Проектирование электроснабжения комбината по добыче медной, медно-цинковой и серной руды (стр. 3 из 6)

С – коэффициент, учитывающий допустимую температуру нагрева токоведущих жил кабеля ; Для кабелей с медными жилами при Uном = 127В - С = 8,5 1/град;

∆Uдоп = 4% допустимая потеря напряжения в сети освещения;

М – момент нагрузки на кабель, кВт × м.

1) АОШ-4 для освещения: комплекса рудоспуска Р = 2000Вт, 2 светильника горизонта

Р = 200 Вт, один прожектор Р = 1000Вт. Р_∑ = 3,2кВт L = 60метров + 12% = 67метров.

М = 3,2 × 67 = 214,4 кВт × м

Sрасч₁ =

= 6.3мм²

2) АОШ -4 для освещения : камеры УПП Р = 1600Вт, 4 светильника горизонта Р = 400Вт, один прожектор Р = 1000Вт. Р_∑ = 3кВт L = 70метров + 12% = 78метров.

М = 3 × 78 = 234 кВт × м

Sрасч₂ =

= 6,8мм²

К прокладке принимаем кабель марки ГРШЭ 3 × 6 + 1 × 2,5 , с Smin = 6мм².

Питание осветительной сети выполняется стандартным агрегатом , и загрузку его осуществляем практически на 100%, то ток уставки автоматического выключателя принимаем стандартный согласно паспорта Iу = 192А, Inom.авт = 16А.

3. Расчёт мощности силового трансформатора

Место установки УПП выбираем в центре нагрузок участка. Выбор места для УПП связан с тем, чтобы обеспечить качество электроэнергии по потере напряжения в соответствии с ГОСТ, т.к. для горно-добывающей промышленности не существует типовых графиков нагрузок. В то же время УПП не должно мешать нормальной работе транспорта и передвижению людей. Поэтому расчет осуществляем согласно инструкции по проектированию электроснабжения, по методу коэффициента спроса.

Расчётная мощность трансформатора:

Sрасч.тр. = k_c × Pnom_∑ / cosφ_срв, кВА

где k_c – коэффициент спроса, учитывающий К.П.Д. сети, одновременность работы электродвигателей, степень их нагрузки и их к.п.д.; Pnom_∑ - суммарная установленная мощность эл.приемников участка, кВт; cosφ_ср – средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников при фактической их нагрузке. Принимаем cosφ_ср = 0,86.

Определим коэффициент спроса для потребителей участка. Предварительно установили, что на проектируемом участке отсутствует автоматическая блокировка очередности пуска электродвигателей (п.1.1).

k_c = 0,29 + (0,71 × Pnom.max / Pnom_∑)

k_c = 0.29 + (0.71 × 110 / 200.5) = 0.67

Для корректировки расчета учитывая загруженность трансформатора вводим коэффициент возможного использования: k_исп = 1,25.

Определим расчетную мощность трансформатора:

Sрасч.тр = 0.67 × 200,5 / 0,86 = 156,2 кВА;

Sрасч. = Sрасч.тр / k_исп = 156,2 / 1,25 = 124,9кВА;

Выбираем трансформатор с Snom ≥ Sрасч. т.е тип ТСШВ с Snom = 160/6кВА /М.У.приложение 6/. Действующими ПБ § 436 использование маслонаполненных трансформаторов в участковых подстанциях запрещено.Выбранный трансформатор проверим по нагрузочному току потребителей. При этом должно соблюдаться условие:

I_2тр ≥ Iраб ;

Iраб. =

= = 354А

I₂ тр = Snom /

× U_{2 ном} = 160 / 1,73 × 380 = 243А

Из расчета выяснилось, что условия по току не соблюдаются : I_{2 тр} < I раб. Поэтому к расчёту принимаем силовой трансформатор большей стандартной мощности тип ТСШВ с Snom = 250/6 кВА.

Определим ток вторичной обмотки выбранного трансформатора :

I_{2 тр.} = 250 / 1,73 × 0,38 = 380 А

Условия по току соблюдаются: I_{2 тр} > I раб. Окончательно к установке принимаем трансформатор тип ТСШВ с Snom = 250/6 кВА.

Паспортные данные тр-ра ТСШВ:

Напряжение короткого замыкания 3,5% ;

Напряжение Х.Х. U_xx = 400B;

Потери мощности К.З. 2300Вт.

4. Расчёт кабельной сети участка

Кабельная сеть участка шахты состоит из:

1. Высоковольтного ( U =6кВ) магистрального кабеля между ЦПП-6 и УПП;

2. Магистрального низковольтного кабеля между УПП и распределительным устройством РПП-НН;

3. Низковольтных (U < 1000В) кабелей, питающих отдельные электроприёмники.

В следствии того, что участковую подстанцию установили в центре нагрузок участка, то для питания силового трансформатора подстанции прокладываем магистральный высоковольтный кабель от ЦПП-6 горизонта до УПП.

Для питания низковольтных потребителей в УПП предусматриваем низковольтное распределительное устройство РПП-НН.

От распределительного устройства прокладываем отдельные питающие кабели для каждого электроприемника, т.е. используем радиальную схему электроснабжения приемников.

Все кабели и высоковольтные и низковольтные прокладываем по борту выработок . Для не стационарных по почве. Крепления кабелей осуществляем с шагом 3метра.

Составим расчетную схему электроснабжения потребителей электроэнергии участка,

Выбираем типы кабелей с учётом окружающей среды и режимом работы электроприёмиников ( стационарный или нестационарный). Определяем длины кабелей с учётом их провисания 10%, плюс 2% на концевые разделки. Все расчеты проводим по плану горной выработки и указываем на расчетной схеме электроснабжения потребителей участка.

