Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Основные задачи горнорудной промышленности Украины состоит в том, чтобы обеспечить значительный подъем материального и культурного уровня жизни трудящихся на основе высоких темпов развития производства, повышение его эффективности, научно-технического прогресса и ускорение роста производительности труда.

Главным направлением технического прогресса предусматривается создание и внедрение более мощных и высокопроизводительных машин с дистанционным и частично программным управлением. Одновременно с этим будет совершенствоваться технология и организация производства.

Наряду с механизацией особое внимание уделено технике безопасности, улучшению условий труда, включая вентиляцию, освещение, кондиционирование воздуха.

Основой научно-технического прогресса является уровень горнодобывающей промышленности, то которой зависит развитие энергетики, металлургии, строительной индустрии.

В настоящее время на рудных шахтах применяется современное транспортное оборудование, способствующее повышению производительности труда и улучшающее условия работы горнорабочих.

Одной из главных задач в области дальнейшего научного прогресса и повышения эффективности производства в горнорудной промышленности определяют дальнейший подъем горнорудной промышленности, путем технического перевооружения шахт, на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов и повышения производительности труда, качества продукции, принципиально новых ресурсосберегающих технологий.

Благодаря проведенным за последние годы научным исследованиям создано и внедрено в производство удовлетворяющее современным требованиям новое рудничное электрооборудование для шахт: комплекс электрооборудования для высокопроизводительных участков шахт на напряжение 1140 В, рудничное комплексное распределительное устройство КРУВ-6, рудничные комплектные трансформаторные подстанции серии ТСВП, ряд рудничных комплексных станций управления электроприводами механизированных комплексов очистных и подготовленных забоев, рудничные автоматические выключатели АВ, АБВ-250 и ВРН, рудничные магнитные пускатели ПРН, ряд аппаратов защиты, рудничное электрооборудование созданное с учетом достижений в области электроники, электротехники, телемеханики, автоматики, робототехники.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Технология и организация работ

Современное горнорудное предприятие может эффективно осуществлять свою деятельность только при рациональной организации производства.

Работа на горизонте осуществляется циклически. Циклическая форма организации характеризуется повторяемостью стадий, рабочих процессов и операций в установленном порядке и через определенные промежутки времени.

Цикл горно-подготовительных работ включает бурение, заряжание шпуров, взрывание ВВ в шпурах, проветривание, уборку породы, настилку путей.

Для забоя, переводимого на работу по цикличному графику, должен составляться технологический паспорт, включающий график цикличной организации работ, график выходов на работу, схемы проветривания, таблицы технико-экономических показателей, перечень оборудования и инструмента.

Технологический паспорт составляется начальником участка и утверждается главным инженером.

На горнорудных предприятиях широко применяются высокопроизводительные самоходные машины и механизмы. Расчеты показывают, что применение самоходного оборудования позволит повысить производительность труда в 2-3 раза.

Рабочие места должны быть обеспечены инструментами, запасными частями, материалами, электрической и пневматической энергией, необходимыми машинами и механизмами.

В крепких породах (f>4) выработки проходят с помощью буровзрывных работ. В состав проходческого цикла входят следующие операций: бурение шпуров, заряжание шпуров и взрывание зарядов, проветривание, уборка породы и крепление выработки (при необходимости). К вспомогательным операциям относятся: прокладка труб сжатого воздуха, прокладка силового и осветительного кабелей, навеска вентиляционных труб, оборудование пешеходных дорожек.

При рельсовом транспортирований породы к вспомогательным операциям относят также настилку рельсовых путей; при автомобильном-- устройство проезжей части, а при наличий в выработке воды - устройство водоотливной канавки.

В однородных крепких породах при самоходном и рельсовом транспорте горизонтальные выработки проходят сплошным забоем, если сечение выработки не превышает 15-20м².

Буровзрывные работы занимают в проходческом цикле 20-60% времени. При правильном ведении буровзрывных работ формируется также необходимый развал породы после взрыва, что увеличивает производительность погрузочного оборудования и машин. Эти требования могут быть выполнены путём правильного выбора типа ВВ, величины и конструкций его заряда в шпуре, глубины шпура, числа и расположения их в забое.

На каждую выработку разрабатывается и составляется паспорт буровзрывных работ, который утверждается главным инженером рудника. С паспортом буровзрывных работ должны быть ознакомлены горные мастера, бригадиры, взрывники и проходчики.

Бурение шпуров производится такими бурильными машинами. В схеме расположения шпуров различают врубовые, отбойные, вспомогательные и почвенные. В результате взрыва зарядов ВВ врубовых шпуров в забое образуется выемка, которую называют взрывным врубом. Создание взрывного вруба значительно облегчает работу взрыва зарядов вспомогательных, отбойных и оконтуриваемых шпуров, которые работают при наличий в забое двух обнаженных поверхностей, т. е в более лёгких условиях, тогда как заряды врубовых шпуров взрываются в забое при наличий одной обнаженной поверхности. Врубовые шпуры бурятся глубиной 1400-2800 мм, вспомогательные, отбойные, почвенные глубиной 2800 мм.

Зарядка шпуров производится зарядной машиной МТЗ-3.

В некоторых прямых врубах часть шпуров не заряжают, такие шпуры выполняют роль дополнительной обнаженной плоскости, облегчающую работу зарядов до врубовых шпуров. Иногда незаряженные шпуры бурят большим диаметром, чем остальные. Врубовые шпуры прямых врубов имеют коэффициент заполнения шпуров ВВ, доходящий до 0,9. Наилучший эффект взрыва достигают в том случае, если все шпуровые заряды во врубовых шпурах взрывают одновременно, а расстояние между осями смежных шпуров в очень крепких породах принимается не более двух диаметров шпуров.

Во врубовых, вспомогательных и отбойных шпурах согласно БВР вес заряда ВВ в шпуре составляет 2 кг, а в почвенных 1,8 кг.

После взрывания проветривание осуществляется нагнетательным способом, продолжительность проветривания 30 мин, вентилятором местного проветривания ВМ-6М.

