Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Сибирский государственный индустриальный университет
Кафедра горной электромеханики
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по курсу
Электроснабжение и электрификация
на тему: Расчет электроснабжения ООО “Шахта Коксовая”
Выполнил:
студент группы
Проверил:
доцент
Прокопьевск 2009
Оглавление
Введение
Выбор схемы внешнего электроснабжения
Расчет электрических нагрузок
Выбор величины напряжения
Выбор силовых трансформаторов ГПП
Расчет воздушных и кабельных линий
5.1 Выбор воздушной ЛЭП
5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономической плотности тока
5.1.2 Проверка воздушной ЛЭП по допустимой нагрузке
5.2 Проверка воздушной ЛЭП по потери напряжения
5.3 Выбор кабельных ЛЭП
5.3.1 Выбор кабельной 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 допустимой нагрузке
5.3.5 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6
5.3.6 проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6 по допустимой нагрузке
5.3.7 Выбор кабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6)
5.3.8 Проверка кабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6) по допустимой нагрузке
Проверка кабельных линий по потерям напряжения
6.1 Проверка кабельной 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)
Расчет токов короткого замыкания
7.1 Определение токов и мощности К.З. в точке К1
7.2Определение токов и мощности к.з. в точке К2
7.3 Определение токов и мощности к.з. в точке К3
7.4 Определение токов и мощности к.з. в точке К4
7.5 Определение токов и мощности к.з. в точке К5
7.6 Определение токов и мощности к.з. в точке К6
7.7 Определение токов и мощности к.з. в точке К7
7.8 Определение токов и мощности к.з. в точке К8
Проверка кабельных линий по току короткого замыкания
Компенсация реактивной мощности
10.Определение потерь мощности и электроэнергии
11.Учет и оплата электроэнергии
12.Выбор оборудования ГПП
12.1 Выбор схемы ГПП
12.2 Выбор комплектных распределительных устройств
12.2.1 Выбор выключателей на вводе ГПП
12.2.2 Выбор разъединителей
12.2.3 Выбор короткозамыкателей
12.3 Выбор трансформаторов напряжения
12.4 Источники оперативного тока
12.5 Выбор КРУ для ГПП
12.6 Защита от перенапряжений
12.7 Защита, автоматика и сигнализация
13.Выбор оборудования ЦПП
13.1 Выбор и проверка КРУ для ЦПП и РПП-6
13.2 Выбор и проверка уставок КРУ
Список литературы
Введение
Вопросы, входящие в проект электроснабжения промышленного предприятия, можно подразделить на несколько групп.
В первую группу входят: определение величины и категорий электрических нагрузок, выбор напряжения, выбор трансформаторов, схемы питания и распределения электрической энергии, конструктивного исполнения подстанции, компенсация реактивной мощности.
Ко второй группе относятся вопросы расчета токов короткого замыкания, защиты и автоматики, учета и измерений. Приведенные в пояснительной записке решения даются для правильного выбора распределительных устройств, токопроводов, токоограничивающих реакторов и других элементов.
1. Выбор схемы внешнего электроснабжения
Нагрузки шахты размещены в различных направлениях от ГПП. Подземные потребители также распределены на разных квершлагах от ЦПП. Поэтому для питания потребителей электрической энергии при кабельных сетях целесообразно применение радиальной схемы электроснабжения.
В схеме первичных соединений ГПП на стороне высокого напряжения в этом проекте предусматривается применение выключателей и разъединителей.
Для обособленного питания подземных электроприемников предусматривается применение разделительных силовых трансформаторов.
Предусматривается разделительная работа трансформаторов с целью ограничения токов короткого замыкания.
2. Расчет электрических нагрузок
При определении расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса составляется «сводная таблица потребителей шахты». В этой таблице указываются поверхностные и подземные потребители электрической энергии, номинальная мощность (Рн) электроприемников, коэффициент спроса (Кс), коэффициент мощности (cos/>), коэффициент реактивной мощности (tg/>), расчетные активные (Рр) и реактивные (Qр) мощности.
Характеристики токоприемников 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 --PAGE_BREAK--
3. Выбор величины напряжения
Ориентировочное значение оптимальной величины нестандартного напряжения определяется по формуле Стила-Никагосова:
/>,
где />-передаваемая расчетная активная мощность, МВт;
l— расстояние, равное 15 км.
