Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение
высшегопрофессионального образования
Сибирскийгосударственный индустриальный университет
Кафедрагорной электромеханики
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
к курсовойработе по курсу
Электроснабжениеи электрификация
на тему: Расчетэлектроснабжения ООО “Шахта Коксовая”
Выполнил:
студент группы
Проверил:
доцент
Прокопьевск2009
Оглавление
Введение
1. Выбор схемы внешнего электроснабжения
2. Расчет электрических нагрузок
3. Выбор величины напряжения
4. Выбор силовых трансформаторов ГПП
5. Расчет воздушных и кабельных линий
5.1 Выбор воздушной ЛЭП
5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономической плотноститока
5.1.2 Проверка воздушной ЛЭП по допустимойнагрузке
5.2 Проверка воздушной ЛЭП по потери напряжения
5.3 Выборкабельных ЛЭП
5.3.1 Выборкабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6
5.3.2 Проверка кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6, по допустимой нагрузке
5.3.3 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6
5.3.4 Проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6 по допустимойнагрузке
5.3.5 Выборкабельной линии, питающей РПП-6 №3КРУв-6
5.3.6 проверка кабельной линии,питающей РПП-6 №3КРУв-6 по допустимой нагрузке
5.3.7 Выборкабельной линии, питающей пупп(тсвп-250/6)
5.3.8 Проверка кабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6) по допустимойнагрузке
6. Проверка кабельных линий по потерямнапряжения
6.1 Проверкакабельной ЛЭП, питающей ЦПП гор. +120 крув-6
6.2 Проверка кабельной ЛЭП, питающей РПП-6 №2 КРУв-6
6.3 Проверка кабельной ЛЭП, питающей РПП-6 №3 КРУв-6
6.4 Проверка кабельной ЛЭП, питающей пупп (тсвп-250/6)
7. Расчет токов короткого замыкания
7.1 Определение токов и мощности К.З. в точке К1
7.2Определениетоков и мощности к.з. в точке К2
7.3Определение токов и мощности к.з. в точке К3
7.4 Определениетоков и мощности к.з. в точке К4
7.5 Определениетоков и мощности к.з. в точке К5
7.6 Определениетоков и мощности к.з. в точке К6
7.7 Определениетоков и мощности к.з. в точке К7
7.8 Определениетоков и мощности к.з. в точке К8
8. Проверка кабельных линий по токукороткого замыкания
9. Компенсация реактивной мощности
10.Определение потерь мощности иэлектроэнергии
11.Учет и оплата электроэнергии
12.Выбор оборудования ГПП
12.1 Выбор схемы ГПП
12.2 Выбор комплектныхраспределительных устройств
12.2.1 Выбор выключателей на вводеГПП
12.2.2 Выбор разъединителей
12.2.3 Выбор короткозамыкателей
12.3 Выбор трансформаторовнапряжения
12.4 Источники оперативного тока
12.5 Выбор КРУ для ГПП
12.6 Защита от перенапряжений
12.7 Защита, автоматика исигнализация
13.Выбор оборудования ЦПП
13.1 Выбор и проверка КРУ для ЦПП иРПП-6
13.2 Выбор и проверка уставок КРУ
Список литературы
Введение
Вопросы, входящие в проект электроснабженияпромышленного предприятия, можно подразделить на несколько групп.
В первую группу входят: определениевеличины и категорий электрических нагрузок, выбор напряжения, выбортрансформаторов, схемы питания и распределения электрической энергии, конструктивногоисполнения подстанции, компенсация реактивной мощности.
Ко второй группеотносятся вопросы расчета токов короткого замыкания, защиты и автоматики, учетаи измерений. Приведенные в пояснительной записке решения даются для правильноговыбора распределительных устройств, токопроводов, токоограничивающих реакторови других элементов.
1. Выбор схемы внешнего электроснабжения
Нагрузки шахты размещеныв различных направлениях от ГПП. Подземные потребители также распределены наразных квершлагах от ЦПП. Поэтому для питания потребителей электрическойэнергии при кабельных сетях целесообразно применение радиальной схемыэлектроснабжения.
В схеме первичных соединений ГПП на стороне высокогонапряжения в этом проекте предусматривается применение выключателей иразъединителей.
Для обособленного питания подземных электроприемниковпредусматривается применение разделительных силовых трансформаторов.
Предусматривается разделительная работа трансформаторов сцелью ограничения токов короткого замыкания.
2. Расчет электрических нагрузок
При определении расчетнойнагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса составляется «своднаятаблица потребителей шахты». В этой таблице указываются поверхностные иподземные потребители электрической энергии, номинальная мощность (Рн)электроприемников, коэффициент спроса (Кс), коэффициент мощности (cos/>), коэффициентреактивной мощности (tg/>), расчетные активные (Рр) иреактивные (Qр) мощности.