Схема проветривания это одна из основных операций проходческого цикла. Схема вентиляций разрабатывается главным механиком шахты. При выходе из строя вентилятора, для проветривания забоя, люди выводятся на свежую струю, до восстановления схемы вентиляций и параметров рудничной атмосферы. Отставание вентиляционного рукава от забоя не должно превышать 10м.

1.2 Электроприемники горизонта

Бурение шпуров производится такими бурильными машинами как НКР-100М. Используются буровые коронки диаметром 40-43 мм.

Для механического способа доставки руды предназначены виброустановки ВВДР. Одним из основных процессов при добыче полезного ископаемого подземным способом является откатка горной массы. На заданном горизонте откатка выполняется контактными электровозами К10, закрепленными за участками.

Погрузку рудной массы выполняют электрические погрузочные машины непрерывного действия с боковым захватом парными нагребающими лапами. На заданном горизонте применяется комбайн 2ПП

Проветривание горных выработок горизонта осуществляется вентиляторами местного проветривания типа ВМ-4М, ВМ-5М совместно с системой общего проветривания шахты.

Удаление воды из горных выработок осуществляется с помощью специально оборудованных установок, которые в условиях отработки обводнённых месторождений и глубоких горизонтов, представляют сложный комплекс инженерных сооружений.

Для оборудования водоотливных установок организуется проходка насосных камер, водосборников, осуществляется монтаж сложных трубных коллекторов, электрооборудования и аппаратура автоматического управления.

При разработке месторождений подземным способом величина притока рудных вод колеблется от 20 до 2000м³/г, поэтому водоотливные установки оборудованы различными насосами типа ЦНС. Для дробления руд в подземных условиях создается дробильно-дозаторный комплекс - ДДК. Комплекс ДДК оборудован щековыми или конусными дробилками. При выборе дробильного оборудования руководствуются физико-механическими свойствами дробимого материала, крупностью питания.

Основные технические данные приведены в таблице 1.



Таблица 1

Основные технические данные электроприемников

Наименование	Электродвигатель	Рн,кВт	cosц	з%	Кi	Iн,А	Iп, А
Виброустановка ВВДР	4А200М6	22	0,91	91	6,5	40,4	265
Буровой станок НКР-100М	КОМФ 22-4 ВАО 32-4 АОС 32-4	2,8 2,0 4,0	0,82 0,84 0,85	80,3 81 86	6,5 6 7	3,8 3,9 4,6	24,7 23,4 32,2
Вентилятор ВМ-4М	ВРМ100S2	4,0	0,87	85	6,5	4,5	29,3
Вентилятор ВМ-5М	ВРМ132М2	13	0,85	90	7	25,9	181
Конвейер	ЭДКОФ4-37	37	0,85	91	6,5	72	468
Комбайн 2ПП	ЭДК-4-1М КОФ21-4 КОФ21-4 КОФ22-4 КОМ22-4 КОМ32-4 КОФ12-4	41 15 15 20 2,8 7 2х10	0,8 0,85 0,85 0,88 - - -	91,8 89 89 90 - - -	- 6,5 6,5 5,7 - - -	85 30 30 38 6,3 10,9 2х21	770 195 195 190 40 70 2х140
Перегружатель	ВР180S2	22	0,89	90	6,9	42	288
Насос ЦНС-180-700	Украина 560М-2У5	500	0,86	94,6	6	58,5	351
К10	ЭТ-31	2х31	-	-	-	2х142	-

В качестве номинального принимаем расчетный ток двигателя, для неуказанных значений в справочных источниках

, А [4] стр.372

1.3 Выбор схемы электроснабжения

На современных шахтах применяют два основных способа передачи электроэнергии в подземные выработки. При первом способе все подземные электроприемники получают питание по кабелям, проложенным по стволу. При втором способе электроприемники, расположенные в пределах околоствольного двора, получают питание аналогичным образом, а все остальные потребители электрической энергии получают питание по кабелям, проложенным в скважинах или вентиляционных шурфах.

При передаче электроэнергии через ствол электрическая энергия от КРУ ГПП минимум по двум кабелям ЦАСКН-6000 3х240, подается на вводные КРУ центрального распределительного пункта (ЦПП). На поверхности кабели прокладывают в траншеях до устья ствола, а перед вводом в ствол устраивают специальные окна в шейке ствола на глубине не менее 1 м от поверхности. При этом должна исключаться возможность соприкосновения с металлическими конструкциями надшахтных сооружений.

Подвеска кабелей в стволе производится при помощи скоб, хомутов или других приспособлений, предназначенных разгрузить кабель от собственного веса. Расстояние между местами закрепления кабеля не должно превышать в вертикальных стволах 6,5 м, а в наклонных стволах 3м.

Для ограничения тока короткого замыкания применяется реактор РБ10-630-0,25 из медного провода, уложенного кольцами.

Ввод кабелей в ЦПП и ЦРП выполняют через трубный или специально пройденный ходок. Для вертикальной прокладки необходимо применять специальные кабели, пропитанные нестекающей массой с минимальным сечением жил 35 мм² и максимальным сечением 240 мм²

Распределительное устройство должно состоять из КРУ, скомплектованных в две рабочие секции шин, на каждую из которых подается питание от вводных КРУ. Через КРУ отходящих присоединений ЦРП электроэнергия поступает к электродвигателям и к участковым подстанциям (ПУПП).

Если расстояние до данных потребителей превышает 1км, то электроэнергия вначале поступает на УПП-6 /0,4 кВ.

Трансформаторы ПУПП понижают напряжение до 0,4 кВ для питания соответствующих потребителей.



