Электроснабжение насосной станции

 

 

Электроснабжение насосной станции осуществляется путем подключения к энергосистемам посредством линий электропередач. Поступление энергии в большинстве случаев производится централизовано. Уровень надежности подключения должен совпадать с требованиями, налагаемыми на категорию, к которой относится насосная станция. Категория электрического оборудования определяется согласно правилам ПУЭ-76, в которых четко прописаны параметры эксплуатационной надежности.

 

Для объектов первого класса необходимо предусмотреть два источника питания, работающих независимо и способных полностью удовлетворить потребность станции в электроэнергии. В процессе  подачи питания задействуются пара высоковольтных линий, работающих под напряжением от 3 до 10 киловольт (характерно для станций с работающими двигателями 3-6 киловольт).

 

При подаче высоковольтного напряжения необходимо дополнительно ввести в эксплуатацию понизительные трансформаторы, под монтаж которых отводят отдельное помещение. Если объем необходимого питания невелик, насосная станция может быть подключена к любой трансформаторной подстанции, при этом, подача электроэнергии осуществляется с помощью фидеров.

 

Типы двигателей и правила электроснабжения насосной станции

Чаще всего на насосных станциях можно встретить двигатели синхронного и асинхронного типа, работающие от 3-фазного переменного тока. Стандартные уровни напряжения для подобных электроприводов составляют: 220, 380. 500 вольт или 6-10 киловольт. Выбор привода с определенным уровнем потребления тока осуществляется исходя из проектной производительности насосного агрегата.

Приводы асинхронного типа

Асинхронный тип двигателя наиболее распространен на насосных станциях, его отличает простота эксплуатации. Вид ротора (фазовый и короткозамкнутый) определяется типом обмоток. Исходя из специфики объекта и правил, по которым проводится электроснабжение насосной станции, выбор в пользу короткозамкнутого типа электродвигателя с асинхронным режимом работы является более предпочтительным. Для их запуска не требуются дополнительные пусковые агрегаты, а характеристики пускового момента не накладывают ограничения при подключении двигателя в момент высокой нагрузки.

 

В момент подключения мощность асинхронного электропривода должна сохраняться на сравнительно небольшом уровне (около 100-200 кВт). Это правило обусловлено тем, что величина пускового тока в них может превышать номинальное напряжение в несколько раз, а в ПУЭ напрямую запрещается допущения падения напряжения больше чем 10-15% от номинальной величины. Уровень мощности двигателя также должен рассчитываться с учетом мощности питающей подстанции.

 

Решение проблемы высокого пускового тока

Чтобы снизить параметр пускового тока, характерный для асинхронных двигателей, можно воспользоваться следующими рекомендациями:

1. После того как двигатель вошел в штатный режим с нормальной частотой вращения, статорные обмотки переключаются на «треугольник» со «звезды».
2. В статорную цепь дополнительно включаются сопротивления, а запуск производится в ступенчатом режиме.
3. Применяются пусковые автотрансформаторы.
4. Каждая из описанных методик требует для своей реализации дополнительное оборудование. Таким образом, эксплуатация двигателя усложняется, возникают трудности с автоматизацией всей системы.

Синхронные двигатели и электроснабжение насосной станции

Для начала работы синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор на предварительном этапе. Для этой цели ротор оснащается еще одной короткозамкнутой обмоткой, также позволяющей стабилизировать скоростной режим ротора при просадках тока в питающей сети. Для приводов синхронного типа характерен высокий коэффициент в плане мощности, они стабильно работают от сетей с неустойчивым напряжением. Благодаря данным преимуществам двигатели наилучшим образом подходят для объектов, требующих мощный силовой агрегат (от 250 кВт.).

 

 

Зависимость параметра частоты вращения от количества статорных пар полюсов обмотки

 

Кол-во пар полюсов	Частота вращения, мин-1
	Синхронный тип	Асинхронный тип
1 2 3 4 5	3 тыс. 1,5 тыс. 1 тыс. 750 600	от 2,89 до 2,97 тыс. от 1,45 до 1,48 тыс. от 970 до 985 от 730 до 735 от 585 до 590

Защита двигателей от внешних воздействий

В зависимости от условий, в которых организуется электроснабжение насосной станции, выбирается двигатель с определенным набором характеристик и типом исполнения (закрытый, незащищенный, брызгозащищенный и др.). Поскольку двигатель станции чаще всего устанавливается в помещении, рекомендуется выбирать защищенный вариант исполнения. Высокая влажность внутри здания также обуславливает наличие защиты от сырости и брызг. На станциях шахтного типа, находящихся в плохо проветриваемых углубленных помещениях, требуется установка защищенных двигателей с функцией принудительной вентиляции.

 

Скоростные режимы двигателей

Регулируемые электродвигатели применяются в тех случаях, когда один из агрегатов насосной станции нуждается в регуляции напора подаваемой воды. Функция реализуется за счет увеличения или уменьшения частоты вращения привода. Для аналогичных целей предусмотрены многоскоростные двигатели, в отличие от предыдущего типа устройств, их скоростных характеристики могут меняться дискретно за счет подключения определенного количества пар статорных полюсов. Бывают 2 и 4-скоростные агрегаты мощностью ниже 100 киловольт и 2-скоростные высокопроизводительные приводы.

 

Плавная смена скоростного режима проводится с помощью специальной муфты скольжения, обладающей электромагнитными свойствами. ЭМС устанавливается непосредственно между насосом и двигателем, предназначены для агрегатов мощностью ниже 240 кВт. Муфты выпускаются в шести вариантах исполнения и работают с частотами скольжения в пределах 1-3 тыс. оборотов в минуту.

 

В двигателях, которые работают в режиме асинхронно-вентильного каскада, изменение частоты вращения производится за счет введения дополнительного ЭДС в цепь ротора. Высокопроизводительные приводы мощностью 360-1440 кВт также нуждаются в преобразователях ПАВК.