Расчет электроснабжения участка угольной шахты

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт

им Г.В. Плеханова (технический университет)

Расчетная работа 1

По дисциплине:     Электроснабжение горных предприятий 

                                      ^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Тема: Расчет электроснабжения участка угольной шахты

Автор студент гр.  ЭР-98-2_         ________________               /__Кривецкий М. И._/

                                                                                           ^{(подпись)                                                (Ф.И.О.)}  

ОЦЕНКА:   ____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:  _   доцент   _                       ________                     /Анискин Б.Г./

                                     ^{(должность)                          (подпись)                                                    (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2002

Расчет электроснабжения участка

Вариант 8.

Исходные данные:

Длина гибких кабелей			Мощность кз на шинах ЦПП	Длина кабеля		Базисное напр-е	Напряжение вторичной обмотки ПУПП
L3, км	L4,  км	L5, км	SКЗ, МВА	L1, км	L2, км	UБ, кВ	U2Н, кВ
0,32	0,23	0,14	41	1,1	0,33	1,2	1,140

Определить:  в точке 2,

величину напряжения в точке 3,

выбрать коммутационный аппарат в точке 6.

Схема электроснабжения участка

Параметры электроприемников:

установка	Тип двигателя	Рн, кВт	КПД hН	cos jН	Iп / Iн
2КШ3	ЭКВ5-200	400	93,5	0,85	5,7
СП301	ЭДКОФ-53/4	330	91	0,89	7
ВМ12	ВРМ280	110	93,5	0,89	6,5

Преобразуем формулу  , находим номинальный ток:

для комбайна

 А;

для конвейера

 А;

для вентилятора

 А.

Рисуем схему замещения сети:

Схема замещения сети

Для определения тока трехфазного КЗ в точке 2 необходимо знать параметры сети и сопротивление участковой трансформаторной подстанции. Так как мощность ПУПП неизвестна, необходимо определить расчетную мощность участка и выбрать участковую подстанцию. Расчетная мощность участка:

Рр = Кс Руст,

где Кс = 0,29 + 0,71Рнmax / Pуст  - коэффициент спроса; Руст =  - установленная мощность; Рmax – мощность наибольшего двигателя. Отсюда

Руст = 400 + 330 + 110 = 840 кВт;

Кс = 0,29 +0,71  = 0,63;

Рр = 0,63 840 = 529 кВт.

Расчетная мощность трансформатора

 Sp = Pp / cosj_СВ ,

где cosj_СВ – средневзвешенный коэффициент мощности. Т.к.

tg j_СВ =  ,

cosj_СВ = 0.87. Отсюда

Sp = 529 / 0.87 = 608 кВА.

Выбираем участковую трансформаторную подстанцию типа ТСВП –  630/6 в соответствии с условием Sт.н.³ Sp, имеющую следующие паспортные данные:

 Sтн = 630 кВА, Uвн = 6 кВ, Uнн = 0,69/1,2 кВ, Iвн = 60,6 А, Iнн = 527/304 А,

u_KЗ = 3.5 %, Ixx = 3.5 %, Pxx = 2690 Вт, Рк = 4700 Вт.

Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к обмотке низкого напряжения трансформатора Rт = 0,017 Ом, Хт = 0,0776 Ом. Сопротивление трансформатора, приведенное к низкому напряжению (НН), определяем по формулам

Rт = Рк / 3  ;    Zт = u_К U_2Н / 100I_2Н ;   Xт = .

Для определения сопротивления сети необходимо предварительно выбрать сечения кабелей, для чего надо знать значения расчетных токов.

Выбор сечения жил кабелей производится в соответствии с условием

I_{КАБ.ДОП} ³ I_КАБ . Определим расчетный ток в магистральном кабеле длиной = 330 м:

А .

Из табл.6 выбираем сечение жил кабеля и определяем допустимый то кабеля из условия :

при S_К.М. = 35 мм ²  I_ДОП = 168 А. Принимаем два кабеля

КГЭШ (3 х 25 + 1 х 10 + 3 х 4).  , т.е. условие выполняется. Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₂₁ = ­0,52 Ом / км,

Х₀₂₁ = 0,0865 Ом / км. Т.к. кабеля два, то их суммарное удельное сопротивление:

R₀₂ = ­0,26 Ом / км,

Х₀₂=0,0432 Ом / км.

Сопротивление магистрального кабеля

R₂ = 0,26 0,33 = 0,08558 Ом,

Х₂ = 0,0432 0,3 = 0,0143 Ом.

Определим сечение и сопротивление высоковольтного кабеля длиной

= 1,1 км. Расчетный ток этого кабеля принимаем равный номинальному току первичной обмотки ПУПП: I₁ = 60,6 А. При сечении S_ВН = 25 мм²  I_ДОП = 90 А. Удельное сопротивление

R₀₁ = ­0.726 Ом / км,

Х₀₁ = 0,091 Ом / км. Сопротивление всего кабеля:

R₁ = 0,726 1,1 = 0,799 Ом,

Х₁ = 0,091 1,1 = 0,1 Ом.

Принимаем высоковольтный кабель (от ЦПП до участковой подстанции) типа ЭВТ (3 х 25 + 1 х 10), который проверяем по экономической плотности тока, термической стойкости к токам кз и допустимой потере напряжения.

Выбранное по длительно допустимому току нагрузки сечение проверяют по термической стойкости из условия , где Iп – предельно допустимый кратковременный ток КЗ в кабеле, кА; I ⁽³⁾кз – ток трехфазного КЗ в начале проверяемого кабеля,  кА. Примем в качестве защитного аппарата на ЦПП взрывобезопасную ячейку РВД - 6. Тогда для сечения 25 мм²  Iп = 5,25 кА.

Ток трехфазного КЗ в начале высоковольтного кабеля

 кА,

т.е. условие  выполняется. Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока осуществляется по формуле

 мм²,

где I₁ – ток высоковольтного кабеля, А; j_ЭК – экономическая плотность тока,                 3,1 А/мм².

По экономической плотности тока сечение удовлетворяет заданным условиям.

Сечение кабеля по допустимой потере напряжения

 мм²,

где  = 50м/(Ом мм² ) – удельная проводимость меди;  = 150 В для U = 6 кВ – допустимая потеря напряжения.

По потере напряжения сечение кабеля выбрано правильно.

1)

Найдем ток трехфазного КЗ в точке 2. Для этого определим сопротивления элементов цепи, приведенное к базисному напряжению U_Б = 1,2 кВ.

Сопротивление  высоковольтного кабеля, приведенное к базисному напряжению:

 Ом

    Ом.

Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ, приведенное к базисному напряжению:

 Ом.

Ток   в точке 2, приведенный к обмотке низкого напряжения

 А.

 А.

2)

Для определения величины напряжения в точке 3 в номинальном режиме необходимо определить потерю напряжения в высоковольтном кабеле, в трансформаторе.

 Потеря напряжения в высоковольтном кабеле

Напряжение на зажимах первичной обмотки трансформатора

 В.

Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора (в точке 3)

 В,

где К_Т – коэффициент трансформации ПУПП.

3)

Выберем защитно-коммутационный аппарат в точке 6 в соответствии с условием  .

Номинальное напряжение  кВ, номинальный ток  конвейера  А. Необходимо определить  в точке 4, т.к. точки 6 и 4 - практически одна точка.

Сопротивление трансформатора:

   Ом.

Сопротивление  магистрального кабеля:

   Ом.

Суммарное сопротивление цепи до точки КЗ, приведенное к базисному напряжению:

 Ом;

 Ом.

 Ом.

 А.

Принимаем к установке в начале гибкого кабеля  конвейера магнитный пускатель ПВВ - 320, имеющий  В, А,  А. Величина А, т.е. условие выбора аппарата не выполняется. Но беря во внимание, что схемой электроснабжения участка предусмотрен групповой аппарат (автоматический выключатель АВ –320ДО2),установленный в точке 4 и имеющий ток отключения больше, чем ток отключения магнитного пускателя, оставляем выбранный пускатель ПВВ –320.