Електропостачання та електрообладнання дільниці вугільної шахти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Інститут енергозбереження та енергоменеджменту

Кафедра автоматизації керування електротехнічними комплексами

КУРСОВА РОБОТА

по курсу: "Електропостачання та електрообладнання машин і установок"

на тему: «Електропостачання та електрообладнання дільниці вугільної шахти»

Виконала:

Сівцова Т.О.

Київ 2011

Зміст

Вступ

1. Коротка характеристика гірничо-геологічних і технічних умов проектування

2. Вибір схеми розподілу електричної енергії на дільницях шахти

3. Розрахунок освітлення підземних виробок

3.1 Метод питомої потужності

3.2 Метод коефіцієнта використання світлового потоку

3.3 Точковий метод

3.4 Розрахунок освітлення в інших виробках шахти

3.5 Розрахунок потрібної на освітлення потужності

3.6 Добір освітлювальних кабелів

4. Визначення електричного навантаження та добір потужності трансформаторів

5. Розрахунок дільничної кабельної мережі наругою до 1140 В

5.1 Добір кабелів по нагріву

5.2 Вибір перерізу кабелю за механічною міцністю

5.3 Перевірка обраних кабелів на термічну стійкість

5.4 Розрахунок дільничної мережі за втратою напруги

5.5 Перевірка електричної мережі за пусковим режимом

6. Розрахунок струмів короткого замикання у дільничних мережах напругою до 1140В

7. Добір апаратури керування та захисту в дільничній мережі напругою до 1140 В

7.1 Добір автоматичних вимикачів

7.2 Добір магнітних пускачів

7.3 Добір установок спрацьовування максимального захисту автоматичних вимикачів

7.4 Добір уставок спрацьовування максимального захисту рудничних пускачів

7.5 Добір плавких вставок запобіжників

Література

Вступ

Електропостачання підземних гірничих робіт обумовлено рядом специфічних факторів, основними з яких є: гірничо-геологічні умови залягання родовища корисної копалини, прийняті схеми розкриття родовища та технологія ведення гірничих робіт, потужність шахти, кількість одночасно розробляємо горизонтів, а також існуючих умов навколишнього середовища запиленість та підвищена вологість в гірничих виробках, наявність метану та ін.

Найбільш потужними споживачами енергії в підземних виробках шахт та рудників є високовольтні електроспоживачі водовідливних установок, потужність яких в залежності від водопритоку та глибини шахти сягає 2000 кВт, Основними споживачами електроенергії є машини і механізми добувних та прохідницьких комплексів та засобів транспорту. Загальна встановлена потужність електроприймачів окремих дільниць високопродуктивних шахт складає 800-1000 кВт і більше, що вимагає використання для них більш вищої напруги живлення - 1140 В.

Нині для живлення підземних електроспоживачів вугільних шахт використовують напруги: 0,38; 0,66; 1,14; та 6 кВ. Напруга 6 кВ використовується для розподілу електроенергії на шахті, живлення стаціонарних електроспоживачів потужністю 200-250 кВт і вище, напруга 0,66 та 1,14 кВ - для живлення електродвигунів добувних та підготовчих дільниць та транспорту, для силових споживачів рудників використовують напругу 0,38 кВ Живлення ручного електроінструмента здійснюється напругою 127 В, а освітлення-127 та 220 В.

Для живлення електровозної відкатки, як правило, використовують напругу 250 В постійного струму, рідше--550 та 470 В (при високочастотній відкатці).

При розробці круто падаючих пластів, небезпечних раптовими викидами вугілля та газу, до цього часу ще широко використовують енергію стиснутого повітря. В цілому питомі виграти енергії з використанням пневмоенергіі в 3-4 рази вищі, ніж при використанні електроенергії. Найбільш повно умовам забезпечення безпеки використання електроенергії на цих шахтах відповідає система електропостачання з упереджуючим відключенням.

На шахтах з гідравлічним добуванням вугілля основними споживачами електроенергії являються високонапорні насосні станції та перекачні вуглесосні станції, потужність яких досягає 2000 кВт. Кількість низьковольтних споживачів на гідрошахтах обмежена. Питомі витрати електроенергії на гідрошахті суттєво вищі, тому, що загальна встановлена потужність електроспоживачів в 4-5 раз вища ніж на звичайних вугільних шахтах.

Децентралізація гірничих робіт, їх віддаленість від центрів живлення вимагає прокладки в шахті розподільних мереж значної довжини. Середня загальна довжина лінії 6 кВ в шахті складає 48 км, а максимальне значення її досягає 100 і більше км. Обмежений простір гірничих виробок диктує використання електрообладнання з мінімальними габаритами, що викликає використання в підземних виробках обмеженої потужності джерела живлення--підземної трансформаторної підстанції (переважно до 630 кВА, не більше 1000 кВА).

З безперервним переміщенням гірничих робіт пов'язане використання пересувних підстанцій, гнучкість та мобільність системи електропостачання. Зовнішнє середовище, в якому працює СЕП в підземних виробках вимагає відповідного рудникового та вибухобезпечного виконання електрообладнання, та самої системи електропостачання, наявності засобів контролю складу середовища та заборони подачі напруги на обладнання, що знаходиться в небезпечній зоні.

Підземні споживачі електроенергії в залежності від глибини залягання родовища можуть живитися електроенергією через стовбур або через спеціальні свердловини чи шурфи. Остаточний вибір способу живлення та системи електропостачання шахти чи рудника проводять на основі техніко-економічного порівняння варіантів.

1. Коротка характеристика гірничо-геологічних і технічних умов проектування

Вихідні дані:

Потужність шару	m, м	2,8
Довжина ствола	Lст, м	1800
Кут нахилу	б, о	0
Довжина лави	L, м	180
Потужність КЗ на шинах РПП-6	S, МВА	45
Категорія шахти за газом		3

Схема підготовки - панельна;

Система розробки - довгими стовпами за простиранням;

Спосіб управління покрівлею - повне обрушення;

Транспорт із очисного вибою - конвейерний;

Транспорт із підготовчого вибою - конвейерний.

На основі гірничотехнічних умов обґрунтовуються прийнятні засоби механізації робіт на ділянці, прохідницьких робіт і транспорту, вибір машин, механізмів і комплексу обладнання, які заносяться в таблицю 1.

2. Вибір схеми розподілу електроенергії на дільниці шахти

Схема розподілу електроенергії на дільниці залежить від схеми та технології виконання гірничих робіт, категорії шахти по газу та пилу, кута падіння та глибини залягання родовища, встановленого у виробках дільниці технологічного устаткування та прийнятого рівня напруги електричної мережі.

На рисунках зображено розташування електрообладнання в основних вузлах шахти.

Таблиця 1.

Споживачі	Тип машини	Тип електродвигуна	К-ть шт.	Потужність Рн,кВт	?Рн, кВт	з, %	cosц	Ін	Іпуск
Очисний вибій з комплексом КМ-130 Підстанція Т1
Перевантажувач	ПТКЗУ	ЭДКОФ 43-4	2	55	110	89	0,84	61	400
Конвеєр	СП-301	2ЭДКОФВ250LВ4	2	110	220	93,2	0,85	122	912
Насосна станція	СНТ-32	ВРПВ255М4 ВАИУ100М2	2 2	55 5,5	121	91,5 85	0,85 0,89	62 6,3	435 42
Насосна станція (підпит.)	СНТ-32	ВРПВ255М4 ВАИУ100М2	2 2	55 5,5	121	91,5 85	0,85 0,89	62 6,3	435 42
Підстанція Т2
Комбайн	1КШЭ	ЭКВ200-2У5 ВРП180S4	2 2	200 22	400 44	94 88,5	0,86 0,88	217 25	1000 142
Насос зрошення		ВРП 200 М2	1	37	37	90.5	0,87	41.5	253
Підготовчий вибій Підстанція ТЗ
Вентилятор (резерв)	ВМЦ-8	АИУВ-250	2	75	150	83,5	0,83	132	528
Підстанція Т4
Вентилятор	ВМЦ-8	АИУВ-250	2	75	150	83,5	0,83	132	528
Конвеєр	СР-70А	ВРП160S4 ВАУИ132М4	1 1	22 11	33	88,5 89,3	0,88 0,84	25 12,8	142 90
Конвеєр	СР-70А	ВРП160S4 ВАУИ132М4	1 1	22 11	33	88,5 89,3	0,88 0,84	25 12,8	142 90
Підстанція Т5
Конвеєр	2ЛТП80У	ЭДКОФ250М4У2-5 ВР160S4 КМТ-411	2 1 2	55 15 2,4	110 15 4,8	91,5 90 90	0,85 0,85 0,85	61 17,4 17,4	400
Напільно-транспортний пристрій	НТУ	ВАО-72-4	2	30	60	88	0,92	94	528
Підстанція Т6
Комбайн	ГПКС	ЭКВ3-60 ЭДК3	1 1	60 70	130	91,5 90	0,87 0,86	66 79	462 385
Насос зрошення		ВРП 200 М2	1	37	37	90.5	0.87	41.5	253
Перевантажувач	ПТК19	ЭДКОФ250М4У2-5	2	55	110	91,5	0,85	61	400
Підстанція Т7
Конвеєр	ЛТП80У	ЭДКОФ250М4У2-5 ВР160S4 КМТ-411	2 1 2	55 15 2,4	110 15 4,8	91,5 90 90	0,85 0,85 0,85	61 17,4 17,4	400
Напільно-транспортний пристрій	НТУ	ВАО-72-4	1	30	30	88	0,92	94	528
Вантажний пункт	КАП ТГ	ВАО-72-4 ВРП180М4	1 1	30 30	60	88 89,5	0,92 0,88	94 33,5	528 191
Очисний вибій Підстанція Т8
Конвеєр	ЛТП80У	ЭДКОФ250М4У2-5 ВР160S4 КМТ-411	2 1 2	55 15 2,4	110 15 4,8	91,5 90 90	0,85 0,85 0,85	61 17,4 17,4	400
Напільно-транспортний пристрій	НТУ	ВАО-72-4	1	30	30	88	0,92	94	528



Рис. 1. Схема розташування електрообладнання в лаві



Рис. 2. Схема розташування електрообладнання в шахті

3. Розрахунок освітлення підземних виробок

3.1 Метод питомої потужності (освітлення лави)

де щ - питома потужність на освітлення 5 Вт/м³;

- довжина лави, м,

- ширина вибійного простору, м.

Необхідна кількість світильників:

де - потужність лампи, Вт.

Вибираємо світильник типу СЗВ-60, з Р_л ~ 60 Вт

Відстані між окремими світильниками у вибої:

Приймаємо l = 4 м.

