
- •1 Краткая характеристика шахты
- •3 Выбор рационального электроснабжения шахты и участка
- •Выбор силового трансформатора для покрытия нагрузки шахты (с проверкой)
- •Выбор силового трансформатора (с проверкой) для проектируемого участка.
- •7 Расчёт токов короткого замыкания на шинах цпп 110/6 кВ
- •9.4 Расчет кабелей по допустимой потере напряжения
- •Расчет трансформаторов тока для выбранных кабелей 6кВ
- •Выбор оборудования участковых подстанций
- •1000- Условный поток
- •Устройство и схема шахтного заземления
7 Расчёт токов короткого замыкания на шинах цпп 110/6 кВ
Соединение между собой через малые сопротивление отдельных элементов электроустановок, находящихся под напряжением, приводит к процессу, называемому коротким замыканием. Основными причинами короткого замыкания является нарушение изоляции токоведущих частей вследствие старения или механических повреждений.
В системах трёхфазного переменного тока возможны несколько видов короткого замыкания: трёхфазное, когда три фазы соединяются непосредственно между собой или через землю; когда две фазы соединяются непосредственно между собой или через землю; однофазное, когда фаза соединяется через землю.
Токи короткого замыкания во много раз превышают токи нормального
режима, и поэтому при выборе электрооборудования приходится учитывать возможности возникновения короткого замыкания.
Расчёт токов короткого замыкания производим на шинах главной понизительной подстанции, 115кВ на шинах 6 кВ (данные по расчётам) необходимы мне для выбора кабеля 6 кВ, питающего подстанцию установленную непосредственно в здании потребителя.
Наибольшего значения токи короткого замыкания достигают при возникновении короткого замыкания в точках сети, наиболее приближенных к источнику питания (шины генераторного напряжения на электростанциях, точки системы, принятые условно за источник питания). Токи короткого замыкания во много раз превышают токи нормального режима, и по этому при выборе электрооборудования приходится учитывать возможности возникновения короткого замыкания и вред, который могут нанести токи короткого замыкания.
Рисунок 1 Расчётная схема токов короткого замыкания
В начале расчётов составляем схему электроснабжения и точек короткого замыкания, которая представлена на рисунке 1.
Принимаем базисное напряжение Uб1=115кВ, Uб2=6.3кВ
Кратность тока и мощность короткого замыкания через 0.2 с после его возникновения при сопротивлении Х*б=Х*расч=0.36 находим по расчётным кривым Кt=0.2=2.2 в справочной литературе [2].
Находим номинальную мощность систем
SномΣ=Sб=S0.2/Кt=0.2 (11)
Sном=220/2.2=100 мВА
Находим базисное сопротивление воздушной линии
X*лб=Х0*L* Sб /Uб2, (12)
где Х0- удельное сопротивление линии, Ом/км
L-расстояние до энергосистемы, км
X*лб=0.4*10*(100/13225)=0.03
Находим сопротивление трансформатора
X*тр.б=Uкз*Sб/100*Uном , (13)
где Uк- базисное напряжение, кВ
Uном - номинальное напряжение, кВ
Sб- базисная нагрузка, кВА
X*тр.б=17*100/100*16000=1,06
Результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи при замыкании на шинах 115кВ подстанции для точки К1.
Х*б рез1=Х*сб+ (X*лб/2), (14)
где Х*сб- базисное сопротивление, Ом
Х*лб- базисное сопротивление воздушной линии, Ом
Х*б рез1=0.36+ (0.03/2)=0.38
По расчётным кривым кратность тока короткого замыкания исходя из того, что Х*расч= Х*б рез1=0.3 определяем для различных моментов времени.
Кt=0=3.5
Кt=0.2=2
Кt=∞=1,95
Определяем базисный ток на участке напряжением 115кВ
Iб1= Sб/(√3*Uб1), (15)
где Uб- базисное напряжение, кВ
Sб- базисная нагрузка, кВ
Iб1=100/(1.7*115)=0.5 кА
Определяем значения тока короткого замыкания для различных моментов времени.
I0= Iб1* Кt , (16)
где Iб1- базисный ток
Кt –коэффициент тока
I0=0.5*2.5=1.25 кА
I0.2=2*0,5=1кА
I∞=1,95*0,5=0,98 кА
Результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи при замыкании на шинах 6.3кВ подстанцию в точке К2.
Х*б рез2 = Х*сб+ (Х*лб/2) + (Х*тр б/2), (17)
где Х*сб- базисное сопротивление
Х*лб- базисное сопротивление воздушной линии
Х*тр б- базисное сопротивление трансформатора
Х*б рез2=0.36+ (0.03/2) + (1.06/2)=0.91
По расчётным кривым определяем кратность тока в различных моментах времени.
Кt=0=1.22
Кt=0.2=0.8
Кt=∞=1.3
Определяем базисный ток на участке напряжением 6кВ
Iб2= Sб / (√3*Uб), (18)
где Uб- базисное напряжение, кА
Sб- базисная нагрузка, кВА
Iб2=100/(1.7*6.3)=9.18 кА
Определяем значения тока короткого замыкания для различных моментов времени.
I0= Iб1* kt , (19)
где Iб1- базисный ток, А
kt – коэффициент кратности
I0=1.06*9.18=9,7 кА
I0.2=0.98*9.18=9 кА
I∞=1.22*9.18=11,2 кА
Определяем мощность короткого замыкания для различных моментов времени.
S0=Кt*Sб2 (20)
где Кt- коэффициент кратности
Sб2- базисная мощность
S0=1,06*100=106 мВА
S0.2=0.98*100=98 мВА
S∞=1.22*100=122 мВА
Определение длины кабеля от ЦПП до проектируемого участка
Для обеспечения электроснабжения участка принимаем кабель марки СБН.
Определяем расчётную длину кабелей с учётом провисания
Провисания бронированного кабеля-5%
Lр=Lф+Lф*0.05, (21)
где Lф- фактическая длинна кабеля, м
Lр=220+220*0.05=231 м
Принимаем длину 231 м.
Аналогично производим расчет кабелей всех потребителей 6кВ.
Результаты сводим в таблицу 4.
Таблица 4-Расчётные данные выбранного кабеля.
-
Наименование участка
Марка кабеля
Расчётная длина, м
От ЦПП до проектируемого
участка
СБН
231
Компрессор-СДК-16-51-16, 6 кВ
СБН
52,5
Компрессор-СДК-17-41-16, 6 кВ
СБН
42
Водяной насос 300кВт, 6 кВ
СБН
52,5
Водяной насос 300кВт, 6 кВ
СБН
52,5
Водяной насос 200кВт, 6 кВ
СБН
52,5
Водяной насос 200кВт, 6 кВ
СБН
52,5
Насос 50кВт, 6 кВ
СБН
42
Насос 50кВт, 6 кВ
СБН
42
Насос 50кВт, 6 кВ
СБН
42
Насос 50кВт, 6 кВ
СБН
42
Трансформатор 630/6
СБН
52,5
9 Расчёт кабелей 6кВ для электроснабжения проектируемого участка
Расчёт производим по четырём параметрам. Производим расчет на примере компрессора СДК-16-51-16.
9.1 Расчет кабелей по нагрузки рабочим током
Для электроснабжения компрессорной установки расположенной на территории шахты принимаем кабель марки СБН. Длину кабеля принимается с учётом провисания 5% от длины кабеля.
Выбор по длительному расчётному току производят сравнением расчётного тока с длительно допустимым током нагрузки и проводник определенного сечения.
Определяем максимальный рабочий ток в кабеле для
компрессора-СДК-16-51-16
Ik=Sнагр/(√3*Un), (22)
где Sнагр- расчётная, общая нагрузка потребителя, кВА
Un-напряжение, кВ
Ik=1406/(1.7*6.3)=131,2 А
Согласно справочной литературе[1], принимаем сечение кабеля 50 мм2.
9.2 Расчет кабелей по экономической плотности тока
Sэк= Ik/jэк , мм2 (23)
где jэк-2.5А/мм2-экономическая плотность при использование максимальной нагрузки; при Тм=3500-4000часов
Ik- максимальный рабочий ток в кабеле, А
Sэк- сечение кабеля по экономическим показателям, мм2
Sэк=131.2/2.5=52 мм2
Согласно справочной литературе[1], принимаем сечение кабеля 70 мм2
9.3 Расчет кабелей по термической устойчивости к току короткого замыкания
Smin=(I∞√t∞)/C, (24)
где I∞- ток короткого замыкания, А
C- коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил током короткого замыкания и напряжение сети, принимаем для кабелей СБН С=145
t∞- фактическое время действия тока короткого замыкания; которое для шахтных кабелей сети принимают равным реальному времени срабатывания максимальной защиты, tрм и tвв время срабатывания высоковольтного выключателя.
t∞= tрм+ tвв (25)
t∞=0.2+0.1=0.3
Smin=(11200*√0.3)/145=40 мм2
Согласно справочной литературе[1], выбираю сечения 50 мм2