Проектирование системы электроснабжения комбайнового комплекса добычного участка калийного рудника

Описание технологии выемки полезного ископаемого. Оценка сети по потере напряжения при нормальной работе электроприёмников и пуске наиболее мощных и удаленных электроприемников. Расчёт токов короткого замыкания. Проверка по условию термической стойкости.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 17.12.2016
Размер файла 593,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский

политехнический университет

Факультет “Горно-нефтяной” Кафедра “Горная Электромеханика”

Специальность (направление) Электрификация и автоматизация горных предприятий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по учебной дисциплине «Электрификация горного производства»

на тему «Проектирование системы электроснабжения комбайнового комплекса добычного участка калийного рудника»

Выполнил студент гр. ЭАПУ-11

Селетков А.С. ФИО

Проверил:

ст. преподаватель Садыков Руслан Ильгизович

Пермь 2016 г.

Содержание

Введение

1. Описание технологии выемки полезного ископаемого

2. Выбор типа и мощности подстанции

3. Выбор марок и сечений кабелей

4. Расчет сети по потере напряжения

4.1 Расчёт сети по потере напряжения при нормальной работе электроприёмников

4.2 Расчет сети по потере напряжения при пуске наиболее мощных и удаленных электроприемников

5. Определение приведенных длин кабелей

6. Расчёт токов короткого замыкания

6.1 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 6 кВ

6.2 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 660 В

7. Проверка по условию термической стойкости

8. Выбор аппаратуры управления и защиты

8.1 Выбор высоковольтного комплектного распределительного устройства (ячейки) для КТП

8.2 Выбор автоматических выключателей

8.3 Выбор магнитных пускателей

9. Выбор и проверка уставок максимально-токовой защиты

10. Защитное заземление оборудования горного участка

Заключение

Список используемой литературы

полезный ископаемый электроприёмник замыкание

Введение

Темой моего курсового проекта является проектирование системы электроснабжения комбайнового комплекса добычного участка калийного рудника.

За последние годы технология добычи на рудниках калийной промышленности претерпела ряд серьёзных изменений. На рудниках значительный удельный вес приобрели высокопроизводительные системы разработок с использованием энергоёмких проходческих комбайнов и доставкой полезного ископаемого с помощью самоходных вагонов. Так, суммарная мощность электроприемников комплекса с комбайном типа Урал-20КС превышает 700 кВт.

На выбор системы электроснабжения добычных участков, помимо горно-геологических и технологических факторов, существенное влияние оказывают способ механизации в забоях и схема транспорта полезного ископаемого от забоя. Специфической особенностью систем подземного электроснабжения является их подвижной характер, обусловленный постоянным перемещением фронта очистных работ.

Основными требованиями, которым должна удовлетворять система электроснабжения, являются: надежность электроснабжения, хорошее качество электроэнергии, безопасность и экономичность всех элементов системы.

Надежность системы электроснабжения обеспечивается за счет рационального ее проектирования с учетом технических и экономических соображений, а так же высоким уровнем эксплуатации. Хорошее качество электроэнергии определяется соблюдением допустимых изменений параметров напряжения и частоты, установленных ГОСТом. Диапазон допустимых изменений частоты обеспечивается энергосистемой, а диапазон допустимых изменений параметров напряжения на зажимах потребителей зависит от правильного проектирования и эксплуатации электроустановок.

Я считаю, что данная курсовая работа поможет мне в ознакомлении с общими принципами построения, устройства и работы систем электроснабжения, что создает базу для дальнейшего познания на практике всех тонкостей их функционирования и эксплуатации.

1. Описание технологии выемки полезного ископаемого

В шахте применяется камерно-столбовая система отработки полезного ископаемого. Камерно-столбовую систему применяют для разработки пологих и наклонных залежей с устойчивыми кровлей и рудами мощностью от 2 до 30 м, а иногда и более. При этих системах выемочные камеры отделяются одна от другой постоянными или временными (при ценных рудах) целиками. Камеры имеют прямоугольную в плане форму, вытянуты по ширине панели и параллельны между собой. По границам панелей оставляют панельные целики. Камеры отделены одна от другой междукамерными целиками, ленточными или в виде столбов, которые располагают по прямоугольной сетке. Ленточные междукамерные целики оставляют главным образом при разработке малоценных полезных ископаемых, таких, как калийная соль, гипс и др.

Добыча полезного ископаемого производится комбайном «Урал-10А». Отбитая руда с комбайна поступает в бункер-перегружатель «БП-14А». Из бункера-перегружателя руда доставляется на конвейер посредством самоходного вагона «ВС-30». Для проветривания тупиковой выработки используется вентилятор местного проветривания «СВМ-6М».

2. Выбор типа и мощности подстанции

На основе схемы электроснабжения производится группировка электроприемников, которые должны получать питание от одиночных комплектных трансформаторных подстанций (КТП). Составляется таблица 1 с указанием технических данных электроприемников. Эта таблица необходима для определения суммарной установленной мощности электроприемников, питающихся от соответствующих КТП. Для удобства дальнейших расчетов, электроприемники в таблице следует располагать в очередности их включения в работу (запуска), а также распределить их по группам, питающимся по отдельным фидерным кабелям.

Все расчеты выполняем в соответствии с требованиями, указанными в справочнике. [1]. По заданию следует выбрать установку двух трансформаторных подстанций.

