Электрификация блочно-комплектных установок нефтяной промышленности - Выбор силовых трансформаторов 6(10)/0,4 кВ
ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПОДСТАНЦИЯХ 6 (10)/0.4 кВ БЛОЧНЫХ УСТАНОВОК Нагрузочная способность трансформаторов При конкретном проектировании на стадии проекта и рабочей документации выбирают тип, число и мощность трансформаторов на объекте. Число и мощность трансформаторов определяют при условиях наименьших капиталовложений, минимума эксплуатационных расходов, обеспечивающих окупаемость в срок 8—10 лет, минимума цветных металлов и обеспечения надежности питания. Следует стремиться к установке трансформаторов с минимальным числом их типоразмеров. Это обеспечивает сокращение складского резерва трансформаторов. В таблице 44 приведены основные технические данные наиболее распространенных трансформаторов 6/0,4 кВ для питания нефтепромысловых объектов. В таблице 45 приведены габариты этих трансформаторов (рис. 59).
Таблица 44 Техническая характеристика трансформаторов типа ТМ
Номинальная мощность, кВ-А
Номинальное напряжение обмоток, кВ
Потери мощности, кВт
Ток Х.Х., % от номинального
Корот кое замы кание
Рис. 60. Графики экономической загрузки трансформаторов S = f(y)
ПУЭ допускают перегрузку трансформаторов при послеаварийных режимах до 40 % на время максимума общей суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 сут. При этом коэффициент заполнения суточного графика нагрузки трансформатора а в условиях его перегрузки должен быть не выше 0,75, т.е. должно быть выдержано соотношение
Рис. 59. Габаритная схема силовых трансформаторов ТМ 6/0,4 кВ
где 5ср — среднесуточная нагрузка трансформатора; SH - номинальная мощность трансформатора. Этим допущением необходимо широко пользоваться при выборе трансформаторов для питания потребителей II и III категории. Таблица 45 Габариты трансформаторов типа ТМ
Размеры, мм (см. рис. 59)
Мощность трансформатора необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы загрузка его соответствовала наиболее экономичному режиму, который зависит в значительной степени от стоимости потерь электроэнергии 7. На рис. 60 приведена графическая зависимость экономической загрузки трансформаторов от стоимости потерь электроэнергии. При малых значениях 7 оптимальная нагрузка трансформатора получается выше номинальной, т.е. выгодно работать с перегрузкой, если она допустима по условиям суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры охлаждающей среды, постоянной времени нагрева трансформатора и вида системы его охлаждения. Подобные систематические перегрузки установлены ГОСТ 14209-85. На каждый процент перегрузки летом допускается дополнительный процент перегрузки зимой, но не более 15 % при суммарной нагрузке не более 150 %. Экономическая нагрузка трансформатора соответствует, как известно из теории электрических машин, такому режиму, когда потери холостого хода равны потерям короткого замыкания. Соответствующая этому условию экономическая нагрузка трансформатора:
где Qxx и QK3 — реактивные потери в стали и в меди; кэ — экономический эквивалент реактивной мощности. Практически для трансформаторов подстанций в нефтяной промышленности 5ЭК = (0,6 - 0,7) 5Н. Допустимые систематические перегрузки трансформаторов определяются по графикам нагрузочной способности, приведенным в ГОСТ, в Зависимости от суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры охлаждающей среды, постоянной времени трансформатора и вида системы охлаждения. Для характеристики графика нагрузки применяют два коэффициента. Первый коэффициент начальной нагрузки кх определяют из отношения среднего квадратичного тока /ск за 10 ч, предшествующих наступлению перегрузочного максимума, к номинальному току трансформатора /н
Аналогично определяют среднее квадратичное значение тока за период перегрузки /ск таХ. Коэффициент перегрузки, соответствующий этому току к2 =/ск тах//н.
Средний квадратичный ток за 10 ч Рис. 61. График нагрузочной способности трансформаторов кг
На рис. 61 приведен график для определения нагрузочной способности трансформаторов мощностью до 1 ООО кВ • А с масляным охлаждением при температуре окружающей среды 20 °С с постоянной времени нагрева 2,5 ч. Цифры у кривых соответствуют допустимому времени перегрузки в часах. Перегрузка выше 50 %, указанная пунктиром, допускается только по согласованию с заводом-изготовителем. В аварийном режиме допускаются кратковременные перегрузки трансформатора в следующих пределах: Перегрузка, % 30 45 60 75 100 200 Время, мин 120 80 45 20 10 1,5 Выбор мощности трансформатора необходимо проводить с учетом режима пуска и самозапуска короткозамкнутых электродвигателей. На основании опыта многочисленных проектных проработок можно рекомендовать следующее соотношение между мощностью пускаемых или самозапускающихся электродвигателей и мощностью трансформатора: если принять, что напряжение при пуске или самозапуске должно быть не ниже 0,7 UH, то для обеспечения успешного пуска или самозапуска отношение суммарной установленной мощности двигателей Р к мощности трансформатора 5Т в зависимости от напряжения короткого замыкания UK должно Кчть ориентировочно не выше: ик,% 8 10 0,15 %PylSr, кВт 1,2 1 0,7 Если допустимое напряжение при самозапуске может быть снижено, то Z/y5T может быть увеличено путем умножения на коэффициент с = = 0,7/ (U\/k3), где LI — допустимое напряжение самозапуска в относительных единицах. Экономическая мощность и экономическое число подстанций на нефтяном промысле с насосной добычей При составлении ТЭО, генеральных схем и комплексных проектов обустройства нефтепромыслов необходимо определить оптимальный объем капиталовложений на электроснабжение нефтепромысла. Одной из важных задач на этом этапе проектирования является определение экономической мощности и экономического числа подстанций 6/0,4 кВ, питающих нагрузки нефтедобычи. Для решения этой задачи проектная организация располагает данными проекта разработки, способом добычи, числом скважин. Конфигурация нефтепромысловой сети и электросетей неизвестны, так как изыскания на этой стадии еще не проводились. На основании указанных данных поставленная задача решается следующим образом. Согласно [5] определяются суммарные приведенные затраты (27) где Зпост — постоянная часть приведенных затрат на подстанции и питающие их сети 6—10 кВ; N3 — переменная часть приведенных затрат, зависящая от числа подстанций; Н3 — полные удельные затраты на промысловую электросеть; пп — число подстанций 6/0,4 кВ.
При конкретном проектировании на стадии технического проекта или рабочих чертежей могут иметь место отступления от экономического числа подстанций ип эк и экономической мощности Sn эк в связи с установкой в отдельных случаях мощных электродвигателей на дожимных насосных станциях (ДНС) или высокопроизводительных электропогружных насосов. Например на Усть-Балыкском нефтяном месторождении в Западной Сибири на некоторых участках установлены электропогружные насосы с электродвигателями ПЭД-250, ПЭД-500 мощностью 250 и 500 кВт дня закачки воды в нефтяной пласт из сеноманского горизонта. Однако и в этих случаях приведенная методика расчета пп эк и Sn эк может быть использована для равномерно распределенной нагрузки, характерной, как правило, для нефтяного промысла. Поэтому в этом случае следует из расчета «п эки 5П эк исключить мощную сосредоточенную нагрузку (ДНС, ЭЦН с ПЭД-250 или ПЭД-500). Мощность и число подстанций для мощных сосредоточенных нагрузок определяют в этих случаях из условий пуска и самозапуска электродвигателей.