Рис. 1. Схема электроснабжения горизонта

электроснабжение горнорудный нагрузка безопасность



РАЗДЕЛ 2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Определение электрических нагрузок

Расчет выполнен табличным способом, методом коэффициента спроса [10]. Значения коэффициентов спроса и мощности принимаем по табл. 9.1. [10] стр. 177

Таблица 2

Электроприемники	Кол	Рн, кВт	УРн, кВт	Кс	соsц	tqц	Расчетная мощность
							Рр=Рн Кс кВт	Qp = Рр tqц квар
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ЦПП 6кВ Главный водоотлив Дробильно-дозаторн. компл. Электровозная откатка к10	2 1 16	500 250 2х31	1000 250 992	0,8 0,9 0,55	0,9 0,85 0,9	0,484 0,62 0,484	800 225 893	387 140 432
УППБлок № 1 20с-24с Виброустановки ВВДР Вентиляторы ВМ - 4М Буровые станки НКР-100м	6 2 6	22 4 8,8	132 8 52,8
Итого по УПП Блоку № 1			192,8	0,7	0,7	1,02	135	138
УППБлок № 2 5ю-10ю Виброустановки ВВДР Вентиляторы ВМ - 4М Буровые станки НКР-100м	6 2 6	22 4 8,8	132 8 52,8
Итого по УПП Блоку №2			192,8	0,7	0,7	1,02	135	138
УПП Блок № 3 12-14ю Виброустановки ВВДР Вентиляторы ВМ - 4М Буровые станки НКР-100м	6 2 6	22 4 8,8	132 8 52,8
Итого по УПП Блоку № 3			192,8	0,7	0,7	1,02	135	138
УПП Блок №5 16ю Комбайн 2ПП Перегружатель Вентилятор ВМ-5М Конвейер	1 1 2 1	- 22 13 37	121 22 26 37
Итого по блоку №5			206	0,7	0,7	1,02	144	147
ЦПП 0,4 кВ Околоствольный двор	4	40	160	0,65	0,7	1,02	104	106
Камеры рудного тела	2	80	160	0,55	0,7	1,02	88	90
Итого по ЦПП 0,4кВ							192	196
Итого по горизонту			5358,7				2659	1716

Полная мощность с учетом коэффициента совмещения максимумов нагрузки Кум=0,8 [1] стр 533

, кВ А 9.3. [10]

кВ А

tq ц =

2.2 Выбор силовых трансформаторов, преобразовательных агрегатов участковых подстанций

Выбор силовых трансформаторов производим по их номинальной мощности

, кВ А

1. Электроприемники околоствольного двора и камеры рудного тела:

кВ А

По табл 11.2 [10] стр 264 принимаем к установке в камере ЦПП две трансформаторные подстанции ТСВП-400/6/0,4 номинальная мощность которого

Sн = 400 кВ А > Sр = 274 кВ А

2.Участковые подстанции рассчитываются методом коэффициента спроса

, кВ А 11.1 [10]

Где

Кс = 0,4 + 0,6

коэффициент спроса 11.3 [10]

Рм - мощность наибольшего двигателя, кВт

Блок №1-ПУПП № 1

Кс = 0,4 + 0,6 *22/192,8=0,47

кВ А

По табл. 11.2 [10] стр. 264 принимаем передвижную подстанцию

ТСВП-160/6/0,4, номинальная мощность, которой

Sн = 160 кВ А > Sр = 128,5 кВ А

Так как блоки №1,№2,№3 имеют одинаковые исходные данные,то трансформаторные подстанции принимаются одинаковые.

Блок №5-ПУПП № 5

Кс=0,4+0,6*41/206=0,52

кВА

По табл. 11.2 [10] стр 264 принимаем передвижную подстанцию ТСВП-160/6/0,4, номинальная мощность которой

Sн = 160 кВ А > Sр = 153 кВ А

Результаты расчетов сведены в таблицу

Наименование потребителя	УРн кВт	Рм кВт	Кс	соsц	Sр кВ А	Тип подстанции
Окоствольн. двор	-	-	-	0,7	400	ТСВП-400/6/0,4
ПУПП № 1	128,5	22	0,47	0,7	128,5	ТСВП-160/6/0,4
ПУПП № 2	128,5	22	0,47	0,7	128,5	ТСВП-160/6/0,4
ПУПП № 3	128,5	22	0,47	0,7	128,5	ТСВП-160/6/0,4
ПУПП № 5	153	41	0,52	0,7	153	ТСВП-160/6/0,4

Для питания контактных подземных сетей применяем тяговую подстанцию АТП-500/275 [3] стр. 458:

Номинальный ток Iн = 500А

Номинальное напряжение Uн = 275 В

Номинальная мощность Sн = 137,5 кВт

Расчетная мощность электровозной откатки горизонта

кВ А[10]

Тогда необходимое число преобразовательных подстанций

шт

Принимается к установке восемь подстанций АТП-500/275 - семь рабочих и одну резервную. Каждая преобразовательная подстанция получает питание от собственного тягового трансформатора типа ТСП-160/6/220

2.3 Расчет высоковольтной сети горизонта

Расчету подлежат кабели: стволовой, к стационарным и передвижным подстанциям, трансформаторам, высоковольтным двигателям

Все высоковольтные кабели рассчитываются по:

а) длительно допустимому нагреву;

б) допустимой потере напряжения;

в) термической устойчивости току к.з.

г) по экономической плотности тока (стволовой кабель и для стационарных подстанций)

Выбор кабеля по длительно допустимой нагрузке сводится к определению расчетного тока, протекающего в кабеле и принятию соответствующего сечения жилы кабеля по табл. 9.6. табл. 11.5 [10]

Потеря напряжения в кабеле

,% 9.6 [5] не должно превышать 2%

где L - длина кабеля. М

г = 32 М/Ом мм²- удельная проводимость алюминия.

Для расчета термической устойчивости току к.з.используется формула:

Где I? = I_0,2=I_кз, (кА) так как питающая энергосистема имеет значительную мощность.

б = 12 - термический коэффициент для кабелей с алюминиевыми жилами.

