2.4 Электрические нагрузки гпп и выбор трансформатора гпп
Исходными данными для расчета нагрузки на ГПП являются установленные активные мощности всех приемников (Ру), присоединенных к данному ГПП, коэффициент спроса (kc) и средневзвешенный коэффициент мощности (cosjср.вз).
При определении нагрузки все приемники группируют по технологическим процессам или установкам (табл. 2.4.1).
По группам приемников определяем расчетные активные и реактивные мощности по формулам
;
.
; 
.
; 
.
; 
.
; 
.
; 
.
; 
.
; 
.
; 
.
; 
.
; 
.
Таблица 2.4.1 – Электрические нагрузки на ГПП и в целом по шахте
Группы электропотребителей |
Установленная мощность Ру, кВт |
Коэффициент спроса |
Расчетная активная мощность Рр, кВт |
Средневзвешенный cosjср.вз |
Средневзвешенный tgjср.вз |
Расчетная реактивная мощность Qp, кВАр |
1.ЦПП |
5910 |
|
3891,5 |
|
|
3728,61 |
2.Главный вентилятор |
800 |
0,8 |
640 |
0,7 |
1,02 |
-652,8 |
3.Скиповой подъем |
760 |
0,8 |
608 |
0,7 |
1,02 |
620,16 |
4.Клетьевой подъем |
560 |
0,8 |
448 |
0,7 |
1,02 |
456,96 |
5.Породный подъем |
320 |
0,55 |
176 |
0,7 |
1,02 |
179,52 |
6.Компрессоры |
420 |
0,65 |
273 |
0,7 |
1,02 |
-278,46 |
7.Дегазацион-ные установки |
400 |
0,75 |
300 |
0,75 |
0,88 |
-264 |
8.Холодильные машины |
350 |
0,75 |
262,5 |
0,7 |
1,02 |
267,75 |
9.Фланговый вентилятор |
200 |
0,65 |
130 |
0,7 |
1,02 |
132,6 |
10.Подъем шурфа |
130 |
0,65 |
84,5 |
0,7 |
1,02 |
86,19 |
11.Технологи-ческий комплекс шахты 380/220 В |
800 |
0,6 |
480 |
0,7 |
1,02 |
489,6 |
Всего |
10650 |
|
7293,5 |
|
|
4766,13 |
Произведём расчёт для конденсаторных установок, расположенных на ЦПП и РПП-6.
Суммарная мощность конденсаторных установок, составит:
.
Фактическая реактивная мощность на ГПП Qф = 4766,13 кВАр. Фактическое значение реактивной мощность, потребляемой из сети энергосистемы определяем по формуле:
Qэ1 = α ∙ Рр ,
где а = 0,28 – расчетный коэффициент.
Qэ1 = 0,28 ∙ 7293,5 = 2042,18 кВАр.
Так
как Qф>
(4766,13>4450),
то для компенсации реактивной мощности
на ГПП устанавливаем одну конденсаторную
установку типа УКРВ-6,3-300.
Полную расчетную мощность по ЦПП определяем по формуле:
,
где = 0,8 – коэффициент участия в максимуме нагрузки.
кВА.
На ГПП шахты, согласно правилам ТБ, устанавливают два трехобмоточных трансформатора, мощности которых принимают такими, чтобы при отключении одного трансформатора, оставшийся, обеспечил потребителей I и II категорий по бесперебойности электроснабжения питанием, во время ремонта или замены трансформатора, с номинальной мощностью каждого:
Sн ≥ 0,75 ∙ SР,
Sн ≥ 0,75 ∙ 6842,
Sн ≥ 5131,5.
Принимаю два трехобмоточных трансформатора типа ТДТНШ-10000/110-84У1. Параметры трансформатора указаны в таблице 2.4.2
Таблица 2.4.2 – Параметры трансформатора ГПП
Тип трансформатора |
Sном, кВА |
Соотношение напряжений, кВ |
Uн, % |
Іо, % |
Рх.х.,кВт |
Рк, кВт |
|||||
ВН |
СН |
НН |
ВН-СН |
ВН-НН |
СН-НН |
||||||
ТДТНШ-10000/110-84У1 |
10000 |
115 |
6,3 |
6,6 |
10,5 |
17 |
6 |
1,1 |
23 |
76 |
|
3. ВЫБОР КАБЕЛЕЙ
3.1 Выбор марок кабелей
Марка кабеля определяется областью его применения, которая для кабелей, прокладываемых на поверхности шахт регламентирована «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ), а в шахте – ПБ.
В соответствии с Правилами безопасности принимаем следующие марки кабелей:
стволовые кабели марки ВЭВПШв;
кабели бронированные, прокладываемые по наклонным и горизонтальным горным выработкам – ЭПвБВ и ЭВБВ;
кабели для присоединения машин и механизмов марки КГЭШ.
3.2 Определение длины кабелей
Длина стволового кабеля, кабеля от ЦПП до РПП-6, кабеля от РПП-6 до ПУПП и магистрального кабеля, может быть найдена по формулам, с учетом запаса на провисание – для бронированных кабелей (Lбр) - 5%, для гибких (Lг) - 10%.
;
,
где ΣLвыр. - суммарная длина выработок, по которым проложен кабель, м.
Исходя из следующих условий:
Для передачи и распределения электроэнергии в шахте применяют следующие кабели:
1) при прокладке по стволам, крутонаклонным (до 45º) и капитальным выработкам - бронированные экранированные с проволочной броней;
2) при прокладке в горизонтальных и наклонных выработках (до 45º) - бронированные экранированные с ленточной броней;
3) для присоединения КТП - бронированные экранированные повышенной гибкости;
4) для присоединения РПП низшего напряжения - бронированные экранированные повышенной гибкости или гибкие экранированные;
5) для присоединения передвижных машин - гибкие экранированные;
6) для участков линии между ручным электросверлом и соединителем напряжения - особо гибкие экранированные;
7) для присоединения выемочных машин на крутых пластах с применением кабелеподборщиков - гибкие экранированные повышенной прочности.
м;
м;
м;
м.
3.3 Определение сечения силовых жил кабеля
Сечение силовых жил кабеля выбирают по длительному допустимому току нагрузки; механической прочности, экономической плотности тока и термической стойкости.
Сечение кабеля по длительному допустимому току
Сечение кабеля по длительно допустимому току нагрузки (Iдл, А) выбирают по условию:
где kп - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды,
Кп
=
1,07;
Iр. - расчетный ток нагрузки кабеля.
Стволовой кабель (от ГПП до ЦПП)
,
где Sp - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому кабелю, кВА;
Uн - номинальное напряжение, В.
А.
Принимаем стволовой кабель, рассчитанный на ток 300 А. Сечение кабеля S = 120 мм2.
;
.
Окончательно принимаем кабель марки ВЭВПШв 3*120+1*50.
Кабель от ЦПП до РПП-6
,
где Sp - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому кабелю, кВА;
Uн - номинальное напряжение, В.
А.
Принимаем бронированный кабель, рассчитанный на ток 165 А. Сечение кабеля S = 50 мм2.
;
.
Окончательно принимаем кабель марки ВЭВПШв 3*50+1*25.
Кабель от РПП-6 до ПУПП
Так как ПУПП-1,2 и ПУПП-0,66 расположены на одном участке, то и кабель от РПП-6 должен подходить к ним один и быть рассчитан на суммарный расчетный ток, так как обе ПУПП будут подключены параллельно.
Iр = Iр1,2 + Iр0,66,
Где Iр1,2 – расчетный ток для ПУПП-1,2;
Iр0,66 – расчетный ток для ПУПП-0,66.
,
где Sp1,22 - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому кабелю для ПУПП-1,2, кВА;
Uн - номинальное напряжение, В.
,
где Sp - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому кабелю, кВА;
А.
А.
Iр = 49,6 + 20,75 = 70,35 А.
Принимаем бронированный кабель, рассчитанный на ток 89 А. Сечение кабеля S = 16 мм2.
;
.
Окончательно принимаем кабель марки ЭВБВк 3*16+1*6.
Магистральный низковольтный кабель от ПУПП-1,2 до РП очистного забоя
,
где Sp - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому кабелю, кВА;
Uн - номинальное напряжение, В.
А.
Принимаем бронированный кабель, рассчитанный на ток 278 А. Сечение кабеля S = 70 мм2.
;
Окончательно принимаем кабель марки ЭПвБВ 3*70+1*35.
Магистральный низковольтный кабель от ПУПП-0,66 до РП очистного забоя
,
где Sp - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому кабелю, кВА;
Uн - номинальное напряжение, В.
А.
Принимаем бронированный кабель, рассчитанный на ток 179 А. Сечение кабеля S = 35 мм2.