Расчетная мощность КТП определяется по формуле:

кВА,

где - сумма номинальных мощностей электроприемников, питающихся от одной подстанции (таблица № 1);

cos - средневзвешенный коэффициент мощности группы электроприемников (для комбайновых комплексов калийных рудников «Уралкалия» принимается равным 0,7) [1];

Кс - коэффициент спроса группы электроприемников принимается равным 0,65 [1];

Подставляем расчетные значения:

кВА

кВА

Таблица 1 - Технические данные по установленной мощности электроприемников комплекса с комбайном «Урал-10А».

Наименование привода или другого электроприемника

Тип электродвигателя

К-во,

шт

Характеристики электроприемников при

Рном,

кВт

Iном,

А

КПД,

%

сos,

о.е.

Iп.ном/ Iном

Рном, кВт

В том числе

I гр.

II гр.

Включенные отдельно от РП-1 и РП-2

Вентилятор СВМ-6М

ВРМ160М2

1

24

27

91

0,87

6

24

24

-

Освещение АП-4

-

1

4

3,5

86

0,88

3

4

4

-

Самоходный вагон ВС-30:

Привод хода

АВТ15-4/6/12У5

4

22/46/23

26/56/48

78

0,92/0,91/0,56

5,8/5/3,8

184

-

184

Привод маслостанции

АВК30/15-4/8-У5

1

30/15

40/21

90

0,85

-

30

-

30

Привод конвейера

АВК30/15-4/8-У5

1

30/15

40/21

90

0,85

-

30

-

30

Итого

6

272

28

244

Включенные от РП-1 и РП-2 по магистральным кабелям комбайна

Комбайн Урал-10А:

Привод вентиляционной установки кабины

АИУР6 3В-2

1

0,55

0,75

76,2

0,85

5,9

0,55

0,55

-

Освещение комбайна-АП-4

-

1

4

3,5

86

0,88

3

4

-

4

Привод пылеотсоса

ВРП180М2У2,5

1

30

32

91

0,9

6,7

30

30

-

Привод конвейера

ВРП180М4У2,5

1

30

34

90

0,87

6,0

30

30

-

Привод бермового органа

2ВР250S6У2,5

2

45

50

92

0,87

6,0

90

-

90

Привод режущих дисков

ВАО2-315М8У2,5

2

132

144

94

0,85

5,5

264

132

132

Привод насосной станции

АВР250S6У2,5

1

45

49,4

91,6

0,87

6,0

45

-

45

Привод переносного вращения

ВРП200L4РУ2,5

1

45

50

91

0,86

6,0

45

45

-

Привод отбойного устройства

ВРП180S4

1

22

26

91

0,82

6,8

22

-

22

Бункер-перегружатель БП-14А:

Конвейер БП-14

ВРП180М4У2,5

1

30

34

90

0,87

6

30

30

-

Итого

560,55

267,55

293

Всего от КТП по фидерным кабелям 1 и 2

832,55

295,55

537

Таблица 2 - Технические характеристики КТПВШ-400 и КТПВШ-630.

Наименование параметра

КТПВШ-400

КТПВШ-630

Номинальная мощность, кВА

400

630

Частота тока, А

50

50

Номинальное первичное напряжение, кВ

6 (10)

6 (10)

Способ, диапазон регулирования напряжения

ПБВ±5%

ПБВ±5%

Номинальное вторичное напряжение, кВ

0,4 0,69 1,20

0,4 0,69 1,20

Напряжение короткого замыкания, %

3,4

3,5 (4,0)

Потери короткого замыкания силового трансформатора при температуре 115 оС, кВт

3,95

5,16 (5,89)

Ток холостого хода, %

1,5

1,3

Потери холостого хода силового трансформатора, кВт

1,3

1,95

Габаритные размеры, мм

длина

ширина

высота

3070

995

1380

3070

995

1380

Масса подстанции, кг (без колесных пар), не более

3150

3850

Рис.1. Расчетная схема электроснабжения комплекса К установке принимаются КТП мощности, ближайшей к расчетной по стандартной шкале мощностей. Таким образом, по найденной расчетной мощности выбираем комплектные трансформаторные подстанции серии КТПВШ производства ЗАО «Шахтинский завод горно-шахтного оборудования» [2], техническая характеристика которых указана в таблице № 2.

Назначение и область применения

Предназначены для электроснабжения трехфазным током электроприемников, а также для обеспечения защиты от токов утечки и максимальной токовой защиты линий низшего напряжения.

Применяются в трехфазных электрических сетях переменного тока промышленной частоты с изолированной нейтралью трансформатора в подземных выработках опасных по газу (метану) и (или) пыли.

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды от минус 10°С до плюс 35°С.

Относительная влажность окружающей среды до 100% при температуре плюс 35°С.

Запыленность до 1000 мг/м3

Высота над уровнем моря не более 1000 м, глубина ниже уровня моря не более 1500 м.

Колебание напряжения питающей сети от 0,85 до 1,1 номинального.

Степень защиты, обеспечиваемая оболочками IP54

Вид и уровень взрывозащиты РВ Exd[ia]I

Проверка КТП по коэффициенту загрузки

Мощность трансформатора выбирают с таким расчетом, чтобы его загрузка находилась в пределах 60-100% от номинальной мощности.

Вывод: рассчитанное значение подходит по условию.

3. Выбор марок и сечений кабелей

Кабель от УРП-6 до КТП-1

Выбор кабелей от УРП-6 до КТП-1 и от КТП-1 до КТП-2 осуществляется по трем расчетам:

- условию нагрева;

- условию экономичности;

- условию механической прочности.

Выбор кабеля производится по тому расчету, по результатам которого, сечение будет максимально.

а) выбор сечения по условию нагрева

При выборе сечений кабелей по нагреву должно выполняться условие:

где IS.H - длительно допустимая нагрузка кабеля при температуре +25?С;

Кх - поправочный коэффициент, учитывающий фактическое значение температуры окружающей среды и допустимый нагрев жилы [1];

Iр.к. - расчетный ток кабеля.

Расчетный ток кабеля определяется по формуле:

Кабель от УРП-6 питает не только КТП-1, но и КТП-2, поэтому ее расчетный ток так же включаем в расчет.

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель ЭВТ-6000 (8 жил) сечением 3х25+4х4+1х10 с IS.H = 110 А.

По данным таблицы 1.4 [1], для кабеля ЭВТ-6000 коэффициент при температуре воздуха (произвольный выбор от +5 0С до +15 0С) и допустимого нагрева жилы до +70 0С [5], поправочный коэффициент равен 1,2.

Длительно допустимый ток для кабеля ЭВТ-6:

б) выбор сечения по условию экономичности

Выбор заключается в учете экономической плотности тока jэк , величина которой приведена в таблице № 1.5 [1].

мм2,

где Iр.к. - расчетный ток кабеля;

- сечение по условию экономичности.

Экономическое сечение кабеля, проложенного от УРП-6 до КТП-1 (кабель с изоляцией из ПВХ пластиката и медными жилами, продолжительность максимума нагрузки для комбайновых комплексов калийных рудников равна 3000-4000 часов в год):

в) выбор сечения по условию механической прочности

По условию механической прочности минимальное сечение жил кабеля от УРП-6 до КТП-1 - не менее 16 мм2 [1].

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Кабель от КТП-1 до КТП-2

Кабель от КТП-1 до КТП-2 выберем тот же, что и в предыдущем пункте, т.е. кабель ЭВТ-6000 (8 жил) сечением 3х25+4х4+1х10 с IS.H = 110 А. По данному кабелю проверку можно не проводить, т.к. его нагрузка по току ниже нагрузки кабеля, питающего обе КТП. Расчетные токи соответственно равны и .

Фидерный кабель от КТП-1 до РП-1

Выбор кабелей стороны НН осуществляется по двум расчетам:

- условию нагрева;

- условию механической прочности.

В соответствии с ПУЭ [6], сети напряжением до 1 кВ при продолжительности максимума нагрузки до 5000 часов в год проверке по экономической плотности тока не подлежат. Для комбайновых комплексов калийных рудников продолжительность максимума нагрузки равна 3000 - 4000 часов в год [1].

а) выбор сечения по условию нагрева

Для фидерных и магистральных кабелей, питающих группу электроприемников c Uном=660 В; Кс=0,65 и cos=0,7, расчетный ток находится по упрощенной формуле [1]:

,

где - сумма номинальных мощностей электроприемников питающихся от данного кабеля, кВт;

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭШ-Т (4 жилы) сечением 3х50+1х10 с IS.H = 249 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ-Т:

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для фидерных кабелей, питающих РП ниже 1 кВ, сечение по условию механической прочности должно быть не менее 25 мм2.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Фидерный кабель от КТП-2 до РП-2

Расчет данного кабеля выполняем аналогично предыдущему пункту.

а) выбор сечения по условию нагрева

,

По каталогу предприятия «Сибкабель» [7] выбираем кабель КГЭШ-Т (7 жил) сечением 3х150+1х10+3х4 с IS.H = 410 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ-Т:

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для фидерных кабелей, питающих РП ниже 1 кВ, сечение по условию механической прочности должно быть не менее 25 мм2.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Магистральный кабель от РП-1 до Урал-10А

а) выбор сечения по условию нагрева

,

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭШ (7 жил) сечением 3х70+1х10+3х6 с IS.H = 250 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ:

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для магистральных кабелей, питающих комбайновый комплекс, сечение по условию механической прочности должно быть не менее 25 мм2.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Магистральный кабель от РП-2 до Урал-10А

а) выбор сечения по условию нагрева

,

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭШ (7 жил) сечением 3х70+1х10+3х6 с IS.H = 250 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ:

б) выбор сечения по условию механической прочности

В предыдущем пункте такой же кабель проверку прошел.

Кабель от Урал-10А до БП-14А

а) выбор сечения по условию нагрева

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭШ (4 жилы) сечением 3х4+1х2,5 с IS.H = 45 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ:

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для кабеля, питающего бункер-перегружатель, сечение по условию механической прочности должно быть не менее 10 мм2. По этому условию данный кабель проверку не проходит, поэтому выбираем кабель КГЭШ (4 жилы) сечением 3х10+1х6 с IS.H = 75 А.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Кабель от РП-1 до АП-4

а) выбор сечения по условию нагрева

Расчетный ток для кабеля от РП-1 до установки АП-4:

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭШ (4 жилы) сечением 3х4+1х2,5 с IS.H = 45 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ:

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для кабеля питающего АП-4, сечение по условию механической прочности должно быть не менее 10 мм2. По этому условию данный кабель проверку не проходит, поэтому выбираем кабель КГЭШ (4 жилы) сечением 3х10+1х6 с IS.H = 75 А.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Кабель сети освещения 127 В

а) выбор сечения по условию нагрева

Расчетный ток для кабеля освещения от АП-4 берем из таблицы №1.20 [1]:

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭШ (4 жилы) сечением 3х4+1х2,5 с IS.H = 45 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ:

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для кабеля освещения сечение по условию механической прочности должно быть не менее 2,5 мм2.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Кабель питания СВМ-6М

а) выбор сечения по условию нагрева

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭШ (4 жилы) сечением 3х4+1х2,5 с IS.H = 45 А.

Длительно допустимый ток для кабеля КГЭШ:

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для кабеля питающего СВМ-6М, по условию механической прочности, сечение должно быть не менее 16 мм2. По этому условию данный кабель проверку не проходит, поэтому выбираем кабель КГЭШ (4 жилы) сечением 3х16+1х10 с IS.H = 105 А.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

Кабель питания ВС-30

а) выбор сечения по условию нагрева

,

По каталогу предприятия «Камкабель» [5] выбираем кабель КГЭС (5 жил) сечением 3х25+1х10+1х25 с IS.H = 141 А.

При нахождении кабеля в бухтах или на барабанах нагрузка по току должна быть снижена на 30% против номинальной, (КБ=0,7) [1]

где КПВ - коэффициент, учитывающий повторно-кратковременный режим работы двигателей АВТ15 с ПВ=25% по заводским данным;

-коэффициент, учитывающий намотку кабеля на барабан;

б) выбор сечения по условию механической прочности

Для кабеля питающего самоходный вагон сечение, по условию механической прочности, должно быть не менее 16 мм2.

Вывод: данный кабель указанного сечения подходит под требуемые условия.

По результатам расчётов составим обобщенную таблицу № 3.

Таблица 3 - Определение расчетных токов и выбор сечений жил кабеля.

Наименование кабелей

Расчётный ток ,А

Марка кабеля

Сечение жилы Sж(мм2) по условиям

Выбранное сечение жилы Sж,мм2

Iдл, А

Sмех Sэк

Кабель 6 кВ от УРП-6 до КТП-1

74,39

ЭВТ,

8 жил

25

Iдл=132

16 25

25

Кабель 6 кВ от КТП-1 до КТП-2

47,98

ЭВТ,

8 жил

25

Iдл=132

16 25

25

Фидерный кабель от КТП-1 до РП-1

239,4

КГЭШ-Т

4 жилы

50

Iдл=293,82

25

-

50

Фидерный кабель от КТП-2 до РП-2

434,97

КГЭШ-Т 7 жил

150

Iдл=483,8

25

-

150

Магистральный кабель от РП-1 до Урал-10А

216,72

КГЭШ

7 жил

70

Iдл=295

25

-

70

Магистральный кабель от РП-2 до Урал-10А

237,33

КГЭШ

7 жил

70

Iдл=295

25

-

70

Кабель от Урал-10А до БП-14А

34

КГЭШ

4 жилы

4

Iдл=53,1

10

-

10

Кабель от РП-1 до АП-4

3,5

КГЭШ

4 жилы

4

Iдл=53,1

10

-

10

Кабель сети освещения

17,4

КГЭШ

4 жилы

4

Iдл=53,1

2,5

-

4

Кабель от РП-1 до СВМ-6М

27

КГЭШ

4 жилы

4

Iдл=53,1

16

-

16

Кабель от РП-2 до ВС-30

197,64

КГЭС

5 жил

25

Iдл=203

16

-

25

4. Расчет сети по потере напряжения

4.1 Расчет сети по потере напряжения при нормальной работе электроприемников

Потерей напряжения на участке сети называется алгебраическая разность между величинами напряжения в начале и в конце этого участка. Расчёт по потере напряжения важно, так как высокопроизводительная работа забойных машин и механизмов зависит от качества электроэнергии, а последнее определяется уровнем напряжения, подводимого к электроприемникам.

Допустимые потери напряжения определяются для электроприемников с номинальным напряжением 660 В.

Номинальное напряжение трансформаторов КТП серии КТПВШ 6000/0,69 кВ. Причем номинальное напряжение = 690 В соответствует номинальному току нагрузки трансформатора.

Для нормальной работы электродвигателей напряжение на их зажимах должно быть не менее 95% от номинального, т.е. не менее 627 В.

Таким образом, суммарные допустимые потери напряжения в сети не должны превышать при нормальной работе электродвигателей:

где - напряжение источника (на трансформаторе)

Суммарные потери напряжения в сети при нормальной работе электроприемников определяется выражением:

где - потери напряжения на обмотках трансформатора, В;

- потери напряжения в фидерном кабеле, В;

- потери напряжения в магистральном кабеле, В;

- потери напряжения в кабеле ответвления к электроприёмнику, В;

- потери напряжения в АВ и пускателях, В.

Потери напряжения в обмотках трансформатора рассчитывается по формуле:

,

где 1,5 - коэффициент, учитывающий нагрев обмотки трансформатора с +20 до +150° С;

- угол сдвига фаз нагрузки трансформатора.

Потери напряжения в кабельной линии определяются из выражения:

?Uк.л = • Iр.к • Кх • rк.л • lк.л •cos к.л,

где rк.л - активное сопротивление жил кабеля при 65°С, Ом/км;

Кх - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивление кабеля из-за влияния индуктивности;

lк.л - фактическая длина кабеля, км.

Расчет сети по потере напряжения для первой группы электроприёмников комбайна Урал-10А и БП-14А

Для расчета потерь напряжения составляем схему замещения линии от трансформатора до БП-14А:

Рис. 2. Схема замещения к расчету потерь напряжения для первой группы приемников комбайна Урал-10А и БП-14А.

Расчётный ток в обмотках трансформатора:

Активное и реактивное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к НН:

где - потери короткого замыкания силового трансформатора, кВт;

- напряжение короткого замыкания силового трансформатора, %.