где Sкз - мощность КЗ на шинах 6 кВ ГПП, (из задания к курсовому проекту)

Расчет сечения по экономической плотности тока

где Iэк = 1,2А/мм²

Расчет стволового кабеля

Расчетный ток

А [3] стр.194

По [10] стр. 185 принимаем бронированный кабель в свинцовой оболочке с бумажной, пропитанной нестекающим составом типа 2 (ЦАСКН-6000 3х95), у которого при прокладке на воздухе допустимый ток

Ідоп = 2 х 165=330 А > Ір =305А

Потеря напряжения:

- удовлетворительная.

Термическая устойчивость току к. з:

Сечение кабеля по экономической плотности тока

мм²[10] стр.189

где j_эк =1,2 А/мм² - экономическая плотность тока

Окончательно принимаем кабель 2(ЦАСКН-6 3х150), удовлетворяющий всем условиям.

Остальные кабели высоковольтной сети горизонта рассчитываются аналогично. Расчет выполняется в табличной форме.

Таблица 3

Расчет высоковольтной сети горизонта

Наименование электро-приемника	Sр, кВ А УР, кВт	соsц	Ір А	Расчет сети	Принятый кабель
				По допустимой нагрузке	По допустимой потере напряжения	По термической устойчивости току к.з.	По экономической плотн. тока.
				S, мм2	Ідоп А	L,м	ДU,%	Iуст, кА	S, мм2	S, мм2
Стволовой	3165	0,79	307	2х95	330	840	0,95	10,42	62,5	254	2(ЦАСКН 3х150)+ 2(ААБ 3х150)
Главный водоотлив	444	0,89	43	16	50	115	0,24				ААБ-6000 3х35
ДДК	265	0,85	26	16	50	180	0,22				ААБ-6000 3х25
Блок № 1	128,5	0,7	12,4	16	50	765	0,37				ААБ-6000 3х25
Блок № 2	410	0,7	39	16	50	205	0,32				ААБ-6000 3х25
Блок № 3	281,5	0,7	27,11	16	50	215	0,23				ААБ-6000 3х25
Блок № 5	153	0,7	14,8	16	50	125	0,07				ААБ-6000 3х25
ТСП-160/6	137,5	0,9	14,7	16	50	100	0,05				ААБ-6000 3х25
ТСВ-400/6/0,4	274	0,65	26,4	16	50	100	0,06				ААБ-6000 3х25

2.4 Расчет токов короткого замыкания

Расчет выполняется методом пересчета тока короткого замыкания с одной точки на другую [1] стр. 254. Для этого составляется схема замещения, с указанием точек короткого замыкания.

Точка К1 - шины ГГП

К2 - точка за реактором

К3 -шины ЦПП

К4 -зажимы двигателя насоса главного водоотлива

К5 - коробка ввода ТСВП-400/6/0,4кВ

К6 - коробка ввода ТСП-160/6/0,23кВ

К7 - ПУПП № 1 Блок1

К8 - ПУПП № 2 Блок 2

К9 - ПУПП № 3 Блок 3

К10 -ПУПП № 5 Блок 5

К11- ДДК

Ток трехфазного к.з. (А) для любой точки сети может быть определен по формуле:



[10] стр. 280

где Uном - номинальное напряжение источника тока (6,3; 0,4 кВ);

Исходя из данных о мощности к.з. Sсист на шинах ГПП,определяется сопротивление внешней системы Хвс из выражения:

Номинальное индуктивное сопротивление реактора РБ10-630-0.25 находится из табл.9.8 по(1)стр95

Хр=0,25Ом

R и Х - соответственно сумма активных и индуктивных сопротивлений цепи до определяемой точки к.з., Ом

Ток двухфазного к.з. (А)

[10] стр. 280

Сопротивление кабеля активное:

, Ом 11.12 [10]

индуктивное Хк = 0,08L, Ом [10] стр 280

Точка К1:

Суммарное индуктивное сопротивление

Х = х_вс + Х_р + х_ск = 0,3 + 0,4 + 0,224 = 0,924 Ом

где Хвс = 0,03 Ом, Х_р = 0,4 Ом (см. раздел 2.3.)

индуктивное сопротивление стволового кабеля

Хск = 0,08 х 4 х 0,7 = 0,224 Ом

Суммарное активное сопротивление

R = r_ск = = 0,3 Ом

А

= 0,87 х 3749 =3262 А

Мощность к.з

МВ А [10] стр 195

Мгновенное значение ударного тока

кА [10] стр 195

где Ку = 1,6 - ударный коэффициент [10] стр 195



кА

Токи короткого замыкания остальных точек сети рассчитываются аналогично табличным методом

Таблица 4

Расчет токов к. з.

точка	R вс Ом	хвс Ом	S мм2	rк Ом	хк ом	rт Ом	хт ом	R Ом	х Ом	Ік3 А	Ік2 А	Sк кВ А	iу кА
К1	-	0,7	4х185	0,3	0,224	-	-	0,3	0,924	3749	3262	39	8,5
К2	0,3	0,924	35	0,07	0,006	-	-	0,37	0,93	3638	3165	-	-
К3	0,3	0,924	25	0,125	0,008	-	-	0,425	0,932	3555	3093	-	-
К4	0,3	0,924	25	0,0625	0,004	-	-	0,3625	0,928	3655	3180	-	-
К5	0,3	0,924	95	0,148	0,036	-	-	0,448	0,96	3437	3262	36	7,8
К6	0,448	0,96	25	0,125	0,008	-	-	0,573	0,968	3237	2817	-	-
К7	0,448	0,96	25	0,3125	0,02	-	-	0,7605	0,98	2936	2554	-	-
К8	0,448	0,96	25	0,5625	0,036	-	-	1,0105	0,996	2567	2233	-	-
К9	0,448	0,96	25	0,8125	0,052	-	-	1,2605	1,012	2253	1960	-	-
К10	0,3	0,924	25	0,9375	0,06	-	-	1,2375	0,984	2303	2004	24	52
К11	0,3	0,924	25	0,0625	0,004	-	-	0,3625	0,928	3655	3180	-	-
К12	0,3	0,924	25	0,0625	0,004	0,0056	0,0089	0,3681	0,9369	3617	3147	-	-
К13	0,3681	0,9369	3х185	0,0028	0,001	-	-	0,3709	0,9379	229	199	-	-

Индуктивное сопротивление трансформатора

, Ом [10] стр. 280

где: Uн - номинальное напряжение вторичной обмотки, кВ

Uк - напряжение к.з. трансформатора, %

Sн - номинальная мощность трансформатора кВ А



Активное сопротивление трансформатора

, Ом 11.11. [10]

где Рк = 4700 Вт - потери короткого замыкания, Вт

І_2н - номинальный ток вторичной обмотки, А

Для ТСВП-160/6

, Ом

, Ом

Сопротивления остальных трансформаторов рассчитываются аналогично

2.5 Расчет распределительных устройств высокого и низкого напряжения стационарных подстанций

Распределительные устройства ЦПП и ЦРП комплектуются из высоковольтных КРУ рудничного исполнения. Выбор КРУ производится по нормальным условиям работы путем сравнения каталожных величин с расчетными. Предусматриваются ячейки вводные, секционные и отходящих присоединений (по числу фидеров)

К установке принимаем КУ-10Ц технические данные которого приведены [11] стр. 251

Выбор ячейки КУ-10Ц выполним в табличной форме



Таблица 5

Условия работы КРУ	Паспортные значения КРУВ-6	Расчетные величины
Номинальное напряжение	Uн =6 кВ	Uр =6 кВ
Номинальный ток	Iн = 1000 А	Iр = 907 А
Номинальный ток отключения	Iо =20 кА	Iк3 = 3,749 кА
Ток электродинамической стойкости	Iамп =51 кА	іу = 8,5кА
Предельный односекундный ток термической стойкости	Iт.ст = 20 кА	Iр.т.ст = 1,2 кА

Фактическое время действия токов к.з. составляет t_фак = 0,3 с, поэтому необходимо расчетный предельный ток к.з. привести к трехсекундному по формуле:

кА

Высоковольтное КРУ подходит по всем параметрам

Другие ячейки принимаются такие же, что и вводная, но на соответствующие токи и никаких других расчетов, кроме защиты не требуется.

Низковольтные распредустройства ЦПП и ЦРП комплектуют из рудничных автоматических выключателей. Выключатель выбирают по расчетному току

Інв ? Ір и проверяют отключающую способность Іо ? 1,2 Ік³ [10] cтр283

Для защиты сборных шин ЦПП и ЦРП от короткого замыкания принимаем максимальное реле прямого действия, встроенное в привод силового выключателя

Ток уставки:



, А [1] стр.281

К_н = 1 - коэффициент надежности

І_н.нд.; І_н.н.д. -пусковой и номинальный токи наибольшего двигателя

Ток уставки высоковольтного двигателя

І_у = К_нІ_пуск , А І_пуск - пусковой ток электродвигателя

Наибольшим электродвигателем является двигатель водоотлива Р_н= 560 кВт, І_н = 71 А, І_п = 462 А(из раздела 1.2)

Тогда ток уставки І_у ? 1,2 (462+907-71)=1558 А

Принимаем І_у = 1800 А

Коэффициент чувствительности

[10] стр. 216

- удовлетворительный

Низковольтную пускозащитную аппаратуру выбирают по напряжению сети, длительно протекающему току нагрузки, мощности потребителя, токовой уставке, а также по максимальному току к.з. отключающая способность автоматических выключателей должна превышать максимально возможный ток трехфазного к.з. в 1,2 раза

І_откл ? 1,2 І_к³[5] стр. 283

Принятое значение уставки защиты проверяют по коэффициенту чувствительности



[5] стр. 216

где: І_к² - расчетный ток двухфазного к.з. в электрически наиболее удаленной точке зоны действия защиты

По расчетному току ввода РП-0,4 кВ І_р = 791 А, выбираем автоматический выключатель АВ-10Н [7] стр. 282 у которого номинальный ток

І_ном = 1000 А > І_р = 791 А

Отключающая способность выключателя

І_о = 60 кА > 1,2 х 3,749 = 4,5 кА - достаточная

Ток уставки защиты ПМЗ встроенной в выключатель определим по формуле:

I_у ? I_{ном.пуск}, А

I_{ном.пуск} - пусковой ток электродвигателя

УІ_{ном.раб.} - сумма номинальных токов всех остальных токоприемников, А

Пусковой ток наибольшего токоприемника 0,4 кВ

І_п.н. ? 6 І_р, А Рабочий ток

А [4] стр 372

где Кс = 0,6 - коэффициент спроса[10] cтр. 177

cos ц = 0.7 - коэффициент мощности [10] стр. 177

Тогда I_у ? 6 х 183 = 1098 А

принимаем І_у =1200 А[7] стр. 282, чтобы не происходило ложных срабатываний защиты при пуске

Чувствительность токовой уставки

- удовлетворительная

Результаты расчетов сведены в таблицу:

Наименование фидера	Iр, А	Iпн.д.	Iнн.д., А	Iу, А	Ікз3	Ікз2	Кч
Ввод ЦРП	907	КУ-10Ц	1000	1800	3749	3262	1,8
Насос водоотлива	71	КУ-10Ц	630	100	3638	3165	-
Комплекс ДДК	36	КУ-10Ц	630	50	3555	3093	-
АТП-500/275	53	КУ-10Ц	630	63	3655	3180	-
УПП «Север”	141	КУ-10Ц	630	900	3437	3262	3,6
Блок 2	40	КУ-10Ц	630	375	3237	2817	7,5
Блок 3	36	КУ-10Ц	630	375	2936	2554	6,8
Блок 4	54	КУ-10Ц	630	750	2567	2233	3,0
Блок 6	12	КУ-10Ц	630	300	2253	1960	6,5
УПП «Юг»	36	КУ-10Ц	630	375	2303	2004	5,3
ТСВ-630/6	51	КУ-10Ц	630	375	3617	3147	8,4
Околоствольный двор	791	АВ-10Н	1000	1200	3617	3147	2,6



РАЗДЕЛ 3. ОХРАНА ТРУДА

3.1 Мероприятия по технике безопасности при электроснабжении горизонта

Камеры для электромашин и подстанций, а также входы в них, прилегающие к ним горные выработки, вентиляционные сбойки на расстоянии не иене 5м в обе стороны от камеры должны быть закреплены негорючим материалом.

