Выбор мощности трансформатора

10.3.2. Выбор мощности трансформатора.

В большинстве случаев ТП 10/0,4 кВ на карьерах выполняются однотрансформаторными. Мощность силового трансформатора определяется по расчётным нагрузкам и возможностью прямого пуска самого мощного двигателя.

По условию расчётной нагрузки мощность трансформатора выбирают из соотношения:

Но при выборе мощности трансформатора нужно учитывать возможность его перегрузки. Поскольку коэффициент заполнения графика нагрузки ПТП карьера обычно не превышает 0,75, можно допустить систематические перегрузки трансформатора 30%.

Выбираем трансформатор ТМ-100/6. Верхний предел номинального напряжения обмоток ВН=6,3 кВ; НН=0,525 кВ. При этом мощность трансформатора (100 кВА) обеспечивает питание всех потребителей III категории с учётом их перегрузочной способности.

Расчётная нагрузка трансформатора с учётом потерь определяется:

Ориентировочно можно считать:

.

Расчёт электрических сетей Мыковского карьера.

Площадь сечения проводов воздушных стационарных ЛЭП напряжением 10 кВ выбирают по экономической плотности тока и проверяют по условию нагрева и механической прочности.

Воздушные линии электропередач напряжением до 1000 В расчитывают по условиям нагрева и проверяют по потере напряжения. Кроме того, согласуют площадь сечения проводов с защитой ЛЭП и сеть проверяют на отключение минимальных токов КЗ релейной защиты.

При выборе площади сечения проводов и жил кабелей расчётный ток нагрузки групп потребителей:

.

Выбор площади сечения проводника питающей ЛЭП.

Ток, который проходит по линии 10кВ:

.

Площадь сечения проводника с учётом экономических требований:

,

где: _е=1,4 – экономическая плотность тока.

Выбор площади сечения проводника по условию нагрева сводится к следующему:

.

Выбираем провод с площадью сечения 16 мм².

Минимальная площадь сечения проводов для воздушных высоковольтных линий по условию механической прочности должна быть не меньше 35 мм².

Окончательно, для питающей ЛЭП, выбираем площадь сечения проводника 35 мм².

10.4.2. Выбор площади сечения проводников и жил кабелей по условиям нагрева и механической прочности.

Выбор площади сечения проводников по условиям нагрева сводится к сравнению расчётного тока с допустимыми токами нагрузки, которые для стандартных сечений проводов приводятся в таблицах ПУЭ, с соблюдением условия:

Ток, который проходит по ЛЭП№1:

,

тогда: .

Выбираем провод марки А10 с S=10 мм².

Ток, который проходит по ЛЭП №2:

,

тогда: .

Выбираем провод марки А4 с S=4мм².

В процессе проектирования карьерных воздушных ЛЭП используют типовые конструкции передвижных и стационарных опор, для которых рекомендованы определённые площади сечения проводов.

Для воздушных ЛЭП напряжением до 1000В минимальная площадь сечения аллюминиевых проводов должна быть 16 мм².

Окончательный выбор площади сечения проводников, с учётом механической прочности, представлен в таблице 10.3.

Таблица 10.3.

10.4.3. Проверка сети по потери напряжения.

Площадь сечения проводников ЛЭП должна отвечать как экономическим, так и техническим требованиям, а также условиям обеспечения потребителей электроэнергии должного качества. Поэтому электрическую сеть нужно проверять на допустимую потерю напряжения. Общая допустимая потеря напряжения в разветвлённой сети определяется от центра питания до наиболее отдалённого электроприёмника исходя из требований, чтобы откланение напряжения на зажимах электроприёмников не превышало допустимые границы: ±5%*U_н - для силовых потребителей и внешнего освещения 2,5%.

Для электрических сетей 0,4 кВ допустимые потери напряжений считают такими, которые равны 10% - 39 В.

Потери напряжения в ЛЭП№2 с напряжением 0,4 кВ по наиболее длинному фидеру (120 м) определяется:

где I_р – расчётный ток линии, А;U_н – номинальное напряжение, В; L – длина линии, км; r₀, х₀ – удельное активное и индуктивное сопротивлении провода; - удельная проводимость проводника, =32*10⁶ для аллюминия, Ом/м; cos_р, sin_р – расчётные значения коэффициентов.

Посколько индуктивное сопротивление линии мало зависит от площади сечения проводника, то до его выбора определяют реактивную составную потери напряжения:

Максимальное значение потерь напряжения сравнивают с допустимыми.

Выбор аппаратов управления.

Распределительные пункты и пункты подключения нужно ориентировать на использование современных серий комплексных распределительных устройств (КРП) и комплексных подстанций (КТП).

Все аппараты, шины на подстанциях и распределительных пунктах следует выбирать по условию их длительной работы (по номинальному току и напряжению) и проверять по режиму КЗ на термическую и динамическую стойкость.