Характеристикитокоприемников представлены в таблице 1.Таблица 1 –Характеристика токоприемников шахты
Группа
токоприемников Номинальная мощность Рн, кВт Коэффициент спроса, Кс
Коэффициентмощности, cos/>
Коэффициент реактивной мощности, tg/> Расчетная мощность Активная Рр=Рн*КскВт
Реактивная Qp=tg/>*Ph. квар Электроприемники поверхности Категория 1 Клетьевой подъем 800 0,45 0,7 1,17 360 421,2 Котельная 560 0,6 0,65 1,02 336 342,7 Южный скиповой подъем 1000 0,65 0,6 1,33 650 864,5 Бойлерная 690 0,6 0,7 1,17 414 484,4 Вентилятор ВЦ-5 2000 0,85 -0,9 -0,48 1700 -816 Категория 2 Лесоуклон 400 0,4 0,6 1,33 160 213 Лесосклад 250 0,4 0,65 1,17 100 117 Ламповая 320 0,4 0,7 1,17 128 149,7 Мехцех 320 0,5 0,75 1,02 160 163,2 АБК 320 0,5 0,7 1,17 160 187,2 КУЗ-120 2000 0,5 0,6 1,33 1000 1330 П/с 36 830 0,5 0,6 1,33 415 552 П/с 30 500 0,5 0,6 1,33 250 332,5 ТМ-630 630 0,6 0,6 1,33 378 502,7 Подземные электроприемники ЦПП: -насосы 2520 0,9 0,8 1,33 2268 3016,5 Категория 3 Сторонние потребители 2000 0,6 0,6 1,33 1200 1596 Мастер проходки 250 0,6 0,7 1,02 150 175,5
Всего потребители поверхности
12870
7561
6615,4 -ТСВП 650 0,6 0,7 1,33 390 518,7 РПП-6 №1: -насосы 630 0,9 0,8 1,33 567 754,1 -ТСВП 160 0,6 0,7 1,33 96 127,7 РПП-6 №2: -насосы 1260 0,9 0,8 1,33 1134 1508,2 -ТСВП 890 0,6 0,7 1,33 534 710,2 РПП-6 №3: -ТСВП 410 0,6 0,7 1,33 246 327,2 РПП-6 №4: -ТСВП 730 0,6 0,7 1,33 438 582,5
Всего подземные потребители
7250
5673
7545,1
Суммарная мощность потребителей
20120
13234
14160,5
3. Выбор величины напряжения
Ориентировочноезначение оптимальной величины нестандартного напряжения определяется по формулеСтила-Никагосова:
/>,
где /> -передаваемаярасчетная активная мощность, МВт;
l— расстояние, равное 15 км.
Передаваемаярасчетная активная мощность определяется как
/>,
где />-расчетнаясуммарная активная мощность шахты, определяемая по данным таблицы 1;
/>— коэффициентучастия в максимуме нагрузки, согласно [1, c. 50], />.
Тогда
/>Вт
Оптимальнаявеличина напряжения будет равна
/> кВ
По полученнойвеличине нестандартного напряжения принимается ближайшее номинальное напряжениепитающей сети.
Принимаетсястандартное номинальное напряжение /> кВ.
4. Выбор силовых трансформаторов ГПП
Припроектировании электроснабжения шахты необходимо ориентироваться на установкудвух трансформаторов на ГПП.
Расчетнаямощность ГПП определяется по формуле
/>
где /> - коэффициентмощности с учетом компенсации реактивной нагрузки, по методическим указаниямпринимаем />.
Тогда
/>
При выборесиловых трансформаторов необходимо предусматривать возможность работы одноготрансформатора в случае выхода из строя второго. При этом оставшийся в работе,должен обеспечить электроэнергией всех потребителей первой и часть потребителейвторой категории. Потребители третий категории могут быть отключены.
Мощностьсилового трансформатора определяется как:
/>
/>
Принимается двасиловых трансформатора типа ТД-10000/35-74У1.
Техническиеданные трансформаторов представлены в (1, с. 226).
При выбореразделительных трансформаторов необходимо учитывать, что в аварийном режимеоставшийся в работе трансформатор должен полностью обеспечивать все подземныепотребители.
Расчетнаямощность разделительного трансформатора определяется по формуле:
/>
где />-коэффициентучастия в максимуме нагрузки для подземных потребителей, согласно (1, с. 50) />
/>-активнаямощность отдельных подземных потребителей, согласно данным таблицы 1 />=5673 кВт;
/> -средневзвешенный коэффициент мощности, для подземныхпотребителей /> =0,75.
Тогда
/>
Принимаетсяразделительные трансформаторы типа ТМШ – 6300/10-78У1.
Перегрузочная способностьтрансформатора в аварийном режиме определится как
/>
где /> - -номинальная мощностьтрансформатора, />.
