Атомные электростанции

будущего самой атомной  энеpгетики. Сторонники  другого  направления  полагают,  что  до  того  момента,   когда развитым странам потpебуются новые  электpостанции,  осталось  мало  вpемени для разработки новых реакторных технологий.  По  их  мнению,  пеpвоочередная задача состоит  в  том,  чтобы  стимулировать  вложение  средств  в  атомную энеpгетику.

     Помимо этих  двух пеpспектив развития атомной  энергетики сформировалась и  совсем  иная  точка  зpения.  Она  возлагает  надежды  на  более   полную утилизацию  подведенной   энергии,   возобновляемые   энеpгоресурсы   и   на энергосбережение. По мнению сторонников этой точки  зрения,  если  передовые страны  переключатся  на  разработку  более  экономичных  источников  света, бытовых электроприборов,  отопительного  обоpудования  и  кондиционеров,  то сэкономленной электpоэнеpгии будет  достаточно,  чтобы  обойтись  безо  всех существующих  АЭС.   Наблюдающееся   значительное   уменьшение   потребления электроэнергии показывает, что  экономичность  может  быть  важным  фактором ограничения спроса на электроэнергию.     Таким образом,  атомная энеpгетика  пока  не  выдержала испытаний на экономичность,  безопасность  и  расположение  общественности.  Ее   будущее теперь зависит от того, насколько эффективно и надежно будет  осуществляться контроль за стpоительством и эксплуатацией АЭС, а  также  насколько  успешно будет pешен pяд других пpоблем, таких, как удаление  радиоактивных  отходов. Будущее атомной энеpгетики зависит также от жизнеспособности и экспансии  ее сильных конкурентов –  ТЭС,  работающих  на  угле,  новых  энергосберегающих технологий и возобновляемых энергоресурсов.

    А теперь обратим  внимание на информацию, которую  предлагают нам ученые.

    1. Если бы  развивающиеся   страны  сумели  добиться  роста   потребления

минеральных ресурсов до уровня Соединенных  Штатов,  то  разведанные  запасы

нефти истощились бы через 7 лет, природного газа  -  через  5  лет,  угля  -

через 18 лет. Если учесть еще  и потенциальные запасы,  до  которых  пока  не

добрались геологи, то природного газа должно хватить на  72  года,  нефти  в обычных скважинах на 60 лет, а в сланцах и  песках,  откуда  ее  чрезвычайно

трудно и дорого выкачивать, - на 660 лет, угля на 350 лет.

    2. Предположим,  что на нужды энергии можно  использовать, как нефть, всю массу нашей планеты. Если скорость увеличения потребления энергии  останется такой же, как сегодня, это “горючее” будет  сожжено  целиком  всего  за  342 года. Допустим далее, что  мы  располагаем  запасами  горючего,  скажем,  на миллион лет. Если мы станем увеличивать размеры его потребления всего на  2% в год (а это - приблизительный  темп  роста  мирового  народонаселения),  то запасов хватит на 501 год.

    3. При современных  темпах  развития  техники   производство  энергии  на Земле через 240 лет превысит количество солнечной энергии, падающей на  нашу планету, через 800 лет - всю энергию, выделяемую солнцем, а через  1300  лет - полное излучение всей нашей галактики [10; стр. 96-120].

 

 

 

3. Расчеты по электроснабжению

 

Расчет освещения

 

Расчет  электрического освещения откаточной выработки 13 горизонта. Шириной а=4м, длиной b=5000м и высотой 3,3м Стены и потолок закрепленные монолитным бетоном (р_ст=0,5; р_п=0,3). Напряжение осветительной сети 127В.

Решение: Минимальная освещенность для откаточной выработки составляет Е_min=4лк и нормируется в горизонтальной плоскости на уровне 0,8м от почвы. Для освещения применяем светильники РП- 100М с лампами накаливания мощностью 100Вт, имеющими световой поток F_л=1500лм; к.п.д. светильника η_св=0,6.

Определим высоту подвеса h светильника над  рабочей поверхностью исходя из высоты выработки (3,3м), расстояние светового  центра светильника от потолка (примерно 0,3м) и уровня рабочей поверхности (0,8м).

h = 3.3 - 0.3 – 0,8 = 2,2м.

Найдем  показатель помещения по формуле

 

i = а*b/h*(a+b)=4*5000/2.2*(4+5000)=4

 

При i = 1,52 определим коэффициент использования  светового потока: k_исп=0,4. Примем коэффициент неравномерности Z = 1.4; коэффициент запаса по ПТЭ (6) – k_з= 1,4. Тогда общий световой поток для получения освещенности 10лк согласно формуле составит.

 

F=E_minSk₃Z/k_исп=4*4*5000*1,4*1,4/0,4=392000 лм

 

Необходимое число светильников определим по формуле, исходя из светового потока светильника

 

F_св=F_лη_св = 1500*06 = 900

n=F/F_св =392000/900 ≈435

Принимаем 1088 светильников, расположенных по одной стороне выработки следуя из расчетов расстояние между светильниками  узнаем по формуле

 

b/n=5000/435=11,49м

 

Следуя  из расчетов рассчитаем сколько нужно  трансформаторов освещения на это  количество светильников по мощности

435*100=43500Вт

43500/4000=11шт

Итого: узнали из расчетов что потребуется 11шт трансформаторов  освещения марки АПШ-4 по мощности 4кВт

 

Расчет  мощности трансформатора по методу коэффициенту спроса п/ст № 355

 

Для точного  подсчета необходимой мощности трансформатора необходимо знать график нагрузки трансформатора в течении суток. Но ввиду большого разрыва между номинальными мощностями стандартных трансформаторов (50,75,100,160,180,250,400… кВА) для определения мощности трансформатора можно воспользоваться ориентировочным расчетам.

Выбираем  трансформаторную подстанцию, от которой  питаются следующие потребители  откаточного участка шахты: 10 электродвигателей  с мощностью по15кВт каждый, 6 трансформаторов  освещения каждый по 4кВт.

Решение: Определяем суммарную установленную  мощность электроприемников, питающих от подстанции.

 

Р_ном = 10*15+6*4=174 кВт

 

Определяем  коэффициент спроса по формуле, учитывая, что Р_{ном max} = 174 кВт.

К_с = 0,29+0,71*15/174=0,35

Определим расчетную мощность трансформатора по формуле принимая

 

cosφ_cp =0.6

S_p =0.35*174/0.6=101кВ А.

 

Определим уточненную (скорректированную) расчетную  мощность трансформатора по формуле

 

S_p = S_p/k = 101/1.25=80 кВ А

 

Принимаем подстанцию ТСВП 160/6-0,69 мощностью 160кВ А

 

Расчет  мощности трансформатора по методу коэффициенту спроса п/ст № 356

 

Для точного  подсчета необходимой мощности трансформатора необходимо знать график нагрузки трансформатора в течении суток. Но ввиду большого разрыва между номинальными мощностями стандартных трансформаторов (50,75,100,160,180,250,400… кВА) для определения мощности трансформатора можно воспользоваться ориентировочным расчетам.

Выбираем  трансформаторную подстанцию, от которой  питаются следующие потребители  откаточного участка шахты: 5 электродвигателей  с мощностью по20кВт каждый, 5 трансформаторов  освещения каждый по 4кВт.

Решение: Определяем суммарную установленную  мощность электроприемников, питающих от подстанции,

Р_ном = 5*20+5*4=120 кВт

Определяем  коэффициент спроса по формуле, учитывая, что

 

Р_{ном max} = 174 кВт.

К_с = 0,29+0,71*20/120=0,41

 

Определим расчетную мощность трансформатора по формуле принимая

 

cosφ_cp =0.6

S_p =0.41*120/0.6=82кВ А.

 

Определим уточненную (скорректированную) расчетную  мощность трансформатора по формуле

 

S_p = S_p/k = 82/1.25=65 кВ А

 

Принимаем подстанцию ТСВП 160/6-0,69 мощностью 160кВ А

Расчет  кабеля(К1-ввод на ТСВП-160, К2-от Брно т/р  до РП, К3-то РП к эл дв)

Так как  мощность электродвигателей одинакова, то рассчитаем кабель 1(К3), как самого отдаленного потребителя. Оставшиеся кабеля эл. двигателя примем аналогичными.

По номинальному току 3-х эл. двигателей І_н=81А, выбираем по нагреву согласно ПУЭ кабели проложенные в воздухе при температуре +25. Сечение жилы принимаем 95мм²

Выбор кабеля К2 по нагреву. Выбор производится по току с учетом коэффициента спроса І_к.К2.с , который принимается равным номинальному току трансформатора:

 

Iк.К₂.с=I_тр.н=S_тр/√3*u_тр.н=160*10³/√3*380=245А

 

Выбираем  кабель марки КГХЛ с сечением основной жилы 120мм²

Потеря  напряжения в кабели К3

 

Δu_к.Кз = √3 * I_к.Кз *Р * L_к.Кз/S * cos_дв = √3 * 81 * 0,02 * 200 / 95 * 0,8 = =45В

 

Где -номинальный ток кабеля К3;

ρ- удельное электрическое сопротивление проводника (для меди ρ = 0,02ом*мм²/м;

S_тр- мощность трансформатора;

U_тр- напряжение трансформатора;

Потеря  напряжения в трансформаторе:

 

 

Где и -соответственно действительный и номинальный ток вторичной обмотки трансформатора;

∆U_тр.н- номинальная потеря напряжения в трансформаторе(для трансформатора ТСВП≈4% или в абсолютных величинах:

 

Минимальное напряжение на двигателях:

 

U_дв.min=U_дв.н-0,05U_дв.м=380-0,05*380=361В

 

Где 0,05U_дв.м- согласно ПТЭ напряжение на двигатели не должно быть меньше 5% номинального напряжения двигателя.

Допустимая  потеря напряжения:

 

∆U_доп=U_тр.н- U_дв.min=399-361=38В

 

Где U_тр.н=399В т.к.увеличили напряжение на регулировочных зажимах трансформатора .

Допустимая  потеря напряжения в кабели К2:

 

∆U_{к.К2.доп}=∆U_доп-(∆U_тр+∆U_к.К3)=38-(11,9+5,7)=20,4В

 

Сечение кабеля К2:

 

S =√3 * I_к.К2 * L_к.К2 * cosφ_к.К2 / ΔU_{к.К2.доп} = √3 * 245 * 200 * 0,02 * 0,76 / 20,4 = =65мм²

 

Выбираем  кабель с сечением жил 70мм².

По нагреву  сечение жил 95мм².

Принимаем кабель большего сечения.

 

Рисунок 1

1.Токопроводящая жила; 2. Изоляция; 3. Поясная изоляция; 4. Броня; 5. Битум; 6. Лента ПЭТ; 7. Шланг.

 

Длинна кабеля и сечение от п/ст № 355.

Таблица 1

№ эл. дв.	Кабель длинна м.	Сечение мм.
1	L= 50	70
2	L= 100	95
3	=//=	=//=
4	200	70
5	=//=	=//=
6	100	70
7	=//=	=//=
8	200	95
9	=//=	=//=
10	=//=	=//=

 

Длинна кабеля и сечение от п/ст № 356

Таблица 2

№ эл. дв.	Кабель длинна м.	Сечение мм.
1	20	70
2	70	70
3	=//=	=//=
4	100	70
5	140	70

 

Выбор автомататических выключателей п/ст № 355

 

Определяем  номинальный ток эл. двигателя.

I_н.= Р_н. /√3*U_н*η*cos φ

I_н.=15/1.73*0.38*0.93*0.9=27А.

 

Пусковой  ток для данного потребителя

 

I_пуск = I_н*к = 27*6 = 162А

 

Выбор автомата на 1 эл. двигатель мощностью 15кВТ.

Определяем  номинальный ток АПШ

 

I_н = P_ном *10³/√3*U_л*cosφ*η

I_н = 4*10³/1.73*380*0.93*0.9=7A

 

На п/ст №-355 установлен распределительный  щит со стороны 0,4 кВ

Все эл. оборудование подключено через РЩ в  котором находятся группа автоматов  марки ВА 51-31.

1)гр.- АПШ  №1

2)гр.- АПШ№2

3)гр.- АПШ№3

4)гр.- АПШ№4

5)гр.- АПШ№5

6)гр.- АПШ№6

7)гр.- ПРН-100(№1,2,3 эл. д.)

8)гр.- ПРН-100(№4,5эл.д.)

9)гр.-ПРН-100(№6,7 эл. д.)

10)гр.- ПРН-100(№8,9,10 эл. д.)

Распределительный щит П/СТ № 355

Таблица 3

Наименование Оборудования.	Группы автоматических выключателей.
	1гр.	2гр.	3гр.	4гр.	5гр.	6гр.	7гр.	8гр.	9гр.	10гр.
АПШ-1	7А	-	-	-	-	-	-	-	-	-
АПШ-2	-	7А	-	-	-	-	-	-	-	-
АПШ-3	-	-	7А	-	-	-	-	-	-	-
АПШ-4	-	-	-	7А	-	-	-	-	-	-
АПШ-5	-	-	-	-	7А	-	-	-	-	-
АПШ-6	-	-	-	-	-	7А	-	-	-	-
ПРН-100(1)	-	-	-	-	-	-	27А	-	-	-
ПРН-100(2)	-	-	-	-	-	-	27А	-	-	-
ПРН-100(3)	-	-	-	-	-	-	27А	-	-	-
ПРН-100(4)	-	-	-	-	-	-	-	27А	-	-
ПРН-100(5)	-	-	-	-	-	-	-	27А	-	-
ПРН-100(6)	-	-	-	-	-	-	-	-	27А	-
ПРН-100(7)	-	-	-	-	-	-	-	-	27А	-
ПРН-100(8)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	27А
ПРН-100(9)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	27А
ПРН-100(10)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	27А
ВА51-31 в (А)	10	10	10	10	10	10	250	200	200	250