Требования к источникам электроснабжения
Для нормальной работы любого промышленного предприятия должно быть обеспечено бесперебойное снабжение его электрической энергией в необходимом количестве и определенного качества. Бесперебойность электроснабжения определяется категорийностью потребителя с точки зрения требований правил устройств электроустановок (ПУЭ).
Согласно ПУЭ все потребители электроэнергии подразделяются на следующие категории:
1-я категория — электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность дня жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных элементов городского хозяйства;
2-я категория — электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей;
3-я категория — все остальные электроприемники, не подходящие под определения 1-й и 2-й категорий.
Электроприемники 1-й категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания.
Для электроприемников 2-й категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
Для электроприемников 3-й категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более одних суток.
Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений — ВНТП 3—85 рекомендуют следующую классификацию электроприемников по надежности электроснабжения, приведенную в табл. 28.
Более детальная характеристика потребителей нефтяной промышленности по надежности электроснабжения приведена в Руководстве для проектирования объектов электроснабжения нефтяных промыслов и в Руководстве по категорированию электроприемников нефтяных промыслов Западной Сибири.
Надежность электроснабжения технологических установок, перерыв питания которых не вызывает взрыва или пожара, должна решаться с позиций таких экономических понятий, как ущерб от перерыва электроснабжения и обеспечение необходимого резерва.
Таблица 28
Категория электроприемников по надежности электроснабжения
Электроприемники | Категория | |
Западная Сибирь и районы, приравненные к ней | Другие | |
Компрессорные станции для газлифтного способа добычи нефти: |
|
|
компрессоры с электроприводом | 1 | 2 |
насосы компрессорных станций с электро- и газомоторным приводом (масляные, циркуляционные водяные, для откачки конденсата, подачи ТЭГа в абсорбер и в АВО) | 1 | 2 |
терминальный пункт управления на базе мини-ЭВМ. Компрессорные воздуха КиПа | 1 | 2 |
Компрессорные станции для транспорта нефтяного газа, расположенные на месторождениях: компрессоры с электроприводом мощностью 200 кВт и выше | 1 | 2 |
насосы (откачки конденсата, масляные циркуляционные водяные, АВО) | 1 | 2 |
компрессоры с электроприводом мощностью менее 200 кВт | 2 | 2 |
насосы (откачки конденсата, масляные, циркуляционные водяные, АВО) | 2 | 2 |
Центральные пункты сбора (ЦПС), установки подготовки нефти, комплексные пункты сбора: |
|
|
электроприемники, обеспечивающие непрерывность ведения технологических процессов подготовки нефти, газа и воды (насосы откачки сырья и товарной нефти, подачи реагентов, предусматриваемых технологическим процессом, орошения (флогмы), циркуляционных систем, перекачки углеводородного конденсата, систем смазки, уплотнения и охлаждения технологического оборудования электропривод газовых компрессоров, вентиляторов АВО, компрессоров воздуха для нужд КИПа, воздуходувок и вентиляторов, работающих в автоматическом режиме и в блоках нагрева продуктов электропотребители, обеспечивающие процесс обессоливания и нагрева продукции, а также других электроприемников в случае их размещения на площадке ЦПС, УПН) | 1 | 2 |
Кусты добывающих скважин с механизированной (насосной и газлифтной) добычей нефти: |
|
|
насосы УПС пластовых вод терминальный пункт управления технологическим оборудованием куста на базе мини- ЭВМ, включая газораспределительную батарею | 1 | 2 |
Электроприемники | Категория | |
Западная Сибирь и районы, приравненные к ней | Другие | |
Кустовые насосные станции (КНС) для заводнения нефтяных пластов: насосы с электроприводом | 1 | - для насосов закачки сточных и пластовых вод |
вентиляторы блоков по закачке сеноманской ВОДЫ | 1 | |
Дожимные нефтяные насосные станции (ДНС): насосы для транспорта нефти, для транспорта | 1 | 2 |
пластовой воды в систему ППД компрессоры воздуха КИП и А | 1 | 2 |
терминальный пункт управления на базе мини-ЭВМ | 1 | 2 |
Резервуарные парки: | 1 | 2 |
Насосные станции производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения: | 1 | 2 |
для других объектов нефтедобычи | 2 | 2 |
насосы артезианских скважин для производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения для систем ППД и объектов с электроприемниками I категории | 2 | |
для других объектов нефтедобычи | 2 | 2 |
Противопожарные насосы, контрольные пусковые пункты и узлы | 1 | 1 |
Насосы насосных станций пластовой и сточных вод | 1 | 2 |
Насосы канализационных насосных станций хозяйственно-бытовых стоков | 2 | 3 |
Насосы для перекачки уловленной нефти | 3 | 3 |
Насосы для перекачки шлама | 3 | 3 |
Насосы подачи ингибиторов коррозии | 3 | 3 |
котельные установки: | 1 | 2 |
Электроприемники | Категория | |
Западная Сибирь и районы, приравненные к ней | Другие | |
подпиточные, артезианских скважин для питания котельной |
|
|
вентиляторы дутьевые и дымососы | 1 | 2 |
Потребители периметральной сигнализации и охранного освещения | 1 | 1 |
Потребители систем телемеханики, телефонной, радио, и радиорелейной связи и вычислительных центров по контролю за работой объектов добычи сбора, подготовки и транспорта нефти газа и воды | 1 | 1 |
Щитовые КИП и А | 1 | 1 |
Электроприемники операторных, административно-бытовых корпусов (АБК), блоков обогрева | 2 | 3 |
Одиночная добывающая скважина с механизированной (насосной) добычей | 2 | 2 |
Буровые установки с электроприводом для бурения скважин глубиной 3000 м и более | 2 | 2 |
Электроприемники помещений пожарного инвентаря проходных складов | 3 | 3 |
Электроприемники промбаз (котельной, вентиляцио- онной системы производственных корпусов, электроосвещения) | 2 | 3 |
Электроприемники электрохимзащиты | 3 | 3 |
Народнохозяйственный ущерб от перерыва электроснабжения может быть определен из следующего выражения:
= рнК + С+У, (7)
где 3 — расчетные затраты; рн = 0,125 — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; К — капитальные вложения; С — издержки на амортизацию и ремонт; У - ущерб.
Величина ущерба состоит из двух составляющих: У = У0 + Ун, где У0 — прямой ущерб от перерыва электроснабжения (потеря добычи); У1 — ущерб, зависящий от времени, необходимого на восстановление технологического процесса добычи нефти.
Исследования, проведенные в НГДУ „Туймазанефть", показали, что ущерб для механизированной добычи обусловлен снижением уровня жидкости в лифтовых трубах из-за неплотности в стыках и обратных клапанах, восстановлением нормальной вязкости масла в редукторах станков- качалок, образованием высоковязких эмульсий, потерями электроэнергии от дополнительных пусковых операций.
Эти же исследования показали, что непроизводительный усредненный расход электроэнергии на одно отключение линии 6 кВ, питающей участок промысла с механизированной добычей при месячном электропотреблении 250 тыс. кВт ч, составляет 100 кВт ч.
Анализ ущерба Ун показывает, что по сравнению с прямым ущербом У0, он составляет незначительную величину. Например при 24-х часовом перерыве электроснабжения в течение года участка промысла механизированной добычи с 25 скважинами со средним дебитом 40 т/сут, потеря нефти достигает 1000 т. Принимая цену нефти равной 12 руб. за 1 т, получим У0 — 1000 х 12 = 12000 руб.
Дополнительные потери энергии, затрачиваемые на восстановление технологического режима, составляет 870 кВт-ч.
Принимая стоимость 1 кВт ч, равной 2 коп., получаем Ун = 8700 х х 0,02 = 17,4 руб.
Достоверными данными для технико-зкономического сопоставления вариантов резервирования электроснабжения нефтепромысловых потребителей по приведенной методике следует считать статистические сведения о ремонтнопригодности сети.
В НГДУ необходимо организовать постоянный учет и обработки статистических сведений о ремонтнопригодности сети.
К качественным показателям подводимой электроэнергии, которые необходимо учитывать при проектировании электроснабжения нефтепромыслов, относятся отклонения и колебания напряжений.
Отклонение напряжения — это показатель, характеризующий качество электроэнергии при медленном и длительном изменении нагрузки в сетях, колебание напряжения — показатель при быстром и кратковременном изменении нагрузки.
Отклонение при рабочем значении напряжения в данной точке сети U и номинальном UH
Колебания напряжения определяются разностью между наибольшим Umах и наименьшим Umin напряжениями в процессе достаточно быстрого изменения режима (не менее 1 % в сек)
Согласно ГОСТ 13109—67 отклонения напряжения допускаются в пределах на зажимах приборов рабочего освещения от —2,5 до +5 % номинального; на зажимах электродвигателей и пусковых аппаратов от —5 до +10 %, на зажимах остальных электроприемников в пределах ±5 %.
В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5 %.
Многочисленные обследования нефтепромыслов показывают, что фактическое отклонение напряжения достигают величин ±15 %, что наносит значительный ущерб народному хозяйству.
Наиболее чувствительны к отклонениям напряжения лампы накаливания. На рис. 17 представлена зависимость светового потока F (кривая 1), световой подачи 1] (кривая 2), мощности Р (кривая 3), срока службы Т (кривая 4) ламп от уровня напряжения сети V. Как видно, световой поток резко надает при снижении напряжения, что и обусловило нижний предел допустимого отклонения напряжения — 2,5 %; повышение же напряжения до + 5 % сокращает срок службы лампы в 2 раза.
Основными злектроприемниками насосных станций на нефтепромысле являются асинхронные двигатели. Исследования показали, что при уровнях напряжения в пределах ± 5 % работа самого асинхронного двигателя находится в зоне оптимальных показателей.
Уровень напряжения влияет на частоту вращения асинхронных двигателей в зависимости от кратности максимального момента Мтах и коэффициента загрузки к3. Так, например, для асинхронного двигателя при кэ = 1 и А/тах = 2 зависимость частоты вращения от уровня напряжения следующая:
Напряжение, % 80 90 95 100 105 110
Скольжение, % 3,6 2,5 2,2 2 1,7 1,5
Изменение частоты вращения, % -1,63 -0,5 -0,2 0 +0,3 +0,5
Как видно, частота вращения асинхронного двигателя мало изменяется в пределах регламентированного диапазона отклонений напряжения по ГОСТ. Однако, как будет показано, даже незначительное изменение частоты вращения асинхронных двигателей существенно влияет на производительность нефтепромысловых механизмов. Таким образом, здесь можно уже говорить об экономической характеристике качества напряжения.