В подземных сетях напряжением до 1000В должна осуществляться защита:

трансформаторов и каждого отходящего от них присоединения от токов короткого замыкания с применением автоматического выключателя с максимальной защитой;

электродвигателей и питающих их кабелей, отходящих от магистральных линий или распределительных пунктов, от токов короткого замыкания посредством мгновенной или селективной защиты в пределах до 0,2 с;

электрических сетей от опасных токов утечки на землю, с применением автоматического выключателя в комплексе с реле утечки.

При срабатывании реле утечки тока должна отключаться вся сеть напряжением 1000В, а при осуществлении селективной защиты - только поврежденная линия. Запрещается применение схем, при которых пуск машин и механизмов или подача напряжения на них возможны одновременно с двух мест и более.

Обслуживание электроустановок при напряжении выше 1000 В не допускается без применения защитных средств. Обслуживание электроустановок при напряжении до 1000В не допускается без диэлектрических перчаток. Управлять лебедкой, погрузочной машиной, пусковой аппаратурой разрешается без диэлектрических перчаток, если рукоятки управления имеют изоляционные покрытия.

Не осуществлять ремонт электрооборудования и сетей под напряжением, не оставлять под напряжением не использующиеся электрические сети. На каждом пусковом аппарате должна быть четкая надпись, указывающая включающую им установку или участок, величину уставки тока максимальной защиты, или тока плавкой вставки предохранителя.

Для питания передвижных машин и механизмов, а также для электроустановок в очистных забоях при напряжении 380-660 В применять гибкие экранированные кабели. Не держать гибкие кабели в виде «Бухт» и «восьмерок». Не присоединять жилы кабеля к зажимам трансформатора, электродвигателя и аппаратов без наконечников, шайб.

Реле утечки тока должно проверяться на срабатывание в начале каждой смены, измерение сопротивления изоляции электроустановок и кабелей производиться перед включением после монтажа и переноски, после аварийного отключения защиты, после длительного пребывания в бездействии.

Ремонт машин и аппаратов до 1000В должны осуществлять лица, имеющие соответствующую квалификацию. Открывать или ремонтировать машины и аппараты напряжением выше 1000В могут лица, назначаемые главным механиком или энергетиком шахты и имеющие допуск к обслуживанию таких установок.

При входе в электромашинные камеры должны висеть таблички с надписью «Вход посторонним запрещается». Двери камер должны открываться наружу и не препятствовать движению транспорта. При отсутствии обслуживающего персонала двери камер должны быть закрыты на замок. Проходы в камерах между машинами и аппаратами должны быть не менее 0,8м, а между стенами камер и оборудованием - не менее 0,5м.

В камерах должны находится в исправном состоянии электрозащитные средства и противопожарный инвентарь.

Любое производство работ, связанных с переключениями, должно производится только по наряду и в строгом соответствии с утвержденными инструкциями по безопасным условиям работы.

При ежесменном осмотре РУ и электроприемников, обращают внимание на состояние токоведущих частей, исправность блокировочных устройств, надежность контактных соединений, заземлений, исправность релейной защиты, измерительных приборов и ограждающих устройств.

Все электрооборудование должно подвергаться периодическим наладкам и испытаниям в сроки и в объемах, которые устанавливают ПУЭ, ПТЭ и ПТБ, а также Нормы испытания электрооборудования и Руководство по ревизии.

Согласно ЕПБ в подземных выработках должны применяться электрические машины, трансформаторы, аппараты и приборы только в рудничном исполнении, удовлетворяющие требованиям Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования.

3.2 Противопожарные мероприятия

Для каждой шахты должен быть составлен проект противопожарной защиты, который согласуется с командиром ВГСЧ, органами пожарного надзора и утверждается главным инженером комбината, рудоуправления. В проектах должно быть предусмотрено использование для пожаротушения всех действующих водоотливных магистралей, водопроводов, оросительных систем и воздухопроводов. При наличии только воздухопроводов предусматривается прокладка специальных противопожарных трубопроводов.

Основные требования к противопожарному водоснабжению горных выработок заключаются в следующем:

противопожарный водопровод прокладывается во всех действующих откаточных выработках;

расчет противопожарного водоснабжения ведется на тушение одного развившегося в шахте пожара;

расчет воды определяется из расчета не менее 54 м³/ч.

Специальные противопожарные водопроводы должны прокладываться диаметром 100 (магистральные) и 50 мм (разводящие трубы). Во всех противопожарных трубопроводах давление воды у пожарных кранов должно быть от 0,4 до 1 МПа и обеспечивать расход воды не менее 3м³/ч на 1м² поперечного сечения выработок. На противопожарных трубопроводах должны устанавливаться пожарные краны диаметром около 63мм в следующих местах:

у сопряжения стволов с околоствольными дворами;

в наклонных выработках через каждые 50м;

у каждой камеры, у пересечений и ответвлений выработок;

в горизонтальных прямых выработках через каждые 200м.

Для локализации и тушения пожара в стволе шахты устраиваются водяные завесы.

Противопожарные трубопроводы должны быть наполнены водой, и постоянно находиться под давлением.

Каждая шахта для подготовки ее к локализации возможных пожаров должна быть обеспечена средствами пожаротушения.

Все подземные камеры должны иметь оборудование и противопожарные средства. Центральная подземная подстанция, электровозное депо, зарядные камеры, склады ВМ должны иметь по четыре огнетушителя; камера водоотлива, участковые трансформаторные камеры, электрораспределительные пункты, медпункты и др. - по два огнетушителя, камеры ГСМ - по шесть огнетушителей. Во всех камерах должен быть песок в объеме 0,2-0,4 м³ и одна-две лопаты.

Для быстрой доставки средств пожаротушения к месту возникновения пожара или производства работ по изоляции пожарного участка на каждом действующем горизонте шахты в специально отведенной выработке устанавливается противопожарный поезд, который состоит из нескольких вагонеток, загруженных необходимым оборудованием, материалами, огнетушителями, инструментом. Депо противопожарного поезда может служить одновременно складом противопожарных материалов. Подъездные пути к депо должны быть постоянно исправны и не загромождены вагонами.

На всех шахтах, находящихся в эксплуатации, строительстве или реконструкции согласно ЕПБ должны быть выполнены мероприятия, предотвращающие возникновение пожаров в горных выработках.

Устья стволов, шурфов, подающих свежий воздух, должны иметь металлические ляды или двери.

Копры и надшахтные здания при стволах, штольнях и шурфах, подающих свежий воздух, сооружаются из несгораемого материала.

Тушение пожара необходимо производить в соответствии с планом ликвидации аварий и проектом противопожарной защиты предприятия.

Очаги пожара необходимо ликвидировать с применением воды, углекислоты, инертной породы, глинистых растворов, высокократной стойкой пены и других средств пожаротушения. Для тушения пожара, возникшего от возгорания горючих жидкостей, электрических кабелей, масла в трансформаторах или в других электрических устройствах необходимо применять песок или специальные огнетушители.

Причины пожаров и меры их предупреждения:

Чрезмерное увеличение тока в цепи в результате к.з. или перегрузки - все линии снабжаются защитой с помощью максимальных реле, предохранителей, тепловых реле.

Размыкание под нагрузкой контактов или проводников - применять дугогасительные камеры, блокировки, использовать бронированные кабели, прокладывать их на высоте исключающей повреждения их трансформаторным средством, использовать гибкие кабели экранированные, что обеспечивает автоматическое отключение кабеля от сети при любых повреждениях.

Высокое сопротивление в местах контактных соединений - профилактика, не допускать соединения проводов соединения проводов скруткой.

Утечки на землю - применять реле утечки, блокировочные реле утечки, компенсацию емкостной составляющей тока.

При возникновении пожара необходимо обесточить электроустановку, пользоваться песком, углекислыми огнетушителями, инертной пылью.

При появлении в электроустановке открытого устойчивого пламени тушение обычными способами не достигает цели и может привести к поражению электрическим током лиц, производящих тушение и находящихся рядом. Возможно усиление и дальнейшее распространение пожара, нанесение значительного ущерба электроустановкам.

Поэтому, приступая к тушению пожара в электроустановках, последнюю необходимо обесточить. Одновременно должны быть обесточены электроустановки, находящиеся рядом.

Тушение пожара электроустановок находящихся под напряжением производится по спец. инструкции.

Тушение электроустановок выполняют углекислотными огнетушителями. При быстром испарении жидкой углекислоты образуется твердая (снегообразная) углекислота которая, будучи направлена в зону пожара, снижает концентрацию кислорода, охлаждает горящее вещество.

К профилактическим мероприятиям по предупреждению пожаров можно отнести: запрещение открытого огня в шахтах и соблюдение специальных мер предосторожности при выполнении огневых работ в горных выработках; надежная защита шахтных электрических сетей от перегрузок, коротких замыканий и опасных токов утечки; соблюдение правил безопасности при ведении взрывных работ; контроль за состоянием всех шахтных машин и механизмов.

Организационно-технические мероприятия направлены на сокращение возможных объектов горения и обеспечение возможности быстрой локализации и ликвидации очагов горения; крепление наиболее ответственных выработок огнестойкой крепью и размещение в шахте эффективных средств пожаротушения, позволяющих ликвидировать пожар в начальной стадии.

3.3 Выбор защитных средств

Для безопасного обслуживания электроприемников горизонта применяют электрозащитные средства, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электрического поля.

В камерах ЦРП, ЦПП должны постоянно находиться в исправном состоянии электрозащитные средства и противопожарный инвентарь: диэлектрические перчатки и боты, маты или деревянные решетки на изоляторах; песок или инертная пыль - по 0,2м³

Электрозащитные средства делятся на две группы:

а) основные электрозащитные средства - средства, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и, которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

б) дополнительные электрозащитные средства - средства, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами.

Средство защиты должно быть рассчитано на применение при наибольшем допустимом рабочем напряжении.

В камерах ЦРП, ЦПП должны постоянно находиться:

изолирующие штанги и клещи - по одному на каждое напряжение;

указатели напряжения - по одному на каждое напряжение;

диэлектрические перчатки - не менее двух пар;

слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками;

диэлектрические галоши - одна пара;

диэлектрические коврики;

изолирующие подставки;

плакаты и знаки безопасности;

переносные заземления - не менее двух;

временные ограждения - не менее двух;

защитные очки - двое;

противогазы - два.

3.4 Расчет освещения

Так как стены камеры ЦРП согласно ЕПБ белятся и, имеют высокий коэффициент отражения, то для расчета применяем метод светового потока.

Среднее значение светового потока

, лм 13.4 [10]

Еmin = 75 лк - минимальная освещенность камер подземных подстанций по ЕПБ [1] табл. 37.1

S - площадь камеры, м²

Площадь камеры определяем исходя из габаритных размеров, установленного оборудования с учетов проходов. Проходы в камерах между машинами и аппаратами не должно быть меньше 0,8 м, а между стенами и оборудованием - не менее 0,5 м

Камера ЦПП

Габаритные размеры: ТСВ-630/6: 2930х1170х1580 мм [8]

Габаритные размеры ячейки КРУ 750х1000х2000[11]

Габаритные размеры АТП-500/275: 1135х740х1950 мм

Тогда длина камеры

L = 0,5 + 0,8 + 0,5 +1,17 = 4,14 м

принимаем Н =5м

Длина

L=0,5+2,93+0,8+1,135+0,8+1,135+0,8+1,135+0,5+0,5 +15+0,5=25,7 м

Принимаем L = 26 м

ширина камеры:

В=0,5+1,17+0,8+1,17+0,5=4,2м

Принимаем В = 5 м

Тогда площадь камеры

S= 26 х 5 = 130 м²

Тогда световой поток

F = 6,85 х75 х 130 = 66788 лм

Принимаем светильники РНЛ 2х40 со световым потоком Fсв =2х2480 лк

Необходимое число светильников

и располагаем их вдоль камеры в два ряда.

