Расчет электроснабжения участка угольной шахты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный Минерально-сырьевой Университет «Горный»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Расчет электроснабжения участка угольной шахты

по дисциплине: Электроснабжение с основами электротехники

Автор: Папушина К.С.

Проверил: Сычев Ю.А.

Санкт-Петербург - 2014 г.

Схема электроснабжения участка шахты представлена на рис.1, паспортные данные электрооборудования в таблице 1.

Напряжение высоковольтного кабеля 6000 В

Напряжение низковольтного кабеля 660 В

Рис. 1. Схема электроснабжения участка шахты

1 - высоковольтный кабель напряжением 6 кВ, 2 - фидерный кабель напряжением 1140 В, 3 - передвижная участковая понизительная подстанция, 4 - автоматический фидерный выключатель (АФВ), 5 - пускатель и гибкий кабель, питающие комбайн 2, 6 - пускатель и гибкий кабель, питающие конвейер 6, 7 - пускатель и гибкий кабель, питающие вентилятор 2. Длина высоковольтного кабеля L1 = 1,3 км. Длина фидерного кабеля L2= 0,07 км. Длина гибкого кабеля комбайна L5= 0,30 км. Длина гибкого кабеля конвейера L6 = 0,23 км. Длина гибкого кабеля вентилятора L7 = 0,20 км.

Таблица 1 Паспортные данные электроприемников

Электроприемник	P кВт	к.п.д. %
Комбайн	264	95	0,83	7,0
Конвейер	165	92	0,87	6,5
Вентилятор	75	92	0,89	6,0

-кратность пускового тока,

1. Определение типа и мощности трансформатора

Принимаем к установке участковый трансформатор типа ТСВП, номинальная мощность которого Sтр определяем методом коэффициента спроса. Для однотрансформаторной подстанции Sтр > Sр, где Sр - полная расчетная мощность подключенных электроприемников, при этом:

где: Рр - активная расчетная мощность подключенных электроприемников, - средневзвешенный коэффициент мощности , который определяется из выражения:

В соответствии с методом коэффициента спроса расчетная активная мощность определяется следующим образом:

Коэффициент спроса определяется по эмпирической формуле:

- максимальный по мощности из установленных электроприемников участка.

кВт

кВт

Из ряда стандартных мощностей участковых трансформаторных подстанций, представленных в табл.2, необходимо выбрать трансформатор с ближайшей большей мощностью, чем Sp. В данном случае это трансформатор ТСВП - 400/6, активное и реактивное сопротивления которого, приведенные к напряжению участка 660 В, соответственно равны Ом Ом (см. табл. 2).

2. Выбор типа и сечения высоковольтного кабеля

Принимаем к установке высоковольтный кабель марки ЭВТ. Сечение токоведущих жил кабеля выбирается по допустимому нагреву изоляции, т.е. нужно выбрать такое сечение, которому соответствует значение длительно допустимого тока, ближайшее большее величины расчетного тока:

С учетом возможного роста нагрузки участка до полной мощности трансформатора, расчетный ток высоковольтного кабеля определяется по номинальной мощности выбранного трансформатора. В данном случае:

Из табл. 3 выбираем сечение кабеля ЭВТ на 6 кВ s=10, у которого величина допустимого тока .

При условии механической прочности высоковольтного кабеля (частые переносы в связи с продвижением фронта горных работ), возможного роста нагрузки и минимизации потерь напряжения выбираем сечение 25.

Окончательно принимаем к установке кабель ЭВТ (3х25), погонные сопротивления которого согласно табл. 4 составляют R0 =0,72 Ом/км и X0 = 0,091 Ом/км.

Сопротивление высоковольтного кабеля, приведенное к напряжению участка, определяется следующим образом:

 Ом

Ом

3. Выбор типа и сечения фидерного кабеля

Принимаем к установке низковольтный кабель 0,66 кВ марки ЭВТ, сечение которого выбирается по тому же критерию, что и для высоковольтного кабеля в п.2.

Величина расчетного тока составляет:

Согласно табл.3 для кабеля с поперечным сечением s = 16 , величина допустимого тока .

Устанавливаем 2 кабеля ЭВТ (4х70), погонные сопротивления:

,

Сопротивления фидерного кабеля:

Ом

Ом

4. Выбор типа и сечений гибких кабелей

Принимаем к установке низковольтные гибкие кабели марки КГЭШ, сечение которых выбирается по тому же критерию, что и для высоковольтного кабеля в п.2.

4.1 Выбор сечения гибкого кабеля для комбайна

Величина номинального тока комбайна:

Из табл.3 выбираем сечение кабеля КГЭШ на 0,66 кВ 2 кабеля s = 35 , у которого величина допустимого тока .

Сопротивление выбранного кабеля для комбайна:

Ом

Ом

4.2 Выбор сечения гибкого кабеля для конвейера

Величина номинального тока конвейера:

Из табл.3 выбираем сечение кабеля КГЭШ на 0,66 кВ s = 50 , у которого величина допустимого тока.

По условию механической прочности, возможного роста нагрузки и минимизации потерь напряжения рекомендуется выбирать сечение не менее 16, при этом допустимый ток составляет.

Окончательно принимаем к установке кабель КГЭШ (4х50),погонные сопротивления которого согласно табл. 4 составляют:

,

Сопротивления выбранного кабеля для конвейера:

Ом

Ом

4.3 Выбор сечения гибкого кабеля для вентилятора

Величина номинального тока вентилятора:

Из табл.3 выбираем сечение кабеля КГЭШ на 0,66 кВ s = 16 , у которого величина допустимого тока.

По условию механической прочности, возможного роста нагрузки и минимизации потерь напряжения рекомендуется выбирать сечение не менее 6, при этом допустимый ток составляет.

Окончательно принимаем к установке кабель КГЭШ (4х16),погонные сопротивления которого согласно табл. 4 составляют:

,

Сопротивления выбранного кабеля для вентилятора:

 Ом

Ом

5. Проверка сети по потери напряжения

В соответствии с ГОСТ 13109-97 величина нормально-допустимого отклонения напряжения ?Uдоп на зажимах электроприемников в нормальном установившемся режиме составляет ±5 % от номинального напряжения Uн (см. рис.2). По мере удаления от источника питания потери напряжения растут, напряжение снижается, следовательно, для соблюдения требований ГОСТ 13109-97 величина напряжения у самого удаленного электроприемника не должна быть меньше 95% от Uн.

Рис.2 Эпюра напряжений

Для проверки этого требования необходимо определить потери напряжения на всех участках сети от источника до наиболее мощного и удаленного электроприемника.

Суммарная потеря напряжения складывается из потерь напряжений на отдельных участках сети:

Где, - потеря напряжения в высоковольтном кабеле; - потеря напряжения в трансформаторе; - потеря напряжения в фидерном кабеле; - потеря напряжения в гибком кабеле.

Величина допустимой потери напряжения во всей сети составляет:

= 5% = 0.05·660=33 В.

Таким образом, условие соблюдения требований ГОСТ 13109-97 в части потерь напряжения будет выглядеть следующим образом:

При определении следует учитывать 5% добавку напряжения от участкового трансформатора 6/0.4 кВ, которая закладывается специально для снижения потерь напряжения.

Если условие не выполняется, необходимо повысить сечение кабеля на каком-либо участке.

Потеря напряжения в высоковольтном кабеле:

Упрошенное выражение для определения:

, Ом

Упрощенное выражение для определения потери напряжения трансформаторе:

, Ом

Упрощенное выражение для определения потери напряжения фидерном кабеле:

, Ом

Упрощенное выражение для определения потери напряжения в гибком кабеле наиболее мощного электроприемника (в данном случае комбайн):

, Ом

Суммарные потери напряжения:

С учетом 5% добавки напряжения от трансформатора требования ГОСТ 13109-97 в части отклонения напряжения не выполняются.

Повысим сечение гибкого кабеля для комбайна. Выбираем сечение кабеля КГЭШ на 0,66 кВ s = 50.

,

 Ом

Ом

Тогда

Суммарные потери напряжения:

С учетом 5% добавки напряжения от трансформатора требования ГОСТ 13109-97 в части отклонения напряжения не выполняются.

Повысим сечение фидерного кабеля:

Согласно табл.3 для кабеля с поперечным сечением s = 95, величина допустимого тока .

Устанавливаем 2 кабеля ЭВТ (4х95), погонные сопротивления:

,

Ом

Ом

Тогда

Суммарные потери напряжения:

С учетом 5% добавки напряжения от трансформатора требования ГОСТ 13109-97 в части отклонения напряжения выполняются.

6. Проверка сети в режиме пуска

Проверяется режим пуска наиболее мощного электродвигателя сети (в данном примере двигатель комбайна).

Напряжение на зажимах электродвигателя в режиме пуска не должно опускаться ниже допустимых значений, для упрощения принимаем величину.

Выражение для проверки режима пуска выглядит следующим образом:

Для комбайна величина пускового тока определяется следующим образом:

Напряжение на зажимах электродвигателя конвейера припуске:

Таким образом, в режиме пуска , следовательно, условие выполняется.

7. Расчет величины токов короткого замыкания

Для выбора автоматического фидерного выключателя необходимо знать величину возможного тока трехфазного короткого замыкания непосредственно за выключателем. Поэтому в расчетную схему войдут сопротивления высоковольтного кабеля, трансформатора и фидерного кабеля. Ток трехфазного короткого замыкания определяется следующим образом:

,

при этом:

Ом

Ом

Для рассматриваемого случая:

Для выбора пускателей и установок срабатывания максимальной токовой защиты необходимо знать величины двухфазных коротких замыканий на зажимах электродвигателей. Поэтому в расчетную схему войдут сопротивления высоковольтного кабеля, трансформатора, фидерного кабеля и гибкого кабеля до соответствующего электродвигателя.

Минимальный ток двухфазного замыкания на зажимах комбайна:

,

при этом:

Ом

Ом

Для рассматриваемого случая:

Минимальный ток двухфазного замыкания на зажимах конвейера:

,

при этом:

Ом

Ом

Для рассматриваемого случая:

Минимальный ток двухфазного замыкания на зажимах вентилятора:

, при этом:

Ом

Ом

Для рассматриваемого случая:

8. Выбор автоматического фидерного выключателя

Выбор коммутационных аппаратов осуществляется при соблюдении следующих условий:

- напряжение аппарата должно соответствовать напряжению сети ;

- рабочий ток аппарата должен быть не менее расчетного тока в месте установки;

- отключающая способность аппарата должна быть больше возможного тока трехфазного короткого замыкания .

В данном случае , , .

Выбираем из табл. 5 автоматический фидерный выключатель АФВ-3, у которого , ,отключающая способность = 10000 А.

Диапазон установок релейной защиты у выбранного выключателя от 1000 до 2100 А.

Установка срабатывания максимальной токовой защиты должна отстраиваться, т.е. быть несколько больше величины пускового тока наиболее мощного электродвигателя, иначе при каждом пуске автоматический выключатель будет срабатывать, и отключать цепь.

Пусковой ток определяется следующим образом:

Для комбайна величина пускового тока:

Следовательно, выбранный АФВ-3 проходит по диапазону установок максимальной токовой защиты.

Для заданных условий в соответствии с пусковым током принимаем установку срабатывания максимальной токовой защиты 2060 А.

9. Выбор пускателей

9.1 Пускатель для комбайна

Величина номинального тока комбайна 292,9 А, ток двухфазного короткого замыкания 3718 А, пусковой ток

В соответствии с расчетными данными выбираем из табл. 6 пускатель ПВИ-320А, у которого =320 А, пределы уставок максимальной токовой защиты 800-2400 А.

Ток уставки должен быть на 20% больше пускового тока и существенно меньше тока двухфазного короткого замыкания. Правильность выбора уставки определяется коэффициентом чувствительности, который определяется следующим образом:

Принимаем уставку = 743,6 А, при этом следовательно уставка выбрана правильно.

9.2 Пускатель для конвейера

Величина номинального тока конвейера 180,3 А, ток двухфазного короткого замыкания 2054 А, пусковой ток

.

В соответствии с расчетными данными выбираем из табл. 6 пускатель ПВИ-320А, у которого =320 А, пределы уставок максимальной токовой защиты 800-2400 А.

Принимаем уставку = 234,39 А, при этом

9.3 Пускатель для вентилятора

Величина номинального тока вентилятора 80,1 А, ток двухфазного короткого замыкания 1183 А, пусковой ток .

В соответствии с расчетными данными выбираем из табл. 6 пускатель ПВИ-250Б, у которого =250А, пределы уставок максимальной токовой защиты 500-1500 А.

Принимаем уставку = 384,48 А, при этом

Таблица 2. Паспортные данные участковых трансформаторов

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВА	Напряжение на вторичной обмотке, кВ	Сопротивление, Ом
			RТ	Хт
ТСВП-100/6	100	0,4 0,69	0.0202 0.0605	0,0518 0,155
ТСВП- 160/6	160	0,4 0,69	0,0118 0,0353	0,0327 0,0980
ТСВП-250/6	250	0,4 0,69	0,0063 0,019	0,0213 0,0639
ТСВП-400/6	400	0,69	0,0107	0,0403
ТСВП-630/6	630	0,69 1,2	0,0057 0,0170	0,0258 0,0776
ТСВП-1000/6	1000	0,69 1,2	0,0048 0,0151	0,0206 0,063

Таблица 3. Длительно допустимые нагрузки на шахтные кабели

Кабель	при сечении основных жил, мм2
марка	напряжение, В	4	6	10	16	25	35	50	70	95
ЭВТ	660, 1140			60	85	105	125	155	200	245
ЭВТ	6000-			50	65	90	110	145	200	245
КГЭШ	700, 1140	45	58	75	105	136	168	200	250	290



электроснабжение трансформатор кабель ток



Рекомендуемый библиографический список

1. Абрамович Б.Н. Проектирование и расчет систем электроснабжения горных предприятий. Методические указания по курсовой работе / П.М. Каменев, Д.А. Ус-тинов, Ю.А. Сычев. СПГГИ (ТУ), 2010.

2. Анискин Б.Г. Электрооборудование. Методическое пособие по дипломному проектированию / Н.В. Нефедова. СПГГИ (ТУ), 2008.

3. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования / М.: Профессиональное образование, 2010 г.

Размещено на Allbest.ru

...