Потери напряжения в обмотках трансформатора:

Потери напряжения в первом фидерном кабеле (от КТП-1 до РП-1) при lкл = 0,1 км:

Потери напряжения в первом магистральном кабеле (от РП-1 до Урал-10А) при lк.л = 0,23 км:

Потери напряжения в кабеле от Урал-10А до бункера-перегружателя БПС-25 (при этом учитываем, что длина кабеля от комбайна до бункера-перегружателя составляет не более 5 метров):

Потери напряжения в автоматических выключателях и пускателях приравниваем к потерям напряжения в кабеле сечением 50 мм2 и длинной 15м.

Считаем потери АВ.

Считаем потери пускателя.

Суммарные потери АВ и пускателя.

Суммарные потери напряжения для первой группы электроприёмников Урал-10А и БПС-25:

Ввод: указанное условие выполняется, поэтому сеть для электроприёмников первой группы Урал-10А и БПС-25 при нормальной работе проходит проверку по потерям напряжения.

4.2 Расчет сети по потере напряжения для второй группы электроприёмников комбайна Урал-10А

Для расчета потерь напряжения составляем схему замещения линии от трансформатора до комбайна Урал-10А:

Рис. 3. Схема замещения к расчету потерь напряжения для второй группы приемников комбайна Урал-10А.

Расчётный ток в обмотках трансформатора:

Активное и реактивное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к НН:

где - потери короткого замыкания силового трансформатора, кВт;

- напряжение короткого замыкания силового трансформатора, %.

Потери напряжения в обмотках трансформатора:

Для кабеля КГЭШ-Т сечением 150 мм2 данных по активному сопротивлению нет, поэтому рассчитываем его по данной формуле [10]:

Rt=R20[1+б(t?20°C)],

где R20 - активное сопротивление медной жилы 1 км, сечением 150 мм2 при температуре 20°C, Ом/км [8];

б - температурный коэффициент сопротивления меди при;

Коэффициент Kx, учитывающий увеличение сопротивление кабеля из-за влияния индуктивности, находим по формуле:

,

где X0 - индуктивное сопротивление медной жилы 1 км, сечением 150 мм2, Ом/км [9].

Потери напряжения во втором фидерном кабеле (от КТП-2 до РП-2) при

lкл = 0,1 км:

Потери напряжения во втором магистральном кабеле (от РП-2 до Урал-10А) при lк.л = 0,23 км:

Считаем потери АВ.

Считаем потери пускателя.

Суммарные потери АВ и пускателя.

Суммарные потери напряжения для второй группы электроприёмников Урал-10А:

Вывод: указанное условие выполняется, поэтому сеть для электроприёмников второй группы Урал-10А при нормальной работе проходит проверку по потерям напряжения.

Расчет сети по потере напряжения для самоходного вагона ВС-30

Для расчета потерь напряжения составляем схему замещения линии от трансформатора до 5ВС-15:

Рис. 4. Схема замещения к расчету потерь напряжения для самоходного вагона ВС-30.

Потери напряжения в обмотках трансформатора уже известны и равны:

Потери напряжения во втором фидерном кабеле также известны:

Потери напряжения в кабеле до самоходного вагона (от РП-2 до ВС-30) при lкл = 0,23 км:

Считаем потери пускателя, т.к. потери в АВ уже известны.

Суммарные потери АВ и пускателя.

Суммарные потери напряжения для самоходного вагона ВС-30:

Допустимые потери напряжения в сети при нормальной работе электроприемников превышают установленные значения, следовательно, сеть для второй группы потребителей при нормальной работе не проходит по потерям напряжения.

Увеличим вторичное напряжение на трансформаторе КТП-2. Необходимо использовать специальные регулировочные зажимы, подключаемые к первичной обмотке трансформатора. В результате чего повышается напряжение на вторичной обмотке трансформатора на 5%, что составляет 725 В. Тогда допустимые потери напряжения в сети увеличится до 98 В:

При изменении напряжения на вторичной обмотке трансформатора изменятся активное и реактивное сопротивления его обмоток (, ). Следовательно, изменятся потери напряжения в обмотках трансформатора (), а это в свою очередь повлияет на суммарные потери напряжения в сети.

Поскольку напряжение на вторичной обмотке изменилось, то активное и реактивное сопротивление обмоток трансформатора теперь равно:

Потери напряжения в обмотках трансформатора:

Пересчитываем суммарные потери напряжения для второй группы электроприёмников Урал-10А и для самоходного вагона ВС-30:

Вывод: указанное условие выполняется, поэтому сеть для электроприёмников второй группы Урал-10А и самоходного вагона ВС-30 при нормальной работе проходит проверку по потерям напряжения.

Результаты расчетов сведем в таблицу №4.

Таблица 4 - Суммарные потери напряжений для отдельных участков сети.

Расчетные участки и точки

Расчетный ток участка, кабеля IР, А

Характеристики кабеля

Потери напряжения в участках сети, В

SЖ, мм2

LК.Л, км

rК.Л, Ом/км

КХ

К1 (трансформатор)

239,4

-

-

-

-

16,41

К1-К6' (ФК1+АВ)

239,4

50

0,1

0,423

1,2

14,73+2,21=16,94

К6'-К4 (Пускатель+МК1)

216,72

70

0,23

0,302

1,23

2+22,45=24,45

К4-К5 (БП)

34

10

0,005

2,11

1,05

0,46

Суммарные потери напряжения для БП (точка К5)=58,26В<63B

Расчетные участки и точки

Расчетный ток участка, кабеля IР, А

Характеристики кабеля

Потери напряжения в участках сети, В

SЖ, мм2

LК.Л, км

rК.Л, Ом/км

КХ

К2 (КТП-1)

434,97

-

-

-

-

20,51

К2-К8' (ФК2+АВ)

