Расчёт и выбор основного электрооборудования

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Рассчитать параметры и выбрать кабельную линию и промысловый трансформатор установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) для откачки нефти из скважины;

2. Рассчитать параметры и выбрать погружной электродвигатель и электроцентробежный насос. Привести их параметры и рабочие характеристики. Построить энергетическую диаграмму.

3. Рассчитать преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока для станции управления, по ее параметрам выбрать тип станции управления.

4. Составить схему электроснабжения скважины от ВЛЭП 6кВ, выбрать на стороне 0,4кВ коммутирующие и защитные аппараты.

 

Графическая часть:

1. Структурная схема ЭТКС УЭЦН;

2. Схема замещения кабельной линии с распределенными параметрами;

3. Функциональная электрическая схема преобразователя частоты (ПЧ);

4. Таблица алгоритма переключения IGBT транзисторов, схемы замещения состояний автономного инвертора на интервалах 0…360 эл. Град.;

5. Графики (временные диаграммы) работы ШИМ;

6. Временные диаграммы выходных трехфазных ступенчатых напряжений ПЧ.

7. Схема электроснабжения скважины.

 

Исходные данные:

Таблица №1

№	U1, В	fМIN, Гц	fMAX, Гц	l, м	Pн, кВт	Uн, В	η, %	Cos φ	T, ^0С	Dк, мм	Dвн.об, мм
								0,85

 

Обозначения принятые в таблице №1: l_М – глубина спуска погружного электродвигателя (ПЭД); Р_Н – номинальная мощность на валу ПЭД; U_Н – номинальное напряжение ПЭД; η – коэффициент полезного действия ПЭД; cos φ – коэффициент мощности ПЭД; T – температура пластовой жидкости в скважине; D_К – диаметр корпуса ПЭД; D_ВН.ОБ – внутренний диаметр обсадной колонны; U₁ – напряжение промысловой сети; f_МIN, f_MAX – минимальная и максимальная частота выходного напряжения преобразователя частоты.

АННОТАЦИЯ

Данная курсовая работа посвящена проектированию и выбору элементов электрооборудования ЭТКС УЭЦН, в том числе кабельной линии, промыслового трансформатора, преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения.

В работе использовано: страниц 53, таблиц 10, рисунков 14.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Значительную часть добываемой в России нефти получают из скважин, оборудованных для механизированной добычи, которую осуществляют насосным и компрессорным способами. Для насосной добычи используют штанговые плунжерные насосы или бесштанговые погружные центробежные электронасосы. Область экономически целесообразного применения того или другого вида насосной установки определяется сочетанием суточной производительности скважины и глубины подвески насоса.

Бесштанговые погружные насосы используют на скважинах с форсированным отбором жидкости при значениях 400 – 500 м³/сут и на скважинах и на скважинах с меньшей производительностью 40 – 300 м³/сут при глубине скважины от 400 до 2800 м.

Промышленностью выпускаются центробежные насосы ЭЦН около 30 типоразмеров с подачей от 40 до 500 м³/сут и номинальным напором 445 – 1480 м.

Для работы в сильнообводненных скважинах с содержанием в жидкости повышенных количеств песка разработаны и внедрены в эксплуатацию износостойкие насосы ЭЦН с некоторыми конструктивными изменениями (применены резина, пластмасса, хромистые стали), повышающими стойкость насоса против износа и коррозии.

 

 

РАСЧЁТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

СКВАЖИННОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

Выбор подходящей марки погружного электродвигателя

На основании исходных данных выбираем марку погружного электродвигателя из каталожных данных, и занесём их в таблицу №2.

Таблица №2

Тип, марка	U1, В	Pн, кВт	Uраб, В	η, %	Cos φ	Dк, мм
ЭД22-117М				84,5	0,85

 

 

Таблица №3

Число и сечение жил, мм^2	Конструкция кабеля ВхН	Толщина изоляции, мм	Диаметр изолированной жилы, мм
3х10	7х1,68	1,8	2,0

 

Проверяем возможность размещения погружного агрегата (кабель + центробежный насос) в скважине:

(мм) (1.6)

122>96+13,1

Условия размещения выполняются.

