Расчётный ток для двигателей потребителей не должен превышать номинального тока общего ввода модуля аппарата управления и должен удовлетворять условию:

I_Н ? ?I_Н.Д.

Укажем потребителей, подключенных к выводам данного устройства управления.

Ввод №1 (I_Н = 63 А) - насосная станция №1 (I_Н.Д. = 59,5 А);

Ввод №2(рев.) (I_Н = 250 А) - конвейер штрека (I_Н.Д. = 121 А);

Ввод №3 (I_Н = 63 А) - насос орошения (I_Н.Д. = 32,5 А);

Ввод №4 (I_Н = 63 А) - насосная станция №2 (I_Н.Д. = 59,5 А);

Ввод №5 (I_Н = 250 А) - резерв.

Ввод №6 (I_Н = 63 А) - резерв;

Ввод №7(рев.) (I_Н = 250 А) - резерв.

Ввод №8(рев.) (I_Н = 32 А) - предохранительная лебедка (I_Н.Д. = 15,8 А).

500 А ? 59,5 + 121 + 32,5 + 59,5 + 15,8 = 288,3

500 А > 288,3 А

В связи с тем, что модуль комплектного устройства не в состоянии скоммутировать все участковые потребители (остается не запитанным комбайн и конвейер лавы), то для их питания предусматриваем автоматический выключатель АВ-400ДО 2 (обеспечение защиты), пускатель ПВ-250-В (I_Н = 250 А) для непосредственной коммутации силовой цепи двигателя комбайна и ПВИ-250БТ (I_Н = 250 А), для непосредственной коммутации силовой цепи двигателей конвейера лавы.

Уставка МТЗ рассчитывается из следующих условий:

I_уст ? I_п,

где I_уст - номинальный ток уставки, А;

I_п - пусковой ток электродвигателя потребителя, А.

I_уст ? I_н.п. + ? I_н,



где I_н.п. - номинальный пусковой ток наиболее мощного потребителя, А;

I_н - сумма номинальных токов остальных потребителей, А.

Надежность срабатывания уставки определяется с помощью коэффициента чувствительности:

К_ч = ? 1,5.

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП определяется из условия:

У = ,

Где I_н.д - номинальный ток электродвигателя потребителя, А;

I_{н.пускателя} - номинальный ток пускателя, А.

Уставка МТЗ для АВ 400ДО 2:

I_уст ? 846 + 220 А,

I_уст ? 1066 А

I_уст = 1200 А.

Уставка МТЗ двигателей комбайна:

I_уст ? 750 А,

I_уст = 750 А,

К_ч = ? 1,5,

К_ч = 2,92 > 1,5,

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП комбайна:

У = .

Уставка МТЗ двигателей конвейера лавы:

I_уст ? 846 А,

I_уст = 875 А,

К_ч = ? 1,5,

К_ч = 1,74 > 1,5,

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП конвейера лавы:

У = .

Уставка МТЗ двигателей конвейера штрека:

I_уст ? 453,8 А,

I_уст = 500 А,

К_ч = ? 1,5,

К_ч = 2,94 > 1,5,

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП конвейера штрека:

У = .

Уставка МТЗ двигателей насосной станции:

I_уст ? 387 А,

I_уст = 405 А,

К_ч = ? 1,5,

К_ч = 5,53 > 1,5,

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП насосной станции:

У = .

Уставка МТЗ двигателя станции орошения:

I_уст ? 228 А,

I_уст = 250 А,

К_ч = ? 1,5,

К_ч = 5 > 1,5,

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП станции орошения:

У = .

Уставка МТЗ двигателя предохранительной лебедки:

I_уст ? 130 А,

I_уст = 138 А,

К_ч = ? 1,5,

К_ч = 9 > 1,5,

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП предохранительной лебедки:

У = .

Все расчёты свожу в единую таблицу 6.1.

Таблица 6.1 Ведомость коммутационных аппаратов

Потребитель	Iн.д, А	I(3)кз, А	Тип аппарата	Iн.пускателя, А	Ток отключения, А	Iуст, А	Уставка ТЗП	Кч
АВ-400ДО 2	1066	-	А3732	400	11000	1200	-	-
Комбайн	220	3082	ПВ-250-В (КТ12)	250	3000	750	0,88	2,92
Конвейер лавы	130	2146	ПВИ-250БТ (КТУ-4Б)	250	4000	875	0,52	1,74
Станция управления СУВ-350А
Общий ввод	500	-	А3732	288,3	20000	1000	-	-
Насосная станция№1	59,5	3140	КТУ-2А	63	1500	405	0,94	5,53
Конвейер штрека	121	2057	КТУ-4А	250	4000	500	0,49	2,94
Станция орошения	32,5	1746	КТУ-2А	63	1500	250	0,52	5
Насосная станция№2	59,5	3140	КТУ-2А	63	1500	405	0,94	5,53
Предохранительная лебедка	15,8	1746	ПМА	32	4000	138	0,49	9



7. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧЕК ТОКА

Аппараты защиты от утечек тока работают устойчиво при емкости сети не более 1 мкФ. Поэтому проверка сводится к сравнению ёмкости кабельной низковольтной сети с допустимой ёмкостью сети.

