Реферат: Электроснабжение участка шахты
--PAGE_BREAK--2.2 Определение мощности подстанцииИспользуя данные таблицы 1 определяем мощность трансформаторной подстанции.
Коэффициент спроса определяем по формуле:
Кс = 0,4 + 0,6 ·<img width=«73» height=«41» src=«ref-1_138125813-275.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025"> , (1)
где Рном
max
–номинальная мощность наибольшего электродвигателя;
Рном∑ — суммарная мощность всех потребителей.
Кс = 0,4 + 0,6 ·<img width=«32» height=«41» src=«ref-1_138126088-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">= 0,537.
Определяем средневзвешенный
cos
φ, по формуле:
с
os
φ
ср =
<img width=«356» height=«37» src=«ref-1_138126257-612.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">
, (2)
где Р — установленная мощность потребителя;
cos
- коэффициент потребителя;
∑Р – суммарная мощность потребителей.
с
os
φ
ср =
<img width=«409» height=«37» src=«ref-1_138126869-765.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
= 0,8
Расчетная мощность трансформатора определяем, по формуле:
S
= <img width=«59» height=«44» src=«ref-1_138127634-248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">= <img width=«81» height=«43» src=«ref-1_138127882-270.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">=367кВ∙А. (3)
Принимаем передвижную подстанцию ТСВП 400/6-0,69 мощностью 400 кВ∙А.
Таблица 2 – Техническая характеристика подстанции
Тип
подстанции
Мощность,
кВ∙А
Напряжение, кВ
V
Х.
%
Рк.з, Вт
В.Н
Н.Н
ТСВП
400
6
0,69
3,5
3500
2.3 Расчет и выбор высоковольтного кабеля
В данном случае имеется в виду кабель, проложенный от центральной подземной станции до передвижной трансформаторной подстанции участка.
Определяем длительный расчетный ток, по формуле:
I
=
<img width=«68» height=«41» src=«ref-1_138128152-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">
*
I
Ф
, А (4)
где 1,1 – коэффициент резерва;
Кот – коэффициент отпаек ( Кот = 0,95; 1; 1,05 соответствует
использованию отпаек трансформатора +5;-5%);
Кт – коэффициент трансформации трансформатора;
I
Ф
– фактический ток нагрузки.
Определяем фактический ток нагрузки, по формуле:
I
Ф
= <img width=«117» height=«47» src=«ref-1_138128393-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">=<img width=«117» height=«45» src=«ref-1_138128795-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">=429
А. (5)
Определяем коэффициент трансформации трансформатора по формуле:
Кт=
<img width=«27» height=«41» src=«ref-1_138129224-153.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">
, (6)
где
V
1- напряжение на первичной обмотки трансформатора;
V
2 — напряжение на вторичной обмотки трансформатора.
Кт=
<img width=«40» height=«41» src=«ref-1_138129377-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">
=8,6
I
=
<img width=«44» height=«43» src=«ref-1_138129576-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">
*429=51 А
Определяем сечение кабеля по термической стойкости, по формуле:
S
каб
=
<img width=«60» height=«47» src=«ref-1_138129767-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
, мм2 (7)
Где
S
каб
– минимально допустимое сечение жилы кабеля по условиям
нагрева токами К.З;
<img width=«24» height=«21» src=«ref-1_138129996-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">— время прохождения тока К.З. для расчетов <img width=«24» height=«21» src=«ref-1_138129996-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">=0,25с;
С – коэффициент для меди С=165, для алюминия С=90.
I
– установившейся ток к.з, согласно ПБ
I
=9634А.
S
каб
=
<img width=«72» height=«41» src=«ref-1_138130216-253.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">
=29 мм2
Определяем сечение кабеля по потере напряжения, по формуле:
S
=
<img width=«131» height=«48» src=«ref-1_138130469-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
, мм2 (8)
где
I
— длительный расчетный ток, А
L
– длина кабеля от ЦПП до подстанции, А
cos
φ
ср
– принимается тот же, что и при определении мощности подстанции;
γ – удельная проводимость меди;
<img width=«27» height=«19» src=«ref-1_138130858-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042"> — допустимая потеря напряжения в кабеле ( принимается
равной 2,5% от
V
н,
что составляет 150 В при
V
н
= 6000 В).
S
=
<img width=«125» height=«45» src=«ref-1_138130967-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
=1,88 мм2
Определяем сечение кабеля по экономической плотности, из соотношения по формуле:
S
=
<img width=«23» height=«44» src=«ref-1_138131360-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
, мм2 (9)
Где
I
– расчетный ток в час максимума энергосистемы, А
J
э – нормативное значение экономической плотности тока,
<img width=«37» height=«41» src=«ref-1_138131485-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">
S
=
<img width=«25» height=«43» src=«ref-1_138131648-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
=16,3 мм2
Следовательно, к установке принимается кабель ЭВТ 3×35+1×10
2.4 Выбор высоковольтной ячейки
Поскольку в курсовом проекте речь идет о высоковольтной ячейке для управления трансформаторной подстанцией, то выбор падает на КРУВ-6. Эта ячейка имеет
S
= 100 мВА и
I
= 9,6 кА. Ее предельно отключаемый ток составляет 1200 А.
Номинальный ток КРУ принимается по условию:
I
н.я.
≥
I
где
I
н.я
– номинальный ток ячейки;
I
— длительный расчетный ток.
55А ≥ 51А
Определяем токовую установку КРУВ-6, по формуле:
I
у
=
<img width=«59» height=«44» src=«ref-1_138131791-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">
* (
Iн.н.тр—
I
н.дв +
I
п.дв) (10)
Где Ктр – коэффициент трансформации;
1,2÷1,4 – коэффициент запаса;
I
н.н.тр – номинальный ток низкой стороны трансформатора;
I
н.дв – номинальный ток мощного двигателя;
I
п.дв – пусковой ток двигателя.
I
у
=
<img width=«59» height=«43» src=«ref-1_138132026-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">
* (335 — 146 + 800)= (138÷161)
Следовательно, ячейка КРУВ-6 выбрана правильна по подходящим параметрам.
--PAGE_BREAK--2.5. Расчет освящения
В данной выработке наиболее целесообразно применить светильник СЗВ-60, т.к. у него высокая безопасность и низкое потребление энергии.
Определяем число светильников, по формуле:
n= <img width=«24» height=«41» src=«ref-1_138132243-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> +(5
: 7) (11)
где
L
— длина освящаемой выработки, м
Lc
– расстояние между светильниками в лаве.
n= <img width=«32» height=«41» src=«ref-1_138132374-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">
=30 штук
рассчитываем мощность трансформатора для питания светильников, по формуле:
Sтр=
<img width=«117» height=«44» src=«ref-1_138132526-345.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">
, кВа (12)
Где Рсв – мощность лампы светильника, Вт
n
– количество ламп;
n
с
– К.П.Д. сети;
nсв– К.П.Д. светильника;
<img width=«58» height=«17» src=«ref-1_138132871-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">— коэффициент мощности светильника
Sтр=
<img width=«80» height=«43» src=«ref-1_138133018-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">
= 2 кВа
По подходящим параметрам принимаем трансформатор ТСШ-4/0,7.
Определяем расчет освящения сечения кабеля, по формуле:
S=<img width=«24» height=«41» src=«ref-1_138133330-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">*ΔV
%, мм2 (13)
где М – момент нагрузки равен;
С – коэффициент, зависящий от проводимости материала.
S
=
<img width=«48» height=«43» src=«ref-1_138133471-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
=2,54 мм2
Принимаем кабель ГРШЭ 3×4+1×2,5
2.6. Расчет кабельной сети участка
Определяем фактические токи нагрузки кабелей для каждого потребителя, по формуле:
I
=
<img width=«103» height=«45» src=«ref-1_138133680-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">
, А (14)
где Р – мощность потребителя, кВт
cos
φ– коэффициент мощности потребителя
Определяем фактические токи нагрузки кабелей для комбайна 1ГШ86, по формуле:
I
=
<img width=«108» height=«43» src=«ref-1_138134036-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">
= 267 А
Определяем фактические токи нагрузки кабелей для конвейера в лаве СУОКП, по формуле:
I
=
<img width=«109» height=«43» src=«ref-1_138134422-380.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">
= 112 А
Определяем фактические токи нагрузки кабелей для насосной станции СНУ5, по формуле:
I
=
<img width=«109» height=«43» src=«ref-1_138134802-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">
= 77 А
Определяем фактические токи нагрузки кабелей для насосной станции НУМС-30, по формуле:
I
=
<img width=«108» height=«43» src=«ref-1_138135174-371.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">
= 28 А
Определяем фактические токи нагрузки кабелей для лебедки ЛГКН, по формуле:
I
=
<img width=«109» height=«43» src=«ref-1_138135545-375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
= 10 А
Определяем фактические токи нагрузки кабелей для электросверл СЭР19М, по формуле:
I
=
<img width=«109» height=«43» src=«ref-1_138135920-380.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">
= 2,3 А
Определяем суммарный ток в фидерном кабеле, по формуле:
I
с
=
<img width=«103» height=«45» src=«ref-1_138136300-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">
, А (15)
где ∑Р – суммарная мощность приемников, подключаемых к кабелю.
Cos
φср — средневзвешенный коэффициент мощности
приемников, подключаемых к кабелю.
I
с
=
<img width=«137» height=«43» src=«ref-1_138136693-468.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">
= 258,6 А
Для данной схемы целесообразно применить два фидерных кабеля ЭВТ 3×70.
<img width=«599» height=«179» src=«ref-1_138137161-6594.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">
Рисунок 1 – Схема расположения кабелей
Таблица 3 – Технические характеристики кабелей для механизмов
№ кабеля
по схеме
Ток в
кабеле, А
Длина
Кабеля, м
Сечение по
нагреву,
мм2
Сечение по механической прочности, мм2
Тип
принятого
кабеля
1
2
3
4
116
77
77
28
130
20
20
15
70
4
4
4
70
16
16
16
ЭВТ 3×70
ГРШЭ3×16÷1×10
ГРШЭ3×16÷1×10
ГРШЭ3×4÷1×8
Продолжение таблицы 3 - Технические характеристики механизмов
№ кабеля
по схеме
Ток в
кабеле, А
Длина
Кабеля, м
Сечение по
нагреву,
мм2
Сечение по механической прочности, мм2
Тип
принятого
кабеля
5
6
7
8
2,5
112
267
350
100
100
100
100
4
18
25
70
4
25
50
70
ГРШЭ 3×4+1×2,5
ГРШЭ 3×25+1×10
ГРШЭ
3×50+1×10+3×4
ЭВТ 3×70
продолжение
--PAGE_BREAK--2.7. Определение потери напряжения сети
Наиболее мощным и удаленным от трансформатора потребителем является ЭКВ4УУ. Следовательно, до него и будем определять потери напряжения.
определяем потерю напряжения сети, по формуле:
ΔV
с
=
ΔV
6+
ΔV
8+
ΔV
Тр
≤ 63, В (16)
где
ΔV
каб
– потери напряжения в любом кабеле
ΔV
Тр
– потеря напряжения в трансформаторе.
определяем потерю напряжения в любом кабеле, по формуле:
ΔV
каб
= <img width=«140» height=«48» src=«ref-1_138143755-398.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">, В (17)
Где
I
к – ток в кабеле, А
L
к – длина кабеля, м
cos
φ
– коэффициент мощности кабеля
γ – удельная проводимость меди, м/Ом*мм2
S
к – принятое сечение кабеля, мм2
Определяем потерю напряжения в трансформаторе, по формуле:
ΔV
Тр
= В (
V
а
*
cos
φ
+
V
р.
*
sin
φ
), В (18)
где
sin
φ
– коэффициент загрузки трансформатора
V
а
– активная составляющая напряжения к.з трансформатора
Vр- Реактивная составляющая.
V
а
= <img width=«65» height=«41» src=«ref-1_138144153-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> (19)
где Рк.з – потери короткого замыкания трансформатора, вА
S
н
– мощность принятого трансформатора, кВА
Vр= <img width=«80» height=«27» src=«ref-1_138144397-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">,% (20)
где
V
к
– напряжение к.з трансформатора, В
ΔV
8
= <img width=«148» height=«41» src=«ref-1_138144618-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">= 13, В
ΔV
6
= <img width=«148» height=«41» src=«ref-1_138145024-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">= 6, В
V
а
= <img width=«48» height=«41» src=«ref-1_138145426-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">= 0,9%
Vр= <img width=«85» height=«28» src=«ref-1_138145645-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">= 3,4%
ΔV
Тр
= <img width=«44» height=«41» src=«ref-1_138145872-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">* (0,9 * 0,83 + 3,4 * 0,55)= 15,3 В
ΔV
с
=13+6+15,3≤ 63, В
Следовательно, сечение кабелей выбрано правильно, т.к. значение соответствует равенству.
2.8. Определение потери напряжения сети при пуске
мощного короткозамкнутого двигателя.
Определение потери напряжения сети при пуске мощного короткозамкнутого двигателя определяется, по формуле:
ΔV
с.п
=
ΔVт.п
+
ΔVт.к.п+
ΔV
г.к.п
≤ 162, В (20)
Определяем потерю напряжения в трансформаторе, по формуле:
ΔV
Тр
= <img width=«53» height=«41» src=«ref-1_138146075-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> (
V
а
*
cos
φ
+
V
р.
*
sin
φ
), В (21)
где
I
тт
– пусковой ток трансформатора, А
ΔV
Тр
= <img width=«72» height=«44» src=«ref-1_138146290-268.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075"> (0,9 * 0,83 + 3,4 * 0,55)= 84,9 В
Определяем потерю напряжения в магистральном кабеле, по формуле:
ΔV
м.к
= <img width=«141» height=«48» src=«ref-1_138146558-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">, В (22)
где
L
– длина кабеля, м
cos
φ
– пусковой коэффициент мощности
ΔV
8
= <img width=«141» height=«45» src=«ref-1_138146947-411.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">=23, В
Определяем потерю напряжения в гибком кабеле мощного двигателя при пуске, по формуле:
ΔV
г.к
= <img width=«140» height=«48» src=«ref-1_138147358-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">, В (22)
где
L
– длина гибкого кабеля, м
ΔV
7
= <img width=«133» height=«45» src=«ref-1_138147753-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">=26, В
ΔV
с.п.
=89,9+23+26 ≤ 162, В
Следовательно, выбранные сечения кабелей вполне достаточны, чтобы обеспечить работу электроприемников в любом режиме.
2.9. Определение емкости кабельной сети
Правилами безопасностями предусматривается ограничение общей длины кабелей, (присоединенных к трансформатору) емкостью относительно земли величиной не более 1мкф на фазе.
Таблица 4 – емкость кабеля
Тип кабеля
Общая длина
кабеля данного
Типа, м
Емкость 1км
кабеля данного
типа
Фактическая
емкость кабеля
данной длины
ЭВТ 3×70
ГРШЭ 3×50+1×10+3×4
ГРШЭ 3×25+1×10
ГРШЭ3×16÷1×10
200
100
100
40
0,86
0,57
0,42
0,36
0,19
0,057
0,07
0,01
∑С=0,33мкф\фазу
Для учета величины емкостей электродвигателей, аппаратов и трансформаторов суммарную емкость кабелей увеличиваем на 10%:
∑С = 1,1*0,33=0,36 мкф\фазу (23)
Таким образом, емкость сети участка меньше допустимой 1мкф\фазу, следовательно эксплуатация такой сети допустима.
2.10. Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания рекомендуется производить так, как изложено в Правилах безопасности в угольных и сланцевых шахтах, отдавая предпочтение методу приведенных длин.
Смысл расчета в том, чтобы найти суммарно приведенные длины кабелей от трансформатора до каждой точки короткого замыкания.
Определяем суммарно приведенную длину, по формуле:
∑
L
прив
=
L
прив1
+ …+
L
прив.п
+ (1+ К)*10, м (24)
где ∑
L
прив
– суммарно приведенная длина
L
прив1
и
L
прив.п
– приведенные длины от трансформатора до
соответствующих точек К.З
К – число коммутационных аппаратов, последовательно
включенных в цепь К.З, включая автоматический
выключатель подстанции
К1 ∑
L
прив
= 100*0,72+100*1 + (1+ 3)*10 = 212, м
К2 ∑
L
прив
= 100*0,72+100*1,97 + (1+ 3)*10 = 309, м
К3 ∑
L
прив
= 100*0,72+50*1,97 + (1+ 3)*10 = 230, м
К4 К5 ∑
L
прив
= 100*0,72+20*3,06 + (1+ 3)*10 = 173,2 м
К6 ∑
L
прив
= 100*1 = 100, м
К7 ∑
L
прив
= 100*0,72+ (1+ 2)*10 = 102, м
К8 ∑
L
прив
= 100*0,72+ (1+ 2)*10 = 102, м
<img width=«616» height=«213» src=«ref-1_138148156-14196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">
Рисунок 2 – схема размещения точек К.З.
Таблица 5 – Приведенные длины точек К.З.
Номер
точки к.з
1
2
3
4
5
6
7
8
Произведенная
длина
212
309
230
173,2
173,2
100
102
102
2)
I
к.з
, А
2850
2157
2679
3625
3625
110
4500
4500
продолжение
--PAGE_BREAK--