Федеральное агентство по образованию

       Государственное образовательное учреждение

       высшего профессионального образования

       «Московский государственный открытый университет»

       Губкинский  институт (филиал) 

Кафедра техники и технологии горного  производства 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 

     по  предмету

     Системы электроснабжения горных предприятий 

     на  тему:

     "Расчет электроснабжения участка карьера"  
 
 
 

Студентки V курса

горно–нефтяного

факультета

Горожанкиной  А.А.

специальность 140211

                                                         группы: ГЭ-06

                                                         шифр: 806778 

Руководитель:

Быков А.А. 
 
 
 
 
 
 
 

г.Губкин-2010г. 

Содержание  расчетно-пояснительной  записки:

                                                                                                                             стр.

1. Задание на курсовой проект___________________________________ 3

2.Введение_____________________________________________________5

3. Выбор сечения проводов питающей ЛЭП от ГПП до КРП_________6

4. Выбор сечения  проводов ЛЭП и  жил кабелей, по  которым питаются  электроприемники _____________________________________________9

5.Проверка  условия пуска  наиболее мощного  электродвигателя_____12

6.Определение  числа и мощности  силовых трансформаторов  ГПП__14

7. Расчет тока замыкания  на землю сети 6кВ______________________16

8. Список используемой  литературы______________________________17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание на курсовой проект.

Техническая характеристика экскаваторов:

Техническая характеристика силовых трансформаторов, установленных на экскаваторах: 

ПКТП имеют  коэффициент загрузки 1,0 и коэффициент  мощности потребителей 0,7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

       Система электроснабжения современного карьера  представляет собой сложный комплекс, состоящий из линий электропередачи  высокого напряжения, стационарных и передвижных подстанций, распределительных пунктов, средств защиты линий электропередачи и трансформаторов при нарушениях нормальных режимов работы электроприёмников.

       Тяжёлые условия эксплуатации ЛЭП и трансформаторов  вызывают необходимость создания сложных схем защиты их от однофазных и многофазных замыканий.

       Важными элементами системы электроснабжения современного карьера являются синхронные двигатели, которые широко используются в приводе одноковшовых и роторных экскаваторов, а также в приводе мощных конвейеров. Работая в режиме перевозбуждения, синхронные двигатели существенно влияют на общий коэффициент мощности карьерных сетей, уровень напряжения и величину токов короткого замыкания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1.Выбор сечения проводов питающей ЛЭП от ГПП до КРП. 

    Принимаем следующие условия:

1. провода ЛЭП между ГПП и КРП – сталеалюминевые;
2. провода распределительных ЛЭП к экскаваторам ЭШ-10/70, ЭКГ-8И и ЭКГ-4.6Б - алюминиевые
3. питающие кабели марки КШВГ (сопротивлением кабелей в расчетах пренебрегаем).

Определим расчетную  нагрузку на шинах КРП.

Экскаватор  ЭШ-10/70:

,

    Экскаваторы ЭКГ-8И

    Экскаваторы ЭКГ-4,6Б:

    Трансформаторы  передвижных подстанций:

    ПКТП-630

    ПКТП-400

    Система водоотлива:

    Определим отдельно суммарные токи двигателей и трансформаторов: 

    Расчетный ток нагрузки:

    По  табл.15 выбираем по длительно допустимой нагрузке для питающей ЛЭП провод АС-185, .

    Определим сечение проводов питающей ЛЭП по экономической плотности. По табл.24 при  принимаем экономическую плотность тока для алюминиевых проводов . Тогда

    Выберем два сталеалюминевых провода  сечением по 150 мм² (АС-150). Определим потерю напряжения в ЛЭП. Для этого вычислим расчетные токи двигателей экскаваторов при максимальной нагрузке.

Экскаватор  ЭШ-10/70:

    Экскаваторы ЭКГ-8И:

    Экскаваторы ЭКГ-4,6Б:

    Система водоотлива:

    Определим суммарные токи экскаваторов и трансформаторов

    Определим максимальный расчетный ток

    Определим потерю напряжения в питающей ЛЭП

    где

    (удельные  сопротивления проводов взяты  по табл. 1 и 2) 

    Проверка  на потерю напряжения питающей ЛЭП  показала целесообразность выбора проводов АС-150, так как допустимая потеря могла достигать 5% U_ном 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.Выбор  сечения проводов  ЛЭП и жил кабелей,  по которым питаются  электроприемники 
 

    2.1 Определим расчетную нагрузку  для выбора сечения проводов  распределительной ЛЭП, по которой питается экскаватор ЭШ-10/70:

Максимальная  расчетная нагрузка:

 По расчетному  току I_расч выбираем алюминиевый провод сечением 50 мм² (А-50), I_доп=215А.

    Определим потерю напряжения в распределительной  ЛЭП 6 кВ

    Суммарная потеря напряжения будет  

    1,5+3,21=4,71%<10%

    По  расчетному току I_расч=88А, имея в виду, что кабель может быть навит на барабан в два-три слоя, для питания экскаватора ЭШ-10/70 выбираем кабель КШГВ . Кабель типа КШВГ имеет медные жилы, сопротивление которых мало. Поэтому проверять кабель на потерю напряжения не обязательно. 
 

