Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования 
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
А. А. СТЕПАНОВ, Б. В. МАЛОЗЁМОВ,  
Е. Ю. АБРАМОВ 
 
 
 
 
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ 
УСТАНОВКИ И КОМПЛЕКСЫ 
В НЕФТЕГАЗОВОЙ  
ПРОМЫШЛЕННОСТИ 
 
Утверждено 
Редакционно-издательским советом университета 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК  
2025 
 

УДК 621.31:622(075.8) 
         С794 
 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор З. С. Темлякова 
канд. техн. наук А. А. Голицын 
 
Степанов А. А. 
С794   
Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой 
промышленности: учебное пособие / А. А. Степанов, Б. В. Малозёмов, Е. Ю. Абрамов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2025. – 86 с. 
ISBN 978-5-7782-5481-7 
Изложены вопросы электроснабжения предприятий нефтегазовой 
промышленности; основные принципы построения систем электроснабжения. Даны характеристики электротехнических комплексов буровых установок, технологических установок насосной эксплуатации 
скважин, промысловых компрессорных и насосных станций, перекачивающих насосных станций магистральных нефтепроводов. Рассмотрены вопросы организации внешнего и внутреннего электроснабжения 
объектов добычи, подготовки и транспортировки нефти, нефтепродуктов и газа. 
Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения 
по направлению (специальностей) 15.03.04 и 15.04.04 «Автоматизация 
технологических процессов и производств». Может быть использовано студентами, специалистами, магистрантами и аспирантами данного профиля, изучающими системы электроснабжения предприятий. 
 
 
УДК 621.31:622(075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-5481-7  
 
 
 
 
 
© Степанов А. А., Малозёмов Б. В., 
    Абрамов Е. Ю., 2025 
© Новосибирский государственный 
    технический университет, 2025 
 

 
 
 
 
 
 
1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ  
НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ДОБЫЧЕ,  
ПЕРЕРАБОТКЕ, ТРАНСПОРТИРОВКЕ 
И ХРАНЕНИЮ 
1.1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ  
К КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 
Электрическая энергия – основной вид энергии, используемой на 
предприятиях по добыче, транспортировке, переработке и хранению 
нефти и газа. Основными источниками электроснабжения нефтегазодобывающих предприятий являются электрические сети распределительных сетевых компаний и автономные электростанции собственных нужд (ЭСН). 
Электрическая энергия, поставляемая распределительными сетевыми 
компаниями, должна соответствовать требованиям ГОСТ 32144–2013 
«Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». 
Стандарт устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трех- и однофазного тока частотой 50 Гц 
в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся 
в собственности различных нефтегазодобывающих предприятий. 
При соблюдении норм (ГОСТ 32144–2013) обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей распределительных сетевых компаний и систем электроснабжения нефтегазодобывающих 
предприятий. 

Для объектов нефтегазодобычи к основным показателям КЭ относятся отклонения и несинусоидальность напряжения, провалы и импульсы напряжения и временные перенапряжения. 
Нормально и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения 
y
dU
 на выводах приемников электрической 
энергии равны соответственно ±5 и ±10 % от номинального напряжения 
электрической сети. 
Нормально допустимые (в числителе) и предельно допустимые 
(в знаменателе) значения коэффициента искажения синусоидальности 
кривой напряжения в точках присоединения к электрическим сетям распределительных сетевых компаний с разным номинальным напряжением в процентах приведены в табл. 1. 
Т а б л и ц а  1.1 
UНОМ, кВ 
0,38 
6…20 
35 
110…330 
Kи 
8/12 
5/8 
4/6 
2/3 
Предельно допустимое значение длительности провала напряжения 
в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. 
Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики. 
Импульс напряжения характеризуется величиной и длительностью 
грозовых и коммутационных перенапряжений, которые могут достигать 
ном
2,5...7U
 при продолжительности от единиц до нескольких сотен 
микросекунд. 
Временное перенапряжение характеризуется коэффициентом временного перенапряжения, равным отношению величины перенапряжения к номинальному напряжению. Значения коэффициентов временных 
перенапряжений, возникающих в электрических сетях энергоснабжающей организации, приведены в табл.1.2. 
Т а б л и ц а  1.2 
Длительность временного перенапряжения, с 
До 1 
До 20 
До 60 
Коэффициент временного перенапряжения, о.е. 
1,7 
1,31 
1,15 
В среднем за год в точке присоединения возможно около 30 временных перенапряжений. 

1.2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ГЕНЕРАТОРОВ  
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД 
Электроснабжение собственных нужд (ЭСН) на предприятиях 
нефтегазодобычи используется в следующих случаях: 
 для автономного электроснабжения потребителей электроэнергией; 
 для обеспечения потребителей электроэнергией при параллельной работе ЭСН с энергосистемой; 
 для обеспечения потребителей электроэнергией на более выгодных условиях, чем от энергосистемы. 
При единичной мощности генерирующих электроустановок ЭСН 
менее 3,5 МВт в качестве приводов генераторов применяются дизельные и газопоршневые двигатели внутреннего сгорания, при мощностях свыше 3,5 МВт – двухтопливные газотурбинные установки. При 
этом должна быть предусмотрена комплексная система подготовки 
и очистки топливного газа до уровня, соответствующего паспортным 
данным приводного двигателя. Если уровень подготовки и очистки топливного газа не соответствует требованиям паспортных данных приводного двигателя, то мощность, развиваемая электроагрегатом в установившемся режиме, должна быть снижена до уровня, определяемого 
свойствами попутного газа. Это должно быть учтено при выборе количества установленных на ЭСН электроагрегатов. 
На ЭСН должен быть предусмотрен запас энергоносителя в объеме, 
достаточном для обеспечения электрической энергией потребителей на 
время, определяемое в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» и ведомственных нормативных документов. 
Возможны следующие варианты применения ЭСН на нефтегазовых месторождениях: 
 ЭСН используется в автономном режиме без связи с сетью энергосистемы (при удалении месторождения от энергосистемы, при напряжении распределения электрической энергии 35…110 кВ на расстояние 30…40 км и более). Попутный нефтяной газ в этом варианте утилизируется в пределах потребности в топливе для выработки требуемого 
количества электроэнергии. При большой газонасыщенности добы- 
ваемой нефти всегда возможны избыток газа и проблема его утилизации. 

При меньшей газонасыщенности нефти не исключен дефицит газа для 
электростанции, существующий постоянно или в отдельные периоды 
разработки месторождения. При дефиците газа или его отсутствии для 
выработки электроэнергии на начальной стадии разработки месторождения используется резервное топливо; 
 ЭСН обеспечивает часть потребностей месторождения в электроэнергии, а недостающая часть электроэнергии и необходимый резерв 
мощности обеспечиваются энергосистемой. Мощность электростанции 
в этом случае определяется свободными ресурсами газа; 
 ЭСН в нормальном режиме работы обеспечивает все потребности 
месторождения в электроэнергии и только при плановой или аварийной 
остановке части агрегатов электростанции недостающая электроэнергия потребляется от сети энергосистемы. Утилизация попутного газа 
обеспечивается только в пределах потребности выработки электроэнергии. Избыток газа должен утилизироваться другими способами. При дефиците газа возможно либо использование резервного топлива, либо 
потребление недостающей электроэнергии от энергосистемы. При использовании этого варианта должны быть получены технические условия энергосистемы на подключение автономной электростанции к системной подстанции, коммерческие условия на резервирование мощности и, если необходимо, на использование сетевых элементов энергосистемы; 
 мощность автономной электростанции превышает потребности 
месторождения, при этом избыток электроэнергии выдается в сеть энергосистемы. Обеспечивается полная утилизация попутного нефтяного 
газа. Экономическая целесообразность такого варианта должна быть 
оценена с учетом технических и коммерческих требований, выдвигаемых энергосистемой; 
 ЭСН используется как резервный источник энергии при отключениях или ограничениях в энергосистеме. 
Окончательный выбор варианта использования ЭСН проводится на 
основе технико-экономического анализа с учетом условий эксплуатации генерирующих электроустановок, расположения месторождения 
относительно элементов сети распределительной сетевой компании,  
а также населенных пунктов. 

Количество, единичная мощность и сроки ввода силовых агрегатов 
ЭСН выбираются на основе следующих данных: 
 о максимальной электрической нагрузке и электропотреблении 
месторождения; 
 об изменении (увеличении) электрической нагрузки месторождения в процессе его разработки; 
 о свободном ресурсе попутного нефтяного газа; 
 о необходимой степени резервирования мощности ЭСН по условию обеспечения надежности электроснабжения потребителей месторождения; 
 о варианте применения ЭСН. 
Выбор электроагрегатов ЭСН должен проводиться с учетом и соблюдением следующих условий: 
 число типоразмеров двигателей на ЭСН должно быть минимальным; 
 загрузка модулей и электростанции должна обеспечивать использование «нагруженного» резерва; 
 коэффициент готовности электроагрегатов ЭСН должен быть не 
менее 0,99; 
 коэффициент технического использования электроагрегатов ЭСН 
должен быть не менее 0,98; 
 если резервирование электроснабжения осуществляется от его источника, пропускная способность резервной линии электропередачи 
должна обеспечивать передачу недостающей мощности; 
 на всех этапах развития должен быть обеспечен пуск наиболее 
мощных электродвигателей при сохранении устойчивости остальных 
потребителей; 
 должны обеспечиваться наилучшие экономические и эксплуатационные показатели: это минимальный срок окупаемости капитальных 
вложений, максимальная прибыльность ЭСН, минимальная стоимость 
строительно-монтажных работ, эксплуатационных затрат, численность 
обслуживающего персонала. 
Комплектация ЭСН должна обеспечить минимальные перерывы и 
ущерб от перерывов в электроснабжении и максимальную живучесть 
технологического процесса добычи нефти и газа в экстремальных ситуациях. Поэтому на ЭСН должно быть установлено дополнительное  

