Методическое пособие по расчету КП- Электроснабжение карьера-пример
Оценка 4.8

Методическое пособие по расчету КП- Электроснабжение карьера-пример

Оценка 4.8
Презентации учебные
docx
преподавание
Взрослым
07.11.2022
Методическое пособие по расчету КП- Электроснабжение карьера-пример
Методическое пособие по расчету курсового проекта по дисциплине МДК 01.05. Электроснабжение горной отрасли по специальности 13.02.11 "Электроснабжение карьера"-пример расчета с пояснениями
Методическое пособие по расчету КП- Электроснабжение карьера-пример.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

 ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ДОКУЧАЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

 

Цикловая комиссия профессиональной и практической  подготовки

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Электроснабжение участка карьера»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил обучающийся группы ТЭО19 1/9

Руководитель работы

 

 

 

 

2022

Содержание Курсового Проекта

ВВЕДЕНИЕ   4

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ. 5

1.1. ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ. 5

1.2. РЕЖИМ РАБОТЫ КАРЬЕРА И ГОРНЫХ МАШИН.. 5

1.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ОБОРУДОВАНИЯ.. 6

1.4. ВЫБОР РОДА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЙ ВНУТИРИКАРЬЕРНЫХ ЛИНИЙ.. 7

1.5. СХЕМА ЭЛЕТРОСНАБЖЕНИЯ КАРЬЕРА.. 8

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. 10

2.1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ШИНАХ 6кВ ПИТАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ   10

2.2. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР СИЛОВЫХ И ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ   13

2.3. РАСЧЕТ И ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЛЭП НА 6 кВ ПЕРВОЙ ЛИНИИ, ПИТАЮЩЕЙ ЭКСКАВАТОР ЭКГ-8И.. 13

2.4. РАСЧЕТ И ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЛЭП НА 6 кВ ПЕРВОЙ ЛИНИИ, ПИТАЮЩЕЙ БУРОВОЙ СТАНОК СБШ-200. 17

2.5. РАСЧЕТ И ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЛЭП ВТОРОЙ ЛИНИИ, ПИТАЮЩЕЙ ЭКСКАВАТОР ЭШ-6/45. 20

2.6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНАХ 6 КВ.. 21

2.7. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНЕ 0,4 КВ.. 24

2.8. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНГО ОБОРУДОВАНИЯ. РАСЧЕТ И ВЫБОР         ЗАЩИТ  26

2.9. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КАРЬЕРА.. 30

2.10 РАСЧЕТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ.. 31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 33

 


 

ВВЕДЕНИЕ

Добыча полезных ископаемых открытым способом на нашей территории в официальных источниках зафиксирована 1903г. В то время разработка месторождения велась ручным способом, была низкая производительность труда. Горнодобывающая промышленность является сырьевой базой. Дальнейшее развитие народного хозяйства связано с вовлечением в производство минерального сырья во всех возрастающих масштабах. Особое значение приобретает задачи рационального использования минеральных ресурсов, улучшения их эксплуатации, повышения эффективности капитальных вложений труда.

С развитием индустрии страны развивалась и горная промышленность: появлялись новые технологии ведения горных работ, ручной труд был вытеснен машинами - экскаваторами, буровыми станками, железнодорожным и автомобильным транспортом, циклично - поточными линиями и т.д. В настоящее время практически все эти агрегаты используют для питания электроэнергию, поэтому для нормальной работы карьера - электрообеспечение карьера играет не малую, если не главную, роль.

Основными приемниками электроэнергии на разрезах и карьерах являются одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, горные комплексы, буровые станки, электровозы. Установленная мощность электрических машин на современном мощном экскаваторе достигает более 20000 кВт. Для горных машин и комплексов созданы и применяют совершенные системы автоматизированного электропривода и системы электроснабжения горных предприятий, способствующие повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции, снижению ее себестоимости. Электроснабжение промышленных предприятий осуществляется от районных энергетических систем.

Основными вопросами при проектировании электроснабжения являются подсчет электрических нагрузок, определение мощности фазокомпенсирующих устройств, выбор схемы питания и распределения электрической энергии, выбор напряжения и конфигурации питающих и распределительных сетей, расчет токов короткого замыкания и выбор аппаратуры, а также определение количества, мощности, месторасположения и типа подстанции, расчет надежности электроснабжения с учетом экономического ущерба от перерыва питания, расчет и выбор средств автоматики и др.

Выбор оптимального решения производится на основе технико-экономического анализа по минимуму приведенных затрат.

 

 

1. Требования к схемам электроснабжения

 


Для открытых горных работ применяют схемы продольного, поперечного или комбинированного распределения электроэнергии. Любая из схем может иметь односторонние или двухсторонние питание с расположением ЛЭП вне зоны ведения буровзрывных работ. На глубоких карьерах или разрезах с большим количеством одновременно разрабатываемых уступов может применяться радиально-ступенчатая схема питания.

В продольных схемах радиальные и магистральные ВЛ могут сооружаться по трасам, проложенным по поверхности разреза, а также по рабочим уступам и предохранительным бермам вдоль фронта работ. В поперечных схемах по периметру разреза или карьера за технической границей отработки сооружают магистральные бортовые ВЛ, к которым через переключательные пункты подключают ответвления ВЛ или КЛ. Данные ответвления спускаются к местам разработки, пресекая уступы, и дают питание передвижным переключательным пунктам. В комбинированных схемах применяют сочетание продольных и поперечных схем.

Передача электроэнергии производится напряжением 6 кВ воздушной линии. Для распределения электроэнергии по промплощадке разреза существует подстанция 6/0,4/0,23 кВ.

Для электроснабжения потребителей горных работ и отвалов породы предусматриваются следующие уровни напряжения: 6000В - для питания экскаватора и передвижных трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ и 6/0,23 кВ, 0,4 кВ (с изолированной нейтралью) - для питания бурового станка.

Питание токоприемников горных работ осуществляется по стационарным воздушным ЛЭП-6кВ на флангах разреза.

Стационарные ЛЭП-6кВ выполняются на железобетонных или деревянных опорах. Передвижные ЛЭП-6кВ выполнены в виде деревянных опор, установленных на металлических санях. Переключение передвижных ЛЭП-6кВ к стационарным производится через переключательные пункты типа ЯКНО-10.

Потребители 0,4 кВ получают питание от передвижных трансформаторных подстанций типа ПКТП, которые подключаются в воздушным ЛЭП-6кВ.

Расчет электрических нагрузок производим в соответствии с РТМ12.25.006 по коэффициенту спроса на основании требований «Инструкции по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик», Москва, 1993 г.

 


2. Расчет электроснабжения участка разреза

 

2.1 Расчет электрических нагрузок

 

Таблица 1. Технические характеристики сетевых электроприемников экскаваторов

Тип экскаватора

Мощность сетевого эл. двигателя, кВт

Номинальный ток, А

Номинальное напряжение, В

cosj

Кратность пускового тока, Кратность пускового момента,

 

ЭШ-5.45М

520

63,5

6000

0,85 опер.

5,5

0,7

ЭШ-20.75

1900

225

6000

0,85 опер.

5,3

0,9

 

Таблица 2. Выбор мощности ПКТП для бурового станка

Тип бурового станка

Установленная мощность, кВт

Коэффициент спроса, КС

cosj

Расчетная мощность, кВт

Расчетный ток, А

Мощность ПКТП, кВА

 

 

 

 

 

380 В

660 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2СБШ-200Н

282

0,7

0,7

282

431

249

400

 

Таблица 3. Удельный расход электроэнергии по экскаваторам

Наименование

Удельный расход электроэнергии, кВт×ч/м3

Одноковшовые экскаваторы

 

ЭШ-5.45;

0,6 - 1,0

ЭШ-20.75;

1,1 - 1,35

 

Расчет электрических нагрузок экскаваторов производится по методу удельного электропотребления, если известна годовая производительность Аг экскаваторов, по формуле

 


, кВт

 

где  - удельный расход электроэнергии для данного типа экскаватора (табл. 3), кВт×ч/м3;

Аг - годовая производительность экскаватора, м3/год (табл. 4);

Тм - годовое число часов использования максимума активной нагрузки, ч.

Расчет электрических нагрузок производим по методу коэффициента спроса применительно к добычным и вскрышным экскаваторам (высоковольтные электропотребители), а также к буровым станкам и другим электроприемникам (низковольтные электропотребители) и заносим в таблицу 5.

 

; ; ,

 

где Кс - коэффициент спроса;

Руст - установленная мощность электропотребителей, кВт;

 - соответствующий  данной группы электропотребителей (рис. 1).

Под установленной мощностью Руст понимается суммарная номинальная мощность приемников, присоединенных к сети, за исключением трансформаторов собственных нужд.

Расчетная мощность по фидеру или участку определяется суммированием расчетных мощностей отдельных приемников с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки:

 

SP = kå


где kå - коэффициент участия в максимуме нагрузки, kå = 0,8¸0,9.

Для синхронных двигателей, работающих с опережающим величина QР принимается со знаком минус, а значение  в зависимости от загрузки двигателя , его номинального коэффициента мощности  и тока возбуждения , определяется

 

 

Электрические нагрузки используются при выборе мощности трансформаторов, сечений линий по нагреву и экономической плотности тока, а также для определения величины потери напряжения в сети при длительном режиме работы электроприемников.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активная нагрузка

 

Рпик = kпикРнм + Рåн,

 

где kпик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов,

kпик = 1,6¸1,8; Рнм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Рåн - суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка электроприемников с синхронным приводом берется равной нулю, а с асинхронным приводом - равной ее номинальному значению.

 

Таблица 4. Годовая производительность экскаваторов

Тип экскаватора

АГ, м3/год. 106

ЭШ-5.45М

1,5

ЭШ-20.75

5,2

 

Таблица 5. Исходные и расчетные данные

Электро-приемники

Кол-во

Мощность Руст, кВт

Коэффициенты

Расчетная мощность

 

 

 

сos j

tgj

Kc

Активная, Рр, кВт

Реактивная, Qр, квар

Напряжение 6 кВ

Экскаватор ЭШ-4,45М

1

520

0,85 опер.

-1,25

0,6

312

-390

Экскаватор ЭШ-20.75

1

1900

0,7

-1,25

0,6

1140

- 1425

Итого:

2

2420

-

-

-

1452

-1815

Напряжение 0,38 кВ

2СБШ-200Н

1

282

0,7

- 1,25

0,7

198

202

Итого:

-

-

-

-

-

-

-

Всего:

3

2702

-

-

 

1650

-1613

 

2.2 Выбор подстанций и трансформаторов

 

Для передвижных комплектных трансформаторных подстанций напряжением 35-110/6-10 кВ номинальная мощность трансформаторов ПКТП определяется по расчетной нагрузке электроприемников, питающихся от этой подстанции. При этом должно быть соблюдено условие Sтр ³ SР.

Выбранная мощность трансформатора ПКТП проверяется на возможность нормального пуска сетевого двигателя удаленного от подстанции экскаватора.

При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора.

Исходные данные для расчета (табл. 1):

Рн1 = 282 кВт; cosjн1 = 0,7;     Кс1 = 0,7;

Рн2 = 520 кВт; cosjн2 = 0,85 (опер.);          Кс2 = 0,6;

Рн3 = 1900 кВт; cosjн1 = 0,7;                      Кс3 = 0,6.

 

РР1 = Кс1× Рн1 = 0,7×282 = 198 кВт,

РР2 = Кс2× Рн2 = 0,6×520 = 312 кВт,

РР3 = Кс3× Рн3 = 0,6×1900 = 1140 кВт.

 

При расчете реактивной нагрузки экскаваторов с синхронным приводом, находим коэффициенты их загрузки ½b½ и по рис. 1 при известных cosjН и Iв = Iвн определяем значения cosjР:

 

Расчетная реактивная нагрузка экскаваторов:

 

QP1 = РР1×tgjР1 = 198×1,02 = 202 квар,

QP2 = РР2×tgjР2 = -312×1,25 = -390 квар,

QP3 = РР3×tgjР3 = -1140×1,25 = -1425 квар.


Расчетная нагрузка по участку в целом:

 

SP = KS

 кВ×А.

 

Принимаем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВ×А, установленный на передвижной комплектной трансформаторной подстанции 35/6 кВ. Паспортные данные трансформатора ТМН-2500/35: Uвн=35 кВ; Uнн=6,3 кВ; Рхх=6,2 кВт; Ркз=25 кВт; Uкз=6,5%.

Выбираем источник питания для бурового станка 2СБШ-200Н, который имеет расчетную активную мощность РР=198 кВт.

Мощность трансформатора определяется:

 

, кВ×А

 

где cosjР - средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимают cosjР = 0,6-0,7. Тогда:

, кВ×А

Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (табл. 6), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВ×А.

 

2.3 Расчет электрических сетей

 

Сечения воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В следует выбирать по нагреву токами нагрузки с последующей проверкой по экономической плотности тока (только ЛЭП напряжением 6-35 кВ со сроком службы более 5 лет), на термическую устойчивость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные ЛЭП напряжением 6-10 кВ), по допустимой потере напряжения.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчетного тока IР с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:

 

IР £ Iдоп,

 

Расчетный ток в линии

 

 

где Uн - номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

 

 

где jэк - экономическая плотность тока, А/мм2

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

Минимальное сечение

 

 

где tп - приведенное время.

Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами a=7; для кабелей с таким же напряжением, но с алюминиевыми жилами a=12.


Таблица 6. Техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций типа ПСКТП-100/6, ПСКТП-250/6 и ПСКТП-400/6 с сухим трансформатором

№, п/п

Наименование

ПСКТП-100/6

ПСКТП-250/6

ПСКТП-400/6

1.

Номинальная мощность, кВА

100

250

400

2.

Номинальное первичное напряжение, В

6000

6000

6000

3.

Номинальное вторичное напряжение, В

400/230

400

400

4.

Напряжение короткого замыкания, %

3,7

3,5

3,5

5.

Ток холостого хода, %

6

3,5

2,5

6.

Потери холостого хода, Вт

950

1800

2300

7.

Потери короткого замыкания, Вт

1270

2700

3800

 

Таблица 7. Основные конструктивные параметры кабеля (справочные величины) и длительно допустимые токовые нагрузки на гибкие силовые кабели, применяемые на карьерах

Число и номинальное сечение жил, мм²

Номинальный наружный диаметр, мм (справочные величины)

Расчётная масса, кг/км (справочные величины)

Длительно допустимые токовые нагрузки, А, при номинальной температуре окружающего воздуха 25°С

основных

заземления

вспомогательных

 

 

 

КГЭ, КГЭ-Т, КГЭ-ХЛ

КГЭ, КГЭ-Т

КГЭ-ХЛ

3х10

1х6

1х6

41,2

2170

82

 

3х16

1х6

1х6

43,8

2522

106

117

3х25

1х10

1х6

46,4

3014

141

157

3х35

1х10

1х6

50,2

3641

170

189

3х50

1х16

1х10

53,9

4309

213

235

3х70

1х16

1х10

63,3

5835

260

288

3х95

1х25

1х10

66,5

6998

313

346

3х120

1х35

1х10

72,0

8262

367

403

3х150

1х50

1х10

77,6

9802

413

458

3х10

1х6

-

41,2

2125

82

91

3х16

1х6

-

43,8

2507

106

117

3х25

1х10

-

46,4

3006

141

157

3х35

1х10

-

50,2

3636

170

189

3х50

1х16

-

53,9

4377

213

235

3х70

1х16

-

63,3

5966

260

288

3х95

1х25

-

66,5

7139

313

346

3х120

1х35

-

72,0

8431

367

403

3х150

1х50

-

77,6

9997

413

 

 

Указанные нагрузки даны для длительно допустимой температуры на жиле +65оС.

Выбираем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2.

Определим расчетные токи во всех элементах сети.

Расчетный ток в низковольтном кабеле 2СБШ-200Н

 

, А

 

Расчетный ток воздушного спуска бурового станка принимаем равным номинальному первичному току трансформатора ПСКТП

IР1вн = I1вн = 38,5 А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-5.45М , А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-20.75 , А.

Принимаем сечения: кабелей (табл. 7):

СБШ-200Н - 2 (3х70+1х25+1х10) типа КГЭ, Iдоп = 2х250, А;

ЭШ-5.45М - (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, Iдоп = 90, А;

ЭШ-20.75 - (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, Iдоп = 180, А.

Учитывая, что от одного воздушного спуска могут работать два экскаватора, найдем расчетный ток от двух экскаваторов

 

, А.


Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа АС-70 с Iдоп = 265 А

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:

2СБШ-200Н: кабель КГЭ(3х70) - Rо=0,26 Ом/км; Хо=0,069 Ом/км;

ЭШ-5.45М: кабель КГЭ(3х16) - Rо=1,12 Ом/км; Хо=0,094 Ом/км;

ЭШ-20.75: кабель КГЭ(3х50) - Rо=0,35 Ом/км; Хо=0,072 Ом/км;

Воздушная линия (3х70) - Rо=0,45 Ом/км; Хо=0,36 Ом/км.

Сопротивление линий (соответственно):

. R =(Rоl)/2 =(0,26×0,4)/2=0,05 Ом, Х =(Хоl)/2=(0,069×0,4)/2=0,02 Ом;

. R = 1,12×0,35 = 0,39 Ом, Х = 0,094×0,35 = 0,03 Ом;

. R = 0,35×0,3 = 0,1 Ом, Х = 0,072×0,3 = 0,02 Ом;

. R = 0,45×1,1 = 0,49 Ом, Х = 0,36×1,1 = 0,4 Ом - до ЭШ-5.45М;

R = 0,45×1,6 = 0,72 Ом, Х = 0,36×1,6 = 0,58 Ом - до ЭШ-20.75 и 2СБШ-200Н.

После определения токов короткого замыкания необходимо проверить выбранные сечения кабеля КГЭ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).

Проверку сети по допустимым потерям напряжения на зажимах электроприемников производим для трех режимов работы: нормального рабочего, пикового, пускового при пуске наиболее мощного приемника.

Напряжение на зажимах n-го приемника в нормальном режиме

 

 

где Uо - напряжение холостого хода трансформатора, В;

UН - номинальное напряжение приемника, кВ;

Рm и Qm - соответственно суммарное активные и реактивные мощности, передаваемые по m-му участку, кВт и квар;

Rm и Хm - соответственно активное и реактивное сопротивление m-го участка сети, Ом.

Напряжение на зажимах двигателя во время пуска удаленного и наиболее мощного двигателя в группе:

 

, В

 

где  - потеря напряжения в сети в общих с пускаемым двигателем элементах сети;

Iп - пусковой ток, А; cosjп=0,3-0,5 - коэффициент мощности приемника в режиме пуска.

Синхронный двигатель пускается как асинхронный.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активную нагрузку определяем следующим образом:

 

Рпик пик×Рнм + Рåн, кВт

 

где Кпик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, принимается равным 1,6-1,8;

Рнм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Рåн - суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка приемников с синхронным приводом принимается равной нулю, а приемников с асинхронным приводом - равной ее номинальному значению.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме используем формулу для определения потери напряжения в нормальном режиме.

Согласно ГОСТ напряжение на зажимах в нормальном режиме должно удовлетворять условию Uдв = (0,96 ¸ 1,1) Uн.

В режиме пиковых нагрузок Uпик ³ 0,9Uн. В режиме пуска U ³ 0,75Uн.

Сопротивление низковольтного кабеля 2СБШ-200Н приведено к ступени напряжения 6 кВ.

Проверим выбранную сеть в режиме пуска наиболее мощного двигателя (экскаватор ЭШ-20.75).

 В, что составляет 0,67Uн < 0,75Uн.

Условие проверки по пуску не выполняется. В этом случае необходимо взять более мощный трансформатор на ПКТП-35/6.

Принимаем трансформатор ТМН-6300/35. Паспортные данные трансформатора: Sтн = 6300 кВ×А; U1 = 35 кВ; U2 = 6,3 кВ; Ркз = 46,5 кВт; uк = 7,5%.

Кроме того, увеличим сечение воздушных линий до 95 мм2 (Iдоп=330 А), кабеля КГЭ для экскаватора ЭШ-20.75 до 95 мм2 (Iдоп=265 А).

Тогда напряжение на зажимах сетевого двигателя при пуске будет равно Uпуск.з = 4532 В, что составляет 0,755Uн.

 

2.4 Расчет токов короткого замыкания

 

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности).

 


,

 

где Uб - базисное напряжение по данной ступени трансформации, Uб=6,3 кВ;

Х*Sс - суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл. 9).

Токи от синхронных двигателей (СД)

 

It = ktIнS,

 

где IнS - суммарный номинальный ток СД, кА

 

IнS = ;

 

kt - кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.

 

Таблица 9. Расчетные формулы для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения, приведенные к базисным условиям

Элементы системы электроснабжения

Расчетные формулы

Примечание

Сопротивление энергосистемы

cк бс=, где Sкз-мощность трехфазного короткого замыкания на шинах ГПП, от которой питается участковая подстанция

 

Двухобмоточные трансформаторы

c*бт =

 

Линия электропередачи   c*бл = cоlДля ВЛ-6-35 кВ

cо = 0,4 Ом/км

 

  r* бл = Для КЛ-6 (10) кВ

cо = 0,08 Ом/км

 

  cо бл = Для КЛ-35 кВ

cо = 0,12 Ом/км

 

Синхронные двигатели     c*бсD =

 

Трехобмоточные трансформаторы              

 

 

Х*расч. = Х*S,

 

где Х*расч. - суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания;

SS - суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВ×А;

Sб - базисная мощность, МВ×А.

При Х*расч. > 3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.

Суммарный ток короткого замыкания в данной точке

 

,

 

где Iti - ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t, кА;

n - количество источников.

Ударный ток


,

 

где k y - ударный коэффициент.

При rS £ 0,3ХS, kу = 1,8, тогда iy = 2,55I².

Полный ток короткого замыкания

 

 

При kу = 1,8 Iy = 1,52I’’ или Iу » 0,6iy.

Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени .

Токи двухфазных коротких замыканий определяются по следующим формулам

 

; ; .

 

С целью проверки кабеля экскаватора ЭШ-20.75 на термическую устойчивость от действия токов к.з., выполним расчет тока к.з. для схемы электроснабжения, приведенной на рис. 2, когда к спуску 3 подключен экскаватор ЭШ-5.45М. Тогда схема примет вид:

Выбираем базисные величины: Sб = 100 МВ×А; Uб = 6,3 кВ.

Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.

Сопротивление питающей системы Хс = 0.

Сопротивление трансформатора (рис. 5)

 


Сопротивление ВЛ-6:

Сопротивление кабельных ЛЭП-6: Х*4 = 0,03×2,5 = 0,07,

Х*8 = 0,02×2,5 = 0,05.

Сопротивление синхронных двигателей:

Упростим схему замещения (см. рис. 5).

Х*10 = Х*1 + Х*2 = 1,19 + 0,35 = 1,54;

Х*11 = Х*6*7 + Х*8 + Х*9 = 0,45 + 0,6 + 0,05 + 11 = 12,1

Х*12 = Х*4 + Х*5 = 0,07 + 40 = 40,07.

Определяем возможность объединения синхронных двигателей:

, т.е. находится в пределах 0,4 - 2,5.

Следовательно источники S2 и S3 можно объединить.

Параметры объединенной цепи будут равны:

 

 

Расчетное сопротивление цепи синхронных двигателей.

 

Х*СД расч. =

 

Находим кратность токов к.з., посылаемых синхронными двигателями:

для Х*СД расч.= 0,98 и t = ¥; Кt = 1,3.

Ток к.з., посылаемый синхронными двигателями:


 кА.

 

Ток к.з. от энергосистемы в точке К1:

 

 кА.

 

Суммарный ток к.з. в точке К1:

 

 кА.

 

Минимальное сечение ВЛ-6 по условию термической устойчивости: мм2, что меньше выбранного сечения 95 мм2.

Минимальное сечение кабелей экскаватора ЭШ-20.75:  мм2.

 

2.5 Расчет токов однофазного замыкания на землю в сети 6 кВ

 

Расчет производится с целью выбора и настройки релейной защиты от однофазных замыканий, а также для определения величины допустимого сопротивления защитного заземления. Для сети с изолированной нейтралью.

 

,

 

где Uл - линейное напряжение сети, кВ;

СS - суммарная емкость на фазу сети 6-10 кВ, мкФ,

 

,


где lв и lк - длина соответственно воздушных и кабельных линий напряжением 6-10 кВ, км;

Ск-удельная емкость на фазу кабельной ЛЭП напряжением 6-10 кВ, мкФ/км (таблица 10); nэк - количество экскаваторов, подключенных к сети напряжением 6-10 кВ.

Для приближенных расчетов величину тока однофазного замыкания на землю можно определить по формуле

 

 

где Uл - линейное напряжение, кВ.

 
2.6 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

 

Высоковольтные электрические аппараты выбираем по условиям длительного режима работы и проверяем по условиям коротких замыканий. При этом для всех аппаратов производится выбор по напряжению; выбор по нагреву при длительных токах; проверка на электродинамическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с номинальным током до 60 А); проверка на термическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями); выбор по форме исполнения (для наружной и внутренней установки).

 

Таблица 10. Удельные емкости на фазу, 10-3 мкФ/км

Воздушных линий с высотой подвески проводов 6 м

Сечение провода линии, мм2

16

25

35

50

70

95

120

линия с заземляющим проводом

5,04

5,15

5,21

5,3

5,41

5,48

5,57

линия без заземляющего провода

4,43

4,5

4,55

4,63

4,69

4,75

4,86

Бронированных трехжильных кабелей с бумажной пропитанной изоляцией

Сечение жил кабеля, мм2

16

25

35

50

70

95

120

180

185

240

6 кВ

115

140

160

180

210

240

270

315

360

400

10 кВ

95

110

130

140

160

190

200

240

260

300

35 кВ

-

-

-

-

145

170

180

210

220

240

Токоведущих жил по отношению к заземляющему экрану кабеля марки КГЭ, КШВГ

Сечение жил кабеля, мм2

16

25

35

50

70

95

120

150

6 кВ

230

290

330

360

430

490

530

590

10 кВ

230

220

250

280

320

350

570

420

 

2.7 Расчет защитного заземления

 

Общее заземляющее устройство карьера должно состоять из центрального контура и местных заземляющих устройств. Допускается работа передвижных ПП, КТП без местных заземляющих устройств при наличии дополнительного заземлителя (аналогично центральному), подключенного к центральному заземляющему устройству таким образом, чтобы при выходе из строя любого элемента заземляющего устройства сопротивление заземления в любой точке заземляющей сети не превышало 4 Ом. Длина заземляющих проводников до одного из центральных заземляющих устройств не должна превышать 2 км. Центральное заземляющее устройство выполняется в виде общего заземляющего контура у подстанции напряжением 110-35/6-10 кВ или в виде отдельного заземляющего устройства в карьере. Местные заземляющие устройства выполняются в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных ПП, КТП-6-10/0,4 кВ и других установок.

Заземляющий трос прокладывается на опоре ниже проводов линии электропередачи. Расстояние по вертикали от нижнего провода ЛЭП до троса должно быть не менее 0,8 м.

При устройстве местного заземления у ПП сооружение дополнительных местных заземлителей передвижной машины, оборудования и аппаратов, питающихся от этого ПП, не требуется.

Согласно Единым правилам безопасности величина сопротивления заземления у наиболее удаленной электроустановки должна быть не более 4 Ом.

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства

где r - удельное максимальное сопротивление земли, Омžм, [л. 8, с. 276, табл. 7.14]

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства проверяется по току однофазного замыкания на землю

В качестве допустимой величины сопротивления заземляющего устройства следует принимать наименьшее значение из расчетных по удельному сопротивлению земли и по току однофазного короткого замыкания на землю, но не более 4 Ом.

Сопротивление центрального заземлителя

 

 

где Rз.п - сопротивление заземляющих проводников от центрального заземлителя до наиболее удаленного заземляемого электроприемника, Ом.

 

 

Rм.з - сопротивление магистрального заземляющего провода, Ом; Rз.ж - сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки, Ом.

Сопротивление магистрального заземляющего провода, проложенного по опорам воздушных ЛЭП,


 

где lм.з - длина магистрали заземления, км;

Rомз - удельное активное сопротивление провода, Ом/км.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки

 

 

где lз.ж - длина заземляющей жилы кабеля, км;

Rоз.ж - удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.

Количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства

 

 

где R - сопротивление растеканию одиночного заземлителя, Ом; (табл. 11),

hн - коэффициент использования электродов заземления (табл. 12).

Рассчитаем защитное заземление применительно к схеме электроснабжения участка карьера, представленной на рис. 2.

Исходные данные:

1.     Удельное сопротивление грунта - r = 1 Ом. см. 104

2.     Длина магистрали заземления от приключательного пункта экскаватора ЭШ-20.75 до ПКТП-35 - l м.з. = 1,6 км

3.     Длина заземляющей жилы кабеля КШВГ-6 экскаватора ЭШ-20.75 - l з.ж.= 0,3 км

Удельное сопротивление заземляющей жилы Rо.з.ж. = 0,74 Ом/км (для сечения заземляющей жилы 25 мм2).

4.     Ток однофазного замыкания на землю (по упрощенной формуле)

 

 

Таблица 11. Сопротивление растеканию одиночного заземлителя

Схема расположения заземлителя

Тип заземли-теля

Формулы расчета сопротивления растеканию

Типовые параметры заземлителя

Сопротивление растеканию, Ом

Примечание

  Вертикальный   Круглая сталь

d = 12 мм; l = 5 м

d = 16 мм; l = 5 м

Угловая сталь

х50х5 мм; l = 2,5 м

х60х5 мм; l = 2,5 мR=0,236rрасч

R=0,227rрасч

R=0,338rрасч

R=0,328rрасчl > d

 

 

 

  Вертикальный в скважине             Круглая сталь

d = 12 мм; l = 20 м

d = 16 мм; l = 20 м

Полосовая сталь

х4 мм; l = 20 м

х4 мм; l = 20 мR=0,071rрасч

R=0,068rрасч

R=0,069rрасч

R=0,066rрасчl > d

 

 

 

  Вертикальный углубленный         Круглая сталь

d = 12 мм; l = 5 м

d = 16 мм; l = 5 м

Угловая сталь

х50х5 мм; l = 2,5 м

х60х5 мм; l = 2,5 мR=0,027rрасч

R=0,218rрасч

R=0,318rрасч

R=0,304rрасчl > d=0,7+0,5l

t = 0,3 м

 

 

 

  Горизонтальный               Полосовая сталь

х4 мм; l = 50 м

х4 мм; l = 50 мR=0,043rрасч

R=0,041rрасчЕсли электрод круглый диаметром d, то b=2d

 

 

 

 

Таблица 12. Коэффициенты использования hн заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи

Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине, a/l

Число труб (уголков), n

hн

1

2

0,84 - 0,87

 

3

0,76 - 0,8

 

5

0,67 - 0,72

 

10

0,56 - 0,62

 

15

0,51 - 0,56

 

20

0,47 - 0,5

2

2

0,90 - 0,92

 

3

0,85 - 0,88

 

5

0,79 - 0,83

 

10

0,72 - 0,77

 

15

0,66 - 0,73

 

20

0,65 - 0,70

3

2

0,93 - 0,95

 

3

0,90 - 0,92

 

5

0,85 - 0,88

 

10

0,79 - 0,83

 

15

0,76 - 0,80

 

20

0,74 - 0,79

 

Допустимое значение сопротивления заземляющего устройства принимаем равным Rдоп = 4 Ом, т.к. r < 500 Ом. м.

В качестве магистрального заземляющего провода, прокладываемого по опорам ВЛ, принимаем сталеалюминевый провод сечением 35 мм2, для которого Rом.з = 0,91 Ом/км

Сопротивление заземляющего провода Rм.з=1,6.0,91=1,46 Ом.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля, питающего экскаватор ЭШ-20.75 (сечение заземляющей жилы кабеля 25 мм2)

Rз.ж. = 0,3. 0,74 = 0,22 Ом.

Сопротивление центрального заземляющего устройства, сооружаемого у подстанции 35/6 кВ

 

 Ом.

 

Величина сопротивления искусственного заземлителя (обсадные трубы скважин) определяется выражением

 

, Ом

 

где Rе.з.-сопротивление естественного заземлителя..

В районе расположения подстанции 35/6 имеются геологоразведочные скважины с обсадными трубами, используем их для устройства центрального заземлителя. Учитывая, что сопротивление естественного заземлителя в данном случае равно 10 Ом, определим сопротивление искусственного заземлителя  Ом

Сопротивление растеканию одного электрода заземления, выполняемого из круглой стали d = 16 мм, l = 5 м (электрод вертикальный), определяем по таблице 10.

 

 Ом

 

Количество одиночных заземлителей центрального заземляющего устройства

 


Заключение

 

Цель курсовой работы - закрепление теоретических знаний в решении практической задачи по обеспечению эффективной и безопасной эксплуатации электрооборудования на открытых горных работах.

Расчет электроснабжения данного участка показал следующее:

система электроснабжения участка разреза выбрана оптимально;

выбранное электрооборудование позволяет эффективно и безопасно веси горные работы в соответствии с требованиями промышленной безопасности.

 


Список литературы

электроснабжение трансформатор замыкание аппаратура

1.     Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. М.: Недра, 1988.

2.     Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных разрезов и обогатительных фабрик. Под ред. Ш.Ш. Ахмедова, М.: недра, 1988.

3.     Справочник энергетика карьера. Под ред. В.А. Голубева, М.: Недра, 1986.

4.     Правила устройства электроустановок. №204,2002.

5.     Электрификация горных работ. Под ред. Г.Г. Пивняка, М.: Недра, 1992.

6.     Электропривод и электрификация открытых горных работ. Под ред. Б.П. Белыха Б.П., М.: Недра, 1983.

7.     Открытые горные работы: справочник /К.Н. Трубецкой [и др.]. - М.: Горн. бюро, 1994.

 


 

Скачано с www.znanio.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Содержание Курсового Проекта

Содержание Курсового Проекта

ВВЕДЕНИЕ Добыча полезных ископаемых открытым способом на нашей территории в официальных источниках зафиксирована 1903г

ВВЕДЕНИЕ Добыча полезных ископаемых открытым способом на нашей территории в официальных источниках зафиксирована 1903г

Требования к схемам электроснабжения

Требования к схемам электроснабжения

Переключение передвижных ЛЭП-6кВ к стационарным производится через переключательные пункты типа

Переключение передвижных ЛЭП-6кВ к стационарным производится через переключательные пункты типа

Расчет электроснабжения участка разреза 2

Расчет электроснабжения участка разреза 2

Вт где - удельный расход электроэнергии для данного типа экскаватора (табл

Вт где - удельный расход электроэнергии для данного типа экскаватора (табл

Для синхронных двигателей, работающих с опережающим величина

Для синхронных двигателей, работающих с опережающим величина

Р нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Р нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора

При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора

Расчетная нагрузка по участку в целом:

Расчетная нагрузка по участку в целом:

I Р £ I доп , Расчетный ток в линии где

I Р £ I доп , Расчетный ток в линии где

Таблица 6. Техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций типа

Таблица 6. Техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций типа

Выбираем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2

Выбираем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2

Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа

Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа

I п - пусковой ток, А; cos j п =0,3-0,5 - коэффициент мощности приемника в режиме пуска

I п - пусковой ток, А; cos j п =0,3-0,5 - коэффициент мощности приемника в режиме пуска

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности)

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности)

U б - базисное напряжение по данной ступени трансформации,

U б - базисное напряжение по данной ступени трансформации,

Трехобмоточные трансформаторы

Трехобмоточные трансформаторы

При r S £ 0,3Х S , k у = 1,8, тогда i y = 2,55I ²

При r S £ 0,3Х S , k у = 1,8, тогда i y = 2,55I ²

Сопротивление ВЛ-6: Сопротивление кабельных

Сопротивление ВЛ-6: Сопротивление кабельных

А. Ток к.з. от энергосистемы в точке

А. Ток к.з. от энергосистемы в точке

В, км; С к -удельная емкость на фазу кабельной

В, км; С к -удельная емкость на фазу кабельной

Сечение жил кабеля, мм 2 16 25 35 50 70 95 120 150 6 кВ 230 290 330 360 430 490 530 590 10 кВ…

Сечение жил кабеля, мм 2 16 25 35 50 70 95 120 150 6 кВ 230 290 330 360 430 490 530 590 10 кВ…

Ом ž м, [л. 8, с. 276, табл. 7

Ом ž м, [л. 8, с. 276, табл. 7

R омз - удельное активное сопротивление провода,

R омз - удельное активное сопротивление провода,

Схема расположения заземлителя

Схема расположения заземлителя

Таблица 12. Коэффициенты использования h н заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи

Таблица 12. Коэффициенты использования h н заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи

Ом где R е.з. -сопротивление естественного заземлителя

Ом где R е.з. -сопротивление естественного заземлителя

Заключение Цель курсовой работы - закрепление теоретических знаний в решении практической задачи по обеспечению эффективной и безопасной эксплуатации электрооборудования на открытых горных работах

Заключение Цель курсовой работы - закрепление теоретических знаний в решении практической задачи по обеспечению эффективной и безопасной эксплуатации электрооборудования на открытых горных работах

Список литературы электроснабжение трансформатор замыкание аппаратура 1

Список литературы электроснабжение трансформатор замыкание аппаратура 1
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
07.11.2022