Введение

Большую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства России играет электроэнергетика. Она необходима и в сельском хозяйстве, и в быту, и в сфере услуг, и в транспортном хозяйстве. Но основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия, так как они расходуют большую часть всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Для нормальной работы любого предприятия должно быть обеспечено бесперебойное снабжение его электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества, для того, чтобы избежать потерь от остановки производства. То есть основные значения показателей качества электроэнергии: напряжение, броски напряжения, частота должны удовлетворять заданным требованиям.

Большое внимание должно уделяться вопросам: создания необходимой надежности электроснабжения, экономичности и удобства эксплуатации рассматриваемых схем электроснабжения. Затраты на их строительство и дальнейшую эксплуатацию должны быть минимальными. Так же нужно учесть и возможность дальнейшего развития производства.

Целью данного дипломного проекта является проектирование системы электроснабжения дожимной компрессорной станции (ДКС), являющейся частью Оренбургского газопромыслового управления. Для решения этой задачи необходимо рассмотреть следующие вопросы: выбора числа, типа и мощности трансформаторов трансформаторных подстанций (ТП) и главной понижающей подстанции (ГПП), расчета электрических нагрузок, выбора сечений и марки кабелей, выбора защитных устройств, расчета токов короткого замыкания(КЗ), расчета заземления и молниезащиты ДКС.

При выполнении проекта использовались различные вспомогательные источники, методические указания, справочные материалы.

1. Краткая характеристика технологического процесса и классификация потребителей ДКС

ДКС устанавливается на группу установок комплексной подготовки газа(УКПГ) УКПГ-1,3,6 и УКПГ-2 с целью обеспечения необходимых отборов газа на промысле и давлений газа у Оренбургского газоперерабатывающего завода(ОГПЗ), а также продления подготовки газа к транспорту на этих УКПГ методом низкотемпературной сепарации.

Газ, после установок компрессорной подготовки газа с давлением 2,7-3,6 МПа и температурой от - 15°С до +15°С поступает на ДКС.

Технологической схемой ДКС предусматриваются следующие технологические процессы:

1. Грубую очистку газа, поступающего с УКПГ, и улавливание пробок жидкости на входе в станцию;

2. Тонкую очистку газа перед компримированием на каждой газоперекачивающей установке;

3. Компримирование газа в многоступенчатых центробежных нагнетателях;

4. Охлаждение скомпримированного газа в аппаратах воздушного охлаждения;

5. Продувку компрессоров и всего оборудования ДКС очищенным газом;

6. Систему приема, подготовки и транспорта конденсата, поступающего из конденсаторопроводов и с газом, на ОГПЗ.

Грубая очистка и улавливание конденсатных пробок осуществляется во входных сепараторах. Далее газ поступает на газоперекачивающие установки, на всасе каждой из которых устанавливаются фильтры-сепараторы, которые служат для более тонкой очистки газа, поступающего на всас компрессоров, а также для улавливания пыли и частиц жидкости, унесенных из входных сепараторов станции.

Конденсат, уловленный во входных сепараторах и фильтрах-сепараторах, совместно с конденсатом от УКПГ 1,3,6 и УКПГ-2 подается на установку подготовки и транспорта конденсата. На этой установке конденсат дегазируется до 3,7-1,2 МПа и насосами сжимается до давления 6,1МПа и подается на ОГПЗ. Газ дегазации сжимается до 3,1-3,7 МПа в эжекторах и подается на всас компрессоров. Активный газ на эжекторы отбирается с нагнетания компрессоров с давлением 6,6 МПа.

Компримирование основного потока газа до давления 6,6 МПа предусматривается газоперекачивающими агрегатами. Скопримированный газ с давлением 6,6 МПа и температурой +90 - 115°С поступает на аппараты воздушного охлаждения, которые как и фильтры сепараторы являются индивидуальными для каждого газоперекачивающего агрегата(ГПА) и вместе с агрегатом образуют модульную газоперекачивающую установку. В аппаратах воздушного охлаждения газ охлаждается до 40°С или ниже и подается в газопроводы на ГПЗ.

В связи с тем, что ДКС предназначена для комрпимирования газа, содержащего сероводород, с целью исключения выброса сероводорода в атмосферу при пусках и остановках ГПА на ДКС предусматривается установка факелов с необходимыми факельными трубопроводами, которые служат для сжигания сероводородного газа. Для безопасной эксплуатации оборудования ДКС предусматривается продувка его очищенным от сероводорода газом при остановках.

