Расчет мощности участковых подстанций рудников.

Из существующих методов определения мощности силовых трансформаторов для подземных участков наибольшее распространение получил метод коэффициента спроса. Необходимую мощность трансформатора (кВА) определяют по формуле:

Sр=Ру Кс / cоs  (4)

Где Ру – суммарная установленная мощность электродвигателей и других электроприемников, получающих питание от трансформатора, кВт;

Кс - коэффициент спроса, учитывающий загрузку электроприемников и неодновременность их работы.

Для очистных забоев, оборудованных комбайнами или стругами с индивидуальной крепью, и подготовительных участков с любой механизацией (при отсутствии блокировки очередности пуска электродвигателей) коэффициент спроса может быть определен по эмпирической зависимости:

Кс= 0.286 + 0.714 Рм/Ру

Для очистных забоев, оборудованных механизированными комплексами с автоматической блокировкой очередности пуска их электродвигателей, определение производится по следующей формуле:

Кс = 0.4 + 0.6 Рм/  Ру

Где Рм - номинальная мощность наиболее крупного электродвигателя (комбайна, конвейера, струга и т.п.), кВт.

При использовании многодвигательного привода подставляют суммарную мощность одновременно включаемых электродвигателей; cos  - условный средневзвешенный коэффициент мощности, по очистным участкам шахт с пологими пластами и подготовленным участкам любых шахт принимается равным 0.6, а для очистных участков шахт с крутыми пластами – 0.7.

Многолетний опыт эксплуатации шахтных сухих трансформаторов показал, что при определении мощности трансформаторов по методу коэффициента спроса не учитываются прерывистый режим работы машин и механизмов и перегрузочная способность трансформаторов, а поэтому принимают трансформаторы завышенной мощности. Такое положение увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты по участку, шахте и в целом по горнодобывающей отрасли. Обследования электрических нагрузок силовых трансформаторов на целом ряде шахт показали, что с достаточной достоверностью можно расчетную мощность полученную по формуле, разделить на коэффициент возможного использования трансформаторов на участке, равный 1,25 и по полученной уточненной мощности выбрать номинальную мощность трансформатора, т.е.

S_ном = Sр / 1,25

Типы и технические данные силовых трансформаторов для главных и цеховых подстанций.

На главных и цеховых подстанциях горных предприятий применяются силовые трансформаторы различных типов. Наименование и тип трансформатора можно определить с помощью букв и цифр, используемых при маркировке типов трансформаторов. Числа в маркировке означают: первое—полную мощность в кВА, второе—номинальное напряжение первичной обмотки в кВ.

Обозначение марок трансформаторов:

Т – трехфазный Н – с регулированием напряжения под нагрузкой

М - масляный А - автотрансформатор

С – сухой Т - трехобмоточный

К – кварцевый О - однофазный

Н – негорючая жидкость З – защищенное исполнение

Д – с дутьем воздуха Р – расщепленная обмотка

Ц – с принудительной П – для преобразовательных агрегатов

циркуляцией масла. Г—гофрированный корпус

Например: ТМНД-6300/110

На ГПП горных предприятий используют силовые трехфазные трансформаторы с естественным масляным охлаждением ТМ, с устройством регулирования напряжения под нагрузкой ТМН, с масляным естественным охлаждением и с дутьем воздуха ТД и ТДН, в защищенном исполнении масляные ТМЗ; сухие ТС, ТСЗ.

Рисунок 4 – Вид на оборудование главной трансформаторной подстанции крупного предприятия

Для питания тиристорных преобразователей регулируемых электроприводов мощных машин выпускают трансформаторы специального назначения типа ТМП (масляные), и ТНП (Н- заполнение негорючей жидкостью – совтолом ), а для АТП и ВТПЕ тяговой рудничной сети - трансформаторы ТСП. Технические данные отдельных типов трансформаторов приведены в таблицах 1 и 2.

Устройство трансформатора.

Трансформатор (рис. 4) состоит из магнитопровода с обмотками высшего и низшего напряжения, помещенного в стальной бак сварной конструкции овальной формы с приваренными радиаторами и четырьмя крюками для подъема трансформатора. Для крепления активной части внутри бака приварены скобы. В нижней части бака расположены заземляющий болт, пробка для взятия пробы и спуска масла, а на дне бака находится пробка для слива остатков масла. Для непрерывной регенерации масла к стенке бака приварен термосифонный фильтр. Бак установлен на тележке, конструкция которой позволяет производить продольное и поперечное перемещение трансформатора. На крышке бака установлены: выводы высшего и низшего напряжения; расширитель с указателем уровня масла и силикагелевым воздухоосушителем. На корпусе имеется выхлопная труба, которая открывается при срабатывании газового реле и предотвращает трансформатор от разрушения. На крышку бака выведено переключающее устройство регулировочных зажимов обмотки высшего напряжения, что при необходимости позволяет изменять коэффициент трансформации и получать на обмотке низшего напряжения значение, отличающееся на 5% от номинала. У трансформаторов других серий (мы рассматривали конструкцию трансформатора серии ТМ) пределы регулирования могут составлять от 1,25 до –2,5% номинального значения. У трансформаторов малой мощности вместо переключающего устройства РПН могут быть плюсовые и минусовые зажимы для изменения коэффициента трансформации.

