Источники электроэнергии и особенности её распределения на предприятиях нефтяной и газовой промышленности

Управление в функции  пути осуществляется командоаппаратами, устанавливаемыми в различных точках пути, совершаемого рабочим органом машины, например, в схемах управления приводом буровой лебедки.

Пуск асинхронных короткозамкнутых двигателей на нефтепромыслах осуществляется прямым подключением обмотки статора к сети. Для пуска асинхронных двигателей с фазным ротором применяют схемы управления в функции тока или в функции времени, а также в функции, зависимой от тока выдержки времени.

Запуск синхронных двигателей, применяемых в буровых установках, осуществляется прямым включением .статора двигателя в сеть с глухоподключенным возбудителем. Это наиболее простая и надежная схема.

Для пуска асинхронных короткозамкнутых двигателей напряжением до 1000 В мощностью до 75 кВт применяют магнитные пускатели.

Магнитные пускатели  состоят из одного или двух контакторов, смонтированных на общей панели и помещенных в металлический корпус. Большая часть пускателей снабжена также встроенным тепловым реле. Магнитный пускатель с одним контактором называется нереверсивным. Он осуществляет пуск, отключение, защиту двигателя от самопроизвольных включений при появлении напряжения и защиту от перегрузок. Пускатель с двумя контакторами называется реверсивным и выполняет помимо перечисленных функций управление реверсом двигателя. В реверсивных пускателях применена механическая блокировка, исключающая одновременное включение обоих контакторов. На рис. 14 показана схема соединений реверсивного магнитного пускателя, позволяющая автоматически пускать, останавливать, а также изменять направление вращения асинхронного Двигатели. Основными элементами в данной схеме являются два трехполюсных контактора — В «Вперед» и Н — «Назад», каждый из которых снабжен замыкающим вспомогательным контактом для шунтирования соответствующей пусковой кнопки. Для защиты двигателя от перегрузки в главную цепь его включены нагревательные элементы тепловых реле РТ1 и РТ2, защита от коротких замыканий осуществляется предохранителями П.

Командным аппаратом  является кнопочная станция, состоящая из трех кнопок: «Вперед», «Назад» и «Стоп». Чтобы пустить двигатель вперед, нажимают на кнопку «Вперед», замыкая тем самым цепь катушки контактора В. Главные контакты его В закрываются. Двигатель оказывается подключенным к сети и начинает вращаться. Одновременно закрывается замыкающий вспомогательный контакт В, который шунтирует контакты пусковой кнопки «Вперед», благодаря чему дальнейшее воздействие на эту кнопку становится излишним, так как катушка контактора В питается через вспомогательный контакт В. При работе «Вперед» двигатель может автоматически останавливаться под действием тепловой и нулевой защит.

 

 

 

 

Рис. 14. Управление асинхронным короткозамкнутым двигателем при помощи реверсивного магнитного пускателя.

 

Чтобы «заставить» двигатель  вращаться в обратном направлении, необходимо нажать на пусковую кнопку «Назад». При этом образуется цепь питания катушки контактора Н; усилием этой катушки будут замкнуты главные контакты контактора Н и его вспвмогательный контакт, и двигатель подключится к сети для работы — в обратном направлении. Останавливается двигатель после этого так же, как и при управлении работой «Вперед», т. е. кнопкой «Стоп».

Пуск асинхронных короткозамкнутых двигателей напряжением до 1000 В мощностью более 75 кВт осуществляется контакторами переменного тока; двигатели напряжением более 1 000 В запускаются контакторами, а при малой частоте пусков — масляными выключателями.

В схемах управления синхронными  двигателями обычно предусматривается автоматизация управления цепями статора, подачи питания в обмотку возбуждения, отключения двигателя при перегрузках и защиты в аварийных режимах, торможения двигателей.

В схемах управления синхронными двигателями применяется разнообразная защита. Ее выбирают, исходя из конкретных условий работы привода, мощности и напряжения установленного двигателя, а также в зависимости от степени ответственности данного электропривода.

Для небольших синхронных двигателей напряжением до 1000 В защита статорных цепей принципиально одинакова с защитой короткозамкнутых асинхронных двигателей.

В ответственных электроприводах  с мощными синхронными двигателями напряжением выше 1000 В функции зашиты расширяются с применением дополнительной аппаратуры защиты. Синхронные двигатели могут отключаться от сети при значительных посадках (падениях) напряжения, вызываемых короткими замыканиями в энергосистемах.

С целью предупреждения таких отключений применяют форсировку возбуждения. При снижениях напряжения на 15—20% от номинального устройство форсировки автоматически приходит в действие и закорачивает сопротивление в цепи обмотки возбуждения возбудителя. Возбуждение двигателя увеличивается, и двигатель, не выпадая из синхронизма, продолжает работать. Так как время восстановления нормального режима в энергосистемах не превышает нескольких секунд, режим форсировки не бывает длительным.

Электроприводы с синхронными  двигателями обычно имеют защиту от обрыва в цепи возбуждения, от затянувшегося пуска и от пуска при неподготовленной схеме управления. На нефте-и газопромыслах для управления синхронными двигателями чаще всего применяют схемы прямого пуска с глухоподключенным возбудителем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аппаратура управления и защиты.

 

Главными функциями  аппаратуры управления и защиты являются: включение и отключение электроприемников и электрических цепей; электрическая защита их от перегрузки, коротких замыканий, от понижения напряжения или самопуска. При помощи аппаратов управления осуществляют регулирование частоты вращения, реверсирование и электрическое торможение двигателей.

В зависимости от того, какие из указанных функций выполняет аппарат, определяются его название, конструкция и схема соединений. Аппарат может срабатывать при воздействии оператора или независимо от него, под влиянием физических процессов в электрической цепи. Аппараты первого типа называются ручными, аппараты второго типа — автоматическими.

Как правило, аппаратура устанавливается в панелях управления, распределительных устройствах и пультах управления, заключенных в шкафы.

Рубильники обычно применяются  только в качестве вводных аппаратов, предназначенных для снятия напряжения с установки в случае длительного перерыва в ее работе. Рабочий ток обычно выключают каким-либо другим аппаратом (контактором или контроллером). Рубильники могут иметь различное число полюсов (1, 2 или 3), их изготовляют на напряжение до 660 В и ток до 2 500 А. Рубильник устанавливают на отдельном основании или непосредственно на щите, для переднего или заднего присоединения проводов. Рубильники могут быть с центральной рукояткой или рычажным приводом; в последнем случае рубильник монтируют на задней стороне щита. Чтобы уменьшить вероятность прикосновения к токоведущим частям, рубильники обычно закрывают кожухом из изоляционного нагревостойкого материала.

Недостатком рубильников  являются их большие габариты. В  настоящее время для экономии места и уменьшения опасности прикосновения к токоведущим частям применяют пакетные и автоматические (автоматы) выключатели. Пакетные выключатели и переключатели служат для включения и отключения цепей постоянного и переменного тока от 10 до 1000 А в сетях с напряжением до   660 В.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15. Пакетный включатель

 

 

Пакетные   выключатели   (рис. 15) применяют в качестве ручных пускателей для электродвигателей небольшой мощности, переключателей со звезды на треугольник и в некоторых случаях в цепях управления и сигнализации. Их выпускают на один, два и три полюса в виде пакетов из изоляционного материала, внутри которых монтируют подвижные и неподвижные плоские скользящие контакты с механизмом их мгновенного разрыва. Для гашения электрической дуги имеется фибровая дугогасительная шайба.

Для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканиях или перегрузках служат плавкие предохранители. Они содержат медную или цинковую пластинку — плавкую вставку, которая последовательно включена в защищаемую цепь и которая расплавляется, когда сила тока в цепи превосходит допустимый предел. Плавкая вставка расплавляется тем быстрее, чем больше сила тока.

По конструкции различают  предохранители в открытых фарфоровых трубках, разборные и насыпные (рис. 16). В первом случае (рис. 16, а) плавкие вставки 1 помещены в фарфоровую трубку 2, открытую с обоих концов. В разборных предохранителях    (рис.  16, б)    цинковая плавкая вставка 1 фигурной формы помещена в фибровую трубку (патрон) 2, плотно закрытую колпачками 4. Детали 3 служат для присоединения предохранителей к электрической цепи. При перегорании плавкой вставки и образовании электрической дуги некоторое количество фибры разлагается, образуя газы, способствующие быстрому гашению дуги. Эти предохранители изготовляются на номинальные токи от 15 до 1000 А.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 16. Предохранители.

 

В насыпных предохранителях (рис. 16, в) ряд параллельно включенных медных или серебряных плавких вставок 2 круглого сечения размещен внутри фарфоровой или стеклянной трубки 1 с мелкозернистым кварцевым песком 5. Возникающая при плавлении вставок электрическая дуга тесно соприкасается с мелкими зернами песка, интенсивно охлаждается, деионизируется и поэтому быстро гаснет. Предохранители насыпного типа ограничивают ток короткого замыкания. Они выпускаются на токи до 600 А. Иногда они снабжаются индикаторами срабатывания.

Для нечастых неавтоматических включений и отключений электрических  цепей постоянного и переменного  тока напряжением до 500 В и для  защиты от недопустимых токов перегрузки и токов короткого замыкания служат блоки предохранитель— выключатель (рис. 17). Блоки устанавливают в комплектных распределительных устройствах или в отдельных ящиках. Номинальная сила тока, которую аппарат может коммутировать,— 100, 200 и 350 А.

 

Рис. 17. Блок предохранитель-выключатель:

1 - основание;   2 — подвижная   траверса;   3 — патроны   предохранителей;   4 — контактные стойки; 5 — пластмассовые рейки; 6 — защелка; 7 —рукоятка

 

В этом аппарате три предохранителя посажены на общую траверсу, имеющую  горизонтальное перемещение посредством рукоятки. При подъеме рукоятки вверх ножи предохранителей входят в губки контактных стоек и замыкают цепь. Эта конструкция компактна и безопасна при обслуживании; в отключенном состоянии предохранители не находятся под напряжением и они могут быть сняты. Откидная крышка имеет механическую блокировку с рукояткой: открыть крышку можно только при отключенном положении рукоятки; включить рукоятку можно только при закрытой крышке.

Автоматы серии А3100 применяются в цепях постоянного и переменного тока для защиты от перегрузок и коротких замыканий и для нечастых переключений в силовых цепях и цепях управления. Автоматы различают по номинальному току (50— 660 А), числу полюсов (1, 2 и 3), роду встраиваемых расцепителей максимального тока, номинальной силе тока расцепителя, роду тока, виду присоединения внешних проводов.

Автоматы серии А3100 применяются на промыслах в блоках управления станками-качалками, на буровых магнитных станциях и др.

Уставку автомата выбирают на следующих условиях:

номинальный ток расцепителя  не должен быть меньше номинального тока электроприемника; уставка теплового расцепителя должна быть проверена по времятоковой характеристике на время срабатывания в зоне перегрузки;

ток уставки электромагнитного расцепителя должен быть на 35—65% больше пускового тока двигателя или максимального тока электроприемника.

Уставки автоматов проверяют  по времятоковым характеристикам на избирательность отключения.

Весьма часто в схемах управления применяются контакторы переменного и постоянного тока — аппараты дистанционного действия, предназначенные для частых включений и отключений (до 1500 раз в час) в силовых электрических цепях при номинальном режиме их работы. Обычно контакторы приводятся в действие с помощью электромагнита.

Контакторы классифицируются по роду тока — постоянного и переменного  тока; по числу полюсов — одно-,  двух-,  трехполюсные и более;  по  исполнению  контактов — с замыкающими и размыкающими контактами.

За нормальное положение электромагнитного  аппарата принимается то положение, когда в катушке электромагнита не проходит ток (контактор не возбужден), отсутствует внешнее механическое воздействие на аппарат, находящийся в нормальном рабочем положении  (например, вертикальном).

Контактор постоянного тока (рис. 18) состоит из втягивающей катушки 4, неподвижной магнитной системы 3, подвижного якоря 2, неподвижных контактов 6, подвижных контактов 10, дугогасительной камеры 9 (внутри камеры расположена 
дугогасительная катушка 5), стальных щек 7 и двух групп блок-контактов: замыкающих 8 и размыкающих 1. На рис. 13 асбестоцементный кожух левой дугогасительной камеры не показан. Главные контакты 6 и 10 производят переключения в силовой цепи, они рассчитаны на включение и отключение значительной силы тока. Блокировочные контакты используются для различных переключений в цепях управления, они рассчитаны на силу тока 5—10 А. Для включения контактора    необходимо   его втягивающую катушку 4 подключить к сети постоянного тока. При этом катушка создает магнитное поле, якорь контактора притягивается к сердечнику и замыкает силовые контакты 6 и 10. Одновременно с этим закрываются замыкающие и разрываются размыкающие блокировочные контакты. После отключения втягивающей катушки от сети под действием силы подвижной части контактора контакты размыкаются. Одинаковое давление между силовыми контактами (контактное нажатие) достигается путем регулирования нажимных пружин.