Герасимов А.И. Электроснабжение карьера - файл n1.doc

приобрести
Герасимов А.И. Электроснабжение карьера
скачать (1026 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1026kb.22.08.2012 14:35скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8

5.2.Выбор трансформаторов для ГПП или ПКТП - 35/6-10 кВ



Выбор типа, мощности и расположения подстанций обуславливается величиной электрических нагрузок и размещением их на плане горных работ карьера. На карьерах малой и средней производительности обычно сооружается главная понизительная подстанция ГПП 35 - 220/6 кВ. Количество силовых трансформаторов на ГПП зависит от наличия в карьере электроприемников первой и второй категорий. К первой категории относятся водоотливные установки, дренажные шахты и подъемные установки. Если их нет, то на ГПП принимают один трансформатор из условия: Sн.т  Sp .

В случае наличия на карьере электроприемников первой категории на ГПП принимается к установке два трансформатора одинаковой мощности. Расчетную мощность (кВА) одного трансформатора определяют по выражению , где К1-2-коэффициент, учитывающий наличие на предприятии электроприемников первой и второй категорий (К1-2 = 0,75...0,8). Ксм - коэффициент совмещения максимума (Ксм = 0,9...0,95). Мощность принимаемого к установке трансформатора должна удовлетворять условию Sн.т  Sтp1. Выбранные трансформаторы проверяются по перегрузочной способности на случай аварии одного из них: . Должно выполняться условие 1,1 < кпер < 1,4. Основными критериями правильности выбора количества, номинальной мощности и типа трансформаторов ГПП являются технико-экономические расчеты. Из всех возможных вариантов принимается вариант с наименьшими приведенными затратами (см. п. 11).

При современных масштабах горных работ питание электроприемников от ГПП на мощных карьерах связано с большой протяженностью электрических сетей 6-10 кВ, что обуславливает увеличение затрат на сооружение и эксплуатацию ЛЭП, рост потерь электроэнергии, ухудшение качества электроэнергии. Крупные карьеры рекомендуется делить на участки. Каждый участок питается от своей блочной передвижной комплектной трансформаторной подстанции ПКТП или сборно-разборной СПКТП. Благодаря ПКТП или СПКТП возможен глубокий ввод электроэнергии напряжением 35 - 110 кВ на рабочие уступы карьера. Перечень выпускаемых промышленностью подстанций для участков карьеров приведен в табл. П.3.22. Подстанции для участков выбирается по условию Sн.т Sp.

5.3. Выбор ПКТП-6/0,4 кВ



Передвижные подстанции для питания низковольтных .электроприемников напряжением 0,4 кВ выбирают по двум условиям: 1) возможности прямого пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором; 2) величине расчетной нагрузки.

Возможен упрощенный выбор силового трансформатора ПКТП-6/0,4 кВ по условию пуска двигателей: мощность наибольшего по величине двигателя с короткозамкнутым роторам в группе электроприемников должна быть меньше 30% мощности Sн.т при редких пусках или меньше 20% от Sн.т при частых пусках; если от подстанции получает питание один двигатель с короткозамкнутым ротором, то его мощность должна быть меньше 0,8 Sн.т..

Силовой трансформатор ПКТП-6/0,4 кВ (табл.П.3.22) по второму условию выполняют по расчетной мощности трансформатора (кВА)

,

где Pнi - номинальная мощность i-гo потребителя, кВт; Кс - групповой коэффициент спроса (табл. П.3.20) - средний коэффициент мощности группы электроприемников.


6. Расчет воздушных и кабельных линии




6.1. Определение расчетных токов



К пояснительной записке выполняют вкладыш со схемой распределения энергии (без уступов и контуров карьера), полностью соответствующей схеме, нанесенной на плане горных работ. Длины всех участков линий указывают на вкладыше (рис. 2) или в отдельной таблице.

Предварительно линии и участки линий на схеме распределения электроэнергии 6 кВ карьера нумеруют так, как показано на рис. 2. Нумерация позволяет точно ориентироваться в проектных расчетах.

Расчетные токи определяют по расчетным мощностям путем деления их на . Расчетные мощности находят умножением номинальных мощностей на коэффициенты спроса. Определяют средние и максимальные расчетные мощности. Расчет токов выполняются дважды: по средним коэффициентам спроса Кс.ср (табл. П.3.21) определяют средние расчетные токи Iрасч длительного режима работы электроприемников; по максимальным коэффициентам спроса Kс.max определяют максимальные расчетные токи Iрасч.мах кратковременного режима работы электроприемников - пусковые. Следует иметь в виду, что максимальные расчетные токи определяют только для двигателей, а результирующие максимальные расчетные токи в линиях получают соответствующим суммированием максимальных токов двигателей со средними токами трансформаторов (табл. 2).

6.2. Выбор сечений проводников



Сечения проводников воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В выбирают по нагреву средним расчетным током Ipaсч с последующей проверкой: по экономической плотности среднего расчетного тока (только для ЛЭП 6 - 35 кВ со сроком службы более 5 лет); по механической прочности; по допустимой потере напряжения, создаваемой максимальным расчетным током.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравниванию среднего расчетного тока Iрасч с длительно допустимыми токами Iдл для проводников стандартных сечений (табл. П.3.9 - П.З.12).


Рис.2. Схема распределения электроэнергии на участке карьера

Таблица 2

Пример расчета распределительной сети напряжением 6 кВ

Разделы

расчета

Пояснения, расчетные величины

и формулы

Номера участков линий к рис. 2

13

12

11-12

11

1

Характеристика рассчитываемого участка, наименование электроприемников

ВЛ+ПП+ КЛ+

ЭКГ-4,6

ВЛ+ПП+

+КЛ+ ЭКГ-4,6

ВЛ питает два ЭКГ-4,6

ВЛ+ПП+

+КЛ+

ЭШ-10.70

ВЛ питает три экскаватора

Длина участка

воздушная линия, Lвл, м

300

200

800

400

700

кабельная линия, Lкл, м

250

250

-

400

-

Мощ-

ность

Pн.дв, кВт

Sн.т, кВА

250

30

250

30

500

60

1250

250

1750

310

Расчет-ные

коэф-фици-енты:

Кс.ср

Кс.мах

cosдв

cosтр

tgдв

tgтр

0,44

1,6

0,62

0,7

1,26

1,02

0,44

1,6

0,62

0,7

1,26

1,02

0,43

1,6

0,62

0,7

1,26

1,02

0,43

1,5

0,9on

0,7

-0,48

1,02

0,39

1,3

0,999

0,7

0,02

1,02

Расчет-

ная

мощность средняя

, кВт

110

110

215

537,5

682,5

, кВт

9,24

9,24

18,06

75,25

119,7

, кВт

409,24

409,24

818,06

1950,25

2394,7




, квар

138,6

138,6

270,9

- 258

13,65




, квар

9,43

9,43

18,42

76,76

122,09




, квар

148,03

148,03

289,32

-181,24

135,74



Продолжение табл. 2


Разделы

расчета

Пояснения, расчетные величины

и формулы

Номера участков линий к рис. 2

13

12

11-12

11

1

Расчет-ная

мощ-

ность

макси-

мальная



400

400

800

1875

2275

, кВт

9,24

9,24

18,06

75,25

119,7

, кВт

409,24

409,24

818,06

1950,25

2394,7

, квар

504

504

1008

-900

45,5

, квар

9,43

9,43

18,42

76,76

122,09

, квар

513,43

513,43

1026,42

-832,24

167,59

Средний расчетный ток

, А


11,47


11,47


22,43


58,96


77,19

, А


14,25


14,25


27,84


-17,44


13,06

, А


18,25


18,25


35,7


61,4


78,4


Продолжение табл. 2


Разделы

расчета

Пояснения, расчетные величины

и формулы

Номера участков линий к рис. 2

13

12

11-12

11

1

Максимальный

расчетный ток

, А


39,38


39,38


78,72


187,67


230,44

, А


49,41


49,41


98,82


-79,22


16,13

, А

63,19

63,19

126,3

203,7

231

Выбор

ВЛ

S, мм2

по длительному току

А-16

А-16

А-16

А-16

А-16

по экономической плотности

-

-

-

-

-

по механической прочности

А-35

А-35

А-35

А-35

А-35

Приняты провода ВЛ

марка и сечение с учетом проверки по ?U

А-35

А-35

А-50

А-50

А-50

удельное активное сопротивление r0 , Ом/км

0,885

0,885

0,693

0,693

0,693

Удельное индуктивное сопротивление х0 , Ом/км

0,366

0,366

0,355

0,355

0,355

Выбор КЛ,

S, мм2

по длительному току

по току к.з.

1,5

25

1,5

25

--


--

16

35

--


--


Окончание табл. 2


Разделы

расчета

Пояснения, расчетные величины

и формулы

Номера участков линий к рис. 2

13

12

11-12

11

1

1

2

3

4

5

6

7

Принят

кабель

марка и сечение жил кабеля


r0 , Ом/км

X0, Ом/км

КГЭ-3х25+2х10+1х6

0,71

0,085

КГЭ-3х25+2х10+1х6

0,71

0,085

-


-

-

КГЭ-3х35+1х10+1х6

0,51

0,079

-


-

-

Проверка электрической сети на потерю напряжения




0,62


0,62


0,62


0,9on


0,999




0,78


0,78


0,78


-0,42


0,04

потеря напряжения в ВЛ U%вл

0,46

0,31

2,06

1,65

3,2

потеря напряжения в КЛ U%кл

0,23

0,23

-

0,99

-

суммарная потеря в ВЛ и КЛ U%=U%вл+U%кл, %

0,69

0,54

2,06

2,74

3,2

суммарная потеря от подстанции до электроприёмника, %


5,95


5,8


5,26


5,94


3,2


Экономически целесообразное сечение проводников (мм2) определяют по выражению где jэк - экономическая платность тока. А/мм2 (табл. П.3.6). Не подлежат проверке по экономической плотности тока ЛЭП с малым сроком службы (до 5 лет), к числу которым на карьере относятся передвижные воздушные и кабельные ЛЭП 6-10 кВ. Расчетные сечения проводников округляются до ближайших меньших стандартных.

Выбранные по нагреву и экономической плотности тока сечения проводников проверяют по механической прочности путем сравнения с минимально допустимыми сечениями (табл. П.3.7) для ВЛ второго класса в зависимости от материала и конструкции провода.

Наибольшее сечение проводников из выбранных по нагреву экономической плотности тока и механической прочности проверяют по допустимой потере напряжения при максимальном расчетном токе по выражению

,

где Uн.,- номинальное напряжение, В; L - длина участка рассчитываемой линии, км; r0, x0 - соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления одного километра линии, Ом/км; cos, sin - тригонометрические функции, соответствующие сдвигу фазы максимального расчетного тока относительно напряжения (см. табл. 2).

Если от подстанции до электроприемника имеется несколько последовательно соединенных участков ВЛ и КЛ с различными токами сечениями проводников, потери напряжения определяют отдельно на каждом участке, а затем суммируют в соответствии с направлением прохождения тока. Суммарные потери напряжения от подстанции до клемм электроприемника при максимальных расчетных токах не должны превышать 10%, в противном случае сечения проводников увеличивают. Отличительной особенностью выбора кабелей ЛЭП напряжением 6-10 кВ является обязательная проверка их на термическую устойчивость к воздействию тока короткого замыкания (мм2) по формуле. , где - максимальный установившийся ток короткого замыкания, кА; tп-приведенное время действия тока к.з., с (tп = 0,7 – 0,8 с); С- расчетный коэффициент, определяемый допустимой температурой нагрева (для кабелей с бумажной изоляцией и медными жилами С = 165, с алюминиевыми жилами С = 95; для гибких кабелей с медными жилами в резиновой изоляцией С = 114. При выборе стандартного сечения кабелей по термической устойчивости принимают кабели ближайшего большего стандартного сечения относительно расчетного Smin.

