Электроснабжение насосной станции

Содержание: 
 

1. Введение
2. Расчетная часть
1. Краткая характеристика среды и строительной части помещения
2. Краткое описание технологического процесса
3. Выбор электродвигателей
4. Выбор схемы питания и распределения сети насосной станции
5. Расчёт электрических нагрузок
6. Компенсация реактивной мощности
7. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов
8. Выбор способа прокладки питающей и распределительной сети. Описание конструктивного исполнения сети
9. Выбор защитных аппаратов в сети
10. Выбор марки и сечения кабелей питающей и распределительной сети
11. Расчёт токов к.з.
12. Проверка электрооборудования и кабелей к току к.з.

Список используемой литературы

     1. Введение

     Электрическая энергия – самый уникальный вид  энергии, главным образом за счет своей универсальности: во-первых, возможно преобразование в любые другие виды энергий (механическую, гидравлическую, химическую, и т.д.) и обратно; во-вторых, передавать на огромные расстояния от источника; в-третьих, запасать, аккумулировать в батареях; и др. Неудивительно такое широкое распространение электричества в промышленности, на производстве и в быту. Электроэнергия приводит в движение станки на заводах и фабриках, подъёмные краны на стройках, электропоезда на железных дорогах, трамвай и троллейбусы на улицах наших городов. Она заставляет ярко светиться лампочки, от самых маленьких, до огромных прожекторов. Она выплавляет металл, гонит в пространство радиоволны, нагревает утюги, показывает кинофильмы, трепещет в проводах телеграфа и телефона. Без электрической энергии не могут существовать современная промышленность, сельское хозяйство, транспорт, связь, армия, медицина. Подобным образом можно ещё долго и долго перечислять отрасли народного хозяйства.

     Процесс получения, распределения, использования  электрической энергии с давних пор  волновал умы людей. Величайшие гении человечества, такие как Александр Вольт (изобрёл непрерывный источник электрического тока в конце XVIII в), Стерджен (первый электромагнит в 1821г), Андре Ампер (опытным путем установил, что два параллельно расположенных проводника, по которым течет ток, способны совершать механическую работу), Майкл Фарадей (открыл явление электромагнитной индукции в 1831г), Б.С. Якоби (создал один из первых в мире практический электродвигатель), Джеймс Максвелл ( в 1865г открыл теорию электромагнитного поля), и многие другие внесли огромный вклад в копилку знаний об электричестве, его свойствах и законах. Пополняют этот кладец и современные ученные новейшими технологиями и разработками.

     В нашей стране (по данным 1999г) работают тепловые электростанции, такие как Костромская ГРЭС мощностью 3,6 ГВт, Сургутские ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Экибастузские ГРЭС-1 и ГРЭС-2, Березовская ГРЭС, и другие. Довольно быстрыми темпами развивается атомная энергетика. Ещё не так давно была запущена в действие Обнинская АЭС мощностью 5 МВт, как уже появились до 4000 МВт. Однако из-за роковой аварии на Чернобыле до сих пор возникает много споров о возможности использования энергии атома. Среди действующих АЭС – Ленинградская, Нововоронежская, Кольская, Курская, Смоленская, Игналинская, Белоярская и другие. В полной мере используется энергия текущей воды. В Сибири работают такие гидроэлектростанции, как Братская мощностью 4,5 ГВт, Красноярская (6 ГВт), Усть-Илимская и Саяно-Шушенская мощностью 3,8 и 6,4 соответственно. Поистине колоссальны гидроэнергетические ресурсы бассейнов мощных рек России. На Енисеи – потенциально можно выработать 588 млрд. кВт·ч; Лена – 587 млрд. кВт·ч; Обь – 247 млрд. кВт·ч; Амур - млрд. кВт·ч; Волга – 114 млрд. кВт·ч; Колыма – 104 млрд. кВт·ч. Есть возможности для расширения. По данным 1990г, в России используется 162 млрд. кВт·ч из 2395 млрд. кВт·ч возможных.

     Сейчас  в связи с истощением природных  горючих ископаемых, как никогда, необходим переход на ресурсосберегающие технологии. А именно: развитие и  использование возобновляемых источников энергии (солнечной, геотермальной, ветровой, приливной), реконструкции или полной замене устаревшего оборудования, повышение уровня использования вторичных ресурсов, сокращение энергетических потерь, и т.д.

     В будущем за счёт использования энергии ветра в России можно покрыть 20% потребности в электроэнергии. Удачных примеров использования ветровых электрических установок (ВЭУ) не мало. Например, в Калифорнии (США) действует приблизительно 15000 установок, которые обеспечивают электроэнергией жителей города Сан-Франциско. Теоретические расчеты показывают, что в трех штатах: Северная и Южная Дакота и Техас потребность в электроэнергии может быть полностью обеспечена за счет энергии ветра. Да, конечно, использование ВЭУ экономически выгодно, не наносит вред окружающей среде. Но так ли это на самом деле? Во-первых, ветровые фермы занимают большие площади, но эти земли можно использовать для сельскохозяйственных нужд. Во-вторых, часто оказывается так, что благоприятная территория для ВЭУ располагается вдали от промышленных центров, и приходится возводить новые линии электропередач, но зато отпадает проблема влияния шума, создаваемого ветряками, на население городов и на качество радиосвязи.

     Солнечное излучение не только неисчерпаемый, но и абсолютно чистый источник энергии, обладающий огромным энергетическим потенциалом.

     Первые  опытные образцы солнечных электростанций (СЭС) башенного типа были построены после изобретения параболоцилиндрических концентраторов, которые концентрируют солнечную энергию на трубчатых приемниках, расположенных в фокусе концентраторов. В качестве теплоносителя используется вода, а полученный пар подаётся к турбинам. Первая СЭС, построенная в 1984г, имела КПД 14,5%. При дальнейшем её усовершенствовании получилось повысить КПД до 25-30% и снизить себестоимость электроэнергии. Прогнозируют, что в недалёком будущем СЭС станет экономичным и конкурентоспособным по сравнению с ТЭС.

     В перспективе можно использовать для получения электроэнергии разность температуры слоев воды в океане, которая может достигать 20°С. Станции на этой основе (ОТЭС) находятся в разработке. Первый вариант подобной установки мощностью 5 МВт проектируется в Израиле. Меньшие по мощности установки действуют в Австралии, Калифорнии и ряде других стран. Основная сложность перспективы их использования – низкая экономичность и как следствие отсутствие коммерческого интереса.

     Начиная с 70-х годов было потрачено много  средств на разработки фотоэлектрических преобразователей. За последние 10 лет стоимость фотоэлектрических преобразователей снижалась. Мировой объем производства с 6,5 МВт в 1980г увеличился до 29 МВт в 1987г и в 1993г составил более 60 МВт. Наилучшим примером использования таких систем является Доминиканская республика, где 2 тыс. домов имеют фотоэлектрические установки, сконструированные в последние 9 лет. Фотоэнергетика может стать ведущим источником энергии мировой индустрии считают эксперты. В результате создания новых технологий и повышения технического уровня продукции может быть преодолен барьер для внедрения фотоэлектрических систем, связанный с высокой их стоимостью.

     За  прошедшие 15 лет производство электроэнергии на геотермальных электростанциях (ГеоТЭС) в мире значительно выросло. Работы по изучению геотермальных источников и созданию прогрессивных систем для извлечения и практического применения геотермальной энергии ведутся в России и во многих зарубежных странах. Современное развитие геотермальной энергетики предполагает экономическую целесообразность использования следующих видов подземных геотермальных вод: температурой более 140°С и глубиной залегания до 5км для выработки электроэнергии; температурой около 100°С для систем отопления зданий и сооружений; температурой около 60-70°С для систем горячего водоснабжения.

     Выработка электричества из энергии биомассы (дерево, древесный уголь, отходы сельскохозяйственного производства и животных) более всего целесообразно в деревенской местности, т.к. отпадает необходимость добывать, транспортировать какое-либо другое топливо. Наиболее распространён этот вид энергоресурсов в развивающихся странах и составляет в среднем 20%. При этом в ряде стран Африки использование биомассы для энергетических целей равно примерна 60% общего энергопотребления, в азиатских странах - 40%, в странах Латинской Америки до 30% и в ряде стран Европы, Ближнего Востока и Северной Африки до 10%. Самая актуальная проблема на сегодняшний день – утилизация твердых бытовых отходов (бытового мусора)  остро стоит перед всеми странами. Выход мусора составляет 250-700кг на душу населения в год, увеличиваясь на 4 - 6% в год, опережая прирост населения. Решение проблемы найдено в использовании технологии твердофазного сбраживания на обустроенных полигонах с получением биогаза. Эта технология самая дешевая, не оперирует с токсичными выбросами и стоками. В настоящее время в мире действуют десятки установок для получения биогаза из мусора.

     Современные исследования дают основание сделать  вывод, что волны в сравнении  с другими возобновляемыми источниками  энергии океана обладают довольно хорошими показателями, что позволит в будущем эффективно использовать их энергию. Каждая волна моря, направляющаяся к берегу, несет с собой огромную энергию (например, волна высотой в 3м несет около 90 кВт мощности на 1м побережья). В настоящее время имеются реальные инженерные и технические возможности для эффективного преобразования волновой энергии в электрическую. Опыт использования волновых электростанций уже имеется и в СНГ, и в других странах мира.

     2. Расчетная часть

     2.1 Краткая характеристика среды и строительной части помещения

      При нормальных условиях эксплуатации в  машинных залах насосных для перекачки нефти и нефтепродуктов не содержатся пары перекачиваемых жидкостей. Однако в аварийных ситуациях или при возникновении неисправностей могут появиться пары нефти или нефтепродуктов. При этом помещение становится взрывоопасным. Поэтому машинные залы перекачивающих насосных относятся к помещениям класса В-1а [1, пункт 7.3.41], и устанавливаемее здесь электрооборудование должно быть во взрывозащищенном исполнении.

      Взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом относятся к категории IIА “промышленные газы и пары” [1, таблица 7.3.1] и воспламеняются при температуре от 200 до 300 С°, группа Т3 [1, таблица 7.3.2].

     Помещение нашего цеха не запылённого типа, т.к. отсутствуют явные источники пыли, такие как дерево или метало обрабатывающие станки. В нормальном режиме работы нет химически-активной среды, но она появляется при аварии.

     Здание  насосной станции представляет собой  обычное промышленное здание, которое проектируется из унифицированных строительных элементов.

     Размеры здания: ширина – 12000 [мм], длина – 24000 [мм], высота – 7000 [мм].

     Согласно  требованиям [1, пункты от 1.7.49 до 1.7.79] на данной НПС приняты меры защиты от прямого поражения эл. током: все токоведущие части покрыты основной изоляцией и находятся вне зоны досягаемости; на КТП имеется ограждение со степенью защиты IP 2X; для дополнительной защиты применяются устройства защитного отключения (УЗО).

     Также приняты меры защиты при косвенном  прикосновении к токоведущим частям: корпуса эл. машин, трансформаторов, аппаратов, распределительных шкафов, а также корпуса прочего электрооборудования и всех остальных металлических конструкций присоединены к глухозаземлённой нейтрали источника питания в системе TN.

     2.2 Краткое описание технологического процесса

     Насосная  станция перекачки нефти предназначена  для перекачивания нефти в  системах сбора и подготовки нефти. Магистральные нефтепроводы предназначены для транспорта нефти из района её добычи на морские, речные, железнодорожные пункты налива, на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ). Магистральные нефтепроводы имеют насосные перекачивающие станции (НПС) – головные и промежуточные. Головные станции располагаются в начале трубопровода и служат для перекачки нефти или нефтепродуктов из ёмкости в магистральный трубопровод. Промежуточные станции предназначены для повышения давления перекачиваемых продуктов в магистральном трубопроводе. В состав сооружений головной НПС всегда входят резервуарный парк и подпорная насосная станция. Подпорная насосная служит для подачи жидкости на вход основных насосов, т.к. при откачке из безнапорных резервуаров основные насосы не в состоянии вести откачку без предварительного создания давления жидкости на их входе. На многих трубопроводах, находящихся в эксплуатации, промежуточные насосные станции также имеют ёмкости для нефти или нефтепродуктов и ведут откачку из этих ёмкостей.

      На  данной насосной внешней перекачки нефти установлено семь (4 рабочих и 3 резервных) насосов. Насосы включены последовательно, чем обеспечивается необходимое давление на выходе станции с помощью задвижки. Задвижка имеет электрический привод.