Леонова А.А. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине Электрооборудование и электроснабжение карьеров - файл n1.doc

приобрести
Леонова А.А. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине Электрооборудование и электроснабжение карьеров
скачать (565.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc566kb.18.09.2012 21:19скачать

n1.doc

  1   2
Методические указания
по выполнению практических работ

по дисциплине «Электрооборудование и электроснабжение карьеров»

для специальности 190640 Открытая разработка полезных ископаемых

Тема1. Расчет и выбор трансформаторов на узловой распределительной подстанции
Методика расчета
• Составляется структурная схема узловой распределительной подстанции (УРП) и наносятся известные значения напряжения и полной мощности.

• При наличии двух подключенных к распределительному устройству трансформаторов (автотрансформаторов) выполняется условие
Sт ? 0,7Sм.р,
где Sм.р – максимальная проходная мощность, МВ∙А.

• Выбранные АТ проверяются на допустимость режима, т. е. обмотка НН не должна перегружаться.

Условие

Sтип ? SНН = Sпотр,

Sтип = Квыг Sат nат,
где, Sтип – типовая мощность АТ, МВ∙А;

Квыг – коэффициент выгодности АТ;

Sтип – номинальная мощность выбранного АТ;

nат – количество АТ, подключенных к нагрузке НН;

Sпотр – нагрузка на НН, МВ∙А.

где Кт(вн-сн) – коэффициент трансформации АТ,

где Vвн, Vсн – значения напряжения на обмотках ВН, СН, кВ.

• Определяется баланс мощностей по УРП:

Sэнс = Sлэп – S1 – S2,

где Sэнс – мощность, связанная с ЭНС, МВ∙А;

Sлэп – мощность, приходящая от ЭС, МВ∙А;

S1, S2 – мощности потребителей, МВ∙А.

Если результат получается со знаком «плюс», то избыток приходящей от ЭС мощности отдается ЭНС, если со знаком «минус», то недостаток мощности берется из ЭНС.

• Определяется Кз:


В ответе записывается: число и условное обозначение Т и АТ; коэффициенты загрузки; результат баланса мощностей по УРП (Sэнс).
Пример

Д
Sлэп = 137 МВ∙А

Vвн = 220 кВ

Sэнс = 44,9МВ∙А

Vэнс = 110 кВ
ано:

Sлэп = 137 МВ∙А

Vлэп = 220 кВ

V
РУВН

РУ СН1
энс = 110 кВ

Р1 = 30 МВт

V1 = 35 кВ

сos ?1 = 0,9

Р2 = 50 МВт

V2 = 10 кВ

с
АТ2
os ?2 = 0,85


Т1

Т2






АТ1








РУСН2

РУНН





S1 = 33,3 МВ∙А

V1 = 35кВ

S2 = 58,8 МВ∙А

V2 = 10 кВ

Требуется:

• составить структурную схему УРП;

• рассчитать и выбрать трансформаторы;

• проверить АТ на допустимость режима

работы. Рис.1.3.1.Структурная схема УРП
Решение:

• Составляется структурная схема УРП

для согласования четырех различных напряжений (рис. 1.3.1), наносятся необходимые данные.

• Определяются полные мощности потребителей

• Определяются расчетные мощности трансформаторов и автотрансформаторов по наибольшему значению:

Sат ? Sат.р =0,7Sлэп = 0,7 ∙ 137 = 95,9 МВ∙А;

Sт ? Sт.р = 0,7 ∙ 58,8 = 41,2 МВ∙А.
• По таблицам А.3 и А.4 выбираются трансформаторы и автотрансформаторы, определяются Кз.
2 Ч АТДЦТН 125000 – 220/110/35 2 Ч ТРДН 63000 – 110/10

Vвн = 230 кВ Vвн = 115 кВ

Vсн = 110 кВ Vнн = 10,5 – 10,5 кВ

Vнн = 38,5 кВ ∆Рхх =50 кВт

∆Рхх =65 кВт ∆Ркз = 245 кВт

∆Ркз(ВН-СН) = 315 кВт, uкз(ВН-СН) = 11% uкз = 10,5 %

∆Ркз(ВН-НН) = 280 кВт, uкз(ВН-НН) = 45% ixx = 0,5%

∆Ркз(СН-НН) = 275 кВт, uкз(СН-НН) = 28%

ixx = 0,4%


• Проверяются АТ на допустимость режима работы согласно условию
(2 ∙ 62,5 МВ∙А)Sтип > S1(33,3 МВ∙А);

Sтип = КвыгSат = 0,5 ∙ 125 = 62,5 МВ∙А;


Условие выполняется даже в случае работы на потребителя только одного АТ.

• Определяется баланс мощностей по УРП:
Sэнс = Sлэп – S1 – S2 = 137 – 33,3 – 58,8 = 44,9 МВ∙А.
Положительное значение Sэнс означает, что ЭС обеспечивает потребителей ЭЭ полностью и 44,9 МВ∙А отдается в ЭНС.
Ответ: На УРП установлены:

2 Ч АТДЦТН 125000 – 220/110/35, Кз(АТ) = 0,55;

2 Ч ТРДН 63000 – 110/10, Кз(Т) = 0,47;

Sэнс = 44,9 МВ∙А.


ПРИМЕЧАНИЯ.

Принять хо = 0,4 Ом/км. Согласовываются классы напряжений:
для трансформаторов:

500/35, 20, 15 кВ; 330/20, 10 кВ; 220/20, 10, 6 кВ,
для автотрансформаторов:

500/110/35, 10; 330/110/35, 10, 6; 220/110/35,10, 6.
Таблица 1.1. Индивидуальные задания для ПЗ – 3


Вариант




ПЗ - 3

ЛЭП

Потребитель 1

Потребитель 2

Марка провода

сos?лэп

Тм, ч

Р1,

МВт

V1,кВ

сos?1

Р2,

МВт

V2,кВ

сos?2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

АСКП

0,9

1000

63

6,3

0,8

25

35

0,95

2

АСК

0,85

1500

125

10

0,81

400

20

0,94

3

АС

0,8

2000

250

6,3

0,82

63

10

0,93

4

А

0,9

2500

200

35

0,83

80

6,3

0,92

5

АСКП

0,85

3000

200

6,3

0,84

40

35

0,91

6

АСК

0,8

3500

250

10

0,85

630

20

0,9

7

АС

0,9

4000

125

6,3

0,86

125

10

0,89

8

А

0,85

4500

250

35

0,87

80

6,3

0,88

9

АСКП

0,8

5000

125

6,3

0,88

63

35

0,87

10

АСК

0,9

5500

125

10

0,89

630

20

0,86

11

АС

0,85

6000

63

6,3

0,9

125

10

0,85

12

А

0,8

6500

125

35

0,91

80

6,3

0,84

13

АСКП

0,9

7000

200

6,3

0,92

80

35

0,83

14

АСК

0,85

7500

200

10

0,93

400

20

0,82

15

АС

0,8

8000

125

6,3

0,94

80

10

0,81

16

А

0,9

7500

200

35

0,95

63

6,3

0,8

17

АСКП

0,85

7000

250

6,3

0,94

80

35

0,81

18

АСК

0,8

6500

200

10

0,93

400

20

0,82

19

АС

0,9

6000

200

6,3

0,92

80

10

0,83

20

А

0,85

5500

125

35

0,91

80

6,3

0,84

21

АСКП

0,8

5000

200

6,3

0,9

63

35

0,85


Тема Электрические нагрузки и определение мощности трансформаторных подстанций.

Занижение расчетных электрических нагрузок по сравнению с фактическим приводит к перегреву обмоток трансформаторов, проводов и кабелей, сетей, токоведущих частей аппаратуры  к износу изоляции. Завышение расчетных нагрузок повлечет за собой увеличение мощности трансформаторов, сечение проводов и жил кабелей, т.е. необоснованное увеличение капитальных затрат. Основными характеристиками электрических нагрузок является P, Q, I.

Мощность P различают установленную, присоединенную и потребляемую из сети.

Под установленной мощностью электрического приемника понимают его номинальную мощность по паспорту, т.е. Pу = Pном.

Присоединенная мощность Pпр (кВт) – мощность, которую приемник электроэнергии потребляет из сети при полной его нагрузке на номинальную мощность.

Для двигателей присоединенная мощность больше установленной (номинальной) на величину потерь в двигателе:

,
где ном – номинальное КПД двигателя.
Для ламп накаливания Рпр = Рном.

Потребляемая из сети токоприемником мощность Рпотр определяется фактической нагрузкой:

,

где kз – коэффициент загрузки двигателя;

з – КПД двигателя при его фактической нагрузке.
Графики электрических нагрузок.
Изменение электрической нагрузки во времени представляет собой график электрической нагрузки. Графики могут быть получены с помощью регистрирующих приборов и построены по показаниям счетчиков электроэнергии. Графики могут быть сменными, суточными и годовыми графиками нагрузки. Для определения расчетных электрических нагрузок используют сменные графики нагрузок за наиболее загруженную смену. Графики электрических нагрузок характеризуется следующими параметрами:

Коэффициентом использования kи – отношением средней мощности к номинальной мощности приемников электроэнергии:



Коэффициентом формы графика kф – отношением эффективной (средней квадратической) мощности к средней:

- этот коэффициент характеризует неравномерность графика нагрузки во времени

Коэффициентом максимума kм – отношением максимальной нагрузки к средней:



Коэффициентом заполнения графика kзап :

Коэффициентом спроса kс – отношением потребляемой мощности (или при проектировании Ррасч) к номинальной мощности приемников электроэнергии:



Коэффициентом включения kв – отношением времени, в течение которого приемник электроэнергии присоединен к сети tв, включая время работы tр и tх к полному возможному времени его включения Тц (длительность смены, суток):



Например: для данного графика нагрузки карьерной подстанции (при Руст = 7630кВт), тогда:



kв = 1,0
Определение расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса.
Для группы однородных по режиму работы приемников расчетную нагрузку определяют:

для 1 приемника







; - характеризует потребление предприятием реактивной мощности от энергосистемы и его величину учитывают при определении стоимости электроэнергии.

kс – коэффициент спроса для определенной группы приемников (по справочнику).

Расчетную нагрузку узла системы электроснабжения определяют суммированием расчетных нагрузок n групп приемников, входящих в данный узел с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки.



Из-за широких пределов значений kс в справочнике, расчеты завышенные.
Определение расчетной нагрузки по методу по средней мощности и коэффициенту максимума

Для группы приемников нагрузку определяют по средней мощности и коэффициенту максимума:

Рр = Км  Рср

Qp = Kм  Qcp

Этот метод применяют для определения расчетных электрических нагрузок на шинах ГПП и КРП.

На основании исследований графиков нагрузки карьерных подстанций установлено, что коэффициент формы графика при подключении к шинам ГПП и КРП 4-х и более экскаваторов равен 1,031,05 kф=1,04.

Среднюю мощность Рср (кВт) определяют по общекарьерному удельному расходу электроэнергии к и сменной производительности карьера по полезному ископаемому:

,
где tсм длительность смены, ч;

Wуд – кВт/час/м3;

n - производительность, м3/за смену или в год, если Тmax .
Определение мощности и числа трансформаторов карьерных подстанций
Определение расчетной мощности (кВА) трансформаторов ГПП производят по Рр и на шинах подстанции, с учетом допустимой перегрузки трансформаторов:


где Кпер – коэффициент перегрузки;

с – КПД электрической сети;
По расчетной мощности выбирают два трансформатора, при этом один трансформатор должен обеспечить нагрузку не менее 75-80% расчетной, т.е. мощность каждого трансформатора должна составлять (0,750,80)Sтр Кпер = 1,2.

Определение Sр.тр ПКТП напряжением 6/0,4кВ производят по коэффициенту спроса

,кВА

Групповой коэффициент спроса при числе двигателей в группе n < 20 определяется:

,

где Рном.max - максимальная мощность двигателя в группе, кВт;

Pном - суммарная установочная мощность всех приемников, подключенных к

ПКТП, кВт.

Пример расчета электрических нагрузок задания 2.
Определить необходимую мощность ГПП предприятия и произвести выбор силовых трансформаторов. Расчет произвести по суточному графику нагрузок. Активная максимальная нагрузка Рmax = 5000кВт, продолжительность 14 часов. Максимальная реактивная нагрузка Qmax = 1970 квар, продолжительность 14 часов. График реактивной нагрузки построен из учета необходимости иметь на шинах 610кВ cos ; cos = 0,93.
Решение:

кВА
для определения среднесуточной нагрузки определяем расход активной энергии за сутки и разделим его на время работы


кВт
kзап. графика нагрузки

Среднесуточная нагрузка:
Qcр = Qmax  kзап.гр = 1970  0,83 = 1635 квар
Необходимая мощность подстанции по среднесуточной нагрузке:
кВА
Выбираем к установке:

  1. 3 трансформатора 32500кВА, в третью смену отключить один трансформатор

  2. 24000 ТМ-4000 (трехфазный трансформатор с масляным охлаждением)



Задание 2. Расчет электрических нагрузок.
Определить необходимую мощность ГПП предприятия и произвести выбор силовых трансформаторов. Расчет произвести по суточному графику нагрузок. Активная максимальная нагрузка Рmax = кВт, максимальная реактивная нагрузка Qmax = квар, продолжительность 14 часов. График реактивной нагрузки построен из учета необходимости иметь на шинах 610кВ cos ; cos = .Исходные данные приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1

Наимено-вание

заданной величины

Предпо-следняя цифра шифра

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Рmax кВт


-

5000

6000

5400

6200

7600

5900

4950

6700

7000

7300

Qmax квар


-

1970

2100

2050

2180

2230

2110

1800

2250

2400

2520

Коэффициент

мощности

cos


9;4

2;6

0;8

3;7

1;5

0,84

0,94

0,91

0,9

0,94

0,92

0,91

0,93

0,84

0,94

0,85

0,86

0,89

0,93

0,84

0,9

0,92

0,89

0,84

0,92

0,86

0,84

0,94

0,91

0,9

0,89

0,9

0,91

0,92

0,93

0,92

0,93

0,9

0,93

0,84

0,91

0,92

0,93

0,9

0,93

0,9

0,91

0,92

0,93

0,91

0,91

0,92

0,93

0,91

0,93

Т,час


-

14

16

14

16

12

16

14

16

12

14


Тема: Расчёт токов короткого замыкания
Методика расчёта
Рассчитать токи короткого замыкания (КЗ) – это значит:







  1. 3-фазного, кА:

, где

Vк – линейное напряжение в точке КЗ, кВ;

Zк – полное сопротивление до точки КЗ, Ом;


  1. 2-фазного, кА:

;


  1. 1-фазного, кА:

, где

– фазное напряжение в точке КЗ, кВ;

– полное сопротивление петли «фаза – нуль» до точки КЗ, Ом;

– полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, Ом;


  1. ударного, кА:

, где

Ку – ударный коэффициент, определяется по графику (рис. 2),

.
Примечание. График может быть построен при обратном соотношении, т. е.

;

  1. действующего значения ударного тока, кА:

, где

q – коэффициент действующего значения тока,

.

  1. Для силовых трансформаторов по таблице, или расчётным путём из соотношений

;

;

, где

?Pк – потери мощности КЗ, кВт;

uк – напряжение КЗ, кВ;

Sт – полная мощность трансформатора, кВ·А.

  1. Для токовых трансформаторов – по таблице (1.2).

  2. Для коммутационных и защитных аппаратов – по таблице (1.3). сопротивления зависят от Iн.а. аппарата.


Примечание. Сопротивление предохранителей не учитывается, а у рубильников учитывается только переходное сопротивление контактов.


  1. Для ступеней распределения – по таблице (1.4).

  2. Для линий ЭСН кабельных, воздушных и шинопроводов из соотношений

Rл=r0·Lл; Xл=x0·Lл, где

r0 и x0 – удельные активное и индуктивное сопротивления, мОм/м;

Lл – протяжённость линии, м.

Удельные сопротивления для расчёта трёхфазных и двухфазных токов КЗ определяются по таблицам 1.5 – 1.7.

При отсутствии данных r0 можно определить расчётным путём:

, где

S – сечение проводника, мм2;

? – удельная проводимость материала, м/(Ом · мм2).

Принимается:

?=30 – для алюминия,

?=50 – для меди,

?=10 – для стали.

При расчёте однофазных токов КЗ значение удельных индуктивных сопротивлений петли «фаза – нуль» принимается равным:

x0вл=0,4 – для воздушных линий,

x0кл=0,06 – для кабельных линий,

x0пр=0,09 – для проводов,

x=0,15 – для шинопроводов.

Удельное активное сопротивление петли «фаза – нуль» принимается для любых линий по формуле:

r0п=2·r0.

  1. Для неподвижных контактных соединений значения активных переходных сопротивлений определяют по таблице 1.8.


Примечание. При расчётах можно использовать следующие значения Ку:

Ку=1,2 – при КЗ на шинах ШНН трансформаторов мощностью до 400 кВ·А;

Ку=1,3 – при КЗ на шинах ШНН трансформаторов мощностью более 400 кВ·А;

Ку=1,0 – при более удалённых точках;

Ку=1,8 – при КЗ в сетях ВН, где активное сопротивление не оказывает существенного влияния.

; , где

Rнн и Xнн – сопротивления, приведённые к НН, мОм;

Rвн и Xвн – сопротивления на ВН, мОм;

Vнн и Vвн – напряжение низкое и высокое, кВ.
Примечание. На величину тока КЗ могут оказать влияние АД мощностью более 100 кВт с напряжением до 1 кВт в сети, если они подключены вблизи места КЗ. Объясняется это тем, что при КЗ резко снижается напряжение, а АД, вращаясь по инерции, генерирует ток в месте КЗ. Этот ток быстро затухает, поэтому учитывается в начальный момент при определении периодической составляющей и ударного тока.
; ,
где Iн(ад) - номинальный ток одновременно работающих АД.

Таблица 1.1 Сопротивление трансформаторов 10/0,4 кВ


Мощность, кВ·А

RT, мОм

XT, мОм

ZT, мОм

ZT(1), мОм

25

153,9

243,6

287

3110

40

88

157

180

1949

63

52

102

114

1237

100

31,5

64,7

72

779

160

16,6

41,7

45

487

250

9,4

27,2

28,7

312

400

5,5

17,1

18

195

630

3,1

13,6

14

129

1000

2

8,5

8,8

81

1600

1

5,4

5,4

54


Таблица 1.2 Значение сопротивлений первичных обмоток катушечных трансформаторов тока ниже 1 кВ

КТТ трансформатора тока

Сопротивление, мОм класса точности

1

2

XTT

rTT

XTT

rTT

1

2

3

4

5

20/5

67

42

17

19

30/5

30

20

8

8,2

40/5

17

11

4,2

4,8

50/5

11

7

2,8

3

75/5

4,8

3

1,2

1,3

100/5

1,7

2,7

0,7

0,75

150/5

1,2

0,75

0,3

0,33

200/5

0,67

0,42

0,17

0,19

300/5

0,3

0,2

0,08

0,09

400/5

0,17

0,11

0,04

0,05

500/5

0,07

0,05

0,02

0,02


Таблица 1.3 Значение сопротивлений автоматических выключателей, рубильников, разъединителей до 1 кВ

Iн.а

Автомат

Рубильник

Разъединитель

Rа, мОм

Xа, мОм

Rн, мОм

R, мОм

R, мОм

50

5,5

4,5

1,3

-

-

70

2,4

2

1

-

-

10

1,3

1,2

0,75

0,5

-

150

0,7

0,7

0,7

0,45

-

200

0,4

0,5

0,6

0,4

-

400

0,15

0,17

0,4

0,2

0,2

600

11,12

0,13

0,25

0,15

0,15

1000

0,1

0,1

0,15

0,08

0,08

1600

0,08

0,08

0,1

-

0,06

2000

11,07

0,08

0,08

-

0,03

2500

0,06

0,07

0,07

-

0,03

3000

0,05

0,07

0,06

-

0,02

4000

0,04

0,05

0,05

-

-


Таблица 1.4. Значение переходных сопротивлений на ступенях распределения


Ступень

место

Rст, мОм

Дополнительные сведения

1

Распределительные устройства подстанции

15

Используются при отсутствии достоверных данных о контактах и их переходных сопротивлениях в сетях, питающихся от цеховых трансформаторов мощностью до 2500 кВА включительно

2

Первичные распределительные цеховые пункты

20

3

Вторичные распределительные цеховые пункты

25

4

Аппаратура управления электроприёмников, получающих питание от вторичных РП

30

Таблица 1.5. Значения удельных сопротивлений кабелей, проводов.


S, мм2 жилы

r0, мОм/м при 20 оС жилы

x0, мОм/м


Al


Cu

Кабель с бумажной поясной изоляцией

Три кабеля в трубе или кабель с любой изоляцией (кроме бумажной)

1

-

18,5

-

0,133

1,5

-

12,3

-

0,126

2,5

12,5

7,4

0,104

0,116

4

7,81

4,63

0,095

0,107

6

5,21

3,09

0,09

0,1

10

3,12

1,84

0,073

0,099

16

1,95

1,16

0,0675

0,095

25

1,25

0,74

0,0662

0,091

35

0,894

0,53

0,0637

0,088

50

0,625

0,37

0,0625

0,085

70

0,447

0,265

0,0612

0,082

95

0,329

0,195

0,0602

0,081

120

0,261

0,154

0,0602

0,08

150

0,208

0,124

0,0596

0,079

185

0,169

0,1

0,0596

0,078

240

0,13

0,077

0,0587

0,077


Таблица 1.6.Значения удельных сопротивлений троллейных шинопроводов до 1 кВ

тип

Iн, А

Сопротивление, мОм

r0

x0

z0

ШТМ

250

400

0,315

0,197

0,18

0,12

0,36

0,23

ШТА

250

400

0,474

0,217

0,15

0,13

0,496

0,254


Таблица 1.7. Значения удельных сопротивлений комплектных шинопроводов

Параметры

Тип комплектного шинопровода

ШМА

ШРА

1

2

3

4

5

6

7

8

I

1250

1600

2500

3200

250

400

630

r0, мОм/м

0,034

0,03

0,017

0,015

0,21

0,15

0,1

x0, мОм/м

0,016

0,014

0,008

0,007

0,21

0,17

0,13

r0н(ф-0), мОм/м

0,068

0,06

0,034

0,03

0,42

0,3

0,2

x0 н(ф-0), мОм/м

0,053

0,06

0,075

0,044

0,42

0,24

0,26

z0 н(ф-0), мОм/м

0,086

0,087

0,082

0,053

0,59

0,38

0,33


Таблица 1.8. Значения активных переходных сопротивлений неподвижных контактных соединений

S, мм2

R, мОм




Iн, А

Rн, мОм

16

0,85




ШРА




25

0,064




250

0,009

35

0,056




400

0,006

50

0,043




630

0,0037

70

0,029




ШМА




95

0,027




1600

0,0034

120

0,024




2500

0,0024

185

0,021




3200

0,0012

240

0,012




4000

0,0011

  1   2


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации