Электрификация блочно-комплектных установок нефтяной промышленности - Блочные распределительные устройства 6-10 кВ и ТП 6(10)/0,4 кВ

БЛОЧНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА 6-10 кВ И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ 6 (10)/0,4 кВ
Распределительные устройства
Блочные распределительные устройства 6 кВ получили распространение, в основном, на нефтяных промыслах Западной Сибири. Изготовителем их является завод монтажных заготовок объединения Сибкомплектмонтаж Миннефтегазстроя.
В настоящее время основным распределительным устройством 6 кВ, которое устанавливается на технологических площадках и к которому подается питание по токопроводу от подстанции 110 кВ энергосистемы является РУ-6 кВ по типовому проекту института Сибнипигазстрой. Это РУ-6 кВ является унифицированным, в котором устанавливаются малогабаритные ячейки К-104 Московского завода „Электрощит".
В зависимости от назначения разработано пять вариантов РУ: вариант 1 — РУ общего назначения, число секций — 2, вводы воздушные на ток от 1600 до 3150 А;
вариант II — Ру общего назначения, число секций 2, число реактиро- вчнных полусекций — 2, вводы воздушные на ток 2000—3150 А, вводы на реакторы воздушные на ток до 1600 А;
вариант II] — РУ общего назначения, число секций — 2, вводы кабельные на ток до 1600 А;
вариант IV — РУ общего назначения, число секций — 4, вводы кабельные на ток до 1600 А;
вариант V — РУ для компрессорных станций, число секций 2, вводы воздушные на ток от 1600 до 3150 А.
РУ на строительной площадке собирается из блоков заводского изготовления, в которых устанавливаются шкафы серии К-104, шкафы питания оперативных цепей и потребителей собственных нужд РУ, панели управления, защиты и автоматики монтажных единиц РУ.
В проекте разработана серия блоков, в которых устанавливается различное оборудование, что позволяет с помощью комбинации блоков унифицированных решений стыковки блоков между собой получить РУ с числом отходящих линий до 50, при этом отопление может быть водяное или электрическое.
В составе проекта РУ разработаны блок-боксы статконденсаторов напряжением 6 (10) кВ. Проектом принята двухрядная установка шкафов К-104 с обеспечением двухстороннего обслуживания каждого ряда.
Воздушные вводы 6 (10) кВ в здание РУ до шкафов КРУ, соединение сборных шин на стыке блоков и ошиновка Шкафов К-104 выполнено с помощью закрытого токопровода типа ТЗК-10. Ввод и вывод токопровода серии ТЗК-10 в РУ выполняется на отметке 3,2 м через доборную панель. Каркас блоков РУ и доборная панель не рассчитаны на нагрузки от оборудования, поэтому на выходе токопровода из РУ необходимо предусмотреть стойку для его крепления.
При необходимости изменения места воздушного ввода в РУ допускается менять местами доборную панель с отверстием для прохода токопровода с обычной доборной панелью, при этом необходимо откорректировать места установки доборных панелей в чертежах строительной части. Вывод из шкафов К-104 силовых и контрольных кабелей, отходящих за пределы РУ, осуществляется через основание блоков. Примыкание кабельной эстакады КРУ может быть выполнено с любой стороны РУ и должно определяться при привязке проекта к конкретной площадке.
Контрольные кабели, а также кабели собственных нужд от источников питания и шкафов управления до шкафов К-104, прокладываются полоткам, установленным на заводе—изготовителе блоков. Основной вход в РУ предусмотрен в блоке управления, второй вход организован в противоположном конце здания. Грузовые площадки у входов позволяют при необходимости производить выемку или установку оборудования РУ.
Трансформаторы собственных нужд, щит 0,4 кВ, устройства питания оперативных цепей и панели управления устанавливаются в помещении электротехнических щитов, состоящего из двух блоков размером 3x12 м.
В блоках управления предусмотрены места для установки трех станций управления или двух релейных шкафов размером 3750x350 мм, четырех навесных релейных шкафов размером 500x545x870 мм.
Число панелей зависит от схемы электрических соединений РУ и ОРУ 35 или 110 кВ и должно решаться при привязке проекта РУ в конкретных условиях.
Потребителями электрической энергии на напряжении 0,4 кВ РУ являются электрические калориферы, вентиляторы, электрическое освещение и выпрямительные устройства для питания оперативных цепей постоянного тока.
Для питания потребителей собственных нужд предусмотрены два трансформатора типа ТМ-40/6(10) и TC3-63/6(10) напряжением 6(10)/0,4 кВ, присоединяемых к сети до вводных выключателей.
В качестве вводно-распределительного устройства на напряжении
4 кВ предусмотрен щит станций управления.
Предусматривается следующий объем автоматизации РУ: защита калорифера приточной системы от замораживания при варианте водяного отопления; при понижении температуры обратного теплоносителя до 20 ° С по сигналу датчика температуры выключается приточный вентилятор; датчик температуры принят марки ТУДЭ-2.
Около калориферов приточной системы и отопительных а1регатов устанавливаются кнопочные посты управления.
Датчиками температуры ДТКБ-54 автоматически регулируется температура в помещении: при повышении температуры вентилятор и электрокалорифер отключаются, при понижении — включается вентилятор и посекционно — электрокалорифер. В РУ предусмотрено электроосвещение, заземление и грозозащита. На рис. 49 приведен пример компоновки блочного РУ-6 кВ.

А — блок собственных нужд; Б — блок ЩСУ; В - блок отопления; Д - блок КРУ '


Рис. 49. Компоновка РУ 6 кВ:
Рис. 50. Компоновка КТП 6(10) /0,4 кВ

Комплектные трансформаторные подстанции
Для блочных установок нефтяной промышленности в блочном исполнении, как правило, применяют комплектные подстанции заводского изготовления (КТП). В зависимости от мощности и назначения насосных станций КТП отличаются конструктивным исполнением, числом и мощностью силовых трансформаторов.
В таблице 37 приведены технические данные распространенных в нефтяной промышленности КТП Хмельницкого завода трансформаторных подстанций. Конструктивная схема КТП дана на рис. 50.
Техническая характеристика шкафов высокого напряжения (ВН) типов ВВ-2, ВВ-3, ВВН-1, ВВН-2 для КТП-400, КТП-630, КТП-100
Параметры
Номинальный ток сборных шин, А 630
Предельный сквозной ток к.з., кА:
амплитудный 30
эффективный 17,3
Десятисекундный ток термической устойчивости, кА 6
Максимальное число высоковольтных кабелей в шкафу, шт:
ВВН-1 1
ВВ-1, ВВ-2, ВВН-2, ВВ-3 2
Наибольшее сечение каждого высоковольтного кабеля, мм 3x150
Напряжение оперативных цепей переменного тока, В 220
Техническая характеристика шкафов низкого напряжения КБ-1, КБН-1, КБ-2, КБ-3, КБ-4, КБ-5», КБ-56 для КТП-400
Номинальный ток сборных шин, А 870
Номинальное напряжение , В 0,4
Амплитудное значение периодической составляющей к.з., кА 20
Односекционное значение эффективного тока к.з., кА 10
Число автоматов АВМ 10 СВ 1
Техническая характеристика шкафов низкого напряжения для КТП-630, КТП-1000

Специфические условия работы потребителей насосных установок глубиннонасосной добычи нефти, к которым относятся пульсирующий характер нагрузки станков-качалок, необходимость регулирования напряжения электропогружных насосов, необходимость кустования группы скважин на заболоченных территориях, стремление создания комплектных блоков, в которых помимо аппаратуры распределения энергии располагались бы и станции управления штанговыми насосами (ШГН) и электропогружными центробежными насосами (ЭЦН) послужили основой для создания специальных КТП.
Институтом АзНИЭТИ разработано ряд комплексных трансформаторных подстанций для электроснабжения нефтяных скважин, оборудованных ЭЦН.
Подстанция серии КТППН-400-630 XJI1 предназначена для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, управления и защиты электродвигателей ЭЦН, куста скважин, а также для питания других потребителей электроэнергией при подземном и капитальном ремонте скважин.
Конструктивно КТППН представляет собой три блока, устанавливаемых на общей раме (рис. 51).
Первый блок 1 состоит из кабины распределительного устройства напряжения 6 кВ с воздушным вводом, масляным выключателем ВМП-10к. приводом ПЭ-11 на выкатной тележке и вентильными разрядниками РВП6, устанавливаемыми стационарно; ячейки с двумя трансформаторами НОМ-6, предохранителями ПКТУ-10, трансформатором собственных нужд ТМ-63, 6/0,4 кВ, разъединителем РВ-10/400 с приводом ПР-10 и предохранителем ПК-6/75; станции управления обогревом; нагревательных элементов с двумя ящиками сопротивлений ЯС-210/6 и блоками питания КВУ-66-3. Второй блок 2 — трансформатор ТМЭ-400-630 XJ11. Третий блок 3 — РУ низкого напряжения, состоящее из станций управления ПГХ-5072 (до семи штук), станции управления обогревом и двух ящиков сопротивлений ДС-210/6 и конденсаторной установки.

Рис. 51. Компоновка КТППН

КТППН имеет автоматическую систему злектроподогрева, действующую в зависимости от температуры. Благодаря этому внутри КТППН поддерживается температура не ниже —20 °С в зимнее время. Помимо этого предусмотрен также электрообогрев с выдержкой времени 1,5—
ч для подогрева аппаратуры и устранения обледенения контактов. Схема КТППН допускает питание потребителей электроэнергии при подземном и капитальном ремонте скважин с общей нагрузкой до 60 А и питание агрегата для ремонта скважин с общей нагрузкой до 400 А.
Техническая характеристика КТППН-400-630 XJ11 Мощность устанавливаемых силовых трансформаторов типа ТМЭ, кВ-A 400 630
Мощность устанавливаемых трансформаторов типа
ТМП, кВ-A 40, 60, 100 40, 60 100
Номинальное напряжение трансформатора типа
ТМЭ, кВ 6/0,4 6/0,4
Номинальное напряжение трансформатора типа ТМП,
кВ 0,4/0,37-1,7 0,4/0,75-2,2
Номинальный ток сборных шин, А:
кабины РУ-6 кВ 630 630
кабины РУ-0,4 кВ 630 1000
Номинальный ток отключения выключателей, встроенных в ячейки, кА:
кабины РУ-6 кВ 20 20
кабины РУ-0,4 кВ 25 25
Номинальный ток динамической устойчивости первичных цепей, кА:
кабины РУ-6 кВ 52 52
кабины РУ-0,4 кВ 42 60
Тип станции управления ЭЦН ПГХ-5072 ПГХ-5072
Максимальное число отходящих фидеров в кабине
РУ-0,4 кВ 7 7
Максимальное сечение кабеля типа КРБ К, мм 30 30
Питание КТППН со стороны 6 кВ осуществляется через разъединитель, который устанавливается вблизи КТППН на опоре воздушной линии передачи.


Рис. 5 2. Принципиальная электрическая схема КТППН-63— 400-6/0, 35 -2,252/0,4-ХЛ:
1 — трансформатор силовой Тр1; 2 — предохранитель Пр; 3 — станция управления типа ШГС S004—23А1; 4 — станция управления типа ШГС 5005—13А2; 5 — дроссель Др, б — нагревательные элементы ЭН; 7 — контактор Кл; 8 — трансформаторы тока ТрТ1, ТрТ2; 9 — реактор L
Подстанция КТППН-63-400-6/0,35-2,52/0,4-ХЛ 1 предназначается для питания, управления и защиты электродвигателей ЭЦН мощностью от 14 до 180 кВт, а также для питания электродвигателя механизма привода кабельного барабана и других потребителей при подземном и капитальном ремонте скважин с общей нагрузкой до 60 А.
Принципиальная электрическая схема КТППН представлена на рис. 52. Питание КТППН осуществляется от ВЛ-6 кВ через линейный разъединитель, устанавливаемый на опоре рядом с КТППН.
В таблице 38 приведены основные технические данные КТППН и питаемых от них ЭЦН.
От обмотки среднего напряжения трансформатора Тр1 напряжение через вакуумный контактор Кл по кабелю подается на погружной электродвигатель. В фазах А и С установлены трансформаторы тока ТрТ1 и ТрТ2, от которых подается сигнал защиты на станцию управления типа ШГС 5004-23А. От обмотки низкого напряжения трансформатора Тр1 напряжение 0,4 кВ подается через реактор (для трансформаторов 160, 250 и 400 кВ-A) на станцию управления ЭЦН типа ШГС 5004-23А и на станцию управления обогревом типа ШГС 5005—13А2. Для контроля за состоянием изоляции системы „кабель—погружной электродвигатель" используется цепочка конденсатор С — дроссель Др, которые подключен к пулевой точке силового трансформатора через разрядник.

Трансформатор ТМТПН 6/0,35—2,252/0,4 кВ предназначен для работы при температуре от (+40) до (—60) °С. Обмотка среднего напряжения трансформатора позволяет регулировать подаваемое напряжение на погружной электродвигатель в пределах от 0,35 до 2,252 кВ (десять отпаек).
Комплектная трансформаторная подстанция мощностью от 25 до 250 кВ А, 6/0,4 кВ для электроснабжения станков-качалок (КТПСК) представляет собой комплект электрооборудования, состоящего из камеры ввода 6 кВ, камеры силового трансформатора и камеры низкого напряжения, установленных на салазках (рис. 53).
По мощности силового трансформатора и принципиальной схеме стороны напряжения 0,4 кВ КТПСК выполняются в трех модификациях, основные параметры которых приведены в табл. 39.
Модификация I КТПСК применяется для электроснабжения одиночных скважин, модификации II и III — для электроснабжения куста скважин.
По виду исполнения линейных выводов 0,4 кВ модификации I и II КТПСК имеют кабельные выводы, модификация III может иметь кабельный либо воздушный вывод.
Принципиальная электрическая схема КТПСК приведена на рис. 54.
Для обеспечения нормальной работы аппаратуры управления и защиты при температуре ниже 10 °С предусмотрен обогрев с автоматическим и ручным управлением.
Для питания электродвигателей станков-качалок применяются и подстанции 6/0,4 кВ в блочном исполнении. Мощность этих КТП колеблется в пределах 160—400 кВА. Распределительный щит 0,4 кВ этой КТП состоит из четырех фидеров на токи до 100 А.

Техническая характеристика КТППН и ЭЦН

Таблица 39
Техническая характеристика КТПСК

Рис. 54. Электрическая схема КТПСК
QS1, QS2, QS3 — разъединители; Fv — разрядник; Ш1 — штепсельный разъем
За последние годы для питания одиночных электропогружных насосов мощностью от 16 до 125 кВт широкое распространение получили комплектные подстанции типа КТППН-10-82УХЛ1. При необходимости КТППН можно использовать для питания электродвигателей станков- качалок с током нагрузки до 60 А. КТППН предназначена для работы в условиях температуры окружающего воздуха — 60 °С (табл. 40).
КТППН состоит из следующих основных частей: разъединителя, шкафа ввода, шкафа трансформатора, шкафа аппаратуры среднего и низкого напряжения (рис. 55). Шкафы КТППН состыкованы между собою болтовыми соединениями. Разъединитель 6—10 кВ устанавливается на ближайшей опоре ВЛ 6—10 кВ. КТППН обеспечивает:
включение и отключение электронасосной установки; работу электронасосной установки в режимах „ручной", „автоматический";
управление обогревом КТППН; самозапуск электронасосной установки в автоматическом режиме с регулирующей выдержкой времени от
5 до 60 мин при появлении напряжения после его исчезновения;
отключение электродвигателя защитой от недогрузки по сигналу, характеризующему загрузку управляемого электродвигателя, с выдержкой времени на срабатывание защиты не более 45 с;

Рис. 55. Компоновка КТППН-10-82УХЛ1:
Техническая характеристика КТППН-82
— отсек трансформатора; 2 — отсек щита 0,4 кВ; 3 — токопровод; 4 — болт заземления; 5, 6 — отверстия для ввода кабеля соответственно 0,4 кВ и от ПЭД

Таблица 40

Примечание. Номинальное высшее напряжение 6 или 10 кВ; напряжение обмотки низшего напряжения 400 В.
отключение электродвигателя при отклонении напряжения питающей сети выше 10 % или ниже 15 % от номинального, если это отклонение приведет к недопустимой перегрузке электродвигателя по току, с автоматическим самозапуском электродвигателя после восстановления напряжения; возможность отключения электродвигателя при снижении давления в трубопроводе; непрерывный контроль сопротивления изоляции с действием на отключение установки при снижении сопротивления изоляции системы „погружной электродвигатель — кабель" ниже 30±3 кОм; управление электронасосной установкой дистанционно с диспетчерского пункта;
отключение нормализированного комплекта управления (НКУ) без дополнительной выдержки времени при токах короткого замыкания в цепи управления 220 В;
отключение электродвигателя защитой от перегрузки любой из фаз управляемого электродвигателя с выбором максимального тока фазы по обратнозависимой ампер-секундной характеристике;
автоматическое включение электродвигателя после его отключения защитой от недогрузки с регулируемой выдержкой времени от 10 до 300 мин;
контроль тока электродвигателя и контроль напряжения сети; возможность регистрации тока электродвигателя регистрирующим амперметром, который поставляют по отдельному заказу;
запрет повторного включения электродвигателя после срабатывания защиты от перегрузки, кроме случая, когда отключение произошло по причине отклонения напряжения питающей сети выше 10 % или ниже 15 % от номинального значения; грузозащиту КТППН со стороны высокого напряжения.