книги / Электрооборудование нефтяной промышленности

насосов охлаждения, системы вентиляции, электрического осве­ щения, цепей управления и сигнализации и т. д.

Так как выход из строя насоса или системы вентиляции главных двигателей компрессоров влечет за собой прекращение работы компрессоров, то надежность питания вспомогательных устройств обеспечивается так же, как надежность питания глав­ ных двигателей. Поэтому предусмотрены два трансформатора 6/0,4 кВ, две секции сборных шин 0,4 кВ с шиносоединительным автоматом, обеспечивающим автоматический перевод питания всех потребителей на оставшийся в работе трансформатор в случае отключения одного из них.

На рис. 9.2 представлен вариант схемы управления и защи­ ты асинхронного электродвигателя на 6 кВ привода компрессо­ ра с выключателем, снабженным пружинным приводом типа ПП-61. Использован оперативный переменный ток. Защита дви­ гателя от коротких замыканий и перегрузок осуществляется с помощью токового реле РМ с ограниченно-зависимой характе­ ристикой, подключенного к трансформаторам тока ТТ1 и ТТ2 и встроенного в привод выключателя высокого напряжения. Предусмотрено отключение двигателя при исчезновении или резком снижении напряжения, осуществляемое при помощи ре­ ле минимального напряжения PH, также встроенного в привод выключателя.

Для оперативного пуска двигателя компрессора в ход нажи­ мают кнопку «пуск», что приводит к возбуждению катушки дис­ танционного включения КВ через замкнутый блок-контакт вы­ ключателя ЛВ и замкнутый при заведенных пружинах блокконтакт /(/77. Отключение двигателя Д осуществляется нажа­ тием кнопки «стоп», что приводит к включению катушки дис­ танционного отключения КО через замкнутый блок-контакт ЛВ. Заводящее устройство привода ДП при помощи конечного вы­ ключателя ВК автоматически включается в момент срабатыва­ ния включающих пружин и автоматически отключается после их завода.

Предусматривается возможность автоматического повторно­ го включения выключателя после его отключения в результате срабатывания реле PH. Для подготовки к работе системы АПВвключается кнопка В. Действие АПВ основано на том, что во время отключения выключателя высокого напряжения ЛВ про­ скальзывающий блок-контакт его вала (ЛВ в цепи, содержащей кнопку В) дает импульс на катушку включения КВ. Это про­ исходит только после отключения от защиты, при котором кон­ такт БКА замкнут. Этот контакт связан с валом привода вы­ ключателя и замыкается при повороте последнего на включение.

Обратное движение (размыкание) БКА осуществляется пру­ жиной, срабатывающей при ручном и дистанционном отключе-

300

380 В

нии выключателя. Если же отключение произошло от реле за­ щиты, то контакт БКА не размыкается.

При действии реле РМ АПВ не срабатывает, так как цепь питания катушки КВ разрывается контактом PC.

В схеме управления и защиты синхронного электродвигателя (БСДКП) на 380 В привода компрессора (рис. 9.3) двигатель снабжен бесщеточной системой возбуждения и пускается в ход при полном напряжении сети. Для пуска в ход включается на питание катушка контактора КЛ с помощью кнопки «пуск». Си­ стема возбуждения содержит блок управления БЛУ, бесщеточ­ ный возбудитель — обращенный трехфазный синхронный гене­ ратор ВБС, вращающийся диодный преобразователь ПБВ, ти­ ристорный ключ ТК, выпрямитель ПБС, питающий обмотку возбуждения генератора ВБС, трансформаторы Тр1 и Тр2.

В пусковых режимах обмотка возбуждения двигателя Д и вентили преобразователя ПБВ шунтируются тиристорным клю­ чом ТК, состоящим из тиристора и стабилитронной цепочки. Это обеспечивает защиту ОВД и ПБВ от перенапряжений и по­ лучение достаточного вращающего момента. Двигатель Д раз­ гоняется в асинхронном режиме при отсутствии тока возбужде­ ния. После включения контактора КЛ его замыкающий контакт запускает электронное реле времени РВ. Через установленное время (уставка реле времени от 0,1 до 2,8 с) реле РВ запускает систему ФИУ, вырабатывающую импульсы на открытие тирис­ торов выпрямителя ПБС, подается ток возбуждения в обмотку

301

ВБС, появляется выпрямленный ток в обмотке возбуждений двигателя Д, который втягивается в синхронизм. Кроме автоматической подачи возбуждения двигателю Д по окончании nyc-» ка система возбуждения обеспечивает:

стабилизацию заданной силы тока возбуждения при измене­ нии напряжения сети в пределах (0,8—1,1) Uном (параметриче­ ский регулятор возбуждения ПРВ);

изменение уставки силы тока возбуждения в диапазоне 0,3— 1,1 номинального значения (ПРВ);

автоматическую форсировку возбуждения при снижении на­ пряжения на зажимах двигателя, не менее чем на 20% от £/ном (система БлФ).

Воздействия на силу тока возбуждения двигателя Д оказы­ ваются путем воздействия на ЭДС генератора ВБС изменени­ ем напряжения на выходе блока ПБС. Это напряжение управ­ ляется изменением угла открытия вентилей блока ПБС, опре­ деляемым устройством ФИУ, на которое и воздействует регуля­ тор ПРВ. Устройства блока БЛУ питаются от источника пита­ ния ИП.

Защита двигателя от асинхронного хода, перегрузок и ко­ ротких замыканий осуществляется автоматическим выключате­ лем В1. При недопустимо длительной форсировке возбуждения, неисправностях в цепях блока БЛУ, перегреве обмоток возбу­ дителя, коротких замыканиях в цепи возбуждения возбудителя отключается автоматический выключатель В2.

Обратная связь по углу ф между током и напряжением ста­ тора двигателя Д обеспечивает поддержание постоянного коэф­ фициента мощности двигателя. Такая связь осуществляется датчиком угла ф. Конструктивно датчик угла ф входит в пара­ метрический регулятор возбуждения ПРВ.

Для газлифтной эксплуатации скважин в Западной Сибири построены двух-, трех- и шестиагрегатные компрессорные стан­ ции, основными объектами которых являются газовая компрес­ сорная, площадка воздушных холодильников, воздушная ком­ прессорная, операторная, котельная, артезианские скважины, подстанция 110/10 или 220/10 кВ, распределительные устройст­ ва 10 и 0,4 кВ, бытовые помещения.

Электроснабжение компрессорных станций осуществляется при напряжении 110 или 220 кВ по двухцепным воздушным ли­ ниям от различных систем сборных шин одной подстанции или от различных районных подстанций. На площадках компрессор­ ных станций устанавливаются трансформаторные подстанции 110/10 или 220/10 кВ. Питание распределительных устройств 10 кВ осуществляется двухцепными открытыми гибкими токопроводами для трех и двухагрегатных компрессорных станций или четырехцепными токопроводами (для шестиагрегатных

302

компрессорных станций). Схема электроснабжения шестиагре­ гатной компрессорной станции показана на рис. 9.4.

Расщепленные обмотки трансформатора 110/10/10 кВ на трехагрегатных компрессорных станциях можно соединять между собой параллельно для облегчения пуска приводных двигателей компрессоров и уменьшения числа токопроводов (два вместо че­ тырех). На компрессорных станциях с шестью машинами соеди­ нение вторичных обмоток трансформаторов недопустимо по условию устойчивости оборудования к действию токов короткого замыкания. Все оборудование распределительного устройства 10 кВ размещается в зданиях из металлических панелей. Четыре секции распределительного устройства 10 кВ, снабжение ввод­ ными выключателями, попарно соединены между собой секци­ онными выключателями.

Вводы 10 кВ снабжены максимальной токовой защитой с выдержкой времени, защитой минимального напряжения и за ­ щитой от замыканий на землю. Для защиты питающих воздуш­ ных токопроводов 10 кВ, входящих в зону дифференциальной защиты силовых трансформаторов, на вводе 10 кВ установлены комплекты трансформаторов тока. Секционные выключа­ тели снабжены только устройствами АВР, включающими сек­

блокируется при срабатывании максимальной токовой защиты на вводе 10 кВ.

Трансформаторы собственных нужд 10/0,4 кВ, мощность на­ грузки которых в зависимости от числа агрегатов компрессорной

303,

«станции составляет 1250—2250 кВт, снабжены максимальной токовой защитой без выдержки времени, токовой отсечкой и за­

ния. Все элементы схемы возбуждения за исключением обмот­ ки возбуждения возбудителя смонтированы на вращающихся частях возбудителя и двигателя. Синхронные двигатели 12 МВт допускают прямой пуск от полного напряжения сети 10 кВ, при­ чем кратность пускового тока двигателя при пуске от сети бес­ конечной мощности равна 5,2, кратность начального пускового момента— 1,57, а кратность входного момента — 0,71. Допуска­ ются два пуска двигателя в нагретом состоянии. Пуск двигате­ ля 10 МВт — реакторный, причем допускаются два пуска двига­ теля в холодном состоянии и один — в нагретом состоянии. Кратность начального пускового момента этих двигателей — 1,2; входного момента — 0,8.

Синхронные двигатели оборудованы автоматическими регу­ ляторами возбуждения, настроенными на поддержание постоян­ ства напряжения сети, максимальной токовой защитой от пере­ грузки, дифференциальной токовой защитой, защитой мини­ мального напряжения, защитой от замыканий на землю, защи­ той от выпадания двигателя из синхронизма и от потери воз­ буждения, защитой от подпитки места короткого замыкания. Двигатели 10 МВт дополнительно защищены от понижения частоты.

i).3. Электрооборудование насосных станций инутрипромысловой перекачки нефти

На насосных станциях внутрипромысловой перекачки нефти мощности двигателей и число установленных агрегатов зависят от принятой схемы сбора нефти и варьируются в широких пре­ делах. Помещения нефтенасосных станций взрывоопасны и со­ держат зоны класса В—1а. Устанавливаемое в них электрообо­ рудование должно быть во взрывозащищенном исполнении.

При мощности двигателей до 200 кВт адесь применяют ко­ роткозамкнутые асинхронные двигатели во взрывонепроницае­ мом исполнении на напряжения до 660 В. Эти двигатели ис­ пользуют для привода как центробежных, так и поршневых на­ сосов. Для насосов, требующих мощности 250—630 кВт, приме­ няют двигатели на напряжение 6 кВ во взрывонепроницаемом или в продуваемом под избыточным давлением исполнении, ко­ роткозамкнутые асинхронные, а также синхронные двигатели в

.304

нормальном исполнении с установкой за пределами взрывоопас­ ной зоны.

Электродвигатели мощностью 500 и 630 кВт, монтируемые в зоне холодного климата, имеют встроенные электронагреватели, которые автоматически включаются при остановке насоса. Рас­ сматриваемые насосные станции по требуемой надежности электроснабжения относятся ко II категории, а если они распо­ ложены на морских промыслах, или при особо ответственных условиях, их относят к I категории.

Управление асинхронными короткозамкнутыми двигателями при напряжении до 660 В осуществляется с помощью магнит­ ных пускателей. При необходимости самозапуска катушка ли­ нейного контактора включается кнопкой без самовозврата либо универсальным переключателем. Если пусковая аппаратура раз­ мещена непосредственно у агрегата, ее выбирают во взрывоза­ щищенном исполнении (взрывонепроницаемом, маслонаполнен­ ном). При местном управлении включение и выключение элект­ родвигателей насосов, открытие и закрытие задвижек и т. п. осуществляется персоналом непосредственно на месте установ­ ки приводов, управляющих этим оборудованием.

При дистанционном управлении эти операции осуществляют­ ся на расстоянии с пункта управления, а при автоматическом — системой автоматики при получении командного импульса от соответствующего управляющего прибора (например, датчика уровня жидкости). Неавтоматизированные насосные станции с мощными двигателями на напряжение 6 кВ кроме местного снабжены дистанционным управлением.

В настоящее время насосные станции для внутрипромысловой перекачки нефти строятся исходя из их применения в герме­ тизированных высоконапорных системах сбора нефти (дожим­ ные, станции перекачки с установок подготовки на центральные товарные парки). Эти станции сооружаются в блочном испол­ нении. Типовые дожимные блочные станции строятся на произ­ водительность 2000, 3000, 5000 т/сутки. Такая станция на 5000 т/сут комплектуется из семи блоков, в числе которых бло­ ки насосов с электродвигателями, и два блока комплектных трансформаторных подстанций. Эта станция содержит три ра­ бочих и один резервный агрегаты с асинхронными двигателями мощностью 160 кВт на 2950 об/мин.

Для промыслов Западной Сибири блочные насосные комп­ лектуются из насосных блоков, каждый из которых содержит насос типа 8М-7 и асинхронный двигатель во взрывонепроницае­

ных компрессоров для пневмоавтоматики (10 кВт), насосов си­ стемы пожаротушения и проч. Общая расчетная нагрузка вспо­ могательного электрооборудования, питаемого при напряжении 380/220 В, составляет от 200 до 400 кВт.

На нефтяных месторождениях Западной Сибири нефтенасос­ ные станции обычно не являются самостоятельными сооруже­ ниями, а всегда находятся на территории комплексных сборных пунктов (К.СП), где размещены также установки подготовки нефти и кустовые водонасосные станции. Электродвигатели на­ сосных блоков получают питание по кабельным линиям 6 кВ от объединенного распределительного устройства, которое служит также для питания других потребителей.

На схеме электроснабжения КСП-6 Самотлорского место­ рождения (рис. 9.5) показана схема питания нефтенасосной станции, состоящей из шести блоков с электродвигателями мощ­ ностью по 320 кВт. Для повышения надежности электроснабже­ ния нефтенасосной станции ее двигатели присоединены к пер­ вой и второй секциям шин РУ 6 кВ, которые имеют устройство АВР. Эти секции шин отделены реакторами от третьей и чет­ вертой секций шин питания синхронных двигателей по 4000 кВт кустовой водонасосной станции, что обеспечивает более ста­ бильное напряжение для питания нефтенасосной станции.

Другие потребители электроэнергии нефтенасосной станции питаются от трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ мощностью 2X250—2X400 кВ-А посредством распределительных щитов и станций управления. Поскольку насосные блоки содержат взры­ воопасные зоны класса В-Ia, электрооборудование устанавли­ вают в отдельных электротехнических помещениях, имеющих легкие металлические утепленные ограждающие конструкции. Сигнализация о работе нефтенасосных агрегатов выводится на щит оператора КСП и передается по каналам телемеханики на диспетчерские пункты.

9.4. Электрооборудование водяных насосных станций системы поддержания пластового давления

Насосные для законтурного и внутриконтурного заводнения являются весьма энергоемкими установками. В нефтяных райо­ нах СССР, где большое число скважин находится в режиме фонтанной эксплуатации, расход электроэнергии на закачку во­ ды в пласт превышает 60% общего расхода электроэнергии на добычу нефти.

Необходимость обеспечения непрерывной подачи воды при больших ее расходах и высоких требованиях к ее качеству тре­ бует создания специальных систем водоснабжения. Воду для закачки в пласт забирают из рек и озер, водохранилищ. Ис­ пользуются подземные воды, которым отдается предпочтение,

так как применение их возможно без очистки и химической об­ работки. Забираемую из открытых водоемов воду перед пода­ чей в магистрали системы водоснабжения очищают, с тем что­ бы освободить ее от взвешенных частиц, железа и других при­ месей, могущих засорять поры нефтеносного пласта.

Начальными звеньями системы водоснабжения в этих случа­ ях являются насосные станции водозабора первого (и второго) подъема, от которых вода, пройдя через водоочистительные со­ оружения, поступает в магистральные трубопроводы. Из по­ следних вода забирается кустовыми насосными станциями (КНС), где насосы высокого давления повышают ее давление и по разводящим напорным трубопроводам посылают в сква­ жины.

Электрооборудование водонасосных станций может быть нормального исполнения, так как здесь взрывоопасные смеси отсутствуют. По необходимой бесперебойности питания электро­ энергией ответственные насосные станции центрального водо­ снабжения следует относить к потребителям I категории надеж­ ности. Кустовые насосные могут быть отнесены к II категории.

Водозаборные насосные станции на открытых водоемах снабжаются несколькими агрегатами с двигателями мощностью от 100 до 250 кВт (первого подъема) и 800—2500 кВт — на на­ сосных второго подъема. На старых насосных, построенных де­ сять и более лет назад, используются четырехполюсные корот­ козамкнутые асинхронные двигатели. На современных насосных применяются синхронные двигатели. В частности, для объеди­ ненного водозабора трех нефтяных месторождений Западной Сибири применена установка с тремя блоками насосов первого подъема 12НДС-60 и 300 Д/90 с асинхронными электродвигате­ лями по 100 и 250 кВт. Насосная станция второго подъема име­

(двигатели мощностью до 100 кВт, электроосвещение, вентиля­ торы, электроотопление) осуществляется от четырех трансфор­ маторных подстанций 6/0,4 кВ.

Насосные станции проектируют обычно так, чтобы насосы при пуске оказывались залитыми водой вследствие заглубления последних либо за счет использования для этого напорных ма­ гистралей и других решений элементов системы водоснабжения. Лишь в относительно редких случаях прибегают к установке вакуумных насосов, у которых управление электроприводом связывают с системой пуска основных насосов. Если водоснаб­ жение основано на использовании грунтовых вод, то водозабор осуществляют при помощи специальных насосных агрегатов, ко­

308

торыми оборудуют скважины водозабора. Здесь применяются вертикальные глубинные центробежные насосы или погружные насосные агрегаты.

Вертикальные погружные центробежные насосы для забора и нагнетания воды из подрусловых и артезианских скважин ти­

сосы 12НА с подачей 150 м3/ч и напором 33—35 м снабжают двигателями такого же типа мощностью 21—33 кВт, 1450 об/мин, а насосы АП с подачей 7,2— 100 м3/ч и напором 50—280 м — двигателями мощностью 25— 147 кВт, 2950 об/мин.

Стационарная насосная станция первого подъема для Самотлорского месторождения с подачей воды 180 млн. м3/год установлена на шпунтовом основании в русле реки. Два каркас­ ных здания насосной высотой 7 м с ограждающими конструк­ циями из утепленных металлических панелей имеют размеры в плане 30x9 м каждое. В здании насосной установлены 24 на­ соса марки 24А-18Х1 с вертикальными асинхронными элект­ родвигателями мощностью по 250 кВт, напряжением 6 кВ. Об­ щая установленная мощность этих электродвигателей составля­ ет 6 МВт, вспомогательного оборудования напряжением 0,4 кВ — 160 кВт.

Вспомогательное электрооборудование напряжением 0,4 кВ (электроотопление, электроосвещение, вентиляция и др.) питает­ ся от двухсекционного щита. Чтобы обеспечить требуемую на­ дежность питания нагрузок 0,4 кВ. предусмотрены две транс­ форматорные подстанции 6/0,4 кВ, установленные на эстакаде. Эстакада предназначена для связи насосной станции с берегом, для транспортировки оборудования, прокладки водоводов и других коммуникаций. В частности, по эстакаде проложены 66 силовых и контрольных кабелей напряжением 6 и 0,4 кВ.

Питание электродвигателей мощностью 250 кВт осуществля­ ется от объединенного распредустройства 6 кВ, размещенного на берегу, вблизи от насосной станции второго подъема.

Для водозаборов небольшой производительности применяют плавучие насосные станции первого подъема. Плавучая насос­ ная представляет собой металлический понтон с надстройкой из утепленных металлических панелей. В надстройке смонтиро­ ваны три насосных агрегата с насосами 300Д90 и электродви­ гателями мощностью по 100 кВт, вспомогательное оборудование, распределительный щит напряжением 0,4 кВ, аппаратура авто­ матики типа АБН. Производительность такой насосной состав­ ляет 20 млн. м3/год. Плавучая насосная станция в собранном виде транспортируется по реке с завода-изготовителя на место строительства водозабора.

309