Автоматизация производственных процессов в условиях ОАО "Шахта "Большевик"

Вычисляются активная и реактивная мощности, передаваемые по одной цепи ВЛ по формулам

где tg?к - коэффициент реактивной мощности с учётом компенсации реактивной нагрузки,

тогда

Определяется активная составляющая напряжения на вводе ГПП по формуле



где U1 - напряжение в начале ВЛ, U1=115 кВ;

r0, x0 - соответственно удельные активное и реактивное сопротивления ВЛ, определяются по [5, с.156, табл. 9.1], r0=0.33 Ом/км, x0=0,429 Ом/км;

lвл - длина ВЛ, lвл=8 км.

Вычисляется реактивная составляющая напряжения на вводе ГПП по формуле

Определяется подводимое к трансформатору ГПП напряжение как

Фактическая величина падения напряжения на ВЛ

?UФ.ВЛ=U1-U2=115-114.6134=0.3866 кВ.

3.3.2 Воздушная линия, питающая РП-6кВ

3.3.2.1 Выбор ВЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 1,1,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается провод А - 95, S = 95 мм2 с Iдд = 320 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

Для того чтобы уменьшить потери напряжения принимается сечение токоведущей жилы 120 мм2 . Электроэнергия к шахте будет подводиться по ВЛ А - 120, S = 120 мм2 с Iдд = 375 А

3.3.2.2 Расчет ВЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

3.3.2.3 Проверка ВЛ по потери напряжения

,

где IРА - расчетный ток соответствующего участка сети;

li - длина i-го участка линии;

r0, x0 - соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В аварийном режиме работы:

В.

3.3.3 Кабельная линия, питающая РП-6 кВ(КЛ 1)

3.3.3.1 Выбор КЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 2,5,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается кабель СБн - 3?50, S = 50 мм2 с Iдд = 145 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

3.3.3.2 Расчет КЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

Принимается кабель СБн 3?120 с Iдд = 250 А.

С перспективой развития шахты (увеличение очистных и проходческих забоев) окончательно принимается кабель СБн 3?150 с Iдд = 290 А.

3.3.3.3 Проверка КЛ по потери напряжения

,

где IРА - расчетный ток соответствующего участка сети;

li - длина i-го участка линии;

r0, x0 - соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В аварийном режиме работы:

В.

3.3.4 Кабельная линия, питающая ЦПП (КЛ 2)

;

кВ•А;

кВ•А;

кВ•А;

кВ•А.

3.3.4.1 Выбор КЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 2,5,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается кабель СБГ - 3?35, S = 35 мм2 с Iдд = 110 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

3.3.4.2 Расчет КЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

Выбранный кабель не проходит по токовой нагрузке.

С перспективой развития шахты (увеличение очистных и проходческих забоев) окончательно принимается кабель СБГ 3?120 с Iдд = 250 А.

3.3.4.3 Проверка КЛ по потери напряжения

,

где IРА - расчетный ток соответствующего участка сети;

li - длина i-го участка линии;

r0, x0 - соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В нормальном режиме работы:

В.

3.3.5 Кабельная линия, питающая участок №1 (КЛ 3)

,

кВ•А.

3.3.5.1 Выбор КЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 2,5,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается кабель СБн - 3?35, S = 35 мм2 с Iдд = 110 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

3.3.5.2 Расчет КЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

3.3.5.3 Проверка КЛ по потери напряжения

,

где IРН - расчетный ток соответствующего участка сети;

li - длина i-го участка линии;

r0, x0 - соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В нормальном режиме работы:

В.

Таблица 3.3 - Падение напряжения в линиях

Величина	Формула	Значение, В
?U?1	?Uвл2+ ?U1+ ?U2	772,327
?U?2	?Uвл2+ ?U1+ ?U2+ ?U3	809,75

Характеристики выбранных кабелей приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Характеристики выбранных кабелей

Обозначение линии на схеме	Сечение жил, мм2	Марка кабеля (линии)	Удельное активное сопротивление r0, Ом/км	Удельное реактивное сопротивление x0, Ом/км	Удельное общее сопротивление z0, Ом/км
ВЛ	95	АС-95	0.33	0.429	0.54124
ВЛ№2	120	А-120	0.27	0.327	0.4241
КЛ1	150	СБн 3x150	0.123	0.073	0.143
КЛ2	120	СБГ 3x120	0.176	0.076	0.191708
КЛ3	35	СБн 3x35	0.6	0.087	0.606275

3.4 Расчет токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания необходим для правильного выбора и проверки элементов схемы электроснабжения и параметров релейной защиты. При расчёте определяются токи трёхфазного тока короткого замыкания и установившееся значение мощности короткого замыкания.

Рис. 3.1 Схема к расчету токов короткого замыкания

По рис 3.1 составляется схема замещения данной цепи (рисунок 3.2).

Рис. 3.2 - Схема замещения к расчету токов короткого замыкания

Расчётные точки короткого замыкания выбираются на вводе ГПП, на вторичной стороне силовых трансформаторов ГПП, на шинах РП и ЦПП, на первичной и вторичной ПУПП участка (рис.3.2). Для простоты расчётов за базисную величину мощности принимается Sб=100 МВА. За базисное напряжение рассматриваемой ступени принимается величина на 5 % большая номинального напряжения этой ступени. В соответствии с принятыми базисными величинами для рассматриваемой ступени трансформации определяется величина базисного тока, А.

(3.10)

где SБ - базисная мощность, SБ=100 МВ·А;

UБi - базисное напряжение рассматриваемой ступени, UБ=1.05·UН.

Относительные активное и реактивное сопротивления участка линии

(3.11)

(3.12)

Относительное реактивное сопротивление трансформатора

(3.13)

где UК(%) - напряжение короткого замыкания трансформатора, UК(%)=17 %;

Sн.тр - номинальная мощность трансформатора, Sн.тр=10 МВ·А.

.

Относительное сопротивление

Для каждой точки короткого замыкания определяется полное суммарное сопротивление короткозамкнутой цепи в относительных единицах по формуле

(3.14)

где r*?i, x*?i - соответственно сумма относительных значений активных и реактивных сопротивлений всех элементов сети, по которым проходит ток короткого замыкания.

Сопротивление энергосистемы определяется по формуле

(3.15)

где S(3)к - установившееся значение мощности короткого замыкания энергосистемы на шинах головной подстанции, к которой подключена шахта, для сетей 110 кВ принимается S(3)к=10000 МВ·А.

Значения относительных сопротивлений участков линии сводятся в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 Относительные сопротивления участков кабельных линий

Участок линии	Базисная мощность, МВ·А	Базисное напряжение кВ	r0 Ом/км	x0 Ом/км	L, км	r*	x*
ВЛ1	100	115.5	0.33	0.429	8	0.0198	0.0257
Трансформатор	100	6.93	-	-	-	0	0.68
ВЛ2	100	6.93	0.27	0.327	5.445	3.0612	3.7075
№1	100	6.93	0.123	0.073	0.015	0.0038	0.0023
№2	100	6.93	0.176	0.076	1.35	0.4947	0.2136
№3	100	6.93	0.6	0.087	0.57	0.7121	0.1033
ПУПП	100	1.26	-	-	-	0	5.555

Мощность энергосистемы относительно возможной мощности короткого замыкания на вводе ГПП шахты можно считать бесконечной. Исходя из этого, сверхпереходный ток короткого замыкания в рассматриваемых точках определится как

(3.16)

Ударный ток короткого замыкания определяется по формуле

(3.17)

где ку - ударный коэффициент, определяемый как

(3.18)

где Та - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, определяемая по выражению

(3.19)

Мощность короткого замыкания для каждой точки определится как

(3.20)

Результаты расчёта сводятся в таблицу 3.6

Таблица 3.5

Точка Кз	, МВА	, кВ	,А				, с		, А	, А	, МВА
К1	100	115,5	499.8704	0.0198	0.0257	0.0325	0.244978	1.96	15400.73	42688.69	3080.945
К2	100	6,93	8331.173	0.0198	0.7057	0.706	0.0089305	1.3264	11800.46	22134.74	141.6422
К3	100	6,93	8331.173	3.081	4.4132	5.3823	0.2223359	1.956	1547.886	4281.807	18.57945
К4	100	6,93	8331.173	3.0849	4.4155	5.3864	0.2224981	1.9561	1546.716	4278.641	18.56541
К5	100	6,93	8331.173	3.5796	4.6291	5.8517	0.2462666	1.9602	1423.719	3946.764	17.08906
К6	100	6,93	8331.173	4.2917	4.7324	6.3886	0.2888168	1.966	1304.065	3625.691	15.65284
К7	100	1,197	45821.45	4.2917	10.287	11.147	0.132861	1.9275	4110.758	11205.48	8.971252

3.5 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 и условия

(3.21)

где Iп - предельно допустимый кратковременный ток короткого замыкания в кабеле. Он определяется по формуле

(3.22)

где С - коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил при коротком замыкании, для кабелей с медными жилами с бумажной изоляцией на напряжение 6 кВ С=147 А•с1/2/мм. [8, с. 192, таблица 3.14];

Si - выбранное сечение жилы кабеля;

tп - приведённое время отключения, для ячеек типа КРУВ-6 tп=0.17 с; для выключателей, установленных в КРУ общепромышленного применения .

3.6 Компенсация реактивной мощности

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

Мощность компенсирующего устройства определится

Qку=P?р•(tg?е-tg?к) (3.23)

где tg?е - естественный коэффициент реактивной мощности, tg?е=Q?р/P?р,

tg?к - коэффициент реактивной с учётом компенсации реактивной нагрузки, соответствующий cos?к.

Количество компенсирующих устройств определяется по формуле

(3.24)

где Qн - номинальная реактивная мощность компенсирующего устройства, берётся из ряда номинальных мощностей конденсаторных установок (400, 600, 900, 1350, 2700 кВ·Ар).

Для поверхностных потребителей:

Тогда

Принимается n1=2.

Для подземных потребителей:

Принимается n2=2.

К установке на ГПП принимаются 2 компенсирующих устройства мощностью по на поверхностные потребители, на подземные потребители - 2 компенсирующих устройств мощностью по .

3.7 Определение потерь мощности и электроэнергии

Потери активной мощности на передачу активной нагрузки предприятия определяется как

(3.25)

где n - число цепей ВЛ.

Потери активной мощности на передачу реактивной нагрузки предприятия определяется как

(3.26)

где Q?р - суммарная реактивная нагрузка, определяемая как

(3.27)

Тогда

Суммарные потери активной энергии на передачу активной и реактивной нагрузки шахты определяются как

(3.28)

где ?а - число часов использования максимума активных потерь [5, с.52, таблица 4.10], ?а=4000 ч.

Потери активной энергии в трансформаторе

(3.29)

где Тп - полное число часов присоединения трансформатора к сети , определяемое как

Тп=365·24=8760 ч,

Тр - число часов работы трансформатора под нагрузкой за расчётный период, с небольшой погрешностью можно принять Тр=?а=4000 ч.

3.8 Источники оперативного тока

Для питания цепей управления, сигнализации, автоматики и связи, аварийного освещения, приводов выключателей и других систем и механизмов собственных нужд берётся источник оперативного тока.

В качестве последнего принимаются два трансформатора ТМ мощностями по 63 кВт, которые будут подключаться непосредственно к выходным зажимам силовых трансформаторов ГПП на стороне 6.3 кВ.

Техническая характеристика трансформаторов ТМ-63/10-65У1

Номинальная мощность кВ·А,

Номинальное высшее напряжение кВ,

Номинальное низшее напряжение кВ,

Группа соединений обмоток ,

Потери мощности холостого хода Вт,

Потери мощности короткого замыкания Вт,

Напряжение короткого замыкания %,

Ток холостого хода %.

Для питания земляной защиты в сетях 6-10 кВ принимаются трансформаторы тока типа ТЗЛМУЗ.

Его технические данные: наибольший внешний диаметр охватываемого кабеля - 120 мм, односекундный ток термической стойкости - 0,14 кА, масса - 5 кг.

Для питания цепей контроля сопротивления изоляции и подключения счетчиков принимаются трансформаторы напряжения внутренней установки типа НОМ-10-66У3 и НАМИ-10-У3. Их характеристика приведена в таблице 7.

Для защиты трансформаторов напряжения принимаются разрядники типа РВО-6У1. Его техническая характеристика приведена в таблице 3.7.

Таблица 3.7 -Техническая характеристика трансформаторов напряжения

Величина	Значение
	НАМИ-10-У3	НОМ-10-66У3
Класс напряжения, кВ	10	10
Номинальное напряжение обмоток,В	первичной	6000	6300
	основной вторичной	100	100
Номинальная мощность, В·А, при классе точности	0.5	75	75
	1	150	150
	3	300	300
Предельная мощность, В·А	640	640
Схема соединения	Y0/Y0/?-0	1/1/10

Для питания выпрямительным током аппаратуры релейной защиты, сигнализации и управления, выполненной на номинальное напряжение 110 и 220 В. и имеющих номинальную мощность до 1500 Вт в кратковременном режиме принимаются блоки питания серии БП-1002 (типов БПН-1002 и БПТ-1002). Техническая характеристика приведена в таблице 3.8.