При выборе токоведущих частей и аппаратов по номинальной нагрузке должны выполняться условия:

где: U_на, U_нс – номинальное напряжение соответственно выбранного аппарата и сети; U_ма – максимально допустимое напряжение аппарата; U_рм – максимально длительное рабочее напряжение.

При выборе аппаратов по силе тока должно выполняться условие:

где I_на – даётся при расчётной температуре внешней среды 35⁰ С.

Выбираем комплексное распределительное устройство: стационарная камера КСО-366, отличающееся простотой конструкции. Распределение КРУ представлено в таблице 10.4.

Таблица 10.4.

Расчёт защитного заземления.

Центральный заземляющий контур выполняется из стальных труб диаметром 58 мм, длиной 3 м, соединённых общим стальным прутом диаметром 10 мм, длиной 50 м.

Трубы и соединительный прут заглублены на 500 мм от поверхности земли. Грунт – суглинок-песок имеет удельное сопротивление – 100 Ом/м.

В карьерных сетях с изолированной нейтралью сопротивление защитного заземления:

.

Поскольку заземление является общим для сетей напряжением 10 и 0,4 кВ, то в соответствии с ПУЭ R_з Ом.

Сопротивление центрального контура:

где: r_пр – сопротивление магистрального заземляющего провода (не более чем 2 Ом); r_гк – сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля (не более чем 0,5 Ом); - определяется максимальное значение.

Сопротивление растеканию тока одного трубчатого электрода:

,

где: =1*10⁴ - удельное сопротивление грунта; l - длина от поверхности земли до середины заземлителя, см; h – расстояние от поверхности земли до верхней точки заземлителя (50…60 см).

Сопротивление растеканию соединительного прута:

где: l‚ b - соответственно длина и ширина соединительного прута, см; d – диаметр прута, h – глубина заложения прута, см.

Необходимое количество трубчатых заземлителей:

где: _е – коэффициент экранирования.

Определение основных энергетических показателей.

Годовой расход электроэнергии определяется на основе суточных расходов.

Годовой расход электроэнергии определяют по максимальным расчётным нагрузкам и годовым количеством часов использования максимальной нагрузки. Число рабочих дней в году составляет 260 дней.

Удельный расход электроэнергии на 1м³ добытого полезного ископаемого составит:

где: А=13500 – годовая производительность карьера, м³.

Затраты на электроэнергию определяются на основании двухставочного тарифа, учитывающего стоимость энергии для

разных энергетических систем. Общая стоимость потреблённой электроэнергии при этом определяется:

.

где: Р_з – заявленная максимальная мощность участка, кВт; А – основная ставка тарифа (плата за 1 кВт максимальной мощности);W_г – электроэнергия потреблённая на участке за год; В – дополнительная ставка тарифа (стоимость 1 кВт’ч потреблённой энергии); Н – скидка (надбавка) к тарифу за компенсацию реактивной мощности.

В Киевэнерго на 1 кВт: А = 39 грн/год*1кВт

В = 12 грн за 10 кВт*час.

Величина заявленной максимальной мощности ориентировочно принимается равной суммарной установленной мощности токоприёмников участка.

Часовой расход электроэнергии для оборудования определяется по формуле, кВт:

,

где: N_ав – наминальная мощность электродвигателя, кВт; К_п = 1,1, коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети и расход её на вспомогательные нужды; Кн = 0,85 коэффициент использования двигателя по мощности; _ав = 0,94 КПД двигателя при средней его нагрузке.

Р₃ = 2*4+22*1+20*1+15*2 = 80 кВт.

W_ч(2К20/30) = (8*0,85*1,1)/0,94 = 7,96 кВт,

W_ч(ДКсТ) = (20*0,85*1,1)/0,94 = 19,89 кВт,

W_ч(СБУ-100Г) = (22*0,85*1,1)/0,94 = 21,88 кВт,

W_ч(ВП-6) = (30*0,85*1,1)/0,94 = 29,84 кВт.

Время работы оборудования в году:

Т_раб (2К-20/30)=2080ч; Т_раб (ДКсТ)=2600ч; Т_раб (СБУ-100Г)=1430ч; Т_раб (ВП-6)=1820ч;

W_г(2К-20/30) = 16556,8 кВт*ч;

W_г(ДКсТ) = 51714 кВт*ч.

W_г(СБУ-100Г) = 31288,4 кВт*ч;

W_г(ВП-6) = 54308,8 кВт*ч.

W_общ = 16556,8+51714+31288,4+54308,8=153868 кВт*ч;

З_эл = 80*39+153868*12*0,01 = 21584,16 грн.

ВСЕГО: 21584,16 грн.

Электровооружённость труда на предприятии:

,

где: W – расход электроэнергии за год, кВт*час; n_об – списочное число рабочих; t_см – время работы за смену; n_д – количество рабочих дней в году.

Результаты расчёта представленны в таблице 10.5.

Таблица 10.5.