Расчет электроснабжения участка шахты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет электроснабжения участка шахты



Исходные данные

Длина гибких кабелей	Мощность кз на шинах ЦПП	Длина кабеля
L3, км	L4, км	L5, км	L6, Км	Sкз, МВА	L1, км	L2, км
0,22	0,21	0,32	0,32	95	0,78	0,25

Схема электроснабжения участка

Параметры электроприемников

Оборудование	Uн, В	Рн, кВт	cos н	КПД н	Iп / Iн
Комбайн КДК 500	1140	597,5	597,5	0,87	0,925
Конвейер Юрмаш 850	1140	800	800	0,85	0,925
Вентилятор ВМЭ-12А	1140	110	110	0,88	0,925
Перегружатель GLINIK-724	1140	400	400	0,88	0,902



1. Определение расчетной мощности

Расчетная активная мощность участка:

Рр = k_с Р_уст,

где k_с = 0,29 + 0,71Р_нmax/P_уст - коэффициент спроса; Р_уст = - установленная мощность; Рmax - мощность наибольшего двигателя.

Отсюда:

Р_уст = 597,5+ 800 + 110 + 400 = 1907,5 кВт;

k_с = 0,29 +0,71 = 0,59;

Р_р = 0,38 • 2522 = 955кВт.

Полная расчетная мощность трансформатора:

S_p = P_p/(cos_ср.вз * _ср.вз),

где cos_св - средневзвешенный коэффициент мощности; _ср.вз - средневзвешенный КПД.

_ср.вз = ;

cos _ср.вз = ;

S_p = 1121/ (0,86*0,922) = 1410 кВА.

2. Выбор участковой трансформаторной подстанции

Т.К. выбрать участковую подстанцию мощностью более 1410 кВА не представляется возможным, осуществим питание потребителей по двум участкам. Первый участок осуществляет питание комбайна КДК 500 и перегружателя GLINIK-724, а второй участок осуществляет питание конвейера 850 и вентилятора ВМЭ-12А.

Произведем расчет полной мощности с учетом данных параметров.

3. Расчет кабельной сети участка

Выбор типа и сечения кабельной линий электропередач.

Электроснабжение первого участка

Определим сечение высоковольтного кабеля на участке L₁ для снабжения первого участка:

А,

Выбираем сечение жил кабеля и определяем допустимый ток кабеля из условия по допустимому нагреву :

при S_вн = 35 мм² и I_л.д. = 135 А, условие выполняется. Принимаем кабель марки ЭВТ.

Определим расчетный ток и выберем сечение жил кабеля для отходящих присоединений.

Для комбайна:

Кабель питающий правые привода резания и подачи будет равен кабелю, питающие левые привода резания и подачи:

А.

Выбираем сечение жил кабеля и определяем допустимый ток кабеля. При S_к.м. = 70 мм² и I_л.д. = 255 А, условие выполняется. Принимаем кабеля марки BITmining^®YHKGХSFtZnyn.

Для перегружателя:

Кабель питающий правый двигатель будет равен кабелю, питающему левый двигатель:

А.

Выбираем сечение жил кабеля и определяем допустимый ток кабеля. При S_к.м. = 50 мм² и I_л.д. = 203 А, условие выполняется. Принимаем кабель марки BITmining^®YHKGХSFtZnyn.

Определим расчетный ток в магистральном кабеле длиной = 0,3 км:

,

Т.К. ток в магистральной линии составляет большое значение, выбираем два кабеля марки BITmining^®YHKGXSFtZnyn с сечением жил S_к.м. = 120 мм² и и I_л.д. = 359А, тогда , условие выполняется.

Электроснабжение второго участка

Определим сечение высоковольтного кабеля на участке L₁ для снабжения второго участка:

А,

Выбираем сечение жил кабеля и определяем допустимый ток кабеля из условия по допустимому нагреву :

при S_вн = 35 мм² и I_л.д. = 135 А, условие выполняется. Принимаем кабель марки ЭВТ.

Определим расчетный ток и выберем сечение жил кабеля для отходящих присоединений.

Для конвейера:

Кабель питающий первый двигатель будет равен кабелю, питающему второй двигатель:

А,

Выбираем сечение жил кабеля и определяем допустимый то кабеля из условия по допустимому нагреву:

при S_к.м. = 95 мм² и I_л.д. = 311 А, условие выполняется. Принимаем кабель марки BITmining^®YHKGХSFtZnyn.

Для вентилятора:

А,

Выбираем сечение жил кабеля и определяем допустимый то кабеля из условия по допустимому нагреву:

при S_к.м. = 25 мм² и I_л.д. = 141 А, условие выполняется. Принимаем кабель марки BITmining^®YHKGХSFtZnyn.

Определим расчетный ток в магистральном кабеле длиной = 0,3 км:

,

Т.К. ток в магистральной линии составляет большое значение, выбираем два кабеля марки BITmining^®YHKGXSFtZnyn с сечением жил S_к.м. = 95 мм² и I_л.д. = 317А, тогда , условие выполняется.

Проверка кабелей по механической прочности, экономической плотности тока.

Проверка первого участка электроснабжения.

По механической прочности гибкие кабели проверяются по условию:

s?s_доп.

где, s_доп. - минимальное допустимое сечение жилы по условию механической прочности. Для комбайнов допустимое сечение составляет 35мм² для конвейеров 16мм², для остальных 10 мм².

Все выбранные сечения жил кабелей удовлетворяют условию.

Проверка выбранного сечения проводов по экономической плотности тока осуществляется по формуле:

,

где j_эк - экономическая плотность тока, 3,1 А/мм².

Для проверки по экономической плотности тока необходимо выполнение условия: S_л.э.? S_к.м.

Проверка магистрального кабеля:

Условие выполняется.

Проверка кабелей на отходящих присоединениях:

Для комбайна:

Для перегружателя:

Условие выполняется.

Проверка второго участка электроснабжения.

Проверка магистрального кабеля:

Условие выполняется.

Для конвейера:

Условие выполняется.

Для вентилятора:

Условие выполняется

Проверка сети по потере напряжения.

Расчет удельного сопротивления

Для проверки сети по потере напряжения расчетную схему электроснабжения преобразуют в эквивалентную схему. При этом кабельные ЛЭП (рис. 3.1) представляются в виде последовательно соединенных активного и индуктивного сопротивлений:

Rл = R₀ L;

Xл = Х₀ L.

где R₀ и Х₀ - активное и индуктивное сопротивление 1 км линии, Ом;

L - длина линии, км.

Высоковольтный кабель.

R₁ = 0,515 • 0,78 = 0,402 Ом,

Х₁ = 0,087 • 0,78 = 0,068 Ом.

Магистральный кабель первого участка.

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₂ = 0,153 Ом/км,

Х₀₂ = 0,085 Ом/км.

Т.к. кабеля два, то их суммарное удельное сопротивление:

R`₀₂ = 0,153/2 = 0,077 Ом/км,

Х`₀₂=0,085/2 = 0,043 Ом/км.

Удельное сопротивление всего кабеля:

R₂ = 0,077 • 0,25 = 0,019 Ом/км,

Х₂ = 0,043 • 0,25 = 0,011 Ом/км.

Магистральный кабель второго участка.

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₂ = 0,193 Ом/км,

Х₀₂ = 0,087 Ом/км.

Т.к. кабеля два, то их суммарное удельное сопротивление:

R`₀₂ = 0,193/2 = 0,097 Ом/км,

Х`₀₂=0,087/2 = 0,044 Ом/км.

Удельное сопротивление всего кабеля:

R₂ = 0,097 • 0,25 = 0,024 Ом/км,

Х₂ = 0,044 • 0,25 = 0,011 Ом/км.

Отходящие присоединения.

Для комбайна:

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₃ = 0,268 Ом/км,

Х₀₃ = 0,088 Ом/км.

R₃ = 0,268 • 0,22 = 0,054 Ом,

Х₃ = 0,088 • 0,22 = 0,018 Ом.

Для конвейера:

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₄ = 0,193 Ом/км,

Х₀₄ = 0,087 Ом/км.

R₄ = 0,193 • 0,21 = 0,041 Ом,

Х₄ = 0,087 • 0,21 = 0,018 Ом.

Для вентилятора:

R₅ = 0,727 • 0,32 = 0,233 Ом,

Х₅ = 0,098 • 0,32 = 0,031 Ом.

Для перегружателя:

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₆ = 0,387 Ом/км,

Х₀₆ = 0,091 Ом/км.

R₆ = 0,387 • 0,32 = 0,124 Ом,

Х₆ = 0,091 • 0,32 = 0,029 Ом.

Для трансформатора первого участка по ГОСТ 28249-93.