Таблица 8 - Техническая характеристика БПН-1002 и БПТ-1002

Параметры	БПТ-1002	БПН-1002
Номинальное напряжение
входное	-	-	100	220	380
выходное	110	220	110	220
Среднее значение выходного напряжения не более, в режиме холостого хода
при нагрузке, Ом	136	160	140	280
не менее, А	90	180	80	86	100	172
Сопротивление нагрузки, Ом	10	40	5	10	20	40
Длительно допустимый ток нагрузки, А	7	3.5	6.4	3.2
Допустимый ток в первичной обмотке насыщающегося трансформатора в течении 5 с при указанном сопротивлении нагрузки, А	50	-
Намагничивающая сила первичной обмотки насыщающегося трансформатора блока, при котором наступает феррорезонанс при отсутствии нагрузки,А	840-1000	-
Длительно допустимый ток в первичной обмотке насыщающегося трансформатора при отсутствии нагрузки, А
до наступления феррорезонанса	Не превышает ток феррорезонанса	-
после наступления феррорезонанса	9.5	-
Длительно допустимое напряжение, % номинального входного	-	110
Потребляемая мощность на фазу, ВА:
при холостом ходе, не более	-			25
при нагрузке	750	750	1500	750	1500	750

3.9 Выбор оборудования ГПП

3.9.1 Выбор КРУ для ГПП

Камеры и шкафы комплектного распределительного устройства (КРУ) изготавливаются различных серий с различными схемами первичных и вторичных цепей. Наличие шкафов с различными схемами первичных цепей позволяет комплектовать их согласно принятой схеме электрических соединений ГПП.

Для установки на ГПП принимаются стационарные камеры серии КМ-1-10 с технической характеристикой, приведённой в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Техническая характеристика КРУ типа КМ-1-10-20УЗ

Величина	Ед. изм.	Значение
Номинальное напряжение	кВ	6
Номинальный ток сборных шин	А	3200
Номинальный ток	А	1600
Номинальный ток отключения выключателя	кА	20
Стойкость главных цепей к токам короткого замыкания - электродинамическая (амплитуда) - термическая (ток/время)	кА кА/с	51 20/3
Тип выключателя		ВКЭ -10

3.9.2 Выбор выключателей

При выборе выключателя ориентируются на тип и параметры КРУ. К установке принимается выключатель ВКЭ-10-20/1600У3. Его техническая характеристика приведена в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Техническая характеристика выключателя ВКЭ-10-20/1600У3

Величина	Ед. изм.	Значение
Номинальное напряжение	кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение	кВ	12
Номинальный ток	А	1600
Номинальный ток отключения выключателя	кА	20
Полное время отключения	с	0.09
Ток термической стойкости / допустимое время его действия	кА/с	20/3
Предельный сквозной ток - наибольший пик - начальное действующее значение периодической составляющей	кА кА	52 20

Отключающая способность выключателей проверяется по симметричному току отключения по следующему соотношению

(3.30)

где - номинальный ток отключения выключателя;

- ток короткого замыкания в точке установки выключателя.

Для выключателей ВКЭ-10 20 кА > 11,8 кА.

3.9.3 Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей

Расчётный тепловой импульс в воздушной линии

(3.31)

где - приведённое время действия короткого замыкания, с.

.

Выбранное оборудование проверяется по соотношению

(3.32)

где - предельный ток термической стойкости;

- номинальное время протекания тока короткого замыкания.

Для установки принимаются разъединители РНДЗ-110/1000У1 с технической характеристикой, приведённой в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Техническая характеристика РНДЗ-110/1000У1

Величина	Значение
Номинальное напряжение, кВ	110
Номинальный ток, А	1000
Стойкость при сквозных токах короткого замыкания	Главных ножей	Предельный сквозной ток, кА	80
		Ток термической стойкости, кА/ допустимое время его действия, с	31.5/3
Масса, кг	231
Тип привода	ПР-У1
	2976.75

Для установки на трансформаторной подстанции принимаются отделители типа ОД-110/1000УХЛ1 и короткозамыкатели КЗ-110УХЛ1, характеристика которых приведена в таблице 3.12.

Таблица 3.12 - Техническая характеристика ОД-110/1000УХЛ1 и КЗ-110УХЛ1

Величина	Значение
	ОД-110/1000УХЛ1	КЗ-110УХЛ1
Номинальное напряжение, кВ	110	110
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	-	126
Номинальный ток, А	1000	-
Стойкость при сквозных токах короткого замыкания	Главных ножей	Предельный сквозной ток (амплитуда), кА	80	51
		Ток термической стойкости, кА/ допустимое время его действия, с	31.5/3	20/3
Полное время, с	Включения (без гололёда/при гололёде)	-	0.4/0.2
	Отключения (без гололёда/при гололёде)	0.38/-	-
Масса, кг	аппарата	270	150
	привода	80	80
Тип привода	ПРО-1У1	ПРК-1У1
	2976.75	1200

3.9.4 Защита от перенапряжений

Для защиты оборудования от атмосферных перенапряжений на ГПП шахты предусматривается установка вентильных разрядников типа РВС-110МУ1. Его техническая характеристика приведена в таблице 3.13.

Таблица 3.13 - Техническая характеристика РВС-110МУ1 и РВО-6У1

Величина	Значение
	РВС-110МУ1	РВО-6У1
Номинальное напряжение, кВ	110	6
Наибольшее допустимое напряжение (действующее), кВ	100	7.6
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц (в сухом состоянии и под дождём) (действующее значение), кВ	не менее	200	16
	не более	250	19
Импульсное пробивное напряжение (при разрядном времени не более 2-20 мкс), кВ	285	32
Наибольшее остающееся напряжение при импульсном токе с длиной фронта волны 8 мкс и амплитудой, А	3000	315	25
	5000	335	27
	10000	367	-
Масса, кг	230	3.1

3.10 Выбор оборудования ЦПП

Выбор КРУ

Для комплектации ЦПП принимаются ячейки во взрывобезопасном исполнении КРУВ-6. Техническая характеристика КРУ приведена в таблице 3.14.

Таблица 3.14 - Техническая характеристика КРУ типа КРУВ-6

Величина	Ед. изм.	Значение
Номинальное рабочее напряжение	кВ	6
Наибольшее рабочее напряжение	кВ	7200
Номинальный ток - сборных шин, разъединителей и выключателей - вводных и секционных шкафов КРУ - КРУ отходящих присоединений	А А А	630 100, 160,200,320,400,630 20, 32, 40, 80, 100, 160, 200, 320, 400
Мощность отключения	МВА	100
Номинальный ток отключения	кА	10
Стойкость главных цепей к токам короткого замыкания электродинамическая (амплитуда) термическая (ток/время)	кА кА/с	25 10/1

4. Электроснабжение очистного участка

Для питания электроприемников очистного участка принимаются четыре трансформаторные подстанции.

Потребителем передвижной участковой понизительной подстанции (ПУПП) №1 является очистной комбайн К-500, напряжение сети 1140 В.

Потребителем электроэнергии от ПУПП №2 является скребковый конвейер КСЮ-381, напряжение сети 1140 В.

Потребителем от ПУПП №3 являются два насоса УНР, лебедка БЖ-45, лебедка ЛПК-10, лебедка ЗЛП, лебедка ЭБГП, насос УКВШ, дробильная установка ДР1000, перегружатель ПС-281, два пусковых агрегата АПШ1, напряжение сети 660 В.

Данные три подстанция расположены на конвейерном штреке и периодически перемещается с шагом передвижки до 100 метров.

От ПУПП №4 питаются две насосные станции типа СНЕ, ленточный конвейер 2ЛТ-100У, лебедка ЧЛ-1, напряжение сети 660 В.

Характеристики всех потребителей сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Характеристика токоприемников всего участка

Обозначение по схеме	Наименование потребителей	Тип электродвигателя	Количество	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А	Пусковой ток, А	Коэффициент мощности cos?	КПД ?
ПУПП №1	К-500Ю	ДКВ-250 АИУМВВ200L4 АИУМВВ200L4	2 2 1	250 35 35	159 23 23	972 150 150	0,85 0,86 0,86	0,94 0,91 0,91
ПУПП №2	КСЮ-381	ДКВ-355L4	2	250	160	1120	0,88	0,9
ПУПП №3	УНР БЖ-45 АПШ1 ЛПК-1ОБ УКВШ ЗЛП УНР-01 ДР1000Ю ПС-281	ВР-160-4М ВАО-42-4У5 ВР-180-4S ВР-225-4М ВР-180-4S ВР-160-4М ВР-280-4S ДКВ-385-М4	1 1 1 1 1 1 1 1 1	18 5 4 22 55 22 18 110 200	20,34 6,5 25 62 25 20,34 118,2 227,2	142,4 39 142,5 378,2 142,5 142,4 827,1 1591	0,86 0,88 0,88 0,85 0,88 0,86 0,89 0,87	0,9 0,87 0,885 0,915 0,885 0,9 0,915 0,885
ПУПП №4	2ЛТ-100У СНЕ СНЕ ЧЛ-1	ВР-280-4S ЭДКОФ-250 ЭДКОФ-250 ВАО-42-4У5	3 1 1 1	110 110 110 5	118,2 120 120 6,5	827,1 840 840 39	0,89 0,86 0,86 0.88	0,915 0,932 0,932 0.87

4.1 Расчет ПУПП №1

Потребителем ПУПП №1 является комбайн К-500, напряжение сети 1140 В. Данная подстанция устанавливается на конвейерном штреке и периодически перемещается с шагом передвижки до 100 метров. Характеристика токоприемников ППУП №1 представлена в таблице 4.1.1.

Таблица 4.1.1. - Характеристика токоприемников ПУПП №1

Обозначение по схеме	Наименование потребителей	Тип электродвигателя	Количество	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А	Пусковой ток, А	Коэффициент мощности cos?	КПД ?
ПУПП №1	К-500Ю	ДКВ-250 АИУМВВ200L4 АИУМВВ200L4	2 2 1	250 35 35	159 23 23	972 150 150	0,85 0,86 0,86	0,94 0,91 0,91

4.1.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №1 представлена на рисунке 2.1



Рисунок 4.1.1 - Схема кабельной сети ПУПП №1

Определяется расчетная мощность ПУПП по формуле

(4.1)

где - коэффициент спроса;

- суммарная установленная мощность электроприемников участка (без учета резервных);

- условный средневзвешенный коэффициент мощности, для группы электроприемников очистных и подготовительных забоев .

Коэффициент спроса для очистных работ комплексов с механизированной крепью определяется

(4.2)

где - номинальная мощность наиболее крупного электродвигателя в группе.

Так как к данной ПУПП подключен всего один комбайн, то.

Следовательно,

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять следующему условию

(4.3)

где - коэффициент, учитывающий нагрузочную способность участкового трансформатора и его использование по мощности.

.

Условие выполняется, следовательно, выбирается ПУПП типа TСВП-1000/6-1.2 со следующими данными: ; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.1.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор кабелей по допустимой нагрузке производится по условию

(4.4)

где - длительно допустимый по нагреву ток кабеля с соответствующим сечением;

- рабочий ток кабеля.

(4.5)

где - коэффициент спроса для группы потребителей, получающих питание по магистральному кабелю, определяется аналогично вышеприведенным формулам;

- суммарная установленная мощность группы потребителей, получающих питание по выбираемому магистральному кабелю;

- средневзвешенный коэффициент мощности, .

Тогда

,

,

.

Следовательно,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем 2 кабеля в параллель КГЭШ 3x70+1x10 .

,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем кабель КГЭШ 3x70+1x10 .

,

А.

Выбирается кабель КГЭШ 3x70+1x10, А.

.

А.

Выбирается кабель КГЭШ 3x16+1x10, А.

.

Выбор типа и сечений кабелей сводится в таблицу 4.1.2.

Таблица 4.1.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме	Коэффициент спроса	Расчетный ток кабеля, А	Принятый тип кабеля	Длительно допустимый ток, А
	0.896	457.56	2КГЭШ 3х70+1xl0	500
	1	211,02	КГЭШ 3х70+1x10	250
	0,926	222,76	КГЭШ 3х70+1xl0	250
	1	59.08	КГЭШ 3х16+1xl0	105

4.1.3 Проверка кабельной сети участка по допустимым потерям напряжения при нормальном режиме

Суммарные потери напряжения определяются

(4.6)

где - потери напряжения в трансформаторе;

- суммарные потери напряжения в рассматриваемой кабельной ветви участка.

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле

(4.7)

где - коэффициент загрузки трансформатора;

.

, - относительные величины соответственно активной и реактивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора, %.

Относительные величины и вычисляются соответственно по формулам

(4.8)

(4.9)

где - потери мощности короткого замыкания в трансформаторе;

- напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Тогда

,

.

Следовательно,

% .

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определятся по формуле

, (4.10)

где - вторичное напряжение трансформатора при холостом ходе, В.

Тогда

.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле

(4.11)

где - рабочий ток в кабеле;

, - соответственно активное и индуктивное сопротивления рассматриваемого кабеля.

Тогда

,

,

,

.

Активное сопротивление для температуры +65оС принимается по [7, стр. 178].

Расчет сопротивлений кабелей сведен в таблицу 2.3.

Таблица 4.1.3 - Определение сопротивления кабелей

Обозначение кабеля на схеме	Марка кабеля	Длина, м	Удельное сопротивление, Ом/км	Сопротивление кабеля, Ом
	2КГЭШ 3х70+1x10	40	0.151	0.0395	0.00604	0.00158
	КГЭШ 3х70+1x10	400	0.302	0.079	0.1208	0.0316
	КГЭШ 3х16+1x10	400	0.302	0.079	0,1208	0,0316
	КГЭШ 3х16+1x10	400	1.32	0.09	0,528	0,036

Тогда

.

Допустимая потеря напряжения в сети определяется по выражению

(4.12)

где 0.05 - допустимое отклонение напряжения на зажимах электродвигателей (ГОСТ 13109-87).

Сеть удовлетворяет условиям, т.к. .

4.1.4 Проверка кабельной сети по потерям напряжения при пуске наиболее мощного и удаленного электродвигателя

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по формуле

(4.13)

где - номинальный момент электродвигателя;

- номинальный пусковой момент электродвигателя;

- минимальная кратность пускового момента электродвигателя, обеспечивающая трогание с места и разгон исполнительного органа рабочей машины. ( - для добычных комбайнов при пуске под нагрузкой).

Тогда

В.

Напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по формуле

,

где - потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей (кроме запускаемого) при номинальном напряжении в тех участках сети, через которые получает питание комбайновый электродвигатель;

- суммарный начальный пусковой ток двигателей включаемых одновременно, согласно таблице 4.1.1.

А,

, - соответственно суммарные активные и индуктивные сопротивления трансформатора и кабелей, по которым проходит пусковой ток запускаемого электродвигателя;

- коэффициент мощности электродвигателя в пусковом режиме, принимается равным 0.5;

Суммарные активные и индуктивные сопротивления трансформатора и кабелей, по которым проходит пусковой ток запускаемого первого электродвигателя, примут значения:

Ом,

Ом.

Потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей определяется по формуле

где - средневзвешенный коэффициент загрузки работающих электродвигателей, кроме пускаемого комбайнового ();

- установленная мощность группы ЭД, питающихся по первому фидерному кабелю, через который подключен комбайновый ЭД (кроме комбайнового);

Тогда

Таким образом,

Следовательно, условие выполняется, т.к. .

4.1.5 Проверка кабельной сети по сопротивлению изоляции и емкости

Для устойчивой работы реле утечки должно выполняться следующее условие

(4.14)

где - фактическое сопротивление изоляции фазы относительно земли, кОм/фазу;

- критическое сопротивление изоляции сети, принимаем по паспортным данным реле утечки кОм.

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле

(4.15)

где , , , , - соответственно количество двигателей на забойных машинах и на других механизмах, количество защитной и коммутационной аппаратуры (в том числе и пусковых агрегатов), силовых трансформаторов и кабелей;

, , , , - минимальное допустимое сопротивление изоляции этих элементов сети, МОм/фазу.

Тогда

кОм/фаза,

.

Сопротивление изоляции сети удовлетворяет условию (4.14).

Расчет емкости кабельной сети сводится в таблицу 4.1.4.

Таблица 4.1.4 - Определение емкости кабельной сети участка

Обозначение кабеля на схеме	Тип кабеля	Длина кабеля, м	Средняя величина емкости, мкФ/км	Емкость кабеля, мкФ/фазу
	2КГЭШ 3х70+1x10	40	0.675	0.054
	КГЭШ 3х70+1x10	400	0.675	0.27
	КГЭШ 3х70+1x10	400	0.675	0.27
	КГЭШ 3х16+1x10	400	0.365	0.146
Итого:				0.74

Общая емкость сети определяется как

(4.16)

где - суммарная емкость кабельной сети.

Тогда мкФ.

4.1.6 Расчет токов КЗ

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №1 представлена на рисунке 4.1.2.

Рисунок 4.1.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания

Ток двухфазного короткого замыкания (к.з.) в любой точке низковольтной сети участка шахты определяется по формуле

(4.17)

где - суммарное активное сопротивление кабелей, при рабочей температуре жил 65°С, по которым последовательно проходит ток к.з. до рассматриваемой точки, определено в разделе "Проверка кабельной сети по потерям напряжения";

- суммарное переходное сопротивление и элементов аппаратов, а также переходное сопротивление в месте к.з., принимается равным 0,005 Ом на один коммутационный аппарат, включая точку к.з.;

- число коммутационных аппаратов, через контакты которых последовательно проходит ток к.з., включая АВ ПУПП;

- сопротивление высоковольтной распределительной сети, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора;

- индуктивное сопротивление трансформатора;

- суммарное индуктивное сопротивление кабелей, по которым последовательно проходит ток к.з. до рассматриваемой точки.

Индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети находится по формуле

(4.18)

где - мощность к.з. на вводе ПУПП, принимается 50 МВА.

Тогда

Ом.

Токи трехфазного к.з. в тех же точках, для которых рассчитаны токи двухфазного к.з., определяются по формуле

(4.19)

где 1.6 - суммарный переводной коэффициент расчетного тока двухфазного к.з., определяемого для условий, способствующих его минимальному значению, к току трехфазного к.з., определяемому для условий, способствующих его максимальному значению.

В точке короткого замыкания К1 ток двухфазного к.з. равен:

 А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К2 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К3 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К4 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К5 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К6 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

A.

Полученные результаты расчета сведены в таблицу 4.1.5.

Таблица 4.1.5 - Расчет сопротивлений кабелей

Точка КЗ.	Номера кабелей доточки КЗ.	Активное сопротивление кабелей для 65°С, Ом	Индуктивное сопротивление кабелей, Ом	Суммарное сопротивление контактов аппарата и места кз.	Полное сопротивление цепи к. з.(с учетом , )	Ток двухфазного К.З., А	Ток трехфазного КЗ., А
К1	-	0	0	0.01	0.0952	5989	9582
К2		0.00604	0.00158	0.015	0.1	5693	9109
КЗ		0.00604	0.00158	0.02	0.102	5586	8937
К4		0.12684	0.03318	0.02	0.205	2787	4459
К5		0.12684	0.03318	0.02	0.205	2787	4459
Кб		0.534	0.03758	0.02	0.584	977	1563

4.1.7 Проверка кабелей по термической устойчивости

По термической устойчивости токам к.з. проверяются кабели с сечением жилы 35 мм2 и менее. Термическая устойчивость кабелей принимается по данным [5, табл. 20.6]. Проверка проводится по максимальному возможному току трехфазного к.з. в начале проверяемого кабеля и сводится в таблицу 4.1.6.

Таблица 4.1.6 - Проверка кабелей по термической устойчивости

Обозначение на схеме	Тип кабеля	Ток трехфазного к.з., А	Тип защитного аппарата	Ток термической устойчивости
	КГЭШ 3х16+1x10	1563	АВ-400	7227

4.1.8 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий

(4.20)

где - номинальный ток выбираемого аппарата;

- рабочий ток магистрального кабеля, определяемого по формуле (4.5), или номинальный ток потребителя, принимаемый по таблице 4.1.1.

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.1.1. При определении суммарного тока следует суммировать токи одновременно работающих потребителей.

Также выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)	До25	От 25 до 63	От 63 до 250	Свыше 250
Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более	3,0	2,5	2,0	1,2

Отключающая способность аппарата должна соответствовать условию

(4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.1.7.

Таблица 4.1.7 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме	Тип аппарата	Номинальный ток аппарата, А	Расчетный ток линии, А	Транзитный ток, А	Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А	Отключающий ток аппарата, А	Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А	Ток уставки , А	Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А
Обозначение
ВВ	АВ-400 ДО2	400	457.56	-	480	11000	9109	1600	5586
П1	ПВР-250	250	211,02	282	500	3000	8937	1125	2787
П2	ПВР-250	250	222,76	59	500	3000	8937	1250	2787
П3	ПВР-125Р	125	59.08	-	157.5	3000	8937	375	977

Для всех пускателей не выполняется условие (4.21), поэтому для их защиты используется уже имеющийся в схеме выключатель, уставка срабатывания которого соответствует требованию

,

Где - отключающий ток аппарата (пускателя).

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на одну - две ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае А.

4.2 Расчет ПУПП №2

Потребителем электроэнергии от передвижной участковой понижающей подстанции №2 является скребковый конвейер КСЮ-381, напряжение сети 1140 В. Данная подстанция устанавливается на конвейерном штреке и периодически перемещается с шагом передвижки до 100 метров. Характеристика электроприемников сведена в таблицу 4.2.1.

Таблица 4.2.1 - Характеристика токоприемников ПУПП №2

Обозначение по схеме	Наименование потребителей	Тип электродвигателя	Количество	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А	Пусковой ток, А	Коэффициент мощности cos?	КПД ?
ПУПП №1	КСЮ-381	ДКВ-355L4	2	250	160	1120	0,88	0,9

4.2.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №2 представлена на рисунке 4.2.1.

Рисунок 4.2.1 - Схема кабельной сети ПУПП №2.

Определяется расчетная мощность ПУПП по (4.1). Коэффициент спроса для очистных работ комплексов с механизированной крепью определяется по формуле (4.2).

Т.к. к ПУПП подключен всего один потребитель,.

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять условию (4.3).

Следовательно,

.

Условие выполняется, следовательно, выбирается ПУПП типа TСВП-1000/6-1.2 со следующими данными: ; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.2.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор кабелей по допустимой нагрузке производится по условию (4.4)

.

Расчетный ток кабеля определяется по формуле (4.5)

.

Коэффициент для группы потребителей определяется по формуле (4.2), но с исходными данными рассматриваемой группы потребителей.

Тогда

.

Следовательно,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем 2 кабеля в параллель КГЭШ 3x70+1x10, .

,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем кабель КГЭШ 3x70+1x10, .

,

Выбор типа и сечений кабелей сводится в таблицу 4.2.2.

Таблица 4.2.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме	Коэффициент спроса	Расчетный ток кабеля, А	Принятый тип кабеля	Длительно допустимый ток, А
	1	422,04	2КГЭШ 3х70+1xl0	500
	1	211,02	КГЭШ 3х70+1x10	250
	1	211,02	КГЭШ 3х70+1x10	250

4.2.3 Проверка кабельной сети участка по допустимым потерям напряжения при нормальном режиме

Суммарные потери напряжения определяются по формуле (4.6)

.

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле (4.7)

.

Относительные величины и вычисляются соответственно по формулам (4.8) и (4.9):

,

.

Тогда

,

.

Следовательно,

%.

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определяются по формуле (4.10).

В.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле (4.11)

.

Тогда

,

,

.

Активное сопротивление для температуры +65оС принимается по [7, стр. 178].

Расчет сопротивлений кабелей сведены в таблицу 4.2.3.

Таблица 4.2.3 - Определение сопротивления кабелей

Обозначение кабеля на схеме	Марка кабеля	Длина, м	Удельное сопротивление, Ом/км	Сопротивление кабеля, Ом
	2КГЭШ 3х70+1x10	40	0.151	0.0395	0.00604	0.0158
	КГЭШ 3х70+1x10	150	0.302	0.079	0.0453	0.01185
	КГЭШ 3х70+1x10	400	0.302	0.079	0.1208	0.0316

Тогда

.

Допустимая потеря напряжения в сети определяется по выражению (4.12).

В.

Сеть удовлетворяет условиям, т.к. .

4.2.4 Проверка кабельной сети по потерям напряжения при пуске наиболее мощного и удаленного электродвигателя

Параметры схемы электроснабжения должны обеспечивать на зажимах запускаемого наиболее мощного и удаленного электродвигателя уровень напряжения, достаточный для его трогания с места и разгон. Т.к. оба двигателя одинаковы, то наиболее тяжелыми будут условия пуска двигателя верхнего привода конвейера.

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по выражению (4.13).

Тогда

В,

то есть потери напряжения при пуске не должны превышать:

В.

Суммарные потери напряжения при пуске для наиболее нагруженной ветви определятся как

,

где - потери напряжения в трансформаторе при пусковом токе;

- суммарные потери напряжения в рассматриваемой кабельной ветви участка при пусковом токе.

Потери напряжения при протекании пускового тока в трансформаторе определяются по выражению

(4.22)

где - пусковой ток двигателя.

Тогда

В.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле

(4.23)

Следовательно, потери напряжения в кабеле составят

В,

В.

Суммарные потери напряжения составят

В.

.

Сеть удовлетворяет условиям эксплуатации.

4.2.5 Проверка кабельной сети по сопротивлению изоляции и емкости

Для устойчивой работы реле утечки должно выполняться условие (4.14).

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле (4.15).

Тогда

кОм/фаза,

, т.е. условие выполняется.

Расчет емкости кабельной сети сводится в таблицу 4.2.4.

Таблица 4.2.4 - Определение емкости кабельной сети участка

Обозначение кабеля на схеме	Тип кабеля	Длина кабеля, м	Средняя величина емкости, мкФ/км	Емкость кабеля, мкФ/фазу
	2КГЭШ 3х70+1x10	40	0.675	0.054
	КГЭШ 3х70+1x10	150	0.675	0.10125
	КГЭШ 3х70+1x10	400	0.675	0.27
Итого:				0.4253

Общая емкость сети определяется по формуле (4.16).

Тогда

мкФ.

4.2.6 Расчет токов КЗ

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №2 представлена на рисунке 4.2.2.



Рисунок 4.2.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания

Ток двухфазного короткого замыкания (к.з.) в любой точке низковольтной сети участка шахты определяется по формуле (4.17).

Индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети находится по формуле (4.18).

Тогда

Ом.

Токи трехфазного к.з. в тех же точках, для которых рассчитаны токи двухфазного к.з., определяются по (4.19).