количество электроагрегатов, необходимое для обеспечения своевременного вывода отдельных агрегатов на технические осмотры, текущие 
и капитальные ремонты без снижения номинальной нагрузки электростанции. 
Поршневые и газотурбинные двигатели, генераторы, электротехническое оборудование и системы автоматики электроагрегатов не обладают 100 %-й надежностью. Поэтому необходимо учитывать возможность преждевременного выхода из строя отдельных систем электроагрегатов и их внепланового ремонта и соответственно увеличивать количество электроагрегатов электростанции с целью повышения надежности электроснабжения потребителей до заданного уровня. Кроме того, 
на ЭСН должны быть электроагрегаты как в нагруженном, так и ненагруженном резерве. С учетом сказанного баланс агрегато-часов электростанции должен определяться по формуле 
 
СТ
a
рез
рем
a
к
к раб
к
рем
1
1
,i
n
n
i
i
i
i
i
T n
T n
T n
T
n
T n








 
(1.1) 
где к
T  = 8760 ч – календарное время года работы ЭСН в течение года; 
СТ
n
 – число агрегатов, установленных на электростанции; 
раб
n
 – число 
агрегатов, постоянно находящихся в работе для обеспечения нагрузки с 
учетом ненагруженного резерва; 
рез
n
 – число агрегатов, постоянно 
находящихся в резерве и обеспечивающих покрытие краткосрочных 
максимумов нагрузки или вводимых в кратчайшие сроки взамен агрегатов, выходящих в ремонт (профилактический либо аварийный); 
рем
T
 – 
календарное время, необходимое на профилактические ремонты одного 
агрегата в год в соответствии с техническими условиями на поставку 
электроагрегатов; 
ai
n  – число агрегатов, выходящих в профилактические ремонты в текущем году; ai
T  – календарное время (среднестатистическое), необходимое для внеплановых (аварийных) ремонтов электроагрегатов данного типа; а – число агрегатов (среднестатистическое), 
на которых могут произойти аварийные отказы, приводящие к выходу 
агрегата во внеплановый ремонт. 
Основные электроустановки нефтегазодобычи допускают перерыв  
в электроснабжении только на время автоматического ввода резерва. 

Поэтому на ЭНС необходимо предусматривать наличие «нагруженного» резерва, т. е. в работе одновременно должно находиться столько 
агрегатов и загрузка их должна быть такова, чтобы при выходе из  строя 
одного из агрегатов оставшиеся в работе имели возможность принять  
на себя имеющуюся нагрузку на время, необходимое для ввода в действие агрегата из «ненагруженного» резерва, или же обеспечить ремонт 
вышедшего из строя электроагрегата обслуживающим персоналом 
(дефекты, которые могут быть устранены не более чем за 2 ч). Допустимая величина «нагруженного» резерва электроагрегата определяется коэффициентом его загрузки 
зг
K
 с учетом перегрузочной способности, 
оговоренной в технических условиях на поставку. Количество электроагрегатов, работающих параллельно на ЭСН, для альтернативных вариантов принимается по следующим данным (табл. 1.3). 
Т а б л и ц а  1.3 
Количество агрегатов, работающих  
параллельно 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
Оптимальный 
зг
K
 
электроагрегатов 
0,5 
0,67 0,75 
0,8 
0,83 0,875 0,875 0,98 
0,9 
С учетом этих данных количество одновременно работающих электроагрегатов электростанций собственных нужд определяется по формуле 
 


ф
раб
max
ном
зг ,
n
P
P
K

  
(1.2) 
где 
max
P
 – максимальная нагрузка электростанции, кВт; 
ф
ном
P
 – фактическая мощность электроагрегата в установившемся режиме работы с 
учетом свойств попутного газа, кВт; 
о
ф
ном
н м,
P
Р

 
ном
Р
 – номинальная 
(паспортная) мощность агрегата; 
зг
K  – коэффициент загрузки электроагрегатов. 
Необходимое число электроагрегатов для ЭСН определяется по 
формуле 
 
СТ
раб
рез,
n
n
n


 
(1.3)