5 Расчет воздушных и кабельных линий
5.1Выбор воздушной ЛЭП
5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономическойплотности тока
Выбор ЛЭП поэкономической плотности тока ведется для нормального режима работы сети, т.е.все линии находятся в работе. Экономическое сечение провода определяется поформуле
/>
где /> - максимальный (расчетный) токнагрузки в линии при нормальной (раздельной) работе ЛЭП;
/> - нормированное значениеэкономической плотности тока, согласно [1, c.158] />=1.1 А/мм2.
Максимальная токоваянагрузка в линии определяется как
/>
где n – количество цепей ЛЭП, n=2;
/> - номинальное напряжение ЛЭП, />=35 кВ.
В этом случае
/>
Тогда
/>
Принимается провод состандартным сечением АС-95 мм2.
5.1.2 Проверка воздушной ЛЭП по допустимой нагрузке
Выборвоздушной ЛЭП по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производитсяисходя из соотношения
/>
где />, — длительнодопустимый ток ЛЭП в зависимости от сечения, согласно [1, с. 159, таблица 9.4]для выбранного провода АС-95,
/>= 330 А;/>— максимальныйрасчетный ток ЛЭП, определяемый для аварийного режима работы сети с учетомчисла ЛЭП, работающих в этом режиме.
Максимальныйрасчетный ток ЛЭП определяется как
/>,
/>
Следовательно,
/>
установлено,что условие выполняется. Следовательно провод АС-95 принимается к использованиюна ГПП.
5.2Проверка воздушной ЛЭП по потери напряжения
Потерянапряжения в воздушной ЛЭП определяется по формуле
/>
где /> - расчетный токсоответствующего участка сети, А;
/> — коэффициент мощности электрическойэнергии, передаваемый по рассматриваемому участку;
r, x — активное и индуктивноесопротивление воздушной ЛЭП, Ом.
Общееиндуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/>
где />— соответственноактивное и индуктивное сопротивление воздушной ЛЭП, согласно [1, с. 156,таблица 9.2. и таблица 9.1] /> Ом/км, />Ом/км;
l — длина линии, l= 15 км.
Тогда
/>Ом;
/> Ом
Потерянапряжения при нормальном режиме составит
/>
/>
Потерянапряжения в воздушной ЛЭП в аварийном режиме
/>
/>
5.3 Выборкабельных ЛЭП
5.3.1 Выборкабельной линии, питающей ЦПП гор.+120 крув-6
Передаваемаяактивная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> - активная расчетная суммарнаямощность потребителей ЦПП принимается, согласно данным таблицы 1 />=5673 кВт;
/> — коэффициент участия в максимуменагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетнаямощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт,
где /> -средневзвешенный коэффициент мощности для потребителей ЦПП принимается />=0,75.
Максимальнаятоковая нагрузка в линии определяется как
/>
/> А,
где /> - номинальноенапряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=2.
Экономическоесечение кабеля будет таким
/>
/>,
/> -нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158,таблица 5.3] />А/мм2.
Предварительнопринимается кабель марки ЦСКН-Зх95.
5.3.2 Проверка кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6, по допустимой нагрузке
Выбор кабельнойлинии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя изсоотношения
/>,
где /> - длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеляЦСКН-Зх95/>A;
/>— максимальный расчетный ток, определяемый для аварийногорежима работы сети.
/>
/>
Проверимсоотношение
215 А
Условие не выполняется, следовательно, увеличиваем сечение жил кабеля. Принимаем 2 кабеля маркиЦСКН-Зх120, />А и с учётом 15%перегрузки /> А
Проверимсоотношение
575 А > 529,34 A.
Окончательно принимается кабельная линия из спаренныхкабелей ЦСКН-3/>120.
5.3.3Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6
Передаваемаяактивная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> - активная расчетная суммарнаямощность потребителей РПП принимается, согласно данным таблицы 1 />=2352 кВт;
/> — коэффициент участия в максимуменагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетнаямощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт,
где /> - коэффициентмощности потребителей РПП, принимается />=0,75.
Максимальнаятоковая нагрузка в линии определяется как
/>
/> А,
где /> - номинальноенапряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=1.
Экономическоесечение кабеля будет таким
/>
/>,
/> - нормированноезначение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158, таблица 5.3] />А/мм2.
Исходя измеханической прочности, предварительно принимается кабель марки СБН-Зх95.
5.3.4 Проверка кабельной линии, питающейРПП-6 №2 КРУв-6 по допустимой нагрузке
Выбор кабельнойлинии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя изсоотношения
/>
где />— длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеляСБН 3x95/>A;
/> — максимальный расчетный ток, определяемый для аварийногорежима работы сети.
/>
/>
Проверяясоотношение
245 А >219,46 А,
делаем вывод,что условие выполняется.
Окончательнопринимается кабель СБН-Зх95
5.3.5 Выборкабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6
Передаваемаяактивная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> - активная расчетная суммарнаямощность потребителей РПП принимается, согласно данным таблицы 1 />=246 кВт;
/> — коэффициент участия в максимуменагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетнаямощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт,
где /> - коэффициентмощности потребителей РПП, принимается />=0,7.
