Расчет схемы электроснабжения шахтного участка

Общая часть.

 

В настоящей курсовой работе рассматривается схема электроснабжения участка ведения горных работ.

Питание потребителей участка, производится от участковой комплектной трансформаторной подстанции КТСВП.

Цель расчета: определить мощность и количество питающих подстанций , выбрать сечения и длины соответствующих распределительных кабелей, удовлетворяющих условию потери напряжения , номинальному режиму, пуску, перегрузке и термической стойкости, выбрать электрооборудование для управления и защиты.

Таблица 1 - Технические данные потребителей участка

№ п/п	Наименование ГМ и М	Технические данные одного двигателя
		Uн, В	Рдв, кВт	Кол-во двиг., шт.	ΣРдв, кВт	Iном, А	Iпуск, А	ηдв	cosφ	Iпуск/Iном
1	Комбайн	1140	350	1	350	199.1	1353	0,93	0,89	6,8
2	Конвейер забойный	1140	200	2	400	227	1543,6	0,93	0,89	6,8
3	Перегружатель	660	88	2	176	172,9	1123	0,91	0,89	6,5
4	Насос орошения ОН	660	50	1	50	49,1	319,15	0,91	0,88	6,5
5	Маслостанция	660	60	1	60	58,9	359,2	0,91	0,85	6,1
6	АП	660	4	4	16	13,9
Итого (при Uн=1140В)			750	3
Итого (при Uн=660В)			214	8

Номинальный ток электропотребителей  находи по формуле 

Расчетные значения заносим в таблицу 1.

Схема электроснабжения приведена  на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1 –  Однолинейная схема электроснабжения потребителей сети 1140в и 660В 

1. Определение мощности трансформаторной подстанции

1.1 Расчет трансформаторной подстанции для потребителей с напряжением 1140В.

Для расчет мощности участковой трансформаторной подстанции произведем расчет суммарной установленной мощности всех электроустановок на участке:

       (1)

где - установленная мощность i-й электроустановки кВт, N – количество электроустановок.

Найдем средневзвешенный коэффициент  мощности электроустановок на участке:

       (2)

где - коэффициент мощности i-q электроустановки.

Расчет коэффициента спроса произведем по формуле:

         (3)

где - номинальная мощность наиболее мощного электропотребителя на участке кВт.

Расчетная активная нагрузка определяется по формуле:

         (4)

Расчетная мощность трансформатора определяем по формуле:

        (5)

Выбор трансформаторной подстанции производим исходя из условия

         (6)

Принимаем трансформаторную подстанция КТСВП 630-6/1,2

1.2 Расчет трансформаторной подстанции для потребителей с напряжением 660В.

Расчет выполняем аналогично расчета  представленного выше.

;

;

;

;

Принимает трансформаторную подстанция КТСВП 250-6/0,69

Технические характеристики трансформаторных подстанций приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Техническая характеристика трансформаторных подстанций

Таблица характеристик выбранных трансформаторов
Тип подстанции	Sтр. кВ·А	Напряжение, В		Ном. ток, А		Uн	Потери, Вт
		ВН	НН	ВН	НН	к.з. %	х.х.	к.з.
КТСВП 630-6/1,2	630	6000	1200	66,6	304	3,5	2690	4700
КТСВП 250-6/0,69	250	6000	690	24,1	209	3,5	1590	2490

 

2. Расчет участковой кабельной сети по условиям нагрева

Таблица 3 – Кабельный журнал

Начало кабеля	Конец кабеля	Ном. напр. Uном.,В	Ном. ток Iном.,А	Длина L, м	Марка кабелей
КТСВП630/6/1,2	АВ400ДО2(1)	1140	199	150	ЭВТ 3´95+1´10+3´4
	АВ400ДО2(2)	1140	227	50	ЭВТ 3´95+1´10+3´4
АВ400ДО2(1)	ПВИ 250БТ(1)	1140	-	3	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
АВ400ДО2(2)	ПВИ 250БТ(2)	1140	-	3	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
ПВИ 250 БТ(1)	Комбайн	1140	199	150	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
ПВИ 250 БТ(1)	Конвейер	1140	227	50	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
КТСВП250/6/0,69	АВ400ДО2(3)	660	216,6	150	ЭВТ 3´95+1´10+3´4
АВ400ДО2(3)	ПВИ 125(1)	660	216,6	3	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
ПВИ 125(1)	Перегружатель	660	179	70	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
ПВИ 125(1)	ПВИ 125(2)	660	-	3	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
ПВИ 125(2)	Насос орошения	660	28,7	50	КГЭШ 3´25+1´10+3´2,5
ПВИ 125(2)	ПВИ 125(3)	660	-	3	КГЭШ 3´70+1´10+3´4
ПВИ 125(3)	Маслостанция	660	35,7	30	КГЭШ 3´25+1´10+3´2,5
ПВИ 125(3)	АП	660	-	3	КГЭШ 3´25+1´10+3´2,5

2.1 Расчет  кабельной сети с напряжением  1140В.

Ток в магистральном кабеле, для  потребителей с номинальным напряжением 1140В определяем по формуле:

;         (7)

где Р_расч-расчетная нагрузка на подключенном кабеле, кВт; U_ном-номинальное напряжение, В; cosφ_p-средневзвешенный коэффициент мощности на электроустановок подключенных к кабелю.

А

Принимаем кабель ЭВТ 3´95+1´10+4´4 240>199,1 условие соблюдается.

Дальнейший выбор сечения кабеля для каждой группы потребителей рассчитываем по формуле 7 и заносим в таблицу 3

2.2 Расчет участковой сети по потере напряжения в нормальном режиме

 

2.2.1 Проверить  кабельную сеть с напряжением 1140В по допустимым потерям напряжения достаточно только для двигателя конвейера, ΣP_ном которого составляет 400кВт, как наиболее мощного и удалённого электроприёмника.

Найдём дополнительную потерю напряжения DUдоп.S в абсолютных единицах, исходя из того, что относительная потеря напряжения в этом режиме Duдоп.S= 10%.

      (8)

Потерю напряжения в гибком кабеле определим по формуле:

     (9)

где - рабочий ток 1-го двигателя комбайна; _.= _.=349 А, _.= 0,89; – активное сопротивление гибкого кабеля, определяем по формуле:

         (10)

где r - удельная проводимость меди; r= 0,0188 Ом×мм2/м; L – длина кабеля; L= 150 м; s – сечение кабеля; s= 70 мм²

 – индуктивное сопротивление гибкого кабеля, определяем по формуле:

         (11)

где 0,08 – индуктвиное сопротивление  кабеля по табл. данным, Ом/км; L – длина кабеля, км.

, Ом

Рассчитанные значения подставляем в формулу 9

Относительная величина активной составляющей напряжения короткого замыкания  трансформатора КТСВП 250-6/0,69

         (12)

где  Р_кз.тр-потери короткого замыкания трансформатора, кВт.

Относительную индуктивную составляющую напряжения к. з. трансформатора КТСВП 250-6/0,69

         (13)

где U_кз.тр.-напряжение короткого замыкания трансформатора, %

Коэффициент загрузки трансформатора КТСВП 630-6/1,2

          (14)

где – номинальный ток обмотки трансформатора НН, А.

         (15)

где - номинальная мощность трансформатора, Вт; - напряжение на вторичной обмотке трансформатора, В.

Потери напряжения в % определим  из формулы:

       (16)

Потери напряжения в трансформаторе КТСВП 630-6/1,2

;        (17)

Потери напряжения на магистральном кабеле определяем по формуле

Общая потеря напряжения на данном участке  составит

       (18)

Так как  то условие выполняется.

Расчетные данные по сети с напряжением 1140В заносим в таблицу 2.1

 

Таблица 2.1 – Расчетные данные потери напряжения в сети с напряжением 1140В

№ п/п	Наименование	L, м	R, Ом	Х, Ом	ΔU, В
1	Г.к КГЭШ 3х70	50	0,013	0,004	5,4
2	М.к ЭТВ 3х95	50	0,009	0,0039	4,17
3	КТСВП 630/6-1,2	-			17,4
Суммарные потери в сети					26,97

 

2.2.2 Проверить  кабельную сеть с напряжением 660В по допустимым потерям напряжения достаточно только для двигателя конвейера, ΣP_ном которого составляет 176кВт, как наиболее мощного и удалённого электроприёмника.

Расчет потерь выполняем аналогично расчета приведенного в разделе 2.2.1

 

 

Так как  то условие выполняется.

Расчетные данные по сети с напряжением  660 заносим в таблицу 2.2

 

Таблица 2.2 – Расчетные данные потери напряжения в сети с напряжением 660В

№ п/п	Наименование	L, м	R, Ом	Х, Ом	ΔU, В
1	Г.к КГЭШ 3х70	70	0,0188	0,004	5,56
2	М.к ЭТВ 3х95	50	0,029	0,0117	11,9
3	КТСВП 630/6-1,2	-			17,18
Суммарные потери в сети					34,6

2.3 Расчет  кабельной сети по условию  пуска 

2.3.1 Для сети с напряжением  1140В.

Определим активное сопротивление  трансформатора, приведённое к обмотке  НН:

      (19)

Определим полное сопротивление трансформатора, приведённое к обмотке НН:

     (20)

Определяем индуктивное сопротивление  трансформатора:

    (21)

Определяем суммарное активное сопротивление трансформатора и магистрального кабеля:

      (22)

Определяем суммарное индуктивное  сопротивление трансформатора и  магистрального кабеля:

     (23)

Так как на расчетном участке  потребитель является единичным, то падение напряжения предшествующее запуску электродвигателя на шинах РПП рассчитывать не будем.

Определим напряжение на двигателе  конвейера при пуске с учётом пускового тока двигателя .= 1543 А и .= 0,89: