Comment dimensionner un câble électrique pour une pompe submersible de puits profonds

Un moteur de surface est normalement situé à proximité de son panneau de commande et reste accessible à l'inspection.

La voie électrique peut inclure:

• câble de transformateur à panneau

• câble de panneau à tête de puits

• Cable dans le forage

• Conducteurs de moteur d'usine

• Embout sous-marin

• Résistance des bornes et des connexions

Chaque section contribue à la chute totale de tension.

Le câble immergé doit également fonctionner dans un environnement restrictif.

• Immersion continue

• Pression hydrostatique

• Température de l'eau

• Chimique de l'eau

• Abrasion du boîtier

• Pression de la pince à câbles

• Vibration de la pompe

• Charges mécaniques pendant l'installation

• Vieillissement à long terme de l'isolation

Un câble adapté à un bâtiment industriel à sec n'est pas automatiquement adapté à une installation de forage immergé.

Commencez par le moteur exact plutôt que par le nom de la série de pompes.

Enregistrement:

• Puissance nominale du moteur

• Voltage nominal

• Fréquence

• Appareils électroniques pour les véhicules à moteur

• Courant nominal

• Le courant de fonctionnement à pleine charge ou maximum

• Facteur de puissance

• Efficacité

• Méthode de démarrage

• Nombre de câbles du moteur

• Classe d'isolation

• Tolérance de tension autorisée

• Données de longueur maximale du câble du constructeur

Les pompes submersibles SLAPK peuvent être configurées pour différentes tensions et fréquences, y compris les exigences de 50 Hz et 60 Hz spécifiques au projet.Les configurations disponibles dépendent du modèle de moteur et de pompe choisi.

Ne présumez pas que deux moteurs ayant le même kilowatt nominal ont le même courant.

Utilisez la fiche de données du moteur confirmée pour l'ordre exact.

N'utilisez pas la profondeur du puits seule comme longueur du câble.

La voie électrique complète peut comprendre:

• Distance du transformateur au panneau de commande

• Distance entre le panneau de commande et la tête de puits

• Cable supplémentaire à l'intérieur du panneau

• Profondeur de la tête de puits à la connexion du moteur

• Boucle de service à la tête de puits

• Le câble requis pour la terminaison

• Routage autour des structures

• Indemnité d'entretien prévue

Si le puits a une profondeur de 120 m, mais que le panneau de commande est à 45 m de la tête du puits, la voie électrique est déjà considérablement plus longue que la seule section du puits.

Utiliser la longueur réelle du tracé à sens unique lors de la consultation du tableau des câbles à moteur applicable ou de l'exécution du calcul de la chute de tension.ne pas doubler ou multiplier manuellement les longueurs, sauf si la méthode de calcul choisie l'exige.

Le fil de moteur d'usine doit également être inclus si la méthode de dimensionnement du fabricant ne le prend pas déjà en compte.

L'exigence de port de courant du câble est normalement basée sur le courant confirmé du moteur et les règles électriques applicables.

Ne calculez pas la taille du câble à partir de kilowatts uniquement lorsqu'un courant nominal est disponible.

L'examen de la conception devrait tenir compte:

• Courant de fonctionnement normal

• Facteur de fonctionnement du moteur, le cas échéant

• Courant de démarrage

• Durée initiale

• Fréquence des démarrages

• Température ambiante

• Groupement des câbles

• Méthode d'installation

• Contenu harmonique d'un VFD

• Coordination requise avec le dispositif de protection

Le courant de démarrage ne signifie généralement pas que le câble doit transporter un courant de rotor verrouillé en continu.le câble doit maintenir une tension suffisante pendant le démarrage pour que le moteur développe un couple adéquat.

Un câble long et de petite taille peut provoquer une forte baisse de tension lors du démarrage, même lorsque son ampacité continue semble acceptable.

L'ampéricité est le courant continu qu'un câble peut transporter dans des conditions spécifiques sans dépasser sa température de conducteur ou d'isolation admissible.

L' ampacité publiée dépend de:

• Matériau de conducteur

• Surface de la section transversale du conducteur

• Matériau d'isolation

• Nombre de conducteurs chargés

• Construction de câbles

• Température ambiante

• Installation dans l'air, les conduits, le sol ou l'eau

• Rassemblement avec d'autres câbles

• Règlement électrique local

Un câble qui réussit le calcul de la chute de tension doit toujours satisfaire aux exigences d'ampicité.

À l'inverse, un câble qui peut transporter le courant en toute sécurité est peut-être encore trop petit en raison d'une chute excessive de tension sur une longue distance.

La chute de tension se produit parce que chaque conducteur a une résistance et une impédance électriques.

Pour un calcul résistif simplifié, la chute de tension augmente avec:

• Longueur du câble

• Courant du moteur

• Résistance du conducteur

Elle diminue à mesure que la surface de la section transversale du conducteur augmente.

Pour un conducteur de cuivre, une relation simplifiée est:

La chute de tension est proportionnelle au courant * longueur du câble ÷ surface du conducteur

Un calcul complet du courant alternatif peut également prendre en compte:

• Facteur de puissance

• Réactance du conducteur

• Configuration du câble

• Température de fonctionnement

• Appareils électroniques à trois ou à une seule phase

Pour un moteur à trois phases équilibré, utilisez une formule de chute de tension à trois phases ou une table de câbles approuvée par le fabricant.

Ne mélangez pas les deux calculs.

La tension calculée aux bornes du moteur doit demeurer dans la plage autorisée par le fabricant du moteur dans les conditions de fonctionnement et de démarrage.

La même perte de tension représente des pourcentages différents à des tensions de système différentes.

Par exemple, une perte de tension fixe est plus importante dans un système à basse tension que dans un système à haute tension.

Une chute excessive de tension peut provoquer:

• couple de démarrage réduit

• Temps d'accélération prolongé

• Courant moteur plus élevé

• Le bavardage des contacteurs

• Voyage répété en surcharge

• Surchauffe du moteur

• Fonctionnement instable du VFD

• Échec du démarrage sous charge hydraulique

• Durée de vie réduite

Les informations de dépannage SLAPK identifient une faible tension, un fil trop fin et un câble trop long comme des raisons possibles pour lesquelles un moteur submersible peut ne pas démarrer.

La sélection du câble doit donc être coordonnée avec la tension réelle disponible sur le site, et non seulement la tension nominale du système.

Un moteur absorbe beaucoup plus de courant en démarrage en ligne directe qu'en fonctionnement normal.

Parce que la baisse de tension est liée au courant, la baisse temporaire pendant le démarrage peut être beaucoup plus grande que la baisse de courant.

L'examen de départ devrait tenir compte:

• Capacité du transformateur disponible

• Capacité du générateur

• Impédance du système d'alimentation

• Longueur du câble et taille du conducteur

• Courant du rotor verrouillé du moteur

• couple de démarrage de la pompe

• Connexions de tête de puits et de panneaux

• Méthode de démarrage

• Temps d'accélération

Un moteur peut fonctionner normalement après avoir atteint la vitesse mais ne pas démarrer parce que la tension terminale s'effondre pendant l'accélération.

Les méthodes de démarrage possibles sont les suivantes:

• Démarrage direct en ligne

• Star-delta démarre

• Démarrage du transformateur automatique

• Démarreur souple

• Appareil à fréquence variable

La méthode sélectionnée doit être compatible avec les conduites du moteur, la tension, le panneau de commande et les exigences du projet.

Ne présumez pas que l'installation d'un démarreur souple ou d'un VFD permet automatiquement un câble plus petit.

Le cuivre est couramment utilisé pour les câbles de pompes submersibles en raison de sa conductivité, de sa fiabilité de connexion et de sa disponibilité.

Si des conducteurs en aluminium sont envisagés pour une section de surface, le concepteur doit tenir compte:

• Surfaces de conducteurs plus grandes

• Compatibilité de la résiliation

• Contrôle de l'oxydation

• Résistance mécanique

• Expansion thermique

• Nombre de connecteurs

• Transition vers les câbles de moteur en cuivre

Ne pas faire de connexion sous-marine cuivre-aluminium à moins que le système d'épissure complet ne soit spécialement conçu et homologué à cet effet.

Le matériau conducteur utilisé dans le calcul de la chute de tension doit correspondre au câble réel.

La partie inférieure du trou doit être un câble spécialement conçu pour une immersion continue et les conditions d'eau attendues.

Les facteurs de sélection sont les suivants:

• De l'eau douce ou salée

• Température maximale de l'eau

• Pression hydrostatique

• Exposition aux produits chimiques

• Exposition au pétrole ou aux hydrocarbures

• Construction plate ou ronde

• Diamètre extérieur du câble

• La flexibilité

• Résistance à l'abrasion

• Nombre de tensions

• Matériau d'isolation et de couverture

• Autorisation de l'eau potable, le cas échéant

Un câble flexible standard peut sembler physiquement similaire, mais ne peut pas être conçu pour un service sous-marin continu.

Une veste imperméable ne compense pas l'isolation des conducteurs qui ne convient pas à la tension, à la température ou à la période d'immersion.

Les câbles de pompes submersibles sont disponibles en forme plate et ronde.

Le câble plat peut être utile lorsque l'espace libre entre la pompe, la conduite principale et le boîtier est limité.

Le câble rond peut être préféré pour certaines glandes, joints, pinces de câbles et systèmes de protection mécanique.

Le bon choix dépend de:

• Connexion du moteur

• Dégagement de la coque du puits

• Conception de la glande du câble

• Méthode de fixation du câble

• Kit de jonction

• Équipement d'installation

• Approbation du fabricant

La forme du câble ne détermine pas la capacité du conducteur.

La sélection du câble a également une incidence sur le fait que l'ensemble de la pompe puisse traverser le forage.

Vérifiez l'enveloppe combinée de:

• Pompes et moteurs

• Main en hausse

• Les câbles

• Défenseur de câble

• autres appareils pour la fabrication de chaussures

• Embout sous-marin

• Ventilateurs de contrôle

• Particules pour les appareils à chauffage électrique

• Les centralisateurs

L'épissure peut être plus épaisse que le câble lui-même et peut devenir la dimension d'installation de contrôle.

Vérifiez le diamètre intérieur minimum de l'enveloppe le long de la trajectoire d'installation complète.

Pour les indications dimensionnelles connexes, voirPompes à forage de 6 ou 8 pouces: comment choisir.

Une pompe à puits profonds nécessite généralement une connexion entre les conduites du moteur de l'usine et le câble de chute prolongé.

Cette connexion doit fournir:

• Continuité électrique fiable

• Faible résistance de connexion

• Résistance mécanique

• Isolement électrique

• Une barrière d'eau permanente

• Compatibilité avec l'isolation du câble

• Profil extérieur lisse

• Résistance aux contraintes d'installation

Les instructions de connexion du câble SLAPK montrent la préparation des extrémités du conducteur, les joints mécaniques, l'enveloppe isolante et les couches de scellement multiples.La méthode et les matériaux approuvés doivent être suivis pour le câble fourni..

Une épissure isolée électriquement mais non étanche à l'eau peut échouer après immersion.

L'eau qui pénètre dans un câble ou un joint peut entraîner:

• Faible résistance à l'isolation

• Failles du sol

• Défauts de phase à phase

• Corrosion des conducteurs

• Voyages de protection

• Dommages à la bobine du moteur

Utiliser un kit d'épissage submersible homologué par le fabricant ou une procédure de raccordement documentée.

Couper ou endommager les fils de conducteur

Le fait de retirer l'isolation de façon imprudente peut réduire la surface du conducteur efficace et affaiblir la connexion.

Joindre incorrectement des conducteurs de différentes tailles

Le connecteur et le système d'étanchéité doivent accueillir les deux conducteurs et rester sécurisés mécaniquement.

Je laisse derrière moi des projections nettes

Les extrémités tranchantes des conducteurs ou les bords des connecteurs peuvent pénétrer dans l'isolation lors de l'emballage ou de l'installation.

Utilisation de ruban adhésif électrique ordinaire

Quelques couches de ruban adhésif à usage général ne forment pas forcément un joint fiable en eau profonde.

Emprisonnement de l'humidité dans l'articulation

Les extrémités des câbles et les matériaux de connexion doivent être propres et secs avant d'être scellés.

La jonction est trop grande

Un joint de grande taille peut s'accrocher aux joints du boîtier ou être endommagé lors de l'abaissement.

La mise sous pression mécanique répétée de l'articulation

L'épissure ne doit pas supporter la charge du câble suspendu ni rester fortement pliée contre un coupleur.

Le câble d'alimentation doit être soutenu le long de l'appareil principal de manière à ce qu'il ne soit pas suspendu librement, frotté contre le boîtier ou déplacé excessivement pendant le fonctionnement.

Les supports de câbles doivent:

• Tenez le câble sans le briser.

• Résistant à l'eau et à l'environnement d'installation

• Évitez les bords tranchants

• Accommoder le mouvement thermique et mécanique

• Restez en sécurité pendant le démarrage de la pompe

• Autoriser le retrait en toute sécurité de l'ensemble

Les protections de câbles doivent être utilisées autour des sections de la pompe et de l'accouplement.

N'utilisez pas de matériaux de fixation métalliques susceptibles de couper dans la coque du câble ou de créer une condition galvanique inappropriée.

L'intervalle de fixation et le matériau doivent respecter les prescriptions relatives à la pompe, au câble et à l'installateur.

La sélection des câbles ne peut être séparée du système de protection du moteur.

Le panneau de commande peut comprendre:

• Protection contre le court-circuit

• Protection contre la surcharge du moteur

• Protection contre les pertes de phase

• Protection par séquence de phase

• Protection contre la sous-tension et la surtension

• Protection contre les failles au sol

• Protection contre le débit à sec

• Surveillance de la température

• Contrôle du niveau

• Démarreur souple

• Appareil à fréquence variable

Les réglages de protection doivent être basés sur les instructions confirmées du moteur et du fabricant.

Un relais de surcharge ne doit pas être réglé plus haut uniquement pour éviter les déplacements gênants causés par une basse tension ou un câble endommagé.

Un VFD modifie la forme d'onde électrique fournie au moteur.

Les longs câbles à moteur peuvent augmenter les effets d'ondes réfléchies, les contraintes de tension, le courant de fuite et les interférences électromagnétiques.

• Modèle de moteur

• Fréquence de support

• Voltage de sortie

• Isolement du moteur

• Construction de câbles

• Réservation

• Réacteur de sortie

• Filtre dV/dt

• Filtre à ondes sinusoïdes

Suivez les instructions du VFD et du fabricant du moteur relatives à la longueur maximale du câble.

Le câble doit également être adapté à la sortie de l'entraînement et être installé avec le dispositif de mise à la terre et de blindage requis.

N'appliquez pas une table de câbles standard en ligne directe sur un système VFD sans vérifier la documentation de conduite.

L'installation de la pompe doit comporter le conducteur de mise à la terre ou de protection requis par le code électrique applicable et la conception de l'équipement.

La mise à la terre aide les dispositifs de protection à réagir à une défaillance de l'isolation et réduit le risque de choc.

N'utilisez pas le conducteur principal, le câble de sécurité ou le boîtier de puits comme substitut non vérifié du conducteur de protection requis.

L'arrangement de mise à la terre doit comprendre:

• Connexion de mise à la terre du moteur

• La mise à la terre du panneau de commande

• Conducteur de protection du câble

• Liage des composants métalliques requis

• Termination correcte

• Épreuves de continuité

Les réglementations électriques locales et les conditions du site déterminent la conception finale.

Avant d'abaisser la pompe, inspecter et tester le câble et le moteur.

Les contrôles recommandés peuvent inclure:

• Inspection visuelle de la couverture du câble

• Vérification de la continuité du conducteur

• Comparaison de résistance phase par phase

• Épreuves de résistance à l'isolation

• Continuité du conducteur au sol

• Inspection de l'épissure

• Comparaison de la résistance de remontage du moteur

• Confirmation de l'identification de la phase

• Vérification de la longueur du câble

Utiliser la tension d'essai et la procédure spécifiées par le fabricant du moteur et du câble.

Déconnecter l'équipement électronique sensible, y compris un VFD, avant d'effectuer des essais de résistance à l'isolation lorsque cela est exigé par ses instructions.

Ces valeurs de référence aident à diagnostiquer les problèmes futurs.

Répétez les contrôles électriques nécessaires après avoir abaissé la pompe mais avant le fonctionnement normal.

Cela peut révéler des dommages causés par:

• Je tire le câble.

• Contact avec les bords du boîtier

• Isolement écrasé

• Une jonction endommagée

• Termination erronée

• L'eau entrant dans la connexion

Pendant la mise en service, enregistrez:

• Voltage d'alimentation

• Voltage du terminal du moteur ou du panneau

• Balance de tension de phase à phase

• Courant courant sur chaque phase

• Comportement de départ

• Résistance à l'isolation

• Paramètres de protection

• Débit de la pompe et pression de décharge

Un déséquilibre de courant peut indiquer un déséquilibre de tension, un problème de connexion, un dommage au câble ou une défaillance du moteur.

Supposons qu'une pompe à forage à trois phases soit installée à 150 m sous la tête du puits, tandis que le panneau de commande se trouve à 35 m du puits.

La plaque d'immatriculation du moteur et les données fournies par le fournisseur indiquent la tension nominale, le courant, la méthode de démarrage et la longueur de câble autorisée.

L'ingénieur doit:

1. Ajoutez le câble en aval, le tracé de surface, la limite de service et les câbles du moteur d'usine selon la méthode de calcul choisie.

2. Identifier le courant nominal et le courant de démarrage.

3. Sélectionnez un câble en cuivre submersible avec une isolation appropriée.

4. Vérifiez son ampacité dans les conditions d'installation réelles.

5. Calculer la chute de tension de fonctionnement.

6. Vérifiez la tension du moteur disponible pendant le démarrage.

7. Comparez le résultat avec la plage autorisée par le fabricant.

8. Augmenter la taille du conducteur si les exigences de chute de tension ou d'ampapacité ne sont pas remplies.

9. Vérifiez les dimensions extérieures du câble par rapport à l'espace libre.

10. Confirmer le câble avec le panneau de commande, le démarreur ou le fournisseur de VFD.

11. Documenter la surface finale du conducteur, sa longueur, sa méthode d'épissage et ses paramètres de protection.

Le câble final ne peut pas être sélectionné uniquement en fonction de la profondeur d'installation.

• Sélection de la taille du conducteur à partir des seuls kilowatts du moteur

• Ignorer le câble de surface entre le panneau et la tête de puits

• Utilisation de la profondeur nominale du puits comme longueur totale du câble

• Vérification de l'ampicité mais non de la chute de tension

• Vérification de la tension de fonctionnement mais non des conditions de démarrage

• Utilisation de calculs monophasiques pour un moteur triphasique

• Utilisation d'un câble ordinaire pour une immersion continue

• Ignorer la température de l'eau et la chimie

• Installation d'une jonction sous-marine non homologuée

• Permettre au câble de se frotter contre le boîtier

• Ne pas inclure l'épissure dans le contrôle d'autorisation

• Ne pas tenir compte de la longueur maximale du câble moteur VFD

• Augmenter les réglages de surcharge au lieu de corriger la basse tension

• Ne pas tester l'isolation avant et après l'installation

Envoyer les informations suivantes au fournisseur du moteur, du câble et du panneau de commande:

• Modèle complet de pompe et de moteur

• Puissance nominale du moteur

• Voltage et fréquence nominaux

• Appareils électroniques pour les véhicules à moteur

• Courant nominal

• Méthode de démarrage

• Capacité du transformateur ou du générateur

• Distance de l'alimentation au panneau de commande

• Distance entre le panneau et la tête de puits

• Profondeur d'installation de la pompe

• Longueur et taille du moteur de production

• Matériau de câble proposé et surface de section transversale

• Exigence de câble plat ou rond

• Température de l'eau et composition chimique

• Diamètre intérieur minimal du boîtier

• Modèle VFD et gamme de fréquences de fonctionnement

• Norme électrique locale requise

• Accord de mise à la terre

• Départs prévus par heure

• Fonctionnement continu ou intermittent

Quelle taille de câble ai-je besoin pour une pompe à puits?

La réponse dépend du courant du moteur, de la tension, de la phase, de la longueur totale du câble, de la limite de chute de tension, de la méthode de démarrage, des conditions d'installation et des réglementations locales.La puissance du moteur et la profondeur du puits ne suffisent pas..

Puis-je utiliser un câble plus grand que la taille minimale du fabricant?

Un conducteur plus grand réduit la chute de tension mais augmente le coût, le poids et le diamètre extérieur.

La longueur du câble inclut-elle la distance jusqu'au panneau de commande?

Oui, toutes les sections électriques qui contribuent à la chute de tension doivent être prises en compte selon la méthode de calcul choisie.

Je peux utiliser un câble flexible sous-marin?

Seul s'il est spécifiquement conçu pour une immersion continue, la tension, la température, la pression et les conditions d'eau requises.

Un VFD me permet-il d'utiliser un câble plus petit?

Les câbles de sortie VFD longs peuvent nécessiter des filtres ou des réacteurs supplémentaires.

Pourquoi ma pompe ne démarre pas alors que la tension d'alimentation semble correcte?

La tension peut chuter considérablement pendant le démarrage en raison de la résistance du câble, de la faible capacité d'alimentation ou d'un courant de démarrage élevé.

L'épissure sous-marine doit-elle être au-dessus du niveau de l'eau?

Lorsque l'épissure est immergée, elle doit utiliser une méthode d'étanchéité sous-marine permanente approuvée.

Comment puis-je confirmer que le câble n'a pas été endommagé lors de l'installation?

Effectuer les essais de continuité, de résistance à l'enroulement et d'isolation spécifiés avant et après la baisse de la pompe.

Un câble de pompe à puits profonds doit être sélectionné à la fois par un examen électrique et par un examen d'installation.

La sélection finale doit:

• Portez le courant requis en toute sécurité.

• Limiter la chute de tension de fonctionnement et de démarrage.

• Utilisez toute la longueur de la route électrique.

• Comparez la tension, la phase et la méthode de démarrage.

• Il résiste à l'immersion continue.

• Utilisez une attache sous-marine fiable.

• Il s'adapte à l'intérieur du boîtier avec l'assemblage complet.

• Coordonner avec le panneau de commande et le système de protection.

• Respecter les réglementations électriques en vigueur.

Ne commandez pas un câble uniquement à partir de la puissance du moteur ou de la profondeur du puits.système d'isolation et environnement d'installation avant la production.

Envoyez à SLAPK le débit et la tête requis, la profondeur du puits, la profondeur de réglage de la pompe, la puissance du moteur, la tension, la fréquence, la phase, la trajectoire totale du câble, la méthode de démarrage, la température de l'eau et le diamètre interne du boîtier.

Nos ingénieurs peuvent vous recommander une pompe de forage QJ ou SP adaptée et vous fournir les données du moteur, le courant nominal, les informations sur le conducteur de l'usine et les conseils sur la longueur du câble nécessaires à votre projet.