2.2. Вибір силових трансформаторів

За розрахунковою потужністю Sp = 84 кВА біляствольного двору приймаємо трансформаторну підстанцію типу ТСВП–100/6 номінальною потужністю 100 кВА, напругою 6/0,69/0,4 кВ.

Аналогічно виконуємо вибір силових трансформаторів для дільничих підстанцій за [Л2].

Для освітлювальної мережі біля ствольного двору приймаю трансформатор ТСШ-4.

ДТП №1 – ТСВП – 100/6

ДТП №2 – ТСВП – 250/6

ДТП №3 – ТСВП – 630/6

ДТП №4 – ТСВП - 160/6

Трансформатор приймаємо з умови Sтр. ≥ Sp, а так як 160 кВА > 121,68 кВА, трансформатор вибрано вірно.

Технічна характеристика трансформатора ТСВП-160/6 на ДТП№4:

Номінальна потужність	-	160 кВА
Напруга: ВН	-	6 кВ±5%
НН	-	0,69/0,4 кВ
Струми: ВН	-	15,4 А
НН	-	133/231 А
Напуга к.з.;Uк.з.	-	3,5%
Струм х.х.; Іхх	-	3,6%
Втрати: х.х; Рух	-	1160 Вт
к.з.; Ркз	-	1900 Вт

2.3. Розрахунок кабельної мережі напругою до 1кВ

Втрата напруги в низьковольтній мережі відбувається у силовому трансформаторі, у магістральному та у гнучкому кабелях.

Втрата напруги визначається за формулою:

∆U = ∆Uтр.+∆Uм.к.+∆Uг.к. (2.6)

Струм магістрального кабеля визначаємо з урахуванням завантаження трансформатора:

Ім.к.=β∙Iннтр, (2.7)

де β- коефіцієнт завантаження трансформатора;

Іннтр – струм на низькій стороні трансформатора.

β =Sут/Sн, (2.8)

де Sут.- уточнена розрахункова потужність трансформатора, КВ∙А;

Sн.- номінальна потужність прийнятого трансформатора, кВ∙А.

β=121,68/160=0,76

Ім.к.=0,76*231=176,67 А

Прокладаємо два паралельних кабеля.

По даному струму вибираємо кабель марки АСБ з перерізом робочої жили 50мм². Вибір по [Л2 ] ( таб. 11.6).

Втрата напруги у силовому трансформаторі визначається за формулою: ∆Uтр.= (Uа∙соsφ+Uр∙sinφ), (2.9)

де cosφ – умовний середньозважений коефіцієнт потужності;

sinφ- синус кута, що відповідає приведеному cosφ;

Uа і Uр – відповідно активна складова напруги к.з, %.

;

По відомому значенню =0,79 знаходжу відповідне йому значення , яке дорівнює 0,61.

Визначаємо активну складову за формулою:

Ua=Pк/10Sн , (2.10)

де Рк – втрати к.з. трансформатора, приймаю з технічної характеристики трансформатора;

Ua=1900/10∙160=1,1875%.

Визначаємо реактивну складову за формулою:

, (2.11)

де Uк - напруга к.з. трансформатора, приймаю з технічної характеристики трансформатора.

Визначаю втрату напруги в силовому трансформаторі:

∆Uтр=0,76(1,1875*0,79+2,97*0,61)=2,1%.

Втрата напруги в вольтах становить:

∆Uтр=(160∙2,1)/100=3,36 В.

Втрата напруги в магістральному кабелі визначається за формулою:

∆Uмк= ∙Ip∙Lмк∙ (r_o∙cosφ+x_o∙sinφ), (2.12)

де Ip – струм електроприймача, в живлючому кабелі якого визначається втрата

напруги, А;

r_o та x_o – активний та індуктивні опори 1 км кабеля, Ом∙км;

Lмк – довжина магістрального кабеля, км.

∆Uмк= ∙176,67∙0,115∙(062∙0,79+0,0625∙0,6129)=18,58 В.

Аналогічно визначається втрата напруги в гнучкому кабелі.

Знаходжу струм скреперної лебідки 30ЛС:

Ip=P/ ∙U∙cosφ∙η, (2.13)

де Р – потужність двигуна, Вт;

U – напруга яку споживає двигун, В;

сos – коефіцієнт потужності;

η – к.к.д. двигуна.

