Overcurrent trip on voltage sag

[catcherintherey]

Good day. I work as a DNG operator. On a recent knowledge check I couldn't answer one ESP question. They gave me the correct answer later, but I never grasped the cause-and-effect chain. The situation is based on real events. Wells equipped with ESP were running on a pad from a diesel genset (DEU). At some point the DEU faulted, causing a voltage sag, and most ESP units stopped. The question was why. I was warned the question wasn't simple, and the "voltage" answer wasn't correct in this case. I didn't guess and was offered a choice between overcurrent (OC) or stuck-pump protection (SPP). Logic suggested I=U/R - if voltage drops, current should drop too. The answer was wrong. Then came the story about the DEU and a messy explanation that when voltage drops, current starts to rise. Among the wells, those with Elekton-07 did not stop - those VFD are somehow protected differently from voltage sag. By job duties I don't deal with such questions and didn't argue. I passed the check, but afterward I started searching online. On unrelated forums there are mentions of rising current on voltage sag when stabilizers are present - the stabilizer tries to deliver required voltage despite the sag, hence current rises. On this forum by search I found mentions that there is no stabilizer in the step-up transformer and VFD, and that the VFD partly performs that function when present in the VFD. On our field we mainly use E05 with VFD and E04, but sometimes E07 as in the example. E05 with VFD, E07 without. If you put it together and assume VFD-equipped VFD raise current on voltage sag, that would explain why VFD tripped on OC while non-VFD like E07 did not. But as you can tell I'm not very strong on surface electrical equipment or electricity in general. If it's not too much trouble, please explain in simple terms. On various sites I found confirmation that OC trip on voltage sag is possible, but no clear explanation for myself. Thanks in advance for the primer. Protection setpoints attached.

20200527_190900.jpg

Original topic

Добрый день. Работаю оператором ДНГ, недавно прошлая очередная проверка знаний, на которой я не смог ответить на один вопрос по ЭЦН. Хоть правильный ответ мне позже озвучили, причино-соедственной связи я так для себя и не уяснил. Ситуация основана на реальных событиях. Скважины оборудованные ЭЦН работали на кустовой площадке от ДЭС. В какой-то момент ДЭС дал сбой и это привело к "просадке" напряжения, вследствии чего большая часть ЭЦН остановились, вопрос по какой причине? Я был предупрежден, что вопрос не простой, и вариант по "напряжению" не верен в этом случае. Гадать не стал и мне предложили выбор из ЗП или ЗСП. Логика подсказывала мне I=U/R и при снижении напряжения снизится в итоге и ток, ответ оказался не верным. Далее был рассказ про эту ситуацию с ДЭС и сумбурный рассказ про то что при снижении напряжения ток начинает расти. И к тому же среди скважин не остановились те, на которых стояли Электон-07, мол эти СУ как то иначе защищены от просадки напряжения. По трудовым функциям с такими вопросами не сталкиваюсь и спорить не стал, хотя связи не нашел. Проверку знаний прошел, но после задался вопросом и начал искать информацию в интернете. На разных форумах не связанных с ЭЦН есть упоминания о возрастающем токе при просадке напряжерия при наличии стабилизаторов, мол Стабилизатор пытается выдать нужное напряжение не смотря на просадку и отсюда растет ток. На этом форуме по поиску я находил упоминание того, что стабилизатора в ТМПН и СУ нет и что от части эту функцию выполняет ЧРП при наличии в СУ. У нас на промысле в основном используют Э05 с ЧРП и Э04, но иногда и Э07, которые были приведены в пример. Э05 с ЧРП Э07 без, если сложить все воедино и предположить что СУ оборудованные ЧРП при просадке напряжения будут поднимать ток, это бы объяснило почему СУ с ЧРП остановились по ЗП, а СУ без ЧРП нет, как Э07. Но как вы уже поняли я не очень дружен с НЭО на таком уровне и с электричеством впринципе. Если не затруднит разъясните на пальцах. На разных сайтах в обсуждениях находил подтверждение нформации, что остановка по ЗП при просадке напряжения возможна, но понятного для себя объяснения не нашел. Заранее благодарю за ликбез. Уставки по защитам прилагаю.

[ALEngineer]

Ohm's law does not apply at the ESP optimal voltage point for async motors - when voltage is lowered or raised, current increases, and Elekton 7 or 4 and other "bang-bang" units should trip on OC (if the sag isn't enough to trigger undervoltage protection).
With VFD, when input voltage drops (assuming base frequency is e.g. 60 Hz) and undervoltage protection didn't trip (low voltage, imbalance, phase loss, etc.), hardware IGBT overload protection will trip - but that is not the same as OC protection; it's the analog of overcurrent in Elekton 7 or 4.
VFD logic in this case: it maintains stable output voltage, but since input voltage dropped while output power stayed the same, input current and IGBT module load increase - and if the VFD was sized tight (as is usually done), it will hardware-protect itself.
Summary (assuming no undervoltage trip): OC trip is most likely on direct and soft-start VFD without VFD (Elekton 04, 07, etc.).
For VFD, IGBT overload trip is most likely if VFD power is insufficient; if the VFD has 50% or more margin and base frequency and ramp curve are set properly accounting for sags, in principle there will be no trip...
Most likely the person who asked you the question didn't fully understand it themselves and keeps misleading others.

Original reply

Для асинхронных двигателей закон Ома не применим в точке оптимального напряжения ПЭД, при понижении и повышении напряжения произойдет повышение токов и именно Электон 7 или 4 и прочие "хлопушки" должны встать по причине ЗП (если просадка не достаточна для срабатывания защиты по напряжению).
С применением СУ ЧР, при понижении входного напряжения (при условии, что базовая частота например 60Гц) и если не сработала защита по напряжению (понижение, дисбаланс, обрыв фаз и т.п.) сработает аппаратная защита по перегрузу IGBT, но эта защита не имеет отношения к защите по ЗП, это аналог МТЗ в Электоне 7 или 4. "Логика" работы СУ ЧР в этом случае такова, что она будет поддерживать напряжение на выходе стабильным, но т.к. на входе напряжение снизилось, а мощность отдаваемая СУ осталась неизменной, то соответственно вырастет ток на ВХОДЕ СУ и нагрузка на IGBT модули, а если СУ подобрана "в притык" (как это обычно делают) то она аппаратно защитит себя.
Резюмирую (при условии что нет остановки по напряжению): Остановка по ЗП наиболее вероятна на СУ прямого и плавного пуска, без ЧРП (Элетон 04, 07 и т.п.).
Для СУ ЧР наиболее вероятна остановка по перегрузу IGBT, при условии недостаточной мощности СУ, а если СУ с запасом 50 и более процентов, и базовая частота, а ровно как и кривая разгона выставлена грамотно, с учетом просадок, остановки не произойдет в принципе...
Скорее всего вам задал вопрос человек, сам до конца не разобравшийся в вопросе, который продолжает вводить в заблуждение других людей.