Особенности электроснабжения компрессорной станции. Этапы расчета системы электроснабжения компрессорной станции
Компрессорная станция – это часть магистрального газопровода, которая предназначена для увеличения его производительности посредством повышения давления газа на выходе станции при помощи его сжатия специальными агрегатами.
В состав компрессорной станции могут входить системы теплоснабжения, электроснабжения, связи, а также компрессорные цехи и вспомогательные сооружения. Компрессорная станция может быть:
- Линейной станцией.
- Дожимной станцией.
- Станцией подземного хранения газа
Компрессорная станция является потребителем электрической энергии, так как в ее состав входят разнообразные электроприемники, задействованные в таком технологическом процессе, как компримирование газа. Если электроснабжение компрессорной станции осуществляется от энергосистемы, то оно называется централизованным. Компрессорные станции, находящиеся в районах Крайнего севера получают электроэнергию от собственных станций, сооружаемых на ее площадке.
В зависимости от планируемой мощности, условий эксплуатации и бюджета расчет электроснабжения компрессорной станции может состоять из следующих этапов:
- Выбор и расчет мощности электродвигателя привода компрессора.
- Выбор вспомогательного оборудования.
- Расчет электрических нагрузок.
- Выбор и расчет параметров трансформаторов.
- Расчет токов короткого замыкания.
- Выбор и расчет параметров высоковольтного выключателя.
- Выбор разъединителей.
- Расчет трансформаторного тока.
- Выбор токоведущих шин.
- Расчет релейной защиты.
- Расчет и выбор кабелей.
- Выбор возбудителя.
- Выбор средств контроля и измерений.
- Расчет заземления.
- Расчет освещения.
Расчет мощности и выбор электродвигателя привода компрессора
Электрический привод – это электромеханическая система, которая предназначена для преобразования электроэнергии в механическую и обратно.
При выборе мощности двигателя для компрессора необходимая мощность рассчитывается по мощности на валу механизма, учитывая потери, происходящие в промежуточном звене механической передачи. Формула для расчета мощности двигателя компрессора выглядит следующим образом.
$P = (Kз * (Q * A * 10 - (3)) / (nК + nП)$
где, Р - необходимая мощность электрического двигателя в киловаттах; Кз - коэффициент запаса, значение которого находится в диапазоне от 1,05 до 1,15 (используется для включения в расчет факторов, которые не поддаются вычислениям); Q - производительность компрессора в кубических метрах на сантиметр; А - работа изотермического и адиабатического сжатия воздуха; nK - индикаторный коэффициент полезного действия компрессора, в котором отражается потеря мощности из-за реального сжатия воздуха, его значение находится в диапазоне от 0,6 до 0,8; nП - коэффициент полезного действия, который соединяет между собой электрический двигатель и компрессор, его значение варьируется от 0,9 до 0,95.
Геометрические параметры двигателя привода выбираются таким образом, чтобы его габариты, диаметр вала и прочие параметры соответствовали параметрам компрессорной установки. Еще одним важным фактором при выборе электродвигателя является - особенность запуска компрессора. Статический запуск компрессора может быть выше, чем номинальный, поэтому электродвигатель должен быть способен привести компрессор в действие с учетом пускового момента.
Расчет потерь мощности в трансформаторах
Потери в трансформаторах состоят из потерь активной и реактивной мощности. В состав потерь активной мощности входят потери на нагрев обмоток трансформатора, которые зависят от тока нагрузки, а также потерь на нагревание металла. Потери реактивной мощности состоят из потерь, которые вызваны рассеянием магнитного поля в трансформаторе (зависят от квадрата тока нагрузки) и потерь на намагничивание трансформатора, определяющиеся током холостого хода.
При проектировании системы электроснабжения компрессорной станции для точного выбора сетей электрического напряжения и снижения стоимости электрической энергии определяются потери активной мощности в трансформаторе. Они рассчитываются по следующей формуле:
$Рп = Ркз * Кзн (2) + Рхх$
где, Ркз - потери активной мощности в трансформаторе во время проведения испытания короткого замыкания; Рхх - потери активной мощности в трансформаторе при проведения опыта холостого хода; Кзн - коэффициент загрузки в нормальном режиме.
Расчет реактивной мощности в трансформаторе производится по следующей формуле:
$Q = 0.01 * (Uкз * Кзн(2) + Iкз) * Sн$
где, Uкз - напряжение по время испытания короткого замыкания; Iхх - электрический ток при опыте холостого хода; Sн - номинальная потребляемая мощность.
Затем можно рассчитать полные потери мощности в трансформаторах следующим образом
$S = P + Q$
