Определяем типовую мощность трансформатора:
, (1.3.6)
где 
- коэффициент загрузки трансформатора, 
.
Для выбора трансформатора воспользуемся двумя условиями:
, (1.3.7)
, (1.3.8)
Исходя из этих условий(1.3.7 и 1.3.8) выбираем трансформатор: ТМПН-100/3-У1(УХЛ1).
Таблица 1.3.1. Параметры трансформатора.
| Тип трансформатора | ТМПН-100/3-У1(УХЛ1) | |
| Номинальная мощность, кВ∙А | ||
| Схема и группа соединения обмоток | Ун/У-0 | |
| Количество ступеней регулирования | ||
| Номинальное напряжение ВН,В | ||
| Потери, Вт | ХХ | |
| КЗ | ||
| Ток ХХ,% | 1,4 | |
| Напряжение КЗ,% не более | 5,5 |
Определяем потери мощности в выбранном трансформаторе:
- потеря активной мощности:
, (1.3.9)
- потеря реактивной мощности:
, (1.3.10)
, (1.3.11)
- полная потеря мощности:
, (1.3.12)
Определяем параметры Г-образной схемы замещения трансформатора:
- активное сопротивление обмоток:
, (1.3.13)
-индуктивное сопротивление обмоток трансформатора:
, (1.3.14)
- проводимость намагничивания, активное:
, (1.3.15)
- проводимость намагничивания, реактивное:
, (1.3.16)
, (1.3.17)
Определяем потери напряжения в трансформаторе на низшей стороне:
, (1.3.18)
Пересчитываем потери напряжения на высшую сторону трансформатора:
, (1.3.19)
– коэффициент трансформации. Он определяется по формуле:
,(1.3.20)
Рассчитываем 
по формуле(1.3.19):
Рассчитываем выходное напряжение трансформатора в режиме ХХ:
, (1.3.21)
Напряжение отпайки на ступенчатой регулировке 
. Выбираем из тех характеристик ТМПН ближайшее к 
.
Номер отпайки на рукоятке ступенчатой регулировки:
Фактическое подземное напряжение на ПЭД рассчитывается по формуле:
, (1.3.22)
Отклонение напряжение на ПЭД от номинального значения определяется по формуле:
, (1.3.23)
Делаем проверку отклонения напряжения, для этого должно выполняться условие:
, (1.3.24)
Условие(1.3.24) выполняется. Проверка прошла.
1.4. Проверка кабельной линии на термическую стойкость.
Схема подвода тока к ПЭД от трансформатора ТМПН.
Рис.1.4.1. Схема подвода тока к ПЭД от трансформатора ТМПН.
Для проверки на термическую стойкость определяют термически стойкое сечение КЛ на формуле:
, (1.4.1)
где 
– термический коэффициент меди 
;
– провиденное время срабатывания защиты 
.
Наиболее вероятным местом КЗ является его ввод в погружной двигатель.
Для расчёта тока КЗ составляем эквивалентную схему цепи КЗ.
Рис.1.4.2. Эквивалентную схему цепи КЗ.
По закону Ома составляем уравнение:
, (1.4.2)
Таблица 1.4.1.
 , А
|  , мОм
|  , мОм
|  , мОм
|
| 5,5 | 4,5 | 1,3 |
Рассчитываем ток КЗ по формуле(1.4.2):
Определяем термические стойкое сечение по формуле(1.4.1):
Делаем проверку, для этого должно выполняться следующее условие:
, (1.4.3)
Условие(1.4.3) выполняется. Проверка прошла.
1.5.Выбор подходящей марки электроцентробежного насоса.
Для выбора марки ЭЦН воспользуемся условием:
, (1.5.1)
, (1.5.2.)
Рассчитываем мощность ЭЦН по формуле:
, (1.5.3)
где 
- подводимая мощность к ЭЦН от ПЭД через передаточный узел «протектор»;
- номинальная мощность навалу ПЭД, кВт;
0,95 – потеря мощности в передаточном узле.
Рассчитываем напор ЭЦН по формуле:
, (1.5.4)
где 
– удельная мощность, которую ЭЦН передаёт пластовой жидкости, проходящей через ЭЦН, м;
- глубина спуска ПЭД(глубина спуска КЛ), м;
- потеря напора в насосно-компресорных трубах.
Согласно условиям(1.5.1 и 1.5.2) и рассчитанным значениям, выбрали следующий ЭЦН марки со следующими параметрами:
Таблица1.5.1. Параметры ЭЦН.
| Тип | «ЭЦНА-5А-250-800» |
Мощность  , кВт
| 
|
Напор  , м
| 
|
Количество ступеней  , шт
| 
|
Подача  , 
| 
|
Определяем избыточный напор 
по формуле:
, (1.5.5)
Рассчитываем напор приходящий на одну ступень по формуле:
, (1.5.6)
где - количество ступеней.
Определяем число ступеней, которое следует уменьшить (
округляем до ближайшего целого числа в большую или меньшую сторону):
, (1.5.7)
Находим скорректированное число ступеней по формуле:
, (1.5.8)
Определяем мощность ЭЦН при скорректированном числе ступеней по формуле:
, (1.5.9)
Делаем проверку на правильность проведённых расчётов по формуле:
, (1.5.10)
где - номинальная мощность ПЭД, кВт.
Делаем проверку, для этого должно выполняться следующее условие:
, (1.5.11)
Условие(1.5.11) выполняется. Проверка прошла.
Определяем нормированный напор ЭЦН для количества ступеней 
по формуле:
, (1.5.12)
Проверим по характеристикам ЭЦН область нормально допустимых пределов
рабочих характеристик. Для этого воспользуемся графиком(рисунок 1.5.1):
Рис.1.5.1. Характеристика насосов ЭЦНМ5А-250 и ЭЦНА5А-250(количество ступеней 100).
Из этого графика видно, что 
, а 
.
1.6.Энергетическая диаграмма скважины
эксплуатационной с УЭЦН.
Строим диаграмму.
Цель построения: электрической диаграмма строится для определения КПД УЭЦН в целом, проверки его величины на допустимое значение и составление баланса мощностей УЭЦН.
Рис. 1.6.1. Энергетическая диаграмма.
Рассчитываем мощность на выходе ЭЦН по формуле:
, (1.6.1)
где 
;
- мощность ЭЦН при скорректированном числе ступеней.
, (1.6.2)
Рассчитываем потери мощности в ЭЦН по формуле:
, (1.6.3)
Рассчитываем потери мощности в НКТ по формуле:
, (1.6.4)
Рассчитываем гидравлическую мощность насоса по формуле:
, (1.6.5)
Рассчитываем гидравлическую мощность ПЭД по формуле:
, (1.6.6)
Рассчитываем потери мощности на протекторе по формуле:
, (1.6.7)
Рассчитываем мощность, потребляемую двигателем по формуле:
, (1.6.8)
Определяем потери мощности в двигателе по формуле:
, (1.6.9)
Рассчитываем мощность в начале кабельной линии по формуле:
, (1.6.10)
Рассчитываем мощность, потребляемую УЭЦН по формуле:
, (1.6.11)
Определяем КПД УЭЦН по формуле:
, (1.6.12)
Делаем проверку, для этого должно выполняться следующее условие:
, (1.6.13)
Условие(1.6.13) выполняется. Проверка прошла.
Составляем баланс мощностей и делаем расчёт по формуле:
, (1.6.14)
1.7.Годовые потери в УЭЦН.
Расчёт потери энергии для кабельной линии:
, (1.7.1)
, (1.7.2)
Расчёт потери энергии для трансформатора:
, (1.7.3)
где 
;
Расчёт общих потерь электроэнергии:
, (1.7.4)
2.Расчёт элементов преобразователя частоты для станций управления УЭЦН.
2.1.Общие сведения по преобразователю частоты.
Преобразователь частоты (ПЧ) в электроприводе является силовым регулятором, вход которого подключен к питающей сети с нерегулируемыми значениями напряжения U1 и частоты f1, а на выходе обеспечиваются регулируемые значения напряжения U2 (или тока I2) и частоты f2 в зависимости от задания и управляющих сигналов (рис. 2.2.1).
Рис.2.2.1. Преобразователь частоты в ЭП.
Применение ПЧ в ЭП обеспечивает наиболее экономичные способы регулирования скорости и момента электродвигателей переменного тока. В зависимости от типа электропривода ПЧ может быть включен между питающей сетью и статорной обмоткой двигателя (частотно-управляемый ЭП), как это показано на рис. 4а, или между роторной обмоткой и питающей сетью (например, в ЭП с машиной двойного питания, отображённого на рис. 2.2.2.б).
Такое включение обычно позволяет уменьшить установленную мощность ПЧ, но требует применения электродвигателя с фазным ротором.
Рис. 2.2.2. Включение ПЧ: а) в статорную обмотку двигателя;
б) в роторную обмотку двигателя.
Поведение и свойства электродвигателей переменного тока при питании от источника напряжения регулируемой частоты достаточно подробно были известны уже в 60 – е годы прошлого века, но практического применения частотно-управляемые ЭП в то время не получили из – за отсутствия элементной базы для разработки статических ПЧ, выполненных на ключевых электронных элементах: тиристорах, запираемых тиристорах и силовых транзисторах (биполярных, биполярных с изолированным затвором и полевых). Использование ключевого режима приводит к тому, что выходное напряжение U2 у всех без исключения видов статических ПЧ несинусоидально и кроме основной (первой) гармоники содержит обычно целый спектр высших гармонических составляющих, а в некоторых ПЧ еще и низкочастотные субгармонические составляющие. Ток, потребляемый из сети статическими ПЧ, также несинусоидален и может вызывать искажения напряжения питающей сети. Эти обстоятельства приходится учитывать при выборе типа статического ПЧ.
Принципы построения статических ПЧ для регулируемого ЭП известны достаточно давно. В настоящее время в зависимости от мощности и технологических требований к ЭП используется один из трех типов статических ПЧ:
- непосредственный ПЧ;
- двухзвенный ПЧ с автономным инвертором напряжения;
- двухзвенный ПЧ с автономным инвертором тока.