Проверяем выбранные сечения по длительно допустимому току I_дл.доп. Согласно ПУЭ допустимый длительный ток I_дл.р для кабелей с медными жилами, с резиновой или пластмассовой изоляцией, бронированных, трехжильных, находящихся в земле составляет 90 А для сечения токопроводящей жилы 10 мм². Этот ток принят для температуры жилы + 65 ˚С и земли + 15 ˚С. Длительно допустимый ток при другой температуре окружающей среды можно определить с помощью поправочного коэффициента К(t) который, если считать коэффициент теплоотдачи неизменным, выражается формулой:

(1.7)

Где, t_дл.доп – длительно-допустимая температура для кабеля КПБП, равная + 95˚С;

t_о.р – расчетная температура окружающей среды равная +15°С;

t_о.с – температура среды, окружающей кабель, которую условно можно принять равной температуре пластовой жидкости, окружающей кабельную линию в скважине.

Длительно допустимый ток погружного кабеля КПБП:

(А) (1.8)

Произведём проверку соблюдения условия, при котором :

(А)

53,28 А ≥ 15,9 А.

 

значит , условие соблюдается.

Потери напряжения в кабельной линии

Потери напряжения Δ U_кл в номинальном режиме работы установки ЭЦН равны

(В) (1.9)

и не должны превышать в нормальном режиме 10 % от номинального расчетного напряжения.

(1.10)

В качестве последнего используем номинальное напряжение погружного электродвигателя. Это напряжение зависит от мощности, диаметральных размеров, рода изоляции и других условий и поэтому не бывает одинаковым у всех типов двигателей. Одинаковое напряжение для всех типоразмеров погружных электродвигателей нецелесообразно, т.к. это ухудшает их характеристики и усложняет их производство.

Рассчитываем активное сопротивление кабеля, которое равное:

(Ом) (1.11)

Где, λ – удельная проводимость меди равная 59 См.м/мм²;

α – температурный коэффициент сопротивления для меди равный 0,004 град ^–1;

t_каб – температура жилы кабеля в ˚С, принимаемая, как температура пластовой жидкости.

(Ом)

Рассчитываем индуктивное сопротивление кабеля, равное

(Ом) (1.12)

Где, - длина кабельной линии (км);

Диаметр жилы (мм);

толщина изоляции (мм);

(мм).

(мм) (1.13)

Тогда, подставим рассчитанные величины в формулу 1.12 и получим следующий результат:

(Ом)

Рассчитываем потери напряжения ΔU_л в номинальном режиме работы установки ЭЦН подставляя рассчитанные величины в формулу 1.9:

(В)

или в относительных единицах по формуле 1.10 получим:

(%),

что можно считать допустимым (4,32% < 10 %), т.е. кабельная линия проходит по потерям напряжения.

 

Потери мощности в кабельной линии

Величина активной Δ Р_кл, реактивной Δ Q_кл и полной Δ S_кл потери мощности в кабельной линии зависит от активного R_л и реактивного Х_л сопротивлений фаз токопроводящего кабеля. Приближенно нагрузочные потери мощности в линии можно определить по номинальному напряжению погружного электродвигателя.

(Вт) (1.14)

(Вт)

Произведём проверку при этом должно соблюдаться условие:

, следовательно, <16000·0,18, условие соблюдается.

Произведём расчёт активной мощности подводимой к кабельной линии в начале участка сети

(кВт) (1.15)

(кВт)

Рассчитываем потери реактивной мощности в кабельной линии

(кВАр) (1.16)

Напряжение в начале кабельной линии, которое должно обеспечивать трансформатор промысловой станции управления для получения номинального напряжения на погружном электродвигателе составляет:

(В) (1.17)

(В)

Реактивная емкостная мощность рассчитывается по формуле:

(кВАр) (1.18)

Где, ток зарядный (А); (1.19)

[См/км]; (1.20)

(См/км), подставим значение Вл в формулу 1.19 и получим следующее:

Подставим известные величины в формулу 1.18 и получим результат:

(кВАр)

Рассчитываем потери реактивной мощности, в кабельной линии подставляя известные значения в формулу 1.16

(кВАр)

Полная реактивная мощность установки ЭЦН с учетом зарада-разряда

(кВАр) (1.21)

(кВАр)

Полная мощность на входе кабельной линии

(кВА) (1.22)

(кВА)

Таблица №4

Номинальная мощность, кВА	Напряжение х.х. вторичной обмотки, В	Ступень регулирования, В	Потери х.х., Вт	Потери КЗ, Вт	Ток х.х., %	Напряжение кз, %
	Ун/У-0			781(42,5)-739(42,5)	2,2	5,5

 

 

Коэффициент загрузки силового трансформатора составит:

(1.24)

, величина коэффициента загрузки лежит в пределах 0,7…0,8.

 

Проверка

Произведём проверку через определения коэффициента загрузки ПЭД.

(1.51)

На основании проверки можно сделать вывод, что электродвигатель обеспечит необходимую мощность для насоса ЭЦН.

Используя законы подобия лопастных машин, определяем нормированный напор ЭЦН для количества ступеней Z=100 шт.

(м) (1.52)

(м)

Проверка по рабочему графику области нормально допустимых пределов для насосов типа ЭЦНМ6-320 с напором 727,2м, показала следующие результаты:

 

Подача – 322 (м³/сут.);

КПД – 74%;

Мощность на 100 ступеней – 42 (кВт).

 

Проверка

Произведём проверку из следующих условий, что гидравлическая мощность насоса приблизительно равна разности мощностей указанных в формуле 1.64:

(кВт) (1.64)

(кВт)

Условие соблюдается, так как (кВт). Для большего приближения значений приведённых в решении по проверке условия указанного в формуле 1.64 необходимо снизить потери в кабельной линии путём увеличения сечения проводника силового кабеля марки КПБП на ступень выше, т.е. 3х25 мм².

Изображение энергетической диаграммы отображено на рисунке №2.

 

 

 

 

Рис.2 Энергетическая диаграмма

Электроснабжения УЭЦН

Выбор автоматического выключателя на отходящей линии КТПН начинаем с рабочего тока и рабочего напряжения исходя из следующих условий:

кВ

(А) (1.68)

Проверяем на отключающую способность автоматического выключателя при КЗ по условию:

(кА) (1.69)

Произведём необходимые вычисления

(А)

Из справочной литературы заводов-изготовителей выбираем автоматический выключатель, комбинированный марки ВА51Г-33 предназначенный для защиты электродвигателей и электротехнические данные автоматического выключателя занесём в таблицу №6.

Таблица №6

Uном., кВ	Iном., А	Iн.расц., А	Кратность уставки теплового расцепителя	Кратность уставки электромагнитного расцепителя	Ток отключающей способности, кА
0,66		80, 100, 125, 160	1,25		12,5

 

Произведём проверку правильности выбора автоматического выключателя на отключающую способность при КЗ согласно формуле 1.69

А (кА)

На основании приведённого выше расчёта сделаем вывод, что автоматический выключатель соответствует условию

.

На листе №25 начертим схему электроснабжения УЭЦН с нанесением на схеме всех необходимых характеристик элементов схемы электроснабжения.

 

 

 

 

УПРАВЛЕНИЯ УЭЦН

Таблица №7

Тип прибора

Предельные параметры

Электрические характеристики

Обратный диод

Тепловые и механические параметры

Масса,г

UCE(sat), B

Cies, нФ

Cоes, нФ

Cres,нФ

td(on),нс

tr,нс

td(off),нс

tf,нс

UCES,B

IC, A

PC, Вт

типовое

максимальное

Uf, B

trr,нс

Rth(c-f), ^oC/Вт

IGBT

Диод

Rth(i-f), ^oC/Вт

CM1000НА-24H

2,1

2,8

3,5

0,018

0,022

0,05

 

Примечание: U_CES – максимальное напряжение коллектор-эмиттер; I_C – максимальный ток коллектора; P_C – максимальная рассеиваемая мощность; U_CE(sat) – напряжение коллектор-эмиттер во включенном состоянии; C_ies – входная емкость; C_оes – выходная емкость; C_res – емкость обратной связи (проходная); t_d(on) – время задержки включения; t_r – время нарастания; t_d(off) - время задержки выключения; t_f – время спада; U_f – прямое падение напряжения на обратном диоде транзистора; t_rr – время восстановления обратного диода при выключении; R_th(c-f) – тепловое сопротивление корпус-охладитель; R_th(j-f) – тепловое сопротивление переход-корпус.

 

Потери в IGBT в проводящем состоянии

(Вт) (2.7)

Где, (А) (2.8)

(Вт)

Где, I_ср = I_с.макс/k ₁ – максимальная величина амплитуды тока на входе инвертора; D = (t_p/T) – максимальная скважность, принимается равной 0,95; cos θ – коэффициент мощности, примерно равный cosφ; Uce(sat) – прямое падение напряжения на IGBT в насыщенном состоянии при I_ср и Т_j=125ºС (типовое значение 2,1–2,2 В).

Потери IGBT при коммутации

(Вт) (2.9)

Где,

с

с

(Вт)

Где, t_c(on), t_c(off) – продолжительность переходных процессов по цепи коллектора IGBT соответственно на открывание и закрывание транзистора, с; tf - U_cc – напряжение на коллекторе IGBT (коммутируемое напряжение, равное напряжению звена постоянного тока для системы АИН–ШИМ), В; f_sw – частота коммутаций ключей (частота ШИМ), обычно от 5000 до 15000Гц.

Суммарные потери IGBT

(Вт) (2.10)

(Вт)

Потери диода в проводящем состоянии

(Вт) (2.11)

(Вт)

Где, – максимальная амплитуда тока, через обратный диод, А; U_ec – прямое падение напряжения на диоде (в проводящем состоянии) при I_ep, B.

Потери восстановления запирающих свойств диода

(Вт) (2.12)

(Вт)

Где, I_rr. – амплитуда обратного тока через диод (равная I_cp), A; t_rr – продолжительность импульса обратного тока, с (типовое значение 0,2 мкс).

Суммарные потери диода

(Вт) (2.13)

(Вт)

Результирующие потери в IGBT с обратным диодом определяются по формуле

(Вт) (2.14)

(Вт)

Максимальное допустимое переходное сопротивление охладитель - окружающая среда °C/Вт, в расчете на пару IGBT/FWD (транзистор/обратный диод)

(2.15)

⁰С/Вт

⁰С/Вт

Где, Т_а – температура охлаждающего воздуха, 45–50 °С; Т_С – температура теплопроводящей пластины, 90–110 °С; Р_Т – суммарная рассеиваемая мощность, Вт, одной парой IGBT/FWD, R_th(c-f) – термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля в расчете на одну пару IGBT/FWD, °С/Вт.

Температура кристалла IGBT определяется по формуле

(2.16)

⁰С

Где, R_th(j-c)q – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для IGBT части модуля. При этом должно выполняться неравенство T_ja ≤ 125 ⁰C.

Неравенство выполняется, так как 111,66ºС<125ºС.

Температура кристалла обратного диода FWD

(2.17)

⁰С

Где, R_th(j-c)d – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для FWD части модуля. Должно выполняться неравенство Т_jd ≤ 125 ⁰C.

Неравенство выполняется, так как 110,45 ºС<125ºС.

Выбираем радиатор серии BF с воздушным обдувом со скоростью 5 м/с.

Тип радиатора – 03 с габаритами: длина (L) – 152,4мм, ширина (В) – 61мм, толщина подложки (D) – 8,5мм, количество рёбер – 17, расстояние между рёбер – 3,5мм. Термическое переходное сопротивление – 0,05ºС/Вт.

 

Расчет выпрямителя

Максимальное значение среднего выпрямленного тока

(А) (2.18)

(А)

Где, n – количество пар IGBT/FWD в инверторе.

