Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра электромеханики

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине: «Электроснабжение и электрификация»

Тема:

Расчет электроснабжения очистного участка ООО «Шахта им. Ворошилова»

Выполнила: Костина Е.А.,

студентка группы ВГЭ-06

Руководитель: доцент,

к.т.н. Морев А.И.

Прокопьевск - 2011



Содержание

Общие сведения

1. Электроснабжение очистного участка

1.1 Характеристика токоприемников

1.2 Расчет осветительной сети

2. Выбор ППУП

3. Выбор и проверка кабельной сети участка

3.1 Выбор кабельной сети участка по допустимой нагрузке

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

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

3.4 Проверка кабельной сети по сопротивлению изоляции и емкости

3.5 Проверка кабельной сети по емкости

4. Токи короткого замыкания

4.1 Расчет токов короткого замыкания

4.2 Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 127-220 В

4.3 Расчет кабелей по термической устойчивости

5. Выбор и проверка низковольтной аппаратуры и ее защита

5.1 Проверка аппаратов по отключающей способности

6. Газовая защита

7. Выбор высоковольтного оборудования

7.1 Выбор высоковольтной ячейки

7.2 Выбор и проверка высоковольтного кабеля

7.3 Выбор и проверка уставок МТЗ высоковольтных КРУ

8. Энергетические и экономические показатели

9. Техника безопасности при эксплуатации электрооборудования

Специальный вопрос

Список литературы

Общие сведения

Шахта им. Ворошилова «Прокопьевскуголь» введена в эксплуатацию в 1932г. Она разрабатывает и поставляет на обогатительные фабрики и металлургические заводы высококачественные марки коксующихся углей КЖ, К1, К10 и другие. Поле шахты расположено в центральной части Прокопьевского месторождения, охватывающего юго-западную часть Кузнецкого каменноугольного бассейна. Административно входит в черту г. Прокопьевска, являющегося угледобывающим центром Кемеровской области. Центральная часть города частично размещена в пределах шахтного поля, на площади развития пласты в связи с этим не отрабатываются, либо отрабатываются частично с закладкой выработанного пространства.

Границами шахтного поля являются на севере - подъездные пути к шахте «Зиминка», на юге - подъездные пути к шахте им. Дзержинского до нарушения «Е-Е», на западе - ось Ш синклинали.

К северу от шахтного поля расположено поле шахты «Красногорская», к югу - поле шахты им. Дзержинского, к западу - поле шахты им. Калинина (на западном крыле Ш синклинали), к востоку - без угольная толща, шахтных полей в непосредственной близости нет.

Размеры шахтного поля 6,5км и 1,8км соответственно по простиранию и в крест простирания пластов. В центральной части поля шахты по левому склону (северному) лога "Топкий" проходит железнодорожная ветка нормальной колеи, соединяющая шахту «им. Ворошилова» с шахтой им. Калинина и Рудничный район города со станцией «Прокопьевск» Западносибирской железной дороги, расположенной в двух километрах к северо-востоку от ствола шахты.

Электроснабжение шахты осуществляется от линии электропередач, входящей в систему "Кузбассэнерго", через районную понизительную подстанцию, расположенную в пределах северо-восточной части шахтного поля.

Водоснабжение производственных и жилых объектов осуществляется путем использования центрального городского водопровода.

Поверхность шахтного поля представляет собой почти ровную и лишенную древесной растительности площадь, полого опускающуюся к востоку к долине реки Аба.

Шахтное поле изрезано поперечными логами, пересекающими с запада на восток угленосные отложения в крест их простирания.

Лога носят названия (с севера на юг): «Плесовщиха», «Топкий», «Средние Топки», "Крутые Топки".

Долины логов до начала горных работ почти на всем протяжении были заболочены, все они покрыты слоем торфа мощностью до двух метров. Все лога берут начало с восточного склона Тырганской возвышенности и впадают в главную водную артерию Прокопьевского месторождения - реку Абу, протекающую за восточной границей поля.

Водоносность логов незначительна. В летнее время они пересыхают почти полностью и питаются лишь за счет атмосферных осадков и сбрасываемых шахтных вод.

Максимальные превышения водоразделов над логами в пределах поля шахты составляют 55-60метров. Наиболее высокие абсолютные отметки имеют раздел между логами «Плесовщиха» и «Топкий». Крайняя западная точка этого водораздела имеет отметку +300метров над уровнем Балтийского моря. Минимальные отметки приурочены к долинам логов +270метров (лог «Топкий»). Мощность рыхлых четвертичных отложений колеблется от 60 до 250м. В логах она меньше, ч ем на водоразделах. Четвертичные отложения водоразделов сложены пылеватыми и лессовидными суглинками, суглинками серовато-желтого цвета, сменяющихся ниже пылеватыми суглинками с примесью гальки и коренных пород.

Шахта является сверхкатегорной по газу и пыли, опасной по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа.



Выбор и обоснование системы разработки

Системой разработки угольного месторождения называют установленный для данных геологических условий залегания пласта и принятых средств механизации выемки угля определённый порядок ведения подготовительных, нарезных и очистных работ в пределах этажа, панели или горизонта, увязанный в пространстве и времени.

Системы разработки подразделяются на: сплошную, столбовую и комбинированную при применении длинных очистных забоев; камерную и камерно-столбовую при коротких забоях.

Характерным для столбовых систем разработки является то, что до начала очистных работ проводят подготовительные и нарезные выработки, которые полностью оконтуривают запасы в пределах выемочного поля, столба или яруса.

Таким образом, при столбовой системе проведение подготовительных выработок и очистная выемка полезного ископаемого разделены в пространстве.

Выбор системы разработки производится в соответствии с исходными горно-геологическими условиями разработки пласта и «Основные рекомендации по выбору технологических схем очистной выемки и проведения подготовительных выработок для угольных шахт Кузбасса».

На крутых пластах Прокопьевско-Киселевского угольного месторождения, мощностью 2.0 метра возможно применение следующих систем разработки:

- длинные столбы по простиранию с обрушением кровли;

- щитовые системы разработки с комбайном КШ-1КГУ;

- системы разработки с гидродобычей.

Основным и главным направлением совершенствования технологии разработки крутых пластов средней мощности должно являться широкое внедрение средств комплексной механизации. Для данных горно-геологических условий рассматриваемого пласта имеются серийно выпускаемые средства комплексной механизации: комплекс КПК-1М, агрегаты АК-3, АК-3К, 1АНЩ, 2АНЩМ.

На участках пластов мощностью 1.6-2.7 метров с породами кровли средней и выше устойчивости, при длине ненарушенного выемочного поля более 400 метров рекомендуется применять комплексы КПК-1М с нагрузкой 300-800 т/ сут, и агрегаты АК-3 и АК-3К с нагрузкой 450-1200 т/сут.

Систему разработки длинными столбами рекомендуется применять на пластах тонких и средней мощности при любых углах залегания и углях любой крепости. Поскольку подготовительные выработки проводят и поддерживают в толще полезного ископаемого, столбовая система разработки может применяться при вмещающих породах любой устойчивости. Исключение составляют пласты, опасные по горным ударам, а также тонкие пласты, залегающие среди устойчивых пород на больших глубинах.

Система разработки с гидравлической выемкой угля имеет ряд недостатков: большие потери угля и относительно большой объем проводимых подготовительных выработок; ухудшение качества угля по зольности, крупности и влажности, что приводит к снижению эффективности его использования и ограничивает применение технологии для добычи энергетических углей. Кроме того подача в шахту большого количества воды ухудшает условия труда рабочих.

Систему разработки принимаем - длинные столбы по простиранию с применением комбайна КШ-1КГУ.

Одним из наиболее важных достоинств данной системы разработки является отсутствие людей в очистном забое, что в свою очередь повышает безопасность ведения горных работ, также снижаются затраты на заработную плату по отношению к другим системам разработки. Снижены потери угля в целиках угля. При использовании механизации легко контролировать сортность добываемого угля. Увеличивается добыча по сравнению с буро-взрывным способом.

1. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ОЧИСТНОГО УЧАСТКА

1.1 Характеристика токоприемников

Для питания силового оборудования участка принимается напряжение 660В.

Подстанции, питающие забойное оборудование (две подстанции со вторичным напряжением 660 В), находятся на откаточном штреке в составе энергопоезда. Данные потребителей участка приведены в таблице 1.1, схема соединений потребителей на рисунке.

Таблица 1.1

Характеристика потребителей

Обозначение по схеме	Наименование потребителей	Тип электро-двигателей	Кол-во	Номин. мощность Рн, кВт	Номин. ток Iн, А	Пусковой ток IН. ПУСК, А	Коэфф. мощностиcos	КПД , %
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ПУПП №1
КПК-1М комплекс	Комбайн КШ-1КГУ	ЭДКО4-4М	1	105	115	750	0,87	0,918
СНТ-32 НУМС-200Е	Маслостанция Насосная станция	ВРП 225 2ВР9012 ВАО-72-2	1 1 1	55 3 30	62 3,7 32,5	403 24 240	0,88 0,81 0,88	0,92 0,845 0,92
1ЛКГН	Гидравлическая 2х барабанная лебедка	ВРП160С2	2	15	16,54	99,3	0,89	0,90
ПГ-500	Горный погрузочный пункт	2ВРП9014	1	5,5	6,7	43,6	0,83	0,86
МК-7	Маневровая лебедка	ВАО-51-4	1	7,5	8,7	55,3	0,86	0,88
АОШ-4	Пусковой агрегат		1	4	3,9		0,89	0,91
Итого		236
ПУПП №2
2СР-70	Конвейер скребковый	ЭДКОФ 42/4	2	55	130	780	0,85	0,875
2СР-70	Конвейер скребковый	ЭДКОФ 42/4	2	55	130	780	0,85	0,875
ПСП-26	Скребковый перегружатель	ЭДКОФ 42/4	2	55	130	780	0,85	0,875
ЛШВ 25	Лебедка	ВРП20046	1	30	32,5	260	0,88	0,89
АПШМ.01	Пусковой агрегат		1	4	3,9		0,89	0,91
Итого		364

1.2 Расчет осветительной сети

Расчетная мощность осветительного трансформатора или пускового агрегата, используемого в качестве источника питания осветительной сети, определится по формуле

(1)

где - суммарная мощность всех ламп, Вт;

з_с- КПД сети; з_с = 0,92 - 0,95;

з_св - КПД светильника, з_св = 0,85;

cosц - коэффициент мощности светильника, cosц = 0,6.

Тогда

Принимается пусковой агрегат АОШ-4 с S_н= 4 кВ?А.

Момент нагрузки для линий с равномерно распределённой нагрузкой

(2)

где L - протяжённость осветительной сети, L =10 м.

Сечение жилы магистрального осветительного кабеля

(3)

Принимается кабель КОГЭШ-3х6+1х6+1х6.



2. ВЫБОР ПЕРЕДВИЖНЫХ УЧАСТКОВЫХ ПОНИЗИТЕЛЬНЫХ ПОДСТАНЦИЙ (ПУПП)

Определение электрических нагрузок в низковольтных сетях шахты для выбора и проверки (ПУПП), кабельной сети, защитной и коммутационной аппаратуры ведется на основе использования коэффициента спроса. Под коэффициентом спроса понимается отношение осредненной (как правило, за тридцать минут) максимальной нагрузки группы потребителей к сумме номинальных мощностей потребителей этой группы.

Выбор ПУПП №1.

Расчетная мощность ПУПП определяется по формуле:

(4)

где k_c - коэффициент спроса;

- суммарная установленная мощность электроприемников участка (без учёта резервных),=236 кВт;

cosц - условный средневзвешенный коэффициент мощности, для группы электроприемников очистных и подготовительных забоев cosц= 0,6.

Коэффициент спроса определяется по следующей формуле:

(5)

где Р_н.к - номинальная мощность наиболее крупного электродвигателя в группе, Р_н.к =105 кВт.

Тогда kс=0,66

Следовательно,

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять следующему условию

(6)

где 1,25 - коэффициент, учитывающий нагрузочную способность участкового трансформатора и его использование по мощности.

Тогда

Выбирается ПУПП-1 типа КТСВП-250/6-0,69-УХЛ5-ВВ.

Выбор ПУПП №2.

Расчетная мощность ПУПП определяется по формуле 4,=364 кВт;

Коэффициент спроса определяется по следующей формуле 5.

Тогда

Следовательно,

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять следующему условию 6.

Тогда

Выбирается ПУПП-2 типа КТСВП-400/6-0,69-УХЛ5-ВВ.

3. ВЫБОР И ПРОВЕРКА КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ УЧАСТКА

3.1 Выбор кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор кабелей по допустимой нагрузке производится по условию

(7)

где I_д.д - длительно допустимый по нагреву ток кабеля соответствующего сечения;

I_р - рабочий ток кабеля.

Рабочий ток магистральных кабелей определяется как

(8)

где k_с.г - коэффициент спроса для группы потребителей, получающих питание по магистральному кабелю, с исходными данными рассматриваемой группы потребителей;

?Р_у.г - суммарная установленная мощность группы потребителей, получающих питание по выбираемому магистральному кабелю;

U_н - номинальное напряжение сети;

cosц - средневзвешенный коэффициент мощности.

Рабочий ток кабелей, питающих отдельно установленные потребители можно принять равным номинальному току этого потребителя.

Кабель, питающий МК-7 и ПГ-500, L1

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x16+1x10+3х2,5, I_д.д= 105 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий ПГ-500, L2

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x16+1x10, I_д.д = 105 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий МК-7, L3

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x16+1x10+3х2,5, I_д.д = 105 А.

Тогда

Условие выполняется.

Магистральный кабель, питающий от ПУПП-1, L4 определяется по формуле8

Коэффициент спроса определяется по формуле 5

где Р_н.к - номинальная мощность наиболее крупного электродвигателя в группе, Р_н.к = 105 кВт;

- суммарная установленная мощность группы электроприемников

участка (без учёта резервных),= 194 кВт.

Тогда

Следовательно,

Принимается кабель КГЭШ-3x95+1x10, I_д.д = 290 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабеля, питающие СНТ-32 и НУМС-200Е-L5, L6

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x16+1x10, I_д.д = 105 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий 1ЛКГН, L7, L8

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x16+1x10+3х2,5, I_д.д = 105 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий КПК-1М, L9

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x70+1x10+3x2,5, I_д.д = 250 А.

Тогда

Условие выполняется.

Магистральный кабель, питающий от ПУПП-2, L10

Следовательно,

А

Принимается кабель 2КГЭШ-3x50+1x10, I_д.д = 400 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий ЛШВ-25, L11, L12

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x16+1x10+3х2,5, I_д.д= 105 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий 2СР-70 и ПСП-26, L13

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x95+1x10, I_д.д = 290 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий ПСП-26, L14

А.

Принимается кабель КГЭШ-3x25+1x10, I_д.д = 136 А.

Тогда

Условие выполняется.

Кабель, питающий СЭР19

Принимается кабель КОГЭШ-3x6+1x6+1x6, I_д.д = 45 А.

Выбор типа и сечения кабелей сводится в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение по схеме	Коэффициент спроса Кс	Расчетный ток кабеля Iр, А	Принятый тип кабеля	Длительно допустимый токIд.д, А	Длина L, м
1	2	3	4	5	6
1	1	15,4	КГЭШ-3x16+1x10	105	50
2	1	6,7	КГЭШ-3x16+1x10	105	30
3	1	8,7	КГЭШ-3x16+1x10+3х2,5	105	150
4	0,73	204	КГЭШ-3x95+1x10	290	300
5	1	65,7	КГЭШ-3x16+1x10	105	50
6	1	65,7	КГЭШ-3x16+1x10	105	50
7	1	16,54	КГЭШ-3x16+1x10+3х2,5	105	70
8	1	16,54	КГЭШ-3x16+1x10+3х2,5	105	70
9	1	130	КГЭШ-3x70+1x10+3х2,5	250	100
10	0,58	308	2КГЭШ-3x50+1x10	400	170
11	1	32,5	КГЭШ-3x16+1x10	105	80
12	1	32,5	КГЭШ-3x16+1x10	105	10
13	1	260	КГЭШ-3x95+1x10	290	90
14	1	130	КГЭШ-3x25+1x10	136	90



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

Потери напряжения определяются только для одной наиболее загруженной ветви кабельной сети исходя из предположения, что в других (менее нагруженных) ветвях они будут меньше. Суммарные потери напряжения для любой ветви определяются как

(9)

где - потери напряжения в трансформаторе;

- суммарные потери напряжения в рассматриваемой кабельной ветви участка.

