Проектирование электроснабжения комбината по добыче медной, медно-цинковой и серной руды

М = Р ∑ × L, кВт × м

где L – длина кабеля освещения, м

Р∑ - суммарная нагрузка на кабель, кВт.

Принимая во внимание то, что по расчетам к установке приняты 2 агрегата, выполним распределение осветительной нагрузки между ними, в соответствии с местом установки агрегата. Определим длины кабелей с учетом их провисания 10%, плюс 2% на концевые разделки.

Sрасч = , мм2

где Sрасч. – расчетное сечение силовой жилы кабеля, мм2;

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. = kc × Pnom∑ / cosφсрв, кВА

где kc – 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; cosφср – средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников при фактической их нагрузке. Принимаем cosφср = 0,86.

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

kc = 0,29 + (0,71 × Pnom.max / Pnom∑)

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

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

Определим расчетную мощность трансформатора:

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

Sрасч. = Sрасч.тр / kисп = 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:

I2тр ≥ Iраб ;

Iраб. = =  = 354А

I2 тр = Snom /  × U2 ном = 160 / 1,73 × 380 = 243А

Из расчета выяснилось, что условия по току не соблюдаются : I2 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 :

I2 тр. = 250 / 1,73 × 0,38 = 380 А

Условия по току соблюдаются: I2 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. Uxx = 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:

IВ.В.РАСЧ. = , А

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

Uвн = 6кВ – напряжение номинальное высоковольтной сети.

IВ.В.РАСЧ =  = 12А

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

По найденному значению тока высоковольтного магистрального кабеля IВ.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 × √tф /с, мм2

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

tф – фиктивное время действия т.к.з. tф = 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.

Iмкнн = Кс × Руст∑ / × Unom × cosφcрв, А

где Кс = 0,67 - коэффициент спроса /п.3/

Руст∑ = 200,5 - установленная мощность, кВт /табл.1/

Unom = 380B – номинальное напряжение сети, В

cosφcрв = 0,86 -средневзвешенный коэффициент мощности / табл.1./

Iмкнн = 0,67 × 200,5 / × 0,38 ×0,86 = 237,7 А

Из-за того, что температурный режим на горизонте имеет отклонение от нормальных условий, вводим поправочный температурный коэффициент Кt = 1,12

Iф.раб. = Iмкнн × Кt = 237.7 × 1.12 = 265A

Из расчета видно, что нагрузочный ток велик, поэтому к прокладке принимаем 2(две) нитки кабеля. Тогда фактический рабочий ток распределится на две нитки.

I׀ ф.раб. = Iф.раб. / n = 265 / 2 = 132,7А

где n – число параллельно включенных кабелей.

К прокладке приняли кабель ЭВТ, то необходимое сечение токоведущих жил для данного тока Smin = 50мм2, с Iдл.доп. = 155А.

Выбор кабелей для питания отдельных электроприемников

Предварительно составив расчетную схему питания электроприемников участка и задавшись марками кабелей выбираем сечение токоведущих жил по нагреву рабочим током.

При этом учитываем количество приводов электроприемников , и при расчете сечения необходимо выполнить условие по токам:

Inom ≤ Iдл.доп., А

Определим сечение токоведущих жил кабеля для:

1 Вентилятора ВМ-12, данные находим по таблице нагрузок /табл.1/

Inom = 220A, согласно /М.У.прил 5/, выбираем кабель тип ГРШЭ 3×70

2 Скреперной лебёдки 55ЛС-2С, Inom = 98А выбираем кабель тип ЭВТ 3 × 25

Для многодвигательных приводов сечение кабеля выбирается по допустимой температуре нагрева рабочим расчетным током, который определяется по формуле:

Iрасч. =  , А

где ∑Руст.- установленная мощность эл. двигателей агрегата, Вт

Кс = 0,67 - коэффициент спроса.

Cosφcрв.- средневзвешенный коэффициент мощности эл. приемника.

Определим сечение токоведущих жил кабеля для многодвигательных приводов:

1 Круговой опрокидыватель ОК4,0-410-75, к мощности опрокидывателя прибавим мощность параллельно подключенного вентилятора СВМ-5

Iрасч = = 30,83А

К установке принимаем кабель тип ЭВТ 3 × 10 с I = 45A./М.У.прил5/

2 Станок глубокого бурения НКР-100М

Iрасч = = 10,43А

К установке принимаем кабель тип ГРШЭ 3×4 с I = 45A. ./М.У.прил5/

Проверка кабельной сети для рабочего режима по потере напряжения

Проверку выполним для самого мощного электроприемника, вентилятора местного проветривания тип ВМ-12, и самого удаленного скреперной лебедки 55ЛС-2С.

Согласно ГОСТ, потеря напряжения в рабочем режиме с учетом силового трансформатора составляет:

∆Uдоп. = ± 10%Uном – в относительных единицах, что составляет в абсолютных единицах Unom = 380B. Определим ∆Uдоп. в абсолютных единицах:

∆Uдоп = Unom × ∆Uдоп. / 100 = 380 × 10 / 100 = 38В

Потери напряжения до отдельных потребителей состоят из потерь в силовом трансформаторе, в низковольтном магистральном кабеле, и в питающем кабеле элктроприемника.

∆Uрасч. = ∆Uтр + ∆Uмкнн + ∆Uпк

где ∆Uтр – потери напряжения в трансформаторе;

∆Uмкнн - потери напряжения в магистральном низковольтном кабеле до УПП;

∆Uпк - потери напряжения в питающем кабеле электроприемника.

Определим потери напряжения на каждом из участков.

Потери напряжения в силовом трансформаторе УПП определим через ток вторичной обмотки:

∆Uтр = I2nom × Zтр,В I2nom = , А Zтр = , Ом

где I2nom – ток вторичной обмотки тр-ра УПП, А;

Snom – мощность тр-ра, ВА;

Uk = 3,5В напряжение К.З. вторичной обмотки;

Zтр – полное сопротивление тр-ра, Ом.

I2nom =  = 362 А

Через паспортные данные принятого к установке силового тр-ра , определим полное сопротивление тр-ра:

Zтр =  = 0,02 Ом

∆Uтр = 362 × 0,02 = 7,24В

Определение потери напряжения в магистральном кабеле от УПП до РПП-НН

∆Uмкнн = √3 × Iмкнн × ( Rмкнн × Cosφсрв + Xмкнн × Sinφсрв), В

где Iмкнн = 237,7А

Cosφсрв = 0,86

Sinφсрв = 0,51

При параллельной работе нескольких кабелей, значения Rмкнн и Xмкнн определяются:

- активное и индуктивное сопротивления кабеля определяем с учетомколичества ниток параллельной работы, в количестве двух

Rмкнн = Kt × R0 × ℓмкнн / n, Ом

Xмкнн = X0 × ℓмкнн × n , Ом

где R0 = 0,37 Ом, X0 = 0,0625 Ом – соответствующие активное и индуктивное сопротивления единичной длины принятого сечения кабеля.

Kt = 1,18 – температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления кабеля с повышением его нагрева до t = 65°C ℓмкнн = 0,02км – расстояние от УПП до РПП-НН n = 2шт - количество ниток кабеля.

Rмкнн = 1,18× 0,37× 0,02 / 2 = 0,0043 Ом

Xмкнн = 0,0625 × 0,02 ×2 = 0,0025 Ом

∆Uмкнн = 1,73 × 237,7× (0,0043 × 0,86 + 0,0025 × 0,51) = 1,97 В

Определение потери напряжения в питающем электроприёмник кабеле

Определим потерю напряжения самого мощного электроприёмника вентилятора местного проветривания ВМ-12.

∆Uп.к. = √3 × I п.к. × (R п.к. × Cosφсрв + X п.к. × Sinφсрв)

где I п.к. = Inom.дв = 220А;

R0 = 0.26 Ом/км, X0 = 0.0612 Ом/км – активное и реактивное сопротивления единицы длины принятого к установке кабеля /М.У.прил.3/ ;

ℓ п.к.= 0,039км длина питающего кабеля по расчетной схеме п.4.5;

Cosφсрв = 0,89;

Sinφсрв = 0,46.