434,97

150

0,1

0,145

1,41

10,85+4,02=14,87

К8'-К9 (Пускатель+МК2)

237,33

70

0,23

0,302

1,23

24,58+2,19=26,77

Суммарные потери напряжения для второй группы потребителей Урала 10А (точка К9)=62,15В<98B

Расчетные участки и точки

Расчетный ток участка, кабеля IР, А

Характеристики кабеля

Потери напряжения в участках сети, В

SЖ, мм2

SЖ, мм2

LК.Л, км

rК.Л, Ом/км

КХ

К2 (КТП-2)

434,97

-

-

-

-

20,51

К2- К8' (ФК2+АВ)

434,97

150

0,1

0,145

1,41

10,85+4,02=14,87

К8'-К10 (Пускатель+кабель до СВ)

197,64

25

0,23

0,846

1,11

51,76+1,82=53,58

Суммарные потери напряжения для второй группы потребителей Урала 10А

(точка К9)=88,96В<98B

Вывод: сети для питания самоходного вагона, а так же потребителей первой и второй группы комбайна Урал-10А проходят проверку по условию падения напряжения.

5. Расчет сети по потере напряжения при пуске наиболее мощных и удаленных электроприемников

Участковая сеть, выбранная по условию нормального режима, должна быть проверена на возможность пуска наиболее мощных и электрически удалённых двигателей без «опрокидывания», исходя из допустимых колебаний напряжения на их зажимах.

Для возможности пуска электродвигателей величина напряжения на их зажимах должна быть не менее: для комбайнов и самоходных вагонов - [1].

Суммарные потери напряжения в режиме пуска электродвигателей равны:

где - потери напряжения от электроприемников, включенных к моменту пуска двигателя с учетом возможности их работы в режиме холостого хода;

- потеря напряжения из-за пускового тока двигателя.

Для расчетов преобразуется к виду:

где - расчетный пусковой ток электродвигателя;

- число нагрузок без запускаемого двигателя;

- активное и индуктивное сопротивление цепи запускаемого двигателя;

- коэффициент мощности при пуске двигателя, принимаем [1].

Если электроприемники, входящие в число (n-1), работают в режиме холостого хода, то их расчетные токи , уменьшаются в 2 раза ().

Для удобства расчетов составим таблицу, включающую в себя перечень приводов, режим работы и их мощности [1]. Мощность привода хода самоходного вагона рассчитываем при второй скорости.

Таблица 5 - Расчетная мощность приводов на момент пуска режущих дисков.

Тип привода

Режим работы и группа

Расчетная мощность, кВт.

Тип привода

Режим работы и группа

Расчетная мощность, кВт.

АП-4 на РП

Ном. I гр.

4

Конвейер комбайна

Х.Х. I гр.

15

ВМП

Ном. I гр.

24

Бермовые фрезы

Х.Х. II гр.

45

Привод хода СВ

Ном. II гр.

184 (4 привода х 46)

Режущие диски

Запуск

I и II гр.

0

Привод конвейера и маслонасоса СВ

Х.Х.

II гр.

30

Переносное вращение

Откл.

I гр.

0

Вентиляция кабины комбайна

Ном.

I гр.

0,55

Отбойный орган

Откл.

II гр.

0

АП-4 на комбайне

Х.Х. II гр.

2

Бункер -перегружатель

Откл. I гр.

0

Пылеотсос комбайна

Ном. I гр.

30

Маслонасос комбайна

Откл. II гр.

0

Расчетный пусковой ток двигателя определяется по формуле

где In.ном. - номинальный пусковой ток двигателя;

Un.p. - расчетное напряжение на зажимах двигателя при пуске;

Uном.д. - номинальное напряжение двигателя.

Напряжение на зажимах двигателя при пуске определяется следующим выражением:

где

Расчет будем вести для пуска наиболее мощных и удаленных электроприемников для каждой из РП, а именно для двигателей привода режущих дисков первой и второй групп электроприемников комбайна Урал-10А соответственно.

Схемы замещения к расчету потерь напряжения при пуске электродвигателей привода режущих дисков I и II группы комбайна Урал-10А приведены на рисунках №4 и №5.

Рис. 5. Схема замещения к расчету потерь напряжения при пуске электродвигателя привода режущих дисков I группы комбайна Урал-10А

Рис. 6. Схема замещения к расчету потерь напряжения при пуске электродвигателя привода режущих дисков II группы комбайна Урал-10А

Запуск двигателя режущих дисков I группы электроприемников комбайна Урал-10А.

Определим расчетный ток трансформатора КТП-1 и фидерного кабеля до РП-1. Расчетные мощности указаны в таблице № 5.

Расчетный ток для магистрального кабеля до потребителей первой группы комбайна Урал - 10А:

Определим потери напряжения в трансформаторе КТП-1:

Потери напряжения в фидерном кабеле №1 и АВ:

Потери напряжения в пускателе и магистральном кабеле №1:

Суммарные потери напряжения:

Запуск двигателя режущих дисков II группы электроприемников комбайна Урал-10А.

Определим расчетный ток трансформатора КТП-2 и фидерного кабеля до РП-2:

Расчетный ток для магистрального кабеля до потребителей второй группы комбайна Урал - 10А:

Определим потери напряжения в трансформаторе КТП-2:

Потери напряжения в фидерном кабеле №2 и АВ:

Потери напряжения в пускателе и магистральном кабеле №2:

Суммарные потери напряжения:

Таблица 6 - Определение потерь напряжение на зажимах двигателя к моменту их пуска.

Расчетные участки и точки

Расчетный ток участка, кабеля I'р, А

Потери напряжения ДU'НОРМ в участках сети, В

Запуск двигателя режущих дисков I группы электроприемников комбайна Урал-10А.

К1 (КТП-1)

59,58

4,08

К1-К6' (ФК1+АВ)

59,58

4,22

К6'-К4 (Пускатель+МК1)

36,9

4,16

Суммарные потери напряжения для точки К4 = 12,46 В.

Запуск двигателя режущих дисков II группы электроприемников комбайна Урал-10А.

К2 (КТП-2)

211,41

9,97

К2-К8' (ФК2+АВ)

211,41

7,23

К8'-К9 (Пускатель+МК2)

38,07

4,29

Суммарные потери напряжения для точки К9 = 21,49 В.

В целях упрощения расчетов определим отдельно значения АК для цепей запускаемых двигателей.

Расчетная формула для трансформаторов:

Расчетная формула для кабелей:

где - коэффициент мощности при пуске двигателей ([1]).

Внутреннее сопротивление атематического выключателя и пускателя приравниваем к сопротивлению 30 м (2*15м) медного кабеля, с сечением жил 50 мм2.

Результаты расчётов для удобства сведем в таблицу №7.

Таблица 7 - Расчетные значения для цепей запускаемых двигателей.

Расчётные участки и точки

Характеристики кабелей

Величина для трансформатора и кабелей

мм2

,км

, Ом/м

К1 (КТП-1)

-

-

-

-

К1-К3

(ФК1)

50

0,1

0,423

1,33

К3-К4' (АВ+Пускатель)

50

0,03

0,423

1,33

К4'-К4 (МК1)

70

0,23

0,302

1,4

Суммарное значение для точки К4

К2 (КТП-2)

-

-

-

-

К2-К8 (ФК2)

150

0,1

0,145

1,72

К8-К9'

(АВ+Пускатель)

50

0,03

0,423

1,33

К9'-К9 (МК2)

70

0,23

0,302

1,4

Суммарное значение для точки К9

Коэффициент Kx, учитывающий увеличение сопротивление кабеля из-за влияния индуктивности, для кабеля КГЭШ-Т, сечением жил 150 мм2, находим по формуле [1]:

Определяем расчетные значения напряжения на зажимах двигателя при пуске и пускового тока двигателя .

Для двигателя первого режущего диска:

где - номинальный пусковой ток запускаемого двигателя (таблица №1);

Для второго режущего диска:

Составим таблицу с полученными данными.

Таблица 8 - Расчетные значения напряжения на зажимах двигателей при пуске и пускового тока двигателей.

Расчетные точки

UП.Р, В

IП,Р, А

К4

12,46

0,127

536,05

643,26

К9

21,49

0,1

582,45

698,94

Вывод: выбранные кабели успешно прошли проверку по условиям пуска наиболее мощных и удаленных электропотребителей.

5. Определение приведенных длин кабелей

Кабельная сеть участка обычно состоит из кабелей, имеющих различные сечения, длину и сопротивление. Для упрощения расчетов токов к.з. все кабели приводятся к кабелю сечением силовых жил 50 мм2. Активное сопротивление такого кабеля при температуре нагрева жил составляет 0,363 Ом/км, а при - 0,423 Ом/км [1].

При расчётах по приведённой длине кабеля индуктивное сопротивление его принимают равным 0,075 Ом/км [1].

Приведенная длина кабельной линии находится по формуле:

, км

где - фактические длины кабелей различных сечений от базовой расчетной точки, где определено ;

- коэффициент приведения кабелей к кабелю сечением 50 мм2 [1];

При расчетах к.з. в сети НН учитывается и влияние сети ВН. Приведенная длина кабельной сети ВН приводится к сети НН:

, км

где: - приведенная длина кабелей ВН от базовой расчетной точки;

- коэффициент трансформации трансформатора КТП-1, при напряжениях 6/0,69 кВ равен 8,7;

- коэффициент для перевода приведенной длины кабелей сети ВН к приведенной длине кабельной сети НН, при напряжениях 6/0,69 кВ равен 0,0132.

, км

- коэффициент трансформации трансформатора КТП-2, при напряжениях 6/0,725 кВ равен 8,276;

- коэффициент для перевода приведенной длины кабелей сети ВН к приведенной длине кабельной сети НН, при напряжениях 6/0,725 кВ равен 0,0146.

Таблица 9 - Приведённые длины кабелей ВН и НН от базовой точки.

Наименование

кабеля

Сечение силовой жилы

Фактическая длина

Коэффициент приведения

Приведенная длина кабеля, км

в сети ВН

в сети НН

СБН-6 от ЦПП до РПП-6

120

0,75

0,43

0,322

СБН-6 от РПП-6 до УРП-6

120

0,55

0,43

0,237

ЭВТ-6 от УРП-6 до КТП-1

25

0,25

1,97

0,493

ЭВТ-6 от КТП-1 до КТП-2

25

0,01

1,97

0,02

до КТП-1 1,052

до КТП-2 1,072

Фидерный 1 от КТП-1 до РП-1

50

0,1

1

-

0,1

Фидерный 2 от КТП-2 до РП-2

150

0,1

0,35

-

0,035

Магистральный 1 от РП-1

70

0,23

0,72

-

0,166

Магистральный 2 от РП-2

70

0,23

0,72

-

0,166

От Урал-10А до БП-14А

10

0,005

4,92

-

0,025

От РП-1 до АП-4

10

0,002

4,92

-

0,01

От РП-1 до СВМ-6М

16

0,07

3,06

-

0,214

От РП-2 до ВС-30

25

0,23

1,97

-

0,453

Освещение от АП-4

4

0,19

12,3

-

2,337

6. Расчет токов короткого замыкания

В трехфазных электрических сетях переменного тока с изолированной нейтралью возможны трех- и двухфазные короткие замыкания. Процессы при к.з. являются аварийными, так как величина тока при этом достигает значений, опасных для кабельной сети и электроустановок и может вызвать пожар. В связи с этим, при возникновении к.з. участковая сеть в целом или ее отдельные участки должны быть отключены максимально-токовой защитой (МТЗ) [1].