Питающие ВЛ напряжением 35 - 220 кВ предусматривают в двухцепном исполнении. ВЛ напряжением до 35 кВ, сооружаемые на рабочих уступах, следует выполнять передвижными. Для стационарных ВЛ напряжением 6 - 35 кВ применяют алюминиевые (А) или сталеалюминевые (АС) провода сечением 35 - 185 мм2.

Выбор сечений проводников низковольтные электрический сетей производится после выбора аппаратов защиты. Аппараты защиты выбираются в соответствии с расчетными выражениями табл. 3

Выбор проводников низковольтных сетей заключается в подборе таких стандартных сечений, у которых ток длительно допустимый Iдп. – с учетом поправок на условия прокладки выше или равен току проводника по условию срабатывания защиты. Принятые сечения проводников проверяются по потере напряжения в трансформаторе подстанции и самих проводниках до клемм электроприемников. Допустимая потеря напряжения в низковольной карьерной сети составляет 7,5% для осветительной сети и 10% для силовой сети. Окончательным критерием правильности выбора сечений проводников является успешность срабатывания максимальных токовых защит от аварийных режимов работы электрической сети. Пример выбора низковольтных аппаратов и кабелей приведен в табл. 4.

По условиям нагрева длительным расчетным током Iр допустимый ток в проводнике Iпр определяется из выражения:

,

где Iдл. - табличное значение длительного допустимого тока в проводнике, А; kп - поправочный коэффициент, учитывающий условия прокладки проводов, кабелей. (см. табл. П3.13).

Согласно ПУЭ предельное допустимое соотношение между током срабатывания защитного аппарата Iз и длительно допустимым током по нагреву Iпр для проводников силовых и осветительных сетей

,

где kз - коэффициенты защиты, значения которых приведены в табл. 5
Таблица 3

Расчетные выражения для выбора аппаратов защиты в силовых и осветительных сетях



Аппарат защиты

Расчетные формулы

силовые сети

осветительные сети

линии к одиночным

электроприемникам

линии к группам

электроприемников

лампы накаливания и люминесцентные лампы

лампы ДРЛ, ДРИ

Плавкая вставка предохранителя

;

;

;



;






-




-

Тепловой расцепитель автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой


*



*







То же, с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой

*

Комбинированный расцепитель автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой характеристикой

*



*





-



-

То же с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой





-

-

* При установке автоматических выключателей в шкафу и для линий к силовым ЭП, не имеющих в своем составе электродвигатели, повышающие коэффициенты 1,25, 1,15 и 1,1 не вводятся.

