![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Выбор силовых трансформаторов
3.1. Выбор числа, мощности и типа силового трансформатора производят в следующей последовательности: 1. Определяют число трансформаторов на подстанции с учётом обеспечения надежности питания и категорийности потребителей. Для горных предприятий как потребителей первой категории главные понизительные подстанции выполняются с двумя силовыми трансформаторами. Двухтрансформаторная подстанция экономична с точки зрения обеспечения резервирования. 2. Исходя из общей расчетной нагрузки предприятия принимают установленную мощность трансформатора. При этом допустимая систематическая перегрузка не должна превышать 30 %. Если на ГПП устанавливаются два трансформатора, то номинальная мощность каждого из них определяется по условию: Принимаем для установки на ГПП два силовых трансформатора типа ТДН-10000-115/6, 6 c техническими характеристиками:
(Т – трехфазный; Д – двух обмоточный; Н – регулирование напряжения под нагрузкой) Для аварийных условий, когда один из двух трансформаторов вышел из строя, проверяем один трансформатор на допустимую перегрузку с учетом возможного отключения потребителей III категории, т.е. 1, 4·Sном ≥ Sр 1, 4·10000 = 14000 кВ·А ≥ 11522, 3 кВ·А. Следовательно, выбранные трансформаторы (ТДТН, 2× 10000) обеспечивают электроснабжения шахты, как в нормальном, так и в аварийном режиме.
Годовые потери активной и реактивной мощности в силовых трансформаторах ГПП:
где Δ РХХ и Δ РМ - активные потери холостого хода и потери в меди при номинальной нагрузке, кВт, соответственно; b - коэффициент загрузки трансформатора Δ QХХ - реактивные потери холостого хода, величина которых равна току холостого хода трансформатора; Δ QМ - реактивные потери меди, величина которых численно равна напряжению КЗ трансформатора. Потери активной и реактивной энергии: где где 3.2. Для питания потребителей напряжением U = 0, 4 кВ необходима установка трансформаторов с трансформацией напряжения 6/0, 4 кВ:
Для каждой ветви выбираем два трансформатора ТМН-4000-6/0, 4.
Определим коэффициент загрузки трансформатора:
4. Расчёт воздушных линий электропередач 4.1. Выбор сечений проводов ЛЭП по нагреву
Выбор сечений линий, питающих ГПП, осуществляется по расчетной мощности трансформатора, определяемой на стороне ВН ГПП.
Для выбора проводов ВЛ по нагреву определяется расчетный ток:
Зная величину расчетного тока, выбираем стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току, в зависимости от величины напряжения. Предварительно выбираем провод АС – 70/11 (Iдоп = 265 А). Сечение, выбранное по нагреву, проверяется по экономической плотности тока, основным критерием оценки которой является минимум годовых приведенных затрат (МГПЗ), определяемый стоимостью ежегодных потерь электроэнергии в сети; ежегодными расходами на текущий ремонт и обслуживание сетей, а также амортизационными отчислениями. Экономическая плотность тока выбирается в зависимости от материала провода и числа часов использования максимума нагрузки. Сечение по экономической плотности тока находят из выражения где Потери активной и реактивной мощности в проводах определяются соответственно: где R и X – соответственно активное и индуктивное сопротивление линии; где
4.2. Расчёт сети по потере напряжения
Потери напряжения в ВЛ1: Потери напряжения в ВЛ2: Полученные значения потерь напряжения должны быть не более допустимого: Условие выполняется. 4.3. Расчёт проводов на механическую прочность
Расчет проводов на механическую прочность производится: а) при наибольшей внешней нагрузке; б) при низшей температуре и отсутствии внешних нагрузок; в) при среднегодовой температуре и отсутствии внешних нагрузок. Последовательность расчёта на механическую прочность следующая: 1) Определяются исходные данные для расчёта: - номинальное напряжение ВЛ: - марка провода: АС – 70/11; - длина пролета (наибольшая допустимая): lпр = 430 м; - район гололёду: I; - ветровой район: II; - температуры: t_= –20, 1°С; t+ = 16, 6°С; tэ = 6, 4°С; tг= –5°С; - приведенная нагрузка от собственного веса (для АС-70/11): - скоростной напор ветра (повторяемость 1 раз в 5 лет) q=35 (v=24 м/с); - толщина стенки гололеда с = 5 мм; - допустимое напряжение в материале провода при гололеде tг - напряжение при наибольшей нагрузке - допустимое напряжение в материале провода при минимальной температуре t_: - допустимое напряжение в материале провода при среднегодовой температуре tЭ: - модуль упругости: Е = 13, 4 · 103 даН/мм2; - температурный коэффициент линейного удлинения: α =14, 5 · 10-6 1/градус; - коэффициент неравномерности скоростного напора: α = 1, 0; - диаметр провода АС–70/11: d = 11, 4 мм; - коэффициент лобового сопротивления: Сх = 1, 2 – для проводов и тросов d< 20 мм; - коэффициент упругого удлинения: β = 1/Е =1/(13, 4· 103)= 74, 6· 10-6 2) Определяются погонные и приведенные нагрузки для принятых сочетаний климатических условий. 1. Погонная нагрузка от собственного веса: Суммирование осуществляется по всем проводам и тросам линии. 2. Погонная нагрузка на провод диаметром d при толщине стенки гололёда c определяется: где с – толщина стенки гололёда, м; d – диаметр провода, м. 3. Результирующая погонная нагрузка: 4. Погонная ветровая нагрузка на провод без гололеда: где 5. Погонная ветровая нагрузка на провод, покрытый гололёдом, при 0.25qнор: 6. Погонная нагрузка от веса провода и давления ветра на провод, свободный от гололёда: 7. Погонная нагрузка от веса провода, покрытого гололёдом и давления ветра на провод, покрытый гололёдом: Приведенные нагрузки: 3) Определяются длины критических пролетов. При определении критических пролетов напряжения в проводах и тросах ВЛ не должны превышать допустимых значений для следующих режимов: 1) режим наибольшей нагрузки, имеющий место при пятой или шестой комбинациях расчетных климатических условий (его параметры - 2) режим низшей температуры при отсутствии внешней нагрузки, характерный для третьей комбинации климатических условий ( 3) режим среднегодовой температуры при отсутствии внешней нагрузки (четвертая комбинация - Для каждого из этих режимов определяется критический пролет. Первый критический пролет - пролет такой длины, при котором напряжение провода при среднегодовой температуре равно допускаемому
=
где α t - температурный коэффициент линейного удлинения провода; b = 1/ Е; E - модуль упругости; tэ - среднегодовая для данного региона температура; t_ - исходная низшая для данного региона температура; tг - температура образования гололеда (-5 °С);
4) По таблице соотношений, определяющих исходные условия, устанавливаем исходный режим. Исходным для расчета ВЛ на механическую прочность является режим, при котором напряжение в материале провода равно допускаемому, а в остальных режимах напряжение меньше допускаемого. Исходный режим зависит от соотношения между длинами трех критических пролетов и соотношения между реальным и критическим пролетом. Соотношение критических пролётов: l1k – мнимые l2k< l3k; соотношение реального пролёта с критическим lр> l3k параметры исходного режима 5) Зная исходный режим, определяют напряжение в материале где Производим подстановку:
Таким образом при l = 180 м, получаем значение σ = 26, 5 даН/мм2, не превышающее допустимое
Условия прочности выполняется
Определяем стрелы провеса для всех Отсюда следует, что выбранный по каталогу провод АС – 70/11 удовлетворяет требованиям механической прочности. В результате расчетов по выбору сечения провода на нагрев, проверку его на экономическую плотность тока, потерю напряжения в линии, механическую прочность получили, что предварительно выбранный провод АС – 70/11 удовлетворяет всем условиям, следовательно, окончательно принимаем провод АС – 70/11. Основные характеристики пролёта воздушной линии приведены на рис. 1.
Рис.1. Стрела провеса и длина пролета
5. Расчёт токов короткого замыкания
Горное предприятие получат питание от двухисточников: 1. подстанция № 1 ЭС 2. Подстанция № «ЭС Энергосистема (ЭС), которая представляет собой комплекс связанных между собой предприятий, производящих, преобразующих и передающих электрическую энергию. ЭС, как правило, является источником неограниченной мощности. Напряжение на шинах такого источника питания практически остается неизменным в течение всего периода КЗ. На предприятии уровень внешнего напряжения электроснабжения 110 кВ. В связи с тем, что горное предприятие является потребителем первой категории, для преобразования напряжения установлены 2 одинаковых силовых трансформатора марки ТДН–10000–115/6, 6 с параметрами:
На сторонах СН трансформаторов ТДН–10000–115/6, 6 установлены 2 трансформатора ТМ–2500–6/0, 4 с техническими характеристиками:
Основными потребители предприятия являются: – 3 асинхронных двигателя типа АКН3–2–15–57–6У3 с параметрами:
– 3 синхронных двигателя типа СДН2–16–49–6У3 с параметрами:
– потребители на 0, 4 кВ мощностью Р0, 4 = 3600 кВт;
Структурная схема электроснабжения предприятия представлена на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема электроснабжения Порядок расчёта: 1. Выбираем базисные величины. - базисная мощность Sб = 100 МBA; - базисное напряжение Uб1 = 115 кB, Uб3 = 6, 6 кB, Uб4 = 6, 3 кB (в качестве базисных напряжений следует выбирать напряжение холостого хода силового трансформатора в точке короткого замыкания, данные уровни базисных напряжений принимаются для каждой точки КЗ). 2. Составляем первичную схему замещения (рис. 3) и определяем относительные сопротивления её элементов. - сопротивление энергосистемы
- сопротивление воздушных линий:
где х0 = 0, 3 (среднее значение индуктивного сопротивления воздушных одноцепных линий при напряжении более 1кВ, Ом/км);
Рис. 3. Первичная схема замещения - сопротивление повышающего трансформатора
- сопротивление понизительных трансформаторов
- сопротивление синхронных двигателей где - сопротивление асинхронных двигателей где 3. Преобразуем схему замещения Рис. 4. Преобразованная схема замещения для т. К1 4. Определяем возможность объединения источников питания. Источники можно объединить, если результат нижеприведенной операции лежит в пределах 0, 4 – 2, 5: Источники можно объединить, т.к. 0, 94 попадает в пределы 0, 4÷ 2, 5. Получаем схему замещения: 5. Так как Определяем базисный ток: Периодическая слагающая тока КЗ для всех моментов времени: Токи трехфазного короткого замыкания Периодическая составляющая Ударный ток КЗ: где Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период: Ток отключения: Установившийся ток КЗ: где Мощность КЗ:
6. Для расчёта тока КЗ в точке К2 преобразуем схему (рис. 5).
Рис. 6. Схема замещения для т. К2 Сопротивление воздушных линий: Сопротивление цепи со стороны п/с ЭС: Т.к.
Поскольку сопротивление потребителей (СД и АД), питаемых от шин ГПП больше трёх, то можно объединить эти источники, подпитывающие точку КЗ (К2). Их общее сопротивление: Суммарное сопротивление двигателя: Проверим, возможно ли пренебречь источниками меньшей мощности. Условия проверки:
двигателями пренебрегать нельзя.
7. Определяем возможность объединения источников питания. Так как Базисный ток: Так как Ударный ток КЗ: где Наибольшее действующее значение тока КЗ за первый период: Мощность КЗ: Итоговая таблица токов КЗ
|