Данный расчет необходим для:

Проверки правильности выбора коммутационного оборудования и кабелей, ввиду того, что ток трехфазного к.з. является максимально-возможным;

Проверки выбранных уставок МТЗ релейной защиты аппаратуры, так как ток двухфазного к.з. является минимально-возможным.

Рис. 7 Схема замещения для расчета токов короткого замыкания.

По результатам таблицы №9, определим приведенные длины кабелей от базовой точки до точек к.з.

6.1 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 6 кВ

Величины токов к.з. в сетях напряжением 6 кВ определяются по следующим формулам [1]:

;

,

где: - номинальное напряжение на шинах ГПП, равное 6,3 кВ;

- полное сопротивление фаз цепей ВН при трех- и двухфазном к.з., Ом.

Сопротивление цепей к.з. в сетях напряжением 6 кВ:

- для трехфазного к.з. при температуре жил кабелей +15 оС:

- для двухфазного к.з. с учетом нагрева жил кабелей до +650С:

где: - эквивалентное сопротивление системы в базовой точке;

- активное сопротивление приведенного кабеля (составляет 0,363 Ом/км при +15°С и 0,423 Ом/км при +65°С [1]).

- индуктивное сопротивление приведенного кабеля (составляет 0,075 Ом/км [1]).

Эквивалентное сопротивление системы в базовой точке:

где: - номинальное напряжение на шинах ГПП, кВ;

-мощность трехфазного к.з. на шинах ГПП, МВА.

Сопротивление цепи к.з. на ЦПП (КВ1):

Ом

Ом

Величина тока к.з. на ЦПП (КВ1):

Сопротивление цепи к.з. от ЦПП до УРП-6 (КВ2):

Величина тока к.з. на УРП-6 (КВ2):

Сопротивление цепи к.з. от УРП-6 до КТП (КВ3):

Величина тока к.з. на КТП (КВ3):

Сопротивление цепи к.з. от УРП-6 до КТП (КВ4):

Величина тока к.з. на КТП (КВ4):

6.2 Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением 660 В

При расчете тока учитывается, что к моменту к.з. напряжение в сети повышено, а их температура равняется 15 оС . При определении тока учитывается, что к моменту к.з напряжение в сети снижено, жилы кабеля нагреты предварительным током нагрузки до температуры +65 оС.

Сопротивление цепей в сетях напряжением 660 В определяются учетом влияния сети напряжением 6 кВ по формулам:

а) для трехфазного к.з. при температуре жил кабелей +15°С и обмотки трансформатора +20°С:

б) для двухфазного к.з. с учётом нагрева жил кабелей +65°С и обмотки трансформатора +150°С:

где: - сопротивление системы ВН, приведенное к напряжению НН;

- общая приведенная к НН длина кабелей ВН и НН от базовой точки до точки к.з., км;

, - индуктивное и активное сопротивление трансформатора, Ом;

1,5 - коэффициент, учитывающий увеличение активного сопротивления обмоток трансформатора при нагреве от +20°С до +150°С.

Токи к.з. в сетях НН определяются с учетом возможного колебания питающего напряжения в пределах от 0,95 до 1,05 от номинального напряжения вторичной обмотки трансформатора [1]:

где: - сопротивление цепи к.з. в сети НН, Ом.

Сопротивление цепи к.з. до точки К1:

Величина тока к.з. в точке К1:

Сопротивление цепи к.з. до точки К2:

Величина тока к.з. в точке К2:

Сопротивление цепи к.з. до точки К3:

Величина тока к.з. в точке К3:

Сопротивление цепи к.з. до точки К4':

Величина тока к.з. в точке К4':

Сопротивление цепи к.з. до точки К4:

Величина тока к.з. в точке К4:

Сопротивление цепи к.з. до точки К5:

Величина тока к.з. в точке К5:

Сопротивление цепи к.з. до точки К6':

Величина тока к.з. в точке К6':

Сопротивление цепи к.з. до точки К6:

Величина тока к.з. в точке К6:

Показатели точки К7' соответствуют характеристикам точки К4'.

Сопротивление цепи к.з. до точки К7:

Величина тока к.з. в точке К7:

Сопротивление цепи к.з. до точки К8:

Величина тока к.з. в точке К8:

Сопротивление цепи к.з. до точки К8':

Величина тока к.з. в точке К8':

Сопротивление цепи к.з. до точки К9':

Величина тока к.з. в точке К9':

Сопротивление цепи к.з. до точки К9:

Величина тока к.з. в точке К9:

Показатели точки К10' соответствуют характеристикам точки К9'.

Сопротивление цепи к.з. до точки К10:

Величина тока к.з. в точке К10:

Величину тока к.з. на кабеле, сети освещения после АП-4 (К11) определяем по таблице 1.21 [1]:

Таблица 10 - Результаты расчетов точек короткого замыкания.

Расчётные точки к.з.

Суммарная приведённая длина кабелей от базовой точки до точки к.з., км

Полное сопротивление цепи к.з., Ом

Токи к.з., кА

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.