Проектирование системы электроснабжения нефтепромысла

Суммарная активная мощность всей подстанции Р_ОБЩ, кВт

Р_ОБЩ=4745 кВт

Суммарная реактивная мощность всей подстанции Q_ОБЩ, квар

 

Q_ОБЩ=1465 квар

Суммарная нагрузка всей подстанции _{, кВА}

 

Нагрузка на один трансформатор  S_Ф1, кВА

 

Так как данные объекты  относятся ко второй группе категорий  энергоснабжения, то они имеют два  взаимно резервируемых трансформатора с коэффициентом загрузки β=0.6.Принимаем β=0.6, так как в данной работе не учитывается потери в линии электропередач.

Расчётная мощность трансформатора S_T, кВА

 

Осуществляется выбор трансформатора типа ТМН-4000/35 [6]

Основные технические  характеристики трансформатора ТМН-4000/35 представлены в таблице 6.1

Таблице 5.1

Тип трансформатора	Sном (кВА)	UВН (кВ)	UНН (кВ)	PXX (кВт)	PКЗ (кВт)	UК (%)	IХХ (%)
ТМН-4000/35	4000	35	11	5,6	33,5	7,5	0,9

Фактическая загрузка 1 трансформатора:

₌=0,62 0,7

Аварийная загрузка трансформатора:

_{- при аварийном  режиме трансформаторы  допускают пер}егрузку на 140 %.

Данный трансформатор  удовлетворяет требуемым условиям для электроприемников 1 и 2 категории.

 

 

 

5.2. Расчёт мощности трансформатора без учета компенсации.

Суммарная активная мощность всей подстанции Р_ОБЩ, кВт

Р_ОБЩ=4745кВт

Суммарная реактивная мощность всей подстанции Q_ОБЩ, квар

Q_ОБЩ=4386 квар

Суммарная нагрузка всей подстанции _{, кВА}

 

Нагрузка на один трансформатор  S_Ф1, кВА

 

Расчётная мощность трансформатора S_T, кВА

S_T= = =2692,3 кВА

Осуществляется выбор трансформатора типа ТМН-6300/35

Основные технические  характеристики трансформатора ТМН-6300/35 представлены в таблице 5.2

Таблице 5.2

Тип трансформатора	Sном (кВА)	UВН (кВ)	UНН (кВ)	PXX (кВт)	PКЗ (кВт)	UК (%)	IХХ (%)
ТМН-6300/35	6300	35	11	8	46.5	7.5	0.8

 

Фактическая загрузка 1-го трансформатора:

₌=0,510,7

Аварийная загрузка трансформатора:

_{- при аварийном  режиме трансформаторы  допускают п}ерегрузку на 140 %.

Данный трансформатор  удовлетворяет требуемым условиям для электроприемников 1 и 2 категории.

 

 

6. Расчёт мощности установок централизованной компенсации реактивной мощности.

Установка централизованной компенсации реактивной мощности необходима при .

Суммарная активная мощность всей подстанции Р_ОБЩ, кВт

Р_ОБЩ=4745 кВт

Суммарная реактивная мощность всей подстанции Q_ОБЩ, квар

Q_ОБЩ=1465квар

 

Установка централизованной компенсации реактивной мощности не требуется.

7. Расчёт токов короткого замыкания.

Рис.7.1. а) однолинейная схема подстанции, б) схема замещения

Параметры расчётной схемы

UC, кВ	IC, кА	SC, МВА	r01, Ом/км	x01, Ом/км	l, км	Sтр, МВА	UВ, кВ	UН, кВ	Uk, %	ΔPk, кВт
37	19	1200	0,27	0,391	15	6,3	37	10	10,5	44

 

Требуется рассчитать токи короткого замыкания в точках К1 и К2.

Поскольку токи КЗ нужно определить на двух разных ступенях напряжения, в качестве базовой принимаем систему и ее напряжение:

U_б= U_c=37 кВ

Определение параметров схемы замещения в физических единицах, приведенных к базисной ступени напряжения.

Сопротивление энергосистемы  , Ом:

 

Сопротивление ВЛ и , Ом:

 

 

Сопротивления КЗ трёхфазных двухобмоточных трансформаторов и , Ом

 

 

Расчёт тока короткого  замыкания в точке К1.

При расчете ТКЗ ЭДС  всех источников принимаемых совпадающими по фазе, поэтому используется метод наложения: ток от каждого источника питания рассчитывается отдельно,  а затем результаты суммируются.

 

 

Z_ВЛ+c= = =8,08

Ток короткого замыкания  в точке K1 , кА:

 

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока обусловленного системой и сетью , с.:

 

Ударный коэффициент:

 

Ударный ток короткого  замыкания , кА.

 

Расчёт тока короткого  замыкания в точке К2.

 

 

 

Поскольку  , ток к.з. в точке К2, приведённый к базисному напряжению определяется без учёта активного сопротивления.

Ток короткого замыкания  в точке K1 , кА:

 

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока обусловленного системой и сетью :

 

Ударный коэффициент:

 

Ударный ток короткого  замыкания , кА.

 

Определение параметров схемы замещения в относительных  единицах, приведенных к базисной ступени.

Базисное сопротивление  ,Ом:

 

Базисный ток , кА:

 

Сопротивление элементов  схемы замещения в относительных  единицах:

 

 

 

 

 

Расчёт тока короткого  замыкания в точке К1 в относительных единицах.

Переход от тока и мощности короткого замыкания в относительных  единицах к току и мощности в физических единицах.

 

 

 

 

Ток в именованных  единицах, приведенный с той ступени, где  находится т.К1.