Максимальный рабочий ток диода

(А) (2.19)

(А)

Где, при оптимальных параметрах Г-образного LС-фильтра, установленного на выходе выпрямителя, k_cc =1,045 для мостовой трехфазной схемы; k_cc = 1,57 для мостовой однофазной схемы.

Максимальное обратное напряжение вентиля (для мостовых схем)

(В) (2.20)

(В)

Где, k_c ≥ 1,1– коэффициент допустимого повышения напряжения сети; k_3H – коэффициент запаса по напряжению (>1,15); Δ U_н – запас на коммутационные выбросы напряжения в звене постоянного тока (≈100–150 В).

Вентили выбираются по постоянному рабочему току и по классу напряжения. Выбираем диодный модуль RM250DZ-24 со средним прямым током I_FAV = 250 А и импульсным повторяющимся обратным напряжением U_RRM = 1200 В. Нам потребуется три таких вентиля. Из трех диодных модулей реализуется мостовая схема трехфазного выпрямителя, изображённая на рисунке 11.

 

Рис. 11 Схема мостовая трёхфазного выпрямителя

а – схема выпрямителя; б – диодный модуль.

Значения, по которым выбираем вентили

А;

1065 В.

Табличные значения выбранных вентилей:

I_FAV = 250 А,

U_RRM = 1200 В.

Расчет потерь в выпрямителе для установившегося режима работы электропривода при :

(Вт) (2.21)

(Вт)

Где, k_cs = 0,577 для мостовой трехфазной схемы; R_on – динамическое сопротивление в проводящем состоянии вентиля; U_j – прямое падение напряжения на вентиле при токе 50 мА (U_j+ R_onI_dm/k₁) – составляет около 1 В для диода или 1,3 В для тиристора; m_v – число вентилей в схеме.

Максимальное допустимое переходное сопротивление охладитель-окружающая среда в расчете на выпрямитель

(2.22)

ºС/Вт

Где, R_th(c-f) – термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля.

Температура кристалла

(2.23)

ºС

Где, R_th(j-c)DV – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для одного вентиля модуля; n_D – количество вентилей в модуле. Необходимо, чтобы выполнялось неравенство T_jDV ≤ 140ºС.

Неравенство выполняется, так как 136,4 ºС<140ºС.

 

Расчет снаббера

Снаббер защищает цепь от пробоя напряжения, а в частности защищает силовые транзисторы.

Так как IGBT коммутируется с высокой скоростью, то напряжение U_CE быстро возрастает, особенно при запирании транзистора, и может достичь критического значения, способного вызвать пробой либо коллектора, либо затвора транзистора (последнее возможно, если индуктивность цепей управления IGBT велика). Чтобы минимизировать превышение напряжения (перенапряжение) и предотвратить аварию IGBT требуется установка снаббера (демпфирующей цепи). Типичные схемы снабберов и их особенности рассмотрены в таблице 9.

Таблица №9

	Схема	Особенности
1.		1. Малое число элементов. 2. Короткий провод снаббера. 3. Большие пульсации тока через электролитический конденсатор.
2.		1. Малое число элементов. 2. Более длинный провод снаббера, чем в схеме 1. 3. Малые пульсации тока через электролитический конденсатор.
3.		1. Малое число элементов. 2. Низкие потери мощности. 3. Подходит для средней и малой емкости конденсатора.
4.		1. Большое число элементов. 2. Большие потери. 3. Перенапряжения могут быть эффективно ограничены.
5.		1. Большое число элементов. 2. Низкие потери. 3. Подходит для большой емкости конденсатора.

 

Рассматриваемая схема:

Рис. 13

 

Выбранная схема обладает рядом преимуществ:

1.Малое число элементов.

2.Низкие потери мощности.

3.Подходит для средней и малой ёмкости конденсатора.

 

Мощность в резисторе

(Вт) (2.32)

(Вт)

Где, Δ U – напряжение коллектор–эмиттер в установившемся режиме, которое равно напряжению звена постоянного тока преобразователя системы АИН ШИМ.

