13. Электроснабжение потребителей

Электростанцией называется установка, предназначенная для производства электрической или тепловой энергии.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанции, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи, аппаратуры присоединения, защиты и управления.

Трансформаторной подстанцией называется электроустановка, предназначенная для преобразования электрической энергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения с помощью трансформатора. Повышение напряжения на трансформаторных подстанциях дает возможность передавать электроэнергию на большие расстояния при малых потерях электрической мощности. У потребителей электроэнергии напряжение переменного тока снижается до необходимого уровня.

Каждая подстанция имеет распределительное устройство (РУ), содержащее коммутационные аппараты (высоковольтные выключатели, разъединители, отделители и др.), устройства защиты и автоматики (предохранители, вентильные разрядники, нелинейные ограничители перенапряжения ОПН), измерительные приборы (трансформаторы тока и напряжения) и вспомогательные устройства.

По конструктивному исполнению РУ подразделяются на закрытые и открытые. Открытое распределительное устройство (ОРУ) содержит электрооборудование, размещенное на открытом воздухе.

Электрооборудование закрытых распределительных устройств (ЗРУ) размещено в помещении. Комплектное распределительное устройство (КРУ) поставляется в собранном или подготовленном к сборке виде.

Для электрических сетей нефтепромыслов, выполненных в виде воздушных линий, используют многопроволочные сталеалюминиевые провода, содержащие в качестве основы одну стальную проволоку и несколько алюминиевых проволок, свитых в один общий провод. Кабельные линии используют при небольших расстояниях между потребителем и подстанцией.

По назначению сети бывают питающие и распределительные. Питающими называют сети, передающие электроэнергию от энергосистемы (или от районной подстанции) до предприятия (промысла, месторождения). С помощью распределительных сетей подается энергия напряжением 6(10) кВ к потребителям (кусту скважин, буровой установке, насосной станции). В России установлена следующая шкала номинальных напряжений электрических сетей переменного тока с частотой 50 Гц: 220, 380 В; 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ.

В зависимости от конфигурации все виды схем электроснабжения можно объединить в две группы: радиальные схемы и магистральные схемы. При радиальной схеме потребитель электроэнергии получает питание по отдельной линии передачи, например, так запитывается буровая установка, кустовая насосная станция, куст скважин и др. При магистральной схеме к одной линии (магистрали) присоединяется несколько потребителей.

По степени надёжности электроснабжения все виды схем можно объединить в две группы: нерезервированные и резервированные. Нерезервированные схемы электроснабжения – это схемы без резервных линий электропередач. При выходе из строя питающей линии все потребители остаются без питания.

Резервированные схемы – это схемы с резервными линиями и трансформаторами или схемы с двусторонним питанием.

Для обеспечения надёжности электроснабжения электроприёмники разделяются на три категории.

Элетроприёмники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания; перерыв в электроснабжении допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроприёмников второй категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания. К третьей категории надёжности относятся электроприёмники, не подходящие под определения первой и второй категории.

С надёжностью электроснабжения тесно связана характеристика качества электроэнергии, подаваемая потребителям. ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» устанавливает следующие показатели качества электроэнергии:

1. Отклонение напряжения на выводах приёмников электрической энергии (±5% и ±10% - соответственно нормально допустимые и предельно допустимые отклонения напряжения).

2. Колебания напряжения, вызываемые резким изменением нагрузки, например, включением асинхронного двигателя с большой кратностью пускового тока. Они характеризуются размахом изменения напряжения и дозой фликера. Доза фликера – это мера восприимчивости человека к воздействию колебаний светового потока, вызванных колебаниями напряжения в сети.

3. Несинусоидальность напряжения. Источниками искажений синусоидальности являются синхронные генераторы электростанций, силовые трансформаторы, тиристорные преобразовательные устройства переменного тока в постоянный, установки дуговой и контактной сварки и др. электрооборудование.

4. Несимметрия напряжения, возникающая, например, в электрических сетях в аварийных ситуациях – при обрыве фазы или несимметричных коротких замыканиях.

5. Отклонение частоты тока, нормально допустимое значение которого в соответствии со стандартом ±0,2 Герца, а предельно допустимое ±0.4Гц.

6. Провал напряжения – это внезапное значительное изменение напряжения ниже уровня 0,9 U_ном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального уровня (U_ном – номинальное напряжение).

7. Временное перенапряжение - это повышение напряжения выше 1,1 U_ном продолжительностью более 10 миллисекунд, возникающее в системе электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.

Площадь сечения проводов воздушных и кабельных линий сначала определяют по экономическому расчёту, а затем найденное сечение проверяют по допустимым температуре нагрева и потере напряжения в проводах. Воздушные линии, кроме того, рассчитывают на механическую прочность.