Двухкаскадный усилитель с RC-связью Автогенератор прямоугольных импульсов Рассчитать каскад транзисторного усилителя напряжения Математический расчет дальности Wi-fi сигнала Биполярный транзистор

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И АВТОМАТИКА НПС

Особенности схем электроснабжения НПС

Нефтеперекачивающие станции (НПС) магистральных нефтепроводов и схемы их электроснабжения по сравнению с другими потребителями электроэнергии в нефтяной промышленности имеют ряд особенностей.

1. НПС получают питание либо от районных ПС энергосистемы, либо от специальных подстанций, называемых ГПП, сооружаемых вблизи насосной станции. При питании от районных ПС НПС получают питание при напряжении 6-10 кВ. При этом на НПС сооружается распределительное устройство напряжением 6(10) кВ. которое называют технологическим РУ или технологическим ЗРУ (чтобы отличать его от РУ или ЗРУ-6(10) кВ питающей районной подстанции). Иногда отдельное технологическое ЗРУ-6(10) кВ, как не сооружается, а совмещается с ЗРУ-6(10) кВ ГПП. От энергосистемы ГПП получает энергию при напряжении 35, 110 или 220 кВ по воздушным линиям электропередачи.

2. НПС по требованиям к надежности электроснабжения относятся к 1-й категории. При этом все НПС должны получать питание от двух независимых источников питания по двум ЛЭП. Для обеспечения 100%-го резерва пропускная мощность каждой линии и каждого трансформатора должна соответствовать мощности, потребляемой всей НПС. Линии должны прокладываться на отдельных опорах и присоединяться к разным секциям (или системам) шин районной подстанции, удовлетворяющим требованиям независимых источников питания [2, 9].

 3. Мощности трансформаторов ГПП могут быть до 63 МВА. При таких больших мощностях трансформаторов возникает проблема ограничения токов короткого замыкания (КЗ). Для ограничения токов КЗ применяются: токоограничивающие реакторы, секционирование шин НПС на четыре секции шин и трансформаторы с расщепленными обмотками. 

 Необходимость выполнения четырех секций шин в РУ 6(10) кВ НПС возникает тогда, когда мощность КЗ на стороне 6(10) кВ с учетом подпитки места КЗ от электродвигателей НПС превышает отключающую способность выключателей, устанавливаемых в РУ 6(10) кВ НПС, а также когда требуется равномерно нагрузить трансформаторы на подстанции [2]. При установке двух трансформаторов 110/6(10) кВ мощностью 25 МВА и выше РУ 6(10) кВ выполняются четырехсекционными, так как такие трансформаторы выпускаются только с расщепленной обмоткой 6-10 кВ.

В тех случаях, когда электроснабжение НПС осуществляется от районных подстанций энергосистемы при напряжении 6(10) кВ, подвод электроэнергии к распределительным устройствам НПС в зависимости от числа секций шин технологического ЗРУ осуществляется по двум – четырем кабельным линиям (КЛ) 6(10) кВ большого суммарного сечения с большой пропускной способностью.

Каждая из КЛ выполняется из 3-6 кабелей площадью сечения 3*150 или 3*240 кв.мм. Большое число параллельно проложенных кабелей и большое число кабельных муфт создают проблемы, как при монтаже, так и при эксплуатации. Надежность таких кабельных линий из-за большого числа кабельных муфт часто оказывается низкой. В последние годы вместо кабельных линий применяют гибкие воздушные токопроводы (например, марки 2*А-600 с расщепленными фазами на 6, 8 и 10 проводов) на металлических или железобетонных опорах (как правило, на типовых опорах линий 35 кВ) [2].

8.2 Выбор электродвигателей НПС

 На магистральных нефтепроводах строят насосные перекачивающие станции (НПС) двух видов: головные и промежуточные. Головные станции располагаются в начале трубопровода (или в начале участка трубопровода) и служат для перекачки нефти или нефтепродуктов из резервуарных парков в магистральный трубопровод. Промежуточные станции предназначены для повышения давления перекачиваемых продуктов в магистральном трубопроводе. В состав головной НПС всегда входят резервуарный парк и подпорная насосная станция, Подпорная насосная служит для подачи жидкости на вход основных насосов, так как при откачке из безнапорных резервуаров основные насосы не могут работать без предварительного создания давления жидкости на их входе

Перекачка жидкости на современных трубопроводах ведется по системе «из насоса в насос». При работе по такой системе нет необходимости в установке подпорных насосов на промежуточных станциях.

Центробежный насос для перекачки нефти и его электродвигатель называют главным или магистральным насосным агрегатом (МНА), а подпорные насосы с его электродвигателем – подпорным насосным агрегатом (ПНА).

Электродвигатели привода основных и подпорных насосов применяются как во взрывозащищенном, так и в нормальном исполнении. В первом случае их устанавливают в одном помещении с насосами, во втором - в помещении, отделенном от помещения насосной негорючей перегородкой. В последнее время отдается предпочтение двигателям нормального исполнения. Такие двигатели дешевле взрывозащищенных. Кроме того, в случае установки двигателей в общем помещении с насосами приходится отключать остальные агрегаты для предотвращения опасности взрыва, что вызывает остановку всей насосной станции. Установка двигателей в отдельном помещении позволяет ремонтировать двигатель непосредственно на месте без отключения остальных агрегатов.

Для привода главных насосов на насосных станциях используют синхронные и короткозамкнутые асинхронные двигатели на 3000 синхронных об/мин. В последнее время преимущественное применение находят синхронные двигатели (СД). Наиболее широко распространены для привода насосов СД мощностью от 4000 до 8000 кВт [5, 7].

Для установки вне помещения насосной применяются синхронные двигатели без взрывозащиты серии СТД [7]. В одном помещении с насосами могут быть установлены взрывозащищенные двигатели серии СТДП. Взрывозащита обеспечивается исполнением,  продуваемым под избыточным давлением. Воздух, охлаждающий двигатель и циркулирующий по замкнутому контуру, охлаждается в свою очередь водяными охладителями, установленными по бокам статора вдоль его оси.

Для привода главных насосов НПС также находят применение двухполюсные асинхронные двигатели серии 4АТД (асинхронные турбодвигатели) мощностью от 500 до 5000 кВт в нормальном и взрывозащищенном (продуваемом под избыточным давлением) исполнении. Двигатели серии 4АТД рассчитаны на напряжение 6 (10) кВ и могут иметь разомкнутый (обозначение двигателей 4АРМП) и замкнутый (обозначение двигателей 4АЗМП) циклы вентиляции с расположением водяных охладителей в яме фундамента.

Для привода подпорных насосов применяют синхронные и асинхронные двигатели мощностью до 1600 кВт.

Выпускаемые в настоящее время двигатели серий СТД и СТДП оснащаются тиристорными возбудителями серии ВТЕ-320. В последние годы стали использоваться тиристорные возбудители с цифровой системой возбуждения серии ЦРВД-Т. Тиристорные возбудители обеспечивают питание обмотки возбуждения постоянным током, а также управление и автоматическое регулирование тока возбуждения при пуске, в нормальном и аварийном режимах. В схеме возбудителя предусмотрены режимы автоматического, ручного и аварийного управления током возбуждения и режим опробования.

При самозапуске двигателя тиристорный возбудитель должен обеспечивать быстрое (форсированное) гашение поле статора двигателя до допустимого значения (быстрое затухание тока в обмотке возбуждения). Сигнал на форсированное гашение поля подается либо при отключении выключателя двигателя, либо при срабатывании защит от потери питания. Наиболее эффективным методом форсированного гашения поля статора является перевод основного преобразователя в инверторный режим. Применяется также сочетание режимов инвертирования и противовключения тока ротора. Для обеспечения режима противовключения в схему возбуждения вводится дополнительный тиристорный преобразователь.

Для привода вспомогательных установок НПС применяются короткозамкнутые асинхронные двигатели на напряжение 380/220 В.

На головных и промежуточных насосных станциях устанавливаются [5]:

- для привода центробежного насоса системы охлаждения основных электродвигателей - два асинхронных двигателя по 17 кВт; для привода шестеренчатого насоса с подачей 18 м3/ч - два взрывозащищенных двигателя по 5,5 кВт;

- для шестеренчатого насоса маслосистемы с подачей 3,3 м3/ч - двигатель 1,7 кВт;

- для погружного насоса производительностью 50 м3/ч откачки утечек нефти из резервуара - два вертикальных взрывозащищенных двигателя по 15 кВт;

- для привода воздушных компрессоров производительностью 0,6 м3/мин - два двигателя мощностью по 4,5 кВт;

- для привода восьми задвижек - восемь взрывозащищенных двигателей мощностью по 7 кВт (на головных насосных);

- в камере регуляторов - шесть взрывозащищенных двигателей для привода задвижек по 7 кВт;

- для привода задвижки на линии разгрузки нефти у насосов - взрывозащищенный двигатель мощностью 1 кВт;

- для вентиляторов вытяжной вентиляции вспомогательных помещений и вентиляторов приточной вентиляции - двигатели по 10 кВт;

- для создания подпора давления воздуха в машинном зале основных двигателей — два двигателя привода вентилятора по 2,2 кВт.

Кроме вспомогательных установок на НПС имеется группа потребителей, не связанных непосредственно с обеспечением работы основных насосных агрегатов (механические мастерские, гаражи, бытовое водоснабжение, жилой поселок и др.).

Питание потребителей напряжением 380/220 В НПС осуществляется от двух трансформаторной комплектной трансформаторной подстанции (КТП) 6 (10)/0,4 кВ мощностью 400, 630 или 1000 кВА, с секционированием сборных шин и АВР с секционными выключателями на стороне 0,4 кВ. Для питания особо ответственных потребителей (особой группы) в период перерыва электроснабжения от энергосистемы на время, большее 15-20с предусматривается дизель-электрическая станция, запускаемая автоматически при исчезновении напряжения на шинах 6(10) кВ подстанции. Мощность этой станции - 630 кВт при соsф=0,8. Запускается дизель-электростанция автоматически через 15-20 с после полного исчезновения питания со стороны энергосистемы. К числу потребителей особой группы относятся входная, выходная задвижки и задвижки для работы нефтепровода при отключившейся станции, противопожарный пенный насос и его задвижка, освещение насосной, противопожарная автоматика, системы автоматики и телемеханики насосной станции.

Общие требования к релейной защите и автоматике на НПС Синхронные и асинхронные двигатели МНА НПС снабжаются токовой отсечкой или дифференциальной токовой защитой, максимальной токовой защитой от перегрузок, токовой защитой от однофазных замыканий на землю и защитой минимального напряжения (ЗМН)

Принципы выбора уставок по напряжению и времени ЗМН-2 Напряжение возврата ЗМН-2 следует принимать меньше, чем остаточное напряжения на шинах при самозапуске электродвигателей после включения секционного выключателя при работе АВР..

Пример. Оценить возможность асинхронного разгона СД при самозапуске после работы АВР-6(10) кВ при одном СД типа СТД-2500 на секции шин, терявшей питание, и одном рабочем СД, типа СТД-2500 на смежной секции шин, не терявшей питание.

Пример. Оценить успешность втягивания в синхронизм СТД-8000, если остаточное напряжение на шинах при самозапуске равно 0,81∙UНОМ. Для СТД-8000 из справочных данных и предыдущих расчетов известно: максимальное (критическое) значение синхронного момента при номинальном напряжении в относительных единицах МСК=1,61; постоянная времени МНА ТА= 2,64 с; остаточное напряжении на шинах при самозапуске (в начале асинхронного разгона) 0,81∙UНОМ

С учетом изложенного схема усилительного каскада с управлением Кu посредством изменения R2 имеет вид (рис. 5), Подсоединение требуемого R2i производится путем замыкания соответствующего ключа Кi. Остальные ключи Kt (t <> i) в этот момент разомкнуты.

Для инверсного включения (рис. 6)

 (2)

т. е. требуется уже учет сопротивления источника входного сигнала Rc (см. табл. 2 Приложения 1).

Схема усилительного каскада на базе инверсного включения ОУ также допускает  управление Кu посредством изменения как R1, так и R2 (см. рис. 6). Выбор сопротивлений R1 и для данной схемы осуществляется по следующим правилам:

1. Должно выполняться условие

 (3)

2. Максимальная мощность, выделяемая на резисторе R2,

 (4)

3. Максимальная мощность, выделяемая на резисторе R1

 (5)


На главную