,

Где C_i - емкость силовой жилы относительно земли при температуре 20?С мкФ/км;

L_i - длина i-того кабеля, м;

К_вtci - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды и загрузку кабеля;

C_д - допустимая емкость сети (C_д = 1мкФ);

Данные проверки сводим в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 - Емкость электрической сети

Наименование потребителя	Марка кабеля	Длина кабеля, м	Емкость кабеля, мкФ/км
Магистральный кабель РП-1,2	ЭПвБВ 3*70+1*35	10,5	0,406
Магистральный кабель РП-0,66	ЭПвБВ 3*35+1*16	10,5	0,369
Кабель комбайна	КГЭШ 3*70	242	0,87
Конвейер лавы	КГЭШ 3*25	242	0,424
Конвейер штрека(головной)	КГЭШТ 3*25	22	0,424
Конвейер штрека(хвостовой)	КГЭШТ 3*10	55	0,345
Насосная станция №1	КГЭШ 3*10	22	0,345
Насосная станция №2	КГЭШ 3*10	22	0,345
Станция орошения	КГЭШ 3*6	55	0,27
Лебедка предохранительная	КГЭШ 3*6	55	0,27
Всего		736



0,39 мкФ < 1 мкФ

Таким образом мы видим, что условие выполняется, а это говорит о том, что защита от утечек тока будет работать устойчиво.



8. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА НАГРУЗКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Графики нагрузки строят для оптимального регулирования режима электропотребления и расчета расхода электроэнергии. Строится суточный график нагрузки для активной и реактивной мощности. Нагрузка должна быть распределена таким образом, чтобы в часы максимума нагрузки энергосистемы шахта использовала минимально возможную активную мощность. При этом не должна снижаться производительность шахты и условия обеспечения безопасности. Данные графика нагрузки используют для определения заявленной активной получасовой мощности и расхода активной энергии.

Заявленную активную мощность принимают равной максимальной получасовой мощности, совпадающей с максимумом нагрузки энергосистемы. Суточный расход активной и реактивной энергии определяем по формуле:

,

,

Где P_i - активная мощность, используемая в течение времени t_i, кВт;

t_i - время работы системы с неизменной нагрузкой, ч;

Q_i - реактивная мощность, используемая в течение времени t_i, кВАр.



Рисунок 8.1 - Суточный график нагрузки по шахте



9. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Экономия электрической энергии в масштабах всей шахты сводится к выбору наиболее оптимальных схем электроснабжения, выбору оптимальных режимов работы потребителей, к компенсации реактивной мощности.

В данном проекте предусмотрена компенсация реактивной мощности не только на поверхности (на ГПП), но и в подземных условиях (на ЦПП и РПП-6). Для этих целей предусмотрены конденсаторные установки. На них компенсируется большая часть реактивной мощности, что позволяет уменьшить потребление реактивной мощности и уменьшить сечения применяемых кабелей, что также благоприятно влияет на экономическую сторону проекта.

Особое внимание уделяется снижению оплаты за электроэнергию за счёт снижения установленной активной мощности в часы вечернего и утреннего максимума нагрузки. Согласно графику нагрузки в часы утреннего максимума работает ремонтная смена. Это обстоятельство позволяет исключить нагрузку очистных и проходческих участков, конвейерного транспорта и скипового ствола. В ремонтную смену постоянно клетевой подъём, подземные подъёмные установки, задействованные на доставке материалов, однако они потребляют значительно меньше электроэнергии, этим достигается снижение нагрузки по шахте. В часы вечернего и утреннего максимума отключается главная водоотливная установка.

К локальным мероприятиям по экономии электрической энергии относятся: применение электрооборудования оптимальной мощности, применение энергосберегающих технологий, проведение организационно-технических мероприятий, направленных на экономию электроэнергии.



10. АВТОМАТИЗАЦИЯ И ТЕЛЕМЕХАНИКА В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Под автоматизацией энергосистем понимают внедрение устройств и схем, осуществляющих управление режимами производства, передачи и распределения электроэнергии в нормальных и аварийных режимах. В системах электроснабжения угольных шахт нашли применения следующие основные виды системной автоматики: автоматическое включение резерва (АВР), автоматическое повторное включение (АПВ), автоматическое регулирование напряжения, автоматическая частотная разгрузка (АЧР), а также диспетчерское управление.

Согласно ПУЭ применение АПВ обязательно на всех воздушных и кабельно - воздушных линиях напряжением до 1000 В и выше.

В последние годы в системах электроснабжения находят все более широкое применение автоматизированные системы управления электроснабжением (АСУЭ), т. е. системы, осуществляющие управление не только в аварийных, но и в нормальных режимах. В системах электроснабжения угольных шахт АСУЭ также начинает внедряться. Так, для угольных шахт рекомендована автоматизированная 32-канальная информационно-логическая система сбора, учета, контроля, прогнозирования и управления электропотреблением ИЛСЭ1-32. Система выполнена на базе микро-ЭВМ и предназначена для технического учета и регистрации расхода электроэнергии по предприятию, технологическим процессам, цехам, группам и отдельным потребителям, а также для анализа электропотребления, контроля за расходом электроэнергии, прогнозирования расхода и управления электропотреблением (отключение потребителей в соответствии с установленной очередностью в часы максимума нагрузок энергосистемы).



Рисунок 10.1 - Блок-схема системы ИЛСЭ1-32.

Автоматическое включение резерва.

К устройствам АВР предъявляют следующие основные требования:

- устройства должны приходить в действие в случае исчезновения напряжение на шинах подстанции по любой причине;

- с целью уменьшения длительности перерыва в питании потребителей включение резервного источника должно производиться сразу же после отключения рабочего источника;

- для исключения многократных включений резервного источника не устранившееся к.з действие АВР должно быть однократным.

Рисунок 10.2 - Упрощенная схема АВР трансформатора



Особенностью данной схемы является то, что при исчезновении напряжения на одной из линий, АВР включает секционный выключатель, а при восстановлении напряжения на линии автоматически восстанавливается нормальная схема подстанции.

Автоматическое повторное включение.

Могут быть однократного и многократного действия.

Подача импульса на включение выключателя при однократном АПВ осуществляется с задержкой в 0,3 - 0,5 с. Время задержки при двукратном АПВ составляет 10 - 15 с.

АПВ выполняет следующие функции:

- приходит в действие при аварийном отключении выключателя;

- не приходи в действие при оперативном отключении выключателя персоналом, а также в случаях, когда выключатель отключается релейной защитой сразу же после его включения персоналом, т. е. при включении на устойчивое к. з.;

- обеспечивает заданную кратность и минимально возможное время действия;

- автоматически подготавливает выключатель, на который действует устройство, к новому действию после его включения.

Рисунок 10.3 - Схема однократного АПВ



Автоматическое регулирование напряжения.

Регулировать напряжение у потребителя можно следующими способами: 1) изменением напряжения на шинах источника; 2) изменением коэффициента трансформации силового трансформатора; 3) изменением реактивной мощности Q, передаваемой по линии, что может осуществляться регулированием возбуждения синхронных компенсаторов или электродвигателей, а также изменением суммарной мощности конденсаторов, установленных на подстанции.

Автоматически регулировать напряжение непосредственно у потребителя (приемная подстанция) можно, используя второй и третий из указанных выше способов.

Автоматическое регулирование напряжения на подстанциях путем изменения коэффициента трансформации силового трансформатора находит все более широкое применение и промышленностью выпускаются регуляторы АРТ-1Н, которые осуществляют автоматическое управление электроприводом с помощью переключателя отпаек.

Рисунок 10.4 - Структурная схема автоматического регулятора напряжения, установленного на трансформаторах.

Автоматическая частотная разгрузка.

Устройство автоматической частотной разгрузки (АЧР) предусматривают на подстанциях и распределительных пунктах предприятий для отключения части электроприемников при возникновении дефицита активной мощности в питающей энергосистеме. Установлены три категории схем частотной разгрузки:

1) с малым временем действия (0,25 - 0,5с)

2) с единой уставкой по частоте и различными уставками по времени

3) дополнительная категория, действующая при возникновении местного глубокого дефицита активной мощности.

Устройство АЧР размещают на подстанциях и РП, от шин 6-10 кВ от которых непосредственно получают питание электроприемники, подлежащие отключению при действии АЧР.



11. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОМУ ПРИМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Одной из важнейших задач в области электрификации угольных шахт является обеспечение условий безопасного применения электроэнергии, т. е. предотвращения поражений людей, пожаров и взрывов метано-воздушной смеси или угольной пыли в результате действия электрического тока.

