Электрификация горного предприятия

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

 высшего  профессионального образования

Пермский национальный исследовательский  политехнический университет

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа на тему:

«Электрификация горного предприятия»

Вариант № 9

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы МОН-08:

Мусинский Артем

Проверил преподаватель:

Худяков А.А.

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2012

Содержание

1. Введение            3

2. Выбор числа, мощности и типа трансформаторов  ГПП и ТП   5

2.2. Расчет  потери мощности в трансформаторах     7

2.3. Определение нагрузок трансформаторов на стороне ВН   8

2.4. Выбрать  схему соединения ГПП с энергосистемой    8

3. Расчет  кабелей           9

3.1. Выбор  марки проводов линии передач  ГПП и ТП    9

3.2. Определение  сечения кабелей по расчетному  и допустимому длительному токам нагрузки и экономичности        9

3.3. Определение  потерь напряжения в линиях  передач ГПП и ТП  10

4. Расчет  значений токов трехфазного короткого замыкания   11

5. Выводы            15

6. Список используемой литературы       16 
1.Введение

При проектировании системы электроснабжения (СЭС) или анализе режимов ее работы все потребители электроэнергии рассматриваются в качестве нагрузок.

Различают следующие виды нагрузок: активную мощность P, реактивную мощность Q, полную мощность S и ток I.

Поскольку режимы работы электропотребителей различны и изменяются во времени, для характеристики их пользуются следующими понятиями:

1. Номинальная активная (установленная) мощность электропотребителя – это мощность, указанная в его паспорте.

Применительно к многодвигательным приводам под номинальной понимают сумму номинальных мощностей всех его электродвигателей.

Для приемников электроэнергии с повторно – кратковременным режимом работы номинальную мощность определяют по паспортной путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1):

Для электродвигателей:

 

Для трансформаторов:

 

где ПВпасп – паспортная продолжительность включения.

2. Под номинальной реактивной мощностью понимают реактивную мощность, потребляемую из сети (знак плюс) или отдаваемую в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении:

 

3. В определенные промежутки времени активная, реактивная, полная мощность или ток принимают значения, наибольшее из соответствующих средних значений. В зависимости от продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:
1. Максимальные длительные нагрузки продолжительностью 10, 30, 60 мин;
2. Максимальные кратковременные нагрузки – пиковые длительностью   1 – 2 с.

Вероятностная максимальная нагрузка за 30 минут принимается в качестве расчетной по допустимому нагреву. Расчетная нагрузка по допустимому нагреву (Pp, Qp, Sp, Ip) используется для выбора элементов системы электроснабжения по нагреву и расчета максимальных потерь мощности в них.

Пиковые нагрузки определяют для проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавких вставок предохранителей, расчета тока срабатывания максимальной токовой защиты, а также оценки потерь напряжения в контактной сети и проверки колебаний напряжения в цеховых сетях.

 

2.Выбор трансформаторов

Определим полную мощность для трансформаторов ГПП:

 

Так как в схеме используется два трансформатора, то для определения мощности одного трансформатора используем следующую формулу:

 

Зная полную мощность трансформатора и значения напряжений на верхней и нижней стороне, выбираем трансформатор ТРДН-25.

Характеристики трансформатора ТРДН-25:

Мощность – 25000 кВА;

Напряжение верхнее – 115 кВ;

Напряжение нижнее – 6,3-10,5;

Потери мощности холостого хода – 25 кВт;

Напряжение короткого замыкания – 0,105 кВ;

Ток холостого хода – 0,0065 А.

Рассчитаем коэффициент перегрузки трансформатора:

 

Так как коэффициент перегрузки больше 0,8 то принимаем этот трансформатор окончательно.

Найдем полную мощность для трансформатора ТП:

 

Выберем трансформатор для ТП типа ТМ-1600.

Технические характеристики ТМ – 1600:

Мощность – 1600 кВА;

Напряжение верхнее – 10 кВ;

Напряжение нижнее – 0,4;

Потери мощности холостого хода – 3,5 кВт;

Напряжение короткого замыкания – 0,055 кВ;

Ток холостого хода – 0,013 А.

Определим коэффициент перегрузки трансформатора ТП:

 

Так как коэффициент перегрузки больше 0,8 то принимаем этот трансформатор окончательно.

 

 

 

 

 

 

Рассчитаем потери мощности в трансформаторах:

Годовые потери активной и реактивной мощности в силовых трансформаторах ГПП:

 

 

Годовые потери активной и реактивной мощности в силовых трансформаторах ТП:

 

 

 

Определим нагрузку трансформаторов ГПП на стороне ВН:

 

И также для ТП:

 

Найдем коэффициент перегрузки трансформаторов при аварийном режиме:

 

 

Так как коэффициент перегрузки ниже 1,4 то данные трансформаторы обеспечат электроснабжение в как нормальном, так и в аварийном режиме.