Максимальнаятоковая нагрузка в линии определяется как
/>
/> А,
где /> - номинальноенапряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=1.
Экономическоесечение кабеля будет таким
/>
/>,
/> -нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158,таблица 5.3] />А/мм2.
Исходя измеханической прочности, принимается кабель марки СБН-Зх16.
5.3.6 проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6 по допустимой нагрузке
Выбор кабельнойлинии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя изсоотношения
/>
где />— длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеляСБН 3x16/>A;
/> — максимальный расчетный ток, определяемый для аварийногорежима работы сети.
/>
/>
80 А >24,58 А,
Принимаетсякабель СБН-Зх16
5.3.7 Выборкабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6)
Передаваемаяактивная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> - активная расчетная суммарнаямощность ПУПП (ТСВП-250/6) принимается, согласно данным таблицы 1 />=150 кВт;
/> — коэффициент участия в максимуменагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетнаямощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт,
где /> - коэффициентмощности ПУПП (ТСВП-250/6), принимается />=0,7.
Максимальнаятоковая нагрузка в линии определяется как
/>
/> А,
где /> - номинальноенапряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=1.
Экономическоесечение кабеля будет таким
/>
/>,
/> -нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158,таблица 5.3] />А/мм2.
Принимаетсякабель марки ЭВТ-Зх16.
5.3.8 Проверка кабельной линии, питающейпупп (тсвп-250/6) по допустимой нагрузке
Выбор кабельнойлинии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя изсоотношения
/>
где />— длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеляЭВТ-Зх16 />A;
/> — максимальный расчетный ток, определяемый для аварийногорежима работы сети.
/>
/>
Проверяясоотношение
68 А > 15А,
делаем вывод,что условие выполняется.
Принимаетсякабель ЭВТ-Зх16
6. Проверка кабельных линии попотерям напряжения
6.1 Проверкакабельной ЛЭП, питающей ЦПП гор.+120 крув-6
Потерянапряжения в кабельной ЛЭП определяется по формуле
/>
где /> - расчетныйток соответствующего участка кабельной линии, А;
/> — коэффициент мощности электрическойэнергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,75
r, x — соответственно активноеи индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общееиндуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/> />
где />— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=120
l — длина линии, l= 0,9 км.
Потерянапряжения в кабельной ЛЭП в нормальном режиме составит
/>
/>
Потерянапряжения в аварийном режиме
/>
/>.
6.2 Проверка кабельной ЛЭП, питающей РПП-6 №2 КРУв-6
Потерянапряжения в кабельной линии определяется по формуле
/>
где /> - расчетныйток соответствующего участка кабельной линии, А;
/> — коэффициент мощности электрическойэнергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,75
r, x — соответственно активноеи индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общееиндуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/> />
где />— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=95
l — длина линии, l= 0,7 км.
Потерянапряжения составит
/>
/>
/>= />
6.3Проверкакабельной ЛЭП, питающей РПП-6 №3 КРУв-6
Потерянапряжения в кабельной линии определяется по формуле
/>
где /> - расчетныйток соответствующего участка кабельной линии, А;
/> — коэффициент мощности электрическойэнергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,7
r, x — соответственно активноеи индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общееиндуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/> />
где />— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
l — длина линии, l= 0,5 км.
Потерянапряжения в линии составит
/>
/>.
/>= />
6.4Проверкакабельной ЛЭП, питающей пупп (тсвп-250/6)
Потерянапряжения в кабельной линии определяется по формуле
/>
где /> - расчетныйток соответствующего участка кабельной линии, А;
/> — коэффициент мощности электрическойэнергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,7
r, x — соответственно активноеи индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общееиндуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/> />
где />— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
l — длина линии, l= 0,15 км.
Потерянапряжения в линии составит
/>
/>.
/>= />
Суммарные потеринапряжения в кабельной ЛЭП в нормальном режиме составят
/>
Суммарные потеринапряжения в кабельной ЛЭП в аварийном режиме составят
/>
Так какдопустимая потеря напряжения составляет не более 600 В, то рассчитаннаясуммарная потеря напряжения в кабельной сети удовлетворяет этому условию.
7. Расчет токов короткого замыкания
Расчёт токовкороткого замыкания необходим для правильного выбора и проверки элементов схемыэлектроснабжения и параметров релейной защиты. При расчёте определяются токитрёхфазного тока короткого замыкания и установившееся значение мощностикороткого замыкания
Для расчетатоков короткого замыкания (к.з.) составляется схема замещения электроснабженияшахты, представленная на рисунке 8.1
Расчет токовк.з. ведется в относительных единицах. За базисную мощность принимается />. Забазисное напряжение принимается напряжение рассматриваемой ступенитрансформации
/>
/>
/>
/>
В соответствиис принятыми базисными напряжениями определяются величины базисного тока поформуле:
/>
/>
/>
/>
/>
Относительноесопротивление энергосистемы определяется как:
/>
где />-установившееся значение мощности к.з. энергосистемы, принимается /> =3500 MBA.