Передаваемая расчетная активная мощность определяется как
/>,
где />-расчетная суммарная активная мощность шахты, определяемая по данным таблицы 1;
/>— коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c. 50], />.
Тогда
/>Вт
Оптимальная величина напряжения будет равна
/>кВ
По полученной величине нестандартного напряжения принимается ближайшее номинальное напряжение питающей сети.
Принимается стандартное номинальное напряжение />кВ.
4. Выбор силовых трансформаторов ГПП
При проектировании электроснабжения шахты необходимо ориентироваться на установку двух трансформаторов на ГПП.
Расчетная мощность ГПП определяется по формуле
/>
где />— коэффициент мощности с учетом компенсации реактивной нагрузки, по методическим указаниям принимаем />.
Тогда
/>
При выборе силовых трансформаторов необходимо предусматривать возможность работы одного трансформатора в случае выхода из строя второго. При этом оставшийся в работе, должен обеспечить электроэнергией всех потребителей первой и часть потребителей второй категории. Потребители третий категории могут быть отключены.
Мощность силового трансформатора определяется как:
/>
/>
Принимается два силовых трансформатора типа ТД-10000/35-74У1.
Технические данные трансформаторов представлены в (1, с. 226).
При выборе разделительных трансформаторов необходимо учитывать, что в аварийном режиме оставшийся в работе трансформатор должен полностью обеспечивать все подземные потребители.
Расчетная мощность разделительного трансформатора определяется по формуле:
/>
где />-коэффициент участия в максимуме нагрузки для подземных потребителей, согласно (1, с. 50) />
/>-активная мощность отдельных подземных потребителей, согласно данным таблицы 1 />=5673 кВт;
/>-средневзвешенный коэффициент мощности, для подземных потребителей />=0,75.
Тогда
/>
Принимается разделительные трансформаторы типа ТМШ – 6300/10-78У1.
Перегрузочная способность трансформатора в аварийном режиме определится как
/>
где /> — -номинальная мощность трансформатора, />.
5 Расчет воздушных и кабельных линий
5.1 Выбор воздушной ЛЭП
5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономической плотности тока
Выбор ЛЭП по экономической плотности тока ведется для нормального режима работы сети, т.е. все линии находятся в работе. Экономическое сечение провода определяется по формуле
/>
где /> — максимальный (расчетный) ток нагрузки в линии при нормальной (раздельной) работе ЛЭП;
/>— нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, c.158] />=1.1 А/мм2.
Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как
/>
где n– количество цепей ЛЭП, n=2;
/>— номинальное напряжение ЛЭП, />=35 кВ.
В этом случае
/>
Тогда
/>
Принимается провод со стандартным сечением АС-95 мм2.
5.1.2 Проверка воздушной ЛЭП по допустимой нагрузке
Выбор воздушной ЛЭП по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения
/>
где />, — длительно допустимый ток ЛЭП в зависимости от сечения, согласно [1, с. 159, таблица 9.4] для выбранного провода АС-95,
/>= 330 А; />— максимальный расчетный ток ЛЭП, определяемый для аварийного режима работы сети с учетом числа ЛЭП, работающих в этом режиме.
Максимальный расчетный ток ЛЭП определяется как
/>,
/>
Следовательно,
/> продолжение
--PAGE_BREAK--
установлено, что условие выполняется. Следовательно провод АС-95 принимается к использованию на ГПП.
5.2 Проверка воздушной ЛЭП по потери напряжения
Потеря напряжения в воздушной ЛЭП определяется по формуле
/>
где />— расчетный ток соответствующего участка сети, А;
/>— коэффициент мощности электрической энергии, передаваемый по рассматриваемому участку;
r, x— активное и индуктивное сопротивление воздушной ЛЭП, Ом.
Общее индуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/>
где />— соответственно активное 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
Потеря напряжения при нормальном режиме составит
/>
/>
Потеря напряжения в воздушной ЛЭП в аварийном режиме
/>
/>
5.3 Выбор кабельных ЛЭП
5.3.1 Выбор кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6
Передаваемая активная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> — активная расчетная суммарная мощность потребителей ЦПП принимается, согласно данным таблицы 1 />=5673 кВт;
/>— коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетная мощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт,
где />— средневзвешенный коэффициент мощности для потребителей ЦПП принимается />=0,75.
Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как
/>
/>А,
где />— номинальное напряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=2.
Экономическое сечение кабеля будет таким
/>
/>,
/>— нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158, таблица 5.3] />А/мм2.
Предварительно принимается кабель марки ЦСКН-Зх95.
5.3.2 Проверка кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6, по допустимой нагрузке
Выбор кабельной линии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения
/>,
где />— длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеля ЦСКН-Зх95/>A;
/>— максимальный расчетный ток, определяемый для аварийного режима работы сети.
/>
/>
Проверим соотношение
215 А
Условие не выполняется, следовательно, увеличиваем сечение жил кабеля.Принимаем 2 кабеля маркиЦСКН-Зх120, />А и с учётом 15% перегрузки /> А
Проверим соотношение
575 А > 529,34 A.
Окончательно принимается кабельная линия из спаренных кабелей ЦСКН-3/>120.
5.3.3 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6
Передаваемая активная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> — активная расчетная суммарная мощность потребителей РПП принимается, согласно данным таблицы 1 />=2352 кВт;
/>— коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетная мощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт, продолжение
--PAGE_BREAK--
где />— коэффициент мощности потребителей РПП, принимается />=0,75.
Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как
/>
/>А,
где />— номинальное напряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=1.
Экономическое сечение кабеля будет таким
/>
/>,
/>— нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158, таблица 5.3] />А/мм2.
Исходя из механической прочности, предварительно принимается кабель марки СБН-Зх95.
5.3.4 Проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6 по допустимой нагрузке
Выбор кабельной линии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения
/>
где />— длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеля СБН 3x95 />A;
/>— максимальный расчетный ток, определяемый для аварийного режима работы сети.
/>
/>
Проверяя соотношение
245 А > 219,46 А,
делаем вывод, что условие выполняется.
Окончательно принимается кабель СБН-Зх95
5.3.5 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6
Передаваемая активная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> — активная расчетная суммарная мощность потребителей РПП принимается, согласно данным таблицы 1 />=246 кВт;
/>— коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетная мощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт,
где />— коэффициент мощности потребителей РПП, принимается />=0,7.
Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как
/>
/>А,
где />— номинальное напряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=1.
Экономическое сечение кабеля будет таким
/>
/>,
/>— нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158, таблица 5.3] />А/мм2.
Исходя из механической прочности, принимается кабель марки СБН-Зх16.
5.3.6 проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6 по допустимой нагрузке
Выбор кабельной линии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения
/>
где />— длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеля СБН 3x16 />A;
/>— максимальный расчетный ток, определяемый для аварийного режима работы сети.
/>
/>
80 А > 24,58 А,
Принимается кабель СБН-Зх16
5.3.7 Выбор кабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6)
Передаваемая активная расчетная мощность на данном участке определяется как
/>
/>кВт,
где /> — активная расчетная суммарная мощность ПУПП (ТСВП-250/6) принимается, согласно данным таблицы 1 />=150 кВт;
/>— коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c.50] />=0,8.
Расчетная мощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле
/>,
/>кВт,
где />— коэффициент мощности ПУПП (ТСВП-250/6), принимается />=0,7. продолжение
--PAGE_BREAK--
Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как
/>
/>А,
где />— номинальное напряжение кабеля линии, />=6600 В;
n– количество цепей ЛЭП, n=1.
Экономическое сечение кабеля будет таким
/>
/>,
/>— нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158, таблица 5.3] />А/мм2.
Принимается кабель марки ЭВТ-Зх16.
5.3.8 Проверка кабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6) по допустимой нагрузке
Выбор кабельной линии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения
/>
где />— длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеля ЭВТ-Зх16 />A;
/>— максимальный расчетный ток, определяемый для аварийного режима работы сети.
/>
/>
Проверяя соотношение
68 А > 15 А,
делаем вывод, что условие выполняется.
Принимается кабель ЭВТ-Зх16
6. Проверка кабельных линии по потерям напряжения
6.1 Проверка кабельной ЛЭП, питающей ЦПП гор. +120 крув-6
Потеря напряжения в кабельной ЛЭП определяется по формуле
/>
где />— расчетный ток соответствующего участка кабельной линии, А;
/>— коэффициент мощности электрической энергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,75
r, x— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общее индуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/>/>
где />— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=120
l— длина линии, l= 0,9 км.
Потеря напряжения в кабельной ЛЭП в нормальном режиме составит
/>
/>
Потеря напряжения в аварийном режиме
/>
/>.
6.2 Проверка кабельной ЛЭП, питающей РПП-6 №2 КРУв-6
Потеря напряжения в кабельной линии определяется по формуле
/>
где />— расчетный ток соответствующего участка кабельной линии, А;
/>— коэффициент мощности электрической энергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,75
r, x— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общее индуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/>/>
где />— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=95
l— длина линии, l= 0,7 км.
Потеря напряжения составит
/>
/>
/>= />
6.3 Проверка кабельной ЛЭП, питающейРПП-6 №3 КРУв-6
Потеря напряжения в кабельной линии определяется по формуле
/>
где />— расчетный ток соответствующего участка кабельной линии, А;
/>— коэффициент мощности электрической энергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,7
r, x— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общее индуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/>/> продолжение
--PAGE_BREAK--
где />— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
l— длина линии, l= 0,5 км.
Потеря напряжения в линии составит
/>
/>.
/>= />
6.4 Проверка кабельной ЛЭП, питающей пупп (тсвп-250/6)
Потеря напряжения в кабельной линии определяется по формуле
/>
где />— расчетный ток соответствующего участка кабельной линии, А;
/>— коэффициент мощности электрической энергии, передаваемой по рассматриваемому участку, />=0,7
r, x— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной линии, Ом.
Общее индуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/>/>
где />— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
l— длина линии, l= 0,15 км.
Потеря напряжения в линии составит
/>
/>.
/>= />
Суммарные потери напряжения в кабельной ЛЭП в нормальном режиме составят
/>
Суммарные потери напряжения в кабельной ЛЭП в аварийном режиме составят
/>
Так как допустимая потеря напряжения составляет не более 600 В, то рассчитанная суммарная потеря напряжения в кабельной сети удовлетворяет этому условию.
7. Расчет токов короткого замыкания
Расчёт токов короткого замыкания необходим для правильного выбора и проверки элементов схемы электроснабжения и параметров релейной защиты. При расчёте определяются токи трёхфазного тока короткого замыкания и установившееся значение мощности короткого замыкания
Для расчета токов короткого замыкания (к.з.) составляется схема замещения электроснабжения шахты, представленная на рисунке 8.1
Расчет токов к.з. ведется в относительных единицах. За базисную мощность принимается />. За базисное напряжение принимается напряжение рассматриваемой ступени трансформации
/>
/>
/>
/>
В соответствии с принятыми базисными напряжениями определяются величины базисного тока по формуле:
/>
/>
/>
/>
/>
Относительное сопротивление энергосистемы определяется как:
/>
где />— установившееся значение мощности к.з. энергосистемы, принимается />=3500 MBA.
7.1 Определение токов и мощности К.З. в точке К1
Полное сопротивление цепи до точки к1 определяется по формуле
/>
где />- соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивления до точки к1.
/>
/>
где />– соответственно относительное активное и индуктивное сопротивления воздушной ЛЭП
/>
/>
где />– соответственно активное и индуктивное сопротивления воздушной ЛЭП, согласно расчетам
r1= 4,95 Ом, x1 = 5,955 Ом.
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
Тогда
/>
Сверхпереходный ток к.з. в точке К1определяется как
/>
/>
Ударный ток к.з. в точке К1определяется как
/>
где Ку– ударный коэффициент для точки К1, определяемый из соотношения />//>. продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
Из полученного 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
Индуктивное сопротивление в относительных единицах для силового трансформатора вычисляется по формуле
/>
/>
где />(%) – напряжение к.з. трансформатора, согласно [1, с. 226] />=7,5 %;
/>— номинальная мощность силового трансформатора, />=10 МВА.
Полное сопротивление цепи до точки к2 определяется как
/>
/>
/>
Тогда
/>/>
где />, />— суммы относительных значений активных и индуктивных сопротивлений всех элементов сети, по которым проходит ток к.з..
Сверхпереходный ток к.з. в точке К2 определяется как
/>
/>
Ударный ток к.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
/>
/>
7.3 Определение токов и мощности к.з. в точке К3
Активное и индуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Относительное сопротивление разделительного трансформатора определяется по формуле:
/>
где />— напряжение к.з. трансформатора, согласно [1, с. 226] />=6,5 %.
