Автоматизированный привод станка-качалки на ОАО "Татнефть" (стр. 9 из 14)
Современный подходк автоматизации процессов нефтедобычи диктует жесткие требования к программно-аппаратным комплексам контроля и управления штанговыми глубинными насосами (ШГН). Это не в последнюю очередь обусловлено высокой стоимостью электроэнергии. В целях её экономии применяется частотно – регулируемый привод станка – качалки.
Для СКН, работающих постоянно, суммарная потребляемая мощность приблизительно равна:
Стоимость ЧРП составляет 112 тыс. руб. Для модернизации необходимо закупить 12 ЧРП общей стоимостью:
Дополнительные капиталовложения на обслуживание ЧРП составят :
∆К=60 тыс. руб.
Экономический эквивалент мощности при числе трансформаций около трёх может быть ориентировочно принят
(4.13)Рр=6
Тм=5500 часов Wa=33 МВт∙час
ϕ1=31,729ϕ2=0
W=К∙ Wa∙(tgϕ1-tgϕ2) (4.14)
W=2,44 МВт∙час
∆С= m1∙Pp + m2∙W= 115,2 тыс. руб. (4.15)
где m1=196 руб. m2=0,544 руб.
Добыча нефти за годА1=51903 т
Т.к. добыча нефти не изменится из-за внедрения мероприятия, то экономический эффект составит снижение затрат на электроэнергию:
Эг= (∆С-Ен ∙ ∆К)=89,35 тыс. руб. (4.16)
Срок окупаемости - ∆К/∆С = 1,5 года
Главные экономические показатели приведены в таблице 4.3
Таблица4.3Главные экономические показатели
| № | Мероприятия | Ед. изм. | Значение |
| 1 | Изменение капиталовложений ∆К | тыс. руб. | 172,93 |
| 2 | Изменение текущих затрат. ∆С | тыс. руб. | 115,2 |
| 4 | экономический эффект Эг | тыс. руб. | 89,35 |
| 5 | Срок окупаемости Ток | год | 1,5 |
5. Охрана труда и окружающей среды
5.1 Защита электрических установок от перенапряжений и заземляющие устройства
5.1.1 Общие сведения
Изоляция электрооборудования подразделяется на внешнюю, работающую на открытом воздухе, и внутреннюю, работающую в масляной, газовой или иной среде, защищенной от воздействия внешних атмосферных условий. Как внешняя, так и внутренняя изоляция электрооборудования испытывается импульсным напряжением той или иной полярности. Объем и порядок испытаний установлены ГОСТ 1516.1 – 76 и 1516.2 – 76. Полный грозовой импульс должен иметь продолжительность 1,2 ± 0,36 мкс. При испытании внутренней изоляции силовых трансформаторов напряжения и масляных реакторов требуется, чтобы предразрядное время было 2 – 3 мкс.
Внешняя изоляция электрооборудования должна испытываться на прочность в сухом состоянии и под дождем напряжением промышленной частоты плавным подъемом напряжения до значения испытательных напряжений. Внутренняя изоляция должна выдерживать в течении одной минуты установленные ГОСТом испытательные напряжения.
Прочность изоляции любой электроустановки должна быть выше максимального уровня рабочего напряжения данной электроустановки, а также возможного уровня большинства внутренних перенапряжений. С повышением уровня прочности изоляции стоимость электроустановок существенно возрастает. Поэтому оказывается экономически нецелесообразно повышать прочность изоляции до уровня – выше максимально возможного уровня внутренних перенапряжений и тем более выше уровня грозовых перенапряжений.
Внутренние перенапряжения электроустановки могут быть снижены путем надлежащего выбора режима заземления нейтрали, схем электрических станций и сетей, применением в выключателях резисторов,
шунтирующих контакты.
От максимально возможных внутренних перенапряжений, а также от грозовых перенапряжений все электроустановки должны иметь специальную защиту. Основным защитным средством при различных перенапряжениях являются вентильные разрядники различного исполнения. При выполнении электроустановок и осуществлении их защиты важнейшим вопросом является координация изоляции, т.е. установление и обеспечение необходимых соотношений между прочностью изоляции электрооборудования и характеристиками защитных устройств от перенапряжений. При всех возможных режимах работы электрооборудования прочность его изоляции должна быть выше соответствующих характеристик защитных устройств.
Уровень грозовых перенапряжений в конкретной электрической сети не зависит от ее номинального напряжения, а уровень внутренних перенапряжений, наоборот, зависит от номинального напряжения сети. По этой причине выбор уровня изоляции электрооборудования в основном лимитируется уровнем грозовых перенапряжений.
Важным элементом электроустановок являются заземляющие устройства, необходимые для обеспечения нормальных режимов работы электроустановок, осуществления их защиты от перенапряжений, а также создания безопасных условий эксплуатации электроустановок.
5.1.2 Внутренние перенапряжения
Внутренние перенапряжения можно подразделить на коммутационные и квазистационарные. Характер, значение и причины возникновения перенапряжений различны. Коммутационные перенапряжения могут возникнуть при включении и отключении электрических линий, трансформаторов, шунтирующих и дугогасящих реакторов, при возникновении перемежающейся дуги замыкания на землю в системах с незаземленной нейтралью, при коротких замыканиях, коммутациях и при качаниях генераторов электростанций в системах, содержащих длинные электрические линии различного типа. Квазистационарные перенапряжения, существующие продолжительный период времени, могут возникнуть при однофазных
замыканиях и при неполнофазных режимах в энергосистеме, при работе протяженных электрических линий работающих на холостом ходу, при коротких замыканиях, при возникновении в системе параметрического резонанса или феррорезонанса, высших или низших гармониках.
Внутренние перенапряжения характеризуются кратностью. В энергосистемах с учетом возможных уровней перенапряжений и технико-экономических характеристик электрических линий приняты следующие допустимые кратности:
| UНОМ, кВ | 3 | 6 | 10 | 20 | 35 | 110 | 150 | 220 | 330 | 500 | 750 | 1150 |
| UРАБ/UНОМ | 1,2 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,1 | 1,05 | 1,05 | 1,05 |
| К | 5,2 | 4,6 | 4,25 | 4,25 | 3,8 | 3,2 | 3 | 3 | 3 | 2,5 | 2,2 | 1,8 |
Согласно рекомендациям МЭК уровень изоляции для коммутационных перенапряжений должен составлять примерно 80% импульсного уровня изоляции. Принятый в энергосистемах режим нейтралей, схемы, а также характеристики устройств должны обеспечивать работу электрических сетей с кратностью внутренних перенапряжений не выше допустимой.
5.1.3 Грозовые перенапряжения
Грозовые перенапряжения возникают при разрядах молнии. Ток молнии имеет вид униполярного апериодического импульса и характеризуется амплитудой и длиной импульса.
Зарегистрированы амплитуды токов молнии от сотен ампер до 250 кА с длиной импульса 20 – 80 мкс. Вероятность появления молнии с верхним пределом параметров относительно мала, поэтому в качестве расчетных параметров обычно принимают: IМАКС = 150 кА; ТИ = 40 мкс.
Интенсивность грозовой деятельности характеризуется числом грозовых дней в году или, что более точно числом грозовых часов в году. Так средняя продолжительность грозы составляет 1-2 часа. В среднем на один квадратный километр площади земли приходится примерно 0,1 удара молнии за один грозовой день.
В зависимости от длины электрической линии и высоты опор среднее число ударов молнии в линию за год колеблется от 250 (для линий 750 кВ) до 5 (для линий 35 кВ). При отсутствии специальной грозозащиты и недостаточной импульсной прочности изоляции линий эти удары молнии в большинстве случаев приводили бы к перекрытию изоляции линий и их отключению. Допустимые импульсные напряжения для изоляции электрооборудования определяются гарантированной импульсной прочностью, которая установлена несколько ниже импульсных испытательных напряжений.
5.1.4 Защита электроустановок от перенапряжений
Волны грозовых перенапряжений, возникающие во время грозы в электрических линиях, распространяются по сети и воздействуют на изоляцию как самих линий, так и электрооборудования электрических станций и подстанций.
Защита электроустановок от грозовых перенапряжений осуществляется разрядниками. Простейшим типом разрядника является искровой промежуток, состоящий из двух электродов, один из которых подсоединяется к защищаемому объекту, а второй – к заземлителю. Искровой промежуток пробивается при появлении на нем напряжения, превышающего его импульсное разрядное напряжение. Искровой промежуток срезает волну перенапряжения, приходящую с линии, и тем самым защищает оборудование электроустановки от пробоя или перекрытия. Однако разрядная характеристика искрового промежутка нестабильна и зависит от состояния электродов и внешних атмосферных условий. Кроме того, срабатывание искрового промежутка приводит к появлению опасного короткого замыкания в сети и, следовательно, требует отключения соответствующих элементов электроустановки, что нежелательно. Из-за этого искровые промежутки используются ограниченно и только в качестве дополнительных средств защиты изоляции от перенапряжений. Основным же средством защиты от грозовых перенапряжений являются грозозащитные разрядники. В энергетических системах используют разрядники двух типов : трубчатые и