Была выбрана и приведена линейная схема соединения ГПП с энергосистемой в приложении 1.

 

3. Расчет кабельных линий

3.1 Выбор марки проводов линии передач ГПП и ТП.

Так как по условию задания тип линии задан как воздушная линия, то для таких условии выбираются кабели типа АС (с алюминиевым сердечником).

3.2 Выбор сечений жил кабеля по расчетному и длительному токам нагрузки и экономичности.

Для выбора сечений жил кабелей определяется расчетный ток:

 

И также для ТП:

 

Зная величину расчетного тока, выбираем стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току, в зависимости от величины напряжения по допустимому длительному току:

Для ГПП  выбираем кабель АС-70, и для ТП кабели АС-70.

По экономичной плотности для начала зададимся коэффициентом для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией и алюминиевыми жилами равным 1,9. Значения тока ГПП и ТП поделим на этот коэффициент и найдем расчетное сечение кабеля, а затем выберем из стандартных большее:

 

 

Для ГПП и ТП  ближайшее большее стандартное сечение будет равно 70 мм2. Следовательно, по экономичности выбираем кабели АС-70.

 

Определение потерь напряжения в линиях передач ГПП и ТП

Зададимся значением удельного активного сопротивления алюминиевых  проводов сечением жилы 70 мм2. Активное сопротивление равно 0,46 Ом/км.

Зная длину линии ГПП, найдем сопротивление по все длине:

 

То же самое и для ТП:

 

Умножив значения сопротивлений на величину тока, найдем потери напряжения:

 

 

Проверим, сколько процентов от номинального напряжения составляют потери:

 

 

Так как потери напряжения составляют менее 5% номинального напряжения, то кабели выбираем окончательно.

 

4. Расчет токов короткого замыкания

Выбираем базисную мощность, базисное напряжение и определяем базисный ток:

Uб=1,05Uном=115х1,05=120,75 кВ

Sб=30мВА

 

Найдем относительное сопротивление

 

Так как значение сопротивления меньше 3, то по расчетным кривым определяем кратность токов короткого замыкания для различных моментов времени:

=6,7

=4,2

=2,7

Зная кратность токов короткого замыкания, определяем значения тока трехфазного короткого замыкания:

 

 

 

Найдем значение ударного тока короткого замыкания:

 

ky=1,8

Найдем наибольшее действующее значение тока короткого замыкания за первый период:

 

 

 

Так же определяем значения токов короткого замыкания в двух оставшихся точках:

Выбираем базисную мощность, базисное напряжение и определяем базисный ток:

Uб=1,05Uном=6х1,05=6,3 кВ

Sб=2 мВА

 

 

Найдем относительное сопротивление

 

Так как значение сопротивления меньше 3, то по расчетным кривым определяем кратность токов короткого замыкания для различных моментов времени:

=8

=5

=2,8

Зная кратность токов короткого замыкания, определяем значения тока трехфазного короткого замыкания:

 

 

 

Найдем значение ударного тока короткого замыкания:

 

Найдем наибольшее действующее значение тока короткого замыкания за первый период:

 

 

Выбираем базисную мощность, базисное напряжение и определяем базисный ток:

Uб=1,05Uном=0,69х1,05=0,7245 кВ

Sб=0,1мВА

 

Найдем относительное сопротивление

 

Так как значение сопротивления меньше 3, то по расчетным кривым определяем кратность токов короткого замыкания для различных моментов времени:

=10

=6

=3

Зная кратность токов короткого замыкания, определяем значения тока трехфазного короткого замыкания:

 

 

 

Найдем значение ударного тока короткого замыкания:

 

Найдем наибольшее действующее значение тока короткого замыкания за первый период:

 

 

Проверка сечения жил кабелей на термическую стойкость току короткого замыкания производится по выражению:

 

То есть кабелей сечением более 1,3 мм2 будет достаточно чтобы обеспечить термическую стойкость.

 

5. Выводы

В курсовой работе была спроектирована схема электрификации горного предприятия с заданными значениями напряжений на главной понизительной подстанции и трансформаторной подстанции. Так же были известны активная и реактивная мощности, тип и длина линии.

В ходе выполнения работы были выбраны трансформаторы напряжения и проверенны при аварийном режиме работы. Так же были выбраны типы кабельных линий и их сечения. Была проведена проверка сечений кабельных линий на термостойкость и экономичность.

Были подсчитаны токи короткого замыкания в трех точках схемы.

 

6. Список используемой литературы
1. Плащанский Л.А. «Основы электроснабжения горных предприятий» учебное пособие – М.: 2011. – 116с.: ил.
2. Кудрин Б.И. «Электроснабжение промышленных предприятий» - М.: Энергоатомиздат, 1995.
3. Справочник по проектированию электроснабжения/ под редакцией Ю.Г, Барыбина – М.: Энергоатомиздат, 1991.