Намечаем к выбору марку трансформатора, двухобмоточного промыслового типа ТМПН.

 

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.