Потребителями ДКС являются токоприемники, обслуживающие газотурбинные агрегаты, закупаемые по импорту, и токоприемники вспомогательной зоны.

В соответствии с “Методическими указаниями по нормированию категорийности электроприемников(ЭП) объектов газовой промышленности”, РТМ-51-33-80 потребители ДКС по надежности электроснабжения относятся к I категории.

Внешнее электроснабжение ДКС решено в соответствии с техническими условиями ОАО “Оренбурггазпром”, разрешения ОАО “Оренбургэнерго” на отпуск мощности и с учетом требований, предъявляемых потребителям I категории, путем строительства на площадке ДКС подстанции(ПС) 35/10 кВ, подключаемой к существующим линиям 35 кВ Дедуровка – ГП 2 и УКПГ – 7 – ГП 2.

В соответствии с “Методическими указаниями…” ДКС должна иметь, кроме двух независимых источников электроснабжения, еще и аварийный(третий) источник электоснабжения(электродизельный агреат). Этим источником являются аккамуляторные батареи и на каждом турбоагрегате собственный генератор.

2. Выбор напряжения для силовой и осветительной сети

Питающее напряжение для ЭП может быть наиболее распространенным(380/220 В), устаревшим(220/127 В), считающимся перспективным(660/380 В). Так как напряжение 220/127 В для питания экономически не оправдано ввиду больших потерь электроэнергии и большого расхода цветного металла, то к рассмотрению принимаются напряжения 380/220 В и 660/38 В.

Напряжение 660/380 В позволяет сократить потери мощности по сравнению с системой 380/220 В, на сооружение расходуется меньше цветного металла. Однако для питания осветительной нагрузки нужен понижающий трансформатор, то есть невозможно совместное питание силовой и осветительной нагрузки от одного трансформатора, тогда как на напряжение 380/220 В необходимость в дополнительном трансформаторе отпадает.

С точки зрения электробезопасности напряжение 380/220 В выгоднее, так как напряжение между фазой и землей относительно низкое.

Учитывая вышеперечисленные достоинства и недостатки этих напряжений, для питания силовой и осветительной сети данной ДКС принимается напряжение 380/220 В.

3. Расчет электрических нагрузок

Расчет электрических нагрузок рассматривается на примере блока водоподготовки.

3.1. Расчет электрических нагрузок блока водоподготовки

Определяется нагрузка магистрального шинопровода ШМА(она же нагрузка по блоку водоподготовки), от которой питаются следующие ЭП:

Насос: Ки=0,8; cosj=0,85 /2/; tgj=0,62; n=3; Pн=250 кВт(один насос находится в резерве);

Насос вспомогательный: Ки=0,8; cosj=0,85 /2/; tgj=0,62; n=3; Pн=0,18 кВт;

Насос подачи химических реагентов: Ки=0,55; cosj=0,85 /2/; tgj=0,62; n=1; Pн=3 кВт;

Агрегат подачи кислорода: Ки=0,5; cosj=0,7 /2/; tgj=0,71; n=1; Pн=1,5 кВт;

Вентилятор: Ки=0,7; cosj=0,75 /2/; tgj=0,66; n=2; Pн=7 кВт;

Определятся нагрузка за наиболее загруженную смену по /4/

Pсм=Ки*Pн; (3.1)

Qсм= Pсм*tgj,(3.2)

где Ки – коэффициент использования активной мощности ЭП;

tgj - коэффициент реактивной мощности.

Для насосов:

Pсм=n*pн*Ки=3*250*0,8=600 кВт;

Qсм=600*0,62=372 квар.

Для вспомогательных насосов:

Pсм=3*0,18*0,8=0,43 кВт;

Qсм=0,43*0,62=0,27 квар.

Для насоса подачи химических реагентов:

Pсм=1*3*0,55=1,65 кВт;

Qсм=1,65*0,62=1,02 квар.

Для агрегата подачи кислорода:

Pсм=1*1,5*0,5=0,75 кВт;

Qсм=0,75*0,71=0,53 квар.

Для вентиляторов:

Pсм=2*7*0,7=9,8 кВ;

Qсм=9,8*0,66=6,47 квар.

