Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Расчет электроснабжения участка угольной шахты
|
|
Исходные данные для расчета даны в таблице 1. Паспортные данные электропотребителей выбранного варианта берут из таблицы 2. Номинальный ток I н определяют исходя из Р н. В соответствующих точках сети необходимо определить трехфазный ток короткого замыкания (к.з.) I 
, величину напряжения в номинальном режиме U и выбрать коммутационный аппарат.
ЦПП
ПУПП
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, где l 1 – длина высоковольтного кабеля, км; l 2 – длина магистрального низковольтного кабеля, км; l 5, l 6, l 7 -длина гибких кабелей соответственно комбайна, конвейера и вентилятора, км; 1 – шины ЦПП; 2 и 3 – высоковольтные и низковольтные распределительные устройства передвижной понизительной подстанции (РУ ПУПП); 4, 5, 6, 7, - точки подключения коммутационных аппаратов; 8, 9, 10 – клеммы электроприемников.
ВАРИАНТЫ Таблица 1
| Вариант | Оборудование | Длина гибких кабелей, км | Принятое на участке напряжение, кВ | |||||
| Комбайн | Конвейер | Вентилятор | l 5 | l 6 | l 7 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| К103 | СП202 | ВМ4 | 0, 30 | 0, 15 | 0, 20 | 0, 66 | ||
| 1К101У | СП87П | ВМ5 | 0, 35 | 0, 24 | 0, 15 | 0, 66 | ||
| К85М-00 | СПЦ391 | ВМ6 | 0, 40 | 0, 28 | 0, 01 | 0, 66 | ||
| Кузбасс-500Ю | СПЦ-3100 | ВМЦ8 | 0, 28 | 0, 31 | 0, 06 | 0, 66 | ||
| 1ГШ68Е | СП87П | ВМ6 | 0, 26 | 0, 27 | 0, 04 | 1, 14 | ||
| 1КШ1КГУ | СПЦ-3120 | ВМ6 | 0, 21 | 0, 25 | 0, 03 | 0, 66 | ||
| 1ГШ68 | СП87П | ВМ12 | 0, 31 | 0, 26 | 0, 08 | 1, 14 | ||
| К500 | КСВ1М | ВМ5 | 0, 34 | 0, 19 | 0, 12 | 1, 14 | ||
| 2КШ3 | КСЮ271 | ВМ12 | 0, 32 | 0, 23 | 0, 14 | 1, 14 | ||
| КА80 | СПЦ151 | ВМ4 | 0, 25 | 0, 18 | 0, 09 | 0, 66 | ||
| 1КШЭ | СП202 | ВМ5 | 0, 29 | 0, 20 | 0, 10 | 0, 66 | ||
| КДК700 | СП250.14 | ВМ4 | 0, 21 | 0, 28 | 0, 08 | 0, 66 | ||
| УДК300 | СПЦ151 | ВМЦ8 | 0, 28 | 0, 15 | 0, 09 | 0, 66 | ||
| ГШ500 | СП202 | ВМ6 | 0, 23 | 0, 18 | 0, 12 | 0, 66 | ||
| Урал-20А | КСЮ381 | ВМ4 | 0, 31 | 0, 12 | 0, 18 | 1, 14 | ||
| К700А | КСД-26В | ВМ5 | 0, 30 | 0, 23 | 0, 20 | 0, 66 | ||
| 16 | К600 | КСД-27 | ВМ6 | 0, 36 | 0, 21 | 0, 16 | 1, 14 |
Продолжение табл. 1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| К85 | СПУ26У | ВМ 12 | 0, 22 | 0, 15 | 0, 03 | 1.14 | |
| КДК500 | СП-26 | ВМ6 | 0, 28 | 0, 18 | 0, 08 | 1.14 | |
| КА200 | СПЦ151 | ВМ5 | 0, 33 | 0, 25 | 0, 23 | 0, 66 | |
| КШ3М | КСВ1М | ВМ12 | 0, 29 | 0, 23 | 0, 09 | ||
| Урал-20Р | СПЦ163 | ВМ5 | 0, 47 | 0, 34 | 0, 37 | 0, 26 | |
| К-300 | СП250.12 | ВМ6 | 0, 32 | 0, 45 | 0, 51 | 0, 36 | |
| К-85-01 | СП250.13 | ВМ12 | 0, 47 | 0, 38 | 0, 39 | 0, 31 | |
| КВП-2 | СП250.48 | ВМ4 | 0, 50 | 0, 37 | 0, 42 | 0, 45 |
Продолжение табл. 1
| Вариант | Длина кабеля | Базис-ное на-пря-жение, U б, кВ | Мощность к.з. на шинах ЦПП, S 
| Точки, в которых нужно: | |||
| высо-ковольтного, l 1, км | низковольтного, l 2, км | определить 
| определить величину напряжения | выбрать коммутационный аппарат | |||
| 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 0, 3 | 0.3 | 6, 3 | |||||
| 0, 4 | 0, 25 | 0, 69 | |||||
| 0, 5 | 0, 35 | 0, 69 | |||||
| 0, 6 | 0, 40 | 6, 3 | |||||
| 0, 7 | 0, 27 | 1, 2 | |||||
| 0, 8 | 0, 38 | 0, 69 | |||||
| 0, 9 | 0, 31 | 6, 3 | |||||
| 1, 0 | 0, 21 | 1, 2 | |||||
| 1, 1 | 0, 33 | 1, 2 | |||||
| 1, 2 | 0, 28 | 6, 3 | |||||
| 0, 8 | 0, 08 | 0, 69 | |||||
| 0, 9 | 0, 09 | 6, 3 | |||||
| 0, 7 | 0, 21 | 6, 3 | |||||
| 1, 1 | 0, 20 | 0, 69 | |||||
| 1, 2 | 0, 07 | 1, 2 | |||||
| 1, 3 | 0, 07 | 6, 3 | |||||
| 1, 8 | 0, 1 | 6, 3 | |||||
| 1, 6 | 0, 26 | 1, 2 | |||||
| 0, 4 | 0, 18 | 1, 2 |
Продолжение табл. 1
| 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 0, 5 | 0, 06 | 0, 69 | |||||
| 1, 0 | 0, 4 | 0, 69 | |||||
| 1, 5 | 0, 56 | 1, 2 | |||||
| 1, 73 | 0, 32 | 0, 69 | |||||
| 1, 67 | 0, 52 | 1, 2 | |||||
| 0, 98 | 0, 47 | 0, 69 |
Таблица 2
| Установка | P н, кВт | КПД, hн | Коэффициент мощности, cosjн |  I п/ I н
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| К103 | 90, 8 | 0, 86 | 6, 5 | |
| 1К101У | 92, 0 | 0, 86 | 6, 3 | |
| К85М-00 | 91, 8 | 0, 81 | 7, 0 | |
| Кузбасс-500Ю | 2x250 | 92, 0 | 0, 86 | 6, 3 |
| 1ГШ68 | 95, 0 | 0, 83 | 7, 0 | |
| 1ГШ68Е | 89, 0 | 0, 82 | 6, 5 | |
| КШ1КГУ | 92, 0 | 0, 80 | 6, 3 | |
| 2КШЗ | 93, 5 | 0, 85 | 5, 7 | |
| КШ3М | 92, 0 | 0, 88 | 5, 4 | |
| УДК300 | 2·150 | 92, 0 | 0, 83 | 6, 2 |
| КВП2 | 2·200 | 93, 0 | 0, 89 | 6, 1 |
| К85-01 | 94, 1 | 0, 82 | 6, 8 | |
| К300 | 2·160 | 93, 7 | 0, 87 | 6, 0 |
| Урал-20Р | 95, 8 | 0, 86 | 6, 2 | |
| Урал-20А | 94, 0 | 0, 86 | 5, 9 | |
| Урал-10А | 94, 9 | 0, 86 | 6, 5 | |
| ГШ500 | 95, 6 | 0, 88 | 6, 6 | |
| К500 | 2х250 | 96, 4 | 0, 84 | 4, 8 |
| КДК700 | 2х355 | 97, 5 | 0, 83 | 5, 0 |
| 1КШЭ | 92, 4 | 0, 8 | 5, 7 | |
| СП202 | 91, 0 | 0, 89 | 7, 0 | |
| СП87ПМ | 93, 0 | 0, 88 | 6, 5 | |
| СПЦ 391 | 3·315 | 91, 5 | 0, 86 | 6, 5 |
| КМ81 | 92, 0 | 0, 87 | 6, 5 | |
| СПЦ 3100 | 3·700 | 91, 5 | 0, 86 | 6, 5 |
Продолжение табл.2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| СПЦ151 | 92, 0 | 0, 87 | 6, 5 | |
| СПЦ 3120 | 3·600 | 92, 0 | 0, 87 | 6, 5 |
| КСВ1М | 2·110 | 91, 0 | 0, 89 | 7, 0 |
| ВМ4 | 95, 0 | 0, 84 | 7, 0 | |
| ВМ5 | 88, 0 | 0, 87 | 7, 0 | |
| ВМ6 | 88, 0 | 0, 87 | 6, 0 | |
| ВМ12 | 98, 5 | 0, 89 | 6, 5 | |
| ВМЦ8 | 92, 0 | 0, 89 | 6, 0 |
Рис.2 Схема замещения сети
В соответствии с поставленной задачей рисуют схему замещения сети (рис.2).
Для определения тока трехфазного к.з. в какой-либо точке 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.
Расчетная мощность трансформатора
где 
-расчетный коэффициент мощности. Расчетный
откуда определяем cos φ р.
Выберем участковую трансформаторную подстанцию в соответствии с условием 
(здесь S нт - номинальная мощность трансформатора).
Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к обмотке низкого напряжения трансформатора, дано в таблице 3.
Таблица 3
| Тип трансформатора | Номинальная мощность, кВ× А | Напряжение на вторичной обмотке, кВ | Сопротивление, Ом | |
| активное R т | индуктивное, Хт | |||
| ТСВП-100/6 | 0, 4 0, 69 | 0, 0202 0, 0605 | 0, 0518 0, 155 | |
| ТСВП-160/6 | 0, 4 0, 69 | 0, 0118 0, 0353 | 0, 0327 0, 0980 | |
| ТСВП-250/6 | 0, 4 0, 69 | 0, 0063 0, 019 | 0, 0213 0, 0639 | |
| ТСВП-400/6 | 0, 69 | 0, 0107 | 0, 0403 | |
| ТСВП-630/6 | 0, 69 1, 2 | 0, 0057 0, 0170 | 0, 0258 0, 0776 | |
| ТСВП-1000/6 | 0, 69 1, 2 | 0, 0048 0, 0151 | 0, 0206 0, 063 |
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 р £ I доп. Определим расчетный ток в магистральном кабеле:
Определяют сечение жил и допустимый ток кабеля из условия I р £ I доп, после чего находится его удельное сопротивление. Далее определяется сечение и сопротивление высоковольтного кабеля длиной l 1. Расчетный ток этого кабеля можно принять равным номинальному току первичной обмотки ПУПП. Выбранный высоковольтный кабель необходимо проверить по экономической плотности тока, термической стойкости и допустимой потере напряжения.
Выбранное по длительно допустимому току нагрузки сечение высоковольтного кабеля проверяют на термическую стойкость из условия 
, где I пр – предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле, кА, (табл.4); 
- ток трехфазного к.з. в начале проверяемого кабеля, кА.
Высоковольтный кабель по термической стойкости с медными жилами сечением 25 мм2 и более и мощности к.з. на шинах ЦПП
(РПП-6) не выше 50 МВ× А проверять не требуется. Проверке подлежат кабели с сечением жил менее 25 мм2, а также кабели, независимо от сечения, при мощности к.з. на шинах ЦПП (РПП-6), превышающей 50 МВ× А.
Таблица 4
Предельно допустимая сила тока для различных типов шахтных кабелей при коэффициенте загрузки 
кА
| Характеристика кабеля | Длительно-допустимая температура кабеля, º С | Высоковольтная ячейка | Сечение жилы кабеля, мм2 | ||||
| Тип | Время отключения, t п, с | ||||||
| С бумажной пропитанной изоляцией на напряжение до 10 кВ | КРУВ-6 | 0, 17 | 3, 50 | 5, 60 | 8, 75 | 12, 3 | |
| РВД-6 | 0, 20 | 2, 90 | 4, 64 | 7, 25 | 10, 2 | ||
| КРУВ-6 | 0, 12 | 4, 03 | 6, 44 | 10, 00 | 14, 1 | ||
| РВД-6 | 0, 20 | 3, 20 | 5, 10 | 8, 00 | 11, 2 | ||
| С резиновой и пластмассовой изоляцией на напряжение 6 кВ | КРУВ-6 | 0, 17 | 2, 86 | 4, 58 | 7, 15 | 10, 0 | |
| РВД-6 | 0, 20 | 2, 36 | 3, 78 | 5, 90 | 8, 30 | ||
| КРУВ-6 | 0, 12 | 3, 29 | 5, 27 | 8, 22 | 11, 5 | ||
| РВД-6 | 0, 20 | 2, 60 | 4, 16 | 6, 50 | 9, 1 |
Ток трехфазного к.з. в начале высоковольтного кабеля
Проверка выбранного сечения по экономической плотности тока осуществляется по формуле
где I 1 – ток высоковольтного кабеля, А; j эк – экономическая плотность тока, А/мм2.
Сечение кабеля по допустимой потере напряжения
где L = l 1, м - длина высоковольтного кабеля; γ = 50 м / Ом. мм2 – удельная проводимость меди; D U доп – допустимая потеря напряжения.
Для U = 6 кВ D U доп принять равной 150 В. В соответствии с условием задачи найти ток трехфазного к.з. Для этого определить сопротивление элементов цепи, приведенные к базисному напряжению U б.
Индуктивное и активное сопротивления кабельной линии,
приведенные к базисному напряжению
Суммарное сопротивление цепи до точки к.з., приведенное к базисному напряжению складывается из суммы сопротивлений элементов цепи от источника до точки короткого замыкания.
Ток трехфазного к.з.:
.
Для определения величины напряжения в некоторой точке в номинальном режиме необходимо определить потерю напряжения в во всех элементах сети - высоковольтном кабеле, трансформаторе, гибком кабеле. Потеря напряжения в высоковольтном кабеле
Напряжение на зажимах первичной обмотки трансформатора:
Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора:
где K т – коэффициент трансформации ПУПП.
Выбрать защитно-коммутационный аппарат в заданной точке по условию 
где U НА 
I НА, I ОА, – соответственно номинальное напряжение, номинальный ток, ток отключения аппарата (его паспортные данные); U Н, I С, 
- cсоответственно номинальное напряжение, рабочий ток и ток к.з. сети в месте установки аппарата.
Необходимо помнить, что схемой электроснабжения участка предусмотрен групповой аппарат (автоматический выключатель), который установлен в точке 4, имеющий ток отключения больше, чем ток отключения магнитного пускателя.
После выбора коммутационного аппарата, определяют ток уставки срабатывания максимальной токовой защиты всех аппаратов (автоматических выключателей, магнитных пускателей) и находят величину коэффициента чувствительности максимальной токовой защиты в соответствии с инструкцией по определению токов короткого замыкания, выбору и проверке уставок максимальной токовой защиты в сетях напряжением до 1140 В.