Таблица 4

Выбор сечения кабелей низкого напряжения

Раз-делы

Обозначения и расчетные формулы, единицы измерения

Но-мер п/п

Выбираемые аппараты и кабели

1

2

3

4

5

6

Номер линии или участка сети

1

Н22-0

-

Электропри-емник

наименование электроприемника, тип, номер на плане силовой сети

2

Буровой станок,

СБР-160,

№ 1

Лампа ДКсТ-

20000

максимальная мощность Pр, или Pн, кВт

3

128

20

максимальный ток Iр или Iн, А

4

180,6

56

пусковой или пиковый ток Iп, или Iкр, А

5

260

56

Аппаратура коммутации, управления и защиты

Тип шкафа, ящика, НКУ, подстанции

6

ПКТП-160/6/0,4

МТП-40/6/0,4

Номинальный ток коммутационного аппарата

7

250

100

Тип автоматического выключателя

8

ВА52-35

ВА52-31

Уставка расцепителя выключателя, А

9

200

63

Тип магнитного пускателя

10

-

ПМА

5202-УХЛ2В

Тип теплового реле

11

-

ППТ-10

Номинальный ток уставки теплового реле, А

12

200

72,3

Плавкий предохра-нитель

тип предохранителя

13

-

-

ток плавкой вставки, А

14

-

-

Расчет сечения проводов и кабелей

По усло-виям сра-батывания токовой защиты

ток срабатывания защиты Iз , А

15

200

72,3

коэффициент защиты Kз

16

1

1

расчетный ток проводника

Iпр ? kз.Iз, А

17

200

72,3

По условиям нагревания длительным током нагрузки

характеристика среды и условий прокладки

18

в воздухе +300С

в воздухе +300С

поправочный коэффициент на условия прокладки Kп

19

0,96

0,96

расчетный ток проводника

Iпр = kпIдл.доп, А

20

211,2

91,2

Принят кабель

допустимый ток при нормальных условиях прокладки Iдл.доп , А

21

220

95

марка

22

КГ

КГ

cечения и количество жил

23

3х95+1х25+1х10

3х25+1х10+1х6


Продолжение табл. 4

Раз-делы

Обозначения и расчетные формулы, единицы измерения

Но-мер п/п

Выбираемые аппараты и кабели

1

2

3

4

5

6

Проверка электрической сети на потерю напряжения

Параметры трансфор-матора

Номинальный ток трансформатора , А

24

243,1

60,7

коэффициент загрузки трансформатора

25

0,742

0,92

Sн.тр, кВА

26

160

40

кз, кВт

27

2,65

0,88

Uкз, %

28

4,5

4,5

Потеря напряжения в трансфор-маторе

Uа% = 100?Pкз / Sн.тр, %

29

1,6

2,2

,%

30

4,2

3,92

?Uтр% = ? (Uа%cos? + Uр%sin?), %

31

3,05

3,05

Параметры кабеля

L, км

32

0,2

0,015

r0, Ом/км

33

0,19

0,71

х0, Ом/км

34

0,068

0,085

Потеря напряжения в кабеле

,%

35

4,3

3,09

Суммарная потеря напряжения



36

7,35

6,14

Условия

??U% < 10%

или

??U% < 7,5%

37


выполн.
-


-
выполн.

Токи КЗ и ток отсечки

Минимальный ток трехфазного КЗ , А

38

4321

1079

Минимальный ток двухфазного КЗ , А

39

3759

939

Кратность отсечки выключателя

40

12

10

Ток срабатывания отсечки выключателя

41

2400

630

Окончание табл. 4

Раз-делы

Обозначения и расчетные формулы, единицы измерения

Но-мер п/п

Выбираемые аппараты и кабели

1

2

3

4

5

6

Проверка сети по условию срабатывания защиты

Кратность срабатывания отсечки

Требования (для Iн.рц ? 100 А)

(для Iн.рц > 100 А)






1,56

выполн.



1,49


выполн.

Кратность срабатывания плавких вставок






-

-



Таблица 5

Минимально допустимые значения коэффициента защиты

Типы защиты

Коэффициенты защиты kз

сетей, для которых защита от перегрузки

обязательна

сетей, не тре-

бующих за-

щиты от перегрузки (требуется только защита от токов КЗ)

Проводники с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией

кабели с бу-

мажной изо-

ляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена

взрыво- и пожароопасные производтвенные, служебно-бытовые помещения (осветительные сети независимо от рода проводки)

невзрыво- и непожароопасные помещения (например, провода АПР, ПР на роликах и изоляторах)

Iн.вст

1,25

1

1

0,33

Iуст.э.о

1,25

1

1

0,22

Iср.теп.рег

1

1

0,8

0,8

Iср.комб.нр

1

1

1

1

На ВЛ 6-10 кВ при применении проводов сечением 150-185 мм2 предусматривают опоры с подвесными изоляторами. Для передвижных ВЛ напряжением 6-10 кВ применяют алюминиевые провода сечением 35-120 мм2. Передвижные ВЛ секционируют на участки длиной 400-600 м с установкой приключательных пунктов или разъединителей на опорах. Силовые гибкие кабели на напряжение 6 кВ рекомендуется принимать марки КГЭ, а на напряжение до 0,66 кВ - марки КГ.
1   2   3   4   5   6   7   8


5.2.Выбор трансформаторов для ГПП или ПКТП - 35/6-10 кВ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации