Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приемниками, группой приемников, и объектом в целом.
Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов проектируемой системы электроснабжения и ее технико-экономические показатели. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в системе электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы.
Характеристики электрических нагрузок кустовой площадки приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.4
|
№ |
Потребители |
Кол-во, шт |
Мощность, кВт |
, кВт |
cos |
tg |
Kc |
|
1 |
ЭЦН |
5 |
32 |
160 |
0,86 |
0,59 |
0,65 |
|
2 |
АГЗУ |
1 |
10 |
10 |
0,8 |
0,75 |
0,7 |
Определяем расчетную активную мощность от первой ТП, с которой записывается АГЗУ:
, (2.18)
где Рн- номинальная мощность потребителя, кВт;
Кс- коэффициент спроса;
Находим реактивную нагрузку за смену по формуле:
, (2.19)
Находим полную расчетную мощность по формуле:
, (2.20)
Определяем максимальную полную мощность:
(2.21)
2.5 Расчёт компенсации реактивной мощности
В электрической цепи переменного тока, имеющей чисто активную нагрузку, ток совпадает по фазе с приложенным напряжением. Если в цепь включить электроприемник, обладающий активным и индуктивным сопротивлениями (АД, сварочные и силовые трансформаторы), то ток будет отставать по фазе от напряжения на угол , называемый углом сдвига фаз. Косинус этого угла называют коэффициентом мощности.
Рисунок 2.2 - Векторные диаграммы.
Величина характеризует степень использования мощности источника:
, (2.22)
где Р - активная мощность потребителя, кВт;
Sном - номинальная мощность источника, кВА.
С увеличением активной слагающей тока, что соответствует увеличению активной мощности, и при неизменной величине реактивного тока или реактивной мощности угол сдвига фаз будет уменьшаться, следовательно, значение коэффициента мощности будет увеличиваться. Чем выше электроприемников, тем лучше используются генераторы электростанций и их первичные двигатели. Повышение электроустановок промышленных предприятий имеет большое народно-хозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.
Мероприятия, не требующие применения компенсирующих устройств:
1) Упорядочение технологического процесса;
2) Переключение статорных обмоток АД напряжением до 1кВ с треугольника на звезду, если их нагрузка составляет менее 40%;
3) Устранение режима холостого хода АД;
4) Замена, перестановка и отключение трансформаторов, загружаемых в среднем менее чем на 30% от их номинальной мощности;
5) Замена малозагружаемых двигателей меньшей мощности при условии, что изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в энергосистеме и двигателе;
6) Замена АД на СД той же мощности;
7) Применение СД для всех новых установок электропривода.
В курсовом проекте в качестве компенсирующего устройства применяются комплектные конденсаторные установки. Достоинства таких компенсирующих устройств в следующем:
- небольшие потери активной энергии в конденсаторах;
- простота монтажа и эксплуатации;
- возможность легкого изменения мощности конденсаторной установки путем повышения или понижения количества конденсаторов;
- возможность легкой замены поврежденного конденсатора.
Недостатки:
- конденсаторы неустойчивы к динамическим усилиям, возникающим при КЗ;
- при включении конденсаторной установки возникают большие пусковые токи;
- после отключения конденсаторной установки от сети на ее шинах остается заряд;
- конденсаторы весьма чувствительны к повышению напряжения, то есть при его повышении может произойти пробой диэлектрика;
- после пробоя диэлектрика конденсаторы довольно трудно ремонтировать, поэтому их заменяют новыми.
Определяем действительный cos при работе всех установок без применения компенсирующих устройств:
, (2..23)
Для экономичной работы установки и снижения бесполезной реактивной нагрузки в сети электроснабжения, необходима компенсация реактивной мощности с помощью батареи статических конденсаторов.
Определяем мощность компенсирующих устройств:
(2.24)
, (2.25)
, (2.26)
Выбираем компенсирующую установку КС-0,38-36 с номинальной мощностью 36 кВАр.
Полная мощность после компенсации:
, (2.27)
; (2.28)
.
Коэффициент мощности после компенсации:
, (2.29)
Значение коэффициента мощности равное 0,96 удовлетворительно для работы электроустановок, значит, компенсация произведена правильно.
2.6 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов
На нефтепромысловых подстанциях применяются силовые понижающие трансформаторы 110/35; 110/6; 35/6; 35/0,4 - 0,69; 6 - 10/0,4 - 0,69 кВ. Мощности трансформаторов могут быть от нескольких киловольт-ампер до десятков мегавольт-ампер; число типов и конструкций этих трансформаторов велико. Наибольшее распространение в нефтяной промышленности имеют трехфазные масляные трансформаторы. Сухие трансформаторы с воздушным охлаждением в нефтяной промышленности мало распространены, для силовых трехфазных трансформаторов мощностью от 10 кВА в настоящее время принята шкала с шагом 1,6, т. е. номинальные мощности в кВА. Таким образом, нижний предел номинальной мощности равен 10, а верхний - 63000 кВА. Современный понижающий трехфазный трансформатор мощностью 250 кВА для первичных напряжений 6 - 10 кВ с естественным масляным охлаждением. Для трансформатора допускаются длительные систематические перегрузки, определяемые в зависимости от графика нагрузки и недогрузки трансформаторов в летнее время. Так как в летнее время нагрузка трансформаторов меньше, чем зимой, и меньше номинальной, то и износ изоляции летом меньше нормального. Поэтому в зимние месяцы (декабрь - февраль) можно, не уменьшая срок службы трансформатора, увеличить его нагрузку, сверх определенной по диаграмме нагрузочной способности на столько процентов, на сколько летом (июль — август) нагрузка была меньше номинальной. Однако суммарная перегрузка трансформатора не должна превышать 30%. При выходе из строя одного из параллельно работающих трансформаторов и отсутствии резерва допускаются аварийные кратковременные перегрузки, независимо от предшествующей нагрузки, температуры охлаждающей среды и места установки.
В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка масляных трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды: допускается перегрузка масляных трансформаторов сверх номинального тока до 40% общей продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 суток подряд при условии, что коэффициент начальной нагрузки не превышает 0,93 (при этом должны быть использованы полностью все устройства охлаждения трансформатора).
Выбор трансформаторов для ТП.
На данном кусту №125 установлены два силовых трансформатора, каждый из которых питает по 3 погружных электродвигателя, в целях надежности электроснабжения.
Так как двигатели имеют одинаковые мощности, то выбираем два одинаковых силовых трансформатора.
Трансформаторы выбираем в зависимости от максимальной мощности после компенсации. Так как нагрузки II и III категории, то задаемся коэффициентом загрузки
Выбираем трансформаторов с коэффициентом загрузки кз=0,8
Определяем значение полной мощности:
(2.30)
Предполагаем к установке трансформатор ТМ-160/10.
Проверяем выбранную трансформаторную мощность по коэффициенту загрузки:
; (2.31)
.
Проверяем выбранную мощность трансформатора по коэффициенту на после аварийный режим:
;
т.к. нагрузки 2 и 3 категории составляют 80%, то
; (2.32)
, то
т.е. выбранные трансформаторы подходят по условию проверки на после аварийный режим.
Делаем проверку трансформатора по току вторичной обмотки. Делаем перерасчет тока двигателя от напряжения 1000 В на 380 В.
(2.33)
Ток на вторичной обмотке силового трансформатора:
(2.34)
(2.35)
Выбранный трансформатор по току вторичной обмотки подходит.
Выбор трансформатора для питания ПЭД.
Для повышения напряжения до номинального напряжения двигателя и для компенсации потерь в кабеле и других элементах питающей сети применяются повышающие трансформаторы питания погружных насосов (ТМПН).
Трансформатор выбирается по полной мощности двигателя:
(2.36)
Предполагаем к установке трансформатор ТМП 100/1170.
Проверяем трансформатор по мощности по условию:
(2.10)
Трансформатор по мощности подходит.
Проверяем трансформатор по току, находим ток во вторичной обмотке:
, (2.37)
где U2н - напряжение вторичной обмотки трансформатора, В.
Для нормальной работы необходимо выполнение условия:
(2.38)
Делаем проверку трансформатора по номинальному напряжению на вторичной обмотке:
Трансформатор по току и напряжению подходит, то есть выбранный трансформатор удовлетворяет всем условиям и выбран правильно.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