3.2 Метод коефіцієнта використання світлового потоку (камера РПП-6)

1) Вибираємо світильник, лампу

Таблиця 2

Світильник	Лампа	Виконання	Напруга, В	Потужність, Вт	ККД, %	Світловий потік, лм
РВЛ-20М-У5	ЛБ20ПТБ-40	РВ, 1В	127	20	0,65	980

Рис. 3. Освітлення камери РПП-6 кВ

2) Показник приміщення:

де: і - довжина та ширина освітлювального приміщення, м;

h - висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м. А = 11 м; В = 3,5 м; h = 1,1 м.

3) Загальний світловий потік, потрібний для забезпечення необхідної освітленості

де: К₃ = 1,5 - коефіцієнт запасу, який враховує старіння ламп та запорошеність їхніх ковпаків;

Е_min=10 - мінімальна освітленість по нормам, лк;

- площа освітлювального приміщення, м;

- коефіцієнт нерівномірності освітлення;

- коефіцієнт використання освітлювальних установок.

Потрібна кількість ламп:

Приймаємо n=3 шт.

3.3 Точковий метод (місце перевантажування вугілля)

Таблиця 3

Світильник	Лампа	Виконання	Напруга, В	Потужність, Вт	ККД, %	Світловий потік, лм
РВЛ-40М-У5	ЛБ-40, ЛТБ-40	РВ, 1В	220	40	68	2480

де - кількість світильників, рівновіддалених від освітлювальної точки;

- поправочний коефіцієнт;

- сила світла лампи під кутом б; б=42° - кут нахилу променя, який падає в розрахункову точку;

h - висота підвісу світильника над робочою поверхнею;

- коефіцієнт запасу;

Рисунок 4. Розрахункова схема точкового методу

Освітлення на вертикальній поверхні:

Необхідна кількість світильників:

де L=900 м - довжина освітлювальної виробки, м;

l - відстань між світильниками, м.

Приймаємо N_cв=127 шт.

3.4 Розрахунок освітлення в інших виробках шахти

Таблиця 5

Світильник	Лампа	Виконання	Напруга, В	Потужність, Вт	ККД, %	Світловий потік, лм
РВЛ-40М-У5	ЛБ-40, ЛТБ-40	РВ, 1В	220	40	68	2480

1. Підготовчий вибій:

2. Глухий вибій:

3. Очисний вибій з індивідуальним кріпленням:

3.5 Розрахунок потрібної на освітлення потужності

Розрахунок потужності на освітлення виробки, Вт:

1) Лава: ;

2) РПП-6: ;

3) Місце перевантаження вугілля:

4) Підготовчий вибій:

5) Глухий вибій:

6) Очисний вибій з індивідуальним кріпленням:

Повна розрахункова потужність освітлювального трансформатора, В•А

,

де: = 0,94... 0,96 - ККД електричної мережі,

- електричний ККД світильника, який враховує втрати потужності в пусковому апараті (для ламп розжарювання = 1, для люмінесцентних світильників = 0,83... 0,87),

- коефіцієнт потужності світильника з люмінесцентною лампою (для світильників з лампою розжарювання = 1).

1) Лава: ;

2) РПП-6: ;

3) Місце перевантаження вугілля: ;

4) Підготовчий вибій:

5) Глухий вибій:

6) Очисний вибій з індивідуальним кріпленням:

За розрахунковою потужністю приймаємо пусковий агрегат за умовою:

Таблиця 6. Обираємо АПШ-1

Sн, кВА

Uн, В

Iн, А

Вид максимального захисту

Уставка максимального захисту, А

РКЗ, Вт

UКЗ, %

Rтр, Ом

Xтр, Ом

Zтр, Ом

ВН

НН

ВН

НН

4

380/660

133

6,75/3,9

17,5

РМС

45

100

3,5

0,11

0,17

0,11

3.6 Добір освітлювальних кабелів

Переріз жил освітлювального кабеля знаходять з відношення.

де: М - момент навантаження, кВт•м;

- нормативне значення втрат напруги,

С - коефіцієнт залежності від матеріалу провідника та напруги мережі, С=8,5 для кабельної лінії з мідними жилами при напрузі 127 В.

Для зосередженого навантаження в кінці лінії момент навантаження

де: - навантаження, кВт;

- довжина лінії, м.

Для лінії з рівномірно розподіленим навантаженням за довжиною:

де: - потужність всіх світильників, кВт;

- довжина освітлювальної лінії, м.

- довжина кабелю від трансформатора до освітлювальної лінії, м.

1. Для лави:

(КГЕШ 3Ч6+1Ч2,5)

2. Для РПП-6:

(КГЕШ 3Ч6+1Ч2,5)

3. Для місця перевантаження вугілля:

(2Ч(КГЕШ 3Ч16+1Ч10))

4. Підготовчий вибій:

(КГЕШ 3Ч6+1Ч2,5)

5. Глухий вибій:

(КГЕШ 3Ч6+1Ч4)

6. Очисний вибій з індивідуальним кріпленням:

(КГЕШ 3Ч6+1Ч2,5)

4. Визначення електричного навантаження та добір потужності трансформаторів.

Для визначення електричного навантаження найширше застосування одержав метод коефіцієнта попиту, базовою величиною якого є установлена потужність споживачів.

Розрахункове значення активної , кВт, реактивної , квар, та повної , кВ·А потужностей за цим методом:

,

,

,

де: - коефіцієнт попиту,

- кількість споживачів,

- номінальна потужність двигуна, кВт, відповідає розрахунковому значенню коефіцієнта потужності .

а) для очисних вибоїв, обладнаних механізованими комплексами,

,

б) для очисних вибоїв з індивідуальним кріпленням і в підготовчих вибоях

,

де: - номінальна потужність найбільш потужного двигуна в групі споживачів.

Якщо прийняти, що споживання реактивної потужності двигуна мало залежить від його завантаження, то розрахункове значення

,

де: - відповідає номінальному коефіцієнту потужності двигуна ; - коефіцієнт корисної дії двигуна.

Результати розрахунку навантажень таблиця 7.

Таблиця 7

Споживачі електроенергії	Тип машин	Потужність , кВт	Кількість двигунів	, кВт	ККД,
Очисний вибій з комплексом КМ-130 Підстанція Т1
Перевантажувач	ПТКЗУ	55	2	110	89	0,84	0,65	80
Конвеєр	СП-301	110	2	220	93,2	0,85	0,62	146
Насосна станція	СНТ-32	55	4	220	91,5	0,85	0,62	149
Насосна станція	СНТ-32	55	4	220	91,5	0,85	0,62	149
Освітлення	АПШ-1	10,1	-	10,1	85	0,5	1,73	20,5
Разом		780,1		544,5
Підстанція Т2
Комбайн	1КШЭ	200 22	2 2	400 44	94 88,5	0,86 0,88	0,59 0,54	251 26,8
Насос зрошення		37	1	37	90,5	0,87	0,56	22,9
Лебідка	ЗЛТ	18,5	1	18,5	90	0,86	0,59	12
Освітлення	АПШ-1	10,1 2,7	-	10,1 2,7	85 1	0,5 1	1,73 0	20,5 0
Разом		512,3		333,2
Підготовчий вибій Підстанція Т3
Вентилятор (резерв)	ВМЦ-8	75	2	150	83,5	0,83	0,67	120
Освітлення	АПШ-1	2	-	2	85	0,5	1,73	4
Разом		152		124
Підстанція Т4
Вентилятор	ВМЦ-8	75	2	150	83,5	0,83	0,67	120
Конвеєр	СР-70А	22 11	2 2	44 22	88,5 89,3	0,88 0,84	0,54 0,65	28,6 16
Освітлення	АПШ-1	2	-	2	85	0,5	1,73	4
Разом		218		166,8
Підстанція Т5
Конвеєр	2ЛТП80У	55 15 2,4	2 1 2	110 15 4,8	91,5 90 90	0,85 0,85 0,85	0,62 0,62 0,62	74,5 10,3 3,3
Напільно-транспортна установка	НТУ	30	2	60	88	0,92	0,42	28,6
Освітлення	АПШ-1	1,6	-	1,6	85	0,5	1,73	3,2
Разом		191,4		119,9
Підстанція Т6
Комбайн	ГПКС	60 70	1 1	60 70	91,5 90	0,87 0,86	0,56 0,59	36,7 45,8
Насос зрошення		37	1	37	90,5	0,87	0,56	22,9
Перевантажувач	ПТК-19	55	2	110	91,5	0,85	0,62	74,5
Освітлення	АПШ-1	1,6	-	1,6	85	0,5	1,73	3,2
Разом		278,6		183,1
Підстанція Т7
Конвеєр	ЛТП80У	55 15 2,4	2 1 2	110 15 4,8	91,5 90 90	0,85 0,85 0,85	0,62 0,62 0,62	74,5 10,3 3,3
Напільно-транспортна установка	НТУ	30	1	30	88	0,92	0,42	14,3
Вантажний пункт	КАП ТГ	30 30	1 1	30 30	88 89,5	0,92 0,88	0,42 0,54	14,3 18,1
Освітлення	АПШ-1	1,32 0,06	-	1,32 0,06	85 85	0,5 0,5	1,73 1,73	2,7 0,12
Разом		221		137,6
Конвеєр	ЛТП80У	55 15 2,4	2 1 2	110 15 4,8	91,5 90 90	0,85 0,85 0,85	0,62 0,62 0,62	74,5 10,3 3,3
Напільно-транспортна установка	НТУ	30	1	30	88	0,92	0,42	14,3
Разом				159,8				102,4

Тоді повна розрахункова потужність

,

,

де: - номінальна напруга мережі.

Для ПДПП №1:

Для ПДПП №2:

Для ПДПП №3:

Для ПДПП №4:

Для ПДПП №5:

Для ПДПП №6:

Для ПДПП №7:

Для ПДПП №8:

Потужність трансформатора (ПДПП) вибирається згідно із співвідношенням

,

Результати розрахунку електричного навантаження підстанцій

Таблиця 8

Група споживачів	, кВ·А	, кВ·А	Прийнятий трансформатор
			Тип	, Вт	, %
ПДПП№1	702,6	630	ТСВП630/6	4700	3,5
ПДПП №2	555,8	630	ТСВП630/6	4700	3,5
ПДПП№3	195	250	ТСВП250/6	2490	3,5
ПДПП №4	237,8	250	ТСВП250/6	2490	3,5
ПДПП№5	179,2	250	ТСВП250/6	2490	3,5
ПДПП№6	241,9	250	ТСВП250/6	2490	3,5
ПДПП№7	197,5	250	ТСВП250/6	2490	3,5

Таблиця 9. Типи вмонтованих в підстанції вимикачів

Потужність підстанції, кВА	Тип вмонтованих вимикачів	Uн, В	Комутаційна здатність на відключення, кА	Уставка спрацювання реле максимального захисту, А
160	А 3732 БТ3	660	25	400-1200 через 100 А
250	А 3732 БТ3	660	30	400-1200 через 100 А
630	А 3742 БТ3	660	30	800-2400 через 200 А

Розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора (ПДПП) з урахуванням втрат у трансформаторі активної () та реактивної () потужностей

,

де з достатньою точністю можна прийняти , .

Для ПДПП №1:

втрати активної потужності:;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Для ПДПП №2:

втрати активної потужності:;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Для ПДПП №3:

втрати активної потужності:;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Для ПДПП №4:

втрати активної потужності: ;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Для ПДПП №5:

втрати активної потужності:;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Для ПДПП №6:

втрати активної потужності:;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Для ПДПП №7:

втрати активної потужності:;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Для ПДПП №8:

втрати активної потужності: ;

втрати реактивної потужності: ;

розрахункова потужність на стороні вищої напруги трансформатора:

.

Розрахункове навантаження на шинах розподільного пункту РПП-6 (ЦПП)

,

,

де: - коефіцієнт суміщення максимуму, який приймають на шинах РПП-6 = 0,85.

5. Розрахунок дільничої кабельної мережі напругою до 1140 В

5.1 Добір кабелів за нагрівом

Вибір перерізу силових жил кабелю за нагрівом зводиться до порівняння розрахункового струму з тривалими допустимими струмами для стандартних перерізів: ,

Допустимі струми наводяться для стандартної температури навколишнього середовища = 25 °С. Для вугільних шахт фактичну температуру навколишнього середовища у виробках можна прийняти залежно від глибини залягання пласта:при глибині до 100 м - = 5 °С; при глибинах від 100 до 250 м - =20 °С; від 250 до 450 м - = 25 °С при глибині понад 450 м -=30 °С. Глибина нашої шахти 400 м тому фактична температура співпадає зі стандартною.

Для групи електроспоживачів розрахунковий струм:

,.

Розрахунковий струм для кабельної лінії, від якої живиться одинокий споживач:

,

У разі живлення по одному кабелю кількох одночасно працюючих двигунів розрахунковий струм дорівнює сумі їх номінальних струмів , для прохідницьких комбайнів і навантажувальних машин з приводом, який складається з багатьох двигунів розрахунковий струм обчислюють за формулою

,

де: - встановлена потужність електродвигунів прохідницької машини.

Результати розрахунків зводяться в таблицю 10.

5.2 Вибір перерізу кабелю за механічною міцністю

Мінімальне значення перерізу силових кабелів за механічною міцністю рекомендують приймати для живлення:

- механізмів, змонтованих на спеціальних візках у складі загального електропотягу, не менше 10 мм²;

- окремо встановлених механізмів, що періодично переміщуються, не менше 16 мм².

5.3 Перевірка обраних кабелів на термічну стійкість

Кабелі на термічну стійкість перевіряють для забезпечення пожежобезпеки кабелів при дугових коротких замиканнях в підземних виробках в допомогою захисних апаратів із заданою швидкістю вимикання максимальних струмів короткого замикання.

Перевірки проводяться для коефіцієнта навантаження кабелю = 1 та температури навколишнього середовища = 25 °С за умови:

,

де: - граничне допустимий короткочасний струм короткого замикання в кабелі,

- струм трифазного короткого замикання на початку кабелю, що перевіряється.

5.4 Розрахунок дільничної мережі за втратою напруги

Вибрані кабелі дільничної мережі перевіряють за допустимими втратами напруги, які від трансформатора до найбільш віддаленого електроспоживача приймаються:

,

де: , - відповідно напруги холостого ходу трансформатора та номінальна мережі. При цьому допустима втрата напруги при нормальному режимі роботи не повинна перевищувати при напрузі 660 В - 63 В.

Сумарні втрати напруги в мережі не повинні перевищувати допустимих значень:

,

де: - втрати напруги відповідно в трансформаторі, магістральному та гнучкому кабелях, В.

Втрати напруги в трансформаторі у відсотках складають:

,

де: - коефіцієнт навантаження трансформатора,

, - відповідно розрахункове та номінальне навантаження трансформатора,

- коефіцієнт потужності трансформатора,

; , відносні величини відповідно активної та реактивної складової напруги короткого замикання трансформатора у відсотках складають:

,,

де: - втрати короткого замикання в трансформаторі, Вт;

- напруга короткого замикання.

Втрати напруги в трансформаторі:

,

де: - коефіцієнт зміни напруги в трансформаторі, що дорівнює 0,95, 1,0 та 1,05 при відпайках відповідно +5%, 0 та -5%.

Втрата напруги в кабелі без урахування індуктивного опору кабелю:

, або,

де: - довжина кабелю, м;

- питома провідність матеріалу жил кабелю, м/(Ом·мм²) для кабелю з мідними жилами при температурі 65 °С, = 50,

- площа перерізу жил кабелю, мм².

Після розрахунку втрат напруги в трансформаторі обчислюють втрати напруги в гнучкому кабелі, який має максимальним момент навантаження. Без урахування індуктивного опору кабелю, втрати напруги в гнучкому кабелі:

, або,

де: , , , - номінальні значення струму, потужності, ККД та коефіцієнта потужності двигуна,

- довжина гнучкого кабелю, м,

1,05 - коефіцієнт, що враховує провисання кабелю,

- довжина лави, м,

- крок переміщення розподільного пункту, що дорівнює 30...70 м.

Гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю

Для ПДПП №1:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

Для ПДПП №2:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

,

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

Для ПДПП №3:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

,

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

Для ПДПП №4:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

,

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

Для ПДПП №5:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

,

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

Для ПДПП №6:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

,

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

Для ПДПП №7:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

,

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

Для ПДПП №8:

втрати напруги в трансформаторі:

втрати напруги в гнучкому кабелі:

,

гранично допустимі втрати напруги в магістральному кабелі:

.

Довжина магістрального кабелю:

5.5 Перевірка електричної мережі за пусковим режимом

Перевірка кабельної мережі за умовами пуску найбільш потужного та віддаленого асинхронного електродвигуна з коротко замкнутим ротором полягає в тому, щоб забезпечити мінімально допустимий рівень напруги на його затискачах. Допустиме зменшення напруги обумовлюється допустимим зменшенням пускового моменту за умовою зрушення з місця.

У загальному випадку мінімальна напруга на затискачах електродвигуна при його пуску:

,

де: =9550 - номінальний момент електродвигуна, Н·м,

- таблична кратність пускового моменту,

- початковий пусковий момент, Н·м,

- мінімальна кратність пускового моменту, яка забезпечує зрушення з місця і розгін машини. Значення приймають для комбайнів 1,0...1,2, для скребкових комбайнів 1,2...1,5, для стрічкових конвеєрів 1,2...1,4, для вентиляторів 0,5...0,6, для стругових установок 1,2.

Для визначення напруги на затискачах двигуна комбайна при його запуску можна скористатися формулою:

,

де: - втрата напруги в мережі від решти працюючих двигунів при номінальній напрузі у тій частині мережі, з якої живиться комбайн, В,

- кількість двигунів комбайна, що одночасно вмикаються і живляться з одного кабелю,

- початковий пусковий струм двигуна, А,

- коефіцієнт потужності двигуна при пуску,

- сумарний активний опір трансформатора , магістрального та гнучкого кабелів, Ом:

,

Аналогічно сумарний реактивний опір

,

Значення та приймаються за каталогом на двигуни, у разі відсутності каталогів приймають = 0,5.

де: = 0,9 - середньозважений коефіцієнт навантаження працюючих електродвигунів, крім комбайнового, що запускається,

- установлена потужність групи електродвигунів, які живляться від трансформатора (крім комбайнового електродвигуна), кВт,

- установлена потужність групи електродвигунів, які живляться з магістрального кабелю, з якого живиться також комбайновий двигун (крім потужності двигуна комбайна), кВт.

Для ПДПП №1 здійснюємо перевірку на запуск двигуна конвеєра:

Для ПДПП №2 здійснюємо перевірку на запуск електродвигуна комбайна:

Для ПДПП №6 здійснюємо перевірку на запуск електродвигуна комбайна:

Для ПДПП №7 здійснюємо перевірку на запуск двигуна конвеєра:

6. Розрахунок струмів короткого замикання у шахтних дільничних мережах напругою до 1140 В

Розрахунок проводимо методом приведеної довжини. Для цього визначимо мінімальні значення струмів к.з. за додатком 26. В таблиці 10 наведені К_пр для різних перерізів кабелів.

Таблиця 10

Напруга, В	для кабелів перерізом, мм2
	2,5	4	6	10	16	25	35	50	70	95	120
380-1140	-	12,3	8,22	4,92	3,06	1,97	1,41	1,00	0,72	0,54	0,43

Тоді мінімальний струм к.з. обираємо, знаючи К_пр•L_каб.

Трифазне к.з. дорівнює

Результати зводимо в таблицю 11.

Таблиця 11

Точка к.з.	Довжина кабелю, м	Площа кабелю, мм2	Кпр		, А	, А
ПДПП №1
К1	5	95	0,54	2,7	8656,5	9995,66
К2	50	25	1,97	101,2	4708	5436,32
К3	50	16	3,06	155,7	3215,2	3712,59
К4	231	16	3,06	709,56	986,5	1139,11
К5	8	16	3,06	24,48	7570,7	8741,9
К6	8	16	3,06	24,48	7570,7	8741,9
К7	4	16	3,06	12,24	8116,8	9372,4
К8	4	16	3,06	12,24	8116,8	9372,4
К9	10	4	12,3	125,7	4254,3	4912,4
ПДПП №2
К1	5	70	0,72	3,6	8557	9880,76
К2	231	50	1	234,6	2643,26	3052,17
К3	10	10	4,92	52,8	6340,62	7321,51
К4	231	50	1	234,6	2643,26	3052,17
К5	10	16	3,06	34,2	7127,8	8230,47
К6	10	4	12,3	126,6	4250	4907,47
ПДПП №3
К1	5	35	1,41	7	4721	5451,33
К2	2	35	1,41	9,82	4631	5347,41
К3	5	35	1,41	14	4577,4	5285,52
К4	10	4	12,3	130	3115,5	3597,46
ПДПП №4
К1	5	50	1	5	4695,5	5421,89
К2	3	35	1,41	9,23	4631	5347,4
К3	3	35	1,41	9,23	4631	5347,4
К4	10	4	12,3	128	3136	3621,1
К5	100	50	1	100	3442	3974,47
К6	2	10	4,92	109,84	3330	3845,1
К7	150	50	1	150	2920,5	3372,3
К8	2	10	4,92	159,84	2828	3265,49
ПДПП №5
К1	5	25	1,97	9,85	4631	5347,41
К2	10	6	8,22	92	3538	4085,32
К3	5	25	1,97	19,7	4497	5192,68
К4	5	25	1,97	19,7	4497	5192,68
К5	5	25	1,97	19,7	4497	5192,68
К6	5	25	1,97	19,7	4497	5192,68
К7	5	10	4,92	34,45	4298,1	4963
К8	5	10	4,92	34,45	4298,1	4963
ПДПП №6
К1	5	50	1	5	4695,5	5421,89
К2	10	6	8,22	87,2	3596,7	4153,1
К3	30	35	1,41	47,3	4120,2	4757,59
К4	30	35	1,41	47,3	4120,2	4757,59
К5	5	10	4,92	29,6	4360	5034,49
К6	5	25	1,97	14,85	4566	5272,36
ПДПП №7
К1	5	35	1,41	7	4669,7	5392,1
К2	10	4	12,3	130	3115,5	3597,46
К3	50	25	1,97	105,5	3380,4	3903,34
К4	50	25	1,97	105,5	3380,4	3903,34
К5	50	25	1,97	105,5	3380,4	3903,34
К6	50	25	1,97	105,5	3380,4	3903,34
К7	10	10	4,92	56,2	3998,68	4617,27
К8	10	10	4,92	56,2	3998,68	4617,27
К9	10	10	4,92	56,2	3998,68	4617,27
ПДПП №8
К1	5	25	1,97	9,85	4631	5347,4
К2	10	25	1,97	29,55	4360	5034,49
К3	10	25	1,97	29,55	4360	5034,49
К4	10	25	1,97	29,55	4360	5034,49
К5	10	25	1,97	29,55	4360	5034,49
К6	8	25	1,97	25,61	4420,1	5103,88

7. Добір апаратури керування та захисту в дільничій мережі напругою до 1140 В

7.1 Добір автоматичних вимикачів

Автоматичні вимикачі добирають за призначенням за номінальною напругою мережі , розрахунковим струмом та перевіряють по граничному струму вимикання (комутаційній здатності). При цьому повинні виконуватися такі умови:

; ; ,

де: , - номінальні струми та напруга автомата,

- граничний струм автомата, що вимикається;

- струм трифазного короткого замикання на вихідних затискачах автоматичного вимикача.

7.2 Добір магнітних пускачів

Магнітні пускачі добирають за номінальною напругою мережі номінальним струмом керованого двигуна а також за потужністю та режимом роботи двигуна:

; ; ,

де: , - номінальний струм і напруга пускача;

- максимальна потужність керованого пускачем двигуна залежно від -ї категорії застосування контактора за ГОСТ 11206-77Е;

- номінальна потужність двигуна.

У разі керування групою електродвигунів:

,

Обраний пускач перевіряють за розривною здатністю:

,

де: - граничний струм що вимикається;

- струм трифазного короткого замикання на виході пускача.

Якщо гранична комутаційна здатність пускача недостатня, то беруть більш потужний пускач або додатковий комутаційний апарат.

Якщо послідовно з магнітним пускачем в мережі встановлені інші захисні апарати (автомати в ПДПП та на РПП-0,66), перевірку розривної здатності пускача допускається проводити за виразом:

,

де: - кількість апаратів, які послідовно ввімкнені у силовому ланцюгу й обладнані максимальним захистом: = 1 при = 2, =1,1 при = 3...4.

При цьому уставки спрацювання захисту автоматичних вимикачів мають бути такими, щоб забезпечувати опрацьовування захисту при виникненні короткого замикання у найбільш віддаленій точці, тобто:

,

де: - двофазний струм короткого замикання у найвіддаленішій точці; - струм спрацювання захисту автомата.

Якщо умова не виконується, то для забезпечення неперервності дії захисту вздовж всієї лінії (для забезпечення перекриття зон дії засобів захисту, коли пускач вимикає струми в межах своєї комутаційної здатності, а більші струми короткого замикання вимикають автомати) уставка максимального захисту автомата повинна відповідати умові

,

Якщо ці умови не виконуються, можливе встановлення додаткового автомата з меншою уставкою спрацювання захисту для групи малопотужних споживачів.

7.3 Добір уставок спрацювання максимального захисту автоматичних вимикачів

Струм установки максимального захисту автомата обирають за умовою:

,

де: - номінальний пусковий струм найбільш потужного електродвигуна;

- сума номінальних струмів решти електроспоживачів.

Вибране значення уставки повинно бути перевірене на надійність вимикання автоматом струму двофазного короткого замикання у найвіддаленішій точці захищеної мережі за умовою:

,

Кратність 1,25 допускається у разі використанні гнучких екранованих і броньованих кабелів.

7.4 Добір уставок спрацювання максимального захисту пускачів

Для захисту відгалуження з одним електродвигуном з короткозамкненим ротором уставка опрацювання захисту пускача вибирається за умовою:

,

де: - пусковий номінальний струм двигуна.

Для захисту відгалуження з одночасним пуском кількох двигунів:

,

Для захисту відгалуження з асинхронним двигуном з фазним ротором:

,

Для захисту мережі з освітлювальним навантаженням

,

де: - розрахунковий струм освітлювального навантаження.

Струм уставки максимальних реле пускачів, які захищають освітлювальні трансформатори:

,

де: - коефіцієнт трансформації трансформатора.

Для захисту трансформаторів, вбудованих у пускові агрегати

,

де: - пусковий струм підключеного до трансформатора електродвигуна;

- розрахунковий струм решти споживачів трансформатора.

Обрана уставка спрацювання захисту пускача повинна перевірятися на надійність його роботи за умовою:

,

Якщо умова не виконується, треба змінити параметри мережі так, щоб сумарний опір її елементів понизився, а струми короткого замикання підвищилися.

