Расчет электроснабжения участка угольной шахты. Схема замещения сети. Потеря напряжения в магистральном кабеле

ЗАДАЧА 1

Расчет электроснабжения участка угольной шахты

Исходные данные для расчета даны в таблице 1. Паспортные данные электропотребителей берутся из таблицы 2 и заносятся в таблицу 3. Номинальный ток I_н определяется исходя из Р_н. В соответствующей точке сети необходимо определить трехфазный ток короткого замыкания (к.з.) I , величину напряжения в номинальном режиме U и выбрать коммутационный аппарат.

Рис.1. Схема электроснабжения участка

При расчете токов к.з. используется метод приведения к базисным условиям, для чего задано базисное напряжение U_б. Кроме того, задана мощность к.з. на шинах ЦПП.

На рис.1 дана принципиальная схема электроснабжения участка шахты; здесь l₁ – длина высоковольтного кабеля, км; l₂ – длина магистрального низковольтного кабеля. км; l₅ ,l₆ ,l₇ - длина гибких кабелей соответственно комбайна, конвейера и вентилятора, км; 1 – шина ЦПП; 2 и 3 – соответственно высоковольтные и низковольтные распределительные устройства передвижной понизительной подстанции (РУ ПУПП); 4,5,6,7, - точки подключения коммутационных аппаратов; 8,9,10 – клеммы электроприемников.

Таблица 1

Вариант	Оборудование			Длина гибких        кабелей, км			Напряжение вторичной обмотки, U2Н , кВ
	Комбайн	Конвейер	Вентилятор	l5	l6	l7
2	МК67	СП48М	ВМ6	0,40	0,28	0,01	0,66

Окончание табл. 1

Вариант	Длина кабеля		Базис-ное на-пря-жение, Uб, Кв	Мощность к.з.  на шинах ЦПП, S	Точки, в которых нужно
	Высо-ковольтного, l1, км	Низковольтного,l2, км			определить	определить величину напряжения	выбрать коммутационный аппарат
2	0,5	0,35	0,69	48	4	8	4

Таблица 2

Установка	Тип Двигателя	Pн, КВт	КПД hн	Коэффициент мощностиcosjн	Iп/Iн
МК67	ЭКВ4У-125	125	91,8	0,81	7,0
СП48М	ЭДКОФ4-55	165	92,0	0,87	6,5
ВМ6	ВРМ160	24	88,0	0,87	6,0

Дано: комбайн МК67, конвейер СП48М, вентилятор ВМ6; длина кабельной линии: l₁ = 0,5 км, l₂ = 0,35 км,     l₅ = 0,4 км, l₆ = 0,28 км, l₇ = 0,01 км; напряжение соответственно первичной и вторичной обмоток: U_1н = 6 кВ, U_2н = 660 В; базисное напряжение U_б=0,69 кВ; мощность короткого замыкания                    = 48 МВ·А.

Определить:  в точке 4 (рис.1), величину напряжения при номинальном режиме в точке 3, выбрать соответствующий аппарат в точке 6.Результаты расчетов свести в таблицу.

Исходные данные:

Таблица 3

Установка	Рн, кВт	Iн, А	Cosjн	hн	Iп/Iн	Длина гибкого кабеля, м
Комбайн МК67	125	147	0,81	91.8	7	400
Конвейер СП48М	165	180	0,87	92	6,5	280
Вентилятор ВМ6	24	27	0,87	88	6	10

 

Рис.2  Схема замещения сети

Преобразовав формулу 

, найдем номинальный ток:

комбайна

;

конвейера

;

вентилятора

.

Полученные данные внесем в табл.3. В соответствии с поставленной задачей нарисуем схему замещения сети (рис.2).

Для определения тока трехфазного к.з. в точке 4 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.

, где   - коэффициент спроса;

- установленная мощность;

- мощность наиболее мощного двигателя.

Отсюда

Расчетная мощность трансформатора

где - средневзвешенный коэффициент мощности.

Поскольку

то     cos

Отсюда               .

Выберем участковую трансформаторную подстанцию типа ТСВП-250 в соответствии с условием  (здесь S_т - номинальная мощность трансформатора), имеющую следующие паспортные данные: S_т.н.=250 кВ×А, U_в.н.= 6 кВ, U_н.н.=0,69/0,4 кВ, I_в.н.=24,1 А, I_н.н.=209/362 А, u_k=3,3%, I_x,x=3,5%, P_x,x=1590 Вт, Р_к=2160 Вт.

Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к обмотке низкого напряжения трансформатора  R_т=0,019 Ом, Х_т=0,064 Ом.

Примечание: при использовании отпаек для изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора приведенные значения сопротивления R_т и Х_т умножаются на коэффициент К_от равный 0,95; 1,0; 1,05.

Сопротивление трансформатора, приведенное к низкому напряжению (НН), можно определить по формулам

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 £ I_{каб.доп} . Определим расчетный ток в магистральном кабеле длиной l₂ = 350 м  (рис.1)

Выберем сечение жил кабеля и определим допустимый ток кабеля из условия  I₂ £ I_доп;  при S_к..м.= 95 мм² , I_доп = 300 А. Принимаем кабель КГЭШ (3х95+1х10+3х4), его удельное сопротивление  R₀=0,202 Ом/км, X₀=0,078 Ом/км . Сопротивление магистрального кабеля R₂=0,202^.0,35=0,07 Ом, X₂=0,078^.0,35=0,0273 Ом.

Определим сечение и сопротивление высоковольтного кабеля длиной l₁=500 м. Расчетный ток этого кабеля принимаем равным номинальному току первичной обмотки ПУПП: I₁=24,1 А. При сечении S_ВН=25 мм² , I_доп=105 А. Удельное сопротивление

R₁₀=0.74 Ом/км, X₁₀=0,066 Ом/км. Сопротивление всего кабеля R₁=R₁₀l₁=0.74^.0,5=0.37 Ом; X₁=X₁₀l₁=0,066^.0,5=0,033 Ом.

Окончательно принимаем высоковольтный кабель (от ЦПП до участковой подстанции) типа ЭВТ (3х25+1х10), который проверяем по экономической плотности тока, термической стойкости к токам к.з. и допустимой потере напряжения.

Выбранное по длительно допустимому току нагрузки сечение кабеля проверяют на термическую стойкость из условия , где I_пр – предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле, кА; - ток трехфазного к.з. в начале проверяемого кабеля, кА. Примем в качестве защитного аппарата на ЦПП взрывобезопасную ячейку РВД-6. Тогда для сечения 25 мм²  I_доп = 8 кА.

Высоковольтный кабель по термической стойкости с медными жилами сечением 25 мм² и более и мощности к.з. на шинах РПП-6 (ЦПП) не выше 50 МВ×А проверять не требуется