Усятская свита включает пласты

• Название: Усятская свита включает пласты
• Дата: 31.01.2022
• Размер: 326.67 Kb.
• Имя файла: bibliofond_585068.rtf
• Тип: Документы; #347666
• страница: 3 из 4

Расчет электрических нагрузок экскаваторов производится по методу удельного электропотребления, если известна годовая производительность А_г экскаваторов, по формуле

, кВт
где - удельный расход электроэнергии для данного типа экскаватора (табл. 3), кВт×ч/м³;

А_г - годовая производительность экскаватора, м³/год (табл. 4);

Т_м - годовое число часов использования максимума активной нагрузки, ч.

Расчет электрических нагрузок производим по методу коэффициента спроса применительно к добычным и вскрышным экскаваторам (высоковольтные электропотребители), а также к буровым станкам и другим электроприемникам (низковольтные электропотребители) и заносим в таблицу 5.
; ; ,
где К_с - коэффициент спроса;

Р_уст - установленная мощность электропотребителей, кВт;

- соответствующий данной группы электропотребителей (рис. 1).

Под установленной мощностью Р_уст понимается суммарная номинальная мощность приемников, присоединенных к сети, за исключением трансформаторов собственных нужд.

Расчетная мощность по фидеру или участку определяется суммированием расчетных мощностей отдельных приемников с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки:
S_P = k_å
где k_å - коэффициент участия в максимуме нагрузки, k_å = 0,8¸0,9.

Для синхронных двигателей, работающих с опережающим величина Q_Р принимается со знаком минус, а значение в зависимости от загрузки двигателя , его номинального коэффициента мощности и тока возбуждения , определяется

Электрические нагрузки используются при выборе мощности трансформаторов, сечений линий по нагреву и экономической плотности тока, а также для определения величины потери напряжения в сети при длительном режиме работы электроприемников.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активная нагрузка
Р_пик = k_пикР_нм + Р_åн,
где k_пик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов,

k_пик = 1,6¸1,8; Р_нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Р_åн - суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка электроприемников с синхронным приводом берется равной нулю, а с асинхронным приводом - равной ее номинальному значению.
Таблица 4. Годовая производительность экскаваторов

Тип экскаватора	АГ, м3/год. 106
ЭШ-5.45М	1,5
ЭШ-20.75	5,2

Таблица 5. Исходные и расчетные данные

Электро-приемники	Кол-во	Мощность Руст, кВт	Коэффициенты				Расчетная мощность
			сos j	tgj	Kc	Активная, Рр, кВт		Реактивная, Qр, квар
Напряжение 6 кВ
Экскаватор ЭШ-4,45М	1	520	0,85 опер.	-1,25	0,6	312		-390
Экскаватор ЭШ-20.75	1	1900	0,7	-1,25	0,6	1140		- 1425
Итого:	2	2420	-	-	-	1452		-1815
Напряжение 0,38 кВ
2СБШ-200Н	1	282	0,7	- 1,25	0,7	198		202
Итого:	-	-	-	-	-	-		-
Всего:	3	2702	-	-		1650		-1613

2.2 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 S_тр ³ S_Р.

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.

Исходные данные для расчета (табл. 1):

Р_н1 = 282 кВт; cosj_н1 = 0,7; К_с1 = 0,7;

Р_н2 = 520 кВт; cosj_н2 = 0,85 (опер.); К_с2 = 0,6;

Р_н3 = 1900 кВт; cosj_н1 = 0,7; К_с3 = 0,6.
Р_Р1 = К_с1× Р_н1 = 0,7×282 = 198 кВт,

Р_Р2 = К_с2× Р_н2 = 0,6×520 = 312 кВт,

Р_Р3 = К_с3× Р_н3 = 0,6×1900 = 1140 кВт.
При расчете реактивной нагрузки экскаваторов с синхронным приводом, находим коэффициенты их загрузки ½b½ и по рис. 1 при известных cosj_Н и I_в = I_вн определяем значения cosj_Р:








Расчетная реактивная нагрузка экскаваторов:
Q_P1 = Р_Р1×tgj_Р1 = 198×1,02 = 202 квар,

Q_P2 = Р_Р2×tgj_Р2 = -312×1,25 = -390 квар,

Q_P3 = Р_Р3×tgj_Р3 = -1140×1,25 = -1425 квар.
Расчетная нагрузка по участку в целом:
S_P = K_S

кВ×А.
Принимаем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВ×А, установленный на передвижной комплектной трансформаторной подстанции 35/6 кВ. Паспортные данные трансформатора ТМН-2500/35: U_вн=35 кВ; U_нн=6,3 кВ; Р_хх=6,2 кВт; Р_кз=25 кВт; U_кз=6,5%.

Выбираем источник питания для бурового станка 2СБШ-200Н, который имеет расчетную активную мощность Р_Р=198 кВт.

Мощность трансформатора определяется:
, кВ×А
где cosj_Р - средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимают cosj_Р = 0,6-0,7. Тогда:

, кВ×А

Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (табл. 6), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВ×А.
2.3 Расчет электрических сетей
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 I_Р с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:
I_Р £ I_доп,
Расчетный ток в линии

где U_н - номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

где j_эк - экономическая плотность тока, А/мм²

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

Минимальное сечение

где t_п - 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.
Таблица 6. 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

Таблица 7. Основные конструктивные параметры кабеля (справочные величины) и длительно допустимые токовые нагрузки на гибкие силовые кабели, применяемые на карьерах

Число и номинальное сечение жил, мм²			Номинальный наружный диаметр, мм (справочные величины)		Расчётная масса, кг/км (справочные величины)	Длительно допустимые токовые нагрузки, А, при номинальной температуре окружающего воздуха 25°С
основных	заземления	вспомогательных
КГЭ, КГЭ-Т, КГЭ-ХЛ						КГЭ, КГЭ-Т	КГЭ-ХЛ
3х10	1х6	1х6		41,2	2170	82
3х16	1х6	1х6		43,8	2522	106	117
3х25	1х10	1х6		46,4	3014	141	157
3х35	1х10	1х6		50,2	3641	170	189
3х50	1х16	1х10		53,9	4309	213	235
3х70	1х16	1х10		63,3	5835	260	288
3х95	1х25	1х10		66,5	6998	313	346
3х120	1х35	1х10		72,0	8262	367	403
3х150	1х50	1х10		77,6	9802	413	458
3х10	1х6	-		41,2	2125	82	91
3х16	1х6	-		43,8	2507	106	117
3х25	1х10	-		46,4	3006	141	157
3х35	1х10	-		50,2	3636	170	189
3х50	1х16	-		53,9	4377	213	235
3х70	1х16	-		63,3	5966	260	288
3х95	1х25	-		66,5	7139	313	346
3х120	1х35	-		72,0	8431	367	403
3х150	1х50	-		77,6	9997	413

Указанные нагрузки даны для длительно допустимой температуры на жиле +65^оС.

Выбираем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2.

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

I_Р1вн = I_1вн = 38,5 А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-5.45М , А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-20.75 , А.

Принимаем сечения: кабелей (табл. 7):

СБШ-200Н - 2 (3х70+1х25+1х10) типа КГЭ, I_доп = 2х250, А;

ЭШ-5.45М - (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, I_доп = 90, А;

ЭШ-20.75 - (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, I_доп = 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 I_доп = 265 А

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:

2СБШ-200Н: кабель КГЭ(3х70) - R_о=0,26 Ом/км; Х_о=0,069 Ом/км;

ЭШ-5.45М: кабель КГЭ(3х16) - R_о=1,12 Ом/км; Х_о=0,094 Ом/км;

ЭШ-20.75: кабель КГЭ(3х50) - R_о=0,35 Ом/км; Х_о=0,072 Ом/км;

Воздушная линия (3х70) - R_о=0,45 Ом/км; Х_о=0,36 Ом/км.

Сопротивление линий (соответственно):

. R =(R_оl)/2 =(0,26×0,4)/2=0,05 Ом, Х =(Х_оl)/2=(0,069×0,4)/2=0,02 Ом;

. R = 1,12×0,35 = 0,39 Ом, Х = 0,094×0,35 = 0,03 Ом;

. R = 0,35×0,3 = 0,1 Ом, Х = 0,072×0,3 = 0,02 Ом;

. 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 КГЭ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).

Проверку сети по допустимым потерям напряжения на зажимах электроприемников производим для трех режимов работы: нормального рабочего, пикового, пускового при пуске наиболее мощного приемника.

Напряжение на зажимах n-го приемника в нормальном режиме

где U_о - напряжение холостого хода трансформатора, В;

U_Н - номинальное напряжение приемника, кВ;

Р_m и Q_m - соответственно суммарное активные и реактивные мощности, передаваемые по m-му участку, кВт и квар;

R_m и Х_m - 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;

I_п - пусковой ток, А; cosj_п=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 определяем следующим образом:
Р_пик =К_пик×Р_нм + Р_åн, кВт
где К_пик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, принимается равным 1,6-1,8;

Р_нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Р_åн - 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 используем формулу для определения потери напряжения в нормальном режиме.

Согласно ГОСТ напряжение на зажимах в нормальном режиме должно удовлетворять условию U_дв = (0,96 ¸ 1,1) U_н.

В режиме пиковых нагрузок U_пик ³ 0,9U_н. В режиме пуска U ³ 0,75U_н.

Сопротивление низковольтного кабеля 2СБШ-200Н приведено к ступени напряжения 6 кВ.

Проверим выбранную сеть в режиме пуска наиболее мощного двигателя (экскаватор ЭШ-20.75).

В, что составляет 0,67U_н < 0,75U_н.

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: S_тн = 6300 кВ×А; U₁ = 35 кВ; U₂ = 6,3 кВ; Р_кз = 46,5 кВт; u_к = 7,5%.

Кроме того, увеличим сечение воздушных линий до 95 мм² (I_доп=330 А), кабеля КГЭ для экскаватора ЭШ-20.75 до 95 мм² (I_доп=265 А).

Тогда напряжение на зажимах сетевого двигателя при пуске будет равно U_пуск.з = 4532 В, что составляет 0,755U_н.
2.4 Расчет токов короткого замыкания
Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности).

,
где U_б - базисное напряжение по данной ступени трансформации, U_б=6,3 кВ;

Х_*Sс - суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл. 9).

Токи от синхронных двигателей (СД)
I_t = k_tI_нS,
где I_нS - суммарный номинальный ток СД, кА
I_нS = ;
k_t - кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.
Таблица 9. Расчетные формулы для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения, приведенные к базисным условиям

Элементы системы электроснабжения	Расчетные формулы	Примечание
Сопротивление энергосистемы	cк бс= , где Sкз-мощность трехфазного короткого замыкания на шинах ГПП, от которой питается участковая подстанция
Двухобмоточные трансформаторы	c*бт =

Линия электропередачи c_*бл = c_оl Для ВЛ-6-35 кВ

cо = 0,4 Ом/км

r_{* бл} = Для КЛ-6 (10) кВ

cо = 0,08 Ом/км

c_{о бл} = Для КЛ-35 кВ

cо = 0,12 Ом/км

Синхронные двигатели c_*бсD =

Трехобмоточные трансформаторы










Х_*расч. = Х_*S ,
где Х_*расч. - суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания;

S_S - суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВ×А;

S_б - базисная мощность, МВ×А.

При Х_*расч. > 3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.

Суммарный ток короткого замыкания в данной точке
,
где I_ti - ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t, кА;

n - количество источников.

Ударный ток
,
где k _y - ударный коэффициент.

При r_S £ 0,3Х_S, k_у = 1,8, тогда i_y = 2,55I^².

Полный ток короткого замыкания

При k_у = 1,8 I_y = 1,52I^’’ или I_у » 0,6i_y.

Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени .

Токи двухфазных коротких замыканий определяются по следующим формулам
; ; .
С целью проверки кабеля экскаватора ЭШ-20.75 на термическую устойчивость от действия токов к.з., выполним расчет тока к.з. для схемы электроснабжения, приведенной на рис. 2, когда к спуску 3 подключен экскаватор ЭШ-5.45М. Тогда схема примет вид:

Выбираем базисные величины: S_б = 100 МВ×А; U_б = 6,3 кВ.

Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.

Сопротивление питающей системы Х_с = 0.

Сопротивление трансформатора (рис. 5)

Сопротивление ВЛ-6:



Сопротивление кабельных ЛЭП-6: Х_*4 = 0,03×2,5 = 0,07,

Х_*8 = 0,02×2,5 = 0,05.

Сопротивление синхронных двигателей:



Упростим схему замещения (см. рис. 5).

Х_*10 = Х_*1 + Х_*2 = 1,19 + 0,35 = 1,54;

Х_*11 = Х_*6 +Х_*7 + Х_*8 + Х_*9 = 0,45 + 0,6 + 0,05 + 11 = 12,1

Х_*12 = Х_*4 + Х_*5 = 0,07 + 40 = 40,07.

Определяем возможность объединения синхронных двигателей:

, т.е. находится в пределах 0,4 - 2,5.

Следовательно источники S₂ и S₃ можно объединить.

Параметры объединенной цепи будут равны:



Расчетное сопротивление цепи синхронных двигателей.
Х_{*СД расч.} =
Находим кратность токов к.з., посылаемых синхронными двигателями:

для Х_{*СД расч.}= 0,98 и t = ¥; К_t = 1,3.

Ток к.з., посылаемый синхронными двигателями:
кА.
Ток к.з. от энергосистемы в точке К1:
кА.
Суммарный ток к.з. в точке К1:
кА.
Минимальное сечение ВЛ-6 по условию термической устойчивости: мм², что меньше выбранного сечения 95 мм².

Минимальное сечение кабелей экскаватора ЭШ-20.75: мм².
2.5 Расчет токов однофазного замыкания на землю в сети 6 кВ
Расчет производится с целью выбора и настройки релейной защиты от однофазных замыканий, а также для определения величины допустимого сопротивления защитного заземления. Для сети с изолированной нейтралью.
,
где U_л - линейное напряжение сети, кВ;

С_S - суммарная емкость на фазу сети 6-10 кВ, мкФ,
,
где l_в и l_к - длина соответственно воздушных и кабельных линий напряжением 6-10 кВ, км;

С_к-удельная емкость на фазу кабельной ЛЭП напряжением 6-10 кВ, мкФ/км (таблица 10); n_эк - количество экскаваторов, подключенных к сети напряжением 6-10 кВ.

Для приближенных расчетов величину тока однофазного замыкания на землю можно определить по формуле

где U_л - линейное напряжение, кВ.