсувальних пристроїв і витрати на їх експлуатацію. Для визначення оптимального розподілу реактивного навантаження між джерелами використано метод невизначених множників Лагранжа з врахуванням технічних обмежень у вигляді нерівностей, які у випадку їх порушення прирівнюються до граничних значень і оптимізація розподілу реактивної потужності здійснюється між іншими джерелами, обмеження для яких не порушуються. Наведено приклад вибору оптимальної потужності джерел для компенсації реактивного навантаження споживачів насосної станції. Показано, що для компенсації реактивної потужності найдоцільніше використовувати конденсаторні установки і, частково, синхронні двигуни. Систему, як джерело реактивної потужності, використовувати недоцільно у зв'язку великими втратами на передачу реактивної електроенергії споживачам. Розрахунками підтверджено, що саме комплексне використання джерел реактивної потужності є найекономічнішим.

Запропоновано уточнену методику вибору оптимальної конфігурації траси магістральної лінії за критерієм мінімальних дисконтованих витрат, які враховують капітальні вкладення на її спорудження та витрати на експлуатацію й вартість втрат електроенергії. Внаслідок мінімізації цільової функції дисконтованих витрат одержано аналітичні вирази для визначення оптимальних координат вузлових точок магістральної лінії. Проаналізовано вплив капітальних витрат, вартості електроенергії та потужності й характеру навантаження споживачів на конфігурацію магістральної лінії.