Расчетная работа Электрификация горных предприятий. ЭГР№32. 1. Исходные данные 2 Расчёт электрических нагрузок 3

Название	1. Исходные данные 2 Расчёт электрических нагрузок 3
Анкор	Расчетная работа Электрификация горных предприятий
Дата	24.01.2022
Размер	328.51 Kb.
Формат файла
Имя файла	ЭГР№32.docx
Тип	Документы #341054

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

ЭКГ-5А

ЭКГ-12

2СБШ-200

140

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	К_с	cos φ_р	tg φ_р		активная P_р, кВт		реактивная Q_р, 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

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:

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

УГГУ, кафедра ГМО-18-1

Руковод..

Стариков