книги из ГПНТБ / Блантер С.Г. Электрооборудование для нефтяной промышленности учебник

ленно автоматически восстановлено, т. е. для этих нагрузок допу­ скается перерыв в электроснабжении лишь на время, необходимое для автоматического включения резервного источника.

Для установок второй категории допустимы перерывы в электро­ снабжении на время, необходимое для включения резервного питания персоналом. Так как воздушные линии напряжением 6 кВ и выше имеют высокую надежность и могут быть быстро восстановлены при повреждениях, то допускается питание потребителей второй кате­ гории одной воздушной линией. Питание по одной кабельной линии допускается, если она расщеплена на два кабеля. Возможно питание потребителей этой категории через один трансформатор, если имеется централизованный резерв трансформаторов.

Для нагрузок третьей категории допустим перерыв в питании на время, необходимое для ремонта линии электропередачи или неисправного электрооборудования, но не превышающее 24 ч. Пита­ ние таких потребителей осуществляется от одного источника. Чем ближе к источнику энергии находится рассматриваемая ступень электрической сети, тем больше ущерб при прекращении ее питания, так как по мере приближения ступени сети к источнику возрастает количество питаемых ею потребителей. Поэтому уровень надежности системы электроснабжения повышают по мере перехода к более высо­ ким ступеням системы.

Для нормальной работы токоприемников должны выполняться требования, предъявляемые к качеству электроэнергии, определя­ емому уровнем и пределами колебаний величины и частоты напря­ жения сети.

При снижении напряжения уменьшаются пусковой и максималь­ ный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой поток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к воз­ растанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппа­ ратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей, сокращению срока службы осветительных ламп.

При снижении частоты против номинальной (50 Гц) уменьшается частота вращения двигателей, ухудшается к. п. д. и коэффициент мощности асинхронных двигателей, возрастает ток и нагрев машин.

О качестве электроэнергии по колебаниям напряжения обычно судят по максимальным отклонениям его от номинального значения. Допускается Д£/с % для электродвигателей производственных меха­ низмов ± 5 %, для ламп освещения промышленных предприятий —

+ 5 и —2,5%. При такой оценке не принимается во внимание частота повторений этих отклонений, имеющая практическое значение для оценки ущерба, приносимого отклонениями напряжения. Отклоне­ ния частоты не должны превышать 0,5% от номинальной.

Системы электроснабжения выполняют таким образом, чтобы можно было поддерживать необходимую величину и частоту напря­ жения. Трансформаторы с высшим напряжением 6 кВ и в большин­ стве случаев трансформаторы 110/6 и 35/6 кВ промысловых под­ станций имеют обмотки с ответвлениями для изменения напряжения на ± 5 % при помощи переключателя, изменяющего число витков при отключенном от сети трансформаторе.

Невозможность регулирования напряжения под нагрузкой в этих трансформаторах затрудняет поддержание стабильного напряжения. В последнее время применяют трансформаторы 110/6 кВ с переклю­ чателями, допускающими регулирование напряжения "под нагрузкой, управляемыми автоматически. Начинают внедряться устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР), предотвращающие чрез­ мерное снижение частоты в системе за счет отключения части потре­ бителей.

§2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Взависимости от режима работы каждого приемника электро­ энергии и числа одновременно подключенных приемников непре­ рывно изменяется во времени результирующая нагрузка (мощность, ток) элемента электрической установки — линии, трансформатора, генератора. Кривая, выражающая зависимость нагрузки от времени, носит название графика нагрузки. Для расчетов по выбору сечений проводов сетей и выбору мощности источников питания (транс­ форматоров, генераторов) на практике используется система расчет­ ных коэффициентов, характеризующих основные параметры графика ожидаемой нагрузки.

Эти коэффициенты выявляются на основе обработки статисти­ ческих данных о результатах работы действующих установок или

собой отношение средней активной мощности, потребляемой прием­ ником или группой приемников за определенное время (цикл, смену,

Средняя активная мощность Рср определяется как отношение активной энергии Wa ко времени Т, в течение которого она израсхо­ дована

Под установленной мощностью понимается для двигателей номи­ нальная мощность, развиваемая на валу, выражаемая в кВт, а для других электроприемников — мощность в кВт, потребляемая из сети.

При этом пренебрегают к. п. д. электродвигателей, так как он существенно не искажает результат из-за небольшой разницы вели­ чин, а также потому, что на действующих установках соответству­ ющие коэффициенты определяются с таким же допущением.