    2.2 Определим расчетные нагрузки  экскаватора ЭКГ-4,6Б:

Максимальная  расчетная нагрузка:

    По  расчетному току I_расч=16,1А принимаем провод А-25. Потеря напряжения:

    Полная  потеря напряжения от шин ГСП до экскаватора ЭКГ-4.6Б составляет 3,21%+1,6%=4,81%<10%

    По  расчетному току I_расч=17А, имея в виду, что кабель может быть навит на барабан в два-три слоя, для питания экскаватора ЭКГ-4,6Б выбираем кабель КШГВ . Кабель типа КШВГ имеет медные жилы, сопротивление которых мало. 
 

    2.3 Определим расчетные нагрузки  экскаватора ЭКГ-8И

    Максимальная  расчетная нагрузка:

    По  расчетному току I_расч=100А принимаем провод А-25. Потеря напряжения:

    Полная  потеря напряжения от шин ГСП до экскаватора ЭКГ-8И составляет 3,21+3,6=6,81%<10%

    По  расчетному току I_расч=100А, имея в виду, что кабель может быть навит на барабан в два-три слоя, для питания экскаватора ЭКГ-8И выбираем кабель КШГВ . Кабель типа КШВГ имеет медные жилы, сопротивление которых мало. 
 

    2.4 Определим расчетные нагрузки  ПКТП-1000:

    По  расчетному току I_расч=65,89А принимаем провод А-25. Потеря напряжения:

    Полная потеря напряжения от шин ГСП до ПКТП-630 составляет 3,21%+3,7%=6,91%<10%.  

    2.5 Определим расчетные нагрузки  ПКТП-250:

    По  расчетному току I_расч=25,59А принимаем провод А-25. Потеря напряжения:

    Полная  потеря напряжения от шин ГСП до ПКТП-250 составляет 3,21%+1,4%=4,61%<10%.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3. Проверка условия  пуска наиболее  мощного электродвигателя. 

    Проверим  выбранное сечение проводов воздушной  распределительной ЛЭП по условиям пуска синхронного двигателя экскаватора ЭШ-10/70. За источник питания примем шины ГПП с неизменным напряжением 6,3 кВ. Определим потерю напряжения на шинах КРП, к которым подключен экскаватор, до пуска его двигателя. Так как k_сп.мах=1.5 одинаков при одном и двух работающих экскаваторах ЭШ-10/70, то суммарный ток I_{расч.мах} будет равен:

    Отсюда  напряжение на шинах КРП до пуска двигателя экскаватора ЭШ-10/70 будет:  

    Напряжение (в относительных единицах) на шинах  КРП до пуска двигателя

    Определим напряжение на зажимах двигателя  при запуске: 

    Номинальный ток синхронного двигателя:

    Пусковой  ток двигателя

    Сопротивления от источника питания (шин ГПП) до вводов двигателя:

    Определим величину коэффициента

    Проверим, развернет ли двигатель присоединенные к нему генераторы:

    Из  полученного неравенства видно, принятый для распределительной  ЛЭП провод АС-150 обеспечивает условие  пуска синхронного двигателя  по потере напряжения.

    Определим минимальный момент, развиваемый  двигателем в конце этапа асинхронного пуска,

    Момент  двигателя при вхождении в  синхронизм значительно превышает  момент присоединенных к нему генераторов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Определение  числа и мощности  силовых трансформаторов  ГПП. 

    Определяем  мощность и число силовых трансформаторов  ГПП. Количество приемников, их установленная  мощность и расчетные нагрузки сведены  в таблице. 
 

    По  данным таблицы определим расчетную  мощность для выбора трансформаторов  на ГПП:

    Определим число трансформаторов для ГПП. Ввиду наличия водоотлива карьер относится к 1-й категории по надежности электроснабжения. Поэтому на ГПП должно быть установлено минимум два трансформатора, а их мощность должна быть такой, чтобы при отключении одного из них обеспечить питание не менее 75-80% нагрузки подстанции. В нашем случае 0,75S_расч=0,75*5200=3900кВА.

    Принимаем два трансформатора типа ТМН-4000/35У1.

    S_ном.т=4000кВА;

    Напряжение 35/6кВ;

    ΔP_хх=6,7кВт;

    ΔP_м=33,5кВт;

    I_хх=1,0%I_ном;

    u_к=7,5%;

    При отключении одного трансформатора второй обеспечивает нагрузку карьера:

    Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

    Определим потери мощности и энергии в трансформаторах (принимаем k_П.П=0,05кВт (кВАр):

    При круглосуточной работе карьера (Т_год=8760ч) с нагрузкой 7098,5 кВт потери мощности и энергии в обоих трансформаторах составят:

    5. Расчет тока замыкания  на землю сети 6кВ. 

    Определим ток замыкания на землю на ВЛ 6кВ от ГПП до КРП:

    Определим ток замыкания на землю ВЛ 6кВ от КРП до экскаватора ЭШ-10/70:

    Определим ток замыкания на землю ВЛ 6кВ от КРП до экскаваторов ЭКГ-8И:

    Определим ток замыкания на землю ВЛ 6кВ от КРП до экскаваторов ЭКГ-4,6Б: