Расчёт карьерного электрооборудования

 
 

КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Электрооборудование»

                               на тему: «Расчёт карьерного электрооборудования» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Участковая  подстанция получает питание от ГСП по бронированному кабелю, проложенному на опорах. На подстанции установлен трансформатор S_ном = 630 кВ*А, и_к % = 5,0%, ΔP_м = 4500 Вт.  От трансформатора питаются:

      1) технологический комплекс с общей  установленной мощностью электрооборудования ∑Р_уст = 420 кВт; cos φ_т._к =0,82;

      2) два ленточных конвейера с  двигателями на каждом конвейере, у которых  Р_ном1 = Р _ном2 = 55 кВт, η_ном1 = η_ном2 = 90%; cos φ _ном1 = cos φ _ном2 = 0,92, k_з = 1, λ_п = 1,1; λ_max = 1,8; λ_i = 6,5; λ_{п мех} = 1,0; λ_{п мех} = k_з · λ_{п мех} = 1,0;

      3) два насоса с двигателями 3 и 4, у которых Р_ном3 = Р _ном4 = 110 кВт, η_ном3 = η_ном4 = 9; cos φ _ном3 = cos φ _ном4 = 0,94, k_з = 0,8, λ_п = 1,1; λ_max = 2; λ_i = 6; λ_{п мех} = 0,3; λ′_{п мех} = 0,8*1,0 = 0,27; cos φ _п = 0,337; sin φ _п = 0,941. 

      Время использования максимума нагрузки  Т_max = 6500 ч. Схема электроснабжения участка показана на рис. 1. 

      

 

      Требуется:

      1) выбрать сечение жил кабеля 6 кВ, но которому питается участковая подстанция и проверить его на термическую устойчивость (установившийся ток к. з. в точке k принять равным току к. з. на шинах ГСП, который известен I_t=∞ = 2,97 кА, приведенное время к. з. t_n = 1,0 с).

      2) выбрать сечение жил кабелей, по которым питается технологический комплекс; два кабеля проложены в траншее с расстоянием между ними

      100 мм; длительная температура окружающего воздуха +30° С;

      3) проверить кабель, по которому питаются ленточные конвейеры, по допустимой потере напряжения. Проверить защиту данного кабеля автоматическим выключателем от токов к. з., если известно, что ток двухфазного к. з. в точке k₁I⁽²⁾_k1 = 1760 А. 
 
 
 
 
 
 
 

      Расчётная часть 

      Определим расчетную нагрузку на шинах 0,4 кВ участковой подстанции. Ленточные конвейеры:

      

      

      

где расчетный  cos φ_расч.к = 0,70 принят по табл.

      Технологический комплекс:

      

      

      

где расчетный  cos φ_{расч.т.к} = 0,75 принят по табл. 21.

      Насосы:

      

      

      

где расчетный  cos φ_{расч.нас} = 0,85 принят по табл. 21.

      Суммарный расчетный ток:

      

      

      

      

   

      Определим коэффициент загрузки трансформатора. Номинальный ток трансформатора со стороны НН:

      

      

      Находим номинальный ток трансформатора со стороны ВН

      

      По  длительно допустимому току нагрузки выбираем кабель СБх10 с алюминиевыми жилами сечением 10 мм² (I_ДОП = 42 А). Выбираем сечение жил кабеля по экономической плотности тока. По табл. 24 ; j_э= 1,2 А/мм²;

      

 

      Выбираем  ближайшее по ГОСТу сечение бронированного кабеля с алюминиевыми жилами q = 25 мм² и производим проверку по потере напряжения

      

где — ток   в бронированном кабеле 6 кВ. Принимаем кабель СБ 3 х 25. Проверяем кабель на термическую устойчивость

      

      Выбранный кабель удовлетворяет требованиям  термической устойчивости.

      Выбираем  кабели для технологического комплекса. Учтем поправки к величине расчетного тока на параллельную прокладку кабелей  в одной траншее и на повышенную температуру окружающего воздуха

      

где коэффициенты приняты по табл. Принимаем два кабеля СБ 3 х 35 с сечением жил 35 мм² I_доп = 2 · 15 = 290 А.

      Потеря  напряжения в кабелях

      

      Потеря  напряжения в выбранном кабеле вполне допустима.

      Выбираем  плавкие вставки для защиты кабелей. Ток плавкой вставки

      

      Выбираем  по табл. предохранитель типа ПР-2 на номинальный ток патрона 200 А с номинальным током плавкой вставки I_ном.в = 160 А.

      Проверим  сечение выбранных жил кабеля по условиям защиты плавкими вставками

      

      Определим потерю напряжения в кабеле, по которому питаются двигатели конвейеров (кабель СБ 3 х 95). Длительно допустимый ток нагрузки кабеля СБ 3 х 95, проложенного на опорах, Потеря напряжения в кабеле до ввода двигателя 2

      

где l₁ и l₂ определены по рис. 1.

      Полученная  потеря напряжения не превышает допустимых величин. Кабель СБ 3 x 95 подключен к распределительному щиту 0,4 кВ через автоматический выключатель А₁ типа А 3114/5 с электромагнитным расцепителем.

      Ток уставки электромагнитного расцепителя  мгновенного действия

      

номинальный ток  двигателя

      

пусковой ток  двигателя

      

      Проверим  защиту кабеля по току к. з.

      

      Следовательно, при двухфазном к. з. в точке k автоматический выключатель обеспечит защиту кабеля.

      Определим потерю напряжения в трансформаторе.

      Активная  составляющая потери напряжения по (III-35)

      

      Реактивная  составляющая потери напряжения по (Ш-36),

      

      Полная  потеря напряжения в трансформаторе по (III-37)

      

( найден ранее при определении суммарного расчетного тока).

      Суммарная потеря напряжения в трансформаторе и кабеле до двигателя ленточного конвейера 2.

      

      Установим влияние пуска одного из двигателей насосов, например двигателя 3, на колебание напряжения на шинах 0,4 кВ. Определим напряжение на зажимах двигателя при его пуске по формуле (III-44)

      

      Определим величины активного и индуктивного сопротивлений от источника питания (шины ГСП 6,3 кВ) до зажимов двигателя  3. Активное и индуктивное сопротивления кабеля СБ 3 x 50, приведенные к напряжению 0,4 кВ [по формуле (III-45)]:

      

      где коэффициент трансформации при нулевом ответвлении.

      Находим сопротивления обмотки трансформатора [формулы (I-47) и

(I-48)]:

      

      Определим сопротивление от шин источника  питания до шин 0,4 кВ подстанции:

      

      По  расчетному току потеря напряжения до шин 0,4 кВ при работе приемников составит

      

      Относительное напряжение на шинах 0,4 кВ до пуска двигателя 3 будет

      

      Сопротивление кабеля, питающего двигатель 3,

      

      Сопротивление от шин источника питания до зажимов  двигателя 3

      

      Номинальный и пусковой токи двигателя 3:

      

      Определим коэффициент 

      

      Проверим, развернет ли двигатель присоединенный к нему насос:

      

      Для определения влияния пуска электродвигателя 3 на работу двигателей 1и 2, пользуясь формулой (III-41), определим величину колебания напряжения на шинах 0,4 кВ:

      

      Определим коэффициент  относительно шин 0,4 кВ:

      

      

      По  условиям задачи напряжение на вводе  двигателя 3 при работе равно

      

      

      В момент пуска двигателя 3 на зажимах работающего двигателя 2 относительное напряжение уменьшится на величину и будет

      

      По  формуле (III-52) проверим устойчивость работы двигателя 2 при пуске двигателя 3

      

      Устойчивая  работа двигателя 2 при пуске двигателя 3 обеспечивается.