1. Определение расчетной нагрузки

Расчетная нагрузка предприятия определяется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп электропотребителей с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки:

S_p = ∙ k_{p max} ,

где - сумма расчетных активных нагрузок, кВт;

,

где - суммарная установленная мощность отдельных групп приемников, определяемая нагрузкой на шинах ЦПП (ТП, ГРП) и мощностью всех электропотребителей напряжением до 1кВ; К_с – коэффициент спроса; k_{p max} – коэффициент разновременности максимумов нагрузки отдельных групп приемников, k_{p max} – 0,85÷1,0.

Величина коэффициента спроса принимается в зависимости от коэффициента использования активной мощности К_и и коэффициента включения приемников К_в. Для К_в = 0,8 (характерного для горных предприятий) значения приводятся в табл. 1.2.

Кв = 0,8	Ки	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
		0,5	0,6	0,65-0,7	0,75-0,8	0,85-0,9	0,92-0,95

Для группы приемников коэффициент использования активной мощности К_и определяется по формуле:

где n – число электропотребителей в группе приемников;

- средняя мощность группы приемников за наиболее загруженную смену, кВт; - номинальная мощность группы приемников, кВт.

Величине коэффициента использования активной мощности К_и соответствует значение коэффициента спроса , равное 0,61.

- сумма расчетных реактивных нагрузок, квар;

tgφ,

где tgφ – тангенс угла сдвига фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности.

Из полученных значений находим расчетную нагрузку предприятия S_p:

S_p = ∙ 0,9 = 10471.77кВ∙А

2. Определение величины напряжения внешнего электроснабжения

Для воздушных линий, питающих горное предприятие, величина напряжения, кВ, определяются по выражению:

где - полная передаваемая мощность предприятия, кВ∙А; - длина ВЛ, км;

Выбираем одно цепную ВЛ и рассчитываем напряжение для обеих линий.

С учетом развития предприятия выбираем ближайшее большее стандартное значение напряжение внешнего электроснабжения равным U_ном = 110 кВ.

3. Выбор силовых трансформаторов

Для горных предприятий как потребителей первой категории главные понизительные подстанции выполняются с двумя силовыми трансформаторами. Двух трансформаторная подстанция экономична с точки зрения обеспечения резервирования.

3.1 Производим выбор числа, мощности и типа силового трансформатора:

1. Устанавливаем два трансформатора, т.к. горное предприятие является потребителем I категории.

2. Исходя из общей расчетной нагрузки принимаем установленную мощность трансформатора. Номинальная мощность каждого из них определяется по условию

S_ном ≥ S_p /2∙0,7

S_ном ≥ 1,4 = 7479.83 кВ∙А

При этом надо иметь ввиду, что допустимая систематическая перегрузка не должна превышать 30%.

Принимаем к установке два трансформатора по 10000 кВ∙А типа ТДТН-10000-115/38,5/6,6

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ			Потери, кВт			Uкз, %		Ixx, %
		ВН	СН	НН		ΔPxx	ΔPм
ТДТН	10000	115	38,5	6,6		17,0	76,0		10,5; 17,5; 6,5		1,0

(Т - трехфазный; Д - принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла; Т – трех обмоточный; Н - регулирование напряжения под нагрузкой)

Проверяем трансформатор на допустимую перегрузку с учетом возможного отключения потребителей III категории, т.е.:

1,4S_ном ≥ S_p

1,4∙ 10000 ≥ S_p = 14000 кВ∙А ≥ кВ∙А

Следовательно, выбранные трансформаторы (ТДТН, 2×10000) обеспечивают электроснабжения шахты, как в нормальном, так и в аварийном режиме.

Определяем годовые потери активной и реактивной мощности в силовых трансформаторах ГПП:

∆P = ∆P_xx + ∆P_м, кВт;

∆Q = ∆Q_xx + ∆Q_м = + , квар;

= S_p /2∙S_ном ,

где ∆P_xx и ∆P_м – активные потери холостого хода и потери в меди при номинальной нагрузке, кВт, соответственно; - коэффициент загрузки трансформатора; ∆Q_xx - реактивные потери холостого хода, величина которых равна току холостого хода трансформатора; ∆Q_м – реактивные потери меди, величина которых численно равна напряжению КЗ трансформатора.

= / 2∙10000 = 0.52

∆P = 17 + 0.52²∙76 = 37.86 кВт;

∆Q_в = + = 388.31 квар;

∆Q_с = + = 580.51 квар;

∆Q_н = + = 278.47 квар.

Потери активной и реактивной энергии:

∆W_a = ∆P_xxТ_г + ∆P_мТ_п.а = 17∙8760 + 0.52²∙76∙2868 = 208768.7 кВт∙ч

∆W_рВ = ∆Q_xxТ_г + ∆Q_мВТ_п.р= 100∙8760 + 0.52²∙1050∙8760 = 3401550.1 квар∙ч

∆W_рС = 100∙8760 + 0.52²∙1750∙8760 = 5085250.1 квар∙ч

∆W_рН = 100∙8760 + 0.52²∙650∙8760 = 2439435.7 квар∙ч

где Т_п.а , Т_п.р – соответственно число максимумов потерь активной и реактивной мощности;

Т_п.а = (0,124 + Т_max.a∙10^-4)² ∙8760 = (0,124 + 4482∙10^-4)² ∙8760 = 2868 ч;

Т_п.р = (0,124 + Т_max.p∙10^-4)² ∙8760 = (0,124 + 8760∙10^-4)² ∙8760 = 8760 ч,

где Т_max.a ,Т_max.p – соответственно годовое число часов использования максимумов активной и реактивной нагрузки;

Т_max.a = 249∙3∙6 = 4482 ч ; Т_max.p = Т_г = 8760 ч.

3.2 Выбор трансформаторов для питания предприятия без учета мощности ЦПП, производится аналогично выбору силовых трансформаторов устанавливаемых на вводе предприятия:

S_p = ∙k_{p max} = ∙0,9 = 5578.5 кВ∙А

= (16000 – 7400) ∙ 0,61 = 5246кВт

tgφ = 5246∙ = 3404.6 квар

S_ном ≥ S_p /2∙0,7 = 5578.5/1.4 = 3984.4 кВ∙А

С учетом развития предприятия устанавливаем два трансформатора типа ТМН-4000-35/6.3 с техническими характеристиками:

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ		Потери, кВт		Uкз, %	Ixx, %
		ВН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТМН	4000	35	6,3	5,6	33,5	7,5		0,9

(Т - трехфазный двух обмоточный трансформатор; М - охлаждение с естественной циркуляцией воздуха и масла; Н - регулирование напряжения под нагрузкой).

Определяем коэффициент загрузки трансформатора:

= S_p / 2∙S_ном = 5578.5/2∙4000 = 0,697

3.3 Для питания потребителей напряжением U = 0,4 кВ необходимо установить трансформаторы с трансформацией напряжения 6/0,4 кВ;

S_0,4 = = = 1897.59 кВ∙А;

= 0,75 (для 0,4 кВ)

Выбираем два трансформатора ТМ-2500-6/0,4.

Тип	Мощность, кВА	Напряжение, кВ			Потери, кВт		Uкз, %		Ixx, %
		ВН	СН	НН	ΔPxx	ΔPм
ТМ	2500	6	-	0,4	3,85	23,5		6,5		1

Определяем коэффициент загрузки трансформатора:

= S_0,4 / 2∙S_ном = 1897.59 /2∙2500 = 0,38.