Материал: Расчет электроснабжения участка карьера

Расчет электроснабжения участка карьера

Кафедра информационных систем

Дисциплина «Электроснабжение горных предприятий»

Контрольная работа

Расчет электроснабжения участка карьера

Таблица 1

Технические характеристики сетевых электроприемников экскаваторов

Тип экскаватора  Мощность сетевого эл. Двигателя, КВт    Номинальный ток, А       Номинальное напряжение, В       cosj  Кратность пускового тока, Кратность пускового момента,

Мощность трансформатора собственных нужд,

Таблица 2

Выбор мощности ПКТП для буровых станков

Схемы электроснабжения участка карьера и электроснабжения участка на плане горных работ изображены на рис.1 и рис.2, соответственно.

.       
ВЫБОР ПОДСТАНЦИЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для передвижных комплектных трансформаторных подстанций напряжением 35-110/6-10 кВ номинальная мощность трансформаторов ПКТП определяется по коэффициенту спроса и номинальной мощности электроприемников, питающихся от этой подстанции. При этом должно быть соблюдено условие Sтр ³ SР.

Выбранная мощность трансформатора ПКТП проверяется на возможность нормального пуска сетевого двигателя удаленного от подстанции экскаватора.

При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора.

Составим схему электроснабжения участка карьера (рис.2).

Исходные данные для расчета согласно таблицы (табл.1):

Рн1 = 295 кВт; cosjн1 = 0,7; Кс1 = 0,7;

Рн2 = 520 кВт; cosjн2 = 0,85 (опер.); Кс2 = 0,6;

Рн3 = 1900 кВт; cosjн1 = 0,85 (опер.); Кс3 = 0,6.

Определим расчетную мощность (кВА) трансформатора ПКТП по расчетной нагрузке и коэффициенту спроса для всех нагрузок:

РР1 = Кс1× Рн1 = 0,7×295 = 206,5 кВт, QР1 =202 кВ×А

РР2 = Кс2× Рн2 = 0,6×520 = 312 кВт, QР2 =-390 кВ×А

РР3 = Кс3× Рн3 = 0,6×1900 = 1140 кВт, QР1 =-1425 кВ×А

Расчетная нагрузка по участку в целом:

Выбираем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВА , установленный на передвижной комплектной трансформаторной подстанции 35/6 кВ.

Основные параметры масляного трансформатора ТМН-2500/35

Так как на участке имеются низковольтные электропотребители (буровой станок СБШК-200, который имеет расчетную активную мощность РР=206,5 кВт), то необходимо выбрать источник питания для этих потребителей.

Мощность трансформатора определяется:

, кВ×А

где cosjР - средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимаем cosjР = 0,6-0,7. Тогда:

Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (Приложение 1, табл.1), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВ×А.

2.     
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

2.1 Выбор сечений проводников

Сечения воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В следует выбирать по нагреву токами нагрузки с последующей проверкой по экономической плотности тока (только ЛЭП напряжением 6-35 кВ со сроком службы более 5 лет); на термическую устойчивость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные ЛЭП напряжением 6-10 кВ); по допустимой потере напряжения.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчетного тока IР с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:

IР £ Iдоп,

Расчетный ток в линии:

где Uн - номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

где jэк - экономическая плотность тока, А/мм2

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

Минимальное сечение

где tп - приведенное время.

Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами a=7; для кабелей с таким же напряжением, но с алюминиевыми жилами a=12.

Выберем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2.

Определим расчетные токи во всех элементах сети.

Расчетный ток в низковольтном кабеле СБШК-200:

Расчетный ток воздушного спуска бурового станка принимаем равным номинальному первичному току трансформатора ПСКТП:

Расчетный ток экскаватора ЭКГ-4У:

Расчетный ток экскаватора ЭШ-15.90А:

Принимаем сечения кабелей (приложение, табл.3):

СБШК-200 - 2(3х70+1х25) типа КРПТ, Iдоп = 2х250 А;

ЭКГ-4У - (3х16+1х10) типа КШВГ, Iдоп = 90 А;

ЭШ-15.90А - (3х50+1х16) типа КШВГ, Iдоп = 180 А.

Учитывая, что от одного воздушного спуска могут работать два экскаватора, найдем расчетный ток от двух экскаваторов:

Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа АС-70 с Iдоп = 265 А.

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:

СБШК-200: кабель КРПТ(3х70) - Rо=0,26 Ом/км; Хо=0,069 Ом/км;

ЭКГ-4У: кабель КШВГ(3х16) - Rо=1,12 Ом/км; Хо=0,094 Ом/км;

ЭШ-15.90А: кабель КШВГ(3х50) - Rо=0,35 Ом/км; Хо=0,072 Ом/км;

Сопротивление воздушных линий (3х70) - Rо=0,45 Ом/км; Хо=0,36 Ом/км.

ЭКГ-4У:

СБШК-200:

ЭШ-15.90А:

После определения токов короткого замыкания необходимо проверить выбранные сечения кабеля КШВГ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).

2.2    Проверка сети по потере напряжения

Проверку сети по допустимым потерям напряжения на зажимах электроприемников рекомендуется производить для трех режимов работы: нормального рабочего; пикового; пускового при пуске наиболее мощного приемника.

Напряжение на зажимах n-го приемника в нормальном режиме:

где Uо - напряжение холостого хода трансформатора, В; UН - номинальное напряжение приемника, кВ; Рm и Qm - соответственно суммарное активные и реактивные мощности, передаваемые по m-му участку, кВт и квар; Rm и Хm - соответственно активное и реактивное сопротивление m-го участка сети, Ом.

Напряжение на зажимах двигателя во время пуска удаленного и наиболее мощного двигателя в группе:

, В

где - потеря напряжения в сети в общих с пускаемым двигателем элементах сети; Iп - пусковой ток, А; cosп=0,3-0,5 - коэффициент мощности приемника в режиме пуска.

Синхронный двигатель пускается как асинхронный.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активную нагрузку рекомендуется определять следующим образом:

Рпик =Кпик×Рнм + Рåн , кВт

где Кпик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, принимается равным 1,6-1,8; Рнм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт; Рåн - суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка приемников с синхронным приводом принимается равной нулю, а приемников с асинхронным приводом - равной ее номинальному значению.

Для проверки сети составим эквивалентную схему сети (согласно схемы на рис.2), указав как активное так и реактивное сопротивление кабелей и линий электропередач, а так же сопротивление трансформаторов (рис.3).

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме используется формула для определения потери напряжения в нормальном режиме.

Согласно ГОСТ 13109-67 напряжение на зажимах в нормальном режиме должно удовлетворять условию: Uдв = (0,96 ¸ 1,1)Uн.

В режиме пиковых нагрузок: Uпик ³ 0,9Uн.

В режиме пуска: Uпик ³ 0,75Uн.

Проверка сети при нормальном режиме работы электроприемников .

Примечание к рис.2:

Сопротивление низковольтного кабеля 2СБШ-200Н приведено к ступени напряжения 6 кВ.

Условие проверки сети при нормальном режиме выполняется.

Проверим выбранную сеть в режиме пуска наиболее мощного двигателя (экскаватор ЭШ-20.75).

Р В,

что составляет 0,67Uн < 0,75Uн.

Условие проверки по пуску не выполняется. В этом случае необходимо взять более мощный трансформатор на ПКТП-35/6. Принимаем трансформатор ТМН-6300/35. Паспортные данные трансформатора:

Sтн = 6300 кВ×А; U1 = 35 кВ; U2 = 6,3 кВ; Ркз = 46,5 кВт; uк = 7,5%.

Кроме того, увеличим сечение воздушных линий до 95 мм2 (Iдоп=330 А), кабеля КШВГ для экскаватора ЭШ-20.75 до 95 мм2 (Iдоп=265 А). Тогда напряжение на зажимах сетевого двигателя при пуске будет равно Uпуск.з = 4532 В, что составляет 0,755 Ом.

3.     
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

При расчете токов короткого замыкания необходимо определить следующие параметры:

.        Действующее значение начального сверхпереходного тока для выбора уставок быстродействующей защиты I’’;

.        Установившийся ток короткого замыкания для проверки на термическую устойчивость электрических аппаратов и кабелей I;

3.      Ударный ток короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость ;

.        Наибольшее действующее значение полного тока короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость в течение первого периода процесса короткого замыкания Iу;

.        Действующее значение полного тока короткого замыкания для произвольного момента времени для выбора выключателей по отключаемому току It;

.        Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени при проверке выключателей по отключаемой ими мощности St.

Для расчета необходимо составить расчетную схему со всеми участвующими в питании короткого замыкания источниками тока, руководствуясь правилами устройства электроустановок, выбрать расчетные точки короткого замыкания; составить схему замещения с указанием сопротивлений в относительных единицах. Схема замещения путем соответствующих преобразований сводится к простейшему виду.

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности):

,

где Uб - базисное напряжение по данной ступени трансформации, Uб=6,3 кВ; Х*Sс - суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл.8).