Электрификация нефтеперекачивающей станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт Нефти и Газа

Кафедра “Электроэнергетики”

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу «Электрификация и автоматизация предприятий нефтяной и газовой промышленности»

Тема: Электрификация нефтеперекачивающей станции

Выполнил студент группы ЭЭ-96-1

Глушков Аркадий Петрович

Руководитель Новоселов Ю. Б.

Тюмень 2000 г.

Задание на курсовое проектирование

Параметры системы НПС следующие:

Напряжение питающей сети: 35/10 кВ.

Тип насоса: НМ - 7000 - 210.

Электропривод: синхронные двигатели (4 шт.), 3 в работе, 1 в резерве.

Мощности К.З: Sк.з мин = 270 МВА, Sк.з макс = 315 МВА.

Требуется:

Рассчитать необходимую мощность приводных электродвигателей и выбрать их тип.

Разработать и описать систему электроснабжения объекта, предусмотрев возможности самозапуска и повышения уровня бесперебойности электроснабжения.

Разработать и описать систему управления электроприводом установки.

Рассчитать и выбрать блочную трансформаторную подстанцию для объекта.

Произвести расчет и выбор основного электрооборудования блочной трансформаторной подстанции.

Рассчитать коэффициент мощности узла нагрузки и предложить мероприятия по его повышению.

мощность электродвигатель трансформаторный

Реферат

Дипломная работа 24с, 6 рис., 8 источников, 2 приложения.

ТЕХНОЛОГИЯ, ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ НПС, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.

Объектом исследования является система НПС. Цель работы - разработка системы электроснабжения НПС, а также системы управления электроприводом установки.

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Выбор мощности и типа электродвигателей

1.2 Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов

1.3 Расчет токов короткого замыкания в именованных единицах

1.4 Выбор высоковольтных выключателей

2. Релейная защита

2.1 Защита двигателей

3. Описание технологических схем

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Насосные станции магистральных нефтепроводов располагаются по трассам магистралей примерно через каждые 100-150 км и предназначаются для сообщения перекачиваемой нефти энергии в виде напора, который впоследствии расходуется на преодоление потоком гидравлического сопротивления трубопроводов.

Насосные станции данного вида не являются самостоятельными технологическими объектами, а входят в состав других более крупных технологических образований. Данные образования называют «нефтеперекачивающими станциями» (НПС). На магистральных нефтепроводах встречается три типа нефтеперекачивающих станций:

головные нефтеперекачивающие станции или ГНПС;

промежуточные нефтеперекачивающие станции или ПНПС;

конечные пункты магистральных нефтепроводов - КП.

Промежуточные нефтеперекачивающие станции (ПНПС) размещаются на трассе нефтепроводов через каждые 100-15- км и служат для возобновления энергии транспортируемого потока, сообщая ему напор, необходимый для преодоления гидравлического сопротивления следующего участка трубопровода, лежащего между данной ПНПС и последующей станцией.

Промежуточные перекачивающие станции

Промежуточные перекачивающие станции (ПНПС) в общем случае состоят из следующих объектов: узла фильтров-грязеуловителей, системы сглаживания волн давления, насосной станции, узла регулирования давления и узла подключения ПНПС к магистрали. Принципиальная технологическая схема станции показана на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Принципиальная технологическая схема ПНПС: НС - насосная станция; УР - узел регулирования давления; УМ -узел подключения НПС к магистрали; ФГ - узел фильтров-грязеуловителей; ССВД -система сглаживания волн давления; ЕВ - емкость сбора ударной волны

Основной технологический объект ПНПС - насосная станция НС. Он идентичен основной насосной станции ГНПС как по оборудованию, так и по зданию. Узлы регулирования давления у этих станций также одинаковы.

К специфическим технологическим объектам ПНПС, отсутствующих на ГНПС, относятся узел фильтров-грязеуловителей ФГ и система сглаживания волн давления ССВД. Сравниваемые станции несколько отличаются и узлами подключения к магистрали.

Узел подключения ПНПС к магистрали

Узел подключения ПНПС к магистрали может иметь два варианта. Они показаны на рис. 2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Схема узла подключения ПНПС к магистрали:

А - с камерами приема и пуска скребка;

Б - с системой пропуска скребка через ПНПС

Основным или более распространенным является вариант с камерами приема и пуска скребка, допускающий по станционную очистку линейной части магистральных трубопроводов.

Прием очистного устройства на ПНПС осуществляется следующим образом. При получении сигнала о приближении устройства к станции нормально открытая задвижка 3 закрывается, одновременно открываются нормально закрытые задвижки 1 и 4. Поток нефти начинает проходить через камеру скребка А, куда увлекает за собой очистное устройство (скребок). Как только скребок оказывается в камере А, задвижки 1, 3 и 4 приводятся в исходное состояние.

Принятый скребок извлекается из камеры А через люк в торцевой части камеры.

Запуск скребка или очистного устройства выполняется с помощью камеры пуска скребка Б. В исходном состоянии задвижки 2 и 5 закрыты, поток нефти с выхода станции поступает в магистраль через открытую задвижку 6. В открытый люк камеры Б помещается очистное устройство и проталкивается вглубь камеры таким образом, чтобы трубопровод, идущий от задвижки 5, не перекрывался устройством. Затем люк камеры Б закрывается, открываются задвижки 5 и 2, а задвижка 6 закрывается. Поток нефти проходит через камеру Б и выносит и выносит из нее очистное устройство в магистраль. При получении сигнала о выходе устройства в магистраль задвижки 2, 5 и 6 приводятся в исходное состояние.

Сигналы о приближении очистного устройства к станции, о поступлении его в камеру приема скребка, а также о выходе устройства со станции подаются специальными сигнализаторами прохождения скребка, которые устанавливаются на входе и выходе станций и размещаются на магистрали через определенные расстояния.

Назначение основных элементов другого варианта узла подключения ПНПС к магистрали и функционирование данного узла наглядно прослеживается по рис. 3 и не требует дополнительных пояснений. Данный вариант подключения практикуется на участках нефтепроводов, не подверженных ощутимому загрязнению в процессе их эксплуатации.

1. Общая часть

1.1 Выбор мощности и типа электродвигателей

Мощность двигателя рассчитывается по следующей формуле:

,кВт

кВт

Для привода технологических механизмов средней и большой мощности в нефтяной и газовой промышленности широко используются синхронные двигатели. Они позволяют регулировать режим двигателя по реактивной мощности. Работа синхронного двигателя в режиме перевозбуждения обеспечивает генерирование реактивной мощности в сеть и, как следствие, повышение коэффициента мощности.

Для привода насоса выбираем синхронные двигатели типа СТД - 5000 - РУХЛ4.

Тип возбудителя ТЕ8 - 320/150 Т - 5У4. Устройство бесчётотное БВУ - 2ФУ4.

1.2 Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов

Проектируемый объект относится к первой категории надежности электроснабжения и имеет два независимых источника питания. Электроснабжение НПС осуществляется по двум одноцепным взаиморезервируемым ВЛ 35 кВ от разных секций шин головной подстанции. Питание высоковольтных двигателей осуществляется также от двух взаиморезервируемых секций шин КРУ 10 кВ.

Расчет электрических нагрузок электродвигателей М1 и М2 выполним по методике института Гипротюменьнефтегаз.

Расчетная мощность (Рр) высоковольтных двигателей определяется следующим образом:

, при С 0,75 М (2.1.)

при С 0,75 М (2.2.)

Так данные о насосных установках отсутствуют, то принимаем коэффициент включения двигателей Кв = 0,84 и коэффициент загрузки двигателей Кз = 0,8.

Для данной НПС:

.

;

0,75 М = 9344,25 МВт С.

Следовательно, расчетная нагрузка высоковольтных двигателей равна:

Реактивная мощность высоковольтных электродвигателей НПС равна:

квар

Коэффициент мощности синхронных двигателей принят cos = 0,9 (опережающий) из расчёта компенсации реактивной мощности до рекомендуемого значения.

Полная мощность:

Учитывая, что потребитель НПС относится к I категории надежности, принимаем к установке два трансформатора. Для двухтрансформаторной подстанции номинальная мощность трансформатора определяется из условия 100% покрытия всей нагрузки:

(2.3.)

По справочнику [2] выбираем трансформаторы ТДНС - 16000/35.

Параметры трансформаторов: номинальная мощность Sном, МВА 16

номинальное напряжение обмотки ВН, кВ 36,75

номинальное напряжение обмотки НН, кВ 10

потери холостого хода P0, кВт 17

потери короткого замыкания Pк, кВт 85

напряжение короткого замыкания Uк,,% 10

ток холостого хода i0,,% 0,7

Вычислим полная мощность на одном двигателе:

кВт

Коэффициент загрузки трансформаторов в номинальном режиме при питании одного двигателя:

Коэффициент загрузки трансформаторов в номинальном режиме при питании двух двигателей:

Коэффициент загрузки трансформаторов в аварийном режиме при питании трех двигателей:

1.3 Расчет токов короткого замыкания в именованных единицах

Ток короткого замыкания в точке К - 1:

кА

кА

Ток короткого замыкания в точке К - 2:

кА

Ударный ток КЗ от системы в точке K - 2:

кА

В режиме КЗ двигатель переходит в генераторный режим, а значит можно воспользоваться методикой расчёта токов КЗ по расчётным кривым.

Примем за базовую мощность суммарную мощность всех двигателей:

кВт

Расчётное сопротивление одного турбогенератора, приведенное к базисной мощности (так, как неизвестно примем его равным 0,2):

Эквивалентное сопротивление схемы замещения до точки K - 2:

Определим расчетное сопротивление до точки К - 2:

По расчётным кривым при расчётном сопротивлении = 0,2 и заданном моменте времени t = 0 находим кратность тока КЗ I* = 5.

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени:

Суммарный номинальный ток источников питания Iном. определяется из выражения:

А

Отсюда

Ударный ток КЗ

кА

Найдем суммарные токи КЗ в точке К - 2:

кА

Ударный ток КЗ:

кА

1.4 Выбор высоковольтных выключателей

Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному выполнению, месту установки и проверяются по параметрам отключения, а также на электродинамическую и термическую стойкость.

Выбор выключателей Q1 - Q3.

Расчетный ток в этом случае равен:

Остальные параметры сети: Uном = 35 кВ, Iк(3) = 4,95 кА, iуд = 8,95 кА.

Выбираем высоковольтный вакуумный выключатель типа ВБЭТ - 35.

Параметры выключателя:

Номинальное напряжение, кВ

Номинальный ток, А

Номинальный ток отключения, кА

Время отключения, мс, не более

Механический ресурс, циклов В - О

35

630

20

80

20000

Выбор выключателей Q4 - Q6.

Расчетный ток на шинах равен:

Остальные параметры сети: Uном = 10 кВ, Iк(3) = 20,92 кА, iуд = 55,2 кА.

Выбираем высоковольтный вакуумный выключатель типа BB/TEL - 10.

Параметры выключателя:

Номинальное напряжение, кВ

Номинальный ток, А

Номинальный ток отключения, кА

Сквозной ток КЗ, наибольший пик, кА

Время отключения, мс, не более

Механический ресурс, циклов В - О

10

1000

31,5

80

25

50000

2. Релейная защита

2.1 Защита двигателей

Для защиты синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ предусматривается защита от междуфазных замыканий на выводах и в обмотке статора, защита от замыканий статорной обмотки на землю, защита при перегрузках, защита от асинхронного режима, защита при потере питания и длительном снижении напряжения.

Дифферинциальная зашита.

Дифференциальная защита основана на общем принципе таких защит, как ТО и МТЗ. При коротких замыканиях и замыканиях на землю через реле начинает протекать ток. Если при прошествии определенного времени аварийный режим не будет устранен, то будет подан сигнал на отключение. Схема такой защиты приведена на рис 3.1.

Рис. 3.1 Схема дифферинциалной защиты двигателя

Для того, чтобы защита не срабатывала при пуске двигателя, выдержка времени индукционного реле в независимой части характеристики должна быть не менее 12 - 15 с.

Защита от замыканий на землю в обмотке статора.

Т. к. ток замыкания на землю меньше 5 А, то защита должна действовать на сигнал. Схема такой защиты, с использованием реле тока РТ-40 приведена на рис. 3.

Рис. 3 Схема защиты от замыканий на землю

Защита от асинхронного режима.

При возникновении асинхронного режима появляются пульсации тока статора, переменный ток в обмотке ротора и вибрация двигателя. Асинхронный режим двигателя с нагрузкой, превышающей 50 % номинальной, считается недопустимым по условиям нагрева двигателя. Защита от асинхронного режима реагирует на пульсации тока статора и действует с выдержкой времени на запуск системы ресинхронизации. Защита выполняется в однофазном однорелейном исполнении. Схема такой защиты с использованием реле РТ-80 приведена на рис. 4.

Если на двигателе установлена защита от перегрузки, то защиту от асинхронного режима следует сочетать с ней.

Защита от снижения напряжения.

Устанавливают с целью предотвратить самозапуск или повторный пуск, если это необходимо по технологии, по технике безопасности, ограничивать или ликвидировать подпитку места КЗ. Выполним защиту двигателя по минимальному напряжению, действующую на его отключение. Схема приведена на рис. 5.

Рис. 5 Схема защиты двигателя от снижения напряжения

3. Описание технологических схем

Система возбудения синхронного двигателя.

Данный двигатель имеет бесчеточную систему возбуждения. На ОВВ подаем напряжение с диодного мостика. Мощность с ОВВ передается на В, а с них на ВМ (выпрямительный мост). Далле на ТК, а с него на ОВД (обмотку возбуждения двигателя).

РВСД служит для управление обмоткой возбуждения. Он питается от трансформатора собственных нужд НТМИ и трансформаторов тока ТТ3, ТТ4. R3 предназначен для регулирования РВСД.

Контакт КФ шунтирует сопротивление R4 во время пуска. Сопротивление R4 предназначен для регулирования тока возбуждения синхронного двигателя.

Система плавного пуска.

Для плавного пуска двигателя применим устройство типа ВБТУ.

Схема данного устройства показана на рис 4.1.



Рис. 6 Схема электрическая, принципиальная устройства ВБТУ

После вкючения выключателя происходит проверка исправности тиристоров пускателя и в случае их исправного состояния напряжение на староре электородвигателя М плавно увеличивается до номинального, а электродвигатель разгоняется до полной скорости. По завершению разгона тиристорный блок шунтируется выключателем К2.

ВБТУ предназначено для решения следующих проблем, возникающих при прямом пуске:

Осуществить планое нарастание напряжения от нуля до номинального в течении заданного времни и плавное снижение напряжения при останове двигателя, что уменьшает броски пускового тока в 4-5 раз.

Улутшает условие эксплуатации токопроводящего оборудования.

Увеличивает частоту пусков и удлинить межремонтные промежутки оборудования.

Обеспечить возможность рационального и экономичекого использования оборудования с учётом как технологических потребностей, так и суточного графика тарифов на электоэнергию.

Описание принципиальной схемы питания НПС.

По линиям электропередач происходит обмен информации дистанционной защиты. Чтобы защищает систему от ненужных гармоник, на входе стоит высокочастотный фильтр. Далее идет разеденители, трансформаторы напряжения и трансхорматоры тока. Затем идут разеденители, разядники FV1, FV2 и выключатели Q1 - Q3, служащие для защиты трансформаторов и линий от аварийного режима. Трансформатроы T1, Т2 служат для понижение напяжения с 35 кВ до 10 кВ. Выключатели Q4 - Q6 служат для защиты трансформаторов и шин от аварийного режима. TV1, TV2 являются трансформатроами собственных нужд. Синхронные двигатели М1 - М3 являются рабочими двигателями, М4 резервным.

Список используемой литературы

1. Перевощиков С.И. Проектирование и эксплуатация насосных станций. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1995. - 148 с.

2. Червяков Д. М. , Ведерников В. А. Пособие к курсовому и дипломному проектированию по электроснабжению предприятий нефтяной и газовой промышленности. Учебное пособие - Тюмень, ТюмГНГУ, 1996.- 119 с.

3. Неклепаев Б. Н., И. П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций. 4-е издание. Учеб. для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989.- 608 с.

4. Н. И. Белоруссов., А. Е. Саакан., А.И. Яковлева. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 536 с.

5. Электротехнический справочник: В 3-х т. Т. 2. Электротехнические устройства/ Под общ. ред. проф. МЭИ В. Г. Герасимова, П. Г. Грудинского и др. - М.: Энергоатомиздат, 1988.- 878 с.

6. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Под общей ред. А. А. Федорова. 2 тома. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

7. Справочник по проектированию электроснабжения. Под общей ред. Ю. Н. Тищенко. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576с.

8. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация. Под общей ред. А. А. Федорова. Второе издание, переработанное и дополненное. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 624с.

Приложение 1

Приложение 2

Размещено на Allbest.ru