7.1Определение токов и мощности К.З. в точке К1
Полное сопротивление цепидо точки к1 определяется по формуле
/>
где /> — соответственно суммарное активное ииндуктивное сопротивления до точки к1.
/>
/>
где />– соответственноотносительное активное и индуктивное сопротивления воздушной ЛЭП
/>
/>
где />– соответственно активное ииндуктивное сопротивления воздушной ЛЭП, согласно расчетам
r1= 4,95 Ом, x1 = 5,955Ом.
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
Тогда
/>
Сверхпереходныйток к.з. в точке К1 определяется как
/>
/>
Ударный токк.з. в точке К1 определяется как
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К1, определяемый из соотношения />//>.
/>
Изполученного соотношения согласно [1, с. 86] примем Ку =1,08.
Тогда
/>
Мощность к.з.в точке К1 определяется как
/>
/>
7.2Определение токов и мощности к.з. в точке К2
Индуктивноесопротивление в относительных единицах для силового трансформатора вычисляетсяпо формуле
/>
/>
где />(%) – напряжение к.з.трансформатора, согласно [1, с. 226] />=7,5 %;
/>-номинальная мощность силового трансформатора, />=10 МВА.
Полное сопротивление цепидо точки к2 определяется как
/>
/>
/>
Тогда
/>/>
где />, /> - суммыотносительных значений активных и индуктивных сопротивлений всех элементовсети, по которым проходит ток к.з..
Сверхпереходныйток к.з. в точке К2 определяется как
/>
/>
Ударный токк.з. в точке К2 определяется как
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К2, определяемый из соотношения />//>.
/> Из полученного соотношения согласно [1,с. 86] примем Ку =1,41.
Тогда
/>
Мощность к.з.в точке К2 определяется как
/>
/>
7.3Определение токов и мощности к.з. вточке К3
Активное ииндуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Относительноесопротивление разделительного трансформатора определяется по формуле:
/>
где /> — напряжениек.з. трансформатора, согласно [1, с. 226] />=6,5 %.
/>-номинальная мощность разделительноготрансформатора, />=6300 кВ×А,
Тогда
/>
Полноесопротивление цепи до точки к.з. определяется как :
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходныйток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный токк.з. в точке К3 определяется как:
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К3, определяемый из соотношения />//>.
/>
согласно [1,с.86] Ку =1,63.
Тогда
/>.
Мощность к.з.в точке К3 определяется по формуле:
/>
/>.
7.4 Определениетоков и мощности к.з. в точке К4
Активное ииндуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Активное ииндуктивное сопротивление ЛЭП,
/> />
где l= 0,9 км.
/>— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=120
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходныйток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный токк.з. в точке К4 определяется как:
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К4, определяемый из соотношения />//>.
/>
согласно [1,с.86] Ку =1,52.
Тогда
/>.
Мощность к.з.в точке К4 определяется по формуле:
/>
/>.
7.5 Определениетоков и мощности к.з. в точке К5
Активное ииндуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Активное ииндуктивное сопротивление ЛЭП,
/> />
где l= 0,7 км.
/>— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=95
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходныйток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный токк.з. в точке К5 определяется как:
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К5, определяемый из соотношения />//>.
/>
согласно [1,с.86] Ку =1,36.
Тогда
/>.
Мощность к.з.определяется по формуле:
/>
/>.
7.6 Определениетоков и мощности к.з. в точке К6
Активное ииндуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Активное ииндуктивное сопротивление ЛЭП,
/> />
где l= 0,5 км.
/>— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходныйток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток вточке к.з. определяется как:
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К6, определяемый из соотношения />//>.
/>
согласно [1,с.86] Ку =1,08.
Тогда
/>.
Мощность к.з.определяется по формуле:
/>
/>.
7.7 Определениетоков и мощности к.з. в точке К7
Активное ииндуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Общееиндуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/> />
где />— соответственноактивное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
l — длина линии, l= 0,15 км.
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходныйток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток вточке к.з. определяется как:
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К7, определяемый из соотношения />//>.
/>
согласно [1,с.86] Ку =1,05.
Тогда
/>.
Мощность к.з.определяется по формуле:
/>
/>.
7.8 Определениетоков и мощности к.з. в точке К8
Активное ииндуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Относительноесопротивление трансформатора ПУПП определяется по формуле:
/>
где /> -относительное индуктивное сопротивление ПУПП типа ТСВП-250;
/> - напряжение к.з., согласно (2,с.403) />;
/> - номинальная мощностьтрансформатора, согласно (2, с.403) />.
Тогда
/>
Полноесопротивление цепи до точки к.з. определяется как :
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходныйток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный токк.з. в точке К8 определяется как:
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К8, определяемый из соотношения />//>.
/>
согласно [1,с.86] Ку =1,63.
Тогда
/>.
Мощность вточке к.з.определяется по формуле:
/>
/>.
8 Проверка кабельной линии по току к.з.
Проверкакабелей по термической стойкости осуществляется в целях обеспеченияпожаробезопасности кабелей при дуговых коротких замыканиях посредством выбранныхзащитных аппаратов с заданным быстродействием отключения максимальных токовтрехфазного короткого замыкания. Проверка производится исходя из соотношения:
/>,
где />-предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле.
/>
где С — коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил при короткомзамыкании, для кабелей с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией С=115А-с1/2/мм;
S – сечение жил кабеля;
tn — приведённое времяотключения, для ячеек типа КРУВ-6 tn=0,17 с
Проверкакабеля, питающего ЦПП
/>
Следовательно,
66940 А >3691 А.
Условиевыполняется.
Проверкакабеля, питающего РПП-6 №2
/>
Следовательно,
26497 А >3393 А.
Условиевыполняется.
Проверкакабеля, питающего РПП-6 №3
/>
Следовательно,
4463 А >2621 А
Проверкакабельной линии питающей ПУПП типа ТСВП 250/6-69.
/>
Следовательно,
4463 А >2407 А.
Условиевыполняется.
9 Компенсация реактивной мощности
С цельюуменьшения и полной ликвидации отрицательных последствий повышенногопотребления реактивной мощности её следует компенсировать.
Мощностькомпенсирующего устройства определяется по формуле:
/>
где />— естественный коэффициент реактивной мощности,соответствующий условию, когда не принимается компенсация реактивной нагрузки;
/> — коэффициент реактивной мощности с учетом компенсации
реактивной нагрузки, принимается />=0,2.
/>,
Тогда
/>
/>
Для компенсацииреактивной нагрузки принимаем неуправляемые конденсаторные установки типа УКЛ-1500/6.3.
Количествоконденсаторных установок определяется как:
/>
где /> - номинальнаямощность конденсаторной установки, />=1500 квар.
Тогда
/>
Принимается n=8 шт.
10 Определение потерь мощности и электроэнергии
Потериактивной мощности, в воздушной ЛЭП на передачу активной нагрузки определяютсякак:
/>
Тогда
/>
Потериактивной мощности, в воздушной ЛЭП на передачу реактивной нагрузкиопределяются как:
/>
где /> - суммарная реактивная нагрузка, передаваемая по линии.
Тогда
/>
/>
Суммарныепотери активной энергии определяются по формуле:
/>
где />— число часов использования максимума активных потерь,согласно
[1, с.57] при/>= 4500ч, />= 2600 ч.
Тогда
/>
Потериактивной мощности в силовых трансформаторах ГПП определяются по формуле:
/>
где />— номинальные активные потери холостого хода трансформатора,согласно [1, с.226] />=12кВт;
/> - номинальные активные потери к.з. трансформатора, согласно[1, с.226] /> = 65кВт;
/> -потери на принудительное охлаждение, />= 0 кВт;
/> — коэффициент загрузкитрансформаторов.
/>
Тогда
/>
/>
Потериактивной энергии в трансформаторах определяются как:
/>
где /> -полное (время) число часов присоединения трансформатора ксети, />
/> - число часов работы трансформатора под нагрузкой зарасчетный период, принимается />= />= 2600 ч.
Тогда
/>
11 Учет и оплата электроэнергии
Шахтаоплачивает электроэнергию, израсходованную за месяц, по одноставочному тарифу.Стоимость 1 кВт израсходованной электроэнергии- 1,32 рубля.
Израсходованнаяактивная энергия в месяц определяется по формуле:
/>
/>
где />— числочасов использования максимума нагрузки, />= 4500.
Тогда
/>
Стоимостьизрасходованной активной энергии определяется как:
/>
где b — стоимость 1кВт ч, b= 1,32.
/>
Полная платаза электроэнергию составляет: />
12 Выбор оборудованияГПП
12.1 Выбор схемы ГПП
Принимается к проектусхема коммутации ГПП без сборных шин и без масляных включателей на первичномнапряжении 35кВ с применением разъединителей и короткозамыкателей, что болееэкономично.
12.2 Выбор комплектныхраспределительных устройств
12.2.1 Выборвыключателей на вводе ГПП
На стороне 35кВ принимаемвыключатели типа ОД -35/630У1. Технические данные выключателя представлены в(1, с.226)
Проверка выключателя поотключающей способности производится согласно соотношению
/>
где /> - номинальный токотключения, согласно (1, с.226) />;
/> - периодическая составляющая токак.з., принимается />.
Тогда
/>
Апериодическаясоставляющая ток к.з. определяется как
/>
где t — полноевремя отключения;
/> - постоянная времени апериодическойсоставляющей ток к.з.
/>
где /> - собственное времяотключения выключателя, согласно (1, с.267) />;
/> - собственное время действия защиты,принимается />.
/>
где /> - угловая частота сети
/>
Следовательно
/>
Тогда
/>
Выключатель соответствуетусловиям эксплуатации, если сохраняется соотношение
/>
где /> - нормированное значениеотносительного содержания апериодической составляющей тока к.з., согласно (3,с. 129) для момента t= 0,06с, />.
Тогда
/>
условие выполняется
Проверка выключателя подинамической устойчивости токам к.з. производится согласно соотношению
/>
где /> - предельный сквозной ток,согласно (1, с.266), />
/> - ударный ток трёхфазного к.з., в рассматриваемой точке к1равный 4127 А.
Тогда
/>
Проверка выключателяпо термической устойчивости.
Расчетный тепловойимпульс определяется по формуле
/>
где /> - приведенное времядействия к.з., принимается />.
Расчетный тепловойимпульс для выключателя определяется как
/>
где /> - ток термическойстойкости, согласно (1, с.266) />;
/> - время термической стойкости,согласно (1, с.266) />
Следовательно, />
/>
Все условия выполняются.Выключатель соответствует условиям эксплуатации.
12.2.2 Выборразъединителей
На стороне 35 кВ длянаружней установки принимаем разъединитель типа РНД-35/1000У1. Техническая характеристикаразъединителя представлена в (1, с.274).
Проверка на динамическуюустойчивость производится по соотношению
/>
где /> - согласно (1, с.274), />
Тогда
/>
Проверка по термическойустойчивости производится по соотношению
/>
где В — расчетныйтепловой импульс для разъединителя.
/>
где /> - ток термическойстойкости, согласно (1, с.274) />;
/> - время термической стойкости,согласно (1, с.274) />
Тогда
/>
Все условия выполняются.
12.2.3 Выбор короткозамыкателей
На стороне 35 кВ для наружной установки принимаетсякороткозамыкатель типа КРН-35У1.
Проверка на динамическуюустойчивость производится по соотношению
/>
где imax= 42 кА.
Тогда,
42000 А > 4127 А.
Проверка по термическойустойчивости производится по соотношению:
/>
где B-расчетный тепловой импульс для короткозамыкателя.
/>
где Iм.с — ток термической стойкости, Iт.с= 6,3 кА;
tпп — полное время выключения, tпп= 0,16с.
Тогда,
/>
Все условия выполняются./>/>/>/>
12.3 Выбор трансформаторов напряжения
К установке на ГПП принимаются трансформаторы типа НОМ-6 –для питания и измерения оперативных цепей, трансформаторы типа НТМИ-6 – дляконтроля сопротивления изоляции. Технические характеристики выбранныхтрансформаторов принимаются согласно [2, с.92, 93].
12.4 Источники оперативного тока
Для питания цепейуправления, сигнализации, автоматики, линий связи, аварийного освещения,приводов выключателей и других систем и механизмов выбирается источникоперативного тока.
Для питания цепей оперативноготока используется выпрямленный ток, с этой целью предусматривается установкатрансформаторов типа ТМ-63/6.
12.5 Выбор КРУ для ГПП
/>/>/>/>Для внутренней установки на ГППпринимаются КРУ типа КМ-1-10 выключатели типа ВВ/TEL-6
Проверка выключателя поотключающей способности производится по соотношению
/>
где Iо.н = 20 кА, согласно [3, с. 268];
Iп.t=/>= 7328А.
Следовательно,
20000 А > 7328 А.
Условие выполняется.
Проверка выключателя наспособность отключения апериодической составляющей тока к.з. производитсясогласно соотношению
/>
где /> = 0,24, согласно [5,с.129].
Полное время отключенияопределяется как
/>
где tо.c= 0,055 с, согласно [3, с.269].
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Следовательно,
/>
Условие выполняется.
Проверка выключателя подинамической устойчивости производится по соотношению
/>
где imax= 52 кА, согласно [3, с.268];
/>
Тогда
52000 А > 14612,3 А.
Условие выполняется.
Проверка выключателя потермической устойчивости.
Расчетный тепловойимпульс определяется как
/>
где — />
Тогда
/>
Расчетный тепловойимпульс для выключателя определяется по формуле
/>
где Iт.у = 20 кА согласно [3, с.268];
t = 3 с, согласно [3, с.268].
Следовательно, Bв > Bр,
1200 кА2 с> 2,95 кА2 с. Условие выполняется.
12.6 Защита от перенапряжений
Для защиты открытых подстанций предусматриваются стержневыемолниеотводы, предназначенные для защиты от прямых ударов молнии.
Для защиты от грозовыхперенапряжений на вводе ГПП устанавливаются вентильные разрядники типа ОПН-35.
Для защиты откоммутационных перенапряжений на вторичной обмотке силового трансформатора ГППустанавливаются вентильные разрядники типа ОПН-6.
Техническиехарактеристики разрядников принимаются согласно [2, с.84].
12.7 Защита,автоматика и сигнализация
На подстанциипредусматривается (защита) сигнализация однофазных замыканий на землю, с этойцелью устанавливаются трансформаторы напряжения типа НТМИ-6. При замыканииодной из фаз на землю, срабатывает звуковая и световая сигнализация. Для защитыот однофазных замыканий на землю в сетях 6 кВ, питающих подземныеэлектроприемники, предусматривается установка трансформаторов типа ТЗЛМ.
В схеме электроснабженияшахты предусмотрено автоматическое включение резерва (АВР), то есть приотключении любого из вводных выключателей происходит автоматическое включениемежсекционного выключателя.
13 Выбор оборудованияЦПП
13.1 Выбор и проверкаКРУ для ЦПП и РПП-6
Для комплектации ЦППпринимаются КРУ типа КРУВ-6.
Номинальный отключаемыйток КРУ должен быть не менее величины тока трехфазного к.з., то есть
/>
где /> — номинальный ток отключения, согласно[4, с.398] />= 9,6 кА;
/>
Тогда
9600 А > 3691 А.
Условие выполняется.
13.2 Выбор и проверкауставок КРУ
Уставка МТЗ выбираетсяисходя из условия
/>
где кн — коэффициент надежности, принимается кн= 1,4;
Iр.max- рабочий максимальный ток.
Максимальный ток дляКРУ, питающих ТСВП – 250, определиться как
/>/>
где /> ток ПУПП, для ТСВП-250;
Iп.max — номинальный пусковой ток наиболеекрупного электродвигателя на вторичной стороне низкого напряжения;
кт-коэффициент трансформации.
/>
где Iн.дв — номинальный ток двигателя, из-заотсутствия данных о наличии двигателя на вторичной обмотке ПУПП, принимается Iн.дв= 100А.
Следовательно,
/>
где Uвн — номинальное напряжение ПУПП,согласно (2, с.403) Uвн= 6кВ;
Uнн — напряжение холостого хода на низкойстороне, согласно (2, с.403) Uнн= 0,69 кВ.
Следовательно,
/>
Тогда
/>
Следовательно,
/>
Принимается уставка МТЗ Iy= 200 А.
Проверка уставки насрабатывание производится по соотношению
/>
где /> — так двухфазного к.з.
/>/>;
/>
уставка выбрана верно.
Максимальный рабочийток вводных и секционных КРУ определяется как
/>
где Iр.а — рабочий ток линии, питающей ЦПП, ваварийном режиме работы, согласно расчетам Iр.а = 529,34 А.
Iн.пуск — номинальный пусковой ток наиболее крупного электродвигателя,получающего питание по защищаемой ветви
/>
Тогда
/>
Принимается Iу = 1500 А.
Следовательно,
/>
Уставка выбрана верно.
Максимальный рабочийток вводных КРУ для РПП-6 №2 определяется как
/>
где Iр.а — рабочий ток линии, питающей РПП-6№2, в аварийном режиме работы, согласно расчетам Iр.а = 219,46 А.
Iн.пуск — номинальный пусковой ток наиболее крупного электродвигателя,получающего питание по защищаемой ветви
/>
Тогда
/>
Принимается Iу = 1100 А.
Следовательно,
/>
Уставка выбрана верно.
Максимальный рабочийток вводных КРУ для РПП-6 №3 определяется как
/>
где Iр.а — рабочий ток линии, питающей ЦПП, ваварийном режиме работы, согласно расчетам Iр.а = 24,58 А.
Iн.пуск — номинальный пусковой ток наиболее крупного электродвигателя,с учётом трансформации Iн.пуск=80 А.
Тогда
/>
Принимается Iу = 200 А.
Следовательно,
/>
Уставка выбрана верно.
Список использованнойлитературы
1. Справочник поэлектроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных шахт:Справочник /В.Ф.Антонов, Ш.Ш.Ахмедов, С.А. Волотковский и др.; Под общей ред.В.В. Дегтярева, В.И. Серова, Г. Ю. Цепелинского. -М.: Недра, 1988.-727 с, ил.
2. Инструкция попроектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительныхфабрик. (Проект) .-М., ИГД им. Скочинского. 1991.-58с.
3. Электроснабжениеугольных шахт с обособленным питанием подземных электроприемников. РТМ12.25.002-84.
4. А. Дзюбан В. С,Риман Я. С, Маслий А.К. Справочник энергетика угольной. шахты.-М.: Недра,1983.-542с.
5. Справочник поэлектроснабжению и электрооборудованию: в 2т. Т.1. Электроснабжение/Под общ.Ред. А.А. Федорова. -М.: Энергоатомиздат,1986.-586.