Согласно типовым технологическим инструкциям по запуску, выводу на режим и эксплуатации скважин оборудованных установками электроцентробежных насосов, обязанность по своевременной и качественной подготовке наземного электрооборудования (трансформатора для погружного насоса, УЭЦН, погружного кабеля, станции управления) возлагается на начальника службы наземного нефтедобывающего оборудования, а в случае передачи работ на аутсорсинг — главного инженера сервисной компании. При этом подбор к требуемой УЭЦН станции управления, трансформатора ТМПН, сечения кабеля производится, как правило (ООО «РН-Юганскнефтегаз», ОАО «Варьеганнефтегаз» и др.), на основании заранее подготовленных таблиц технических соответствий параметров оборудования.
Другими важными элементами вышеотмеченной инструкции являются технологические описания особенностей вывода УЭЦН на режим, а также технологии проведения работ при аварийных остановках УЭЦН и нештатных ситуациях.
Очевидно, что как при формировании карт выбора скважного оборудования, так и при составлении инструкций по его эксплуатации, необходимо учитывать всевозможные режимы работы. К примеру, выбор ТМПН по мощности УЭЦН без учета добавочного теплового воздействия различных факторов может привести к последующей эксплуатации трансформатора в режиме повышенной тепловой нагрузки и ускоренному износу его изоляции. Опускание исследования тепловых динамических режимов ТМПН при его повторных горячих пусках, при резком набросе нагрузке (режим отрабатывания автоматики повторного включения, разрушение песчаных пробок методом прямого пуска) может привести к превышениям температур узлов ТМПН свыше предельно допустимых и вызвать отказ трансформатора вследствие межвиткового пробоя изоляции, вызванного локальным изменением диэлектрической прочности. Другим опасным режимом является резкий наброс нагрузки при «холодном» ТМПН – высокой вязкости масла, вызванной низкой температурой ОС. В таких условиях отвод тепла от обмоток затруднен в связи с низкой интенсивностью конвекции, в результате чего также возможны местные перегревы изоляции, ускоряющие ее износ, а в критических режимах – отказы.
Предполагается, что будет полезным использование программного продукта, позволяющего проводить инженерные исследования возможных динамических тепловых режимов ТМПН и других силовых маслонаполненных трансформаторов. Специалист, используя первичную информацию об электротехническом комплексе «СЕТЬ-ТМПН-УЭЦН», сможет получать результаты расчета возможных тепловых режимов ТМПН, а также результат автоматизированного анализа возможных опасных режимов в виде набора рекомендуемых параметров ТМПН, которые в последствие могут быть использованы для технико-экономического обоснования выбора трансформатора.
Приложение может быть полезно не только специалистам НГДП, а также использоваться при поверочном анализе особых режимов работы как специальных трансформаторов, так и общепромышленных. Анализ возможных тепловых режимов трансформаторов с учетом переходных процессов может быть востребован на различных этапах решения задач электроснабжения:
1. Изысканий – предпроектная проработка.
2. Синтеза – разработка новых проектов.
3. Анализа – исследование существующих решений на необходимость и эффективность модернизации.
4. Экспертизы – оценка готовых инвестиционных проектов.
Известна программа расчета нагрева и износа силовых трансформаторов [25], представляющая собой автоматизированную методику, изложенную в ГОСТ 14209-97 [119]. Программа, используя введенные пользователем параметры модели и режима по стандартам нагрузки СТ [119, 120], позволяет рассчитывать относительный годовой износ изоляции исходя из изменения температуры наиболее нагретой точки трансформатора в течение суток и года, наглядно представлять изменение температуры масла и обмотки в течение суток, как в табличном виде, так и в виде графика, рассчитывать возможные максимальные температуры в течение года с учётом изменений температуры окружающей среды зимой и летом, а также с учётом изменения нагрузки на трансформатор в зимний и летний период, учитывать тепловые характеристики различных по мощности трансформаторов с различными системами охлаждения.
Модель по стандарту нагрузки, как показано в главе III, имеет низкую адекватность при значительных отклонениях параметров сети от номинальных. Учет ряда факторов значительно влияет на результаты моделирования, их опускание во множестве режимов недопустимо.
Предлагается к компиляции программный продукт, интерфейсы вкладок которого представлены на рисунках 4.6-4.8, алгоритм работы на рисунке 4.9. Основным модулем приложения будет являться подпрограмма, использующая более адекватную тепловую модель, чем предложена в стандарте нагрузки — планарную четырехмассовую математическую модель нестационарных тепловых процессов. В отличии от известного приложения [25], предлагаемая программа позволит учитывать ряд значимых факторов, таких как несимметрия питающего напряжения по нулевой и обратной последовательности, несинусоидальность питающего напряжения, фактор повышенной частоты питающего напряжения, фактор вязкости масла и др. При программировании может быть использован один из известных численных методов решения дифференциальных уравнений [32].
Правильный расчёт силового трансформатора