Тогда в точке короткого замыкания К1 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К2 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К3 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К4 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К5 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

Полученные результаты расчета сведены в таблицу 4.2.5.

Таблица 4.2.5 - Расчет сопротивлений кабелей

Точка КЗ.	Номера кабелей до точки КЗ.	Активное сопротивление кабелей для 65°С, Ом	Индуктивное сопротивление кабелей, Ом	Суммарное сопротивление контактов аппарата и места кз.	Полное сопротивление цепи к. з.(с учетом , )	Ток двухфазного К.З., А	Ток трехфазного КЗ.,А
К1	-	0	0	0.01	0.0952	5989	9582
К2		0.00604	0.00158	0.015	0.1	5693	9109
КЗ		0.00604	0.00158	0.02	0.102	5586	8937
К4		0.05134	0.02765	0.02	0.1474	3866	6185
К5		0.12684	0.03318	0.02	0.205	2787	4459

4.2.7 Проверка кабелей по термической устойчивости

По термической устойчивости токам к.з. проверяются кабели с сечением жилы 35 мм2 и менее. В расчете данной ПУПП кабелей такого сечения нет.

4.2.8 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.2.1.

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий (4.20)

.

Выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)	До25	От 25 до 63	От 63 до 250	Свыше 250
Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более	3,0	2,5	2,0	1,2

Для обеспечения надежного отключения аппаратом максимальных токов к.з., которые могут возникнуть на выходных зажимах, необходимо, чтобы аппарат обладал достаточной отключающей способностью.

При этом отключающая способность аппарата должна соответствовать условию (4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.2.6.

Таблица 4.2.6 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме	Тип аппарата	Номинальный ток аппарата, А	Расчетный ток линии, А	Транзитный ток, А	Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А	Отключающий ток аппарата, А	Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А	Ток уставки , А	Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А
Обозначение
ВВ	АВ-400 ДО2	400	422,04	-	480	12000	9109	2200	5586
П1	ПВИ-250МР	250	211,02	211,02	500	4000	8937	1125	3866
П2	ПВИ-250МР	250	211,02	-	500	4000	8937	1125	2787

Для всех пускателей не выполняется условие (4.21), поэтому для их защиты используется уже имеющийся в схеме выключатель, уставка срабатывания которого соответствует требованию

,

Где - отключающий ток аппарата (пускателя).

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на одну - две ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае А.

4.3 Расчет ППУП №3

Потребителем электроэнергии от ПУПП №3 являются два насоса УНР, лебедка БЖ-45, лебедка ЛПК-10, лебедка ЗЛП, лебедка ЭБГП, насос УКВШ, дробильная установка ДР1000, перегружатель ПС-281, два пусковых агрегата АПШ1. Данная подстанция расположена на конвейерном штреке и перемещается с шагом передвижки до 100 м, напряжение сети 660 В.

Характеристика электроприемников сведена в таблицу 4.3.1.

Таблица 4.3.1 - Характеристика токоприемников ПУПП №3

Обозначение по схеме	Наименование потребителей	Тип электродвигателя	Количество	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А	Пусковой ток, А	Коэффициент мощности cos?	КПД ?
ПУПП №3	УНР БЖ-45 АПШ1 ЛПК-1ОБ УКВШ ЗЛП УНР-01 ДР1000Ю ПС-281	ВР-160-4М ВАО-42-4У5 ВР-180-4S ВР-225-4М ВР-180-4S ВР-160-4М ВР-280-4S ДКВ-385-М4	1 1 1 1 1 1 1 1 1	18 5 4 22 55 22 18 110 200	20,34 6,5 25 62 25 20,34 118,2 227,2	142,4 39 142,5 378,2 142,5 142,4 827,1 1591	0,86 0,88 0,88 0,85 0,88 0,86 0,89 0,87	0,9 0,87 0,885 0,915 0,885 0,9 0,915 0,885

4.3.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №3 представлена на рисунке 4.3.1.



Рисунок 4.3.1 - Схема кабельной сети ПУПП №3

Расчетная мощность ПУПП определяется по формуле (4.1), коэффициент спроса по формуле (4.2),

Тогда

,

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять условию (4.3).

Тогда

.

Условие выполняется, следовательно, выбираем ПУПП типа ТСВП-630/6 со следующими данными:; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.3.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор типа и сечений кабелей выполнен аналогично предыдущим расчетам и сводится в таблицу 4.3.2.

Таблица 4.3.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме	Коэффициент спроса	Расчетный ток кабеля, А	Принятый тип кабеля	Длительно допустимый ток, А
	0.664	439,5	2КГЭШ 3х70+1xl0	500
	0,747	103,46	КГЭШ 3х25+1xl0	136
	1	160.38	КГЭШ 3х35+1xl0	168
	1	291.6	2КГЭШ 3х50+1xl0	400
	1	32.1	КГЭШ 3х16+1xl0	105
	1	7,29	КГЭШ 3х16+1xl0+3х2.5	105
	1	26,24	КГЭШ 3х16+1xl0+3х2.5	105
	1	80,2	КГЭШ 3х16+1xl0	105
	1	32.1	КГЭШ 3х16+1xl0	168
	1	26,24	КГЭШ 3х16+1xl0	168
	-	-	КОГРЭШ 3х6	-

4.3.3 Расчет токов короткого замыкания

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №3 представлена на рисунке 4.3.2.



Рисунок 4.3.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания ПУПП №3

Расчет тока к.з. в сетях производится методом приведенных длин и сведен в таблицу 4.3.3.

Таблица 4.3.3 - Расчет токов короткого замыкания

Обозначение на схеме	Рабочий ток, А	Сечение кабеля, мм2	Длина кабеля, м	Приведенная длина кабеля, м	Ток трехфазного К.З. , A	Ток двухфазного К.З. , А	Точка К.З.
				20	12853	8033	К1
	439,5	2х70	50	48	10776	6735	К2
				58	10088	6305	К3
	160.38	35	100	199	4861	3038	К4
	291.6	2х50	60	88	8267	5167	К5
	32.1	16	15	103.9	7643	4777	К6
	7,29	16	20	119.2	7040	4400	К7
	26,24	16	20	119.2	7040	4400	К8
	103,46	25	440	924.8	1232	770	К9
				934.8	1218	761	К10
	80,2	16	20	996	1147	717	К11
	32.1	16	20	996	1147	717	К12
	26,24	16	20	996	1147	717	К13
	-	6	280	228	93	58	К14

Ток уставки АПШ1 принимается равным 42 А.

4.3.4 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.3.1.

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий (4.20)

.

Выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)	До25	От 25 до 63	От 63 до 250	Свыше 250
Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более	3,0	2,5	2,0	1,2

Для обеспечения надежного отключения аппаратом максимальных токов к.з., которые могут возникнуть на выходных зажимах, необходимо, чтобы аппарат обладал достаточной отключающей способностью.

