Электроснабжение и электрооборудование насосной станции

Электроснабжение и электрооборудование насосной станции напрямую влияет на характеристики ее работы. В большинстве случаев насосные комплексы запитываются от линий электропередач, что обеспечивает надежность и бесперебойность функционирования станции.

Классы надежности электроснабжения и электрооборудования насосной станции

Как правило, насосные станции различаются по классу надежности, который зависит от способа электроснабжения и электрооборудования.
Для первого класса должны обеспечиваться условия подачи электроснабжения от двух источников, не связанных между собой. При этом работа комплекса должна полностью обеспечиваться каждым источником по отдельности без каких-либо ограничений. Энергоснабжение насосных комплексов первых двух классов обеспечивается линиями электропередач с рабочим напряжением от трех до десяти киловольт. Таких линий должно быть две.

Если комплекс выдает невысокую мощность, его энергоснабжение осуществляется от трансформаторных подстанций, расположенных поблизости. При этом используются кабели пониженного напряжения. В том случае, если линия электропередач подведена к зданию станции, в нем организуется отдельное помещение для монтажа понижающих трансформаторов.

Характеристики двигателей для электроснабжения и электрооборудования насосной станции

Основным регламентирующим документом для категорирования насосных комплексов являются правила оборудования электрических установок (ПУЭ-76). Основные типы двигателей насосных комплексов – асинхронные и синхронные, работающие от трех фаз. Агрегаты трехфазного тока работают от номиналов напряжения в 220, 380, 500 вольт, а также 6 и 10 киловольт. Как правило, напряжение до 0,5 киловольт является достаточным для нормального функционирования комплексов мощностью не более 200 киловатт. Более мощные станции нуждаются в источнике энергии в 6 либо 10 киловольт.

Асинхронные электродвигатели

Данный тип силовых агрегатов наиболее часто встречается на станциях перекачки. По технологии работы такие установки разделяются на агрегаты с короткозамкнутым либо фазовым ротором. При этом первый тип двигателей наиболее удачно вписывается в конструкцию комплекса, так как дает возможность обходиться без пусковых механизмов при запуске двигателя. Пусковой момент таких агрегатов обеспечивает их запуск под нагрузкой.

Разница в силе тока агрегатов с короткозамкнутым ротором отличается в момент запуска и рабочего цикла не менее чем в три раза и не более чем в семь раз. При этом напряжение в момент пуска двигателя не должно провисать более чем на 15 процентов от рабочего. Отсюда вытекают и ограничения в работе подобных устройств. Агрегаты с короткозамкнутым ротором допускается использовать при мощности комплекса не более 200 киловатт.

Для того чтобы пусковой ток не достигал больших величин, используются следующие методы:

Только набор номинальных оборотов вращения является основанием для переключения обмоток статора со звезды на треугольник.
Запуск электродвигателя осуществляется последовательно. Ступенчатый пуск возможен при добавлении сопротивления в обмотки статора.
Включение в цепь питания автотрансформаторов запуска.

Любое из указанных мероприятий требует дополнительных затрат, что сказывается на эффективности агрегата и негативно влияет на автоматизацию комплекса. Рабочая частота вращения лопастей электрического двигателя зависит от количества пар полюсов статора:

Одна пара – 2890-2970 оборотов в минуту;
Две пары – 1450-1480 оборотов в минуту;
Три пары – 970-985 оборотов в минуту;
Четыре пары – 730-735 оборотов в минуту;
Пять пар – 585-590 оборотов в минуту.

Синхронные электродвигатели

Устройства подобного типа предполагают ранний разгон ротора, который осуществляется благодаря установке небольшой короткозамкнутой обмотки. С помощью данного элемента нивелируются колебания вращения ротора и, соответственно, пусковые токи статора.
Показатели мощности синхронных агрегатов обеспечивают стабильную работу комплекса. Кроме того, подобное оборудование в меньшей мере зависит от колебаний напряжения в электросети. Станции мощность 300 киловатт и более оснащаются синхронными агрегатами.

Показатели синхронных агрегатов приведены ниже:

Одна пара – 3000 оборотов в минуту;
Две пары – 1500 оборотов в минуту;
Три пары – 1000 оборотов в минуту;
Четыре пары – 750 оборотов в минуту;
Пять пар – 600 оборотов в минуту.

Варианты исполнения двигателей для электроснабжения и электрооборудования насосной станции

Как правило, электроснабжение и электрооборудование насосной станции функционирует в условиях повышенной влажности. Поэтому электрические двигатели могут поставляться в нескольких вариантах исполнения. При монтаже агрегата в здании комплекса, двигатель должен быть выполнен в защитном варианте.

Если помещение достаточно сырое, используются агрегаты влагозащитного варианта. Изоляция таких механизмов должна выдерживать воздействие влаги. При установке насосного оборудования в шахту либо в заглубленном варианте станции, электродвигатели должны быть в защитном исполнении. При этом вентиляция агрегатов должна выполняться принудительно, независимо от ее наличия в машинном зале.
Уровень подачи воды и ее давление доступно к регулированию на оборудовании насосной станции. Для этого используются электродвигатели с регулировкой частоты вращения. С помощью многоскоростных агрегатов появляется возможность плавного управления числом оборотов двигателя, путем включения либо отключения пар полюсов.

Для обеспечения мощности не более 100 киловатт используются двигатели с двумя либо четырьмя скоростями. Большая мощность достигается при помощи агрегатов высокого напряжения с двумя скоростями.Плавного вращения лопастей агрегата можно добиться с помощью специальных электромагнитных муфт, смонтированных в цепь между насосом и приводом. При этом скольжение привода влияет на регулировку частоты вращения. Муфты скольжения могут поставляться в шести размерах. При этом частота вращения может варьироваться от тысячи до трех тысяч оборотов за минуту.

Еще один способ регулировки количества оборотов – использование асинхронно-вентильного каскада. Принцип действия основан на добавлении в роторную цепь дополнительной ЭДС. Такие устройства устанавливаются на приводы от 360 до 1440 киловатт мощности. Не за горами выпуск преобразователей более высокой мощности.

▶