Зная значение коэффициента использования по установленной мощности Рн, можно найти среднюю мощность.

К о э ф ф и ц и е н т м а к с и м у м а — это отношение расчет­ ной мощности Рр к средней за наиболее загруженную смену j P c p . с м

Расчетная мощность (нагрузка) — такая длительная, неизменная по величине нагрузка, которая по наиболее тяжелому тепловому действию на элементы электроустановки (максимальной кратко­ временно допустимой температуре, тепловому износу изоляции) эквивалентна фактически имеющейся или ожидаемой изменяющейся нагрузке. По расчетной нагрузке выбирают проводники, аппараты, трансформаторы из условий нагрева и рассчитывают потери напря­ жения и максимальные потери мощности.

Обычно при определении Кш на основе обследования действующих установок вместо Рр в формулу (1.4) подставляют наибольшую из средних нагрузок за каждые 30 мин, так называемый «тридцати­

С учетом формулы (1.2), в которую вместо Рср подставляется средняя

где Ки. с м — коэффициент использования за наиболее загруженную смену.

Нагрузки для группы, содержащей определенное число электро­ приемников одного вида, можно рассчитать на основе известных для этой группы Ки и ІГи.см или Кс в соответствии с (1.2), (1.4), (1.6)

Зная по справочным данным средневзвешенный коэффициент мощности данной группы электроприемников за наиболее загружен-

во времени расчетных максимумов нагрузок групп, равный 0 , 9 — 0 , 9 5 для ЦП и линий 6 — 1 0 кВ и принимаемый равным единице в сетях напряжением до 1000 В рассматриваемых здесь предприятий.

При очень большом числе электроприемников расчетная на­ грузка практически не отличается от средней за смену. Например, для 5 0 станков-качалок Кы = 1 , а для 2 0 станков-качалок Км =

=1,02.

При определении нагрузок элементов сетей выше 1000 В задача упрощается тем, что эти элементы имеют более или менее ровный график нагрузки из-за наложения мощностей большого числа токо­ приемников, мало отличающийся от наибольшей средней за смену нагрузки, либо эти элементы питают единичные приемники очень большой мощности, график нагрузки которых хорошо известен (мощные компрессоры, насосы).

В табл. 1.1 приведены коэффициенты Ки, Кс и Кы для некоторых групп токоприемников нефтедобывающей промышленности.

Здесь Тг — время работы потребителей за год; Кя, г — среднее значение коэффициента использования за год, определяемое по фор­ муле (1.2).

Коэффициент

Отношение годового расхода активной энергии к расчетной актив­

называется также числом часов использования максимума нагрузки за год.

При расчете потерь энергии пользуются эффективным (средне­ квадратичным) значением нагрузки, под которым понимается по­ стоянная по величине нагрузка, вызывающая потери электроэнергии в элементе установки за определенное время, равные фактическим потерям при действительно имеющейся переменной нагрузке. Эффек­ тивная нагрузка обычно определяется для тока 1Э или для полной мощности S3. При мало изменяющемся с изменением нагрузки cos ср находят эффективную нагрузку и для активной мощности Рэ.

Эффективная нагрузка / э , S3, Рэ характеризует общее количество энергии, теряемое в рассматриваемом элементе электроустановки за определенный отрезок времени, и, следовательно, общее коли­ чество тепла, выделившееся за это время. Но / э , S3, Р3 в общем случае не могут характеризовать предельный нагрев элемента в отдельные моменты рассматриваемого отрезка времени.

Эффективное значение нагрузки может быть определено с по­ мощью коэффициента формы нагрузочного графика Кф, представля­ ющего собой отношение среднеквадратичного значения тока 1Э

§ 3. СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Схемы электрических сетей напряжением до 1000 В и местных сетей напряжением выше 1000 В могут быть двух видов: магистраль­ ные и радиальные.

В местных сетях внутреннего электроснабжения напряжением выше 1000 В (обычно 6 и 10 кВ), выполненных по магистральной

схеме, к одной питающей линии присоединяются вводы нескольких подстанций.

Исходя из требований возможно быстрейшего восстановления питания потребителей при повреждении участков магистрали, к од­ ной магистрали присоединяют не более 3—5 подстанций.

Находят применение схемы с одиночными магистралями (рис. 1.3, а), где одна линия последовательно обходит ряд подстан-

на нагрузку наиболее загруженной основной магистрали.

