Электрооборудование нефтяной промышленности

~ 3 8 0 Ъ

Рис. 8.8. Блок-схема комплектных устройств ШГС-5802, ШГС-5803 и ШГС-5804

на отключение контактора 3. Предусмотрено запоминание ви­ да аварийного отключения и индикация срабатывания защиты с помощью блока 12 индикации.

Устройство 8 защиты по сопротивлению изоляции выполне­ но с применением прибора контроля сопротивления изоляции типа МКН-380М1 и осуществляет быстродействующую защиту при коротких замыканиях путем отключения автоматического выключателя 2. Устройство 9 токовой защиты в комплектном устройстве ШГС-5802 выполнено с применением токовых реле, которые позволяют осуществить ступенчатую защитную харак­ теристику. В комплектных устройствах ШГС-5804 сигнал пере­ грузки выдается индуктивным датчиком, встроенным в ампер­ метр типа Ц324К, что повышает точность и надежность сра­ батывания защиты. В комплектных устройствах ШГС-5803 устройство 9 токовой защиты содержит интегральные микро­ схемы и другие элементы повышенной надежности, что обеспе­ чивает плавную время-токовую защитную характеристику, на­ иболее приближающуюся к необходимым для погружных элек­ тродвигателей характеристикам.

280

Устройство 10 защиты от срыва подачи жидкости насосом выполнено в комплектных устройствах ШГС-5802 с применени­ ем реле минимального тока, которое контролирует снижение полного тока при срыве подачи жидкости. В комплектных уст­ ройствах ШГС-5804 этот узел был улучшен за счет получения сигнала на срабатывание защиты с индуктивного датчика ам­ перметра типа Ц324К. Существенное улучшение устройства 10 защиты от срыва подачи выполнено в комплектных устройствах ШГС-5803, в которых применено новое устройство защиты электродвигателя.

На рис. 8.8 представлены также основные функциональные связи блока управления и блока 12 индикации, с которым связаны устройства блока 13 защиты и аппараты 14 ручного управления и систем диспетчеризации и автоматизации про­ мысла. Устройство 15 автоматического повторного включения с индикатором 16 напряжения сети через блок 17 управления контактором 3 обеспечивает автоматический пуск установки после перерыва в электроснабжении. Блок 17 управляет отклю­ чением контактора 3 по сигналам устройства 9 токовой защиты, воздействующим при нормальном напряжении сети — через блок 18 запоминания аварии, а при отклонениях напряжения сети — непосредственно. Отключение фиксируется индикатором 19 срабатывания токовой защиты. Отключение двигателя 5 защитой 10 от срыва подачи жидкости фиксируется индикато­ ром 20. Уменьшение сопротивления изоляции токоведущих це­ пей погружного электродвигателя 5 контролируется с помощью прибора 21 типа МКН-380М1 и устройство 8 защиты выдает сигнал на отключение автоматического выключателя 2 и кон­ тактора 3. Сила тока статора погружного электродвигателя 5 контролируется по амперметру 22.

В комплектные устройства ШГС-5803 и ШГС-5804 по срав­ нению с устройством ШГС-5802 дополнительно введен узел 23 защиты при снижении давления в трубопроводе, например, при его разрывах, когда при автоматической работе установки нефтедобычи без наблюдения обслуживающего персонала не­ обходимо предотвратить засорение окружающей среды. Отклю­ чение выполняется по сигналу манометра 24 и фиксируется ин­ дикатором 25. В комплектное устройство ШГС-5803 введен узел 26 автоматического повторного включения после срыва подачи жидкости и узел 27 блокировки автоматического повторного включения при обратном потоке жидкости и вращении погруж­ ного электронасоса после отключения, когда нарушается рабо­ та обратного клапана. Этот режим фиксируется индикатором

28.

На блоке 17 комплектного устройства ШГС-5803 применено устройство для управления электромагнитным контактором, которое содержит трансформатор с обмоткой, подключенной к

281

сети питания, тиристоры, через которые обмотка контактора 3 подключена к обмоткам удерживающего и обмотке форсирую­ щего напряжение трансформатора, блок отключения, формиро­

управления и защиты погружных электродвигателей мощностью 5,5 и 2,5 кВт этих новых насосов выпускают комплектные уст­

ройство обеспечивает: включение и отключение двигателя; дис­ танционное управление двигателем с диспетчерского пункта и управление двигателем от программного устройства; работу двигателя насосной установки в режимах «ручной» и «автома­ тический»; автоматическое включение двигателя с регулируе­ мой выдержкой времени от (2,5±2) до (60±6) мин при подаче напряжения питания; запрещение включения двигателя при восстановлении напряжения питающей сети с нарушением по­ рядка чередования фаз; возможность запрещения включения двигателя при напряжении питающей сети выше 418 В; отклю­ чение двигателя при перегрузке любой из фаз с выбором мак­ симального тока фазы по время-токовой характеристике; от­ ключение двигателя при отклонении напряжения питающей се­ ти выше 10 или ниже 15% от номинального, если это откло­ нение приводит к недопустимой перегрузке по току, с автома­ тическим повторным включением двигателя после восстановле­ ния напряжения; отключение двигателя при недогрузке с вы­ держкой времени на срабатывание защиты не более 45 с; ав­ томатическое повторное включение двигателя после его отключення защитой от недогрузок с регулируемой выдержкой вре­ мени от (2 ± 1 ) до (1200± 120) мин; выбор режима работы с автоматическим повторным включением после срабатывания защиты от недогрузки или без автоматического повторного включения; выбор режима работы с защитой от турбинного вращения двигателя или без защиты; отключение двигателя в зависимости от давления в трубопроводе по сигналам контакт­ ного манометра; отключение двигателя при снижении напряже­ ния питающей сети ниже 0,8 UHOм; контроль тока двигателя и контроль напряжения сети; возможность регистрации тока двигателя регистрирующим амперметром; наружную световую

282

8.6. Электроснабжение установок с ЭЦН и выбор электрооборудования бесштанговой насосной установки

Подвод электрической энергии к погружному электродвига­ телю осуществляется маслонефтестойким трехжильным кабелем с резиновой или полиэтиленовой изоляцией, прикрепляемым к на­ сосным трубам с помощью металлических поясов. Верхний ко­ нец кабеля намотан на барабан, служащий для транспортиров­ ки кабеля и его спуска и подъема. Кабельная линия в скважи­ не выполняется плоским кабелем марки КРБП (с резиновой изоляцией) или марки КПБП (с полиэтиленовой изоляцией) на конечном участке вдоль насоса и круглым кабелем марки КРБК (КПБК) — на остальной длине линии. При этом пло­ щадь сечения плоского кабеля берется на одну ступень ниже площади сечения круглого кабеля. Применение плоского кабе­ ля обусловлено необходимостью уменьшить поперечные разме­ ры погружного устройства. Выпускаются кабели площадью сечения 3X16, 3X25 и 3X35 мм2. Кабели с резиновой изоляци­ ей рассчитаны на номинальное напряжение 1100 В, работу при

на номинальное напряжение 2300 В, работу при температуре

кабеле и других элементах питающей сети, а также для воз­ можности питания двигателей ПЭД с различными номинальны­ ми напряжениями при стандартных напряжениях промысловых сетей применяются трансформаторы. Зажимы низшего напря­ жения (первичные) присоединяются к промысловой сети, а вто­ ричные— к кабелю КРБК (КПБК). Для питания погружных электронасосов электропромышленность СССР выпускает си­ ловые масляные трансформаторы типов ТМП и ТМПН мощ­ ностью от 40 до 400 кВ-А. Эти трансформаторы рассчитаны на эксплуатацию в районах с умеренным или холодным (исполне­ ние ХЛ) климатом (табл. 8.3).

Коэффициент мощности установок с погружными электро­ насосами, определяемый в основном coscp электродвигателя, значительно выше, чем коэффициент мощности установок со станками-качалками. Как видно из табл. 8.2, значения cosq) двигателей серии ПЭД лежат в пределах 0,7—0,85 при номи­ нальной нагрузке. Они могут снижаться до 0,6—0,75 при недо­ грузках.

Питание установок центробежных электронасосов (ЭЦН) производится:

от сети 6 кВ с промежуточной трансформацией напряжения

283

П р и м е ч а н и е . Номинальное напряжение первичной обмотки 380 В; напряжение короткого замыкания 5,5%.

на скважине до 0,4 кВ, подводимого к трансформаторам уста­ новки ЭЦН (двойная трансформация на скважине).

с подведением к скважинам напряжения 6 кВ и монтажом на каждой скважине трансформатора, понижающего это напря­ жение до величины, необходимой для питания двигателя насо­ са с исключением из состава установки ЭЦН трансформаторов 6/0,4 кВ (см. рис. 8.6, а); в этом случае на подстанции у каж­ дой скважины должен быть предусмотрен еще и дополнитель­ ный трансформатор 6/0,4 кВ для питания цепей управления, сигнализации, освещения, подогрева и др. Возможно обойтись и одним трехобмоточным трансформатором, одно из вторичных напряжений которого соответствует необходимому напряжению двигателя £/дв, а второе — 0,4 кВ;

от подстанции 6/0,4 кВ магистралями с напряжением 0,38 кВ (см. рис. 8.4,6). Такие схемы питания иногда встречаются при небольших удаленностях скважин от промысловых понижаю­ щих подстанций 6/0,4 кВ и небольших мощностях двигателей ЭЦН.

Для питания действующих установок по схеме с двойной трансформацией напряжения применяются комплектные транс­ форматорные подстанции общепромышленного назначения.

Разработаны и изготовлены специальные подстанции типа КТППН-82 мощностью 63—400 кВ-А для питания одиночных скважин и кустов скважин в условиях холодного климата (ис­ полнение ХЛ1). Аппаратура этих подстанций — общепромыш­ ленного назначения, вследствие чего применен электрический обогрев кабин, в которых она размещена (рис. 8.9).

Подстанция КТППН осуществляет прием и преобразование электрической энергии, управление и защиту электродвигателей ЭЦН мощностью от 14 до 180 кВт, а также питание двигателя механизма привода кабельного барабана и других потребителей электроэнергии при ремонте скважин с общей нагрузкой до 60 А. КТППН представляет собой комплект электрооборудова­ ния, состоящего из отсека РУ 6 кВ и утепленной кабины, ус­ тановленных на салазках. РУ 6 кВ представляет собой метал­ лический шкаф, состоящий из вводного отсека и отсека сило­ вого трансформатора. В шкафу размещены проходные изоля­ торы, вентильные разрядники, предохранители и масляный трехобмоточный трансформатор типа ТМТПН (табл. 8.4). Трансформаторы ТМТПН рассчитаны на одновременную отда­ чу номинальной мощности с обмотки среднего напряжения и 10% номинальной мощности с обмотки низшего напряжения. Напряжение регулируется после отключения трансформатора от сети путем переключения ответвлений обмотки среднего на­ пряжения с помощью переключателя, выведенного на стенку бака. Можно регулировать напряжение, не отключая трансфор­ матор от сети, но обязательно без нагрузки.

285

Утепленная камера представляет собой конструкцию, вы­ полненную из наружной и внутренней металлической обшивок с теплоизоляцией между ними. В камере располагаются стан­ ции управления, трансформаторы тока, вакуумный контактор, токоограничивающий реактор L (для трансформаторов ТМТПН250 и ТМТПН-400).

Силовой трансформатор Тр (см. рис. 8.9,6) питается от ЛЭП 6 кВ через линейный разъединитель Р наружной уста­ новки, монтируемый на опоре рядом с КТППН. Разъединитель отключает токи холостого хода силового трансформатора и соз­ дает видимый разрыв при ремонте КТППН. Предохранители Пр1—ПрЗ служат для защиты трансформатора Тр и шин от токов короткого замыкания. Вентильные разрядники Рр1— РрЗ защищают силовой трансформатор от атмосферных пере­ напряжений.

От обмотки низшего напряжения трансформатора Тр напря­ жение 0,4 кВ подается на станцию управления ШГС 5804-23А1 и на станцию управления обогревом ШГС 5005-03А2 с нагре­ вательными элементами, а также для внутреннего освещения.

Для контроля состояния изоляции системы «кабель — ПЭД» используется цепочка, состоящая из конденсатора С и дросселя Др, которые присоединены к нулевой точке обмотки среднего

включение главных ножей разъединителя при включенных за­ земляющих; отключение (включение) главных ножей разъеди­ нителя под нагрузкой; включение (отключение) штепсельного разъема при наличии напряжения; переключение ответвлений трансформатора под нагрузкой.

При выборе электрооборудования для бесштанговой насос­ ной установки в первую очередь определяют мощность погруж­ ного электродвигателя, которая должна соответствовать пара­ метрам выбранного насоса.

Номинальные подача и напор, развиваемые насосом, долж­ ны соответствовать оптимальному дебиту скважины и полному напору, необходимому для подъема жидкости.

сом, м; р — плотность жидкости, кг/м3; т]нас — к. п. д. насоса. Величины Q и Я определяются точкой пересечения характе­

ристики насоса и скважины. В каталоге насосов указывается и соответствующий данному типу насоса электродвигатель. На­

288

скважина и насос будут работать в оптимальном режиме. Если Я С> Я , то насос будет работать с подачей, меньшей оптималь­ ного дебита скважины, и с низким т]нас. Если Я превосходит

жен, а большой приток жидкости в скважину может ухудшить условия ее эксплуатации.

сделать возможно меньшими, но при этом увеличение площади сечения кабеля ограничено поперечными размерами установ­ ки, допустимыми для примененной в скважине обсадной колон­ ны. Например, для питания двигателей ПЭД-10-103 и ПЭД-20- 103 при глубине подвески агрегата, которой соответствует раз­

двигателя, а ее напряжение при холостом ходе равнялось номи­ нальному напряжению двигателя, сложенному с потерей на­ пряжения в кабеле и в трансформаторе.

8.7. Энергетические показатели насосной нефтедобычи

Расход электроэнергии на откачку жидкости из скважины при насосной эксплуатации определяется из следующих сооб­ ражений.