Электроснабжение горного предприятия

Пермскийгосударственный технический университет
КУРСОВАЯРАБОТА
подисциплине «Основы электроснабжения»
Выполнил: студент группы ЭАПУ-07з
ШОХИРЕВ
Проверил: ассистент кафедры ЭАПУ
САПУНКОВ
Пермь2011

Содержание
 
Введение
Исходные данные
1. Выбор силовых трансформаторов для ГПП и схемыэлектрических соединений двухтрансформаторной ГПП горного предприятия
2. Выбор трансформатора для удаленной ТП и сдвоенногореактора
3. Схема КТП
4. Выбор кабелей и определение их сечений
5. Расчет токов короткого замыкания
6. Выбор и проверка оборудования
7. Выбор компенсирующего устройства и его защиты
8. Расчет и выбор установок МТЗ и токовой отсечки длярадиальной линии Л4
9. Расчет заземляющего устройства
Вывод
Список использованной литературы
Приложение

Введение
Одна изхарактерных особенностей современного научно – технического прогресса –необычайное ускорение темпов приращения и обновления знаний. Резко сократилсятакой важный показатель НТП, как срок внедрения научных идей в практику ипроизводство. Сейчас компьютеризация охватила буквально все стороны жизни, амикропроцессорная элементная база стала основой современных устройств релейнойзащиты и автоматики электроэнергетических систем. Развитие человеческогообщества, его культурный уровень непосредственно связаны с увеличениемколичества потребляемой энергии, изысканием и обоснованием новых, болееэффективных ее видов. Нынешний научно – технический прогресс невозможен безиспользования качественно новых видов энергии, в первую очередь, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ.Она широко применяется в промышленности, городском и сельском хозяйстве, натранспорте. Без нее невозможно развитие кибернетики, вычислительной техники иосвоение космического пространства. Из сказанного следует, что роль инженера –электроэнергетика, специалиста в области электроснабжения, в современномобществе чрезвычайно велика. Поэтому при проектирования предприятия одним изответственных этапов является проектирование системы электроснабженияпредприятия. При проектировании системы электроснабжения предприятия важноправильно рассчитать мощность, потребляемую электроустановками предприятия иучесть ее возможное увеличение при дальнейшем развитии предприятия. Так женеобходимо грамотное размещение и распределение нагрузки по предприятию,сочетание потребителей реактивной мощности с установками для ее компенсации.Известно, что экономичность и надежность систем электроснабжения во многомобеспечивается средствами защиты и автоматики. Поэтому в курсовой работе поэлектроснабжению релейная защита и автоматизация систем электроснабжениязанимает одно из ведущих мест.
Основнойцелью моей курсовой работы является закрепление теоретических знаний иприобретенных практических для расчета и проектирования современных системэлектроснабжения горных предприятий.
16вариант
Исходныеданные к заданиям 1-7: Параметры По варианту Согласованные значения
/>, кВ 35 35
/>, кВ 10 10
/>, МВА 480 600
Л1, км 5 5
Л2, км 7,5 7,5
Л3, км 6,0 6,0
Л4, км 0,8 0,8
Л5, км 0,55 0,55
Л6, км 0,6 0,6
Л7, км 0,7 0,7
Л8, км 0,5 0,5
Л9, км 0,5 0,5
Тип линии Л3, км ВЛ ВЛ
Рр, МВт 13,4 13,4
Qр, МВАр 10,5 10,5
Kр1 0,4 0,3
Kр2 0,34 0,34
Kр3 0,02 0,016
Kр4 0,4 0,4
Исходныеданные к заданию 8Ток однофазного замыкания на землю в сети 10кВ, А 25 16 Наименование грунта Щ Щ Сезонный коэффициент 1,3 1,2 Вид заземлителя Уг. Уг. Способ заглубления Верт. Верт. Заглубление 0,5 0,77 Сопротивление естественного заземления, Ом 15 35

1. Выборсиловых трансформаторов для ГПП и схемы электрических соединенийдвухтрансформаторной ГПП горного предприятия
1)Находимрасчетную мощность на шинах ГПП
/>МВА
Горноепредприятие является потребителем первой категории, поэтому учитывая это изадание выбираем для ГПП два взаимно резервирующих друг друга трансформатора исхему с двумя секционированными системами шин.
2)Расчётнаямощность трансформаторов ГПП[7]:
/>
Ищемтрансформатор />/>
Выбираем покаталогу [1] трансформатор мощностью 16 МВА.
ТДНС –16000/35
Т –трансформатор трехфазный;
Д – масляногоохлаждения с дутьем
Н –регулирование напряжения под нагрузкой
С – длясобственных нужд
16000 –номинальная мощность, кВА;
35 – класснапряжения обмотки ВН, кВ;
10 — класснапряжения обмотки НН, кВ;
Техническиеданные:
SH, МВА Пределы регулирования Каталожные данные U вн, кВ Uнн, кВ
uк,%
/>Pк, кВт
/>Pх, кВт
Iх,% 16 РПН+/-8*1,5% 35 10 10 85 17 0,7

3)Вычерчиваем схемугорного предприятия [6], в соответствии с предъявленными к ней требованиями:
— достаточнаянадежность (предусмотрел четыре секции шин ПШ);
— простотасхемы и удобство эксплуатации;
— использование современной комплектной аппаратуры и прогрессивных техническихрешений;
— экономическая целесообразность
2.Выбор трансформатора для удаленной ТП и сдвоенного реактора
 
1) Дляудаленной однотрансформаторной ТП трансформатор выбираем с учетом />, /> и величинырабочего напряжения:
/> МBт
/>
/>кВА(*)
Необходимоучесть рекомендуемую величину коэффициента загрузки:
 />,/>/>
/>
/>
/>кВА
По каталогу[2] для удаленной трансформаторной подстанции выбираем типовую комплектнуютрансформаторную подстанцию КТП-400 У1.
Техническая характеристика КТП-400У1 Номинальная мощность, кВА 400 Тип силового трансформатора ТМФ Номинальное напряжение, кВ ВН 10 НН 0,4 Количество отходящих линий 5 или 6
Техническиехарактеристики трансформатора ТМФ:
SH, кВА U вн, кВ U нн, кВ
uк,%
/>Pк, кВт
/>Pх, кВт
Iх,% 400 10 0,4 10 5,5 1,05 2,1
2) Т.к.Sp/>[7], то выбираем сдвоенный реактор:
/>,
посправочнику [1] выбираем реактор РБС-10-2/>630-0,25:
Р — реактор
Б — бетонный
С — сдвоенный
Техническаяхарактеристика РБС-10-2/>630-0,25
/>, А –номинальный ток…2/>630
 />, Ом –номинальное индуктивное сопротивление…………. 0,25
 /> — индуктивноесопротивление ветви при встречном токе…0,135
 /> — коэффициентсвязи…………………………………………… 0,46
/>/>, кВт – потери на фазу……4,8
э/динамическаястойкость кз в одной ветви, кА…………………….40
э/динамическаястойкость кз при встречных токах, кА…………..14,5

Схема КТП-400У1
/>
 
3.Выбор кабелей и определение их сечений
Находимвеличины расчетных нагрузок распредпунктов РП-1 и РП-2, нагрузок центральнойподземной подстанции ЦПП и удаленной одиночной трансформаторной подстанции ТП.
для РП-1:
/>
/>
/>
для РП-2:
/>
/>
/>
для ЦПП:
/>
/>
/>
Линия Л3по условию воздушная для нее можно выбрать AC — алюминиевые провода с стальной жилой (сечение 25 мм2– минимальное значение[3], для них допустимая токовая нагрузка142 А).
Кабели линий /> проложены наоткрытых эстакадах, поэтому для них можно выбрать кабели марки ААШв[2] –алюминеваяжила с алюминиевой оболочке, с защитным покровом в виде выпрессованного шланга(оболочки) из поливинилхлорида (политилена).
Кабели линий /> и /> проложены ввертикальном стволе шахты, следовательно, для безопасности для этих линий надоиспользовать специальные кабели марки ЦСБ — в свинцовой оболочке, с бумажнойизоляцией, пропитанной не стекающей массой, бронированный плоскими стальнымиоцинкованными проволками[4].
Исходя изтого что расчёт производился из условия перегрузки силового трансформатора на140%, то предполагаем загрузку кабелей на линиях Л4, Л5,Л6, Л7 на 70% от всей мощности соответствующего участка,принимается это на случай обрыва одного из двух кабелей, чтобы второй кабельвыдержал двойную нагрузку.
Определяемсечение кабелей по условию нагрева расчетным током нагрузки.

Л3:     />
одиналюминиевый кабель
 
Л4Л7:
/>
Т.к. токслишком велик выбираем 2 алюминиевых кабеля с током равным 159,2 А=>выбираем номинальное сечение /> при />;
Л5Л6:
/>;
Т.к. токслишком велик выбираем 2 алюминиевых кабеля с током равным 140,21 А=>выбираем номинальное сечение /> при />;
кабели линийЛ8 и Л9 проложены в вертикальном стволе шахты,следовательно нужно обеспечить их стопроцентную надежность даже при аварийныхрежимах.
Л8Л9:
/>
Т.к. токслишком велик выбираем 2 медных кабеля с током равным 187 А=> выбираемноминальное сечение /> при />;
Из литературы[5] выбираем подходящее сечение и технические данные для конкретного сечениякабелей на данном участке и сводим в таблицу.Линия
Sн., мм2
R0, Ом/км
Х0, Ом/км
Iр, А Материал, марка
Л3 25 1,28 0,319 142 AС
Л4, Л7 120 0,261 0,081 185 ААШв
Л5, Л6 95 0,329 0,083 155 ААШв
Л8, Л9 95 0,195 0,083 200 ЦСБ
Определениепотерь напряжений в линиях. Величина допустимой потери напряжения для всехлиний равна 5 % от номинального напряжения сети (500В).
Расчет потеринапряжения в линиях:
В линии />
 
/>
/>
/>
В линии />
 
/>
/>
/>
В линии />
 
/>
/>
/>
В линии />
 
/>
/>
/>
В линии />
/>
/>
/>
В линии
 
/>
/>
/>
В линии Л8,Л9
/>
/>
/>

Потери напряжения влиниях /> непревышают допустимых, следовательно сечения кабелей данных линий приняты верно.
4.Расчет токов короткого замыкания
(вотносительных единицах)
 
Расчетыпроизводим для режима раздельной работы питающих линий и трансформаторов ГПП,считая, что секции шин на РП-1, РП-2 и ЦПП работают раздельно.
Вычерчиваемсхему замещения (рис. 1).
/>
Рис 1. Схемазамещения
Задаемсявеличиной />.
Согласно [3] />

/> Þ />
/> Þ />
/> Þ /> 
Сопротивлениеэнергосистемы.
/>
Сопротивлениелинии />
/>
Сопротивлениесилового трансформатора ГПП
/>
Сопротивлениеветвей сдвоенного реактора Р[7]
/>
/>
Сопротивлениелинии />

/>
/>
Сопротивлениесилового трансформатора КТП
/>
/>
 
Сопротивлениелинии/>
 
/>
/>
 
Сопротивлениелинии/>
 
/>
/>
 
Послепересчета находим для каждой точки к.з. результирующие сопротивление.
 
