Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов

На проектируемой КНС потребителями электроэнергии являются электродвигатели основных насосных агрегатов, электродвигатели вспомогательных насосов и вентиляторов, объектов водоснабжения, канализации, электрифицированных задвижек, внутреннее и наружное; освещение и прочие электроприемники.

Все потребители можно разделить напотребители напряжением до и выше 1 кВ. Для расчета электрических нагрузок и выбора понижающего трансформатора для потребителей напряжением до 1 кВ восполь­зуемся методом упорядоченных диаграмм [6]. Этот метод в настоящее время является основным при разработке технических и рабочих про­ектов электроснабжения.

Расчетная (максимальная) мощность потребителей определяется:

где К_м - коэффициент максимума нагрузки;

К_и – коэффициент использования активной мощности группы

электроприемников:

Р_ном-суммарная номинальная мощность всех работающих электроприемников;

Р_ср.м- средняя мощность группы приемников за максимально

загруженную смену. Для электроприемников с практически постоянным графиком наг­рузки, что имеет место на КНС, значение коэффициента максимума Км принимается равной единице, и максимальную расчетную мощность нагрузки можно определить по средней мощности нагрузки за наибо­лее загруженную смену [6]

В этом случае расчет упрощается.

Наибольшая реактивная мощность группы электроприемников

где - значение, соответствующее средневзвешенному соs

Полная мощность

Расчет электрических нагрузок для электроприемников напряже­нием до' 1 кВ сведен в табл. 10.4.

Таблица 10.4

Расчет электрических нагрузок потребителей КНС напряжением до 1 кВ

Наименование потребителей	Общая установленная мощность эл.приемника, кВт	Установленная рабочая мощность эл.приемника, кВт	Коэффициент использования, Ки, Ки=Рс / Рном	Коэффициент мощности, cos j	Максимальная расчетная мощность
					Рмакс, кВт	Qмакс, квар	Sмакс, кВ*А
I.Блок-бокс вспомогательных насосов   1.блок вспомогательных насосов   2.насосы с двигателем Р=15 кВт   II.Блок-бокс коллектора   3.вентилятор   4.электроосвещение   III.Блок-бокс управления   5.электрооборудование   6.электроосвещение   IV.Тиристорные возбудители в комплекте с согласующими трансформаторами   7.ВТЕ-320/48   8. ВТЕ-320/75   V.Прочие потребители   9. узел сепарации   10.сеноманские скважины Р=32 кВт   11.блок станций управления сеноманскими скважинами   12.Установка ввода реагента   13.Мачта прожекторная   Всего на стороне НН Потери в трансформаторе 6/0,4 кВ А) активные 2%   Б) реактивные 10% Всего на стороне ВН	0,25   0,9   6,0     0,57         2,0     0,24     6,0	4,5     0,25   0,9   6,0     0,57         2,0     0,24     6,0	0,72     0,71     0,32   0,88   0,73     0,87   0,66   0,66     0,7   0,65   0,83     0,82     0,75	0,82     0,81     0,8   1,0   0,9     1,0   1,0   1,0     -   0,89   -     0,8     1,0	3,2     0,08   0,8   4,4     0,5         1,4     0,2     4,9         582,5     12,6     535,1	2,3     0,06   -   2,1     -   -   -     -     -     3,9     -     152,1     215,1	3,9     0,1   0,8   4,9     0,5         1,4     0,2     6,1         627,9   591,1

Расчетная мощность электроприемников на стороне высшего нап­ряжения трансформатора составит

Поскольку потребители КНС относятся к потребителям I катего­рии надежности электроснабжения, то для питания этих электро­приемников принимаем для трансформатора. Номинальную мощность каждого из трансформаторов выбираем из условия 100% резервирова­ния электроснабжения [22]:

С учетом допустимых перегрузок мощность каждого из трансфор­маторов может быть принята S_ном=630 кВА. Принимаем комплектную двухтрансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ внутренней установки с трансформаторами типа ТМ-630/6.

Параметры трансформаторов [3]:

номинальная мощность S_ном.кВА 630;

потери холостого хода Ро, кВт 1,56;

потери короткого замыкания Рк; кВт 8,5;

напряжение короткого замыкания U_к,% 5,5;

ток холостого хода Iо, % 2,0.

Низковольтные потребители КНС распределим равномерно на обе секции КТП, при этом коэффициент загрузки трансформатора составит

Расчет электрических нагрузок потребителей напряжением выше 1 кВ выполнен по методике, разработанной институтом Гипротюменьнефтегаз [20]. В основе метода используется модель распределения в виде двухступенчатой кратчайшей функции.

Расчетная активная мощность (Р_р) высоковольтных двигателей поэтомуметоду определяется следующим образом:

при С 0,75 М

Р_р =М при С 0,75 М

где

Здесь К_в-коэффициент включения, К_в=0 ,84 [20];

К_з -коэффициент загрузки двигателя.

'Коэффициент загрузки для высоковольтных двигателей насосных

установок может быть найден по формуле [20]

где Q -заданная производительность насосной установки, куб.м/с; -разность напора на входе и выходе насосов, м; -КПД насоса по паспортной характеристике, =0,73. Коэффициенты загрузки электродвигателей при Н-15 МПа и Н=19МПа соответственно составляют:

длярассматриваемой КНС

Отношение

Следовательно, расчетную нагрузку высоковольтных электродви­гателей определяем по формуле:

Реактивная мощность высоковольтных двигателей КНС

Коэффициент мощности 'синхронных двигателей принят cos =0.99 (опережающий) из расчета компенсации реактивной мощности до рекомендуемого значения.

Полная мощность

Результаты расчета электрических нагрузок представлены в табл. 10.5.

. В расчете учтено, что синхронные электродвигатели работают с опережающим коэффициентом мощности. В режиме перевозбуждения про­исходит компенсация реактивной мощности.

Учитывая, что потребители КНС относятся к I категории надеж­ности, принимаем к установке два трансформатора. Номинальную мощность трансформаторов определяем из условия 100% резервирования электроснабжения [22]:

Таблица 10.5

Расчет электрических нагрузок потребителей КНС

напряжением выше 1 кВ

Наименование потребителей	Общая установленная мощность эл.приемника, кВт	Установленная рабочая мощность эл.приемника, кВт	Коэффициент использования, Ки, Ки=Рс / Рном	Коэффициент мощности, cos j	Максимальная расчетная мощность
					Рмакс, кВт	Qмакс, квар	Sмакс, кВ*А
1.электродвигатели СТД 1600 насосных установок   2.КТП 6/0,4 кВ с трансформаторами S=630 кВ*А   Итого:			0,63	0,99 (опер.)	535,1     9470,1	-1182     215,1     -966,9	591,1     9009,1

Принимаем к установке трансформаторы, номинальной Ю МВ-А типа ТМ-10000/35 [13].

Параметры трансформаторов: v':-v номинальная мощность Shom, MB-A 10;

номинальное напряжение обмотки ВН. кВ 35;

номинальное напряжение обмотки НН. кВ 6.3;

потери холостого хода Ро, кВт 14,5;

потери короткого замыкания Рк, кВт 65.0;

напряжение короткого замыкания, U_к,% 7.5;

ток холостого хода Iо. % 0.8.

Коэффициент загрузки трансформаторов в номинальном режиме

10.5. Разработка схемы электроснабжения

При разработке схемы электроснабжения учитываются расстояние от КНС до главной понизительной подстанции, параметры подстанции, рекомендуемая пропускная способность линий электропередачи раз­личного класса напряжений, категория электроприемников по степени надежности электроснабжения. а также перспективы развития всего месторождения. Схема электроснабжения КНС в соответствии с зада­нием приведена на рис. 10.1. При выборе номинальных напряжений и разработке схемы электроснабжения можно руководствоваться реко­мендациями, приведенными, например, в [22]. V

Проектируемый объект относится к первой категории надежности электроснабжения и имеет два независимых источника питания. Элек­троснабжение КНС осуществляется по двум одноцепнымвзаиморезервируемым ВЛ 35 кВ от разных секций шин головной подстанции. Пита­ние высоковольтных двигателей и трансформаторов 6/0,4 кВ осу­ществляется также от двух взаиморезервируемым секций шин КРУ (рис. 10.1).