/>-номинальная мощность разделительного трансформатора, />=6300 кВ×А,
Тогда
/>
Полное сопротивление цепи до точки к.з. определяется как :
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходный ток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток к.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 Определение токов и мощности к.з. в точке К4
Активное и индуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Активное и индуктивное сопротивление ЛЭП,
/>/>
где l= 0,9 км.
/>— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=120
Тогда
/>
/> продолжение
--PAGE_BREAK--
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходный ток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток к.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 Определение токов и мощности к.з. в точке К5
Активное и индуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Активное и индуктивное сопротивление ЛЭП,
/>/>
где l= 0,7 км.
/>— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=95
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходный ток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток к.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 Определение токов и мощности к.з. в точке К6
Активное и индуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Активное и индуктивное сопротивление ЛЭП,
/>/>
где l= 0,5 км.
/>— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходный ток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток в точке 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:
/> продолжение
--PAGE_BREAK--
/>.
7.7 Определение токов и мощности к.з. в точке К7
Активное и индуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Общее индуктивное и активное сопротивление линии определяется как
/>/>
где />— соответственно активное и индуктивное сопротивления кабельной ЛЭП;
/>-сечение жил кабеля, />=16
l— длина линии, l= 0,15 км.
Тогда
/>
/>
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходный ток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток в точке 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 Определение токов и мощности к.з. в точке К8
Активное и индуктивное сопротивления до точки к.з.
/>
/>
Относительное сопротивление трансформатора ПУПП определяется по формуле:
/>
где /> — относительное индуктивное сопротивление ПУПП типа ТСВП-250;
/>— напряжение к.з., согласно (2, с.403) />;
/>— номинальная мощность трансформатора, согласно (2, с.403) />.
Тогда
/>
Полное сопротивление цепи до точки к.з. определяется как :
/>
/>
Тогда
/>
Сверхпереходный ток в точке к.з. определяется по формуле:
/>
/>.
Ударный ток к.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 в точке к.з.определяется по формуле:
/>
/>.
8 Проверка кабельной линии по току к.з.
Проверка кабелей по термической стойкости осуществляется в целях обеспечения пожаробезопасности кабелей при дуговых коротких замыканиях посредством выбранных защитных аппаратов с заданным быстродействием отключения максимальных токов трехфазного 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 коротком замыкании, для кабелей с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией С=115 А-с1/2/мм;
S– сечение жил кабеля;
tn— приведённое время отключения, для ячеек типа КРУВ-6 tn=0,17 с
Проверка кабеля, питающего ЦПП
/>
Следовательно,
66940 А > 3691 А.
Условие выполняется. продолжение
--PAGE_BREAK--
Проверка кабеля, питающего РПП-6 №2
/>
Следовательно,
26497 А > 3393 А.
Условие выполняется.
Проверка кабеля, питающего РПП-6 №3
/>
Следовательно,
4463 А > 2621 А
Проверка кабельной линии питающей ПУПП типа ТСВП 250/6-69.
/>
Следовательно,
4463 А > 2407 А.
Условие выполняется.
9 Компенсация реактивной мощности
С целью уменьшения и полной ликвидации отрицательных последствий повышенного потребления реактивной мощности её следует компенсировать.
Мощность компенсирующего 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 компенсации реактивной нагрузки принимаем неуправляемые конденсаторные установки типа УКЛ-1500/6.3.
Количество конденсаторных установок определяется как:
/>
где />— номинальная мощность конденсаторной установки, />=1500 квар.
Тогда
/>
Принимается n=8 шт.
10 Определение потерь мощности и электроэнергии
Потери активной мощности, в воздушной ЛЭП на передачу активной нагрузки определяются как:
/>
Тогда
/>
Потери активной мощности, в воздушной ЛЭП на передачу реактивной нагрузки определяются как:
/>
где />— суммарная реактивная нагрузка, передаваемая по линии.
Тогда
/>
/>
Суммарные потери активной энергии определяются по формуле:
/>
где />— число часов использования максимума активных потерь, согласно
[1, с.57] при />= 4500 ч, />= 2600 ч.
Тогда
/>
Потери активной 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] />= 65 кВт;
/>-потери на принудительное охлаждение, />= 0 кВт;
/>— коэффициент загрузки трансформаторов.
