Расчет схемы электроснабжения участка карьера

 

Министерство  образования Российской Федерации

Московский  государственный открытый университет

Губкинский  институт (филиал)

 

Кафедра техники и  технологии горного производства

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

по  предмету

Системы электроснабжения горных предприятий

 

на тему:

"Расчет схемы электроснабжения участка карьера"

 

 

 

 

 

Выполнил:       Лунев А.Н.

                          Шифр:804393

Специальность:140211

Группа: ГЭ-04

Проверил: Быков А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Губкин 2008 г

 

Содержание:

                                                                                                                             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 _____________________________________________6

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.

 

Наименование	Значение
Средние расстояния от КРП до механизмов и ПКТП участка, км: ЭШ – 10/70 ЭКГ – 8И (7 шт.) ЭКГ – 4,6Б (3 шт.) ПКТП – 1000 ПКТП – 400 Расстояние от ГПП  до КРП, км Мощность к. з. системы, МВА Система водоотлива: напряжение ЭД, кВ мощность ЭД, кВт cos j количество	1,3 0,8 1,4 2,7 2,3 3,8 500   6,0 250 0,85 4

 

 

Техническая характеристика экскаваторов:

№ п.п.	Показатели	ЭШ-10/70	ЭКГ-4,6Б	ЭКГ-8и
1	Мощность, кВт	1250	250	630
2	Номинальное напряжение, кВ	6	6	6
3	КПД	0,94	0,93	0,95
4	Коэффициент мощности	0,8	0,9	0,8
5	Тип двигателя	синх	асинх	синх
6	Кратность пускового  тока	6,0	4,8	5,0
7	Кратность максимального  момента	2,0	2,2	2,1
8	Коэффициент мощности при  пуске	0,35	0,35	0,35
9	Кратность пускового  момента по отношению к номинальному	0,36	0,36	0,36
10	Кратность момента двигателя в конце этапа асинхронного пуска	1,5	1,5	1,5
11	Кратность момента сопротивления  механизма при скольжении 0,05	0,24	0,24	0,24

 

 

Техническая характеристика силовых трансформаторов, установленных  на экскаваторах:

 

№ п.п.	Показатели	ЭШ-10/70	ЭШ-15/90	ЭКГ-4,6Б	ЭКГ-8и
1	Установленная мощность, кВА	250	380	40	100
2	Коэффициент нагрузки	1,0	1,0	1,0	1,0
3	Коэффициент мощности потребителей	0,7	0,7	0,7	0,7

 

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-1000

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 

 

2,17+3,21=5,38%<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%+1,5%=4,71%<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+2,26=5,47%<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=104,3А принимаем провод А-25. Потеря напряжения:

Полная потеря напряжения от шин ГСП до ПКТП-1000 составляет 3,21%+4,7%=7,91%<10%.

 

2.5 Определим расчетные  нагрузки ПКТП-400:

По расчетному току I_расч=41,4А принимаем провод А-25. Потеря напряжения:

Полная потеря напряжения от шин ГСП до ПКТП-400 составляет 3,21%+1,7%=4,91%<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.

 

Наименование приемников	Кол-во приемников	Рном кВт(кВА)	ΣРном кВт(кВА)	kсп.т (k’сп.т)	cosφ	tgφ	Расчетная нагрузка
							кВт	кВар
							Ррасч=kсп.тΣPном	Qрасч=Ррасчtgφ
ЭШ-10/70 двигатели: тр-ры:	1	1250 250	1250 250	0,56 0,56	0,8 0,7	0,75 1,02	463 65	-347 66
ЭКГ-4.6Б двигатели: тр-ры:	3	250 40	750 120	0,5 0,5	0,9 0,7	0,48 1,02	435 49	209 50
ЭКГ-8И двигатели: тр-ры:	7	630 100	4410 700	0,45 0,45	0,8 0,7	0,75 1,02	2426 270	-1820 275
система водоотлива:	4	250	1000	0,8	0,85	0,62	800	-496
ПКТП-1000:	1	1000	1000	0,37	0,7	1,02	259	265
ПКТП-400:	1	400	400	0,37	0,7	1,02	104	106
ИТОГО:							4871	-1692

 

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 нагрузки 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(7шт.):

Определим ток замыкания на землю ВЛ 6кВ от КРП до экскаваторов ЭКГ-4,6Б(3шт.):

Определим ток замыкания  на землю ВЛ 6кВ от КРП до ПКТП-1000:

Определим ток замыкания  на землю ВЛ 6кВ от КРП до ПКТП-400:

Принимая длину кабелей  экскаваторов равной  400м, определим  ток замыкания на землю КЛ 6кВ экскаватора ЭШ-10/70:

ЭКГ-8И(7шт.):

ЭКГ-4,6Б(3шт.):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Список используемой литературы

1. Н.Н.Чулков, А.Н.Чулков. Электрификация карьеров в задачах и

     примерах. Москва «Недра» 1976

2. Л.В.Гладилин. Основы  электроснабжения горных предприятий. 

     Москва  «Недра» 1980

3. Электрификация открытых  горных работ. 

     Под общей ред. д.т.н.  В.И.Щуцкого. Москва «Недра» 1987

4. Справочник энергетика  карьера. Под ред. В.А.Голубева.

     Москва  «Недра» 1986

5. Электрооборудование  и электроснабжение горнорудных 

     предприятий.  Под общей ред. В.С.Виноградова.

     Москва  «Недра» 1983

6.Правила устройства  электроустановок.Москва. Энергоатомиздат  1986