Электрооборудование погружных электротехнологических установок

 
 
 
 
 
Ƿ. Ǵ. Ǽȇȓȏșȕȉ, ǩ. ǧ. DZȕȖȢȗȏȔ 
 
 
 
 
 
 
ȄDzǬDZǹǷǵǵǨǵǷǺǫǵǩǧǴǯǬ  
ǶǵǪǷǺǭǴȂǼ 
ȄDzǬDZǹǷǵǹǬǼǴǵDzǵǪǯǾǬǸDZǯǼ 
ǺǸǹǧǴǵǩǵDZ 
 
 
ǺȞȌȈȔȕȌ ȖȕȘȕȈȏȌ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
dzȕȘȑȉȇ    ǩȕȒȕȊȋȇ 
«ǯȔțȗȇ-ǯȔȍȌȔȌȗȏȦ» 
2024 
 

УДК 621.314 
ББК 31.26 
Х18 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор кафедры кибернетических систем  
института геологии и нефтегазодобычи Тюменского индустриального  
университета В. Г. Логачев; 
д-р техн. наук, профессор кафедры электротехники и электрооборудования  
Омского института водного транспорта К. В. Хацевский 
 
 
 
 
 
 
Хамитов, Р. Н. 
Х18  
 
Электрооборудование погружных электротехнологических установок : 
учебное пособие / Р. Н. Хамитов, В. А. Копырин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 128 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1591-0 
 
Изложена актуальная техническая информация об электрооборудовании установок электроцентробежных насосов для добычи нефти. Описан 
перспективный способ повышения энергетической эффективности электротехнического комплекса для добычи нефти за счет использования внутрискважинных компенсаторов реактивной мощности. 
Для студентов, обучающихся по направлению 13.03.02 и 13.04.02 
«Электроэнергетика и электротехника».  
 
УДК 621.314 
ББК 31.26 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1591-0 
” Хамитов Р. Н., Копырин В. А., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4 
1. НАЗЕМНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ......................................................... 5 
1.1. Питающий трансформатор 
.......................................................................... 6 
1.2. Кабельная линия 
......................................................................................... 44 
1.3. Станция управления 
................................................................................... 53 
Контрольные вопросы ...................................................................................... 59 
2. ПОГРУЖНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ .................................................... 60 
2.1. Погружной асинхронный электродвигатель ........................................... 60 
2.2. Внутрискважинный компенсатор реактивной мощности 
.................... 107 
2.3. Термоманометрические системы ........................................................... 113 
Контрольные вопросы .................................................................................... 121 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 123 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.................................................................... 124 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 

ВВЕДЕНИЕ 
В нефтедобывающей отрасли России при эксплуатации нефтяных 
скважин широкое распространение получили погружные установки 
электроцентробежных насосов, на долю которых приходится 80 % всей 
добываемой нефти. Например, из 30 000 скважин ПАО «ЛУКОЙЛ» свыше 60 % оборудовано этими установками, а из 22 929 скважин АО «Сургутнефтегаз» – 75 %. 
Основными поставщиками погружных установок для добычи нефти 
на 
территории 
Российской 
Федерации 
являются 
ООО 
«Алмаз»,  
ООО «Алнас», ООО «Борец», группа компаний «Новомет», ОАО «БЭНЗ», 
Schlumberger и Baker Hughes. На их долю приходится 90 % рынка погружного оборудования для добычи нефти.  
За последние 10 лет номенклатура выпускаемого оборудования существенно расширилась, часть оборудования была модернизирована. В связи 
с этим возник вопрос актуальности технической информации о выпускаемом оборудовании для использования ее в учебном процессе. 
В настоящем учебном пособии приведена техническая информация о 
современном электрооборудовании, входящем в состав электротехнических комплексов установок электроцентробежных насосов для добычи 
нефти. Данные предоставлены ООО «Алмаз» (г. Радужный).  
 
 
 
 
4 

1. НАЗЕМНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ 
Под электротехническим комплексом (ЭТК) установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) понимается совокупность наземного и погружного 
электрооборудования, скомпонованного для приема, трансформации электрической энергии, управления ее потоком, преобразования электрической 
энергии в механическую и передачи её погружному насосу [1]. Общая однолинейная электрическая схема ЭТК УЭЦН с внутрискважинным компенсатором реактивной мощности (ВКРМ) изображена на рис. 1.1.  
Наземная часть включает станцию управления (СУ), питающий трансформатор, кабельную линию, иногда кабельный барабан. Погружная часть 
включает асинхронный или вентильный погружной электродвигатель (ПЭД) 
с короткозамкнутым ротором и гидрозащитой, погружной кабель с удлинителем, ВКРМ, термоманометрическую систему (ТМС) и др. [2, 3]. 
 
 
Рис. 1.1. Однолинейная электрическая схема ЭТК УЭЦН:  
СУ – станция управления; ПЭД – погружной электродвигатель;  
КЛ – кабельная линия; ТМПН – термоманометрическая система погружная;  
ВКРМ – внутрискважинный компенсатор реактивной мощности 
В УЭЦН, помимо ЭТК, также входит гидромеханическая подсистема: 
арматура устья, многоступенчатый погружной центробежный насос, оборудованный приемной сеткой и обратным клапаном, насосно-компрессорные 
трубы (НКТ). В комплект погружной установки может входить сливной 
клапан, предназначенный для слива жидкости из НКТ при подъеме установ5 

ки. ПЭД соединен с узлом гидрозащиты, а тот – с центробежным насосом 
посредством фланца. При эксплуатации скважин с высоким газосодержанием откачиваемой нефтесодержащей жидкости для уменьшения вредного 
влияния свободного газа на работу погружного центробежного насоса  
на входе насоса может быть установлен газосепаратор [4, 5]. 
 
1.1. ПИТАЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР 
Трехфазные масляные трансформаторы серии ТМПН и ТМПНГ  
(рис. 1.2–1.9) предназначены для поддержания рабочего напряжения погружных электродвигателей УЭЦН. 
В ЭТК УЭЦН питающий трансформатор представляет собой преобразователь трехфазного напряжения низкого уровня 380 (480) В частотой 50 Гц  
в трехфазное напряжение более высокого уровня без регулирования его 
частоты. Регулирование напряжения осуществляется на полностью отключенном трансформаторе. 
Трансформаторы выпускаются согласно требованиям ГОСТ 11677-85  
и предназначены для эксплуатации в районах с умеренным или холодным 
климатом в условиях, соответствующих ГОСТ 15150–69: при высоте над 
уровнем моря не более 1000 м на открытом воздухе при температурах  
от +40 до –45 °С в исполнении У1 и от +40 до –60 °С в исполнении УХЛ1. 
Относительная влажность воздуха – не более 80 % при +25 °С. Трансформаторы не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов,  
в химически активной и взрывоопасной среде. 
Структура условного обозначения ТМПНХ1-Х2/Х3-Х1: 
Т – трехфазный трансформатор; 
М – естественное масляное охлаждение; 
ПН – для питания погружных электронасосов;  
X1 – степень защиты масла (Г – герметичный, в гофрированном баке; 
отсутствие обозначения – негерметичный, с расширителем); 
X2 – мощность трансформатора (кВА); 
X3 – наибольший класс напряжения (кВ); 
X1 – климатическое исполнение (У, УХЛ) и категория размещения по 
ГОСТ 15150-69. 
Основные 
технические 
характеристики 
трансформаторов 
даны  
в табл. 1.1–1.6.  
 
6 

 
Рис. 1.2. Общий вид трансформаторов серии ТМПН мощностью 63–250 кВА:  
1 – салазки; 2 – зажим заземления; 3 – табличка; 4 – крюк для подъема трансформатора; 
5 – воздухоосушитель; 6 – маслорасширитель; 7 – маслоуказатель; 8 – кожух  
защитный; 9 – крышка защитного кожуха; 10 – вводы; 11 – термометр в оправе;  
12 – радиатор; 13 – скоба для крепления кабеля; 14 – бак; 15 – пробка сливная  
с устройством, препятствующим несанкционированному сливу масла;  
16 – приводы блока переключателей 
7 

 
Таблица 1.1 
Размеры, мм 
Масса, кг 
 
Напряжение к. з.,  
%, не более 
240 
128 
5,5 
1140 570 
1370 
500 
480 
153 
500 
х. х. 
к. з. 
L 
B 
H 
A 
A1 
масла полная 
Потери, Вт 
8 
1023(35,6)-982(37)- 
941(38,7)-900(40,4)856(42,5)-824(42,5)781(42,5)-739(42,5)698(42,5)-657(42,5) 
675(53,9)-643(56,6)- 
611(59,5)-584(59,5)549(59,5)-517(59,5)483(59,5)-455(59,5)423(59,5)-391(59,5) 
1143(31,8)-106(32,9)1069(34)-1032(35,3)- 
995(36,6)-958(38)921(39,5)-884(39,5)847(39,5)-810(39,5)773(39,5)-736(39,5)699(39,5)-662(39,5)625(39,5)-588(39,5)- 
551(39,5)-514(39,5)477(39,5)-440(39,5) 
Напряжение  
(ток) ступеней  
регулирования, В (А) 
 
Номинальное 
напряжение ВН, В 
 
10 
856 
10 
611 
Кол-во ступеней  
регулирования 
 
Схема и группа  
соединения  
обмоток 
Технические характеристики трансформаторов серии ТМПН в овальном баке с расширителем 
 
63 
Ун/У-0 
Номинальная  
мощность, кВА 
 
 
Тип  
трансформатора 
ТМПН63/1-УХЛ1 
ТМПН63/3-УХЛ1 
20 
921 

Продолжение табл. 1.1 
Размеры, мм 
Масса, кг 
Напряжение к. з.,  
%, не более 
290 
197 
5,5 
1200 
800 
1400 
550 
480 
190 
660 
Потери, Вт 
х. х. 
к. з. 
L 
B 
H 
A 
A1 
масла полная 
9 
736(78,4)-708(78,4)681(78,4)-649(78,4)620(78,4)-592(78,4)562(78,4)-530(78,4)502(78,4)-475(78,4) 
958(60,3)-920(62,8)882(65,5)-844(68,4)810(68,4)-782(68,4)747(68,4)-709(68,4)671(68,4)-633(68,4) 
Напряжение  
(ток) ступеней  
регулирования, В (А) 
1690(34,2)-1646(35,1)- 
1602(36)-1558(37,1)- 
1514(38,1)-1470(39,3)1426(40,5)-1382(41,8)1338(43,2)-1294(44,6)1250(46,2)-1206(46,2)1162(46,2)-1118(46,2)1074(46,2)-1030(46,2)986(46,2)-942(46,2)898(46,2)-854(46,2)810(46,2)-766(46,2)722(46,2)-678(46,2)634(46,2) 
 
 
Номинальное  
напряжение ВН, В 
 
5 
1170 
1170(49,4)-1108(49,4)1045(49,4)-983(49,4)920(49,4) 
10 
736 
10 
844 
25 
1250 
Кол-во ступеней  
регулирования 
Схема и группа  
соединения  
обмоток 
 
Номинальная  
мощность, кВА 
 
Тип  
трансформатора 
ТМПН100/3УХЛ1 
100 
Ун/У-0 

Продолжение табл. 1.1 
Размеры, мм 
Масса, кг 
 
Напряжение к. з.,  
%, не более 
440 2100 
5,5 
1250 
825 
1550 
550 
550 
245 
820 
х. х. 
к. з. 
L 
B 
H 
A 
A1 
масла полная 
Потери, Вт 
10 
Напряжение  
(ток) ступеней  
регулирования, В (А) 
2500(28,9)-2440(29,6)2380(30,3)-2320(31,1)2260(31,9)-2200(32,8)2140(33,7)-2080(34,7)2020(35,7)-1960(36,8)1900(38)-1840(39,2)1780(40,5)-1720(42)1660(43,5)-1600(45,1)1540(46,9)-1480(46,9)1420(46,9)-1360(46,9)1300(46,9)-1240(46,9)1180(46,9)-1120(46,9)1060(46,9)-1000(46,9)940(46,9)-880(46,9)820(46,9)-760(46,9)700(46,9)-640(46,9)580(46,9)-520(46,9)460(46,9)-400(46,9) 
 
Номинальное 
напряжение ВН, В 
 
5 
1610 
1610(35,9)-1525(35,9)1440(35,9)-1355(35,9)1270(35,9) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
1980 
2210(26,0)-2095(27,6)1980(29,2)-1865(29,2)1750(29,2) 
Кол-во ступеней  
регулирования 
 
Схема и группа  
соединения  
обмоток 
Номинальная  
мощность, кВА 
 
Тип  
трансформатора 
ТМПН125/3УХЛ1 
125 
Ун/У-0 
36 
1540