R п.к. = R0 × ℓ п.к = 0.26 × 0,039 = 0,01 Ом

X п.к. = X0 × ℓ п.к = 0.0612 × 0,039 = 0,002 Ом

∆Uп.к.1 = 1,73 × 220 × (0,01. × 0,89 + 0,002 ×0,46) = 4,08В

Осуществим проверку в рабочем режиме для самого удаленного электроприемника скреперной лебёдки 55ЛС-2С.

∆Uп.к. = √3 × I п.к. × (R п.к. × Cosφсрв + X п.к. × Sinφсрв)

где I п.к. = Inom.дв = 98А;

R0 = 0,74Ом/км, X0 = 0,0662Ом/км;

ℓ п.к.= 0,073км;

Cosφсрв = 0,86;

Sinφсрв = 0,51.

R п.к. = R0 × ℓ п.к = 0,74 × 0,073 = 0,054 Ом

X п.к. = X0 × ℓ п.к = 0,0662 × 0,073 = 0,0048 Ом

∆Uп.к.2 = 1,73 × 98 × (0,054 × 0,86 + 0,0048 × 0,51) = 8,27В

Суммарная потеря напряжения до ВМ-12 и 55ЛС-2С совместно с ∆Uтр. составляет:

∆Uрасч. = ∆Uтр. + ∆Uмкнн + ∆Uп.к.1 + ∆Uп.к.2 = 7,24 + 1,97 + 4,08 + 8,27 = 21,56В

Вывод: допустимая потеря напряжения по ГОСТ ∆Uдоп. = 38В превышает расчетное значение ∆Uрасч. = 21,56В т.е.условия эксплуатации в рабочем режиме соблюдаются.

Проверка кабельной сети участка по потере напряжения в пусковом режиме

Для обеспечения рабочего режима при пуске асинхронного двигателя, напряжение на их зажимах должно быть Uпуск. ≥ 0,8 Unom.

Uпуск. ≥ 0,8 × 380В = 304В

Проверку выполним для самого мощного электроприемника, которым является ВМ-12.

Фактическая величина напряжения на зажимах двигателя при его пуске определяется из соотношения :

Uпуск = , В

где U2xx.тр. = 400В – напряжение х.х. вторичной обмотки тр-ра, В;

U2nom = 380В; Iпуск = 220А – номинальный ток пускаемого двигателя;

Cosφсрв.= 0.89 , Sinφсрв = 0.46 - коэффиценты мощности пускаемого эл. двигателя;

∆Uocm.дв.- потери напряжения в магистральном кабеле, вызванные работой всех работающих двигателей, за исключением пускаемого, В

∑R = Rтp.+ Rм.к.+ Rп.к. Ом; ∑X = Xтр.+ Xм.к.+ Xп.к. Ом

Для определения ∑R и ∑X необходимо определить Rтp. и Xтр .

Rтp. =  =  = 0,0058 Ом

где Рк = 2300Вт – мощность потерь к.з. выбранного тр-ра /М.У.прил.6/

I2nom = 362А – номинальный ток обмотки н.н. тр-ра.

Из треугольника сопротивлений, по т.Пифагора определим:

Xтр.= .= =0,0191 Ом

где Zтр.= 0,02 Ом – полное сопротивление трансформатора /п.4.7.4/

∑R = Rтp.+ Rм.к.+ Rп.к.= 0,0058 + 0,0043 + 0,01 = 0,0201 Ом

где Rм.к = 0,0043 Ом – активное сопротивление магистрального кабеля н.н. /п.4.7.5/

Rп.к.= 0,01 Ом - активное сопротивление выбранного кабеля до ВМ-12 /п.4.7.6/

∑X = Xтр.+ Xм.к.+ Xп.к.= 0,0191 + 0,0025 + 0,002 = 0,0236 Ом

где Xм.к = 0,0025 Ом – индуктивное сопротивление магистрального н.н. кабеля /п.4.7.5/

Xп.к = 0,02 Ом – индуктивное сопротивление выбранного кабеля до ВМ-12 /п.4.7.6/

Потерю напряжения, ∆Uост.дв. в магистральном кабеле определим по формуле:

∆Uост.дв.= √3 × I'м.к. × (Rтр × Cosφсрв. + Xтр × Sinφсрв.), В

где I'м.к. = Кс × Р'nom√3 / Unom × Cosφсрв., A – ток в магистральном кабеле от всех работающих электродвигателей, кроме пускаемого;

Р'nom = P∑ уст. – Pnom пуск.дв. , кВт – мощность всех эл. двигателей, кроме пускаемого;

P∑ уст = 200,5 кВт /таблица 1/.

