Расчет схемы электроснабжения участка

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

электроснабжение мощность кабельный сеть

Таблица 1 - Технические данные потребителей участка

№ п/п	Наименование ГМ и М	Технические данные одного двигателя
		Uн, В	Рдв, кВт	Кол-во двиг., шт.	?Рдв, кВт	Iном, А	Iпуск, А	?дв	cos?	Iпуск/Iном
1	Породопогрузочная машина TORO 1400E	660/1140	110	1	110	109,3/ 63.3	579,2/ 443.1	0.93	0.88	5,3
2	Ленточный конвейер 1Л-80	660/1140	55	1	55	55,3/ 32,01	370,5 214,4	0,92	0,87	6,7
3	Вентилятор ВМ	660/1140	45	1	45	45,2/ 26,1	307,36/ 177,48	0,92	0,87	6,8
Итого (при Uн=660В)	210	3	210	209,9			0,875
Итого (при Uн=1140В)				121,5

Номинальный ток электропотребителей находи по формуле

Расчетные значения заносим в таблицу 1.

Схема электроснабжения приведена на рисунке 1.

1. Определение мощности трансформаторной подстанции

1.1 Расчет трансформаторной подстанции

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

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

Найдем средневзвешенный коэффициент мощности электроустановок на участке:

где - коэффициент мощности i-q электроустановки.

Расчет коэффициента спроса произведем по формуле:

где - номинальная мощность наиболее мощного электропотребителя на участке кВт.

Расчетная активная нагрузка определяется по формуле:

Расчетная мощность трансформатора определяем по формуле:

Выбор трансформаторной подстанции производим исходя из условия

Так как потребители участка имеют возможность подключения к сети с напряжением как 1140В так и к сети с напряжением 660В, а исходя из характеристик КТСВП приведенных в справочнике энергетика угольных шахт единственная подходящая КТСВП имеющая переключение как на 660/1140В только КТСВП 630/6. Однако следует отметить что мощность данной подстанции превышает установленную практически в 4 раза, то для данного участка целесообразней применить КТСВП 250/6-6/0,69

Принимаем трансформаторную подстанция КТСВП 250/6-6/0,69.

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 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	А3792У (1)	660	45,2	-
	А3792У (2)	660	55,3	-
	А3792У (3)	660	109,3	-
А3792У (1)	Вентилятор ВМЭ8	660	45,2	85	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5
А3792У (2)	АВ400ДО2(1)	660	55,3	65	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5
А3792У (3)	АВ400ДО2(2)	660	109,3	100	КГЭШ 3х35+1х10+3х4
АВ400ДО2(1)	ПВИ 250 БТ(1)	660	55,3	3	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5
АВ400ДО2(2)	ПВИ 250 БТ(2)	660	109,3	3	КГЭШ 3х35+1х10+3х4
ПВИ 250 БТ(1)	Конвейер 1Л-80	660	55,3	30	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5
ПВИ 250 БТ(2)	TORO 1400E	660	109,3	250	КГЭШ 3х35+1х10+3х4

2.1 Расчет кабельной сети

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

где Ррасч-расчетная нагрузка на подключенном кабеле, кВт; Uном-номинальное напряжение, В; cos?p-средневзвешенный коэффициент мощности на электроустановок подключенных к кабелю.

Выбор кабеля от автоматического выключателя А3792У (1) до вентилятора ВМЭ8

А

Принимаем кабель КГЭШ 316+110+32.5 80>45.2 условие соблюдается.

Выбор кабеля от автоматического выключателя А3792У (2) до АВ400 ДО2 (1)

Принимаем кабель КГЭШ 316+110+32.5 80>55,3 условие соблюдается.

Выбор кабеля от автоматического выключателя А3792У (3) до АВ400 ДО2 (2)

Принимаем кабель КГЭШ 335+110+34 130>109,3 условие соблюдается.

2.2 Расчет участковой сети по потере напряжения в нормальном режиме

2.2.1 Проверить кабельную сеть с напряжением 660В по допустимым потерям напряжения в каждом РП достаточно только для наиболее мощного двигателя , ?Pном

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

Потерю напряжения в гибком кабеле определим по формуле:

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

где - удельная проводимость меди; = 0,0188 Оммм2/м; L - длина кабеля; s - сечение кабеля;

Для гибкого кабеля породопогрузочной машины TORO 1400E

Для гибкого кабеля ленточного конвейера 1Л-80



Для гибкого кабеля вентилятора ВМЭ8

- индуктивное сопротивление гибкого кабеля, определяем по формуле:

где - индуктвиное сопротивление кабеля по табл. данным (справочник энергетика угольных шахт), Ом/км; L - длина кабеля, км.

Для гибкого кабеля породопогрузочной машины TORO 1400E =0,064

, Ом

Для гибкого кабеля ленточного конвейера 1Л-80 =0,068

, Ом

Для гибкого кабеля вентилятора ВМЭ8 =0,068

, Ом

Потеря напряжения составит:

Для гибкого кабеля породопогрузочной машины TORO 1400E

Для гибкого кабеля ленточного конвейера 1Л-80

Для гибкого кабеля вентилятора ВМЭ8

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



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

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

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

Коэффициент загрузки трансформатора КТСВП 250-6/0,69

где - номинальный ток обмотки трансформатора НН, А.

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



Потери напряжения в % определим из формулы:

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

Потери напряжения на магистральном кабеле определяем по формулам 9, 10, 11.

Результат вычислений заносим в таблицы 2.1, 2.2, 2.3

Общая потеря напряжения на участке определяем по формуле

Результат вычислений заносим в таблицы 2.1, 2.2, 2.3

Так как всех выбранных кабелей 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 660В для РП1

№ п/п	Наименование	L, м	R, Ом	Х, Ом	?U, В
1	г.к. КГЭШ 3х35	250	0,134	0,016	23,76
2	м.к. КГЭШ 3х35	100	0,053	0,006	9,5
3	КТСВП 250/6	-	-	-	16,83
Суммарные потери в сети	50,09

Таблица 2.2 - Расчетные данные потери напряжения в сети с напряжением 660В для РП2

№ п/п	Наименование	L, м	R, Ом	Х, Ом	?U, В
1	г.к. КГЭШ 3х16	30	0,035	0,002	6,05
2	м.к. КГЭШ 3х16	65	0,076	0,004	13,1
3	КТСВП 250/6	-	-	-	16,83
Суммарные потери в сети	35,98

Таблица 2.3 - Расчетные данные потери напряжения в сети с напряжением 660В для РП3

№ п/п	Наименование	L, м	R, Ом	Х, Ом	?U, В
1	г.к. КГЭШ 3х16	85	0,099	0,057	17,14
2	КТСВП 250/6	-	-	-	16,83
Суммарные потери в сети	33,97

2.3 Расчет кабельной сети по условию пуска

Определим активное сопротивление трансформатора, приведённое к обмотке НН:

Определим полное сопротивление трансформатора, приведённое к обмотке НН:



Определяем индуктивное сопротивление трансформатора:

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

Определим напряжение на двигателе потребителя при пуске с учётом пускового тока двигателя:

где R и Х - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивление цепи от трансформатора до зажимов пускаемого двигателя, Ом

Отношение пускового напряжения к номинальному должно быть больше или равно 0,8

Для двигателя TORO 1400E

Так как условие не выполняется увеличим сечение кабеля на порядок, принимаем КГЭШ 3х50+1х10+3х4

Условие выполняется принимаем кабель КГЭШ 3х50+1х10+3х4

Для двигателя ленточного конвейера1Л-80

Условие выполняется принимаем кабель КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5

Для двигателя вентилятора ВМЭ8



Условие выполняется принимаем кабель КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5

3. Расчет тока короткого замыкания в участковых электрических сетях

Расчёт токов короткого замыкания сети участка произведём по методу базисных напряжений. Для этого воспользуемся схемой электроснабжения участка и схемой замещения.

Рисунок 2 - Схема замещения сети с напряжением 660В

Найдем ток к. з. в точке К1 (АВ трансформатора КТСВП - 250). Активное сопротивление трансформатора по формуле 19:

Индуктивное сопротивление трансформатора находим по формуле:

Ток трёхфазного к. з. в точке К1:

Ток двухфазного к. з. в точке К1:

Ток трёхфазного и двухфазного к. з. в точке К2, К3, К4, К5, К6 найдем аналогично вышеизложенного расчета.

Результаты расчета сведены в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчетные значения двухфазного и трехфазного К.З. сети 660В

Наименования точки на схеме	R, Ом	Х, Ом	,кА	,кА
К1	0,018	0,066	5043,08	5823,2
К2	0,055	0,129	2460	2840,7
К3	0,149	0,144	1661	1918
К4	0,053	0,068	4001	4620
К5	0,129	0,072	2335,2	2696,5
К6	0,117	0,071	2514	2903

4. Выбор коммутационной аппаратуры, средств и уставок защиты

Выбираем пускатель для включения и защиты двигателя TORO 1400E, параметры двигателя:

- Iном= 109,3 А; Iпуск= 579,2А; Рном= 110 кВт, 1661 А. 1918 А

Принимаем контактор ПВИ-125 на Iном= 125 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 2500 А.

Согласно ПБ для защиты ответвлений, питающих электродвигатели с к. з. ротором токовую, уставку определим по формуле:

Iу Iп.ном+Iном; 625 579,2 А.

где Iном.п - номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя подключенный к защищаемой сети; Iном. - сумма номинальных токов остальных токоприемников;

Чтобы не происходили ложные срабатывания при пуске двигателей принимаем токовую уставку блока ПМЗ, равную 1400 А.

Проверяем чувствительность токовой уставки на срабатывание:

Чувствительность данной уставки удовлетворяет требованиям ПБ.

При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

19181,2= 2301 А.

Т.к. 2500>2301, то отключение выбранным пускателем, производиться будет. Произведем выбор более мощного контактора.

Выбор последующих автоматических выключателей и пускателей произведем аналогично вышеизложенного расчета.

Выбор автоматического выключателя QF1 для РП1, параметры РП:

- Iном= 109,3 А; Iпуск= 579,2А; Рном= 110 кВт, 2460 А. 2840 А, Iупуск=625А

Выбираем АВВ 400/250 ДОМ с Iном= 400/250 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 12000/22000/25000 А.

Iу Iп.ном+Iном; 750625 579,2 А.

При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

28401,2= 3408 А.

Т.к. 12000>3408, то отключение выбранным пускателем, производиться будет.

Выбираем пускатель для включения и защиты двигателя конвейера 1Л-80, параметры двигателя:

- Iном=55,3 А; Iпуск= 370,5А; Рном= 55 кВт, 2335,2 А. 2696,5 А

Принимаем пускатель ПВИ-125 на Iном= 125 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 2500 А.

Iу Iп.ном+Iном; 500 370,5 А.

При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

26961,2= 3250 А.

Т.к. 3250>3250, то отключение выбранным пускателем, производиться не будет.

Принимаем пускатель ПВИ-250 на Iном= 250 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 4000 А.

При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

26961,2= 3250 А.

Т.к. 4000>3250, то отключение выбранным пускателем, производиться будет.

Выбор автоматического выключателя QF2 для РП2, параметры РП:

- Iном= 55.3 А; Iпуск= 370.5А; Рном= 55 кВт, 4001 А. 4620 А, Iу=500А

Выбираем АВВ 400/250 ДОМ с Iном= 400/250 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 12000/22000/25000 А.

Iу Iп.ном+Iном; 625500 370,5 А.

При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

46201,2= 5544 А.

Т.к. 12000>5544, то отключение выбранным пускателем, производиться будет.

Выбор автоматического выключателя КМ1 встроенного в КТСВП 250/6-0,69 для отключения двигателя вентилятора ВМЭ8, параметры электродвигателя:

- Iном= 45,2 А; Iпуск= 307,36А; Рном= 45 кВт, 2514 А. 3903 А, Iу=500А

Принимаем контактор А3792Б на Iном= 250 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 4000 А.

Iу Iп.ном+Iном; 500 307,36 А.



При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

29031,2= 3483 А.

Т.к. 4000>3483, то отключение выбранным пускателем, производиться будет.

Выбор автоматического выключателя КМ2 встроенного в КТСВП 250/6-0,69 для отключения двигателя вентилятора РП2, параметры потребителей:

- Iном= 55,3 А; Iпуск= 370,5А; Рном= 55 кВт, 4001 А. 4620 А, Iу=625А

Принимаем контактор А3792У на Iном= 400 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 11000 А.

Iу Iп.ном+Iном; 800625500 370,5 А.

При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

46201,2= 5544 А.

Т.к. 11000>5544, то отключение выбранным пускателем, производиться будет.

Выбор автоматического выключателя КМ3 встроенного в КТСВП 250/6-0,69 для отключения двигателя вентилятора РП3, параметры потребителей:

- Iном= 109,3 А; Iпуск= 579,2А; Рном= 110 кВт, 2460 А. 2840 А, Iу=750А

Принимаем контактор А3792Б на Iном= 250 А, с предельной отключающей коммутационной способностью 11000 А.

Iу Iп.ном+Iном; 875750625 579,25 А.

При максимально возможном токе трёхфазного к. з. на зажимах электродвигателя с учётом 20 % запаса:

28401,2= 3408 А.

Т.к. 4000>3408, то отключение выбранным пускателем, производиться будет.

Размещено на Allbest.ru