Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов ООО «Шахта Коксовая»

 

8. Проверка кабельных линий по току короткого замыкания

Проверка кабелей по термической  стойкости осуществляется в целях  обеспечения пожаробезопасности кабелей при дуговых коротких замыканиях посредством выбранных защитных аппаратов с заданным быстродействием отключения максимальных токов трехфазного короткого замыкания.

Проверка производится исходя из соотношения:

                                            (2.39)

где     I_n – предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле.

I_n=                                             (2.40)

где     С – коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил при коротком замыкании, для кабелей с медными жилами с бумажной изоляцией на напряжение 6 кВ С=129 А·с^1/2/мм, для кабелей с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией С=115 А·с^1/2/мм; t_п- приведённое время отключения, для ячеек типа КРУВ-6 t_п=0,17с; для выключателей, установленных в КРУ общепромышленного применения t_п=0,2 с.

Проверка кабеля, питающего ЦПП.         

I_n=

Следовательно,

69231 > 1844 А.

Условие выполняется.

Проверка кабеля, питающего РПП 1.               

I_n=

Следовательно,

7822А > 3070 А.

Условие выполняется.

Проверка кабеля, питающего РПП 2.             

I_n=

Следовательно,

5006 А > 2872 А.

Условие выполняется.

9. Компенсация реактивной мощности

С целью уменьшения и полной ликвидации отрицательных последствий повышенного потребления реактивной мощности её следует компенсировать.

Мощность компенсирующего устройства определяется по формуле:

                                       (2.41)

где      tgφ_е – естественный коэффициент реактивной мощности, соответствующий условию, когда не принимается компенсация реактивной нагрузки;

tgφ_е – коэффициент реактивной мощности с учетом компенсации реактивной нагрузки, принимается  tgφ_к=0,25.

                                             (2.42)

Тогда

Q_к.у = 14974 · (1,115 - 0,25) = 12953 кВар.

Для     компенсации     реактивной     нагрузки     принимаем     неуправляемые конденсаторные установки типа УКЛ-6,3- 1800УЗ.

Количество конденсаторных установок  определяется по формуле:

n₌                                        (2.43)

где      Q_к – номинальная мощность конденсаторной установки, Q_к= 1800 кВар.

n₌

Принимается n =8шт. по 4шт. на каждую секцию шин ГПП.

10. Определение потерь мощности и электроэнергии

Потери активной мощности, в воздушной  ЛЭП на передачу активной нагрузки определяются по формуле:    

                                 (2.44)

Тогда                                 

∆Р_а=

Потери активной мощности, в воздушной  ЛЭП,  на передачу реактивной нагрузки определяются по формуле:          

∆Р_р= ,                            (2.45)

где     Q_∑p – суммарная реактивная нагрузка, передаваемая по линии.

=12728·0,25=3182кВар,

Тогда                                       

∆Р_р=

.

Суммарные потери активной энергии  определяются по формуле:

                                 (2.46)

где    τ_а – число часов использования максимума активных потерь,

согласно [1,с.57] при Т_τ = 4500 ч,  τ_а = 2600 ч.

∆W_а = (18,6 + 1,2)·2600 = 51480кВт ·ч.

Потери активной мощности в силовых  трансформаторах ГПП определяются по формуле:  

                   (2.47)

где    ∆Р_х.х – номинальные активные потери холостого хода трансформатора,

согласно [1, с.77]  ∆Р_х.х =23кВт;

∆Р_к.з – номинальные активные потери к.з. трансформатора,

согласно [1, с.77] ∆Р_к.з = 76кВт;

Р_н.о – потери на принудительное охлаждение, Р_н.о = 0 кВт;

β – коэффициент загрузки трансформаторов.

β₌                                                  (2.48)

β₌

∆Р_тр=2·(23+0,6561² · 76)=112кВт.

Потери активной энергии в трансформаторах  определяются по формуле:

                      (2.49)

где    – полное (время) число часов присоединения трансформатора к сети:       

= 365·24 = 8760 ч;

 – число часов работы трансформатора под нагрузкой за расчетный

период, принимается = =2600 ч.

Тогда

∆W_а.тр =2 ·(23 ·8760 + 0,6561²·76· 2600 ) = 573081кВт · ч.

11. Источники оперативного тока

В качестве источников оперативного тока. принимаются два трансформатора ТМ мощностью по 100 кВт, которые будут подключаться непосредственно к выходным зажимам силовых трансформаторов на стороне 6.3 кВ.

12. Учет и оплата электроэнергии

Шахта оплачивает электроэнергию, израсходованную  за месяц, по двухставочному тарифу. Стоимость 1 кВт заявленной нагрузки составляет 680 руб., а стоимость 1 кВт·ч израсходованной электроэнергии – 4,0руб.

Заявленный максимум нагрузки принимается  равным передаваемой расчетной активной мощности:

P_max=P_∑p=12728кВт

Стоимость заявленной нагрузки определяется как:

                                                 (2.50)

где     а – стоимость 1кВт заявленной нагрузки, а = 630руб.

Тогда

C_з.н.= 12728 · 680 = 8655040 руб.

Израсходованная активная энергия  в месяц определяется по формуле:

                                                (2.51)

где    Т_r – число часов использования максимума нагрузки, Т_r = 4500.

Тогда

W_э=

,

Стоимость израсходованной активной энергии определяется как:

                                            (2.52)

где    b – стоимость 1кВт·ч, b = 4,0руб.

Тогда

C_н.э= 4773000·4,0=23387700 руб,

 Полная плата за электроэнергию:

                                     (2.53)

C_н.э = 8655040 + 23387700 = 32042740 руб.

13. Выбор оборудования ГПП

1.   Выбор разъединителей и выключателей 110кВ

Выбор разъединителей.

На стороне 110кВ для  наружной установки принимается разъединитель типа РНД-110/1000У1. Техническая характеристика разъединителя представлена в [7, с.274].

Проверка на динамическую устойчивость производится по соотношению:

                                        (2.54)

где     i_max  согласно [7, с.274] i_max= 80 кА.

Тогда

80000 А > 19216 А.

Проверка по термической устойчивости производится по соотношению:

                                          (2.55)

где    B – расчетный тепловой импульс для разъединителя.

Расчетный тепловой импульс определяется по формуле:

                                        (2.56)

где    t_п.п – приведенное время действия к.з., принимается t_п.п = t_o.c = 0,2 с.

                                       (2.57)

где    I_т.с – ток термической стойкости, согласно [7, с.274] I_т.с = 31,5 кА;

t_с – время термической стойкости, согласно [7, с.274] t_с = 3с.

Тогда

Все условия выполняются.

Выбор выключателей.

На стороне 110кВ принимаются выключатели типа У-110-2000-40У1.

Технические данные выключателя представлены в [2, с.70]. Проверка выключателя по отключающей способности производится согласно соотношению:

I_о.н ≥ I_n.t,,                                              (2.58)

где    I_о.н – номинальный ток отключения, согласно [2, с.70] I_о.н =40кА;

I_n.t – периодическая составляющая тока к.з., принимается I_n.t= I_∞ = 1844 А.

Тогда

40000А > 1844А.

Апериодическая составляющая тока к.з. определяется по формуле:

i_a.m =                                            (2.59)

где    t – полное время отключения;

Т_а – постоянная времени апериодической составляющей ток к.з.

t = t_о.с+t_з,                                    (2.60)

t = 0,06 + 0,01= 0,07с.

где      t_о..с     – собственное время отключения выключателя, согласно [7, с.267],

t_о..с =0,06 с;

t_з – собственное время действия защиты, принимается t_з = 0,01 с.               

  Т_а =                                            (2.61)

где    w – угловая частота сети. w= 2·π·f = 2·3,14·50 = 314с^-1.

Следовательно,

Т_а =

Тогда                              

i_a.m=

Выключатель соответствует условиям эксплуатации, если сохраняется  соотношение:

· I_о.н ·β_н ≥ i_a.m,                                            (2.62)

где     β_н – номинальное значение относительного содержания

апериодической составляющей тока к.з., согласно [3, с. 129] для

момента t=0,07 с, β_н =0,2.

Тогда

· 40000 ·0,2 =11312А > 129А.

Проверка выключателя по динамической устойчивости токам к.з. производится согласно соотношению:

                                            (2.63)

где     i_тах – предельный сквозной ток, согласно [7, с.266] i_тах= 102 кА.

Тогда

102000 А > 19216 А.

Проверка выключателя по термической  устойчивости.

Расчетный тепловой импульс  определяется по формуле:

В_р= ·t_п.п,                                               (2.64)

Тогда

В_р= 1,844²·0,05=0,17кА²·с.

где     t_п.п – приведенное время действия к.з., принимается t_п.п = t_о.с = 0,05 с.

Расчетный тепловой импульс для  выключателя определяется по формуле:

В= ·t_с,                                                  (2.65)

Тогда

 В=40²·4=6400кА²·с,      

где    I_тс – ток термической стойкости, согласно [7, с.266] I_тс = 40 кА;

t_с – время термической стойкости, согласно [2, с.70] t_с = 4с.

Следовательно,

6400кА²·с > 0,17кА²·с

Все условия выполняются.

Выключатель соответствует условиям эксплуатации.

2.   Выбор трансформаторов тока

Для дифференциальной защиты силового трансформатора принимается трансформатор  тока типа ТФНД-110МУ1. Технические данные трансформатора представлены в [2, с.88].

Для  защиты от токов однофазного  короткого замыкания устанавливаются  трансформаторы тока нулевой последовательности ТЗЛ 1-0.5 1, установленного в нулевой линии на стороне 0,4 кВ  и реле максимального тока РСТ13-24.  Величина уставки реле РСТ13-24 – 7 А.

3. Выбор трансформаторов напряжения

Для контроля изоляции электрической  цепи принимается трансформаторы напряжения ТН для внутренней установки типа НАМИ 6-95. Технические данные трансформатора представлены в [2, с.92].

4.   Выбор КРУ для ГПП

Для внутренней установки на ГПП  принимается КРУ типа КМ-1-10-20-ТЗ и выключатели типа ВКЭ-М-10-31,5/1000-У3. для вводных ячеек и

ВКЭ-М-10-31,5/630-УЗ, для отходящих присоединений.

Проверка выключателя ВКЭ-М-10-31,5/630-УЗ по отключающей способности производится по соотношению:                       

I_о.н ≥ I_n.t,                                                    (2.66)

где    I_о.н =31,5 кА, согласно [7,с. 268].

I_n.t=

=3297А.

Следовательно,       

31500 А > 3297А.

Проверка выключателя на способность  отключения апериодической составляющей тока к.з. производится согласно соотношению:

· I_о.н ·β_н ≥ i_a.t,                                           (2.67)

где    β_н = 0,17, согласно рисунку 12.1.

Полное время отключения определяется по формуле:

t = t_о.с+t_з,                                       (2.68)

где      t_о.с = 0,07 с, согласно [7, с.269].

Следовательно, 

t = 0,07+ 0,01 = 0,08с.

Т_а=

.

Тогда                                            

i_a.t=

=4220А.

Следовательно,

· 31500 ·0,17 =7573А,

7573А  > 4220А.

Условие выполняется.