Выбор подстанций и трансформаторов

Для передвижных комплектных трансформаторных подстанций напряжением 35-110/6-10 кВ номинальная мощность трансформаторов ПКТП определяется по расчетной нагрузке электроприемников, питающихся от этой подстанции. При этом должно быть соблюдено условие S_тр ³ S_Р.

Выбранная мощность трансформатора ПКТП проверяется на возможность нормального пуска сетевого двигателя удаленного от подстанции экскаватора.

При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора.

Пример 1

 

 

Исходные данные для расчета (табл.1):

Р_н1 = 282 кВт;       cosj_н1 = 0,7;                    К_с1 = 0,7;

Р_н2 = 520 кВт;       cosj_н2 = 0,85 (опер.);    К_с2 = 0,6;

Р_н3 = 1900 кВт;     cosj_н1 = 0,7;                       К_с3 = 0,6.

Р_Р1 = К_с1× Р_н1 = 0,7×282 = 198 кВт,

Р_Р2 = К_с2× Р_н2 = 0,6×520 = 312 кВт,

Р_Р3 = К_с3× Р_н3 = 0,6×1900 = 1140 кВт.

 

Технические характеристики сетевых электроприемников экскаваторов                   Таблица 1

Тип экскаватора	Мощность Сетевого эл. Двигателя, КВт	Номиналь-ный ток, А	Номиналь-ное напряже-ние, В	cosj	Кратность пускового тока,	Кратность пускового момента,	Мощность трансформа-тора собственных нужд, кВт
ЭКГ-5	250	29	6000	0,9	5,0	1,7	100
ЭКГ-4,6
ЭКГ-3,2	420*)	40,4			-	-
ЭКГ-2У
ЭКГ-8И	520	63,5	6000	0,85(опер.)	5,5	0,7	100
ЭКГ-6,3УС
ЭКГ-4У
ЭКГ-12,5	1250	143	6000	0.9(опер.)	4,5	0,7	160
ЭКГ-10УС
ЭКГ-6,3УС
ЭКГ-20	2500	-	6000	0,9	-	-	250
ЭВГ-35,6М	2 х 2500	2 х 279	6000	0,9(опер.)	7,5	1,3	2х400; 250; 100
ЭВГ-100.70	2 х 6300*)	-	35000	-	-	-	1600; 1000; 630
ЭШ-5.45М	520	63,5	6000	0,85(опер.)	5,5	0,7	250
ЭШ-10.70А	1250	143	6000	0,9(опер.)	4,5	0,7	250
ЭШ-15.90А	1900	225	6000	0,85(опер.)	5,3	0,9	2 х 400
ЭШ-20.75
ЭШ-25.100А	2 х 1900	2 х 225	6000	0,85(опер.)	5,3	0,9	2 х 400
ЭШ-40.85	3 х 2200	3 х 159	10000	0,85(опер.)	5,5	0,8	2 х 400
ЭШ-80.100	4 х 3600	4 х 240	10000	0,9 (опер.)	6,5	0,8	2 х 1600

 

Таблица 2

Выбор мощности ПКТП для буровых станков

 

Тип бурового станка	Установленная мощность, кВт	Коэффициент спроса, КС	cosj	Расчетная мощность, кВ×А	Расчетный ток, А		Мощность ПКТП, кВ×А
					380 В	660 В
СБР-160	128	0,65	0,7	119	180	105	160
СБШ-200	280	0,7	0,7	280	428	246	400
2СБШ-200Н	282	0,7	0,7	282	431	249	400
СБШК-200	295	0,7	0,7	295	451	260	400
СБШ-250	322	0,7	0,7	322	492	284	400
СБР-160А-24	184	0,6	0,7	158	240		250

 

Расчетная нагрузка по участку в целом:

S_P = K_S

кВ×А.

Выбираем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВ×А [л.4, с.289], установленный на передвижной комплектной трансформаторной подстанции 35/6 кВ.

Паспортные данные трансформатора ТМН-2500/35: U_вн=35 кВ; U_нн=6,3 кВ; Р_хх=6,2 кВт; Р_кз=25 кВт; U_кз=6,5%.

Если на участке имеются низковольтные электропотребители (буровые станки, насосы, осветительные установки и др.), то необходимо выбрать источник питания для этих потребителей.

В нашем примере имеется буровой станок 2СБШ-200Н, который имеет расчетную активную мощность Р_Р=198 кВт.

Мощность трансформатора определяется

, кВ×А

где cosj_Р – средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимают cosj_Р = 0,6-0,7. Тогда:

, кВ×А

Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (табл.5), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВ×А.

 

 

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

 

Выбор сечений проводников

Сечения воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В следует выбирать по нагреву токами нагрузки с последующей проверкой по экономической плотности тока (только ЛЭП напряжением 6-35 кВ со сроком службы более 5 лет); на термическую устойчивость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные ЛЭП напряжением 6-10 кВ); по допустимой потере напряжения.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчетного тока I_Р с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:

I_Р £ I_доп,

Таблица 3

Техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций типа ПСКТП-100/6, ПСКТП-250/6 и ПСКТП-400/6 с сухим трансформатором

№, п/п	Наименование	ПСКТП-100/6	ПСКТП-250/6	ПСКТП-400/6
1.	Номинальная мощность, кВА	100	250	400
2.	Номинальное первичное напряжение,В	6000	6000	6000
3.	Номинальное вторичное напряжение,В	400/230	400	400
4.	Напряжение короткого замыкания, %	3,7	3,5	3,5
5.	Ток холостого хода, %	6	3,5	2,5
6.	Потери холостого хода, Вт	950	1800	2300
7.	Потери короткого замыкания, Вт	1270	2700	3800

Автоматические выключатели ПСКТП

Тип	Мощность,	Автоматические выключатели
		Групповой	Фидерные
			Тип	Кол-во	Тип	Кол-во	Тип	Кол-во
ПСКТП-100	100	А3722Б	А3722Б	1	контактор КТ 6033	1	-	-
ПСКТП-250	250	А3732Б	А3712Б	2	А3732Б	1	А3722Б	1
ПСКТП-400	400	А3742Б	А3722Б	2	А3742Б	1	А3732Б	1

 

Допустимые длительные токовые нагрузки

на гибкие силовые кабели, применяемые на карьерах

Таблица 4

Сечение токопро-водящей жилы, мм2	Токовые нагрузки на кабели, А*
	КРПТ, КРПС и другие до 600 В	КШВГ-6, КШВГМ-6, КШВГ-10 и т.д.
		Открытая прокладка (ПУЭ, табл.1-3-10)	При числе слоев навивки на барабане
			1	2	3
16	105	90	70	55	45
25	135	120	95	75	60
35	165	145	115	90	75
50	200	180	145	115	90
70	250	220	180	140	115
95	300	265	215	170	140
120	340	310	250	200	160
150	-	350	290	225	185

 

Расчетный ток в линии

где U_н – номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

где j_эк – экономическая плотность тока, А/мм²

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

Минимальное сечение

где t_п – приведенное время.

Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами a=7; для кабелей с таким же напряжением, но с алюминиевыми жилами a=12.

 

Пример

Выбрать сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 1.

Определим расчетные токи во всех элементах сети.

Расчетный ток в низковольтном кабеле 2СБШ-200Н

, А

Расчетный ток воздушного спуска бурового станка принимаем равным номинальному первичному току трансформатора ПСКТП

I_Р1вн = I_1вн = 38,5 А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-5.45М

 ,А

Расчетный ток экскаватора ЭШ-20.75

, А.

Принимаем сечения: кабелей (табл.4):

2СБШ-200Н – 2(3х70+1х25) типа КРПТ, I_доп = 2х250 А;

ЭШ-5.45М – (3х16+1х10) типа КШВГ, I_доп = 90 А;

ЭШ-20.75– (3х50+1х16) типа КШВГ, I_доп = 180 А.

Учитывая, что от одного воздушного спуска могут работать два экскаватора, найдем расчетный ток от двух экскаваторов

А.

Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа АС-70 с I_доп = 265 А.

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:

2СБШ-200Н: кабель КРПТ(3х70) – R_о=0,26 Ом/км; Х_о=0,069 Ом/км; ЭШ-5.45М: кабель КШВГ(3х16) – R_о=1,12 Ом/км; Х_о=0,094 Ом/км; ЭШ-20.75: кабель КШВГ(3х50) – R_о=0,35 Ом/км; Х_о=0,072 Ом/км; Воздушная линия (3х70) – R_о=0,45 Ом/км; Х_о=0,36 Ом/км.

Сопротивление линий (соответственно):

1. R =(R_оl)/2 =(0,26×0,4)/2=0,05 Ом, Х =(Х_оl)/2=(0,069×0,4)/2=0,02 Ом;

2. R = 1,12×0,35 = 0,39 Ом, Х = 0,094×0,35 = 0,03 Ом;

3. R = 0,35×0,3 = 0,1 Ом, Х = 0,072×0,3 = 0,02 Ом;

4. R = 0,45×1,1 = 0,49 Ом, Х = 0,36×1,1 = 0,4 Ом – до ЭШ-5.45М;

R = 0,45×1,6 = 0,72 Ом, Х = 0,36×1,6 = 0,58 Ом – до ЭШ-20.75 и 2СБШ-200Н.

После определения токов короткого замыкания необходимо проверить выбранные сечения кабеля КШВГ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).