Кс = 0,67 – коэффициент спроса потребителей участка /п.3/

Cosφсрв = 0,86 Sinφсрв = 0,51 коэффициенты мощности.

Р'nom = P∑ уст. – Pnom пуск.дв. = 200,5 – 110 = 90,5кВт

I'м.к. = Кс × Р'nom√3 / Unom × Cosφсрв = 0,67 × 90,5 ×√3 / 0,38 ×0,86 = 321,77A

∆Uост.дв.= √3 × 321,77 × (0,0058 × 0,86. + 0,0191 ×0,51) = 8,17В

После определения всех величин, определяем Uпуск.:

Uпуск =  = 380,9В

Произведенный расчет показывает, что условие по потере напряжения в пусковом режиме соблюдается: Uпуск ≥ 0,8Unom, B

Uпуск = 380,9В > 304B

Расчёт токов короткого замыкания в низковольтной кабельной сети

Токи К.З. определяются для выбора по ним пускозащитной аппаратуры, проверки кабельной сети на термическую стойкость к токам короткого замыкания, расчета токовых уставок максимальной токовой защиты.

Токи трёхфазного к.з. определяют для случая замыкания в начальной точке ответвления, когда они максимальны, т.е. непосредственно на РПП-НН, для выбора группового автоматического выключателя.

Токи двухфазного к.з. рассчитываем в наиболее удаленной точке защищаемого ответвления. Они необходимы для выбора уставки тока срабатывания максимальной токовой защиты коммутационного аппарата (пускателя).

Перед расчетом токов короткого замыкания, составим расчётную схему и схему её замещения, на которой все элементы участковой сети изображаются в виде активных и индуктивных сопротивлений. /рисунок 4, лист 32/

В расчетных точках определим токи к.з. по формулам:

I(3)к.з.= , А I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з, А

где Z – полное сопротивление до точки к.з., Ом

Z = , Ом

∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к., Ом

где Rмввк = kR0Lмввк, Ом – активное сопротивление в.в. кабеля;

k = 0,004 – коэффициент приведения сопротивления ВВ кабеля к напряжению 0,4кВ;

R0 – удельное сопротивление принятого ВВ кабеля, Ом/км /М.У.прил3/;

Lввк – длина ВВ кабеля, км;

Rтр = 0,0058 Ом активное сопротивление тр-ра УПП / п.4.8/;

Rмкнн – активное сопротивление магистрального кабеля НН, Ом /п.4.6/;

Rп.к. – активное сопротивление питающего кабеля, Ом /п.4.7/.

∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к, Ом

где Xc = Uxx / S к.з.= 0,4 / 50 = 0,008 Ом;

S к.з = 50МВА – мощность к.з. на шинах ЦПП;

Uxx = 0,4кВ – напряжение холостого хода тр-ра;

Xмввк = X0Lмввк – индуктивное сопротивление ВВ кабеля, Ом;

Xтр = 0,0191 Ом – индуктивное сопротивление тр-ра УПП, /п.4.8/;

Xмкнн – индуктивное сопротивление магистрального кабеля НН, Ом /п.4.6/

Xп.к – индуктивное сопротивление питающего кабеля, Ом /п.4.7/.

Rмввк = kR0Lмввк = 0,004 × 1,15 × 0,3 = 0,00138Ом

Xмввк = X0Lмввк = 0,102 × 0,3 = 0,0306Ом

Произведем расчет токов короткого замыкания для ВМ-12:

∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,01 = 0,02148 Ом

∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,002 = 0,054208 Ом

Z =  = = 0,0583 Ом

I(3)к.з.= =  = 4750 А

I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 4750 = 4132 А

Расчет токов короткого замыкания для скреперной лебёдки 55ЛС-2С:

ℓпк = 0.073км – длина питающего кабеля по расчетной схеме;

R0 = 0.74 Ом, X0 = 0.0662 Ом - активное и реактивное сопротивления един.длины данного кабеля /М.У.прил.3/.