При этом отключающая способность аппарата должна соответствовать условию (4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.3.4.

Таблица 4.3.4 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме	Тип аппарата	Номинальный ток аппарата, А	Расчетный ток линии, А	Транзитный ток, А	Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А	Отключающий ток аппарата, А	Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А	Ток уставки , А	Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А
Обозначение
ВВ	АВ-400 ДО	400	422.04	-	480	20000	10776	2000	6305
П1	ПВИ-250БТ	250	103.46	397.2	500	4000	10088	500	761
П2	ПВИ-250БТ	250	160.38	279	500	4000	10088	875	3038
П3	ПВР-315	315	291.6	52	378	5000	10088	1600	5167
П4	ПВР-125	125	32.1	27	250	3750	10088	250	4777
П5	ПВР-125Р	125	7.29	25	250	3750	10088	250	4400
П6	ПВР-125	125	26.24	-	250	3750	10088	250	4400
П7	ПВИ-125БТ	125	80.2	45.3	250	2500	1218	437	717
П8	ПВР-125Р	125	32.1	20.3	250	3750	1218	250	717
П9	ПВИ-125БТ	125	26.24	-	250	2500	1218	250	717

Для некоторых пускателей не выполняется условие (4.21), поэтому для их защиты используется уже имеющийся в схеме выключатель, уставка срабатывания которого соответствует требованию

.

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на одну - две ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае А.

4.4 Расчет ПУПП №4

От ПУПП №4 питаются две насосные станции типа СНЕ, ленточный конвейер 2ЛТ-100У, лебедка ЧЛ-1, напряжение сети 660 В. Даная подстанция расположена на конвейерном штреке . Характеристика электроприемников сведена в таблицу 4.4.1.

Таблица 4.4.1 - Характеристика токоприемников ПУПП №4

Обозначение по схеме	Наименование потребителей	Тип электродвигателя	Количество	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А	Пусковой ток, А	Коэффициент мощности cos?	КПД ?
ПУПП №4	2ЛТ-100У СНЕ СНЕ ЧЛ-1	ВР-280-4S ЭДКОФ-250 ЭДКОФ-250 ВАО-42-4У5	3 1 1 1	110 110 110 5	118,2 120 120 6,5	827,1 840 840 39	0,89 0,86 0,86 0.88	0,915 0,932 0,932 0.87

4.4.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №4 представлена на рисунке 4.4.1.



Рисунок 4.4.1 - Схема кабельной сети ПУПП №4.

Расчетная мощность ПУПП определяется по формуле (4.1), коэффициент спроса по формуле (4.2).

Тогда

,

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять условию (4.3).

,

.

Условие выполняется, следовательно, выбираем ПУПП типа ТСВП-400/6-0.6 со следующими данными:; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.4.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор типа и сечений кабелей выполнен аналогично предыдущим расчетам и сводится в таблицу 4.4.2.

Таблица 4.4.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме	Коэффициент спроса	Расчетный ток кабеля, А	Принятый тип кабеля	Длительно допустимый ток, А
	0.519	420	2КГЭШ 3х70+1xl0	500
	1	160.37	КГЭШ 3х50+1xl0	200
	1	160.37	КГЭШ 3х50+1xl0	200
	1	160.37	КГЭШ 3х50+1xl0	200
	1	7.29	КГЭШ 3х16+1xl0	105
	0.7	224.53	КГЭШ 3х70+1xl0	250
	1	160.37	КГЭШ 3х50+1xl0	200
	1	160.37	КГЭШ 3х50+1xl0	200

4.4.3 Расчет токов короткого замыкания

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №4 представлена на рисунке 4.4.2.



Рисунок 4.4.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания ПУПП №4

Расчет тока к.з. в сетях производится методом приведенных длин и сведен в таблицу 4.4.3.

Таблица 4.4.3 - Расчет токов короткого замыкания

Обозначение на схеме	Рабочий ток, А	Сечение кабеля, мм2	Длина кабеля, м	Приведенная длина кабеля, м	Ток трехфазного К.З. , A	Ток двухфазного К.З. , А	Точка К.З.
				20	11174.4	6984	К1
	420	2х70	50	48	9633.6	6021	К2
				58	9136	5710	К3
	160.37	50	15	73	8440	5275	К4
	160.37	50	15	73	8440	5275	К5
	160.37	50	15	73	8440	5275	К6
	7.29	16	10	88.6	7760	4850	К7
	224.53	70	20	72.4	8448	5280	К8
				82.4	8016	5010	К9
	160.37	50	20	102.4	7184	4490	К10
	160.37	50	20	102.4	7184	4490	К11

4.4.4 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.4.1.

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий (4.20)

.

Выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)	До25	От 25 до 63	От 63 до 250	Свыше 250
Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более	3,0	2,5	2,0	1,2

Для обеспечения надежного отключения аппаратом максимальных токов к.з., которые могут возникнуть на выходных зажимах, необходимо, чтобы аппарат обладал достаточной отключающей способностью.

При этом отключающая способность аппарата должна соответствовать условию (4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.4.4.

Таблица 4.4.4 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме	Тип аппарата	Номинальный ток аппарата, А	Расчетный ток линии, А	Транзитный ток, А	Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А	Отключающий ток аппарата, А	Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А	Ток уставки , А	Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А
Обозначение
АВ	АВ-400 ДО	400	420	-	480	20000	9633.6	2000	5710
П1	ПВИ-250БТ	160.37	250	328	500	4000	9136	875	5275
П2	ПВИ-250БТ	160.37	250	168	500	4000	9136	875	5275
П3	ПВИ-250БТ	160.37	250	7.29	500	4000	9136	875	5275
П4	ПВР-125Р	7.29	125	-	250	3750	9136	250	4850
П5	ПВИ-250БТ	160.37	250	160.37	500	4000	8016	875	4490
П6	ПВИ-250БТ	160.37	250	-	500	4000	8016	875	4490

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на 1 - 2 ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае А.

4.5 Выбор высоковольтного оборудования

4.5.1 Выбор высоковольтной ячейки

Питание ПУПП №1, №2, №3 будет производиться от одного комплектного распределительного устройства, т. к. согласно [4,с. 158] это допускается, если подстанции в свою очередь питают энергией технологически связанные машины участка.

Номинальный ток высоковольтной ячейки при питании одной и группы подстанций соответственно определится как

где - номинальный ток ПУПП на стороне 6 кВ;

- суммарный номинальный ток всех ПУПП, получающих питание от выбираемого распредустройства.

Номинальный ток ПУПП на стороне 6 кВ определяется как

,

где - суммарный номинальный ток потребителей на низкой стороне;

- коэффициент трансформации силового трансформатора.