 

Расчёт тока короткого  замыкания в точке К2 в относительных единицах.

 

 

 

 

 

Ток в именованных  единицах, приведенный с той ступени, где  находится т.К2.

 

 

8. Выбор коммутационной  аппаратуры.

Работа электрического аппарата без повреждений могут быть обеспечена только при правильном выборе их по условиям работы в длительном режиме при максимальной нагрузке и в  режиме короткого замыкания в  сети. Электрические аппараты необходимо выбирать по каталогам исходя из условия нормального режима, затем следует проверить по режиму максимальных токов короткого замыкания для точек где предполагается установка того или иного аппарата. Выбранные аппараты представлены в таблице 8.1.а, б, в.

 

а) Выключатели на стороне  ВН и секционный выключатель на стороне  ВН [7]:

 

Таблица 8.1. а)

 

 

 

 

 

б) Выключатели вводной  ячейки, отходящих линий, секционный выключатель на стороне НН[8]:

 

Таблица 8.1.б)

 

 

 

 

 

в) Разъединитель на стороне  ВН[9]:

Таблица 8.1. в)

9. Расчёт защитного  заземления.

Расчёт защитного заземления производится на основе данных таблицы 9.1.

Таблица 9.1

№ п/п	Наименование  параметра	Обозначение	Ед. изм.	Величина
1	Длина занимаемой подстанции		м	65
2	Ширина занимаемой подстанции		м	30
3	Сопротивление естественных заземлителей		Ом	1,02
4	Грунт			суглинок
5	Климатическая зона			4
6	– коэффициент сезонности			1,1
7	Удельное сопротивление  земли, полученное при измерении		Ом*м	40
8	Глубина заложения заземлителя		м	0,7
9	Длина вертикального стержня		м	5
10	Диаметр вертикального стержня		м	0,03
11	Длина горизонтальной полосы		м	6
12	Ширина горизонтальной полосы		м	0,03
13	Кратность отношения длины  горизонтального к вертикальному электроду			2

 

1. Определяется расчётный ток замыкания на землю I_З, кА

_[2]

2. Рассчитывается набольшее допустимое сопротивление защиты заземляющих устройств R_З, Ом

Для напряжения 35 кВ

3. Вычисляется требуемое сопротивление искусственного заземления R_И, Ом

 

4. Определяется расчётное удельное  сопротивление земли , Ом

=_ИЗМ*

5. Определяется растекание тока одиночного вертикального заземлителя R_В, Ом

 

 

 

6. Определяется приближенное минимальное количество вертикальных заземлителей n^’

 

7.Определеяся конфигурация группового заземлителя

Расстояние между вертикальными  стержнями

 

Расположение в ряд

 

 _{добавочных  рядов в ряду 4}

8. Рассчитывается сопротивление растекания тока горизонтального заземлителя R_Г, Ом

 

 

9. Определяется коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальных полос с учётом числа вертикальных стержней и кратности соотношения длин_В, _Г

_В=0,94 _Г=0,96

10. Вычисляется сопротивление группового заземлителя R_ГГ, Ом

 

   удовлетворяет условию расчёта сопротивления группового заземлителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Выбор защиты  от перенапряжения (молниезащиты).

Высота молниеотвода h, м

принимается h=30 м

Расстояние между молниеотводами L, м

 

Условие <<[3]

Вершина конуса _{, м}

 

Радиус основания конуса _{, м}

 

Радиус защиты _, м

 

Высота защищаемой зоны в центре между молниеотводами , м

 

Защищаемый радиус на высоте в центре между молниеотводами , м

 

 

Заключение 

При проектировании системы  электроснабжения нефтепромысла, в  первую очередь, необходимо учитывать  экономическую эффективность того или иного конструктивного решения, сопряжённую  в немалой степени с энергетической безопасностью. Для достижения данной цели необходимо обеспечить электроснабжение объектов промысла согласно заявленной условием проекта второй категории. Для снижения затрат на содержание элементов энергосистемы необходимо обеспечить максимально возможное по условиям работы КПД всех объектов нефтепромысла. Для этого требуется повысить качество и надёжность электроэнергии в качестве основных мероприятий для реализации этого можно назвать:  снижение потерь напряжения и стабилизации напряжения; компенсация реактивной мощности.

Для решения первой задачи необходимо рассчитать уровень напряжения, удовлетворяющий всех условиям полноценного функционирования объектов нефтепромысла. Уровень напряжения подбирается по лучшим показателям потерь напряжения и активной и реактивной мощности. Необходимо помнить, для достижения наименьших потерь берётся наибольшее напряжение сети из возможных, однако, при расчёте распределительной сети иногда бывает необходимо сделать выбор в пользу низкого уровня напряжения для более эффективной работы энергосистемы. Кроме того, при расчёте уровней напряжения необходимо выбрать сечения проводов таким образом, чтобы достичь оптимального соотношения стоимости провода и его возможности обеспечить заданные параметры работы сети. Для достижения вышеуказанной задачи производился ряд последовательных расчётов: по исходным данным, включающим себя мощности КТП объектов и их координаты были найдены точки ГПП и ККУ. От центра электрических нагрузок были проведено 9 отходящих линий (выбор данного числа линий обусловлен крайне разнообразным расположением объектов нефтепромысла), две из которых предназначены для питания КНС и ДНС. После чего используя  параметры линии был произведен расчёт уровней  напряжения распределительной и питающей сетей ,в результате которого для питающей сети уровень напряжения составил 35 кВ, для распределительной – 10 кВ.