Ip=30∙10³/ ∙400∙0,7∙0,91=62 А,

По даному струму вибираю кабель марки ГРШЕ з перерізом робочої жили

10 мм² . Вибір виконую по [Л2] (табл.. 11.6).

ГРШЕ 3х10+1х10.

По відомому значенню cosφ=0,7 знаходжу відповідне йому значення sinφ, яке дорівнює 0,7.

По таблиці 11.6 за [Л2] приймаю такі значення:

r_o= 1,96 Ом∙км,

x_o= 0,092 Ом∙км.

∆Uгк= ∙62∙0,02∙(0,7∙1,96+0,7∙0,092)=5 В.

Знаходжу сумарну втрату напруги в низьковольтній мережі:

∆U=8,4+18,58+3,23= 30,21 В.

Загальна втрата напруги ∆U=30,21 В, що менше допустимого значення, яке дорівнює 39В. Таким чином, за нормальним режимом кабельна мережа вибрана вірно.

Розраховуємо переріз кабелю по допустимому струму навантаження.

Для лебідки 17ЛС:

Ip=17∙10³/ ∙400∙0,7∙0,895=39,9 А.

Для ВМ – 3М:

Ip=5,5∙10³/ ∙400∙0,8∙0,875=11,5 А.

Для ВДПУ:

Ip=18,5∙10³/ ∙400∙0,8∙0,885=38,4 А.

Для АШЛ:

Ip=11∙10³/ ∙400∙0,7∙0,87=26,57 А.

Для ТСШ – 4:

Ip=4∙10³/ ∙400∙1=5,8 А.

Для НКР:

Ip=5,9∙10³/ ∙400∙0,6∙0,79=18,3 А.

Вибір гнучких кабелів виконуємо по таблиці 11.6 за [Л2].

Магістральний кабель:

АСБ 3х50

Гнучкі кабелі:

30ЛС – ГРШЕ 3х10 + 1х10,

17ЛС – ГРШЕ 3х4 + 1х6,

ВМ – 3М – ГРШЕ 3х4 + 1х6,

ВДПУ – ГРШЕ 3х4 + 1х6,

АШЛ – ГРШЕ 3х4 + 1х6,

ТСШ – 4 – ГРШЕ 3х4 + 1х6,

НКР – ГРШЕ 3х4 + 1х6.

2.4. Розрахунок струмів короткого замикання

мережі до 1 кВ

Визначаємо струм трьохфазного короткого замикання для низьковольтної мережі за формулою:

А, (2.14)

де Uн – напруга джерела струму, В;

r i x – відповідно сума активних і індуктивних опорів ланцюга, Ом.

Індуктивний опір трансформатора визначається за формулою:

х_тр=10∙Uкз∙ /Sн Ом, (2.15)

де Uкз – напруга к.з. трансформатора, %;

Uн – напруга вторинної обмотки, кВ;

Sн – номінальна потужність трансформатора, кВА.

х_тр=10∙3,5∙0,4²/160=0,035 Ом.

Активний опір трансформатора визначається за формулою:

r_тр=Pкз/3∙ Ом, (2.16)

де Pкз – втрати к.з. трансформатора, Вт;

- струм у вторинній обмотці трансформатора, А.

r_тр=1900/3∙231²=0,012 Ом,

РПП-6 К2 100ЛС

ТСВП-400/6 ВРН ПРН

К1

Zтр К1 Zмк Zrк К2

Визначаю повний струм трьохфазного к.з. в точці К1:

.

Визначаю двофазний струм к.з. в точці К1 за формулою:

А.

А.

Визначаю повний активний та індуктивний опори до точки К2:

Rк2=Rтр+Rмк+Rгк Ом,

Хк2=Хтр+Хмк+Хгк Ом,

де Rмк і Хмк – активний та індуктивний опори магістрального кабелю, Ом;

Rгк і Хгк – активний та індуктивний опори гнучкого кабелю, Ом. Приймаю за таблицею 11.6 [Л2].

Rк2=0,012+0,043+0,038=0,093 Ом;

Хк2=0,035+0,0092+0,0002=0,0462 Ом.

Визначаю трьохфазний струм к.з. в точці К2:

Визначаю двофазний струм к.з. в точці К2:

А.

2.5. Вибір апаратури керування і захисту низьковольтної мережі

В якості апаратури керування і захисту низьковольтної мережі використовуються магнітні пускачі в рудниковому нормальному виконанні та автоматичні вимикачі.

Магнітні пускачі вибираються за напругою, за струмом та потужністю двигуна.

Вибираємо магнітний пускач для лебідки 30ЛС:

1. Uн≥Uс

Uн=380В≥Uс=380В

2. Iн≥Iс Uн≥Uс, Iн≥Iс, Рн≥Рдв, (2.17)

Ін=63А≥Iс=62А

3. Рн≥Рдв

Рн=32кВт≥Рдв=30кВт

Вибираю магнітний пускач ПРН - 63.

Аналогічно виконую вибір магнітних пускачів для інших споживачів:

	30ЛС -	ПРН-63
	17ЛС -	ПРН-63
	ВМ-3М -	ПРН-63
	ВДПУ -	ПРН-63
	АШЛ -	ПРН-63
	ТСШ-4 -	ПРН-63
	НКР -	ПРН-63

Автоматичні вимикачі вибираються за напругою, за струмом відключення.

Вибираємо автоматичний вимикач:

1. Uн≥Uс

Uн=380В≥Uм=380В

2. Iр=288,7А

Iн≥Iс Uн≥Uс, Iн≥Iс, Іоа≥Ікз·1,2, (2.18)

Ін=320А≥Iм=176А

3. Іоа≥Ікз·1,2

Іоа=20000А≥6249·1,2=7499А.

Вибираємо автоматичний вимикач типу ВРН-315У5.

Робимо вибір та перевірку уставки спрацювання максимального струмового захисту для РПП-0,4:

, (2.19)

де Іп.ном. – номінальний пусковий струм найбільшого потужного двигуна,

- сума номінальних струмів усіх залишившихся електроприймачів.

= 39б2+37,8+26,1+11,5+5,8=138,6А,

Іп.ном.=231·7=1617А,

Іу≥434+138,6=572,6А.

Приймаю струмову уставку 800А

Перевіряю її на надійність спрацьовування:

/ ≥1,5, (2.20)

де - к.з. у найбільш віддаленій точці мережі;

- вибране значення уставки.

1806/800=2,26≥1,5

Умова виконується, тому уставка вибрана вірно.

2.6. Розрахунок високовольтної кабельної мережі

Вибір кабелю від ГПП до ЦПП.

Вибір перерізу жил кабелю по довготривалому струму навантаження:

Ір=S/√3·Uн, (2.21)

де S – повна потужність ЦПП, кВА;

Uн – номінальна напруга, кВ.

Ір=2116,4/√3·6=212,3А

По даному струму згідно таблиці 9.6 за [Л2] вибираю кабель ЦСКН з перерізом робочої жили 50 мм².

Вибір перерізу жил кабелю по втраті напруги:

s= √3·Iр·ℓ·cosφ/γ∆U, (2.22)

де Iр – розрахунковий струм, А;

ℓ - довжина кабелю, м;

cosφ – коефіцієнт потужності електроспоживача;

γ – питома провідність провідника, м/(Ом·мм²);

∆U – допустиме значення втрати напруги, В.

s= √3·203,8*0,7752*1950/53·300=33,5 мм²

Вибір перерізу жил кабелю по економічній щільності струму:

s=Ip/j_ек , (2.23)

де j_ек – нормоване значення економічної щільності струму, А/мм²;

Приймаю j_ек =2,7А/ мм² згідно таблиці 9.7 за [Л2].

s=203,8/2,7=75 мм² .

Вибір провідника по термічній стійкості:

/С, (2.24)

де - встановив шийся струм к.з., А;

С – коефіцієнт для міді С=165;

- час проходження стуму к.з., с. Приймаю = 0,8с.

Визначаю струм к.з. на шинах ГПП:

Ік=Sк/√3·Uн (2.25)

де Sк – потужність к.з. на шинах ГПП, кВА;

Uн – напруга ГПП, кВ.

Ік=55000/√3·6=5299А

Опір електросистеми до шин ГПП:

r_е=Uн/√3·Iк, (2.26)

r_е=6000/√3·5299=0.65 Ом.

Визначаю активний опір кабеля:

r_к=ℓ/γ·s, (2.27)

де ℓ - довжина кабеля від ГПП до ЦПП, м;

s – переріз робочої жили кабеля, мм².

r_к=1950/53·70=0,53 Ом

Визначаю індуктивний опір кабеля:

х_к=ℓ· х₀, (2.28)

де х₀ – індуктивний опір 1 км кабеля, Ом/км. Приймаю по таблиці 9.8 за [Л2]

х_к=0,08·1,95=0,156 Ом.

Повний опір кабеля:

(2.29)

=0,55 Ом

Загальний опір до вводу 6 кВ ЦПП:

0,65+0,55=1,2 Ом

Встановившийся струм к.з. на шинах вводу ЦПП:

=Uн/√3· (2.30)

=6000/√3·1,2=2890 А

Потужність к.з. на вводі ЦПП:

Sкз= √3·Uн· (2.31)

Sкз= √3·6000·2890=30 МВА

Перевіряю кабель на термостійкість:

s_min = 2890 ·√0,8/165=16 мм² ,що в любому випадку менше 70 мм².

Остаточно прокладаю два кабеля ЦСКН – 6000 – 3х70.

Вибір кабеля від ЦПП до РПП-6.

Вибір перерізу жил кабеля по довготривалому струму навантаження:

Ір=971/·√3·6=93,6 А.

По даному струму згідно таблиці 9.6 за [Л2]вибираю кабель ЭВТ з перерізом робочої жили 16 мм².

Вибір перерізу жил кабеля по втраті напруги:

s=1,73·2100·93,6·0,72/53·90=51 мм².

Вибір перерізу жил кабеля по економічній щільності струму:

s=93,6/2,7=35 мм².

Вибір провідника по термічній стійкості:

Визначаю струм к.з. на шинах ЦПП:

Ік=33640/√3·6=3241А.

Опір електросистеми до шин ЦПП:

r_е=6000/√3·3241=1,07 Ом.

Визначаю активний опір кабеля:

r_к=2100/53·50=0,79 Ом.

Визначаю індуктивний опір кабеля:

х_к=0,079·2,1=0,1659 Ом.

Повний опір кабеля:

=0,81 Ом.

Загальний опір до вводу 6 кВ РПП-6:

0,81+1,07=1,88 Ом.

Встановив шийся струм к.з. на шинах вводу РПП-6:

=6000/√3·1,88=1845 А.

Потужність к.з. на вводі РПП-6:

Sкз= √3·6000·1845=19,15 МВА.

Перевіряємо кабель на термостійкість:

s_min = 1845 ·√0,8/165= 10 мм² ,що в любому випадку менше 50 мм².

Остаточно прокладаю від ЦПП до РПП-6 кабель марки ЭВТ – 6000 – 3х50.

Вибір кабелю від РПП-6 до ДТП№4.

Номінальний струм первинної обмотки трансформатора ТСВП-160/6 дорівнює 15,4 А. По таблиці 9.6 за [Л2] вибираю кабель марки ЭВТ з перерізом жили 10 мм² , котрий допускає струмове навантаження 80 А, що більше 15,4 А.

Вибір перерізу жил кабеля по втраті напруги, яка дорівнює 1,5% від 6 кВ, тобто 90 В:

s=1,73·15,4·0,79·400/53·90=1,8 мм².

Вибір перерізу жил кабеля по економічній щільності струму:

s=15,4/2,7=6 мм².

Вибір провідника по термічній стійкості:

Визначаю струм к.з. на шинах РПП-6:

Ік=19150/√3·6=1845А.

Опір електросистеми до шин РПП-6:

r_е=6000/√3·1845=2,21 Ом.

Визначаю активний опір кабеля:

r_к=400/53·10=0,75 Ом.

Визначаю індуктивний опір кабеля:

х_к=0,4·0,092=0,0368 Ом.

Повний опір кабеля:

=0,75 Ом.

Загальний опір до вводу 6 кВ ДТП№4:

0,75+1,88=2,63 Ом.

Встановившийся струм к.з. на ДТП№4:

=6000/√3·2,63=1319 А.

Потужність к.з. на ДТП№4:

Sкз= √3·6000·1319=13,7 МВА.

Перевіряємо кабель на термостійкість:

s_min = 1319 ·√0,8/165= 7,15 мм² ,що в любому випадку менше 10 мм².

Остаточно прокладаю від РПП-6 до ДТП№4 кабель марки ЭВТ – 6000 – 3х10.

2.7. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір високовольтної апаратури

Розрахунок необхідний для вибору високовольтного обладнання, КРУ, роз’єднувачів шин, а також для їх перевірки на термічну та електричну стійкість.

Розрахунок струмів к.з. проводиться на шинах ГПП, ЦПП, РПП-6 та на вводі ДТП№4.

Струм к.з. в точці К1:

Ік.з=S/√3·Uн, (2.32)

Ік.з=55000/√3·6=5299 А.

Опір електричної системи до шин ГПП дорівнює 0,72 Ом. Опір кабеля для живлення ЦПП дорівнює 0,4 Ом.

Загальний опір кабелів:

r_L+z_k Ом (2.33)

0,65+0,39=1,04 Ом.

Струм к.з. в точці К2:

Ік.з=Uн/√3· А (2.34)

Ік.з=6000/√3·1,04= 3336 А

ГПП К1

К2 Zc

ЦПП К1

К3

РПП-6 Zr

(ЦПП) К2

ДТП№4 Zr

(РПП)

К3

Zк

(ДТП)

К4

Потужність к.з. в точці К2:

Sкз= √3· Uн· Ік.з мВА. (2.35)

Sк.з. = 6000 ∙√ 3∙ 3335 = 34,6МВА.

Опір кабеля прокладеного від ЦПП до РПП–6 дорівнює 0,57 Ом.

Загальний опір кабелів до т. КЗ:

R_Σe=1,04+0,57=1,61Ом.

Струм к.з. в точці КЗ.:

І к.з. = 6000 / √3∙1,61 = 2154 А.

Потужність к.з. в точці К.З.:

Sк.з.= √3∙ 6000 ∙2154 = 22,4 МВ∙А.

Опір кабеля прокладеного від РПП – 6 до ДТП № 4 дорівнює 0,75.

Загальний опір кабелів до точки К4:

R_Σe = 1,61+0,75=2,36 Ом.

Струм к.з. в точці К4:

І к.з. = 6000 / √3∙2,36 = 1470 А.

Потужність к.з. в точці К4:

Sк.з.= √3∙6000∙1470=15,3 МВ∙А.

Вибір високовольтного обладнання.

При виборі КРУ необхідно порівняти паспортні дані з розрахунковими. Для встановлення на ЦПП та РПП-6 приймаємо комплексні розподільчі пристрої КРУРН.

Вибір КРУ для живлення РПП-6.

	Uс=6кВ	=	Uн=6кВ
	Iр=93,6А	≤	Iн=400А
	=2089 А	<	Iвід=10000А
	Sр.в.=21,7МВА	<	Sвід=100МВА

Вибираю КРУРН-60П04.

Вибір КРУ для вводу ЦПП.

	Uс=6кВ	=	Uн=6кВ
	Iр=203,8А	≤	Iн=400А
	=3241 А	<	Iвід=10000А
	Sр.в.=33,6 МВА	<	Sвід=100МВА

Вибираю КРУРН-6ВК4.

Вибір КРУ для вводу РПП-6:

Вибираю КРУРН-60П04, так як на вводі такі ж самі параметри.

Вибір КРУ для секційної ячейки:

	Uс=6кВ	=	Uн=6кВ
	Iр=203,8А	≤	Iн=400А
	=3241А	<	Iвід=10000А
	Sр.в.=33,6 МВА	<	Sвід=100МВА

Вибираю КРУРН-6СК4.

Вибір КРУ для живлення ДТП№4:

	Uс=6кВ	=	Uн=6кВ
	Iр=15,4А	≤	Iн=50А
	=1416 А	<	Iвід=10000А
	Sр.в.=14,7МВА	<	Sвід=100МВА

Вибираю КРУРН-60П04.