Электроснабжение и релейная защита нефтеперекачивающей станции

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Кафедра «Электроэнергетика»

Зав. кафедрой д.т.н., профессор

____________ С.И. Кицис

«___»____________2006 г.

Задание на дипломное проектирование

Студенту:

1.                 Тема проекта утверждена приказом по университету от ___________ № _______

2.                 Срок сдачи студентом законченного проекта «_5_» июня 2006 г.

3.                 Исходные данные к проекту:

-    объём перекачиваемой нефти 400 м3/сут.;

-    количество основных насосных агрегатов- 4, 1 резервный;

-    количество подпорных насосных агрегатов- 4, 2 резервных;

-

;

- длина линии WL 35кВ- 5,4км.

- трансформаторы Т1,Т2 ТМ 10000/35;, ;

, ;

- синхронные двигатели М1-М4: СТДП-2500-2УХЛ4; ; ;

- асинхронные двигатели М5-М8: ВАОВ-630L-4У1;

; ;

4.                 Содержание расчётно-пояснительной записки:

-    технологическая часть;

-    расчёт электрических нагрузок;

-    выбор числа и мощности силовых трансформаторов;

-    расчёт токов короткого замыкания;

-    выбор и проверка высоковольтного оборудования;

-    выбор устройств релейной защиты и автоматики;

-    безопасность и экологичность проекта;

-    расчёт экономической эффективности;

5.                 Перечень графического материала:

-    технологическая схема НПС «Суторминская»;

-    однолинейная схема электроснабжения НПС «Суторминская»;

-    схема электроснабжения ЗРУ-10 кВ;

-    схема микропроцессорной релейной защиты ВАОВ-630L-4У1;

-    заземляющее устройство ОРУ-35 кВ;

-    локальная смета на строительство и монтаж подстанции 35/10 кВ;

6.                 Консультанты по проекту

Экономический раздел:

-    экономический анализ эффективности разработанной системы

_______________________________________________ Т.Л. Конюшева

Раздел безопасности жизнедеятельности:

-    безопасность и экологичность проекта

_________________________________ д.т.н., профессор О.В. Смирнов

Дата выдачи задания « ____» ____________ 2006 г.

Руководитель _______________

 (подпись руководителя)

Задание принял к исполнению « ____» _____________ 2006 г.

___________________

 (подпись студента)

РЕФЕРАТ

Дипломный проект включает в себя пояснительную записку, состоящую из ___ страниц машинописного текста, __ иллюстраций, __ таблиц и 6 листов графического материала. Цель дипломного проекта– систематизировать и углубить знания, полученные при изучении теоретического курса, получить практические навыки проектирования электроснабжения предприятий и расчёта релейной защиты.

В ходе дипломной работы было выполнено:

- расчет электрических нагрузок;

- определение мощностей трансформаторов и их выбор;

- выбор силового оборудования и типовых ячеек КРУ;

- разработка схем релейной защиты асинхронного двигателя;

- расчёт заземления; безопасность и экологичность проекта;

- локальная смета на строительство и мотаж подстанции 35/10 кВ;

При расчёте электрических нагрузок на стороне высшего напряжения, был использован метод, разработанный институтом Гипротюменьнефтегаз.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, ТРАСФОРМАТОР, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ, ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

В тексте использованы следующие сокращения:

НПС- нефтеперекачивающая станция;

АД- асинхронный двигатель;

СД- синхронный двигатель;

КЗ- короткое замыкание;

ЗРУ- закрытое распределительное устройство;

КРУ- комплектное распределительное устройство;

БМРЗ- блок микропроцессорной релейной защиты;

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

1.1. Технология перекачки нефти

1.2. Нефтеперекачивающие станции

1.3. Линейная часть нефтепровода

1.4 Основное электрооборудование НПС

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НПС

2.1. Разработка схемы электроснабжения НПС

2.2. Схема электроснабжения НПС

2.3 Расчет электрических нагрузок на стороне высшего напряжения трансформаторной подстанции 35/10 кВ при НПС

2.4. Выбор числа и мощности трансформаторов

3 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.1. Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах

4 ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТИПОВЫХ ЯЧЕЕК КРУ-10 кВ

4.1. Выбор сечения и марки кабелей

4.2 Выбор ячеек КРУ

4.3. Выбор шин

4.4. Выбор выключателей

4.5. Выбор трансформаторов тока

4.6. Выбор трансформаторов напряжения

4.7. Выбор предохранителей

4.8. Выбор ограничителей перенапряжения

5. ВЫБОР И РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

5.1. Назначение релейной защиты

5.2. Функции БМРЗ

5.3. Функции сигнализации

5.4. Защита асинхронных двигателей ВАОВ-630 L-4У1

5.6. Расчёт защиты двигателя подпорных насосов

5.6.1. Расчёт токовой отсечки для электродвигателя

5.6.2. Расчёт МТЗ для электродвигателя

5.7. Выбор источников оперативного тока

6. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

6.1. Введение

6.2. Анализ опасных и вредных факторов на химических объектах

6.3. Промышленная безопасность при эксплуатации цеховой комплектной трансформаторной подстанции

6.4. Расчет защитного заземления

6.5 Производственная санитария

6.6. Защита от электромагнитных полей

6.7. Производственное освещение

6.8. Пожарная безопасность

6.9 Средства пожаротушения

6.10. Профилактические мероприятия, предупреждающие возникновение пожаров

6.11. Чрезвычайные ситуации

6.12. Защита технологического оборудования

6.13. Повышение надежности снабжения электроэнергией, паром и водой

6.14. Охрана окружающей среды

7. ЛОКАЛЬНАЯ СМЕТА НА СТРОИТЕЛЬСТВО И МОНТАЖ ПОДСТАНЦИИ 35/10 КВ

8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Уровень развития энергетики и электрификации, как известно, в наиболее обобщенном виде отражает технико-экономический потенциал любой страны[2].

Электрификация играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства России, является стержнем строительства экономики нашего общества.

Развитие многих отраслей промышленности, в том числе нефтяной и газовой, базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энергию. В связи с этим возросли требования к надежности электроснабжения, к качеству электрической энергии, к ее экономному и рациональному расходованию.

Успех работы энергетиков во многом будет определяться повышением культуры проектирования и эксплуатации, ростом знаний теории и передовой практики.

При проектировании и эксплуатации электрических установок, электрических станций, подстанций и систем требуется предварительно произвести ряд расчетов, направленных на решение многих технических вопросов и задач, таких как:

а) сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений станций и подстанций;

б) выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;

в) выбор аппаратов и проводников, их проверка по условиям работы при коротких замыканиях;

г) проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматики;

д) ряд других задач.

I ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ

1.1. Технология перекачки нефти

Основными экономическими факторами эффективного использования трубопроводного транспорта являются широкая сеть трубопроводов; высокие темпы строительства и быстрый ввод нефтепроводов в эксплуатацию; сравнительно низкие эксплуатационные расходы при перекачке; возможность полной автоматизации и телемеханизации нефтепроводов. Указанные факторы позволяют быстро окупать большие капитальные вложения в строительство, разработку новых материалов, новую технику и технологию, автоматизацию и телемеханизацию трубопроводов в широких масштабах. Этим также объясняется все увеличивающийся удельный вес трубопроводов в транспортировке нефти по сравнению с другими видами транспорта. Практика показывает, что использование трубопроводов для перекачки нефти по сравнению с железнодорожными перевозками дает ежегодную экономию эксплуатационных расходов, исчисляемую миллионами рублей.

К магистральным нефтепроводам принято относить трубопроводы, по которым нефть перекачивается от головной нефтеперекачивающей станции до нефтеперерабатывающих заводов и железнодорожных, морских и речных перевалочных нефтебаз.

В отдельных точках трассы нефтепроводов могут быть ответвления, по которым часть перекачиваемой нефти поступает на близлежащие нефтеперерабатывающие заводы и к другим потребителям.

Распространение получили нефтепроводы диаметром 530-1220 мм.

К основным технологическим элементам, составляющим комплекс магистрального нефтепровода, относятся линейная часть, т.е. собственно трубопровод с отводами, линейными задвижками, переходами через естественные и искусственные препятствия и другими сооружениями; нефтеперекачивающие станции с подводящими высоковольтными линиями электропередачи; нефтебазы и наливные пункты, предназначенные для перевалки нефти на другие виды транспорта; линии связи, обеспечивающие как различные виды связи по нефтепроводу, так и телеуправление его объектами.

1.2. Нефтеперекачивающие станции

Нефтеперекачивающая станция (НПС) представляет собой комплекс сооружений и устройств для приема, и перекачки нефти по магистральному нефтепроводу.

Основной схемой технологического процесса перекачки нефти НПС является перекачка по схеме работы станции с "подключенными резервуарами". Нефть по подводящим нефтепроводам поступает на НПС через приемную задвижку № 1, и направляется на фильтры-грязеуловители. Затем нефть, очищенная от механических примесей, парафино - смолистых отложений, посторонних предметов, поступает в технологические резервуары (РВС) № 1, 2, а также на вход подпорной насосной. Для защиты технологических трубопроводов и арматуры резервуарного парка от превышения давления на НПС установлены предохранительные клапаны 1й группы. Сброс нефти от предохранительных клапанов предусмотрен в технологические резервуары РВС № 1, 2. Для подачи нефти от резервуаров РВС № 1, 2 к основным насосам предусмотрена подпорная нефтенасосная станция, которая предназначена для подачи нефти на вход магистральных насосов, так как при откачке из резервуаров магистральные насосы не в состоянии вести откачку нефти без предварительного создания давления нефти на их входе. Из резервуаров нефть откачивается подпорным насосным агрегатом НПВ № 1,2,3,4 и через задвижку № 42 подается на прием магистральной насосной. Предохранительные клапаны 2й группы и предназначены для защиты от повышения давления технологических трубопроводов и арматуры между подпорной и магистральной насосной. На участке трубопровода от магистральной насосной до магистрального нефтепровода установлен узел регулирования давления – заслонки № 1, 2 для поддержания заданных величин давления. После узла регуляторов давления нефть через выкидную задвижку НПС № 59 подается в магистральный нефтепровод.

В состав НПС входят:

Ø    резервуарный парк;

Ø    подпорная насосная;

Ø    насосная станция с магистральными насосными агрегатами;

Ø    фильтры-грязеуловители;

Ø    узел регулирования давления;

Ø    узлы с предохранительными устройствами;

Ø    технологические трубопроводы;

Ø    системы водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции, канализации, пожаротушения, водотушения, электроснабжения, автоматики, телемеханики, АСУ, связи, производственно–бытовые здания и сооружения.

Для привода магистральных насосов на насосных станциях применяют преимущественно синхронные электродвигатели взрывозащищенного исполнения типа СТДП, для привода подпорных насосов применяют асинхронные электродвигатели типа ВАОВ [1].

Нефть относится к взрывоопасным жидкостям с температурой вспышки около -20 С0. В соответствии с таблицей 7.3.3.[2] категория смеси паров нефти и воздуха - IIA, группа смеси - Т3.

1.3. Линейная часть нефтепровода

Линейная часть нефтепровода – наиболее дорогая и ответственная часть магистрального нефтепровода. Капитальные затраты на нее в ряде случаев достигают 80% от общей стоимости трубопровода. Аварии на линейной части – разрывы труб, и утечки из трубопровода – вызывают остановку трубопровода и наносят большой ущерб народному хозяйству. При проектировании и эксплуатации линейной части нефтепровода учитываются максимально возможные давления, возникающие на каждом участке нефтепровода. Давление на каждом участке трубопровода зависит как от режима перекачки, так и от профиля местности. Наибольшее давление обычно бывает на выходе из НПС, а также в наиболее низких местах трассы, в частности, в горных районах после перевальных точек. При построении расчетной эпюры давлений в магистральном нефтепроводе, станции которого работают “из насоса в насос”, учитываются давления, возникающие как при работе всех станций, так и при работе только одной головной станции.

 На линейной части нефтепроводов устанавливаются технологическое оборудование и приборы, которые должны быть автоматизированы при дистанционном управлении трубопроводом. Через 15-20 км по трассе и в наиболее ответственных точках нефтепровода, таких, например, как речные переходы, устанавливаются линейные задвижки с электрическим или гидравлическим приводом.

С их помощью нефтепровод делится на отдельные секции, которые могут быть отключены для предотвращения больших потерь нефти при авариях линейной части.

В настоящее время в связи с повышением требований по защите окружающей среды проблеме контроля за состоянием нефтепроводов и их надежности уделяется особое внимание. Для контроля параметров перекачки и состояния трубопровода необходимы сведения о давлении и температуре (для “горячего” нефтепровода) в наиболее ответственных точках трассы. Поскольку трубопровод защищается от коррозии катодными и дренажными станциями, требуется также информация об их параметрах. Контроль технологических параметров трассового оборудования осуществляется из диспетчерского пункта по системе телемеханики.

1.4 Основное электрооборудование НПС

Основным оборудованием нефтеперекачивающих станций являются насосы (основные и подпорные) и их приводы.

К основным насосам, перекачивающим нефть по магистральным нефтепроводам, предъявляются следующие требования: экономичность, надежность и долговременность непрерывной работы; простота конструкции; компактность. Поскольку этим требованиям наилучшим образом отвечают центробежные насосы, они и получили преимущественное распространение на магистральных нефтепроводах. Поршневые насосы для транспортировки нефти по магистральному трубопроводу применяются весьма ограниченно, в основном для перекачки высоковязких жидкостей. Магистральные центробежные насосы серии НМ, используемые в настоящее время, имеют частоту вращения 3000 об/мин. Определяется это тем, что с увеличением частоты вращения возрастают скорости входа жидкости в насос, в результате чего может наступить кавитация. Обычно в каждой насосной нефтепровода устанавливают четыре центробежных насоса, соединенных последовательно и создающих давление до нескольких МПа. Насосы НМ имеют монотонно падающую напорную характеристику, позволяющую иметь устойчивую работу в достаточно широком диапазоне расходов. Однако пределы регулирования, обеспечивающие экономичный режим работы, при последовательном соединении насосов невелики.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7