|
Расчетная работа Электрификация горных предприятий. ЭГР№32. 1. Исходные данные 2 Расчёт электрических нагрузок 3
Содержание 1. Исходные данные 2
2. Расчёт электрических нагрузок 3
3. Выбор количества и мощности трансформаторов ГПП 6
4. Выбор трансформаторной подстанции для бурового станка и ламп ДКсТ 7
4.1. Выбор трансформаторной подстанции для бурового станка 7
4.2. Выбор трансформаторной подстанции для ламп ДКсТ 8
5. Расчёт воздушных и кабельных ЛЭП карьера 9
5.1. Расчёт кабельных ЛЭП 9
5.1.1. Определяем сечение КЛ для экскаватора ЭКГ-5А, = 250 м 9
5.1.2. Определяем сечение КЛ для экскаватора ЭКГ-12, = 250 м 10
5.1.3. Определяем сечение КЛ для бурового станка 2СБШ-200, =120 м 11
5.2. Расчёт воздушных ЛЭП 13
5.2.1. Определяем сечение для ВЛ-1 13
5.2.2. Определяем сечение для ВЛ-2 14
5.2.3. Определяем сечение для ВЛ-3 16
6. Расчёт защитного заземления электроустановок карьера 17
1. Исходные данные
Схема электроснабжения карьера, для которого будет производиться подбор электрооборудования показана на рис.1.
Рис. 1.
Рис. 1. Схема электроснабжения карьера Исходные данные к расчётной работе сведены в табл. 1.
Таблица 1
№ варианта
| Тип экскаватора
| Тип бур. станка (БС)
| Мощность дв-ля насоса (НС), кВт
| Мощность лампы ДКсТ, кВТ
| Протяженность ВЛ, км
| Эк-р 1
| Эк-р 2
| Эк-р 3
| ВЛ-1
| ВЛ-2
| ВЛ-3
| 3
| ЭКГ-5А
| ЭКГ-12
| ЭКГ-12
| 2СБШ-200
| 140
| 50
| 1,6
| 2,0
| 1,8
|
2. Расчёт электрических нагрузок
Расчёт электрических нагрузок будем вести по установленной мощности электроприёмников и коэффициенту спроса. Результаты расчета представлены в виде таблицы – формуляра электрических нагрузок (табл. 2).
Произведём расчёт нагрузок на примере экскаватора ЭКГ-5А.
Расчётная активная мощность:
Расчётная реактивная мощность:
Таблица 2.
Номер ЛЭП, РП, ТП
| Наименование потребителей электроэнергии и электроприёмников
| Количество приёмников в одновременной работе
| Установленная мощность
| Расчётные коэффициенты
| Расчётная мощность
| одного кВт, кВ·А
| общая кВт, кВ·А
| Кс
| cos φр
| tg φр
| активная Pр, кВт
| реактивная Qр, квар
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| 10
| ВЛ-1
| Лампа ДКсТ
| 1
| 50
| 50
| 1,0
| 1,0
| 0
| 50
| 0
| Эк-р1 – ЭКГ-5А, двигатель
| 1
| 250
| 250
| 0,6
| 0,7
| 1,02
| 150
| 153
| Эк-р1 – ЭКГ-5А, трансформатор
| 1
| 40
| 40
| 0,6
| 0,7
| 1,02
| 24
| 24,5
| Буровой станок 2СБШ-200
| 1
| 400
| 400
| 0,7
| 0,7
| 1,02
| 280
| 285,6
| Итого по ВЛ-1:
| 504
| 463,1
| ВЛ-2
| Насос НС
| 1
| 140
| 140
| 0,75
| 0,75
| 0,88
| 105
| 92,4
| Эк-р2 – ЭКГ 12, двигатель
| 1
| 1250
| 1250
| 0,6
| 0,9
| -0,48
| 750
| -360
| Эк-р2 – ЭКГ 12, трансформатор двигатель
| 1
| 160
| 160
| 0,6
| 0,7
| 1,02
| 96
| 97,9
| Буровой станок 2СБШ-200
| 1
| 400
| 400
| 0,7
| 0,7
| 1,02
| 280
| 285,6
| Итого по ВЛ-2
| 1231
| 115,9
| ВЛ-3
| Эк-р3 – ЭКГ 12, двигатель
| 1
| 1250
| 1250
| 0,6
| 0,9
| -0,48
| 750
| -360
| Эк-р3 – ЭКГ 12,
трансформатор
| 1
| 160
| 160
| 0,6
| 0,7
| 1,02
| 96
| 97,9
| Итого по ВЛ-3
| 846
| -262,1
| Всего по карьеру
|
|
|
Расчётная полная мощность электроприёмников:
Годовой расход активной электроэнергии:
Годовой расход реактивной электроэнергии:
Средневзвешенный коэффициент мощности:
Т.к. средневзвешенный коэффициент мощности предусматривать применение компенсирующих устройств нет необходимости.
3. Выбор количества и мощности трансформаторов ГПП
Расчетная мощность каждого из двух трансформаторов ГПП составит:
коэффициент, учитывающий наличие потребителей I и II;
коэффициент совмещения максимумов нагрузки;
коэффициент, учитывающий допустимую перегрузку трансформатора тора.
Принимаю к установке два трансформатора ТМ-1600 мощностью кВА каждый.
Коэффициент загрузки трансформаторов:
Экономически выгодной работе трансформаторов соответствует коэффициент загрузки:
4. Выбор трансформаторной подстанции для бурового станка и ламп ДКсТ 4.1. Выбор трансформаторной подстанции для бурового станка
Расчётная мощность трансформаторов ПКТП определяется по коэффициенту спроса и номинальной мощности электроприёмников, подключённых к подстанции:
где – групповой коэффициент спроса;
– сумма номинальных мощностей всех электроприёмников, подключенных к ПКТП;
– средневзвешенный коэффициент мощности группы электроприёмников.
В группе ВЛ-1 расположены 4 электроприёмника: ЭКГ-5А (сетевой двигатель, ТСН), буровой станок 2СБШ200 и лампа ДКсТ:
Средневзвешенный коэффициент мощности группы электроприёмников:
Мощность ПКТП должна быть больше утроенной мощности двигателя бурового станка:
Принимаю к установке трансформаторную подстанцию ПКТП-400/6/0,4 мощностью 400 кВА.
4.2. Выбор трансформаторной подстанции для ламп ДКсТ Определение мощности силового трансформатора ПКТП для питания лампы ДКсТ , следует учитывать его несимметричную работу. Это производится путем увеличения расчетной мощности трансформатора в раз:
где – мощность лампы ДКсТ, кВт;
– к.п.д. светильника, л = 0,8...0,9;
– к.п.д. осветительной сети; = 0,95…0,97;
– коэффициент мощности светильника, = 0,92…0,94.
Допускается электроснабжение группы светильников с ксеноновыми лампами от одного трансформатора (ПКТП)
Принимаю к установке трансформаторную подстанцию ПКТП-160/6/0,4 мощностью 160 кВА.
5. Расчёт воздушных и кабельных ЛЭП карьера
Результаты расчёта сведены в таблицы 3,4.
5.1. Расчёт кабельных ЛЭП Выбор сечения проводников и жил кабелей по нагреву токами нагрузки
5.1.1. Определяем сечение КЛ для экскаватора ЭКГ-5А, = 250 м Выбор сечения кабеля по нагреву токами нагрузки:
где – номинальная активная мощность электродвигателя, кВт;
– номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А;
– номинальное напряжение сети, кВ;
– номинальный коэффициент мощности электродвигателя;
– номинальный КПД электродвигателя.
Выбор проводников по нагреву производится путем сравнения длительно допустимого тока с расчетным током нагрузки , исходя из соотношения:
Марка кабеля: КШВГ
Сечение жил кабеля: 16 мм2
Допустимая нагрузка : 90 А
Принимаю КШВГ 3х16+1х10, : = 90 А.
Определяем величину потери напряжения в кабеле экскаватора, пренебрегая величиной индуктивного сопротивления для кабельных ЛЭП, по выражению:
где – расчетный ток нагрузки, А;
- активное сопротивление проводника кабельной ЛЭП, Ом;
– расчетный коэффициент мощности электроприемников, подключенных к кабельной ЛЭП.
Активное сопротивление линии определяется по формуле:
где - протяженность линии, км;
– удельная проводимость материала проводника (для медных проводников = 53), См м/мм2;
Принимаю КШВГ 3х16+1х10, : = 90 А.
5.1.2. Определяем сечение КЛ для экскаватора ЭКГ-12, = 250 м Выбор сечения кабеля по нагреву токами нагрузки:
Выбор проводников по нагреву производится путем сравнения длительно допустимого тока с расчетным током нагрузки , исходя из соотношения:
Марка кабеля: КШВГ
Сечение жил кабеля: 70 мм2
Допустимая нагрузка : 220 А
Принимаю КШВГ 3х70+1х25, = 220 А.
Определяем величину потери напряжения в кабеле экскаватора, пренебрегая величиной индуктивного сопротивления для кабельных ЛЭП, по выражению:
Активное сопротивление линии определяется по формуле:
Принимаю КШВГ 3х70+1х25, = 220 А.
5.1.3. Определяем сечение КЛ для бурового станка 2СБШ-200, =120 м Выбор сечения кабеля по нагреву токами нагрузки:
где – расчетная активная мощность группы электроприемников, подключенных к линии, кВт;
– расчетный коэффициент мощности группы электроприемников. Расчетный коэффициент мощности группы электроприемников определяется по выражению:
где – расчетная реактивная мощность группы электроприемников, подключенных к линии, квар.
Величина расчетной активной нагрузки кабельных ЛЭП, питающих группу электроприемников напряжения 380-660 В, определяется по выражению:
Где – групповой коэффициент спроса электроприемников;
– сумма номинальных мощностей всех электроприемников, входящих в группу, кВт.
Выбор проводников по нагреву производится путем сравнения длительно допустимого тока с расчетным током нагрузки , исходя из соотношения:
Марка кабеля: КРПТ
Сечение жил кабеля: 240 мм2
Допустимая нагрузка : 620 А
Принимаю 2 кабеля КРПТ 3х120+1х35, = 620 А.
Определяем величину потери напряжения в кабеле экскаватора, пренебрегая величиной индуктивного сопротивления для кабельных ЛЭП, по выражению:
Активное сопротивление линии определяется по формуле:
Принимаю 2 кабеля КРПТ 3х120+1х35, = 620 А.
5.2. Расчёт воздушных ЛЭП 5.2.1. Определяем сечение для ВЛ-1 Принимаю к эксплуатации ВЛ со сталеалюминевыми проводами марки АС. Для стационарных ВЛ принимают провода марки АС.
Выбор сечения провода по нагреву токами нагрузки:
Расчетный коэффициент мощности группы электроприемников определяется по выражению:
Принимаю к установке АС-70 с допустимой нагрузкой
Выбор сечения провода по экономической плотности тока:
экономическая плотность тока,
Принимаю к установке АС-70 с допустимой нагрузкой
Выбор сечения провода по условию механической прочности:
Минимальное допустимое сечение проводов воздушных линий напряжением выше 1000 В по условиям механической прочности определено для II района с толщиной стенки гололеда до 15 мм составляет для сталеалюминиевых проводов – 35 мм2.
Таким образом, провод марки АС-70 удовлетворяет требованиям по механической прочности.
Выбор сечения провода по потере напряжения:
где – расчетный ток нагрузки, А;
r и x – активное и индуктивное сопротивление линии, Ом;
– расчетный коэффициент мощности электроприемников, подключенных к линии;
– тригонометрическая функция, соответствующая . Активное сопротивление линии определяется по формуле:
– проводимость по алюминию 32 См м/мм2
Индуктивное сопротивление линий в малой степени зависит от сечения проводников и может быть определено по формуле (Ом):
где хо – удельное индуктивное сопротивление, Ом/км.
Удельное индуктивное сопротивление для кабельных ЛЭП напряжением до 10 кВ можно принимать хо = 0,07 ... 0,08 Ом/км, а для воздушных ЛЭП напряжением 6-10 кВ = 0,35 Ом/км
Окончательно принимаю к установке АС-70 с допустимой нагрузкой
5.2.2. Определяем сечение для ВЛ-2 Для временных и передвижных ВЛ принимают провода марки А. Принимаю к эксплуатации ВЛ с алюминиевыми проводами марки А.
Выбор сечения провода по нагреву токами нагрузки:
Расчетный коэффициент мощности группы электроприемников определяется по выражению:
Принимаю к установке А-70 с допустимой нагрузкой
Для передвижных ВЛ 6-10 кВ на карьерах применяют алюминиевые провода сечением не более 120 мм2. Ограничение максимальных сечений применяемых проводов для передвижных ВЛ вызвано условиями устойчивости воздушных ЛЭП при ветровых нагрузках и удобства монтажа и демонтажа ВЛ.
Сечение по условию механической прочности 70 мм2.
Таким образом, провод марки А-70 удовлетворяет требованиям по механической прочности.
Выбор сечения провода по потере напряжения:
Активное сопротивление линии определяется по формуле:
Индуктивное сопротивление линий в малой степени зависит от сечения проводников и может быть определено по формуле (Ом):
Окончательно принимаю к установке А-70 с допустимой нагрузкой
5.2.3. Определяем сечение для ВЛ-3 Для временных и передвижных ВЛ принимают провода марки А. Принимаю к эксплуатации ВЛ с алюминиевыми проводами марки А.
Выбор сечения провода по нагреву токами нагрузки:
Принимаю к установке А-70 с допустимой нагрузкой
Выбор сечения провода по условию механической прочности:
Для передвижных ВЛ 6-10 кВ на карьерах применяют алюминиевые провода сечением не более 120 мм2. Ограничение максимальных сечений применяемых проводов для передвижных ВЛ вызвано условиями устойчивости воздушных ЛЭП при ветровых нагрузках и удобства монтажа и демонтажа ВЛ.
Сечение по условию механической прочности 70 мм2. Принимаю к установке кабель А-70 с допустимой нагрузкой
Таким образом, провод марки А-70 удовлетворяет требованиям по механической прочности.
Выбор сечения провода по потере напряжения:
Активное сопротивление линии определяется по формуле:
Индуктивное сопротивление линий в малой степени зависит от сечения проводников и может быть определено по формуле (Ом):
Окончательно принимаю к установке А-70 с допустимой нагрузкой
Результаты расчёта:
Таблица 3
№ ВЛ
| Расчётный ток в нормальном режиме, А
| Расчётное сечение провода, мм2
| Потери напряжения, %
| Принятая марка провода
| 1
| 66,5
| 70
| 103,4
| АС-70
| 2
| 119,7
| 120
| 126,8
| А-70
| 3
| 182,6
| 185
| 140,1
| А-70
|
Таблица 4
№ электроприёмников
| Расчётный ток в нормальном режиме, А
| Расчётное сечение провода, мм2
| Потери напряжения, %
| Принятая марка кабеля
| 1
| 37,3
| 3х16+1х10
| 5,6
| КШВГ 3х16+1х10
| 2
| 182,6
| 3х70+1х25
| 5,7
| КШВГ 3х70+1х25
| 3
| 537,4
| 3х240+1х70
| 2,6
| КРПТ
2х (3х120+1х35)
| 6. Расчёт защитного заземления электроустановок карьера В качестве главных заземлителей будем использовать заземлитель подстанции ГПП 35/6.
Расчётный ток однофазного короткого замыкания на землю:
– линейное напряжение сети, кВ
общая длина кабельных линий, км;
общая длина воздушных линий, км.
Допустимое сопротивление заземляющего устройства:
допустимое напряжение заземляющего устройства, В.
Для дальнейшего расчёта принимаю нормируемое значение допустимого сопротивления
Сопротивление магистрального заземляющего провода:
Сопротивление заземляющей жилы кабеля:
Сопротивление центрального заземлителя:
Используем в качестве электродов угловой стали, вместо диаметра электрода следует подставлять условный диаметр с диаметром
где b – ширина полки уголка, м (b=0,05 м)
Длина l= 3 м. Расстояние от поверхности земли до середины электрода t = 0,8 м. Удельное сопротивление суглинков ρ = 100 Ом·м.
Сопротивление одиночного трубчатого электрода:
Количество электродов центрального заземлителя:
коэффициент использования электродов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Изм.
| Кол.уч.
| Лист
| №док.
| Подп.
| Дата
| Студент
| Бельских
|
|
| Расчётная работа
| Стадия
| Лист
| Листов
|
|
|
|
| У
|
|
|
|
|
|
| УГГУ, кафедра ГМО-18-1
|
|
|
|
| Руковод..
| Стариков
|
|
| |
|
|