Для трансформатора первого участка по ГОСТ 28249-93.

Расчетная схема преобразуется в однолинейную схему замещения (Рис.):

Схема замещения электрической сети

При этом преобразовании исключаются трансформаторные связи между элементами расчетной схемы. Чтобы полученная схема замещения была эквивалентной, необходимо параметры входящих в нее элементов привести к базовому уровню напряжения. Для упрощения расчетов в качестве базовой ступени принимают ступень, на которой рассчитывается ток КЗ. Приведенные к базовой ступени трансформации параметры электрической схемы замещения вычисляются следующим образом

Высоковольтный кабель:

Выбранные сечения кабелей проверяют по потере напряжения в нормальном и пусковом режимах.

В нормальном режиме:

где допустимая потеря напряжения в двигателе, при напряжении на обмотках 1140 В, т.к. напряжение на обмотках трансформатора 1200 В, то допустимая потеря напряжения в линии 120 В.

Потеря напряжения в трансформаторе:

,

где, коэффициент загрузки трансформатора;

расчетная мощность трансформатора;

номинальная мощность трансформатора;

активная составляющая напряжения короткого замыкания;

реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

,

Перевод потерь напряжения трансформатора из процентов в вольты осуществляется по формуле:

,

Потери напряжения в высоковольтном кабеле:

,

Потери напряжения на отходящих присоединениях:

Для комбайна:

,

Для конвейера:

,



Для вентилятора:

,

Для перегружателя:

,

Потери напряжения в магистральной линии:

,

Проверка по потере напряжения линии, питающей комбайн:

Условие не выполняется.

Проверка по потере напряжения линии, питающей конвейер:

Условие не выполняется.

Проверка по потере напряжения линии, питающей вентилятор:

Условие выполняется.

Проверка по потере напряжения линии, питающей перегружатель:

Условие выполняется.

Т.к. потери напряжения превышают допустимые значения, выберем большее сечения жил кабеля.

Примем сечение кабеля марки ЭВТ S_к.м. = 120 мм² для высоковольтного, а также восемь кабелей марки BITmining^®YHKGXSFtZnyn сечением S_к.м. = 185 мм² для магистрального кабеля, и примем кабель марки BITmining^®YHKGXSFtZnyn сечением S_к.м. = 150 мм² для питания комбайна, конвейера и перегружателя.

Произведем новый расчет.

Высоковольтный кабель.

R₀₁ = 0,154 Ом/км,

Х₀₁ = 0,076 Ом/км.

Удельное сопротивление всего кабеля:

R₁ = 0,154 • 0,98 = 0,151 Ом/км,

Х₁ = 0,076• 0,98 = 0,074 Ом/км.



Магистральный кабель.

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₂ = 0,0991 Ом/км,

Х₀₂ = 0,084 Ом/км.

Т.к. кабеля четыре, то их суммарное удельное сопротивление:

R`₀₂ = 0,0991/8 = 0,012 Ом/км,

Х`₀₂=0,084/8 = 0,01 Ом/км.

Удельное сопротивление всего кабеля:

R₂ = 0,012 • 0,3 = 0,004 Ом/км,

Х₂ = 0,01 • 0,3 = 0,003 Ом/км.

Отходящие присоединения.

Для комбайна:

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₃ = 0,124 Ом/км,

Х₀₃ = 0,084 Ом/км.

Т.к. кабеля два, то их суммарное удельное сопротивление:

R`₀₃ = 0,124/2 = 0,062 Ом/км,

Х`₀₃=0,084/2 = 0,042 Ом/км.

R₃ = 0,134 • 0,32 = 0,043 Ом,

Х₃ = 0,044 • 0,32 = 0,014 Ом.

Для конвейера:

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₄ = 0,124 Ом/км,

Х₀₄ = 0,084 Ом/км.

Т.к. кабеля три, то их суммарное удельное сопротивление:

R`₀₄ = 0,124/3 = 0,041 Ом/км,

Х`₀₄=0,084/3 = 0,028 Ом/км.

R₄ = 0,041 • 0,32 = 0,013 Ом,

Х₄ = 0,028 • 0,32 = 0,009 Ом.

Для перегружателя:

Удельное сопротивление одного кабеля:

R₀₆ = 0,124 Ом/км,

Х₀₆ = 0,084 Ом/км.

Т.к. кабеля два, то их суммарное удельное сопротивление:

R`₀₆ = 0,124/2 = 0,062 Ом/км,

Х`₀₆=0,084/2 = 0,042 Ом/км.

R₆ = 0,062 • 0,3 = 0,019 Ом,

Х₆ = 0,042 • 0,3 = 0,013 Ом.

Произведем расчет потерь по напряжению с учетом новых параметров.

Потери напряжения на отходящих присоединениях:

Потери напряжения в высоковольтном кабеле:

Потери напряжения в магистральной линии:

Потери напряжения на отходящих присоединениях:

Для комбайна:



,

Для конвейера:

,

Для перегружателя:

,

Проверка по потере напряжения линии, питающей комбайн:

Условие выполняется.

Проверка по потере напряжения линии, питающей конвейер:

Условие выполняется.

Проверка по потере напряжения линии, питающей перегружатель:



Условие выполняется.

Проверка участковой сети в пусковом режиме производится для случая пуска наиболее мощного электродвигателя на участке.

При пуске наиболее мощного двигателя на участке и работе всех остальных двигателей участка напряжение на зажимах пускаемого двигателя

Проверка участковой сети в пусковом режиме производиться по формуле:

где - пусковой ток двигателя, А;

- напряжение холостого хода трансформатора;

- потеря напряжения от прочих работающих двигателей на тех участках сети, по которым протекает пусковой ток двигателя, В.

где - ток в магистральной линии от всех работающих двигателей, кроме пускового, А.



- коэффициент мощности двигателя, при запуске, = 0,3 - 0,5.

В режиме пуска мощного двигателя

где

Условие выполняется.

4. Расчет токов короткого замыкания

Определение значений токов короткого замыкания необходимо для выбора коммутационной аппаратуры, определения уставок срабатывания релейной защиты, проверки выбранных элементов сети по условию термической и динамической стойкости.

При расчете необходимо найти величину тока трехфазного к.з. (в местах установки коммутационных аппаратов) и величину тока двухфазного к.з. (на зажимах электродвигателей или в конце кабеля, отключаемого данным коммутационным аппаратом). Расчетная схема с указанием точек, в которых необходимо определить токи короткого замыкания, показана на рис. 4.1 и соответствующая ей схема замещения на - рис. 4.2.



Схема электроснабжения участка с указанием расчетных точек короткого замыкания

Схема замещения расчетной электрической сети с указанием расчетных точек короткого замыкания

При расчете схем электроснабжения поземных участков шахт и рудников токи короткого замыкания определяют по упрощенным формулам:

где - сопротивление сети от источника (участковой трансформаторной подстанции) до точки короткого замыкания;

- сопротивление сети от источника до зажимов электропотребителя.

Для магистральной линии

Для магистральной линии

Для комбайна:

Для конвейера:

Для вентилятора:

Для перегружателя:



5. Выбор коммутационных аппаратов

Выбор автоматических выключателей.

Автоматические выключатели предназначены для нечастых включений и отключений электропотребителей, и чаще всего используются для защиты потребителей. Имеют максимальную защиты, нулевую и минимальную.

Автоматические выключатели выбирают по назначению, номинальному напряжению сети, номинальному току и проверяют по предельному току отключения (коммутационной способности).

При этом должны соблюдаться условия:

где - номинальный ток выключателя;

и - номинальный ток и напряжение защищаемой сети;

-предельно отключаемый ток;

- расчетный максимальный ток трехфазного к.з. на зажимах станции управления;

- номинальное напряжение катушки независимого расцепителя.

Для комбайна

Выбираем выключатель ВВ-400ДО с ,,.

Проведем проверку выключателя по условия выбора.

Все условия выполняются. Выключатель выбран правильно.

Далее выберем выключатели для конвейера, вентилятора и перегружателя.

Для вентилятора:

Выбираем выключатель ВВ-250 с ,,.

Проведем проверку выключателя по условия выбора.

Все условия выполняются. Выключатель выбран правильно.

Для перегружателя:

Выбираем выключатель ВВ-400Р с ,,.

Проведем проверку выключателя по условия выбора.

Все условия выполняются. Выключатель выбран правильно.

Выбор пускателей.

Пускатели предназначены для частых включений и отключений электропотребителей. Пускатели имеют защиты: от токов короткого замыкания (2-х и 3-фазных); потери управляемости; исчезновения напряжения; чрезмерного понижения напряжения; несанкционированной подачи напряжения на поврежденный участок сети.

Пускатели выбирают по номинальному напряжению сети Uc, номинальному току подключаемой сети, а также по мощности и режиму работы электродвигателей, для управления которыми выбирается пускатель. При этом должны соблюдаться условия:

где и - номинальные ток, напряжение и мощность;

и - номинальный ток и напряжение подключаемой сети;

- номинальная мощность двигателя, для которой выбирается пускатель.

При управлении одиночным двигателем:

где - номинальный ток двигателя.

Пускатель проверяют по отключающей способности, по условию:

где -предельно отключаемый ток;

- расчетный максимальный ток трехфазного к.з. на зажимах моторной камеры пускателя.

Выберем пускатели для двигателей комбайна:

Выберем пускатель для правого привода резания и подачи марки ПЭШ(Р) - ХХ с , , ,.

,

Выберем пускатель для левого привода резания и подачи марки ПЭШ(Р) - ХХ с , , .

,

Все условия выполняются. Пускатель подобран верно

Для конвейера:

Выберем пускатель марки APK9U с , , .

Для вентилятора:

Выберем пускатель марки ПЭШ(Р) - ХХ с , , , .

,

Все условия выполняются. Пускатель подобран верно

Для перегружателя:

Выберем пускатель для первого привода марки ПЭШ(Р) - ХХ с , , , .

,

Выберем пускатель для второго привода марки ПЭШ(Р) - ХХ с , , , .

,

Из выпускаемых пускателей не представляется возможным выбрать, отвечающий

условию Ioі1,2I(3)_к.з, то к установке принят пускатель с меньшей коммутационной способностью, но при этом защита от токов к.з. осуществляется выключателем.

Станции управления.

Станции управления взрывозащищенные (компактные станции) предназначены для дистанционного управления (включения и выключения), защиты от токов перегрузки и короткого замыкания асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (от 1 до 20 шт.) и отходящих присоединений в рудничных электрических сетях с изолированной нейтралью трансформатора.

Электрическая схема станции кроме функций управления обеспечивает:

* защиту от токов короткого замыкания отходящих силовых цепей;

* защиту от перегрузки по току отходящих силовых цепей;

* защиту от недопустимого перегрева подключаемого оборудования;

* защиту от обрыва и замыкания в цепях дистанционного управления;

* защиту от самовключения при повышении напряжения питания до 150% номинального;

* защиту от обрыва или увеличения сопротивления заземляющей цепи отходящих цепей более допускаемого уровня;

* блокировку, препятствующую включению отводов при повреждении или снижении изоляции отходящих цепей относительно земли ниже допускаемого уровня;

* защиту от утечек тока, во внутренних цепях питания 220 В;

* нулевую защиту;

* индикацию напряжения питающей сети, срабатывания защит, включения отводов;

* проверку действия защит.

Станции управления выбирают по номинальному напряжению сети, номинальному току и проверяют по предельному току отключения (коммутационной способности).

При этом должны соблюдаться условия:

где и - номинальный ток и напряжение;

и - номинальный ток и напряжение подключаемой сети.

где -предельно отключаемый ток;

- расчетный максимальный ток трехфазного к.з. на зажимах станции управления.

Для конвейера:

Выбираем станцию управления EH-dO2-W/1.2/II/O3 , , .

Проведем проверку станции по условия выбора.

Все условия выполняются. Станция управления выбрана правильно.



6. Определение токов уставки срабатывания максимальной токовой защиты аппаратов

коммутационный подстанция кабельный замыкание

Уставка тока срабатывания I_у максимальной токовой защиты (МТЗ) автоматических выключателей и магнитных пускателей:

Для защиты магистрали:

А,

Для защиты ответвления:

А,

где I_п - пусковой ток наиболее мощного двигателя на участке (для магистрали) или пусковой ток отдельного двигателя;

- сумма номинальных токов остальных двигателей.

Для защиты отходящих присоединений:

Для комбайна:

А.

Для конвейера:

А,

Для вентилятора:

А,

Для перегружателя:

А,

Проверим чувствительность выбранной защиты проверяется по формуле:

,

Для комбайна:

Условие выполняется уставка тока срабатывания МТЗ выбрана верно.

Для конвейера:

Условие выполняется уставка тока срабатывания МТЗ выбрана верно.

Для вентилятора:

Условие выполняется уставка тока срабатывания МТЗ выбрана верно.

Для перегружателя:

Условие выполняется уставка тока срабатывания МТЗ выбрана верно.

Размещено на Allbest.ru

...