Выбираем ёмкость снабберной цепи из расчёта 1 мкФ на 100А коммутированного тока. А, значит берём С=2мкФ.

Выбор величины сопротивления производится из условия минимума колебаний тока коллектора при включении IGBT

(Ом) (2.33)

(Ом)

Где, L_Sn – индуктивность цепей снаббера, которая не должна быть более 10 нГн.

Мощность резистора определяется по формуле:

(Вт) (2.34)

Где, - задаёмся равным 60 В.

(Вт)

Выбираем высокочастотные резисторы.

По величине сопротивления и мощности реализуется резистор снаббера из 18 шт двухваттных сопротивлений типа МЛТ-0,8 Ом ± 10%, соединенных параллельно, для получения эквивалентного сопротивления 0,06 Ом мощностью 18 Вт.

Собираем резистор R_CH

 

 

Рис. 14

 

Выбор сверхвысокочастотного диода

Снабберный диод выбирается по таблице П5 [11]. Выбираем по току в 20-50 раз меньше среднего тока IGBT транзистора

(А) (2.35)

(А)

напряжение снабберного диода

Выбираем снабберный диод серии MBR8100E для функциональной электрической схемы АД электропривода с ПЧ. Электротехнические данные отображены в таблице 10.

Таблица №10

Марка	IFV, А	URPM1,B	UFM,B	tвыкл,нс
MBR8100E			1,8

 

8 А > 4,22 А;

1000 В > 513 В

Для нашей схемы нам потребуется 1 диод.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установка скважного центробежного насоса постоянно совершенствуется, увеличиваются эффективность, надежность и долговечность ее узлов, снижается стоимость установок, и проверяются принципиально новые схемы установок.

Наиболее широко до недавних пор велись работы по усовершенствованию узлов электрооборудования установок, имеющих наименьшую надежность и долговечность при нормальных условиях эксплуатации. Опыт такой эксплуатации установок показал, что до 80 % всех подземных ремонтов вызвано выходом из строя электродвигателя, его гидрозащиты и кабеля. Естественно, первоочередная задача в таких условиях – совершенствование этих узлов и станции управления, которая должна защищать их от аварийных режимов.

Например, на АО «АЛНАС» проведены работы, в результате которых было повышено сопротивление изоляции погружного электродвигателя (ПЭД) на порядок (с 200 до 2000 МОм).

Внедрено тестирование изоляции ПЭД по индексу поляризации, что существенно повышает эксплуатационную надежность электродвигателей.

Опробованы и находятся в стадии внедрения новые выводные провода, которые обладают лучшей термостойкостью, сопротивлением изоляции, меньшими токами утечки, меньшим и стабильным размером наружного диаметра. Для пропитки статоров опробован новый компаунд, в котором практически нет летучих веществ, в результате чего удалось добиться лучшего заполнения пазов. Компаунд термостоек при температуре 180 – 200 ºС, при опытной пропитке показал сопротивление изоляции 2000 МОм при температуре 126 ºС.

Разработана, изготовлена и прошла промысловые испытания опытная партия кабельных муфт, конструктивно выполненных по принципу громоотводов. Наконечники муфты залиты в изоляционном материале, что обеспечивает их герметичность и исключает продольное перемещение. Герметичность соединения с головкой ПЭД обеспечивается радиальным уплотнением.

В той же фирме на протяжении ряда лет изготавливались двигатели, оснащенные погружными датчиками системы телеметрии СКАД-2. В настоящее время в кооперации с Ижевским радиозаводом, создали и поставили на промысловые испытания двигатели типа 6ПЭД с системой телеметрии нового поколения. Новая система телеметрии позволяет контролировать и регистрировать следующие параметры:

· давление окружающей среды;

· температуру окружающей среды;

· давление во внутренней полости двигателя;

· температуру обмотки электродвигателя;

· уровень вибрации в двух плоскостях;

· токи утечки (сопротивление изоляции) системы: трансформатор – кабель – электродвигатель.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Приложение 1: «Структурная схема ЭТКС УЭЦН»

Структура схема ЭТКС.

 

 

ИЭ – источник электроэнергии;

ПЭ – преобразователь электроэнергии;

ЭТУ – электротехнологическое устройство;

ПУ – преобразовательное устройство;

РМ – рабочий механизм;

ТО – технологический объект;

УУР – устройство управления и регулирования.

 

Структурная схема ЭТКС УЭЦН.

 

 

ЭС – электрическая сеть;

КТУ – комплектное трансформаторное устройство;

КЛ – кабельная линия;

ПЭД – погружной электродвигатель;

ГЗ – гидрозащита ПЭД;

ЭЦН – электроцентробежный насос;

ПЖ – пластовая жидкость;

СУ УЭЦН с ПЧ – станция управления устройства ЭЦН с преобразова-телем частоты.

 

Приложение 2: «Алгоритм переключения IGBT ключей»

 

 

Приложение 3: «Временные диаграммы ШИМ».

 

 

Приложение 4. Функциональная электрическая схема асинхронного ЭП с ПЧ.

 

Приложение 5: «Схема электроснабжения от напряжения 6 кВ»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов В.С., Пекин С.С. Скважные насосные установки для добычи нефти.-М.: «Нефть и газ», 2002.

2. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. – М.: Транспорт, 1999. – 464 с.

3. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.

5. Руденко В.С., Сеньков В.И. Основы промышленной электроники. – Киев.: Вища школа, 1985. – 400 с.

6. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона, 1998. – 400 с.

7. Храмов А.Я. Электропитающие устройства: Методические указания для студентов заочного отделения по специальности 0615. Ч.1. – Л.: ЛИКИ, 1982. – 66 с.

8. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И.М. Чиженко. Киев: Техника, 1978. – 447 с.

9. Тиристорные преобразователи напряжения Т44 для асинхронного элек-тропривода / О.А. Андрющенко, Л.П. Петров и др. – М.: Энергоатомиз-дат, 1986. – 200 с.

10. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM РС. – М.: Солон-Р, 1999. – 506 с.

11. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Силовые полупровод-никовые приборы: Справочник. 2-е изд., перераб. и дополн. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 512 с.

12. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

13. Закс М.И., Каганский Б.А., Печенин А.А. Трансформаторы для элек-тродуговой сварки. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 135 с.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Рассчитать параметры и выбрать кабельную линию и промысловый трансформатор установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) для откачки нефти из скважины;

2. Рассчитать параметры и выбрать погружной электродвигатель и электроцентробежный насос. Привести их параметры и рабочие характеристики. Построить энергетическую диаграмму.

3. Рассчитать преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока для станции управления, по ее параметрам выбрать тип станции управления.

4. Составить схему электроснабжения скважины от ВЛЭП 6кВ, выбрать на стороне 0,4кВ коммутирующие и защитные аппараты.

 

Графическая часть:

1. Структурная схема ЭТКС УЭЦН;

2. Схема замещения кабельной линии с распределенными параметрами;

3. Функциональная электрическая схема преобразователя частоты (ПЧ);

4. Таблица алгоритма переключения IGBT транзисторов, схемы замещения состояний автономного инвертора на интервалах 0…360 эл. Град.;

5. Графики (временные диаграммы) работы ШИМ;

6. Временные диаграммы выходных трехфазных ступенчатых напряжений ПЧ.

7. Схема электроснабжения скважины.

 

Исходные данные:

Таблица №1

№	U1, В	fМIN, Гц	fMAX, Гц	l, м	Pн, кВт	Uн, В	η, %	Cos φ	T, ^0С	Dк, мм	Dвн.об, мм
								0,85

 

Обозначения принятые в таблице №1: l_М – глубина спуска погружного электродвигателя (ПЭД); Р_Н – номинальная мощность на валу ПЭД; U_Н – номинальное напряжение ПЭД; η – коэффициент полезного действия ПЭД; cos φ – коэффициент мощности ПЭД; T – температура пластовой жидкости в скважине; D_К – диаметр корпуса ПЭД; D_ВН.ОБ – вну