Rп.к. = R0 × ℓпк = 0,74 × 0,073 = 0,054 Ом X п.к. = X0×ℓпк = 0.0662 × 0.073 = 0.0048 Ом

∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,054 = 0,0655 Ом

∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,0048 = 0,065 Ом

Z = = =0,09 Ом

I(3)к.з.= =  = 3800 А

I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 3800 = 3306 А

Рассчитаем токи короткого замыкания для НКР-100М:

ℓпк = 0,045км – длина питающего кабеля по расчетной схеме;

R0 = 4,6 Ом, X0 = 0,095 Ом - активное и реактивное сопротивления един.длины данного кабеля /М.У.прил.3/.

Rп.к. = R0 × ℓпк = 4,6 × 0,045 = 0,2 Ом X п.к. = X0×ℓпк = 0,095 × 0,045 = 0,0042 Ом

∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,2 = 0,21148 Ом

∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,0042 = 0,0644 Ом

Z = = = 0,2 Ом

I(3)к.з.= =  = 1266 А

I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 1266 = 1101 А

Рассчитаем токи короткого замыкания для Кругового опрокидывателя ОК4.0-410-75:

ℓпк = 0,056км – длина питающего кабеля по расчетной схеме;

R0 = 1,84 Ом, X0 = 0,073 Ом - активное и реактивное сопротивления един.длины данного кабеля /М.У.прил.3/.

Rп.к. = R0 × ℓпк = 1,84 × 0,056 = 0,1 Ом X п.к. = X0×ℓпк = 0,073 × 0,056 = 0,004 Ом

∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,1 = 0,11148 Ом

∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,004= 0,0642Ом

Z = = = 0,118 Ом

I(3)к.з.= = = 2000 А

I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 2000 = 1740 А

5. Выбор коммутационной аппаратуры, уставок и вставок максимальной защиты

Комплексные распределительные устройства (ячейки) выбираются в зависимости от назначения, исполнения, номинального тока и проверяются по предельному току отключения.

Для расчета необходимо выбрать КРУ, т.к. в конце магистральной линии включен силовой трансформатор УПП.

Inom яч ≥ Iмквв

где Iмквв = 12А – ток протекающий по в/в кабелю, подающему питание на УПП.

Принимаем ближайшее стандартное значение Inom яч = 60А.

Принятую ячейку проверяем по предельной коммутационной способности, т.е. отключение трехфазного Т.К.З., при этом соблюдаем условие:

Inp ≥ I(3)к.з.× 1,5; А

где I(3)к.з = 4,8кА /п.4.5.2/.

Inp ≥ 4,8.× 1,5 кА

Inp ≥ 7,2кА

К установке принимаем комплексное распределительное устройство КРУРН (рудничное нормальное), с Inp откл. = 20кА.

Рассчитаем токовую уставку максимальной токовой защиты ячейки:

Iy ≥ 1.2 ÷ 1.4 ×  , A

где КТ – коэффициент трансформации силового тр-ра УПП:

КТ = Uв.н / Uxx = 6000 / 400 = 15

1.2 ÷ 1.4 – коэффициент надежности, исключающий ложное срабатывание максимальных реле. Принимаем значение коэффициента 1.2;

In.max = 1200А - пусковой ток самого мощного потребителя на стороне низкого напряжения;

I1nom – ток первичной обмотки силового тр-ра УПП, А;

I1nom = SТР.УПП / √3 × U1 nom = 250 / 1.73 × 6 = 24.08A

Определим расчетное значение уставки максимальной токовой защиты:

Iy = 1.2 ×  = 124,8A

Определим расчетное значение Iy – для многодвигательных приводов с одновременным включением двигателей:

In.max = ∑Iп.дв, А

где ∑Iп.дв – суммарный пусковой ток одновременно включаемых двигателей, А.

1 Круговой опрокидыватель ОК4,0-410-75:

Iy = 1.2 ×  = 45,28A

2 Станок глубокого бурения НКР- 100М:

Iy = 1.2 ×  = 39,36A

Из рассчитанных значений уставок м.т.з. выбираем большее значение Iy = 124,8А.

