Расчет электроснабжения ООО "Шахта Коксовая"

Федеральное агентство по образованию


Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования


Сибирский государственный индустриальный университет


Кафедра горной электромеханики


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по курсу

Электроснабжение и электрификация


на тему: Расчет электроснабжения ООО “Шахта Коксовая”


Выполнил:

студент группы


Проверил:

доцент


Прокопьевск 2009

Оглавление


Введение

Выбор схемы внешнего электроснабжения

Расчет электрических нагрузок

Выбор величины напряжения

Выбор силовых трансформаторов ГПП

Расчет воздушных и кабельных линий

5.1 Выбор воздушной ЛЭП

5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономической плотности тока

5.1.2 Проверка воздушной ЛЭП по допустимой нагрузке

5.2 Проверка воздушной ЛЭП по потери напряжения

5.3 Выбор кабельных ЛЭП

5.3.1 Выбор кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6

5.3.2 Проверка кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6, по допустимой нагрузке

5.3.3 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6

5.3.4 Проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6 по допустимой нагрузке

5.3.5 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6

5.3.6 проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6 по допустимой нагрузке

5.3.7 Выбор кабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6)

5.3.8 Проверка кабельной линии, питающей пупп (тсвп-250/6) по допустимой нагрузке

Проверка кабельных линий по потерям напряжения

6.1 Проверка кабельной ЛЭП, питающей ЦПП гор. +120 крув-6

6.2 Проверка кабельной ЛЭП, питающей РПП-6 №2 КРУв-6

6.3 Проверка кабельной ЛЭП, питающей РПП-6 №3 КРУв-6

6.4 Проверка кабельной ЛЭП, питающей пупп (тсвп-250/6)

Расчет токов короткого замыкания

7.1 Определение токов и мощности К.З. в точке К1

7.2 Определение токов и мощности к.з. в точке К2

7.3 Определение токов и мощности к.з. в точке К3

7.4 Определение токов и мощности к.з. в точке К4

7.5 Определение токов и мощности к.з. в точке К5

7.6 Определение токов и мощности к.з. в точке К6

7.7 Определение токов и мощности к.з. в точке К7

7.8 Определение токов и мощности к.з. в точке К8

Проверка кабельных линий по току короткого замыкания

Компенсация реактивной мощности

10.Определение потерь мощности и электроэнергии

11.Учет и оплата электроэнергии

12.Выбор оборудования ГПП

12.1 Выбор схемы ГПП

12.2 Выбор комплектных распределительных устройств

12.2.1 Выбор выключателей на вводе ГПП

12.2.2 Выбор разъединителей

12.2.3 Выбор короткозамыкателей

12.3 Выбор трансформаторов напряжения

12.4 Источники оперативного тока

12.5 Выбор КРУ для ГПП

12.6 Защита от перенапряжений

12.7 Защита, автоматика и сигнализация

13.Выбор оборудования ЦПП

13.1 Выбор и проверка КРУ для ЦПП и РПП-6

13.2 Выбор и проверка уставок КРУ

Список литературы


Введение


Вопросы, входящие в проект электроснабжения промышленного предприятия, можно подразделить на несколько групп.

В первую группу входят: определение величины и категорий электрических нагрузок, выбор напряжения, выбор трансформаторов, схемы питания и распределения электрической энергии, конструктивного исполнения подстанции, компенсация реактивной мощности.

Ко второй группе относятся вопросы расчета токов короткого замыкания, защиты и автоматики, учета и измерений. Приведенные в пояснительной записке решения даются для правильного выбора распределительных устройств, токопроводов, токоограничивающих реакторов и других элементов.


1. Выбор схемы внешнего электроснабжения


Нагрузки шахты размещены в различных направлениях от ГПП. Подземные потребители также распределены на разных квершлагах от ЦПП. Поэтому для питания потребителей электрической энергии при кабельных сетях целесообразно применение радиальной схемы электроснабжения.

В схеме первичных соединений ГПП на стороне высокого напряжения в этом проекте предусматривается применение выключателей и разъединителей.

Для обособленного питания подземных электроприемников предусматривается применение разделительных силовых трансформаторов.

Предусматривается разделительная работа трансформаторов с целью ограничения токов короткого замыкания.


2. Расчет электрических нагрузок


При определении расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса составляется «сводная таблица потребителей шахты». В этой таблице указываются поверхностные и подземные потребители электрической энергии, номинальная мощность (Рн) электроприемников, коэффициент спроса (Кс), коэффициент мощности (cos),коэффициент реактивной мощности (tg), расчетные активные (Рр) и реактивные (Qр) мощности.

Характеристики токоприемников представлены в таблице 1.


Таблица 1 – Характеристика токоприемников шахты

Группа

токоприемников

 Номинальная мощность Рн,кВт Коэффициент спроса, Кс

Коэффициентмощности, cos

Коэффициент реактивной мощности, tg

 Расчетная мощность





Активная Рр=Рн*КскВт

Реактивная Qp=tg*Ph. квар

Электроприемники поверхности

Категория 1
Клетьевой подъем 800 0,45 0,7 1,17 360 421,2
Котельная 560 0,6 0,65 1,02 336 342,7
Южный скиповой подъем 1000 0,65 0,6 1,33 650 864,5
Бойлерная 690 0,6 0,7 1,17 414 484,4
Вентилятор ВЦ-5 2000 0,85 -0,9 -0,48 1700 -816
Категория 2
Лесоуклон 400 0,4 0,6 1,33 160 213
Лесосклад 250 0,4 0,65 1,17 100 117
Ламповая 320 0,4 0,7 1,17 128 149,7
Мехцех 320 0,5 0,75 1,02 160 163,2
АБК 320 0,5 0,7 1,17 160 187,2
КУЗ-120 2000 0,5 0,6 1,33 1000 1330
П/с 36 830 0,5 0,6 1,33 415 552
П/с 30 500 0,5 0,6 1,33 250 332,5
ТМ-630 630 0,6 0,6 1,33 378 502,7
Подземные электроприемники
ЦПП:





-насосы 2520 0,9 0,8 1,33 2268 3016,5
Категория 3





Сторонние потребители 2000 0,6 0,6 1,33 1200 1596
Мастер проходки 250 0,6 0,7 1,02 150 175,5

Всего потребители поверхности

12870


7561

6615,4
-ТСВП 650 0,6 0,7 1,33 390 518,7
РПП-6 №1:





-насосы 630 0,9 0,8 1,33 567 754,1
-ТСВП 160 0,6 0,7 1,33 96 127,7
РПП-6 №2:





-насосы 1260 0,9 0,8 1,33 1134 1508,2
-ТСВП 890 0,6 0,7 1,33 534 710,2
РПП-6 №3:





-ТСВП 410 0,6 0,7 1,33 246 327,2
РПП-6 №4:





-ТСВП 730 0,6 0,7 1,33 438 582,5

Всего подземные потребители

7250


5673

7545,1

Суммарная мощность потребителей

20120


13234

14160,5

3. Выбор величины напряжения


Ориентировочное значение оптимальной величины нестандартного напряжения определяется по формуле Стила-Никагосова:


,


где -передаваемая расчетная активная мощность, МВт;

l- расстояние, равное 15 км.

Передаваемая расчетная активная мощность определяется как


,


где -расчетная суммарная активная мощность шахты, определяемая по данным таблицы 1;

- коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c. 50], .

Тогда


Вт


Оптимальная величина напряжения будет равна


кВ


По полученной величине нестандартного напряжения принимается ближайшее номинальное напряжение питающей сети.

Принимается стандартное номинальное напряжение кВ.


4. Выбор силовых трансформаторов ГПП


При проектировании электроснабжения шахты необходимо ориентироваться на установку двух трансформаторов на ГПП.

Расчетная мощность ГПП определяется по формуле



где - коэффициент мощности с учетом компенсации реактивной нагрузки , по методическим указаниям принимаем .

Тогда



При выборе силовых трансформаторов необходимо предусматривать возможность работы одного трансформатора в случае выхода из строя второго. При этом оставшийся в работе , должен обеспечить электроэнергией всех потребителей первой и часть потребителей второй категории . Потребители третий категории могут быть отключены.

Мощность силового трансформатора определяется как:



Принимается два силовых трансформатора типа ТД-10000/35-74У1.

Технические данные трансформаторов представлены в (1, с. 226).

При выборе разделительных трансформаторов необходимо учитывать, что в аварийном режиме оставшийся в работе трансформатор должен полностью обеспечивать все подземные потребители.

Расчетная мощность разделительного трансформатора определяется по формуле:



где -коэффициент участия в максимуме нагрузки для подземных потребителей, согласно (1, с. 50)

-активная мощность отдельных подземных потребителей, согласно данным таблицы 1 =5673 кВт ;

-средневзвешенный коэффициент мощности, для подземных потребителей =0,75.

Тогда



Принимается разделительные трансформаторы типа ТМШ – 6300/10-78У1.

Перегрузочная способность трансформатора в аварийном режиме определится как


где - -номинальная мощность трансформатора, .


5 Расчет воздушных и кабельных линий


5.1 Выбор воздушной ЛЭП


5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономической плотности тока

Выбор ЛЭП по экономической плотности тока ведется для нормального режима работы сети, т.е. все линии находятся в работе. Экономическое сечение провода определяется по формуле



где - максимальный (расчетный) ток нагрузки в линии при нормальной (раздельной) работе ЛЭП;

- нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, c.158] =1.1 А/мм2.

Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как



где n – количество цепей ЛЭП, n=2;

- номинальное напряжение ЛЭП, =35 кВ.

В этом случае



Тогда


Принимается провод со стандартным сечением АС-95 мм2.


5.1.2 Проверка воздушной ЛЭП по допустимой нагрузке

Выбор воздушной ЛЭП по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения



где , - длительно допустимый ток ЛЭП в зависимости от сечения, согласно [1, с. 159, таблица 9.4] для выбранного провода АС-95,

= 330 А; - максимальный расчетный ток ЛЭП, определяемый для аварийного режима работы сети с учетом числа ЛЭП, работающих в этом режиме.

Максимальный расчетный ток ЛЭП определяется как


,


Следовательно,



установлено, что условие выполняется. Следовательно провод АС-95 принимается к использованию на ГПП.

5.2 Проверка воздушной ЛЭП по потери напряжения


Потеря напряжения в воздушной ЛЭП определяется по формуле



где - расчетный ток соответствующего участка сети, А;

- коэффициент мощности электрической энергии, передаваемый по рассматриваемому участку;

r, x - активное и индуктивное сопротивление воздушной ЛЭП, Ом.

Общее индуктивное и активное сопротивление линии определяется как



где - соответственно активное и индуктивное сопротивление воздушной ЛЭП, согласно [1, с. 156, таблица 9.2. и таблица 9.1] Ом/км, Ом/км;

l - длина линии, l = 15 км.

Тогда


Ом;

Ом


Потеря напряжения при нормальном режиме составит


Потеря напряжения в воздушной ЛЭП в аварийном режиме



5.3 Выбор кабельных ЛЭП


5.3.1 Выбор кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6

Передаваемая активная расчетная мощность на данном участке определяется как


кВт,


где - активная расчетная суммарная мощность потребителей ЦПП принимается, согласно данным таблицы 1 =5673 кВт;

- коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c.50] =0,8.

Расчетная мощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле


,

кВт,

где - средневзвешенный коэффициент мощности для потребителей ЦПП принимается =0,75.

Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как


А,


где - номинальное напряжение кабеля линии, =6600 В;

n – количество цепей ЛЭП, n=2.

Экономическое сечение кабеля будет таким


,


- нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158, таблица 5.3] А/мм2.

Предварительно принимается кабель марки ЦСКН-Зх95.


5.3.2 Проверка кабельной линии, питающей ЦПП гор. +120 крув-6, по допустимой нагрузке

Выбор кабельной линии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения


,

где - длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеля ЦСКН-Зх95A;

- максимальный расчетный ток, определяемый для аварийного режима работы сети.



Проверим соотношение


215 А < 529,34 A


Условие не выполняется, следовательно, увеличиваем сечение жил кабеля. Принимаем 2 кабеля марки ЦСКН-Зх120, А и с учётом 15% перегрузки А

Проверим соотношение


575 А > 529,34 A.


Окончательно принимается кабельная линия из спаренных кабелей ЦСКН-3120.


5.3.3 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6

Передаваемая активная расчетная мощность на данном участке определяется как

кВт,


где - активная расчетная суммарная мощность потребителей РПП принимается, согласно данным таблицы 1 =2352 кВт;

- коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c.50] =0,8.

Расчетная мощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле


,

кВт,


где - коэффициент мощности потребителей РПП, принимается =0,75.

Максимальная токовая нагрузка в линии определяется как


А,


где - номинальное напряжение кабеля линии, =6600 В;

n – количество цепей ЛЭП, n=1.

Экономическое сечение кабеля будет таким

,

- нормированное значение экономической плотности тока, согласно [1, с. 158, таблица 5.3] А/мм2.

Исходя из механической прочности, предварительно принимается кабель марки СБН-Зх95.


5.3.4 Проверка кабельной линии, питающей РПП-6 №2 КРУв-6 по допустимой нагрузке

Выбор кабельной линии по допустимой нагрузке или по допустимому нагреву производится исходя из соотношения



где - длительно допустимая токовая нагрузка для выбранного кабеля СБН 3x95 A;

- максимальный расчетный ток, определяемый для аварийного режима работы сети.



Проверяя соотношение


245 А > 219,46 А,

делаем вывод, что условие выполняется.

Окончательно принимается кабель СБН-Зх95


5.3.5 Выбор кабельной линии, питающей РПП-6 №3 КРУв-6

Передаваемая активная расчетная мощность на данном участке определяется как


кВт,


где - активная расчетная суммарная мощность потребителей РПП принимается, согласно данным таблицы 1 =246 кВт;

- коэффициент участия в максимуме нагрузки, согласно [1, c.50] =0,8.

Расчетная мощность, передаваемая на данном участке, рассчитывается по формуле


,

кВт,


где