15.2. Определение мощности участковой трансформаторной подстанции

Определение мощности силовых трансформаторов относится к области определения электрических расчетных нагрузок. Для определения расчетных нагрузок подземных электроустановок существует несколько методов, основные из которых следующие.

1. Метод коэффициента спроса (k_c). Величина k_c равна отношению устойчивой максимальной нагрузки приемников к их суммарной установленной мощности. Под устойчивой максимальной нагрузкой обычно понимают нагрузку за время не менее 30 мин.

Коэффициент спроса k_с учитывает степень загрузки и одновремености работы двигателей, их к. п. д., а также к.п.д. сети. Величина k_c принимается по табличным данным или определяется по эмпирическим формулам.

Если механизация добычи угля или подготовительных работ осуществляется при помощи машин с индивидуальной крепью без электрической блокировки очередности пуска электродвигателей, k_c определяется по формуле

где

• Р_ном.м — номинальная мощность наиболее мощного электродвигателя в группе электроприемников на участке (комбайн, проходческий комбайн, конвейер и т. п.);

• Р_—суммарная номинальная (установленная) мощность электродвигателей и освещения, присоединенная к участковой подстанции.

Если механизация добычи угля осуществляется с помощью комплексов с механизированной крепью и автоматической блокировкой очередности пуска двигателей, входящих в состав комплекса, k_c определяется по формуле

При применении в забое многодвигательных очистных комбайнов или стругов коэффициент спроса

где

• k_и —коэффициент использования мощности двигателей;

• Р_ном.м — суммарная номинальная мощность комбайновых или струговых электродвигателей (для комбайновых двигателей с воздушным охлаждением — часовая мощность, режим S2).

Расчетная мощность участковой трансформаторной подстанции

где

• соs _ср — средневзвешенный коэффициент мощности группы электроприемников.

Значение cos _cp принимается по таблицам [38] или определяется из выражения

где

• установленные мощности электроприемников группы;

• соs₁; соs₂; ...; соs _n — фактические коэффициенты мощности соответствующих электроприемников группы.

Определение мощности участковой трансформаторной подстанции по методу коэффицента спроса выполняют в следующем порядке:

• составляют схему электроснабжения участка. Все намеченные к установке электроприемники группируют по технологическим процессам (очистные работы, подготовительные работы, околоствольный двор и т.д.). Составляют таблицу для определения суммарной установленной мощности электроприемников участка;

Рис. 15.2. Блок-схема алгоритма расчета фрагмента для определения

мощности трансформаторных подстанций и необходимого их количества:

N — число электропотребителей на участке; М — код механизации

• определяют значения коэффициентов k_c и cos _ср;

• по формуле (15.8) определяют расчетную мощность трансформатора (подстанции);

• к установке принимают трансформатор (подстанцию) ближайшей большей мощности по стандартной шкале мощностей.

Изложенная методика расчета положена в основу разработки программного обеспечения расчетов с применением ЭВМ. На рис. 15.2 приведена блок-схема алгоритма расчета фрагмента для определения мощности трансформаторных подстанций и необходимого их количества на комплексе ЭВМ «Электроника ДЗ-28» (интерпретатор БЭЙСИК).

2. Метод коэффициента формы графика нагрузки k_ф. Коэффициентом k_ф называется отношение эффективного (среднего квадратического) тока или полной мощности электроприемника (или группы электроприемников) за определенный период времени к их среднему значению за этот же период времени. С достаточной точностью эти соотношения могут быть отнесены к активной мощности. Для подземных электроприемников расчетный период времени принимается равным 1 ч, т. е. примерно трем постоянным времени нагрева трансформаторов, кабелей, электродвигателей, применяемых в подземных выработках.

Как показали исследования, графики нагрузок подземных электроприемников достаточно полно характеризуются коэффициентом

k_ф и средним током I_ср. Расчетный ток I_р, используемый для выбора мощности трансформатора,

Средний ток группы электроприемников

где

• U_ном — номинальное напряжение на зажимах электроприемников, кВ;

• Р— средняя нагрузка, кВт.

Средние нагрузки P_ср определяют по формулам: для выемочных машин со шнековым исполнительным органом и радиальным расположением резцов на рабочем органе

где

• E_p= 1,171,57 кН/см — сопротивляемость угля резанию в зоне работы исполнительного органа;

• Q — средняя часовая производительность выемочной машины, т;

• — плотность угля в целике, т/м³;

где

• L — длина конвейерной установки, км;

• — угол наклона конвейера, градус;

для одноцепных конвейеров с двумя ветвями в одной горизонтальной плоскости и двухцепных конвейеров

для забойных и штрековых ленточных конвейеров

Для вспомогательных механизмов (насосы местного водоотлива, лебедки, вентиляторы местного проветривания и т. п.),токовая нагрузка которых в период их нормальной работы

Постоянна во времени и равна примерно номинальной, средний нагрузка определяется по формуле

где

• Р _ном — номинальная мощность электроприемника;

• относительное время паузы;

• t_n — время паузы в течение часа, с.

Для отдельных электроприемников значение коэффициента k составляет: для выемочных машин 1,35; для забойных конвейеров 1,06—1,08; для штрековых конвейеров 1,03—1,05; для вспомогательных механизмов 1,01—1,02.

Для группового графика нагрузки забоев с узкозахватными комбайнами значение коэффициента k находится в пределах от 1,01 до 1,05, следовательно, расчетное значение нагрузки можно принимать равным среднему значению.

Определение мощности участковой трансформаторной подстанции по методу коэффициента формы графика нагрузки выполняют в следующем порядке:

• определяют средние нагрузки отдельных электроприемников, питающихся от участковой подстанции;

• на основе значений средних нагрузок и коэффициента k определяют расчетные нагрузки электроприемников Р_Р = k_фP_ср

• определяют суммарную рабочую нагрузку ΣР_Р;

• определяют расчетную мощность трансформатора

где — к. п. д. электрической сети (принимается в пределах 0,92—0,97);

принимают трансформаторную подстанцию мощностью, ближайшей большей по стандартному ряду мощностей.

Это значение нагрузки следует использовать при выборе кабеля, мощности двигателя комбайна по нагреву и определении потери напряжения в кабеле, питающем комбайн.

Средняя нагрузка для конвейеров в лаве определяется по формуле (15.12)

Средняя нагрузка скребкового конвейера на штреке определяется по той же формуле и равна 21 кВт.

Нагрузка ленточного конвейера определяется по формуле (15.14): Р_Ср =0,4(0,23-200+45) =36,4 кВт.

Общая средняя нагрузка по участку при средней нагрузке комбайна 134 кВт

Если среднюю нагрузку принять равной расчетной, при = 0,95 и соз= 0,6 расчетная мощность трансформатора равна 395 кВ-А. К уста­новке принимается ПУПП типа ТСВП-400/6 с трансформатором 400 кВ-А.

3.Метод коэффициента заполнения суточного графика нагрузки k. Коэффициентом k называется отношение средней суточной нагрузки Р_с. к максимальной Р

где Pt — сумма часовых нагрузок.

Метод предусматривает наличие графика цикличной организации работ с указанием часов работы отдельных электроприемников и их загрузки, что позволяет составить график суточной нагрузки. Для определения мощности трансформатора необходимо учесть потери мощности в сети (от трансформатора до электроприемников) и допускаемую величину и длительность перегрузки трансформатора в зависимости от k _з.р.

Потери мощности в сети определяются достаточно точно в результате полных сетевых расчетов (с определением сечения кабелей и т. д.). Порядок определения мощности трансформатора по методу коэффициента k _з.._r приведен в [36].