Скреперная лебёдка :

Lпк = 65м + 12% = 73м;

ВМ- 12 : Lпк = 35м + 12% = 39м;

Круговой опрокидыватель:

Lпк = 50м + 12% = 56м;

НКР: Lпк = 40м + 12% = 45м.

Выбираем сечение жил кабелей по нагреву, в соответствии с номинальными токами электроприёмников по соответствующим таблицам ПУЭ и по /М.У. приложение 5/.

Лебёдка скреперная : марка ЭВТ 3×25;

ВМ- 12 : марка ГРШЭ 3 × 70;

Круговой опрокидыватель: марка ЭВТ 3 × 10;

НКР : марка ГРШЭ 3 × 4.

Проверим кабельную сеть по допустимой потере напряжения в рабочем режиме и при пуске наиболее мощного и удаленного от УПП электродвигателя. Проверку сделаем для ВМ – 12. При этом должны соблюдаться условия:

- ток, проходящий по кабелю Iк ≥ Iдл.доп. 250А ≥ 220А

- напряжение на электродвигателе Uраб ≥ 0,95Unom 380B ≥ 361B

- напряжение на зажимах электродвигателя при пуске Uпуск ≥ 0,8Unom. Согласно ПУЭ отклонение от Unom при пуске в машинах 0,4кВ питание электродвигателя должно быть 100 ÷ 105% 380В ≥ 304В

При выбранной марке кабеля условия соблюдаются.

Выбор высоковольтного кабеля от ЦПП до УПП

Проектируемое УПП не догружено, поэтому выбор сечения высоковольтного кабеля выполняем по условию:

I_{В.В.РАСЧ.} =

, А

где Sтр.расч. – расчетная мощность силового трансформатора, кВА /определенная в п.3/;

Uвн = 6кВ – напряжение номинальное высоковольтной сети.

I_{В.В.РАСЧ} =

= 12А

Рекомендуемые марки кабеля: ЭВТ, СБН, СБВш, ЦСБН.

По найденному значению тока высоковольтного магистрального кабеля I_{В.В.РАСЧ} = 12А, выбираем необходимое сечение токоведущих жил S = 10мм², но из условия механической прочности к прокладке принимаем кабель с Smin = 16мм², с Iдлит.допуст. = 65А.

Принятый кабель проверим на термическую стойкость к токам короткого замыкания :

Iдлит.допуст. ≥ Iкз.max.

где Iдлит.допуст - предельно допустимый кратковременный т.к.з. для принятого сечения кабеля, А

I⁽³⁾кз.max. – ток трехфазного к.з. в начале кабеля, А (на шинах ЦПП)

I⁽³⁾кз.max. =

, А

где Sкз = 50МВА – мощность к.з. в точке сети, где установлена В.В. ячейка.

I⁽³⁾кз.max. =

= 4,8кА

Определим максимальное сечение В.В. кабеля из условия термической стойкости:

Sввк = I⁽³⁾кз.max × √t_ф /с, мм²

где I⁽³⁾кз.max - установившийся т.к.з. , А

t_ф – фиктивное время действия т.к.з. t_ф = 0,25с.

с = 145 (для кабелей с бумажной изоляцией) - термокоэффициент для кабелей до 10кВ с медными жилами

Sввк = 4,8кА ×√0,25/145 = 16,45мм²

Из условий т.к.з. выбранный кабель в рабочем режиме удовлетворяет условиям эксплуатации.

Протяженность кабельной трассы велика, поэтому проверяем в/в магистральный кабель по потере напряжения , при этом должно соблюдаться условие:

Uмввк ≤ ∆Uдоп, В

где ∆Uдоп – допустимая потеря напряжения в кабеле, В;

∆Uдоп = ± 5%Unom – в относительных единицах;

∆Uдоп =

= 300В – в абсолютных единицах.

Потери расчетного напряжения в кабеле составит:

Uмввк = √3 × Iмввк ×Lмввк(Кt × r₀ cosφ + x₀ sinφ), B

где Lмввк = 300м – по плану участка;

Кt = 1,12 - температурный коэффициент /М.У. прил.4/;

r₀, x₀ – активное и индуктивное удельные сопротивления кабеля принятого сечения,

Ом/км /М.У.прил.3/ ;

cosφ – средневзвешенный коэффициент мощности /табл.1/

sinφ – соответствующий cosφсрв.

r₀ = 1,15 Ом/км , x₀ = 0,102 Ом/км, cosφсрв.= 0,86, sinφ =0,51

Uмввк = √3 × 12 ×0,3 (1,12× 1,15 ×0,86 + 0,102 ×0,51) = 7,2В

Выполненный расчет потерь напряжения показывает, что расчетное значение ∆U = 7.2B, меньше ∆Uдоп =300В.

Проверим сечение в/в магистрального кабеля по экономической плотности тока, учитывая, что число часов максимума для оборудования участка составляет: Тmax = 5000ч/год.

Sэк = Iмввк/J, мм²

где J = 2,5А/мм² предельная плотность тока, соответствующая – Тmax, А/ мм² /М.У. прил.12/

Sэк = 12/2,5 = 4,8 мм²

По данному пункту расчета выбранное сечение кабеля, по рабочему режиму удовлетворяет условию Sэк << Smin = 16мм².

Окончательно сечение кабеля от ЦПП до УПП принимаем Smin = 16мм².

Выбор сечения магистрального низковольтного кабеля от УПП до РПП-НН

Определим фактический рабочий ток электроприемников участка, протекающий по магистральному низковольтному кабелю от УПП до РПП-НН.