Введение 6
1 Расчёт и анализ установившихся режимов 8
1.1 Характеристика системы электроснабжения Тагульского месторождения
нефти 8
1.2 Задачи расчета установившихся режимов 12
1.3 Подготовка исходных данных 13
1.4 Расчёт установившихся режимов 18
1.4.1 Режим максимальных нагрузок 21
1.4.2 Режим минимальных нагрузок 22
1.4.3 После аварийный режим 24
1.5 Анализ результатов расчета 26
1.6 Выводы по первой главе 27
2 Расчёт и анализ переходных режимов 28
2.1 Задачи расчёта переходных режимов 28
2.2 Математические модели элементов 29
2.2.1 Математическая модель СД 30
2.3 Массив исходных данных 34
2.3.1 Моделирование синхронных двигателей 34
2.3.2 Моделирование нагрузок 36
2.4 Расчёт переходных режимов 37
2.4.1 Расчет не удаленного трехфазного короткого замыкания 39
2.4.2 Расчет однофазного КЗ 43
2.4.3 Самозапуск СД 48
2.5 Анализ результатов расчёта 50
2.6 Выводы по второй главе 51
3 Обоснование мероприятий по повышению показателей режимов 52
3.1 Обоснование мероприятий по обеспечению уровней напряжений в
установившихся режимах 52
3.2 Обоснование мероприятий по обеспечению самозапуска
электродвигателей 56
3.3 Выводы по третьей главе 57
Заключение 58
Топливно-энергетический комплекс — важнейшая структурная составляющая экономики России, один из факторов развития и размещения производительных сил страны. Доля топливно-энергетического комплекса в 2015 г. достигла в экспортном балансе страны 68,5%. Топливноэнергетический комплекс оказывает существенное влияние на формирование бюджета страны и его региональную структуру. Отрасли комплекса тесно связаны со всеми отраслями экономики России, имеют большое районообразующее значение, создают предпосылки для развития топливных производств и служат базой для формирования промышленных, включая электроэнергетические, нефтехимические, углехимические и газопромышленные комплексы [1].
В связи с этим наблюдается устойчивая тенденция роста разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, что влечет в свою очередь увеличение установленной мощности. Поскольку подобное развитие любого предприятия подразумевает ввод в работу новых потребителей, оно требует либо реконструкции существующих объектов электроснабжения, либо ввода новых. Проектирование нового или реконструируемого объекта включает этап выбора схемных решений систем электроснабжения. Традиционно на этом этапе исходят из необходимости обеспечить требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ) в соответствии с установленными категориями надежности.
В данной работе объектом исследования является Тагульское нефтяное месторождение. Электроснабжение Тагульского нефтяного месторождения осуществляется от газотурбинной электростанции «Полярное», т.к мощная электростанция является надежным источником питания. Основная задача дипломной работы - рассчитать и проанализировать установившееся и
переходные режимы, изучить вопросы динамической устойчивости синхронных двигателей как важного потребителя с целью предотвращения тяжелых последствий вследствие аварий. Также разработать мероприятия по обеспечению потребителей качественной электроэнергией согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах
электроснабжения общего назначения», а именно рассмотреть возможность применения элементов Smart Grid в системах электроснабжения предприятий нефтедобычи.
В данной работе произведен расчет и анализ установившихся режимов схемы электроснабжения Тагульского месторождения нефти.
Для достижения уровня напряжения, удовлетворяющего ГОСТ 321442013, произведено регулирование напряжения в узлах нагрузок с помощью РПН и ПБВ трансформаторов.
Для обеспечения заданного коэффициента мощности cos ф = 0,95 в результате расчета режима максимальных нагрузок были выбраны 2 конденсаторные батареи КС2-1,05-60 с единичной мощностью 3,8 МВАр и установлены в узлах 35771 и 35772.
При расчете режима минимальных нагрузок была выявлена необходимость использования УШР в узлах высшего напряжения. С целью увеличения коэффициента мощности, было принято решение об установке конденсаторных батарей КС2-1,05-60 с единичной мощностью 3,8 МВАр в узлах 35771, 35772, 35661, 35662, 35441, 35442, 35221 и 35222. После этого было произведено регулирование напряжения при помощи ПБВ.
Выполнив все мероприятия по регулированию напряжения, получены необходимые значения для обеспечения качественной электроэнергией потребителей в каждом из режимов.
При расчете переходных процессов выявлено, что установленная на нефтяном месторождении быстродействующая автоматика эффективно срабатывает при возникновении аварийных ситуаций, что не приводит к динамической неустойчивости синхронных двигателей.
Кроме того, произведен сравнительный анализ экономической эффективности при заказе данного исследования в Томском политехническом университете или в специализированном проектном офисе. Экономия составила 2200 %.
Таким образом, на Тагульском нефтяном месторождении следует установить два управляемых шунтирующих реактора в узлах высшего напряжения и восемь конденсаторных батарей в узлах 35771, 35772, 35661, 35662, 35441, 35442, 35221 и 35222.