/>

Вычисляем действующеезначение установившегося тока трехфазного к.з.
 
/>
Токдвухфазного к.з.
 
/>
 
Вычисляемударные токи к.з.
 
/>
/>
 
Мощностьтрехфазного к.з.
 
/>
 
Сведем всеполученные данные в таблицу:
/>
/>
/>
/>
/>кА
/>
/>
/>
/>
/> 0,0614 - 1,8 5,1 4,34 12,77 7,57 325,73
/> 0,2616 - 1,8 3,47 3 8,83 5,24 61,92
/> 2,946 2,467 1,032 6,9 5,96 9,978 6,9069 4,784
/> 0,0047 0,0151 1 3,3 2,85 4,667 3,3 59,01
/> 0,0655 0,0044 1,8 2,782 2,39 7,05 4,18 49,45
 
Расчет токовкороткого замыкания был произведен без учета токоограничивающих реакторов. Т.к.мощность к.з. на шинах питающих ЦПП не превышает заданного предела 100 МВА ([8]п.522), то реактор не предусматриваем.
5. Выбор и проверка оборудования
 
1) Выборразъединителей, короткозамыкателей, отделителей и тр-ров тока для РУ ВН ГПП.
Основнымкритерием для выбора оборудования является напряжение и максимальный расчётныйток, протекающий через аппарат:
/>А и Uном=35 кВ,
выбираемнеобходимые аппараты:
По каталогу[10] выбираем разъединитель РДЗ — 2 — 35.IV/400УХЛ1
Р –разъединитель; Д – двухколонковый;
З – наличиезаземлителей; 2 – кол-возаземлителей;
35 –номинальное напряжение, кВ;
IV – степень загрязненности;
400 –номинальный ток, А;
 />
Проверка
· на термическуюстойкость />,
где tпр – приведенное время КЗ (промежутоквремени за который под действием установившегося тока КЗ выделяется такое жеколичество тепла, как и под действием фактического тока КЗ за фактическоевремя).
/>, т.к. Sн=/>, то />-кратность сверхпереходного т.к.з.
/>определяется пографику[14] с учетом />;
/> 
· наэл.динамическую устойчивость />
Значитразъединитель удовлетворяет требованиям.
Так жевыбираем разъединитель РРЗ 35/1000НУХЛ1
Р –разъединитель;
Р – контактырубящего типа;
З – наличиезаземлителей.   
1000 –номинальный ток, А;
 />
Проверка
· на термическуюстойкость />,
где tпр – приведенное время КЗ (промежутоквремени за который под действием установившегося тока КЗ выделяется такое жеколичество тепла, как и под действием фактического тока КЗ за фактическоевремя).
· наэл.динамическую устойчивость />
Значитразъединитель удовлетворяет требованиям.
По [10]выбираем короткозамыкатель КРН-35 У1
К –короткозамыкатель; З – наличие заземлителей; Н – наружной установки;
35 – номинальное напряжение, кВ;
 />
Проверка
· на термическуюстойкость />
· наэл.динамическую устойчивость />
Значиткороткозамыкатель удовлетворяет требованиям.
Отделительтипа ОДЗ –35/630 У1
/>
Проверка
· на термическуюстойкость />
· наэл.динамическую устойчивость />
Значитотделитель удовлетворяет требованиям.
Выбортрансформатора тока:
Для выборатр-ра тока надо />,
По [10]выбираем тр-р тока ТФЗМ-35Б-I
расчетный ток/>, расчетныйток трансформатора должен быть в 5-10[7] раз больше для отстройки от токовкороткого замыкания /> 
Т – тр-ртока;
Ф – вфарфоровой покрышке;
 З – обмотказвеньевого типа;
М –маслонаполненный;
35 –номинальное напряжение, кВ;
/>
Проверка
· на термическуюстойкость
 />;
· наэл.динамическую устойчивость(внешнею и внутреннею): внутренняя
 />

Расчет на внешнеюэл.динамическую стойкость не производит, в связи с недостающими данными и дляупрощения курсовой работы.
Исходя изэтого, убеждаемся в правильности выбора.
2) Выборвводных и секционных выключателей для РУ НН ГПП.
По расчетномутоку:
/>А и Uном=10,5 кВ,
выбираемвакуумные выключатели ВВ/Tel-10-12,5/630 У2, т.к. у них высокий коммутационный имеханический ресурс; отсутствие необходимости в проведении текущего, среднего икапитального ремонтов; питание от сети постоянного, выпрямленного и переменногооперативного тока в широком диапазоне напряжений; малое потребление мощности поцепи оперативного питания; высокое быстродействие при включении и отключении;возможность отключения при потере оперативного питания; не требуется изменениясуществующих схем вторичной коммутации; совместимость с любыми существующимитипами ячеек КРУ и КСО; допускается работа в любом пространственном положении;малые габариты и вес.
ВВ –вакуумный выключатель;
Tel – наименование серии;
10 –номинальное напряжение, кВ;
12,5-номинальный ток отключения, кА;
630 –номинальный ток, А;
 />

Проверка
· на термическуюстойкость
/>
· наэл.динамическую устойчивость
/>
· на отключающуюспособность
/>
Исходя изэтого, убеждаемся в правильности выбора.
Аналогичновыбираем секционный выключатель, по
/>А
По каталогу [10]выбираем в качестве секционного выключателя тот же
ВВ/Tel-10-12,5/630 У2
Выбородинаковых выключателей позволит облегчить обслуживание (однотипноеоборудование).
Однако сперечисленными достоинствами ВВ имеют и недостатки, основной из которых –генерирования перенапряжений при коммутациях индуктивных токов[12] =>предусматриваем ограничители перенапряжений, по справочнику [10] выбираем ОПН-10 УХЛ1
ОП –ограничитель перенапряжений;
Н –нелинейный;
10 – класс напряжения,кВ;
УХЛ1 –климатическое исполнение.
3) Секционныевыключатели для РП-1, РП-2, ЦПП.
По расчетномутоку:
/>А и Uном=10,5 кВ,
выбираем покаталогу [10] выбираем секционный выключатель для РП-1:
ВВ/Tel-10-12,5/630 У2
Т.к.вакуумные выключатели отличаются долгим сроком службы, малыми эксплутационнымизатратами и высокой отключающей способностью. Номинальный ток в 630 А являетсяминимальным током на который выпускаются вакуумные выключатели, этимобосновывается выбор выключателя с большим током отключения по сравнению срасчетным. Т.к. расчетные токи для РП1и РП2 равны для РП2 выбираем тот жевакуумный выключатель.
Проверка
· на термическуюстойкость />
· наэл.динамическую устойчивость />
· на отключающуюспособность />
Исходя изэтого, убеждаемся в правильности выбора.
По расчетномутоку />А и Uном=10,5 кВ, для ЦПП выбираем тот жевыключатель, т.к. он проходит по требованиям для большего тока к.з. то онпройдет по требованиям и для меньших токов к.з. на ЦПП (ЦПП более удалена отисточника).
4)  Выбор сборных шин для ГПП.
По расчетномутоку:
/>А,
выбираемалюминиевую шину 40 мм* 4 мм с S=160мм2 и Iдоп=480 А [5].
Проверка
· на термическуюстойкость
/>
Исходя изэтого, убеждаемся в правильности выбора.
5) Проверкаавтоматического выключателей и трансформаторов тока на КТП.
/>
-дляавтоматического выключателя;
На стороне0,4кВ удаленной подстанции установлен автомат типа Э10[2]:«Электрон»

/>
Проверка:
-поэлектродинамической устойчивости Э10:
/>
итрансформатор тока ТНШЛ-0,66[5] с номинальным первичным током5000А.
/>
-потермической стойкости тр-ра тока
/>
/> 
6) Выборвыключателей и трансформаторов тока для линий Л3-Л9.
 
/>
/>
/>
/>
Дляунификации применяемого оборудования и для облегчения его обслуживания длялиний Л3-Л9 выбираем те же вакуумные выключатели что идля РП и для ГПП.
ВВ/Tel-10-12,5/630 У2
ВВ –вакуумный выключатель;
Tel – наименование серии;
10 – номинальноенапряжение, кВ;
12,5-номинальный ток отключения, кА;
630 –номинальный ток, А;
 />
Проверка Л3:
· на термическуюстойкость
/>
· наэл.динамическую устойчивость
/>

на отключающую способность
/>
Проверка Л4,7:
· на термическуюстойкость
/>
· наэл.динамическую устойчивость
/>
· на отключающуюспособность
/>
Проверка Л5,6:
· на термическуюстойкость
/>
· наэл.динамическую устойчивость

/>
· на отключающуюспособность
/>
Проверка Л8,9:
· на термическуюстойкость
/>
· наэл.динамическую устойчивость
/>
· на отключающуюспособность
/>
Исходя изэтого, убеждаемся в правильности выбора всех выключателей.
Производимвыбор и проверку трансформаторов тока.
На линии Л3имеем расчетный ток />, расчетный ток трансформаторадолжен быть в 5-10[7] раз больше для отстройки от токов короткого замыкания />выбираемтрансформатор тока ТЛ 10[5] на 150 А
Т –трансформатор тока ;
Л – с литойизоляцией;
10 –номинальное напряжение, кВ;
/>
Проверка
· на термическуюстойкость
 />;
· наэл.динамическую устойчивость(внешнею и внутреннею): внутренняя
 />
Трансформаторподходит.
Мощность РП1и РП2 одинакова следовательно одинаковы и расчетные нагрузки. На линих Л4, Л7имеем расчетный ток />выбираем тот же трансформатор тока ТЛ -10 на 1500А. Проверку не производим т.к. трансформатор имеет такие же параметры.
На линих Л5, Л6имеем расчетный ток />выбираем тот же трансформатор тока ТЛ -10, но1000 А. Проверку не производим т.к. трансформатор имеет такие же параметры.
На линих Л8, Л9имеем расчетный ток />выбираем тот же трансформатор тока ТЛ -10, но1500 А. Проверку не производим т.к. трансформатор имеет такие же параметры.Значит все трансформаторы подходят и удовлетворяют требованиям.
6)Выбор трансформаторов напряжения
Пономинальному напряжению Uном=10 кВ по [5], выбираемтрансформаторы
НТМИ-10- 66
Н – тр-рнапряжения; Т – трехфазный; М – с естественным масленым охлажением;
И – дляизмерительных цепей 10 – класс напряжения; 66 – год разработки;
/>
Тр-рынапряжения можно не проверять, т.к. недостаточно данных для проверки в этойкурсовом проекте(для упрощения).
7)Выбор разрядников на шины ГПП
Пономинальному напряжению Uном=35 кВ по [10], выбираем разрядникина ВН ГПП.
РТВ-35-2/10 У1
Р — разрядник;
Т –трубчатый;
 В –венилпластовый;
35 — номинальное напряжение, кВ;
2 – нижнийпредел тока отключения;
10 – верхний пределтока отключения;
У1 –климатическое исполнение.
Разрядникможно не проверять.
8)Определениенаименьшего допустимого сечения жил кабелей линии Л4 и Л9по условию термической стойкости
Чтобыудостовериться в надежности кабелей проверим их по минимально допустимомусечению, гарантирующего термическую стойкость этих кабелей.
Л4 — Л7:
Выбранноесечение Л4, Л7: S=120мм2, Л5, Л6: S=95мм2. Согласно [7] длякабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами с бумажной изоляцией на 10 кВ />.
Проверка:
/>
Л8и Л9:
Выбранноесечение S=95мм2, согласно [7] длякабелей с медными однопроволочными жилами с бумажной изоляцией на 10 кВ /> 
Проверка

/>
Делаем вывод,что кабеля удовлетворяют требованиям по термической стойкости.
 
6.Выбор компенсирующего устройства
В условиях дефицита энергетическихресурсов, роста стоимости электроэнергии, значительного роста и развитияпроизводства и инфраструктуры городов актуальна проблема энергосберегающихтехнологий транспортировки, потребления электроэнергии. Экономия электроэнергиина предприятиях зависит, прежде всего, от ее эффективного использования приработе отдельных промышленных систем и технологических установок. Такимистандартными системами и установками любых производственных процессов являютсясистемы освещения, электродвигатели технологического оборудования,электронагревательные установки, сварочное оборудование, преобразователи,трансформаторы и др.
Большинство электрических установокнаряду с активной мощностью (Р, кВт) потребляют и реактивную мощность (Q,кВАр) для обеспечения нормального режима работы. В отличие от активной энергии,которая преобразуется в полезные – механическую, тепловую и прочие энергии,реактивная энергия не связана с выполнением полезной работы, а расходуется насоздание электромагнитных полей.
Реактивная мощность являетсяфактором, снижающим качество электроэнергии, приводящим к таким отрицательнымявлениям, как увеличение платы поставщику электроэнергии, дополнительные потерив проводниках, вследствие увеличения тока, завышения мощности трансформаторов исечения кабелей, отклонение напряжения сети от номинала. Передача и потреблениереактивной мощности сопровождается потерями активной мощности. Дляэлектрической сети важно соблюдать баланс полной мощности (количествопроизводимой электроэнергии должно соответствовать количеству потребляемойэлектроэнергии).
При этом необходимо обеспечиватьбаланс реактивной мощности как для системы в целом, так и для отдельных узловпитающей сети. Нарушение баланса реактивной мощности приводит к изменениюуровня напряжения в сети, росту потерь.
Величиной, характеризующейпотребляемую реактивную мощность, является коэффициент мощности.
Коэффициент мощности – этосоотношение активной мощности (P, кВт) и полной мощности (S, кВАр),потребляемой электроприемником из сети. Технико – экономическое значениекоэффициента мощности cos φ заключается в том, что от его значения зависятэффективность использования электрических установок и, следовательно,капитальные и эксплуатационные расходы.
Выборконденсаторов:
По условиюнадо выбрать мощность КУ, так чтобы на первой секции шин РП-1 tg(φ)поддерживалось равным 0,36(согласно варианту).
/> → cos(φ)=0,94
Находимисходный tg(φ):     />     
Далее, исходяиз этих данных, можем найти мощность КУ[5]:
/>

α=0,9 – коэф.учитывающий возможность компенсации за счет мероприятий, не требующихприменения КУ.
Определяеммощность конденсаторов на фазу:
/>
Теперь,исходя из /> иUном=10 кВ, для компенсации выбираемсиловые косинусные конденсаторы [10]:
КЭП-10,5-50-2У1
К –назначение (для повышения коэффициента мощности);
Э – родпропитки (экологически безопасная синтетическая жидкость);
П –чистопленочный диэлектрик;
10,5 –номинальное напряжение, кВ;
50 –номинальная мощность, кВАр;
2 –количество изолированных выводов;
УХЛ1 –климатическое исполнение.
Определяеммощность БСК:
/>
где    n – количество конденсаторов на фазу =5
Q1 – мощность одного конденсатора, кВАр = 50.
Проверяем по tanφ[5]:
/>
/>
Данноезначение tg(φ) удовлетворяет заданным значениям, и максимальноприближено к требуемому по заданию tg(φ), т.е. убеждаемся в правильностивыбора.
Защитаконденсаторной установки:
Согласно [3]необходимо предусмотреть следующие типы защит:
— защиту оттоков к.з;
— защиту отповышения напряжения;
— защиту отперегрузки токами высших гармоник.
По [9]: Нарис. 17.2, б показана схема защиты и одноступенчатого регулиро­вания напряженияв функции времени конденсаторной установки высо­кого напряжения (рис. 17.2, а).Контакты электрических часов РТ, замы­каясь на />= 15 с, включают одно из двух релевремени КТ1 или КТ2 (в зависимости от положения выключателя Q и его вспомогательных кон­тактов Q.3—Q.4). При отключенном выключателе работает реле КТ1 и по­слевыдержки времени />= 9… 10 с контактом КТ1воздействует на элек­тромагнит YACвключения выключателя Q.После включения выключате­ля и переключения его вспомогательных контактовначинает работать реле времени КТ2, имеющее выдержку времени t2 = t1. Сумма выдержек времени двух релевыбрана большей времени замкнутого состояния кон­тактов РТ, поэтому релевремени КТ2 не успевает доработать и конденса­торная установка остается подключеннойк шинам до момента очередно­го замыкания контактов РТ, приводящего к ееотключению. Конденса­торная установка имеет общую защиту от коротких замыканийи перегрузки. Защита выполнена посредством комбинированных реле КАТ1 и КАТ2типа РТ-80. Для защиты от повышения напряжения использова­ны реле KV и КТЗ. При срабатывании защитпромежуточное реле KLсамоудерживается (контактом KL.3)и разрывает цепь включения выклю­чателя (контактом KL.1). Самоудерживание снимается кнопочным вы­ключателем SB. Источником переменного оперативноготока служит трансформатор собственных нужд подстанции с конденсаторнойустановкой.

