Схема электроснабжения 3 квт

Электроснабжение

Исходные и расчетные данные заносятся в таблицу 5, где необходимо отдельно сгруппировать высоковольтные приемники участка карьера (экскаваторы) и низковольтные приемники (буровые станки, конвейеры, насосы, приборы освещения и т.п.). В таблице указываются количество и мощность приемников, суммарная установленная мощность по каждому типу приемников, коэффициент спроса, коэффициент мощности, расчетная активная и реактивная мощность. По каждой группе приемников подсчитывается суммарная расчетная полная мощность.

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

где kпик – коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, kпик = 1,61,8; Рнм –номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт; Рн — 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.

Годовая производительность экскаваторов

1.2. 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 Sтр  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.

Исходные данные для расчета (табл.1):

При расчете реактивной нагрузки экскаваторов с синхронным приводом, находим коэффициенты их загрузки  и по рис.1 при известных cosН и Iв = Iвн определяем значения cosР :

Расчетная реактивная нагрузка экскаваторов:

Расчетная нагрузка по участку в целом:

Выбираем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВА [6, 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

где cosР – средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимают cosР = 0,6-0,7. Тогда:

Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (табл.6), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВА.

1.3. 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 IР с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:

Расчетный ток в линии

где Uн – номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

где jэк – экономическая плотность тока, А/мм 2 [6, с.158, табл.9.3].

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

где tп – приведенное время.

Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами =7; для кабелей с таким же напряжением, но с алюминиевыми жилами =12.

Техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций

типа ПСКТП-100/6, ПСКТП-250/6 и ПСКТП-400/6 с сухим трансформатором

Токовые нагрузки относятся к кабелям как с заземляющей жилой, так и без таковой.

Приведенные нагрузки допускаются при температуре окружающего воздуха +25 о С.

Указанные нагрузки даны для длительно допустимой температуры на жиле +65 о С.

Выбрать 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

Расчетный ток воздушного спуска бурового станка принимаем равным номинальному первичному току трансформатора ПСКТП

Расчетный ток экскаватора ЭШ-5.45М

Расчетный ток экскаватора ЭШ-20.75

Принимаем сечения: кабелей (табл.7):

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

Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа АС-70 с Iдоп = 265 А [л.4, с.158, табл.9.2].

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий [л.8, с.275, табл.7.12; л.4, с.156, табл.9.1; л.4, с.158, табл.9.2]:

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):

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:

где — потеря напряжения в сети в общих с пускаемым двигателем элементах сети; Iп – пусковой ток, А; cos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 рекомендуется определять следующим образом:

где Кпик – коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, принимается равным 1,6-1,8; Рнм – номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт; Рн – 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 напряжение на зажимах в нормальном режиме должно удовлетворять условию

В режиме пиковых нагрузок

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

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

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:

Кроме того, увеличим сечение воздушных линий до 95 мм 2 (Iдоп =330 А), кабеля КШВГ для экскаватора ЭШ-20.75 до 95 мм 2 (Iдоп =265 А). Тогда напряжение на зажимах сетевого двигателя при пуске будет равно Uпуск.з = 4532 В, что составляет 0,755Uн.

^ 1.4. Расчет токов короткого замыкания

При расчете токов короткого замыкания необходимо определить следующие параметры:

  1. Действующее значение начального сверхпереходного тока для выбора уставок быстродействующей защиты I ’’ ;
  2. Установившийся ток короткого замыкания для проверки на термическую устойчивость электрических аппаратов и кабелей I ;
  3. Ударный ток короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость ;
  4. Наибольшее действующее значение полного тока короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость в течение первого периода процесса короткого замыкания Iу ;
  5. Действующее значение полного тока короткого замыкания для произвольного момента времени для выбора выключателей по отключаемому току It ;
  6. Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени при проверке выключателей по отключаемой ими мощности St .

Для расчета необходимо составить расчетную схему со всеми участвующими в питании короткого замыкания источниками тока, руководствуясь правилами устройства электроустановок, выбрать расчетные точки короткого замыкания; составить схему замещения с указанием сопротивлений в относительных единицах. Схема замещения путем соответствующих преобразований сводится к простейшему виду.

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности):

где Uб – базисное напряжение по данной ступени трансформации, Uб =6,3 кВ; Х*с – суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл.9).

Токи от синхронных двигателей (СД)

где Iн — суммарный номинальный ток СД, кА;

kt – кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени [6, с.85, рис.5.5].

Расчетные формулы для определения сопротивлений элементов

системы электроснабжения, приведенные к базисным условиям

Элементы системы электроснабжения

На рис.5.5, л.6, с.85

где Х*расч. – суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания; S — суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВА; Sб – базисная мощность, МВА.

При Х*расч.  3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.

Суммарный ток короткого замыкания в данной точке

где Iti – ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t. кА; n – количество источников.

где k y – ударный коэффициент.

Для длинных кабельных линий, где активное сопротивление довольно велико, значение kу определяется по кривой, изображенной на рис.5.6, л.4, с.86.

Полный ток короткого замыкания

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:

Рис.4.Схема подключения экскаватора ЭШ-5.45М

Выбираем базисные величины:

Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.

Сопротивление питающей системы Хс = 0.

Сопротивление трансформатора (рис.5)