Расчет схемы электроснабжения участка

Общая часть

В настоящей курсовой работе рассматривается схема электроснабжения участка ведения горных работ.

Питание потребителей участка, производится от участковой комплектной трансформаторной подстанции КТСВП.

Цель расчета: определить мощность и количество питающих подстанций, выбрать сечения и длины соответствующих распределительных кабелей, удовлетворяющих условию потери напряжения, номинальному режиму, пуску, перегрузке и термической стойкости, выбрать электрооборудование для управления и защиты.

подстанция электрический сеть кабель мощность

Таблица 1 - Технические данные потребителей участка

Номинальный ток электропотребителей находи по формуле

Расчетные значения заносим в таблицу 1.

Схема электроснабжения приведена на рисунке 1

Рисунок 1 - Однолинейная схема электроснабжения потребителей сети 1140в и 660В

1. Определение мощности трансформаторной подстанции

.1 Расчет трансформаторной подстанции для потребителей с напряжением 1140В

Для расчет мощности участковой трансформаторной подстанции произведем расчет суммарной установленной мощности всех электроустановок на участке:

(1)

где  - установленная мощность i-й электроустановки кВт, N - количество электроустановок.

Найдем средневзвешенный коэффициент мощности электроустановок на участке:

(2)

где  - коэффициент мощности i-q электроустановки.

Расчет коэффициента спроса произведем по формуле:

(3)

где  - номинальная мощность наиболее мощного электропотребителя на участке кВт.

Расчетная активная нагрузка определяется по формуле:

(4)

Расчетная мощность трансформатора определяем по формуле:

(5)

Выбор трансформаторной подстанции производим исходя из условия

(6)

Принимаем трансформаторную подстанция КТСВП 630-6/1,2

1.2 Расчет трансформаторной подстанции для потребителей с напряжением 660В

Расчет выполняем аналогично расчета представленного выше.

;

;

;

;

Принимает трансформаторную подстанция КТСВП 250-6/0,69

Технические характеристики трансформаторных подстанций приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Техническая характеристика трансформаторных подстанций

2. Расчет участковой кабельной сети по условиям нагрева

Таблица 3 - Кабельный журнал

2.1 Расчет кабельной сети с напряжением 1140В.

Ток в магистральном кабеле, для потребителей с номинальным напряжением 1140В определяем по формуле:

; (7)

где Р_расч-расчетная нагрузка на подключенном кабеле, кВт; U_ном-номинальное напряжение, В; cosφ_p-средневзвешенный коэффициент мощности на электроустановок подключенных к кабелю.

А

Принимаем кабель ЭВТ 3´95+1´10+4´4 240>199,1 условие соблюдается.

Дальнейший выбор сечения кабеля для каждой группы потребителей рассчитываем по формуле 7 и заносим в таблицу 3

2.2 Расчет участковой сети по потере напряжения в нормальном режиме

Проверить кабельную сеть с напряжением 1140В по допустимым потерям напряжения достаточно только для двигателя конвейера, ΣP_ном которого составляет 400кВт, как наиболее мощного и удалённого электроприёмника.

Найдём дополнительную потерю напряжения DUдоп.S в абсолютных единицах, исходя из того, что относительная потеря напряжения в этом режиме Duдоп.S= 10%.

(8)

Потерю напряжения в гибком кабеле определим по формуле:

(9)

где  - рабочий ток 1-го двигателя комбайна; _.=_.=349 А, _.=0,89;  - активное сопротивление гибкого кабеля, определяем по формуле:

(10)

где r - удельная проводимость меди; r= 0,0188 Ом×мм2/м; L - длина кабеля; L= 150 м; s - сечение кабеля; s= 70 мм²

 - индуктивное сопротивление гибкого кабеля, определяем по формуле:

(11)

где 0,08 - индуктвиное сопротивление кабеля по табл. данным, Ом/км; L - длина кабеля, км.

, Ом

Рассчитанные значения подставляем в формулу 9

Относительная величина активной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора КТСВП 250-6/0,69

(12)

где Р_кз.тр-потери короткого замыкания трансформатора, кВт.

Относительную индуктивную составляющую напряжения к. з. трансформатора КТСВП 250-6/0,69

(13)

где U_кз.тр.-напряжение короткого замыкания трансформатора, %

Коэффициент загрузки трансформатора КТСВП 630-6/1,2

(14)

где - номинальный ток обмотки трансформатора НН, А.

(15)

где  - номинальная мощность трансформатора, Вт;  - напряжение на вторичной обмотке трансформатора, В.

Потери напряжения в % определим из формулы:

(16)

Потери напряжения в трансформаторе КТСВП 630-6/1,2

;(17)

Потери напряжения на магистральном кабеле определяем по формуле

Общая потеря напряжения на данном участке составит

(18)

Так как то условие выполняется.

Расчетные данные по сети с напряжением 1140В заносим в таблицу 2.1

Таблица 2.1 - Расчетные данные потери напряжения в сети с напряжением 1140В

Проверить кабельную сеть с напряжением 660В по допустимым потерям напряжения достаточно только для двигателя конвейера, ΣP_ном которого составляет 176кВт, как наиболее мощного и удалённого электроприёмника.

Расчет потерь выполняем аналогично расчета приведенного в разделе 2.2.1

Так как то условие выполняется.

Расчетные данные по сети с напряжением 660 заносим в таблицу 2.2

Таблица 2.2 - Расчетные данные потери напряжения в сети с напряжением 660В

2.3 Расчет кабельной сети по условию пуска

Для сети с напряжением 1140В.

Определим активное сопротивление трансформатора, приведённое к обмотке НН:

(19)

Определим полное сопротивление трансформатора, приведённое к обмотке НН:

(20)

Определяем индуктивное сопротивление трансформатора:

(21)

Определяем суммарное активное сопротивление трансформатора и магистрального кабеля:

(22)

Определяем суммарное индуктивное сопротивление трансформатора и магистрального кабеля:

(23)

Так как на расчетном участке потребитель является единичным, то падение напряжения предшествующее запуску электродвигателя на шинах РПП рассчитывать не будем.

Определим напряжение на двигателе конвейера при пуске с учётом пускового тока двигателя .= 1543 А и .= 0,89:

(24)

где R и Х - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивление цепи от трансформатора до зажимов пускаемого двигателя, Ом

(25)

(26)

Отношение пускового напряжения к номинальному должно быть больше или равно 0,8

(27)

Условие выполняется.

Для сети с напряжением 660В.

Определим активное сопротивление трансформатора, приведённое к обмотке НН:

Определим полное сопротивление трансформатора, приведённое к обмотке НН:

Определяем индуктивное сопротивление трансформатора:

Определяем суммарное активное сопротивление трансформатора и магистрального кабеля:

Определяем суммарное индуктивное сопротивление трансформатора и магистрального кабеля:

Определим суммарную установленную мощность токоприёмников участка без пускаемых двигателей конвейера:

Ток в магистральном кабеле определим по следующей формуле:

Определяем потерю напряжения в гибком кабеле:

где - средневзвешенный коэффициент мощности электродвигателей, кроме пускаемых:

Определим напряжение на двигателе перегружателя при пуске с учётом пускового тока двигателя .= 1943 А и .= 0,89:

Значения сопротивлений R и Х определим суммированием найденных выше значений R¢ и Х¢ и соответствующих сопротивлений гибкого кабеля комбайна:

Отношение пускового напряжения к номинальному должно быть больше или равно 0,8

Условие выполняется.

3. Расчет тока короткого замыкания в участковых электрических сетях

Расчёт токов короткого замыкания сети участка произведём по методу базисных напряжений. Для этого воспользуемся схемой электроснабжения участка и схемой замещения.

Рисунок 2 - Схема замещения сети с напряжением 1140В

Найдем ток к. з. в точке К1 (АВ трансформатора КТСВП - 630). Активное сопротивление трансформатора по формуле 19:

Индуктивное сопротивление трансформатора находим по формуле:

(28)

Ток трёхфазного к. з. в точке К1:

(29)

Ток двухфазного к. з. в точке К1:

(30)

Ток трёхфазного и двухфазного к. з. в точке К2

Ток трёхфазного и двухфазного к. з. в точке К3

Полученные значения занесем в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Расчетные значения двухфазного и трехфазного К.З. сети 1140В

Расчет токов короткого замыкания сети 660В выполняется аналогично.

Результаты сведены в таблицу 3.2

Таблица 3.2 - Расчетные значения двухфазного и трехфазного К.З. сети 660В

Схема замещения сети с напряжением 660В приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема замещения сети с напряжением 660В

4. Выбор коммутационной аппаратуры, средств и установок защиты

Коммутационную аппаратуру выбираем по номинальному напряжению сети, длительно протекающему току нагрузки, мощности потребителя, а также по максимальному току трехфазного к.з. который может возникнуть в защищаемом присоединении. Выбор автоматических выключателей:

I _ном. ³ I _ф (31)

где I_ном - номинальный ток выключателя; I _ф - ток защищаемой сети, равный току в фидерном кабеле.

I _о.а ³ 1,2 I⁽³⁾_к.з.(32)

где I_о.а - предельно отключаемый ток автомата (действующее значение); I⁽³⁾_к.з. - ток трехфазного к.з. на выводных зажимах (на зажимах моторной камеры) автомата.

Уставка тока максимального реле выключателя служит для защиты магистрали и выбирается:

I _у ³ I _ном.п +S I_ном.(33)

где I_ном.п - номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя подключенный к защищаемой сети; SI_ном. - сумма номинальных токов остальных токоприемников:

(34)

где - ток при двухфазном к.з. наиболее удаленной точке защищаемой сети.

Для защиты типа ПМЗ, встроенной в автоматические выключатели серии АВ или в распредустройства низкого напряжения трансформаторных подстанций, выбирается:

I_у = К_н ×[1,25×I_п.ф + (I_нагр - I_ном.max)(35)

где К_н - коэффициент надежности, К_н = 1,1 - 1,2; I_п.ф - фактический пусковой ток, самого мощного электродвигателя; I_нагр - ток нагрузки в магистральном (фидерном) кабеле; I_ном.max - номинальный ток наиболее мощного электродвигателя.

Данные расчётов сведены в таблицу 4.

Таблица 4 - Технические данные электрооборудования уставки тока и срабатывания максимальной защиты аппарата