На корпусе трансформатора имеется выхлопная труба, которая открывается при срабатывании газового реле и предотвращает трансформатор от разрушения при внутреннем коротком замыкании.

1- кран для слива масла, 2,3 – кран и корпус термосифонного фильтра, 4 – воздухоосушитель, 5 – маслоуказатель, 6 – выхлопная труба, 7 – расширитель, 8 – крышка бака, 9 , 10, 11 – выводы обмоток ВН, НН и нулевой точки, 12 – привод регулятора напряжения, 13 – электротермометр, 14 – каток.

Рисунок 4 - Устройство силового трансформатора серии ТМ.

При выборе трансформаторов учитывают расчетную нагрузку потребителя, подводимое напряжение и напряжение электроприемников, необходимость регулирования напряжения. Силовые трансформаторы допускают параллельную работу, но в этом случае необходимо, чтобы они имели одинаковые коэффициенты трансформации, одинаковые группы соединения обмоток и равные значения напряжения к.з.

Таблица 1 -Технические данные силовых трансформаторов..

ТРАНСФОРМАТОР	Номинальная мощ-ность, кВА	Номин ВН	альное напряжение обмоток НН	Потери Х.х	КВт К.з.	Напряже- ние К.з.U к.з.%	Ток х.х. I ном., А
ТМ-250/6-10 ТМ-400/6-10 ТМ-630/6-10 ТМН-1000/6-10 ТМН-1600/6-10 ТМН-2500/35 ТМ-4000/35 ТМ-6300/35 ТМЗ-630/10 ТМЗ-1000/10 ТМЗ-1600/10 ТСЗ-250/10 ТСЗ-400/10 ТСЗ-630/10 ТСЗ-1000/10 ТСЗ-1600/10 ТД-10000/35 ТД-1600/35 ТМН-2500/110 ТМН-6300/110 ТДН-10000/100 ТДТН-16000/110 ТДТН-25000/100 ТДТН-40000/110 ТДТН-63000/110	250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 630 1000 1600 250 400 630 1000 1600 10000 16000 2500 6300 10000 16000 25000 40000 63000	6; 10 6; 10 6; 10 6; 10 6; 10 10; 35 10; 35 10; 35 6; 10 6; 10 6; 10 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 38.5 38.5 110 110 115 115 115 115 115	0.23; 0.4; 0.69 0.23; 0.4; 0.69 0.23; 0.4; 0.69 0.4; 0.69 0.4; 0.69 6.3 6.3 6.3 0.4 0.4 0.4 0.69 0.69 0.69 0.69 0.69 6.3; 10.5 6.3; 10,5 6.6; 11 6.6; 11 6.6; 11 6.6; 11 6.6; 11 6.6; 11 6.6; 11	0.94 1.21 1.68 2.1 2.8 6.2 8.5 12.3 1.4 2.1 2.8 1 1.3 2 3 4.2 12.3 17.8 6.5 13 18 26 36 50 70	3.7 5.5 8.5 11 18 25 33.5 46.5 5.6 9.7 14 2.8 5.4 7.3 11.2 16 65 90 22 49 60 96 140 200 290	4.5 4.5 4.5 5.5 5.5 6.5 6.5 6.5 6.2 6.2 6.2 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 7.5 8 10.5 10.5 10.5 17 17 17 17	2.3 2.1 2 1.4 1.3 3.5 3 3 1.8 1.4 1.3 3.5 3 3 2.5 2.5 0.8 0.6 1.5 0.9 0.9 1 0.9 0.8 0.7

Силовые трансформаторы Главных подстанций – большие и очень ответственные машины. От их работы зависит надежная и безопасная деятельность всего предприятия. Трансформаторы должны допускать перегрузку, величина и продолжительность которой зависит от загрузки трансформатора, его типа, времени года и условий охлаждения. Например, силовой трансформатор может выдерживать двойную нагрузку в течение 10 - 20 мин, трехкратную - в течение 3 - 7 мин, пятикратную - в течение 1 - 2 мин, десятикратную (при КЗ) в течение нескольких секунд, после чего он должен быть отключен с помощью автоматически действующей защиты.

Обмотка ВН

Зажим заземления

Количество трансформаторов на главных подстанциях зависит от категории по надежности электроснабжения. Мощность трансформаторов выбирается с учетом коэффициента загрузки трансформатора в нормальном и аварийном режимах, поскольку в аварийном режиме один трансформатор выходит из строя, а оставшийся должен взять на себя нагрузку потребителей первой и второй категорий. В нормальном режиме в работе находятся оба трансформатора.

При выборе трансформаторов необходимо учитывать единичную мощность отдельных двигателей, так как при их пуске возможно появление «провала» напряжения в сети, из-за чего может оказаться невозможной нормальная работа других приемников, в частности - освещения.

Отверстия для строповки

Зажимы выводов НН

Зажимы выводов ВН

Магнитопровод

Обмотка НН

Отпайки РПН

Соединительная шина

Обмотка ВН

Зажимы заземления

Рисунок 5 - Устройство трансформатора с сухой изоляцией класса F из эпоксидной смолы с огнестойким наполнителем

Таблица 2 -Технические данные трансформаторов для преобразовательных агрегатов.

Вентильная Преобразователь Потери, кВт обмотка

Трансформатор	Мощ- Ность кВА	Напряжение,В	Ток,А	Напряжение,В	Ток, А	К.З.	Х.Х.	Напряжение к.з. U к.з. %	Ток х.х. % I ном
ТНП – 1000/10	725 925 1000 1000	205 410 569 710	2040 1306 1020 816	230 460 560 825	2500 1600 1250 1000	8,6 11,3 11,5 11,6	2,4 2,4 2,7 2,7	5,7 6,5 6.6 6,5	2,1 1,: 1,9 н/д
ТНП – 1600/10	1450 1600 1620	411 570 710	2040 1640 1310	460 660 825	2500 2000 1600	16,5 18 17,5	3,5 3,5 3,7	7,3 8,2 8	1,4 1,5 1,9
ТМП – 2500/10	2300 2040 2510	406 577 711	3270 2040 2040	460 660 825	4000 2500 2500	22,6 16,35 23	4,3 4,75 4,74	7,3 5,8 7	1,1 1,6 1,2
ТМП – 4000/10	4040 3240 4050 3230	572 572 716 915	4080 3270 3270 2040	660 660 825 1050	5000 4000 4000 2500	31,5 21 32,2 19,7	6,7 н/д н/д 6,7	7,6 6,2 8,1 5,9	1 1,25 0,8 1,3

Примечание: Напряжение обмотки ВН-6 (10) кВ

Типы и технические данные трансформаторов УПП

Шахтные силовые трансформаторы выпускают двух назначений: первые, преобразующие электрическую энергию одного значения напряжения в электрическую энергию другого значения напряжения; вторые, служащие для перехода от электрической сети между отдельными участками сети к индивидуальной сети без электрической связи и без преобразования напряжения (разделительные трансформаторы).

Таблица 3 - Технические данные трансформаторов для УПП

Напряжение,КВ Номинальный ток,А Потери, Вт

ТИП	Мощность кВА	ВН	НН	ВН	НН	U к.з. %	I х.х. %	Рх.х.	Рк.з.
ТСВ – 63/6	63	65%	0,69 /0,4	5,7	49 /86	3,5	10	630	800
ТСВП – 100/6	100	65%	0,69 /0,4	9,5	83,5/144	3,5	4,5	940	1270
ТСВП –160/6	160	65%	0,69 /0,4	15,4	133/231	3,5	3,6	1160	1900
ТСВП –250/6	250	65%	0,69 /0,4	24,1	209/362	3,5	3,5	1590	2490
ТСВП –400/6	400	65%	0,69	38,5	335	3,5	2,2	2070	3600
ТСВП –630/6	630	65%	0,69	60,6	527	3,5	1,5	2690	4700
ТСВП –630/6	630	65%	1,2	60,6	304	3,5	3,0	2900	4900
ТСВП –800/6	800	65%	1,2 / 0,69	77,0	385/670	4,5	н/д	н/д	н/д
ТСВП –800/10	800	105%	1,2 /0,69	46,2	385/670	5,5	н/д	н/д	н/д
ТСВП- 1000/6	1000	65%	1,2	96,0	480	4,5	1,4	2280	10250
ТСВП- 1000/10	1000	105%	1,2	57,8	480	6,0	н/д	н/д	н/д
ТСВП-160/6КП	160	65%	0,69 /0,4	15,4	133/231	3,5	4,5	1160	1900
ТСВП –400/6КП	400	65%	0,69	38,5	335	3,5	2,2	2070	3600
ТСВ –630/6 - 6	630	65%	6,2	60,6	60,6	3,5	3,0	2900	4720

В настоящее время в рудниках и шахтах эксплуатируется значительное количество трансформаторов серий ТКШВ, ТКШВС, ТСШВ, ТМШ, которые заменяются на трансформаторы серий ТСВ и подстанции ТСВП, мощностью от 63 до 1000 кВА. Трансформаторы имеют активную часть, оболочку, вводные устройства со стороны ВН и НН, ходовую часть; устройство РПН, допускают наличие капежа и агрессивных щелочных и кислотных шахтных вод, тряску и удары в буферное устройство при транспортировании по горным выработкам; допускают возможность параллельной работы. ТСВП отличается от ТСВ наличием распредустройств высшего (РУВН) и низшего (РУНН) напряжения

Вводные отделения имеют: ВН – по одному кабельному вводу под силовые кабели и один под контрольный кабель, хотя трансформаторы мощностью 630 кВА и выше могут изготовляться с тремя кабельными вводами под силовые кабели низшего напряжения.

Трансформаторы выдерживают мощность к.з. 100 МВА, а также должны выдерживать перегрузки, продолжительность которых зависит от предварительной загрузки и от величины перегрузки:

Перегрузка, % номинальной ………………………40 60 75 100