7.5 Добір плавких вставок запобіжників

У деяких рудникових пускачах (ПРВ, ПРШ, ПМВИР) захист від струмів короткого замикання забезпечується з допомогою запобіжників. Номінальний струм плавкої вставки запобіжників:

- для захисту магістральної лінії:

,

де: 1,6...2,5 - коефіцієнт, що забезпечує неперегорання плавкої вставки при пуску двигуна; для нормальних умов пуску приймають 2,5, у важких умовах 1,6...2;

- для захисту відгалужень:

з асинхронним короткозамкненим двигуном ,

з освітлювальним навантаженням,

- для захисту первинних обмоток освітлювальних трансформаторів

,

де: - розрахунковий струм вторинної обмотки трансформатора.

Для установлення, в запобіжник приймають плавку вставку з номінальним струмом, найбільш близьким до розрахункового. Надійність спрацьовування плавкої вставки при мінімальних струмах короткого замикання перевіряють за умовою:

,

при цьому кратність, що дорівнює 4, приймають в мережах напругою 127 В і в мережах напругою 380 й 660 В при струмах уставки 160 та 200 А. В останньому випадку при = 125 А кратність приймають такою, що дорівнює 6,4, а для уставок 20...100 А - такою, що дорівнює 7.

Для захисту трансформаторів зі схемою з'єднання Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

або потрібне виконання умови:

,

електричний шахта трансформатор замикання

зі схемою з'єднання Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

або Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

:

.

Таблиця 12. Добір апаратури керування та захисту

Призначення апарата	Струми, А	Тип прийнятого апарата
ПДПП №1
РПП-0,69 №1	307,3	1385,5	9995,66	8656,5	20	1800	АВ-400 ДО
Перевантажувач	114	400	5436,32	4708	12,5	1030	ПВИ-515МВ
Конвеєр	121.5	912	3712,59	3215,2	3,750	1100	ПВИ-250
Конвеєр	121,5	912	1139,11	968,5	3,750	1100	ПВИ-250
Насосна станція	119	378	8741,9	7570,7	12,5	1030	ПВИ-515МВ
Насосна станція	119	378	9372,4	8116,8	12,5	1030	ПВИ-515МВ
ПДПП №2
РПП-0,69 №1	286	1041	9880,76	8557	20	1400	АВ-400 ДО
Комбайн	383,9	1000	3052,17	2643,26	12,5	1260	ПВИ-630МВ
Насос зрошення	41	253	7321,51	6340,62	12,5	1030	ПВИ-515МВ
ПДПП №3
РПП-0,69 №2	170,6	528	5451,33	4721	20	800	АВ-400 ДО
Вентилятор	158	528	5347,2	4631	12,5	1030	ПВИ-515МВ
ПДПП №4
РПП-0,69 №2	208	528	5421,29	4695,5	20	800	АВ-400 ДО
Вентилятор	158	528	5347,4	4631	12,5	1030	ПВИ-515МВ
РПП-0,69 №3	208	284	3974,47	3442	20	800	АВ-400 ДО
Конвеєр	32,8	142	3265,49	2828	3,75	500	ПВИ-250БТ
РПП-0,69 №4	208	284	3372,3	2920,5	20	800	АВ-400 ДО
Конвеєр	32,8	142	3845,1	3330	4,8	800	ПВИ-320
ПДПП №5
РПП-0,69 №5	156,8	581	5347,41	4631	20	800	АВ-400 ДО
Конвеєр	133,6	400	5192,68	4497	12,5	1030	ПВИ-515МВ
НТУ	57	328	4963	4298,1	12,5	1030	ПВИ-515МВ
ПДПП №6
РПП-0,69 №6	211,6	616,3	5421,89	4695,5	20	800	АВ-400 ДО
Комбайн	73,6	462	4757,49	4120,2	4,8	800	ПВИ-320
Насос зрошення	41,1	253	5034,49	4360	12,5	1030	ПВИ-515МВ
Перевантажувач	113,2	400	5272,36	4566	12,5	1030	ПВИ-515МВ
ПДПП №7
РПП-0,69 №7	172,8	718,6	5392,1	4669,2	20	800	АВ-400 ДО
Конвеєр	133,6	400	3903,34	3380,4	4,8	800	ПВИ-320
НТУ	57	528	4617,27	3998,68	4,8	800	ПВИ-320
ВАП	59,6	528	4617,27	3998,68	4,8	800	ПВИ-320
ПДПП №8
РПП-0,69 №8	137,6	457	5347,4	4631	20	800	АВ-400 ДО
Конвеєр	133,6	400	5034,49	4360	12,5	1030	ПВИ-515МВ
НТУ	57	328	5103,28	4420	12,5	1030	ПВИ-515МВ

Список використаної літератури

1. Дзюбан В.С., Ширнин И.Г., Маслий А.К. Справочник энергетика угольной шахты. - М.: Недра, 1983.- 542 с.

2. Инструкция по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик. - М.; ВСН 12.25, 003-60, 1981.- 42 с.

3. Машины и оборудование для угольных шахт; Справочник /Дод. ред. В.М. Хорина. - М.; Недра, 1988.-325 с.

4. И.С. Рябенко. Методические указания к курсовому проекту "Электроснабжение и электрооборудование шахт" /Сост. В.М. Кононцов, А.И. Соловей. - К.: КПИ, 1988.-39 с.

5. Озерной М.И. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт. - М.: Недра, 1975. - 448 с.

6. Электрооборудование и электроснабжение участка шахты; Справочник /Р.Г. Беккер, В.В. Дегтярев, Д.В. Седаков и др. - М., Недра, 1983. - 371 с.

Размещено на Allbest.ru