Потери напряжения в линии от ПУПП-1

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле:

(10)

где - коэффициент загрузки трансформатора,

u_a и u_p - относительные величины соответственно активной и реактивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора, %. Относительные величины u_a и u_p вычисляются соответственно по формулам:

(11)

(12)

где Р_к.з - потери мощности короткого замыкания в трансформаторе,

Р_к.з= 2490 Вт, согласно [1, с. 512];

u_к.з - напряжение короткого замыкания трансформатора, u_к.з = 3,5%, согласно [1, с. 512]. Тогда

%.

Следовательно,

%.

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определяются как

(13)

где U_о - вторичное напряжение трансформатора при холостом ходе (U_о = 690 В). Тогда

В.

Потери напряжения в линии от ПУПП-2.

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле 10.

Относительные величины u_a и u_p вычисляются соответственно по формулам 11и 12.

;%.

где Р_к.з - потери мощности короткого замыкания в трансформаторе, Р_к.з = 3600 Вт, согласно [1, с. 512];

u_к.з - напряжение короткого замыкания трансформатора, u_к.з= 3,5%, согласно [1, с. 512].

Следовательно,

%.

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определяются по формуле 13.

Тогда

Определение сопротивления кабелей сводится в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Определение сопротивления кабелей

Обозначение кабеля по схеме	Марка кабеля	Длина, м	Удельное сопротивление, Ом/км	Сопротивление кабеля, Ом
			rо	xo	rо	xo
L1	КГЭШ 3х16+1х10	50	1,32	0,075	0,066	0,00375
L2	КГЭШ 3х16+1х10	30	1,32	0,075	0,0396	0,00225
L3	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	150	1,32	0,075	0,198	0,0125
L4	КГЭШ 3х95+1х10	300	0,223	0,075	0,0699	0,0225
L5	КГЭШ 3х16+1х10	50	1,32	0,075	0,066	0,0375
L6	КГЭШ 3х16+1х10	50	1,32	0,075	0,066	0,0375
L7	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	70	1,32	0,075	0,0924	0,00525
L8	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	70	1,32	0,075	0,0924	0,00525
L9	КГЭШ 3х70+1х10+3х2,5	100	0,302	0,075	0,0302	0,0075
L10	2КГЭШ 3х50+1х10	170	0,423/2	0,075/2	0,03596	0,00638
L11	КГЭШ 3х16+1х10	80	1,32	0,075	0,1056	0,006
L12	КГЭШ 3х16+1х10	10	1,32	0,075	0,0132	0,00075
L13	КГЭШ 3х95+1х10	90	0,223	0,075	0,02007	0,00675
L14	КГЭШ 3х25+1х10	90	0,846	0,075	0,07614	0,00675

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле:

(14)

где I_pj - рабочий ток в кабеле;

r_kj, x_k-соответственно активное и индуктивное сопротивления рассматриваемого кабеля.

Потери напряжения в магистральном кабеле L4

Потери напряжения в кабеле L9

Суммарные потери напряжения определяются как

(15)

Для сетей напряжением 380, 660 и 1140 В допустимые потери напряжения соответственно равны 39, 63 и 117 В. Сеть удовлетворяет условиям эксплуатации, если сохраняется соотношение

(16)

- Условие выполняется.

Потери напряжения в магистральном кабеле L10

Потери напряжения в кабеле L13

Потери напряжения в кабеле L14

Суммарные потери напряжения определяются по формуле 15

Сеть удовлетворяет условиям эксплуатации, если сохраняется соотношение 16

- Условие выполняется.

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

Расчет для ПУПП-1

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске

(17)

где М_н.дв - номинальный момент электродвигателя;

М_п.дв - номинальный пусковой момент электродвигателя;

К - минимальная кратность пускового момента электродвигателя, обеспечивающая трогание с места и разгон исполнительного органа рабочей машины, значения К принимается: для добычных комбайнов при пуске под нагрузкой 1,1-1,2.

Тогда

Напряжение на зажимах электродвигателя комбайна при пуске определяется по формуле:



(18)

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

n - число одновременно включаемых и получающих питание по одному кабелю электродвигателей комбайна (n = 1 при поочередном пуске);

I_пуск - начальный пусковой ток двигателя;

Уr, Уx - соответственно суммарные активное и индуктивное сопротивления трансформатора, магистрального и гибкого кабеля, по которым проходит пусковой ток запускаемого электродвигателя;

cosц - коэффициент мощности электродвигателя в пусковом режиме, при отсутствии каталожных данных, принимается равным 0,5.

Потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей определяются по формуле:

(19)

где k_з - средневзвешенный коэффициент загрузки работающих электродвигателей кроме пускаемого комбайнового (для нормально загруженных принимается от 0,9 до 1,0);

УP_н.р1 - установленная мощность группы электродвигателей, питающихся по первому фидерному кабелю, через который подключен комбайновый электродвигатель (кроме комбайнового);

УP_н.р2 - установленная мощность группы электродвигателей, питающихся по второму фидерному кабелю;

r_тр,х_тр - активное и индуктивное сопротивление трансформатора,

r_тр = 0,019 Ом,х_тр = 0,0639 Ом;

r_ф1, x_ф1 - активное и индуктивное сопротивления первого фидерного кабеля. Тогда

Следовательно,

Уr=r_тр+r₄+r₉ =0,019+0,0669+0,0302=0,01161 Ом;

Ух=х_тр+х₄+х₉ =0,0639+0,0225+0,0075=0,0939 Ом.

Параметры схемы электроснабжения выбраны правильно, если выполняется соотношение:

U_{доп.пуск} ? U_дв.п; (20)

448 В? 523,6 В.- Условие выполняется.

Расчет для ПУПП-2.

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по формуле 17,

Где К - минимальная кратность пускового момента электродвигателя, обес-печивающая трогание с места и разгон исполнительного органа рабочей машины. Значения К принимается для скребковых конвейеров - 1,2-1,5.

К=1,3. Тогда

Потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей определяются по формуле 18,

где r_тр,х_тр- активное и индуктивное сопротивление трансформатора,

r_тр = 0,0107 Ом, х_тр = 0,0403 Ом.

Тогда

Следовательно,

Уr=r_тр+r₁₀+r₁₃+r₁₄ =0,0107+0,03596+0,02007+0,07614=0,143 Ом;

Ух=х_тр+х₄+х₉ +х₁₄=0,0403+0,00638+0,00675+0,00675=0,06 Ом.

Параметры схемы электроснабжения выбраны правильно, если выполняется соотношение 20.

476 В? 513,6 В.- Условие выполняется.

3.4 Проверка кабельной сети участка по сопротивлению изоляции и ёмкости

Устойчивая работа реле утечки, обеспечивающего контроль сопротивления изоляции в низковольтных сетях шахты, возможна при условии

r_ф = (1,5 ч 2,0)r_кр, (21)

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

r_кр - критическое сопротивление изоляции сети (сопротивление срабатывания при симметричной трехфазной утечке), принимаемое по паспортным данным реле утечки. Для сети напряжением 660 В критическое сопротивление изоляции равно 30 кОм.

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

(22)

где n_дв.з, n_дв, n_ап, n_тр, n_к - 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;

r_дв.з, r_дв, r_ап, r_тр, r_к - минимальное допустимое сопротивление изоляции этих элементов сети, МОм/фазу.

Согласно ПБ, сопротивление изоляции относительно земли электрических установок и кабелей на номинальные напряжения 127-1140 В должно быть не ниже следующих норм:

- электродвигателей угледобывающих и проходческих машин - 0,5 МОм;

- электродвигателей других шахтных машин, осветительных трансформаторов, пусковых агрегатов и ручных электросверл - 1 МОм;

- пусковой и распределительной аппаратуры, бронированных и гибких кабелей любой длины - 1 МОм на фазу.

Расчет для ПУПП-1.

n_дв.з = 1; n_дв = 5; n_ап = 10; n_тр = 2; n_к= 9.

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле 22

Тогда

45,5 кОм? 45 кОм. - Условие выполняется.

Расчет для ПУПП-2.

n_дв = 7;n_ап = 5;n_тр = 2;n_к= 5.

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле 22

Тогда

77 кОм? 45 кОм. - Условие выполняется.

Расчёт ёмкости кабельной сети сводится в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Определение ёмкости кабельной сети участка

Обозначение кабеля по схеме	Тип кабеля	Длина кабеля, м	Средняя величина емкости, мкФ/км	Емкость кабеля, мкФ/фазу
L1	КГЭШ 3х16+1х10	50	0,365	0,01825
L2	КГЭШ 3х16+1х10	30	0,365	0,01095
L3	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	150	0,365	0,05475
L4	КГЭШ 3х95+1х10	300	0,695	0,2085
L5	КГЭШ 3х16+1х10	50	0,365	0,01825
L6	КГЭШ 3х16+1х10	50	0,365	0,01825
L7	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	70	0,365	0,02555
L8	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	70	0,365	0,02555
L9	КГЭШ 3х70+1х10+3х2,5	100	0,675	0,0675
ИТОГО				0,44755
L10	2КГЭШ 3х50+1х10	170	0,605	0,2057
L11	КГЭШ 3х16+1х10	80	0,365	0,0292
L12	КГЭШ 3х16+1х10	10	0,365	0,00365
L13	КГЭШ 3х95+1х10	90	0,695	0,06255
L14	КГЭШ 3х25+1х10	90	0,42	0,0378
ИТОГО				0,3389

3.5 Проверка кабельной сети емкости

С учётом ёмкости электродвигателей и электрических аппаратов общая ёмкость сети определится как

С_об = 1,1С_каб, (23)

Расчет для ПУПП-1.

С_об = 1,10,44755 = 0,4923 мкФ;

0,4923 мкФ <1 мкФ-условие выполняется.

Расчет для ПУПП-2.

С_об = 1,10,3389 = 0,3728 мкФ;

0,3728 мкФ <1 мкФ-условие выполняется.



4. ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

4.1 Расчет токов короткого замыкания

Ток двухфазного к.з. в любой точке низковольтной сети участка шахты определяется по формуле:

(24)

где 0,95 - коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения в питающей сети;

U₀ - напряжение холостого хода трансформатора;

2 - учитывает сопротивление петли;

r_тр, х_тр - активное и индуктивное сопротивление трансформатора;

Уr_к - суммарное активное сопротивление кабелей, принятое из расчета рабочей температуры жил +65°С, по которым последовательно проходит ток к.з. до рассматриваемой точки;

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

m - число коммутационных аппаратов, через контакторные группы которых последовательно проходит ток к.з., включая автоматический выключатель ПУПП;

1 - учитывает сопротивление самого места к.з.;

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

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

Индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети определяется по формуле:

(25)

где S_к.з - мощность к.з. на вводе ПУПП,

S_к.з = 50 МВА.

Тогда

Расчет для ПУПП-1.

r_тр = 0,019 Ом, х_тр = 0,0639 Ом.

Ток двухфазного к.з. в точке К1

m=2.

Ток трехфазного к.з. определяется по формуле

(26)

где 1,6 - суммарный переводной коэффициент расчётного от тока двухфазного к.з.

Ток трехфазного к.з. в точке К1

Ток двухфазного к.з. в точке К2

Уr_к = 0,066 Ом;

Ух_к = 0,0034 Ом;m = 2.

Ток трехфазного к.з.в точке К2

Расчет остальных точек к.з. выполняется по образу, представленному выше, и сводится в таблицу 1.5.

Таблица 1.5

Расчет двухфазных и трехфазных токов к.з.

Номер точки	I`І'к.з,А	I`і'к.з,А
К3	2521	4033
К4	1986	3177,6
К5	1040	1664
К6	2299	3670,4
К7	2235	3576
К8	1614	2582,4
К9	1443	2308,8
К10	1875	3000
К11	6075	9720
К12	3929	6286,4
К13	1790	2864
К14	1640	2624
К15	3760	6016
К16	3058	4893
К17	1850	2960

4.2 Расчет токов к.з. в сетях напряжением 127-220 В

Токи к.з. в сетях, подключенных к другим ПУПП участка, а также в сетях напряжением 127-220 В определяются способом приведенных длин. Для осветительной сети суммарная приведенная длина определяется как

(27)

где К_пр - коэффициент приведения, согласно [2, с. 329];

l - длина кабеля;

n - количество светильников с учетом тройниковых муфт;

2 - длина приведенного кабеля в метрах по своему сопротивлению эквивалентная сопротивлению контактов светильника.

Ток короткого замыкания в точке К18 и К20

Суммарная приведенная длина определяется как

Ток двухфазного к.з. в точке К18

Ток трехфазного к.з.в точке К18

Ток короткого замыкания в точке К19

Суммарная приведенная длина определяется как

Ток двухфазного к.з. в точке К19

Ток трехфазного к.з.в точке К19

Ток короткого замыкания в точке К21

Суммарная приведенная длина определяется как

Ток двухфазного к.з. в точке К21

Ток трехфазного к.з.в точке К21



4.3 Проверка кабелей по термической устойчивости

По термической устойчивости токам к.з. проверяются кабели с сечением жилы не менее 35 мм². Проверка кабельной сети участка сводится в таблицу 1.6.

Таблица 1.6

Проверка кабелей по термической устойчивости

Обозначение кабеля по схеме	Тип кабеля	Ток трехфазного к.з. в начале кабеля, А	Ток термической устойчивости кабеля, А
L1	КГЭШ 3х16+1х10	6643	13190
L2	КГЭШ 3х16+1х10	4033	13190
L3	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	4033	13190
L5	КГЭШ 3х16+1х10	3576	13190
L6	КГЭШ 3х16+1х10	3576	13190
L7	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	3576	13190
L8	КГЭШ 3х16+1х10+3х2,5	3576	13190
L11	КГЭШ 3х16+1х10	3286	13190
L12	КГЭШ 3х16+1х10	2864	13190
L14	КГЭШ 3х25+1х10	4893	20609

геологический угольный технологический электроснабжение



5. ВЫБОР И ПРОВЕРКА НИЗКОВОЛЬТНОЙ АППАРАТУРЫ И ЕЕ ЗАЩИТЫ

При выборе низковольтной аппаратуры считается целесообразным установка фидерных выключателей на каждом распределительном пункте, если расстояние между ними более 100 м.

Фидерный выключатель и магнитный пускатель выбираются из условия

I_н ? I_р, (28)

где I_н - номинальный ток выбираемого аппарата;

I_р - рабочий ток магистрального кабеля.

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	До 25	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

5.1 Проверка аппаратов по отключающей способности

Для обеспечения надёжного 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

(29)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу1.6.

Таблица 1.6

Выбор и проверка защитной аппаратуры и уставок её защиты

Номер аппарата по схеме	Тип аппарата	Номинальный ток аппарата Iн, А	Расчетный ток линии Iр, А	Транзитный ток, А	Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А	Отключающий ток аппарата Iо, А	Ток трехфазного к.з. на выходе аппаратаI(3)к.з.max, А	Ток уставки Iу, А	Ток двухфазного к.з. в удаленной точкеI(2)к.з.max, А
1	АВ-200ДО	200	15,4	0	400	20000	4152	400	1040
2	ПВР-125	125	6,7	8,7	157,5	1500	4033,6	100	1986
3	ПВР-125Р	125	8,7	0	157,5	1500	4033,6	100	1040
4	АВ-400Р	400	206	0	480	22000	6481,6	1200	1875
5	АВ-400Р	400	206	0	480	22000	3670,4	1000	1875
6	ПВР-125	125	65,7	65,7	250	2500	3576	500	1614
7	ПВР-125	125	65,7	0	250	2500	3576	500	1614
8	ПВР-125Р	125	16,54	135,5	157,5	1500	3576	500	1443
9	ПВР-125Р	125	16,54	119	157,5	1500	3576	500	1443
10	ПВР-250	250	115	3,9	500	4000	3576	500	1875
11	АВ-400Р	400	308	0	480	22000	6286,4	1200	1850
12	ПВР-320	320	130	264	384	4800	6016	800	3760
13	ПВР-320	320	130	134	384	4800	4893	800	3058
14	ПВР-250	250	130	3,9	500	4000	2960	800	1850
15	ПВР-250Р	250	32,5	0	250	2500	2864	500	1640



6. ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА

Для газовой защиты принимается комплекс «Метан» АС-9. Датчики метана устанавливаются №1 - на исходящей струе очистного забоя, устанавливаются на срабатывание при концентрации метана 2,0%; №2 - на исходящей струе участка, устанавливаются на срабатывание при концентрации метана 1%. При достижении концентрации метана одной из вышеуказанных величин, автоматическая газовая защита (АГЗ) срабатывает и отключает напряжение со всего оборудования, расположенного на контролируемой датчиками струе рудничной атмосферы, а также АГЗ отключает собственное питание из-за уровня взрывозащиты РВ.



7. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

7.1 Выбор высоковольтной ячейки

Номинальный ток высоковольтной ячейки при питании одного или группы подстанций соответственно определится как

(30)

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

согласно [4, с. 59];

согласно [4, с. 59];

Принимается высоковольтное распределительное устройство типа КРУВ-6М-УХЛ5-ВВсогласно [4, с. 24].

Проверка высоковольтного распредустройства производится исходя из условия

или (31)

где I_о, S_о - соответственно ток и мощность отключения распредустройства;

, - соответственно расчётный ток и мощность к.з. в сети на выходных зажимах выбираемого распредустройства.

При отсутствии конкретных данных следует принять максимально возможные в подземных выработках шахт = 9600 А, = 100 МВ?А.

- условие выполняется;

- условие выполняется.

7.2 Выбор и проверка высоковольтного кабеля

При питании по одному кабелю двух-трёх ПУПП ток его нагрузки определится как

(32)

Тогда

Принимается кабель типа ЭВТ-3х25+1х10+4х4, I_д.д= 89 А, согласно [1, с. 181].

Выбранное по нагреву сечение кабеля проверяется на термическую устойчивость при токах трехфазного короткого замыкания в начале кабеля (на выходных зажимах высоковольтного распредустройства). При проверке должно быть выполнено условие

(33)

где I_т.у - ток термической устойчивости кабелей.

Тогда

Условие выполняется, кабель выбран верно.



7.3 Выбор и проверка уставок МТЗ высоковольтных КРУ

Выбор уставки максимальной токовой защиты высоковольтных КРУ осуществляется по условию

(34)

где k_н - коэффициент надёжности токовой защиты, принимается равным 1,2 ч 1,4;

- рабочий максимальный ток защищаемой линии.

Рабочий максимальный ток защищаемой линии определяется как

(35)

где - номинальный пусковой ток наиболее крупного электродвигателя, получающего питание от ПУПП;

k_тр - коэффициент трансформации силового трансформатора.

Тогда

Принимается уставка I_у=200 А.

Выбранная уставка реле КРУ должна быть проверена по току двухфазного к.з. на вторичной обмотке защищаемого трансформатора. Уставка выбрана правильно, если сохраняется соотношение

(36)



где - расчётный ток двухфазного к.з. на стороне низкого напряжения ПУПП.



8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Годовой расход активной электроэнергии на участке определяется как

(37)

где - коэффициент использования электропотребителей, можно принять равным коэффициенту спроса k_с;

t_с - продолжительность смены по добыче, t_с=6 ч;

n_с - количество добычных смен в сутки,n_с=3;

n_р - число рабочих дней в году,n_р=300;

k_м.в - коэффициент машинного времени, k_м.в = 0,3-0,4;

- суммарная установленная мощность электродвигателей на участке.

Тогда для ПУПП №1 k_c= 0,7

Тогда для ПУПП №2 k_c= 0,58

Следовательно,

; (38)

Удельный расход электроэнергии на одну тонну добычи участка определится как

(39)

где Q - годовая добыча участка, Q? 600 т/сутки.

Тогда



9. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Согласно требований шахтные электроустановки на поверхности должны отвечать требованиям «Правил устройства электроустановок», «Правил эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил технической эксплуатации».

Защита людей от поражения электрическим током осуществляется применением защитного заземления и сетей с изолированной нейтралью, а в подземных электроустановках напряжением до 1000 В - также и реле утечки тока с автоматическим отключением поврежденной сети, с применением максимальной токовой защиты. В шахте должно применяться электрооборудование с уровнем взрывозащиты не ниже РВ.

Запрещается применять в подземных выработках коммутационные и пусковые аппараты и силовые трансформаторы, содержащие масло или другую горючую жидкость. Это требование не распространяется на КРУ, установленные в камерах с высшей степенью огнестойкости крепи.

В качестве реле утечки, постоянно контролирующих сопротивление изоляции, применяются серийно выпускаемые аппараты АЗУР и АЗПБ,встроенные в передвижные трансформаторные подстанции и пусковые аппараты.

Для обслуживания, ремонта и наладки электрооборудования допускаются лица, прошедшие специальный курс обучения и проверку знаний в соответствии с указаниями «Правил технической эксплуатации».

Все работы по обслуживанию, ремонту и наладке электрооборудования, согласно требованиям ПБ, производятся только при снятом напряжении.

Для обслуживания электрических установок применяются индивидуальные средства защиты: диэлектрические перчатки и боты или изолирующие подставки.

При монтаже и ремонте электрооборудования в шахтах, опасных по газу и пыли, должен осуществляться контроль за содержанием метана в месте производства работ. Каждый коммутационный аппарат, комплектное распределительное устройство должны быть обозначены четкой надписью, указывающей включаемую установку или участок, а также уставки срабатывания максимальной токовой защиты.

Запрещается:

- эксплуатировать электрооборудование при неисправных средствах взрывозащиты, блокировках, заземлении, аппаратах защиты, нарушении схем управления и защиты, поврежденных кабелях;

- иметь под напряжением неиспользуемые электрические сети, за исключением резервных электрических сетей;

- открывать крышки оболочек взрывобезопасного электрооборудования в газовых шахтах без предварительного снятия напряжения со вскрываемого отделения, оболочки и замера концентрации метана;

- снимать с аппаратов знаки, подписи и пломбы лицам, не имеющим на это право.

В подземных выработках шахты устроена общая сеть заземления, к которой присоединены все объекты, подлежащие заземлению в соответствии с требованиями («Инструкция по устройству, осмотру и измерениюсопротивления шахтных заземлений»). Общее переходное сопротивление сети заземления, измеренное у любых заземлителей, не должно превышать 2 Ом.

Электрооборудование разрешается открывать и ремонтировать только лицам, имеющим соответствующую квалификацию и право на производство таких работ.

Все электрические машины, аппараты, трансформаторы и другое электрооборудование, их взрывобезопасные оболочки, кабели, заземления должны периодически осматриваться:

- лицами, работающими на машинах и механизмах, а также дежурными электрослесарями - ежесменно;

- механиками участков или лицами, их замещающими - еженедельно;

- главным энергетиком или главным механиком шахты, или назначенными ими лицами - не реже одного раза в 3 месяца.

Ревизия и проверка взрывобезопасности электрооборудования проводится в соответствии с требованиями («Инструкция по осмотру и ревизии рудничного взрывобезопасного электрооборудования»).



СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС

Новая аппаратура защиты и управления в низковольтных сетях

Нереверсивные пускатели ПВР-125/250/315

Пускатели серии ПВР по заказу потребителей могут быть изготовлены на номинальное напряжение сети от 380 до 1140В. В пускателях установлены вакуумные контакторы. Пускатель состоит из набора электрической аппаратуры, смонтированной во взрывопроницаемом корпусе. Корпус представляет собой сварную конструкцию, состоящею из трех отделений, разделенных взрывонепроницаемыми перегородками, передней и задней крышек.

Сетевое и моторное отделение предназначены для ввода, транзитного вывода и присоединения к пускателю гибких и бронированных силовых кабелей.

На стыке сетевой коробки вводов и контакторного отделения размещен разъединитель. В контакторном отделении расположены: выдвижной блок контакторный с вакуумным контактором, трансформатором напряжения, блоком ограничения напряжения для защиты сети от возможных перенапряжений при коммутации нагрузки и блоком реле; панель с трансформаторами тока и реверсоров; привод разъединителя. Блок реле представляет собой специальный блок, в котором для удобства монтажа, эксплуатации и ремонта собраны часть схемы пускателя, включающих: выпрямительный мост, реле, резисторы, тиристор, конденсатор и другие элементы в зависимости от типа пускателя.

Вакуумный контактор представляет собой цельноблочную конструкцию, состоящею из изоляционного основания, электромагнитной системы, двух блоков вспомогательных контактов, трех вакуумных дугогасительных камер с подвижными и неподвижными контактами, блока для форсированного включения контактора БФ.

Конструкция контактора обеспечивает замену поврежденных катушек электропривода, блоков вспомогательных контактов, вакуумных камер и блока форсировки.

Блоки ПМЗ, ТЗП, БКИ, БДУ как и в пускателях серии ПВИ расположены на быстро открываемой крышки.

Электрическая схема пускателя серии ПВР дополнительно обеспечивает: защиту от перенапряжения свыше 2,5кВ при коммутации силовых цепей.

Нереверсивные пускатели ПВР имеют три типоразмера по току: на 125А, 250А,315А. Принципиальные электрические схемы пускателей ПВР-125, ПВР-250, ПВР-315 одинаковы и различаются только встроенными трансформаторами тока. Пускатели имеют три диапазона уставок максимальной токовой защиты. В пускателях ПВР-125 установлены трансформаторы тока ТТЗ-32/63/125 на 125А, в пускателях ПВР-250-ТТЗ-63/125/250 А, а в пускателях ПВР-315-125/250/315 А.

Реверсирование фаз осуществляется рукояткой реверсора принажатой кнопки «стоп».

Реверсивные магнитные пускатели ПВР-250Р, ПВР-125Р

Работа с электродвигателями, работа которых связана с частым изменением направлением вращения, применяются реверсивные магнитные пускатели ПВР-125Р и ПВР-250Р, а так же находящиеся в эксплуатации пускатели ПМВИР-41. Реверсивные магнитные пускатели в отличие от нереверсивных имеют два контактора. Пускатели ПВР-125Р и ПВР-250Р отличаются друг от друга установленными трансформаторами тока. Трансформатор тока ТТ3-63/125/250 на 250 А установлен в пускателе ПВР-250Р, а ТТ3-32/63/125 на 125 А- в пускателе ПВР-125Р.

В реверсивных пускателях, так же как и в нереверсивных, установлены блоки БКИ (блок контроля изоляции), ПМЗ (блок максимальной токовой защиты) и ТЗП (блок действия защиты от перегрузки), расположенные на крышке снаружи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электрические установки угольных шахт: Справочник / В.Ф. Антонов, Ш.Ш. Ахметов, С.А. Волотковский и др. Под общей ред. В.В. Дектярева, В.И. Серова,- М.: Недра, 1988 - 727с.:ил.

2. Дзюбан В.С., Риман Я.С., Маслий А.К. Справочник энергетика угольной шахты. - М.: Недра, 1983. - 542 с.

3. Электроснабжение угольных шахт / Волотковский С.А., Разумный Ю.Т., Пивняк Г.Г. и др. М., Недра, 1984, 376 с.

4. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий / Губко А.А., Губко Е.А. 2008, 532 с.

Размещено на Allbest.ru