Расчетная мощность трансформатора

кВ А 13.9 [10]

где Рсв =100 Вт - мощность светильника;

cosц =0,5 - коэффициент мощности для люминесцентных ламп;

з_с = 0,95 - к.п.д. сети

кВ А

Принимаем трансформатор ТСШ-4 [8] стр. 65

Номинальная мощность Sн = 4 кВ А > Sр = 2,95 кВ А

Составляем расчетную схему и определяем первичный и вторичный токи трансформатора и ток ветви

Напряжение первичное принимаем 380 В, вторичное, соответствует принятым светильникам U₂ =127 D

А

А

А

Ток ветви

А

А

Для подключения трансформатора к сети напряжением 380 В принимаем магнитный пускатель ПВИ-25 в комплекте с УАКИ-127

В пускатель встроена максимальная защита. Ток уставки

Iу ? 3 х I₁ = 3 х 4,5 = 13,5 А [10] стр 69

Принимаем Iу = 63 А

Принимаем с первичной стороны трансформатора кабель ААБГ 3х2,5 (бронированный с алюминиевыми жилами, без наружного джутового покрова), номинальный допустимый ток которого Iдоп = 22 А > Iр = 4,5 А [10]стр 185.

Тот же кабель принимаем для подключения светильников, т.к.

І_в=6,7А < І_доп = 22 А



Потеря напряжения для кабеля ветви[10] стр. 188

Сечение кабеля по потере напряжения

< 2% - удовлетворительно

где L = 26/2=13 м

3.5 Расчет заземления

Нормируемая величина сопротивления заземления в подземных выработках согласно ЕПБ

R_н = 2 Ом

Местные заземлители имеют длину 2,5 м, толщину 3 мм. Такие заземлители укладывают горизонтально в сточную канавку между слоями песка или мелких кусков породы толщиной: снизу - 50 мм; сверху - 150 мм.

Сопротивление растекания одного полосового заземлителя определяется по формуле:

1.19. [4] стр 38

где с = 7 х 10³ Ом см - удельное сопротивление грунта мягкий песчаник 1.2. [16] стр 38

? = 250 см - длина полосы заземлителя

в = 30 см - ширина полосы заземлителя

h = 20 см - глубина заложения

= 23,8 Ом

Общее сопротивление всех местных заземлений с учетом сопротивления брони и свинцовой оболочки определяется по формуле

1.17. [16]

где r_k = 0,3 Ом -сопротивление заземляющей магистрали,

Ом

Общее сопротивление центрального заземлителя без учета сопротивления заземлителя

R^// = 0,5 R^/, Ом

R^// = 0.5 х 4,91 = 2,46 Ом

Общешахтное сопротивление с учетом сопротивления центрального заземлителя в зумпфе R_ц = 1,5 Ом [16] стр 39

[16] стр 37

Сопротивление общешахтной заземляющей сети меньше, чем 2,0 Ом, что удовлетворяет требованию.

РАЗДЕЛ 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Определение расхода электроэнергии и основных технико-экономических показателей электропотребления

Элекроприемники	Установленная мощность кВт	Кс	Расчетная мощность	Машинное время	Суточное потребление электроэнергии
			Рр кВт	Qр квар		Wа кВт час	Wр квар час
Участок № 1	376,8	0,7	264	269	22	5808	5918
Участок № 2	412	0,7	285	294	21	5985	6174
Участок № 3	396,9	0,7	259	264	20	5180	5280
Участок № 4	564	0,7	395	403	19	7505	7657
Участок № 6	119	0,7	83	85	20	1660	1700
Водоотлив	1680	0,8	1344	651	24	32256	15624
ДДК	350	0,9	315	195	18	5670	3510
Электровозная откатка	900	0,55	495	240	15	7425	3600
Околоствольный двор	560	0,65	364	371	15	5460	5565
Итого			3804	2772		76949	55028

Средневзвешенный коэффициент мощности

Среднегодовая активная мощность

Среднегодовая реактивная мощность

квар

Годовая стоимость активной электроэнергии

С = в х Wа,х 300, грн,

где в = 0,24 грн. - тариф 1 кВт час активной электроэнергии

С = 76949 х 0,24х300 = 5540328 грн.

Удельный расход электроэнергии

кВт /т 7,5 [1]

Аг = 850000 т - объем годовой добычи

кВт /т

Себестоимость продукции по затратам на электроэнергию

С = 27,2 х 0,24 = 6,5 грн/т

Электровооруженность труда

кВт час /чел

где N = 300 человек - численность работающих.



Использованная литература

1. Дзюбан В.С. Справочник энергетика угольной шахты М. Недра 1983 г.

2. Светличный П.Л. Справочник энергетика угольной шахты. М. Недра 1971 г.

3. Озерный М.И. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт М.Недра 1975 г.

4. Абзалов Р.Ф., Заслов А.Я. Электрообородование и электроснабжение горных предприятий. М.: Недра, 1977, 294с.

5. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. М.: Недра, 1977, 223с.

6. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. М., Энергоатомиздат, 1986.

7. Справочник механика рудной шахты. Донченко А.С. М., Недра, 1978. 583с.

8. Умнов А.Е. Охрана труда и противопожарная защита в горно-рудной промышленности. М. «Недра» 1985г.

9. Горные машины для подготовительных работ. Справочное пособие. Донецк: Донбасс, 1979, 118с.

10. Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий М.Недра 1988 г.

11. Энергетика и электрификация. Журнал 1. 2000 г. Бондарчук Р.Ф.

Размещено на Allbest.ru