 |
Проверка сети по потере напряжения
|
|
|
|
Электроснабжение
Методические указания по выполнению контрольной работы
Расчет электроснабжения участка карьера
Номер варианта первой задачи должен соответствовать двум последним цифрам номера зачетной книжки студента. Если две последние цифры номера превышают число 20, номер варианта определяется путем вычитания из этих цифр числа 20.n (здесь n – число 1.2,3,4). Например, номер зачетной книжки студента 1874, тогда номер варианта, который он должен выполнять: 74-(20.3)=14.
В работе приводятся принципиальная схема электроснабжения участка карьера и схема электроснабжения участка на плане горных работ.
При выполнении задачи необходимо:
1. Выбрать трансформаторы и передвижные комплектные трансформаторные подстанции;
2. Рассчитать сеть (выбрать сечение воздушных и кабельных линий, проверить их по потере напряжения в нормальном режиме и в режиме пуска);
3. Рассчитать токи короткого замыкания в сети 6 кВ, приняв сопротивление системы ХС=0. Точки короткого замыкания принять в местах установки ППП и ПКТП;
4. Выбрать передвижные приключательные пункты ППП;
5. Определить ток однофазного короткого замыкания 
в сети 6 кВ;
6. Рассчитать защитное заземление.
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.
Пример 1
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.
Технические характеристики сетевых электроприемников экскаваторов Таблица 1
| Тип экскаватора | Мощность Сетевого эл. Двигателя, КВт | Номиналь-ный ток, А | Номиналь-ное напряже-ние, В | cosj | Кратность пускового тока, 
| Кратность пускового момента,
| Мощность трансформа-тора собственных нужд, кВт |
| ЭКГ-5 | 250 | 29 | 6000 | 0,9 | 5,0 | 1,7 | 100 |
| ЭКГ-4,6 | |||||||
| ЭКГ-3,2 | 420*) | 40,4 | - | - | |||
| ЭКГ-2У | |||||||
| ЭКГ-8И | 520 | 63,5 | 6000 | 0,85(опер.) | 5,5 | 0,7 | 100 |
| ЭКГ-6,3УС | |||||||
| ЭКГ-4У | |||||||
| ЭКГ-12,5 | 1250 | 143 | 6000 | 0.9(опер.) | 4,5 | 0,7 | 160 |
| ЭКГ-10УС | |||||||
| ЭКГ-6,3УС | |||||||
| ЭКГ-20 | 2500 | - | 6000 | 0,9 | - | - | 250 |
| ЭВГ-35,6М | 2 х 2500 | 2 х 279 | 6000 | 0,9(опер.) | 7,5 | 1,3 | 2х400; 250; 100 |
| ЭВГ-100.70 | 2 х 6300*) | - | 35000 | - | - | - | 1600; 1000; 630 |
| ЭШ-5.45М | 520 | 63,5 | 6000 | 0,85(опер.) | 5,5 | 0,7 | 250 |
| ЭШ-10.70А | 1250 | 143 | 6000 | 0,9(опер.) | 4,5 | 0,7 | 250 |
| ЭШ-15.90А | 1900 | 225 | 6000 | 0,85(опер.) | 5,3 | 0,9 | 2 х 400 |
| ЭШ-20.75 | |||||||
| ЭШ-25.100А | 2 х 1900 | 2 х 225 | 6000 | 0,85(опер.) | 5,3 | 0,9 | 2 х 400 |
| ЭШ-40.85 | 3 х 2200 | 3 х 159 | 10000 | 0,85(опер.) | 5,5 | 0,8 | 2 х 400 |
| ЭШ-80.100 | 4 х 3600 | 4 х 240 | 10000 | 0,9 (опер.) | 6,5 | 0,8 | 2 х 1600 |
Таблица 2
Выбор мощности ПКТП для буровых станков
| Тип бурового станка | Установленная мощность, кВт | Коэффициент спроса, КС | cosj | Расчетная мощность, кВ×А | Расчетный ток, А | Мощность ПКТП, кВ×А | ||
| 380 В | 660 В | |||||||
| СБР-160 | 128 | 0,65 | 0,7 | 119 | 180 | 105 | 160 | |
| СБШ-200 | 280 | 0,7 | 0,7 | 280 | 428 | 246 | 400 | |
| 2СБШ-200Н | 282 | 0,7 | 0,7 | 282 | 431 | 249 | 400 | |
| СБШК-200 | 295 | 0,7 | 0,7 | 295 | 451 | 260 | 400 | |
| СБШ-250 | 322 | 0,7 | 0,7 | 322 | 492 | 284 | 400 | |
| СБР-160А-24 | 184 | 0,6 | 0,7 | 158 | 240 | 250 | ||
|
|
|
Расчетная нагрузка по участку в целом:
SP = KS 
кВ×А.
Выбираем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВ×А [л.4, с.289], 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%.
Если на участке имеются низковольтные электропотребители (буровые станки, насосы, осветительные установки и др.), то необходимо выбрать источник питания для этих потребителей.
В нашем примере имеется буровой станок 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.5), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВ×А.
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Выбор сечений проводников
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,
Таблица 3
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 |
Автоматические выключатели ПСКТП
| Тип | Мощность, | Автоматические выключатели | ||||||
| Групповой | Фидерные | |||||||
| Тип | Кол-во | Тип | Кол-во | Тип | Кол-во | |||
| ПСКТП-100 | 100 | А3722Б | А3722Б | 1 | контактор КТ 6033 | 1 | - | - |
| ПСКТП-250 | 250 | А3732Б | А3712Б | 2 | А3732Б | 1 | А3722Б | 1 |
| ПСКТП-400 | 400 | А3742Б | А3722Б | 2 | А3742Б | 1 | А3732Б | 1 |
|
|
|
Допустимые длительные токовые нагрузки
на гибкие силовые кабели, применяемые на карьерах
Таблица 4
| Сечение токопро-водящей жилы, мм2 | Токовые нагрузки на кабели, А* | |||||
| КРПТ, КРПС и другие до 600 В | КШВГ-6, КШВГМ-6, КШВГ-10 и т.д. | |||||
| Открытая прокладка (ПУЭ, табл.1-3-10) | При числе слоев навивки на барабане | |||||
| 1 | 2 | 3 | ||||
| 16 | 105 | 90 | 70 | 55 | 45 | |
| 25 | 135 | 120 | 95 | 75 | 60 | |
| 35 | 165 | 145 | 115 | 90 | 75 | |
| 50 | 200 | 180 | 145 | 115 | 90 | |
| 70 | 250 | 220 | 180 | 140 | 115 | |
| 95 | 300 | 265 | 215 | 170 | 140 | |
| 120 | 340 | 310 | 250 | 200 | 160 | |
| 150 | - | 350 | 290 | 225 | 185 | |
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.
Пример
Выбрать сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 1.
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.4):
2СБШ-200Н – 2(3х70+1х25) типа КРПТ, Iдоп = 2х250 А;
ЭШ-5.45М – (3х16+1х10) типа КШВГ, Iдоп = 90 А;
ЭШ-20.75– (3х50+1х16) типа КШВГ, 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 КРПТ(3х70) – Rо=0,26 Ом/км; Хо=0,069 Ом/км; ЭШ-5.45М: кабель КШВГ(3х16) – Rо=1,12 Ом/км; Хо=0,094 Ом/км; ЭШ-20.75: кабель КШВГ(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):
1. R =(Rоl)/2 =(0,26×0,4)/2=0,05 Ом, Х =(Хоl)/2=(0,069×0,4)/2=0,02 Ом;
2. R = 1,12×0,35 = 0,39 Ом, Х = 0,094×0,35 = 0,03 Ом;
3. R = 0,35×0,3 = 0,1 Ом, Х = 0,072×0,3 = 0,02 Ом;
4. 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 КШВГ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).
Проверка сети по потере напряжения
Проверку сети по допустимым потерям напряжения на зажимах электроприемников рекомендуется производить 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 рекомендуется определять следующим образом:
Рпик =Кпик×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 используется формула для определения потери напряжения в нормальном режиме.
Согласно ГОСТ 13109-67 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
Uпик ³ 0,75Uн.
Пример
Проверка сети при нормальном режиме работы электроприемников (рис.3).
Uдв = Uо - 
[198(R1-2 + R7-11) + 312(R1-2+R7+R12-13) + 1140(R1-6) +
+ 202(X1-2 + X7-11) – 390(X1-2 + X7 + X12-13) – 1425(X1-6)] =
= 
[198(0,01 + 0,18 + 0,225 + 0,315 + 1,23 + 24,9) +
|
|
|
+ 312(0,01+0,18+0,315+0,39)+1140(0,01+0,18+0,225+0,315+0,1) +
+ 202(0,9 + 0,144 + 0,18 + 0,144 + 3,9 + 7,47) –
- 390(0,9+0,144+0,252+0,03)–1425(0,9+0,144+0,18+0,252+0,02)] =
= 
В.
 |
Примечание к рис.2:
Сопротивление низковольтного кабеля 2СБШ-200Н приведено к ступени напряжения 6 кВ.
Условие проверки сети при нормальном режиме выполняется.
Проверим выбранную сеть в режиме пуска наиболее мощного двигателя (экскаватор ЭШ-20.75).
Р 
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 КШВГ 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 0,755 Ом.
|
|
|
