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 1140 В и 660В

1. Определение мощности трансформаторной подстанции

1.1 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 1140 В.

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

; (7)

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

А

Принимаем кабель ЭВТ 395+110+44 240>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 1140 В по допустимым потерям напряжения достаточно только для двигателя конвейера, УP_ном которого составляет 400кВт, как наиболее мощного и удалённого электроприёмника.

Найдём дополнительную потерю напряжения Uдоп. в абсолютных единицах, исходя из того, что относительная потеря напряжения в этом режиме uдоп.= 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 — удельная проводимость меди; = 0,0188 Оммм2/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 1140 В заносим в таблицу 2.1

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

Проверить кабельную сеть с напряжением 660 В по допустимым потерям напряжения достаточно только для двигателя конвейера, УP_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 1140 В.

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 660 В.

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 1140 В 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 660 В 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 660 В 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. I _ф (31)

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

I _о.а 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 I _ном.п + I_ном.(33)

где I_ном.п — номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя подключенный к защищаемой сети; I_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 [1,25I_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