Более надежно электроснабжение при схеме сквозных магистра­ лей с двухсторонним питанием (рис. 1.3, б), когда магистраль с двух сторон присоединена к разным питающим источникам и в нормальных условиях разомкнута на одной из подстанций. При этом часть под­ станций питается от одного источника, а другая — от второго с воз­ можно одинаковым распределением нагрузок. При выходе из работы одного из источников все подстанции переводятся на питание от другого (замыкается перемычка, показанная на рисунке пунктиром).

Применяется также схема, аналогичная предыдущей, но с пита­ нием обоих концов магистрали от одного источника с присоединением

их к разным секциям или системам шин этого источника (рис. 1.3, в). Эта схема, называемая схемой кольцевой магистрали, несколько менее надежна, чем предыдущая.

Обе указанные схемы используются с замкнутой перемычкой редко из-за усложнения релейной защиты. Конечные участки маги­ стралей при этих схемах рассчитывают, учитывая возможность нормальной работы потребителей при питании всех подстанций с одного конца магистрали.

Источники

Источникипитания

Магистральные схемы сетей могут быть также выполнены как схемы двойных магистралей с питанием от разных секций или систем шин одного источника или от двух разных источников (рис. 1.3, г).

Радиальные схемы питания в сетях напряжением выше 1000 В характеризуются наличием отдельной линии, соединяющей каждого потребителя (подстанцию, РП, электродвигатель) с источником питания {ЦП, ГПП). На рис. 1.4, а показано питание по одной ли­ нии. Выход из строя этой линии приводит к прекращению электро­ снабжения потребителя до ее восстановления. Схема радиального питания с резервированием (рис. 1.4, б) часто применяется в кабель­ ных сетях и позволяет за 20—30 мин восстановить питание потре­ бителей при выходе из строя одного из спаренных кабелей. Схема (рис. 1.4, в) обеспечивает быстрое восстановление электро­ снабжения потребителей, присоединенных к секции шин, которая питается вышедшей из строя линией, так как для этого требуется замкнуть секционный выключатель. Нормально работают обе линии на разделенные секции шин.

с питанием от разных секций или систем шин одного ЦП, а также радиальные схемы (рис. 1.4, г). Здесь в ряде случаев может быть использована и радиальная схема (рис. 1.4, в) с учетом того, что при выходе из работы одной линии часть потребителей, присоединенная к секции шин, питаемой другой линией, остается в работе.

Магистральные схемы сетей напряжением до 1000 В применяются для питания двигателей станков-качалок и погружных электро­ насосов на промыслах, электродвигателей станков и другого силового электрооборудования ремонтных цехов и заводов, электродвигателей вспомогательных устройств промысловых компрессорных и насосных станций.

Питание электродвигателей установок насосной эксплуатации скважин напряжением 380 В осуществляется одиночными магистра­ лями без резервирования.

Внутренние (цеховые) питающие сети напряжением до 1000 В, прокладываемые от подстанций к распределительным щиткам, чаще всего выполняются в виде одиночных магистралей, распределитель­ ные сети от щитков к потребителям — по магистральным и радиаль­ ным схемам. Радиальное питание применяется главным образом для сосредоточенных нагрузок: крупных электродвигателей, электро­ печей и т. п.

Аппаратура управления электрооборудованием, установленным во взрывоопасных помещениях, обычно выносится за пределы этих помещений. Подвод электроэнергии от аппаратов управления к элек­ тродвигателям и другим электроприемникам в этом случае обычно осуществляется по радиальным схемам.

§ 4. РАСЧЕТЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ

и другим критериям), которые можно назвать техническими требо­ ваниями, и из условий наибольшей выгодности с экономической точки зрения.

Расчеты линий по техническим требованиям для местных сетей и для районных сетей значительно отличаются друг от друга. В ме­ стных сетях, характеризуемых относительно небольшой протяжен­ ностью и не очень высокими напряжениями, токи утечки и емкостные токи, которые зависят от конструкции линии и ее рабочего напряже­ ния, относительно малы и не принимаются во внимание.

В районных же сетях при их больших протяженностях и напря­ жениях активная и емкостная проводимости линий обусловливают протекание токов проводимости, соизмеримых с токами нагрузки.

При электрическом расчете местных сетей линия электропередачи может быть представлена схемой замещения, содержащей последо-