/>
защита отмногофазных к.з.предусматривается для всей конденсаторной установки в целом. В сетяхнапряжением выше 1 кВ — плавкими предохранителями или двухфазной токовойотсечкой. Кроме того, предусматривается групповая защита батарей, из которыхсостоит установка. Групповая защита не требуется, если конденсаторы снабже­ныиндивидуальной защитой.
Номинальный ток плавкой вставки предохранителя и ток срабаты­вания защитывыбирают с учетом отстройки от токов переходного про­цесса при включенииконденсаторной установки и толчков тока при пе­ренапряжениях по условию/>номи­нальныйток конденсаторной установки или отдельных ее элементов (для групповой защиты изащиты секций); /> = 2,0...2,5.
Большее значение коэффициента отстройки /> принимают для плавких вставок.
Выбор трансформаторов тока защиты от токов короткого замыкания:
 
/>
Ток проходящийпо одной фазе КУ />, тогда ток проходящий по одномуконденсатору />
Исходя изэтого тока, выбираем предохранитель на конденсатор
/>
По [1]выбираем ПС-10У1[1]
/>
В качествезащитного устройства выбираем 2 комбинированных реле типаРТ-80[1].
/>
Реле тока подключаются к вторичной защитной обмотке тр-ра тока, которыйвыбирается по

/> и Uном=10(кВ)
Выбираем трансформатор ТПЛ – 10[5]на 300 (А).=> />=300(A)
/>.
Токсрабатывания реле:
/>, где
КСХ– коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения трансформатора тока;
КТТ– коэффициент трансформации трансформатора тока.
Ксх=1;
Ктт=/>
/>
Чувствительность защиты считается достаточной при/>> 2.
/>
 
Защита от перегрузки предусматривается в тех случаях, ко­гда возможна перегрузкаконденсаторов высшими гармоническими тока из-за непосредственной близостимощных выпрямительных установок. Защита выполняется общей для всейконденсаторной установки и дей­ствует на ее отключение с выдержкой временипорядка/>=9 с. Ток срабатывания защиты определяется условием
/>
Тогда токсрабатывания реле/>
Защита отповышения напряженияустанавливается, если при повышении напряжения к единичному конденсатору можетбыть длительно приложено напряжение более 1,1/>. Защита выполня­ется одниммаксимальным реле напряжения и реле времени. Напряже­ние срабатыванияопределяется условием /> = 1,1*/>, а выдержка вре­менипринимается равной tC.3. = 3...5 мин.
Для защиты отповышения напряжения выбираем реле напряжения типа
 РН 53/200[10].
/>
И релевремени типаРеле времени 24V(DC)ST3PC-B ( 1- 6 min)[10]
Это реле выполнены на элементной базе, с аналоговой установкой временныхинтервалов.
Эти релесоединяются со вторичной обмоткой тр-ра напряжения
НТМИ-10-66[5]
трансформаторсиловой реактор ток заземляющий

/>
Первичноенапряжение срабатывания защиты от повышения напряжения
Напряжение срабатывания реле /> Предусматривается автомати­ческоеповторное включение конденсаторной установки после восстановленияпервоначального уровня напряжения, но не ранее чем через 5 мин после ееотключения.
7.Расчет и выборуставок МТЗ и токовой отсечки для радиальной линии Л4
Дляосуществления защит для кабельной линии Л4 используем микропроцессорноеустройство защиты «Сириус – 2 – Л»,исходя из Таблицы сравнения функций, выполняемых разными устройствами Наименование параметра Фирма – производитель и тип аппаратуры Тех. требования
ОАО Волжская ГЭС
АВВ
(СПАК 810)
Шнейдер–Эл.
(Сепам 1000+) Радиус
(Сириус-2Л) ГОСАН
(БИМ) Механотроника
(МРЗД)
Бреслер
(ТЭМП)
1. Функции защит и автоматики МТЗ 3 ступени есть 4 ступени
Во всех видах
защит, кроме Р06 2 ступени + Ускорение МТЗ + М.б. выполнена пользовательской логикой +
Во всех видах
защит, кроме Р06 есть + Земляная з-та на высших гармониках + нет + Р01, Р06 Есть - ОНМ + + + ? Есть -
ЗОФ (по U2) + + + ? ? - УРОВ
+
Контроль тока
от отдельного реле
+
Контроль тока от реле МТЗ
+
Контроль тока
от реле МТЗ
Во всех видах
защит, кроме Р06
+
Контроль тока
от реле МТЗ + Логическая селективность + + + ? + ЛЗШ + + + ? Есть + АВР + + + Р07, Р02 + Защита от однофазных к.з. на стороне 0,4кВ (+) — по заказу (+) — по заказу - ? ? + ОМП + нет + ? ? +
, т.е. выбираю «Сириус – 2 — Л» т.к. онспособен осуществить функции, требующие в задание, а также дополнительныефункции:
 - Трехступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) от междуфазныхповреждений с контролем двух или трех фазных токов.
 - Автоматический ввод ускорения любых ступеней МТЗпри любом включении выключателя.
 - Защита от обрыва фазы питающего фидера (ЗОФ).
 - Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) посумме высших гармоник.
 - Защита от однофазных замыканий на землю по токуосновной частоты.
 - Выдача сигнала пуска МТЗ для организации логическойзащиты шин.
        Функции автоматики, выполняемые устройством:
— Операции отключения и включения выключателя повнешним командам. За-щита «от прыгания» выключателя.
 - Возможность подключения внешних защит, например,дуговой, или от одно-фазных замыканий на землю.
 - Формирование сигнала УРОВ при отказах своеговыключателя.
 - Одно- или двукратное АПВ.
 - Исполнение внешних сигналов АЧР и ЧАПВ.
Дополнительные сервисные функции:
 - Определение места повреждения при срабатывании МТЗ.
 - Фиксация токов в момент аварии.
 - Дополнительная ступень МТЗ-4 для реализации«адресного» отключения или сигнализации длительных перегрузок.
 - Измерение времени срабатывания защиты и отключениявыключателя.
 - Встроенные часы-календарь.
 - Измерение текущих фазных токов.
 - Дополнительные реле и светодиоды с функцией,заданной пользователем.
 - Цифровой осциллограф.
 - Регистратор событий.
Максимально-токоваязащита.
Для МТЗтребуется рассчитать и выбирать две уставки:
1. Уставка по току.Её необходимо рассчитывать и выбирать с учетом следующих четырех требований:
· Защита не должнасрабатывать при максимальном токе нагрузки, т.е.
/>
·  Защита должнанадежно срабатывать при КЗ в любой точке защищаемого участка, при чем согласноПУЭ Кч≥1,5
·  Защита должнасрабатывать также при КЗ на соседнем участке сети, при этом Кч≥1,2.В этом случае защита работает как резервная.
·  Если за времяотсчета выдержки времени аварийное повреждение устранится, то все сработавшиепусковые органы защиты должны надежно возвращаться в исходное состояние, причем если предусмотрен режим самозапуска двигателей, то это учитываетсякоэффициентом запаса – Кз=(1,5-3,0), т.е.
/>
С учетомнеобходимой надежности:
/>
Кн=1,1-1,3– коэффициент надежности
Находиммаксимальное значение рабочего тока защищаемой линии, исходя из максимальнойдопустимой перегрузки для кабелей (согласно [3] она составляет 15%):

/>
Находим токсрабатывания защиты:
/>
где КН– коэффициент надежности, для цифровых реле – 1,1;.
Ксз.н — коэффициент самозапуска, учитывающий возможность увеличения тока в защищаемойлинии, вследствие самозапуска электродвигателей при восстановлении напряженияпосле отключения КЗ, при отсутствии двигателей принимаем 1,1;.
КВ– коэффициент возврата, для цифровых реле 0,96.
Находим токсрабатывания реле МТЗ:
/>,
где: КСХ– коэффициент схемы, для полной и неполной «звезды» КСХ=1;
КТТ — коэффициент трансформации тр-ра тока выбранного на Л4.
Проверимуставки с помощью коэффициента чувствительности:
/>
Чувствительностьзащиты считаем достаточной.
Выдержкувремени выбираем прежде всего с учетом необходимости селективности. Так как,ранее, мы уже выбирали приведенное время КЗ с учетом селективности, тосоглашаемся с этим значением.
Т.е. />
Для выбораопределенной защитной характеристики (выбранный тип времятоковой х-ки – инверсная)определим:
1. Кратность тока:
/>
2. Принимая длявыбранного типа коэффициенты, задающие крутизну зависимых времятоковыххарактеристик равными α=0,02 и β=0,14, находим «временной»коэффициент:
/>
Токоваяотсечка.
Токоваяотсечка – это МТЗ быстрого действия, которая работает без выдержки времени илис незначительной выдержкой (0,3-0,6с).
Токоваяотсечка применяется для ускорения отключения поврежденных линий и другихэлектроустановок при КЗ в зоне действия токовой отсечки. Обычно токовую отсечкуотстраивают от КЗ на вторичной стороне трансформатора, от пусковых токовдвигателей, от токов КЗ на соседних участках.
Определяемток срабатывания защиты:
/>
где КН– коэффициент надежности, для цифровых реле 1,1-1,15 (без задержки времени);
/> - ток КЗ вконце защищаемой линии.
Находим токсрабатывания реле ТО:
/>
где КСХ– коэффициент схемы;
КТТ — коэффициент трансформации тр-ра тока выбранного на Л4;
Проверимуставки с помощью коэффициента чувствительности:
/>
Отсюда видим,что токовая отсечка не проходит по чувствительности, т.е. её применение на этомучастке не целесообразно.
Автоматическое повторное включение.
 - Устройство имеет функцию однократного или двукратного автоматическогоповторного включения (АПВ). Наличие АПВ, а также количество циклов задаетсяуставкой. Также уставками определяется время выдержки первого и второго циклов.
 - Время восстановления АПВ составляет 120 с (2минуты). В случае аварийно-го отключения в первые 30 с после включениявыключателя линии функция АПВ будет заблокирована (блокировка АПВ приопробовании).
 - АПВ может быть дополнительно заблокировано спомощью тумблера «АПВ» на передней панели устройства, а также по внешнемусигналу. Блокировка внешним сигна-лом возможна «по уровню» (только при наличиисигнала) или «по фронту» (даже после снятия сигнала). Вид блокировкиопределяется уставкой «Фикс. блок. АПВ».
 - При выключенной уставке «АПВ» светодиод «БлокировкаАПВ» автомати-чески выключается.
 - С помощью соответствующих уставок можно разрешитьили заблокировать пуск АПВ при срабатывании отдельных видов или ступенейзащиты, включая несанкциони-рованное (самопроизвольное) отключение. АПВблокируется при отключении от дуговой защиты, от газовой защиты, от МТЗ-4, атакже при пуске УРОВ.
Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ).
 - Защита от ОЗЗ реализована по сумме токов высших гармоник — 3-й, 5-й и7-й. При этом данные частоты выделяются цифровым фильтром. Подавление сигналаосновной частоты 50 Гц при этом полное. Данная ступень защиты может бытьотключена уставкой.
 - Отдельно задается защита от ОЗЗ по току первойгармоники — 50 Гц, опреде­ляя как сам факт учета наличия тока основной частоты,так и его пороговое значение.
 - Защита от ОЗЗ от обоих каналов объединяется по ИЛИи имеет одноступенча­тую независимую характеристику с одной выдержкой времени.
 - Значения токов срабатывания задаются во вторичныхзначениях тока, непо­средственно поступающего на входные клеммы устройства. Прирасчете уставки следует учитывать коэффициент трансформации ТТНП, стоящего нафидере, обычно равный 25:1 (для ТТНП типа ТЗЛ, ТЗЛМ).
Параметры защиты от ОЗЗ на высших гармониках приведеныв табл.
Таблица
Значение
Наименование параметра
0,005 — 0,500
0,001 0,05 — 99,00
0,01
±25
±3
0,95 — 0,92
1 Диапазон уставокпо току 3Iвысших гармоник (во вторичных значе-ниях), А:
2 Дискретностьуставок по току 3Iвысших гармоник, А:
3 Диапазон уставокпо времени, с
4 Дискретностьуставок по времени, с
5 Основная погрешность,от уставок, %
по току 3Iвысших гармоник по времени
6       Коэффициент возврата
 - Защита от ОЗЗможет выполняться на отключение или на сигнализацию в зависимости от уставки.
 - Значения тока срабатывания по высшим гармоникам задаются во вторичныхзначениях тока 3I. Прирасчете уставки следует иметь в виду, что значение тока суммы высших гармоникпри однофазном замыкании на землю составляет примерно 5% от тока первойгармоники, который появился бы в данной сети при отсутствии компенсации.
 
8.Расчет заземляющего устройства
/>
Т.кзаземление делаем общим для обоих сторон, то согласно [3] сопротивлениезаземления не должно превышать 4 Ом, поэтому в качестве расчетного принимаем />.
Т.к. />,[6] тонеобходимо сооружение искусственного заземлителя, сопротивление которого должнобыть:
 
/>
В качествевертикального заземлителя берем угловую сталь №60 [7] с длиной 3 м, а вкачестве горизонтального(соединительного) – стальную полосу (40*6мм). Сопротивлениегрунта в месте сооружения заземлителя с учетом сезонного коэффициента:
/>.
Сопротивлениеодиночного заземлителя :

/> 
где />-длина уголка;
/> — глубиназаложения;
 
/>м;
Определяемпримерное число вертикальных заземлителей:
 
/>принимаем />
Определяемсопротивление растеканию горизонтальных электродов
(полос 40х6мм), приваренных к верхним концам уголков, по формуле:
 
/>
/> — длинаполосы;
/>(м) – глубина заложения полосы.
Уточняемсопротивление вертикальных электродов
/>
Уточненноечисло вертикальных электродов определяют при коэффициенте использования />

/>
Окончательнопринимаем 92 уголка.
Длясооружения заземлителя используем угловые стали диаметром 57 мм, в качестве вертикальныхзаземлителей, для их соединения используем полосовую сталь 40/>6 мм. Сделаемзаземлитель, в виду высокого удельного сопротивления грунта, в виде ячейки 33/>33 м свнутренней ячейкой 6/>6 (для уравнивания потенциалов наплощади КТП) разместив по периметру 92 вертикальных электродов. />
Чертежзаземляющего устройства:
/>

Вывод
В этой курсовойработе я получил неоценимые знания в области разработки, конструирования ивнедрения новых технологий в системы электроснабжения горного предприятия,которые так важны студентам нашей специальности. Рассмотрел такие важныевопросы в электроснабжение как выбор силовых трансформаторов для ГПП и схемыэлектрических соединений двухтрансформаторной ГПП горного предприятия, выбор ипроверка оборудования, выбор компенсирующего устройства и его защиты, и многоедругое. Мой кругозор расширился, т.к. курсовая работа была очень трудоемкой и вней приходилось прорабатывать очень много литературы и справочников, а такжепользоваться другим, более популярными на сегодняшний день, источникоминформации (Интернет).

Списоклитературы
 
1. Герасимов В.Г.Электротехнический справочник, том 2, 2003 г.
2. Алиев И.И.Справочник по электротехнике и электрооборудованию, 2003 г.
3. ПУЭ, 6 издание,2001 г.
4. Щуцкий В.И.Электрификация подземных горных работ, 1986
5. Плащанский Л.А.Основы электроснабжения горных предприятий, справочник, 2005
6. Плащанский Л.А.Основы электроснабжения горных предприятий, Учебник, 2005
7. Кудрин Б.И.Электроснабжение промышленных предприятий, 2005 г.
8. Правилабезопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03).
9. Андреев В.А.Релейная защита и автоматика систем электроснабжения, 2006 г.
10.  http://www.yandex.ru
11.  Князевский Б.А.,Липкин Б.Н… Электроснабжение промышленных предприятий;
12. Журнал«Энергетик», 2007, №8.
13. Долин П.А. Основытехники безопасности в электроустановках, 1984 г.
14. Справочник попроектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.;М.: Энергоатомиздат,1990.

ПРИЛОЖЕНИЕ
 
СПЕЦИФИКАЦИЯЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ№ Оборудования Количество 1 ТДНС – 16000/35 2 2 РБС – 10 – 2*630 – 0.25 2 3 РДЗ – 2 – 35.IV/400 УХЛ1 2 4 РРЗ – 35/1000 НУХЛ 4 5 ОДЗ -35/630 У1 2 6 КРН 35У1 2 7 РТВ – 35 – 2/10 У1 2 8 ТФЗМ – 35А 2 9 ТЛ — 10 13 10 ТПЛ — 10 1 11 BB/TEL – 10 – 12.5/630 У2 23 12 ОПН – 10УХЛ1 10 13 НТМИ – 10 — 66 10 14 ПС – 10У1 10 15 ЗН — 10 15 16 КТП – 400У1 1 17 КЭП – 10.5 – 50 – 2У1 15