/>
Тогда
/>
/>
Потери активной энергии в трансформаторах определяются как:
/>
где />-полное (время) число часов присоединения трансформатора к сети, />
/>— число часов работы трансформатора под нагрузкой за расчетный период, принимается />= />= 2600 ч.
Тогда
/>
11 Учет и оплата электроэнергии
Шахта оплачивает электроэнергию, израсходованную за месяц, по одноставочному тарифу. Стоимость 1 кВт израсходованной электроэнергии- 1,32 рубля.
Израсходованная активная энергия в месяц определяется по формуле:
/>
/>
где />— число часов использования максимума нагрузки, />= 4500. продолжение
--PAGE_BREAK--
Тогда
/>
Стоимость израсходованной активной энергии определяется как:
/>
где b— стоимость 1кВт ч, b= 1,32.
/>
Полная плата за электроэнергию составляет: />
12 Выбор оборудования ГПП
12.1 Выбор схемы ГПП
Принимается к проекту схема коммутации ГПП без сборных шин и без масляных включателей на первичном напряжении 35кВ с применением разъединителей и короткозамыкателей, что более экономично.
12.2 Выбор комплектных распределительных устройств
12.2.1 Выбор выключателей на вводе ГПП
На стороне 35кВ принимаем выключатели типа ОД -35/630У1. Технические данные выключателя представлены в (1, с.226)
Проверка выключателя по отключающей способности производится согласно соотношению
/>
где /> — номинальный ток отключения, согласно (1, с.226) />;
/>— периодическая составляющая тока к.з., принимается />.
Тогда
/>
Апериодическая составляющая ток к.з. определяется как
/>
где t — полное время отключения;
/>— постоянная времени апериодической составляющей ток к.з.
/>
где /> — собственное время отключения выключателя, согласно (1, с.267) />;
/>— собственное время действия защиты, принимается />.
/>
где /> — угловая частота сети
/>
Следовательно
/>
Тогда
/>
Выключатель соответствует условиям эксплуатации, если сохраняется соотношение
/>
где /> — нормированное значение относительного содержания апериодической составляющей тока к.з., согласно (3, с. 129) для момента t= 0,06с, />.
Тогда
/>
условие выполняется
Проверка выключателя по динамической устойчивости токам к.з. производится согласно соотношению
/>
где /> — предельный сквозной ток, согласно (1, с.266), />
/>- ударный ток трёхфазного к.з., в рассматриваемой точке к1 равный 4127 А.
Тогда
/>
Проверка выключателя по термической устойчивости.
Расчетный тепловой импульс определяется по формуле
/>
где /> — приведенное время действия к.з., принимается />.
Расчетный тепловой импульс для выключателя определяется как
/>
где /> — ток термической стойкости, согласно (1, с.266) />;
/>— время термической стойкости, согласно (1, с.266) />
Следовательно, />
/>
Все условия выполняются. Выключатель соответствует условиям эксплуатации.
12.2.2 Выбор разъединителей
На стороне 35 кВ для наружней установки принимаем разъединитель типа РНД-35/1000У1. Техническая характеристика разъединителя представлена в (1, с.274).
Проверка на динамическую устойчивость производится по соотношению
/>
где /> — согласно (1, с.274), />
Тогда
/>
Проверка по термической устойчивости производится по соотношению
/>
где В — расчетный тепловой импульс для разъединителя.
/>
где /> — ток термической стойкости, 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 принимается короткозамыкатель типа КРН-35У1.
Проверка на динамическую устойчивость производится по соотношению
/>
где imax= 42 кА.
Тогда,
42000 А > 4127 А. продолжение
--PAGE_BREAK--
Проверка по термической устойчивости 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 – для контроля сопротивления изоляции. Технические характеристики выбранных трансформаторов принимаются согласно [2, с.92, 93].
12.4 Источники оперативного тока
Для питания цепей управления, сигнализации, автоматики, линий связи, аварийного освещения, приводов выключателей и других систем и механизмов выбирается источник оперативного тока.
Для питания цепей оперативного тока используется выпрямленный ток, с этой целью предусматривается установка трансформаторов типа ТМ-63/6.
12.5 Выбор КРУ для ГПП
Для внутренней установки на ГПП принимаются КРУ типа КМ-1-10 выключатели типа ВВ/TEL-6
Проверка выключателя по отключающей способности производится по соотношению
/>
где Iо.н = 20 кА, согласно [3, с. 268];
Iп.t=/>= 7328 А.
Следовательно,
20000 А > 7328 А.
Условие выполняется.
Проверка выключателя на способность отключения апериодической составляющей тока к.з. производится согласно соотношению
/>
где /> = 0,24, согласно [5, с.129].
Полное время отключения определяется как
/>
где tо.c= 0,055 с, согласно [3, с.269].
Следовательно,
/>
/>
Тогда
/>
Следовательно,
/>
Условие выполняется.
Проверка выключателя по динамической устойчивости производится по соотношению
/>
где imax= 52 кА, согласно [3, с.268];
/>
Тогда
52000 А > 14612,3 А.
Условие выполняется.
Проверка выключателя по термической устойчивости.
Расчетный тепловой импульс определяется как
/>
где- />
Тогда
/>
Расчетный тепловой импульс 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 стержневые молниеотводы, предназначенные для защиты от прямых ударов молнии.
Для защиты от грозовых перенапряжений на вводе ГПП устанавливаются вентильные разрядники типа ОПН-35.
Для защиты от коммутационных перенапряжений на вторичной обмотке силового трансформатора ГПП устанавливаются вентильные разрядники типа ОПН-6.
Технические характеристики разрядников принимаются согласно [2, с.84].
12.7 Защита, автоматика и сигнализация
На подстанции предусматривается (защита) сигнализация однофазных замыканий на землю, с этой целью устанавливаются трансформаторы напряжения типа НТМИ-6. При замыкании одной из фаз на землю, срабатывает звуковая и световая сигнализация. Для защиты от однофазных замыканий на землю в сетях 6 кВ, питающих подземные электроприемники, предусматривается установка трансформаторов типа ТЗЛМ.
В схеме электроснабжения шахты предусмотрено автоматическое включение резерва (АВР), то есть при отключении любого из вводных выключателей происходит автоматическое включение межсекционного выключателя.
13 Выбор оборудования ЦПП
13.1 Выбор и проверка КРУ для ЦПП и РПП-6
Для комплектации ЦПП принимаются КРУ типа КРУВ-6.
Номинальный отключаемый ток 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 проверка уставок КРУ
Уставка МТЗ выбирается исходя из условия
/>
где кн - коэффициент надежности, принимается кн = 1,4;
Iр.max- рабочий максимальный ток.
Максимальный ток для КРУ, питающих ТСВП – 250, определиться как
/>/>
где /> ток ПУПП, для ТСВП-250;
Iп.max — номинальный пусковой ток наиболее крупного электродвигателя на вторичной стороне низкого напряжения;
кт — коэффициент трансформации.
/>
где Iн.дв — номинальный ток двигателя, из-за отсутствия данных о наличии двигателя на вторичной обмотке ПУПП, принимается Iн.дв= 100А. продолжение
--PAGE_BREAK--
Следовательно,
/>
где Uвн — номинальное напряжение ПУПП, согласно (2, с.403) Uвн= 6кВ;
Uнн — напряжение холостого хода на низкой стороне, согласно (2, с.403) Uнн= 0,69 кВ.
Следовательно,
/>
Тогда
/>
Следовательно,
/>
Принимается уставка МТЗ Iy= 200 А.
Проверка уставки на срабатывание производится по соотношению
/>
где /> — так двухфазного к.з.
/>/>;
/>
уставка выбрана верно.
Максимальный рабочий ток вводных и секционных КРУ определяется как
/>
где Iр.а - рабочий ток линии, питающей ЦПП, в аварийном 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 рабочий ток 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 рабочий ток вводных КРУ для РПП-6 №3 определяется как
/>
где Iр.а - рабочий ток линии, питающей ЦПП, в аварийном 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 использованной литературы
Справочник по электроустановкам 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.
Инструкция по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик. (Проект) .-М., ИГД им. Скочинского. 1991.-58с.
Электроснабжение угольных шахт с обособленным питанием подземных электроприемников. РТМ 12.25.002-84.
А. Дзюбан В. С, Риман Я. С, Маслий А.К. Справочник энергетика угольной. шахты.-М.: Недра,1983.-542с.
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2т. Т.1. Электроснабжение/Под общ. Ред. А.А. Федорова. -М.: Энергоатомиздат,1986.-586.