Результаты расчета заносим в графы 7 и 8.

Определяется групповой коэффициент использования по/4/

(3.3)

Результат заносится в графу 6 итоговой строкой.

Определяется

Результат заносится в графу 9 итоговой строкой.

Определяется эффективное число ЭП по /4/

(3.4)

Принимается целое меньшее число nэф=3. Результат заносится в графу 10 итоговой строкой.

В таблице Ж.2 /4/ определяется коэффициент расчетной нагрузки Кр в зависимости от Киг=0,8 и nэф=3, Кр=1. Результат заносится в графу 11.

Определяется расчетная активная нагрузка

Pр=Кр*Pсм. (3.5)

Pр=1*612,63=612,63 кВт(графа 12).

Определяется расчетная реактивная нагрузка

Qр=1,1*Qсм. (3.6)

Qр=1,1*380,29=417,81 квар. (графа 13).

Определяется полная расчетная мощность (3.7)

Расчетный ток

(3.8)

Результаты расчетов приведены в таблице 3.1.

3.2. Расчет освещения блока водоподготовки(светотехнический расчет)

Задачей светотехнического расчета осветительной установки является определение числа мощности источников света, обеспечивающих нормированную(с учетом коэффициента запаса) освещенность.

Расчет ведется по методу коэффициента использования светового потока для производственных помещений и по методу удельной мощности для бытовых помещений.

Расчет по методу коэффициента использования светового потока производится в следующем порядке:

Выбор вида освещения(рабочее, аварийное);

Выбор системы освещения(общее, местное, комбинированное);

Выбор типа источников света;

Выбор освещенности;

Выбор коэффициента запаса(зависит от производственного процесса);

Выбор типа осветительных приборов;

Выбор высоты подвеса светильников;

Выбор расположения светильников в плане помещения;

Определение светового потока ламп для обеспечения принятой освещенности;

Выбор мощности ламп, обеспечивающих световой поток;

Определение суммарной установленной мощности источников света;

Проверка правильности расчетов.

В качестве примера рассматривается расчет теплопункта. Результаты расчетов по другим отделениям сводятся в таблицу 3.2.

Основные размеры теплопункта:

Длина А=5,5 м.;

Таблица 3.1. –Расчет электрических нагрузок

Наименование исходных данных	Справочные данные	Расчетная величина	nэф	Кр	Расчетная нагрузка	Расчетный ток Iр
Наименование ЭП	Количество n	Номинальная (установленная) мощность, кВт	Ки	cosj/ tgj	Рсм	Qсм	n*рн2			Активная, кВт	Реактивная, квар	Полная, кВА
		Одного ЭП рн	Общая Рн=n*рн								Рр	Qр	Sр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1. Насос	3	250	750	0,8	0,85/ 0,62	600	372	187500
2. Насос вспомогательный	3	0,18	0,54	0,8	0,85/ 0,62	0,43	0,27	0,1
3. Насос подачи хим. реагентов	1	3	3	0,5	0,85/ 0,62	1,65	1,02	9
4. Агрегат подачи кислорода	1	1,5	1,5	0,5	0,7/ 0,71	0,75	0,53	2,25
5. Вентилятор	2	7	14	0,7	0,75/0,66	9,8	6,47	98
Итого по блоку	10	--	19,04	--	0,85/0,62	612,63	380,29	187609,35	3	1	612,63	417,8	741,5	1126,7

Ширина В=3 м.;

Высота Н=6 м.

Высота рабочей поверхности hр=0 /4/.

Площадь помещения S=16,5 м2.

Расчет рабочего освещения блока, обеспечивающие необходимые условия работы при нормальном режиме работы осветительной установки, обязательно во всех случаях, независимо от наличия аварийного освещения /5/;

Принимается и выполняется расчет общего равномерного освещения /8/;

Для общего освещения при высоте производственных помещений до 6 метров применяются лампы накаливания /5/;

Данное отделение относится к VIIIа разряду зрительной работы с минимальной освещенностью Еmin=75 лк /4/;

Коэффициент запаса Кз=1,3 /5/;

Принимается тип светильника НСП 11 /8/;

Высота подвеса светильников по /6/

hc=0,2(H-hp) (3.9)

hc=0,2(6-0) =1,2м.

Расчетная высота по /6/

h=H-hp-hc(3.10)

h=6-0-1,2=4,8м.

Принимается одна лампа с размещением в центре.

Для определения светового потока лампы находится индекс помещения

(3.11)

Принимается стандартное значение iст=0,5 /8/. По /8/ определяется коэффициент использования светового потока при светотехнических коэффициентах, характеризующих состояние стен, потолка, рабочей поверхности ρс=30%, ρп=50%, ρр=10% Ки=23.

Расчетная величина светового потока лампы, обеспечивающая нормируемую освещенность определяется по формуле

(3.12)

где z – коэффициент минимальной освещенности(z=1,15 по/4/);

N – количество светильников.

По /8/ принимается лампа накаливания мощностью Pн=15 Вт и световым потоком Fн=85 лм.

Стандартный световой поток не должен отличаться от стандартного меньше, чем на 10% и больше, чем на 20%.

(3.13)

Превышение светового потока допустимо.

Результаты расчетов по остальным отделениям приведены в таблице 3.2.

Расчетная мощность освещения блока определяется методом коэффициента спроса и с учетом потерь в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА) по /4/

Pро=Pно*Кс*КПРА,(3.14)

где Pно – номинальная мощность осветительной сети;

Кс – коэффициент спроса(для производственных зданий, состоящих из отдельных помещений Кс=0,8 /2/);

КПРА=1 для ламп накаливания – коэффициент, учитывающий потери в ПРА.

Pро=180*0,8*1=144 Вт.

3.3. Расчет электрических нагрузок по ТП

Так как известны установленные мощности Рн групп ЭП и коэффициенты мощности cosφ и спроса Кс каждой группы /9/, то для определения расчетных нагрузок применяется метод коэффициента спроса.

Расчетную нагрузку группы однородных по ремонту работы приемников определяется по формулам

Рр=Кс*Рном; (3.15)

Qр=Рр*tgφ; (3.16)

(3.17)

где Кс – коэффициент спроса электроэнергии по цехам и блокам /2/;

tgφ – соответствует cosφ данной группы приемников /2/.

Коэффициент одновременности Ко=1. Результаты расчетов заносятся в таблицу 3.3.

Таблица 3.2. – Расчет освещения блока водоподготовки

Наименование отделения	А, м	В, м	Н, м	Еmin, лк	N, шт.	Кз	Тип светильника	ip	ρп, ρс, ρр,%	z	Ки	Fp	Fн	Рн, Вт	Рн*n, Вт
Насосная	9	16	6	100	5	1,3	НСП 11	1,2	50 30 10	1,15	52	82,8	85	15	75
Теплопункт	5,5	3	6	75	1	1,3	НСП 11	0,4	50 30 10	1,15	23	80,44	85	15	15
Коридор	3	6	6	10	1	1,3	НСП 11	0,42	50 30 10	1,15	14	81,7	85	15	15
Приборная	3	4,5	6	150	2	1,3	НСП 11	0,5	50 30 10	1,15	14	105,4	85	15	30
Склад запчастей	4	3	6	75	1	1,3	НСП 11	1,3	50 30 10	1,15	14	91,9	85	15	15
Вспомогательный блок	6	5,5	6	100	2	1,3	НСП 11	1,3	50 30 10	1,15	32	74,7	85	15	30
Итого															180

Таблица 3.3. – Расчет электрических нагрузок по ТП

Наименование цеха	Кол-во n	Рн, кВт	n*Pн, кВт	Кс		cosφ/tgφ	Рр, кВт	Qp, квар		Sр, кВА
1	2	3	4	5		6	7	8		9
ТП-1
1.1. Здания компрессора	5	157	785	0,87		0,9/0,48	682,95	327,82		757,55
1.2. Здания воздушных фильтров	5	24	120	0,8		0,8/0,75	96	72		120
1.12 Подогреватели топливного газа	1	10	10	0,9		1/0	9	0		9
1.13 Блок-бокс компрессорной воздуха	1	37	37	0,87		0,9/0,48	32,19	15,45		35,77
6 Компрессорная сжатого воздуха	1	63	63	0,87		0,9/0,48	54,81	26,31		60,9
5 Диспетчерская №1(СКЗ)	1	5	5	1		0,8/5	3,75	6,25
9 Блок-бокс сетевых насосов горячего водоснабжения	1	208	208	0,75		0,8/0,75	156	117		195
Итого по ТП-1	15						1035,95	562,33		1184,47
ТП-2
Освещение территории	-	-	54	0,6	1/0		32,4	-		32,4
1.3. Воздушные холодильники	5	96	480	0,79	0,9/0,48		379,2	182,02		420,62
Узел компримирования газа №1	1	327	327	0,87	0,8/0,75		284,49	213,37		355,61
1.14 Бокс регенерации масла	1	42	42	0,9	0,9/0,48		37,8	18,14		42
3.4. Блок-бокс насосной масел	1	42	42	0,75	0,8/0,75		31,5	23,63		39,38
СКЗ	1	5	5	1	0,8/0,75		5	3,75		6,25
Итого по ТП-2	9						770,39	440,91		896,26
ТП-3
2.1. Здания компрессоров	5	157	785	0,87	0,9/0,48		682,95	327,82		757,55
1	2	3	4	5	6		7	8	9
2.2. Здания воздушных фильтров	5	24	120	0,8	0,8/0,75		96	72	120
5 Диспетчерская №2(СКЗ)	1	5	5	1	0,8/0,75		5	3,75	6,25
7 Служебно-эксплуатационный блок	1	65	65	0,5	0,7/1,02		32,5	33,15	46,43
20 Заглубленный склад	1	1,33	1,33	0,6	1/0		0,8	0	0,8
25 Склад импортного оборудования	1	5,5	5,5	0,6	1/0		3,3	0	3,3
Итого по ТП-3	14						820,55	436,72	934,33
ТП-4
Освещение территории	-	-	54	0,6	1/0		32,4	-		32,4
Узел компримирования газа №2	1	327	327	0,87	0,8/0,75		284,49	213,37		355,61
2.3. Воздушные холодильники газа	5	96	480	0,79	0,9/0,48		379,2	182,02		420,62
21 Канализационная насосная(для прекачки стоков)	1	75	75	0,75	0,8/0,75		56,25	42,19		70,31
СКЗ	1	5	5	1	0,8/0,75		5	3,75		6,25
Итого по ТП-4	8						757,34	441,33		885,19
ТП-5
10 Блок-бокс насосной сетевых насосов	1	170	170	0,75	0,8/0,75		127,5	95,63	159,38
11Блок-бокс насосной наружного пожаротушения	1	160	160	0,75	0,8/0,75		120	90	150
12 Блок-бокс насосной хоз/пит. водоснабжения	1	48	48	0,75	0,8/0,75		36	27	45
4.3. Блок-бокс распаковки ингибитора	1	93	93	0,5	0,75/0,88		46,5	40,92	62
4.2. Блок-бокс насосной	1	57	57	0,7	0,8/0,75		39,9	29,93	53,44
2.12 Подогреватели топливного газа	1	10	10	0,9	1/0		9	0	9
1	2	3	4	5	6		7	8	9
8 Блок водоподготовки	1				0,8/0,75		612,63	417,81	741,54
Освещение блока							0,184	-	0,184
Итого по ТП-5	6						991,71	701,29	1220,54
Итого по ДКС							4375,94	2582,58	5120,79

4. Расчет питающей и цеховой сети блока водоподготовки

В качестве понизительных ТП используются КТП – 1000; 1600/10/0,4(технические данные приведены в таблице 7.2 в разделе 7 РПЗ).

Выбираются элементы питающей сети.

Сборные шины ТП.

Рабочий ток

(4.1)

где Iр – расчетный ток ТП-5.

Iр=1126,69 А.

Выбираются алюминиевые шины прямоугольного сечения размером 100x10 мм, Iдоп=1820 А/11/.

Для защиты сборных шин принимается автомат серии ВА 53-43, Iном=2500А.

Для питания блока принят кабель типа 2xААШвУ-1x800 мм2, Iдоп=1310 А.

Проверка кабеля в аварийном режиме

Iдоп’=К1*К2*Iдоп, (4.2)

где К1=0,9 – коэффициент, учитывающий прокладку кабелей в одной траншее/11/;

К2=1 – коэффициент, учитывающий температуру земли и воздуха/11/.

Iдоп’=0,9*1*1310=1179А.

Iав=Iр=1126,69.

Iав=1126,69А<Iдоп’=1179А.

Для питания ЭП блока используется магистральный шинопровод типа ШМА 4, Iном=1250А. /3/.