В соответствии с расчетным значением уставки принимаем ближайшее стандартное значение: Iycm = 140A.

По принятой уставке определим ток срабатывания реле РТМ:

Icp.p = =  = 11.6A

Принимаем фиксированное положение реле РТМ с Icp.pеле = 12,5А.

Принятую уставку проверяем на способность отключить минимальное значение т.к.з. защищаемого участка сети, т.е. двухфазного к.з. При этом должно соблюдаться условие: kЧ ≥ 1,5 – коэффициент чувствительности защиты;

Определим значение kЧ - коэффициент чувствительности для принятой уставки:

kЧ = = = 1,99

Из расчета видно, что kЧ = 1,99 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.

Выбор автоматических выключателей и уставок их максимальной токовой защиты

Выбираем групповой автоматический выключатель устанавливаемый перед РПП-НН, а также фидерные автоматы для отходящих от РПП-НН кабельных трасс до потребителей участка.

Предварительно выполним расстановку защитно- коммутационной аппаратуры на расчетной схеме кабельной сети участка./Рисунок 4, лист 21/

Рассчитаем уставку М.Т.З. автоматического группового выключателя:

I(3)к.з. к2 = , А

где Z – полное сопротивление кабельной сети до РПП-НН.

Z =  = = 0,0612 Ом

I(3)к.з. к2 = =3800А

Групповой автоматический выключатель устанавливаем с условием:

Iоткл.авт.≥ 1,2 × I(3)к.з. к2

Iоткл.авт.≥ 4,5 кА

Уставку максимальной токовой защиты в автоматическом выключателе рассчитываем по формуле:

Iy.авт. = Iп.max.дв. + ∑Inom.ост.дв.

где Iп.max.дв.= 1200А – пусковой ток наибольшего эл. двигателя;

∑Inom.ост.дв. = 164,8А – сумма номинальных токов остальных двигателей.

Iy.авт. = 1200 + 164,8 = 1364,8А

К установке принимаем автоматический выключатель АВМ4Н, с Inom = 400А, и предельным током отключения Iпр.откл.= 20кА.

По рассчитанному значению токовой уставки автомата принимаем большее стандартное значение Iy.авт.= 1600А, /М.У.приложение 9/.

Принятую уставку проверим на чувствительность, т.е. способность отключить минимальное значение двухфазного к.з. При этом должно соблюдаться условие: kЧ ≥ 1,5

Определим значение коэффициента чувствительности :

kЧ = I(2) к.з. / Iy = 3306 / 1600 = 2,06

где I(2) к.з. = 3306А – ток двухфазного т.к.з.в самой удаленной точке зоны защиты.

kЧ = 2,06 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.

Выбираем автоматические выключатели для электродвигателей, выполняя условия:

Inom.авт ≥ Inom.дв.

Уставка автоматического выключателя для однодвигательного привода:

Iy.авт ≥ Iпуск.дв.

1 Автоматический выключатель для ВМ-12, с Inom = 220A, Iпуск = 1200А.

Автоматический выключатель АФВД-3, с Inom = 550А, Iy.авт = 1500А.

Проверка уставки автомата:

kЧ = I(2) к.з. / Iy = 4132 / 1500 = 2,7

kЧ = 2,7 ≥ 1,5 т.е условие соблюдается.

2 Автоматический выключатель для скреперной лебедки 55ЛС-2С, с Inom = 98А, Iпуск = 686А.

Автоматический выключатель АФВ - 2А, с Inom = 350А, Iy.авт = 900А.

Проверка уставки автомата:

kЧ = I(2) к.з. / Iy = 3306 / 900 = 3,6

kЧ = 3,6 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.

Уставка автоматического выключателя для многодвигательного привода:

Iy.авт ≥ Iпуск.дв. + ∑ Inom.дв.

3 Автоматический выключатель для Кругового опрокидывателя ОК4.0-410-75, с Inom = 33.4A, Iпуск = 203А, и параллельно включенного вентилятора местного проветривания СВМ-5 с Inom =11А, Iпуск = 60А.

Iy.авт ≥ Iпуск.дв. + ∑ Inom.дв.

Iy.авт ≥ 203А + 11А; Iy.авт ≥ 214А

Автоматический выключатель АФВ – 1А, с Inom = 200А, Iy.авт = 450А.

Проверка уставки автомата:

kЧ = I(2) к.з. / Iy = 1740 / 450 = 3,8

kЧ = 3,8 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.

4 Автоматический выключатель для НКР – 100М, с Inom = 22,4А , Iпуск = 132А, с учетом одновременного пуска двигателей.

Автоматический выключатель АФВ-1А, с Inom = 200А, Iy.авт = 300А.

Проверка уставки автомата:

kЧ = I(2) к.з. / Iy = 1101 / 300 = 3,6

kЧ = 3,6 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.

Выбор магнитных пускателей и уставок их максимальной защиты

Пуск электродвигателей осуществляется подачей напряжения с помощью коммутационных аппаратов. В моем случае АФВ, которые кроме коммутации обеспечивают защиту от трёхфазного короткого замыкания.

Для каждого двигателя устанавливаются магнитные пускатели, которые должны обеспечить пуск конкретного двигателя и обеспечить отключение двухфазного т.к.з.

Магнитные пускатели выбирают по назначению, номинальному напряжению, номинальной мощности включаемого пускателем двигателя.

Проведем выбор на примере ВМ-12 с Iпуск дв.= 1200А. Уставку пускателя выбирают из условия:

Iy.пускат. ≥ Iпуск. дв.

Iпр.откл.≥ 1,2 Iк.з.

По /М.У. приложение 11/ принимаем стандартное значение уставки тока срабатывания.

Пускатель характеризуется предельным током отключения, который для ВМ – 12:

Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 4132 = 4958А

Пускатели выбирают по мощности подключаемого двигателя:

Pnom.пускат.≥ Pnom.дв.

где Pnom.дв. = 110кВт

По /М.У.приложение 11/, выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1365А, с Iy.пускат = 1250А, Iпр.откл. = 5400А, Pnom.пускат.= 120кВт.

Проверим чувствительность максимальной токовой защиты:

kЧ ≥ 1,5

kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 4132 / 1250 = 3,3

kЧ = 3,3 ≥1,5 т.е. условие соблюдается

Окончательно к установке принимаем пускатель ПМВ – 1365А.

Выбор магнитных пускателей для всех остальных двигателей:

1 Выбор пускателя для Скреперной лебёдки 55ЛС-2С, с Iпуск.дв = 686А, Pnom.дв.= 55кВт.

Iпр.откл. = 1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 3306 = 3967А

Выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1365А, с Iy.пускат = 750А, Iпр.откл. = 5400А, Pnom.пускат.= 120кВт.

kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 3306 / 750 = 4,4

kЧ = 4,4≥1,5 т.е. условие соблюдается.

2 Выбор пускателя для НКР-100М, с Iпуск.дв = 132А, Pnom.дв.= 8,8кВт.

Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 1101 = 1321А

Выбираем магнитный пускатель ПМВИ – 1331, с Iy.пускат = 200А, Iпр.откл. = 2000А, Pnom.пускат.= 25кВт.

kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 1101 / 200 = 5,5

kЧ = 5,5 ≥1,5 т.е. условие соблюдается.

3 Выбор пускателя для Кругового опрокидывателя ОК4.0-410-75, с Iпуск.дв = 206А, Pnom.дв.= 15кВт.

Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 1740 = 2088А

Выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1357, с Iy.пускат = 300А, Iпр.откл. = 2100А, Pnom.пускат.= 55кВт.

kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 1740 / 300 = 5,8

kЧ = 5,8 ≥1,5 т.е. условие соблюдается.

4 Выбор пускателя для вентилятора местного проветривания СВМ-5, с Iпуск.дв = 60А, Pnom.дв.= 5,5кВт.

Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 1740 = 2088А

Выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1357, с Iy.пускат = 300А, Iпр.откл. = 2100А, Pnom.пускат.= 55кВт.

kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 1740 / 300 = 5,8

kЧ = 5,8 ≥1,5 т.е. условие соблюдается.

Результаты выбора коммутационной аппаратуры и уставок максимальной токовой защиты сведём в таблицу 3. /лист 43/

Страницы: 1, 2