;
Окончательно принимаем кабель марки ЭПвБВ 3*35+1*16.
Гибкий кабель комбайна
Ip = Iн = 220 А
Принимаем гибкий кабель марки КГЭШ 3*70, рассчитанный на ток 250 А. Сечение кабеля S = 70 мм2.
Гибкий кабель конвейера лавы
Ip = Iн = 130 А
Принимаем гибкий кабель марки КГЭШ 3*25, рассчитанный на ток 136 А. Сечение кабеля S = 25 мм2.
По кабелю к двигателю хвостового привода проходит ток 65 А. Принимаем кабель марки КГЭШ 3*25, рассчитанный на ток 136 А. Сечение кабеля S = 25 мм2.
Гибкий кабель конвейера штрека
Ip = Iн = 121 А
Принимаем гибкий кабель марки КГЭШ 3*25, рассчитанный на ток 136 А. Сечение кабеля S = 25 мм2.
По кабелю к двигателю хвостового привода проходит ток 60,5 А. Принимаем кабель марки КГЭШ 3*10, рассчитанный на ток 75 А. Сечение кабеля S = 10 мм2.
Гибкий кабель насосной станции
Ip = Iн = 63,6 А
Принимаем гибкий кабель марки КГЭШ 3*10, рассчитанный на ток 75 А. Сечение кабеля S = 10 мм2.
Гибкий кабель станции орошения
Ip = Iн = 32,5 А
Принимаем гибкий кабель марки КГЭШ 3*6, рассчитанный на ток 58 А. Сечение кабеля S = 6 мм2.
Гибкий кабель предохранительной лебедки
Ip = Iн = 15,8 А
Принимаем гибкий кабель марки КГЭШ 3*6, рассчитанный на ток 58 А. Сечение кабеля S = 6 мм2.
Сечение кабеля по механической прочности:
Рекомендуется принимать следующие минимальные сечения кабелей:
высокого напряжения – 16 мм2;
магистральных низкого напряжения - 35 мм2;
очистных и проходческих комбайнов - 25 мм2;
отдельно установленных, периодически перемещаемых машин - 16 мм2;
машин, аппаратов, установленных в откаточных выработках – 10 мм2;
машин и аппаратов малой мощности в соответствии с диаметром кабельного ввода.
В соответствии с этим принимаем следующие кабели:
Стволовой кабель – ВЭВПШв 3*120+1*50;
Кабель от ЦПП до РПП-6 – ВЭВПШв 3*50+1*25;
Кабель от РПП-6 до ПУПП – ЭВБВк 3*16+1*6;
Магистральный низковольтный кабель от ПУПП-1,2 до РП очистного забоя – ЭпвБВ 3*70+1*35;
Магистральный низковольтный кабель от ПУПП-0,66 до РП очистного забоя – ЭПвБВ 3*35+1*16;
Гибкий кабель комбайна – КГЭШ 3*70;
Гибкий кабель конвейера лавы – КГЭШ 3*25;
Гибкий кабель конвейера штрека – КГЭШ 3*25 и КГЭШ 3*10;
Гибкий кабель насосной станции – КГЭШ 3*10;
Гибкий кабель станции орошения – КГЭШ 3*6;
Гибкий кабель предохранительной лебедки – КГЭШ 3*6.
Сечение кабеля по экономической плотности тока:
В соответствии с ПУЭ выбираем кабели со сроком службы более 5 лет.
Это сечение зависит от годового числа часов использования максимума нагрузки, материала жил и изоляции кабеля и определяется по формуле, мм2:
,
где
- экономическая плотность тока, А/м2,
= 3,5.
При этом принимают ближайшее большее стандартное сечение.
Определим минимальное сечение стволового кабеля по экономической плотности тока, мм2:
.
Принимаем кабель марки ВЭВПШв 3*95+1*50.
Определим минимальное сечение кабеля от ЦПП до РПП-6 по экономической плотности тока, мм2:
.
Принимаем кабель марки ВЭВбШв 3*50+1*25.
Определим минимальное сечение кабеля от РПП-6 до ПУПП по экономической плотности тока, мм2:
.
Принимаем кабель марки ЭВБВк 3*16+1*6.
Проверка сечения жил кабелей по термической стойкости:
Выбор сечения кабеля по термической стойкости проводится исходя из условия:
где Iп - предельно допустимый кратковременный ток, А;