Основные мероприятия для обеспечения безопасного применения электроэнергии в угольных шахтах следующие:

1) применение взрывобезопасного электрооборудования, в котором взрывозащита обеспечивается при помощи взрывонепроницаемых оболочек и искробезопасных электрических цепей;

2) использование эффективных устройств защиты от поражения электрическим током и от пожаров;

3) применение устройств автоматического быстродействующего защитного отключения электроэнергии и т. п.

Обеспечение безопасного применения электроэнергии в угольных шахтах достигается в первую очередь исполнением электрооборудования, исключающим распространение возникших внутри оболочки искр или дуги в окружающую взрывоопасную атмосферу. Рудничное силовое электрооборудование заключается во взрывонепроницаемые оболочки, сопряжения различных деталей которых имеют щелевые зазоры, выполняющие защитные функции. Для эффективности щелевой защиты необходимо, чтобы щели в местах соединений и стыков выполнялись соответствующей длины и ширины, обеспечивающих хорошую теплопроводность для интенсивного отбора тепла у вырывающихся через зазоры продуктов воспламенения.

Среди известных способов безопасного применения электроэнергии в угольных шахтах особое место занимает искробезопасное исполнение электрических цепей, основанное на том, что при коммутации электрической цепи с правильно выбранными параметрами или не возникает никакого разряда, или возникающий разряд не может вызвать воспламенение взрывчатой атмосферы. Основным средством обеспечения искробезопасности цепей является применение ограничителей напряжения и тока разряда. В качестве ограничителей служат различного рода искрогасящие шунты к индуктивным элементам и специальные источники питания с ограниченными токами к. з.

Особое и весьма существенное значение для обеспечения электробезопасности имеют уровень сопротивления изоляции сети и состояние защитного заземления. В связи с этим на угольных шахтах применяют автоматический контроль целостности (или величины сопротивления) заземляющей жилы и различные устройства автоматического контроля сопротивления изоляции сети относительно земли. В настоящее время в угольных шахтах кроме устройств защиты от утечек, УАКИ и АЗАК эксплуатируются реле утечки РУ-127, РУ-220, РУ-380, и РУ-660, которые обладают самоконтролем исправности элементов схемы контроля изоляции и защитного отключения. Для электрических сетей напряжением 1140 В комплект аппаратуры зашиты oт утечек состоит из блока защитного отключения БЗО, который воздействует на автоматический выключатель, отключающий сеть при снижении сопротивления изоляции до недопустимо низкого уровня и при возникновении опасных утечек тока на землю и блока компенсации емкостных токов, обнаружения и закорачивания поврежденной фазы сети на землю БКЗ.

Основной функцией БКЗ является снижение кратковременных токов утечки шунтированием поврежденной фазы на землю. Компенсация емкостной составляющей тока утечки осуществляется статически и непрерывно до и после отключения автоматического выключателя.

Значительное повышение электробезопасности при использовании электроэнергии в угольных шахтах достигается с помощью коммутационных аппаратов, осуществляющих защитное опережающее отключение, которое состоит в предотвращении образования опасной электрической дуги в месте повреждения изоляции или электрической цепи путем быстрого отключения поврежденного участка цепи или электрооборудования при опасной концентрации метана. Время отключения сети или время защитного отключения энергии должно быть меньше времени развития аварии в системе или времени порога опасности.

Защитное отключение используют как средство, предотвращения электротравматизма, предотвращения пожара на электроустановках в шахтах, снижения вероятности воспламенения взрывчатой атмосферы.



ВЫВОДЫ

В ходе выполнения курсового проекта был произведён выбор системы электроснабжения шахты и выбор питающих напряжений, рассчитаны нагрузки ПУПП, РПП-6, ЦПП и в целом по шахте, произведён выбор кабелей, электрооборудования и средств защиты.

Построен график нагрузки и определён расход электроэнергии по шахте, разработаны мероприятия по экономии электроэнергии и безопасному применению электрооборудования. Представлена схема электроснабжения шахты. При выполнении расчетов главной целью было получение надежной системы с рациональным изложением материалов.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дегтярева В.В., Серова В.И., Цепелинского Г.Ю. Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Под общей редакцией - М.: Недра, 1988. - 727с.

2. Гойхман В.М., Миновский Ю.П. Регулирование электропотребления и экономия электроэнергии на угольных шахтах. - М.: Недра, 1988. - 190с.

3. Справочник по взрывозащищенному электрооборудованию. Под общей редакцией А.И. Пархоменко.- К.: Техника, 1990. - 198с.

4. Щуцкий В.И., Волощенко Н.И., Плащанский Л.А. Электрификация подземных горных работ: Учебник для ВУЗов - М.: Недра, 1986. - 364с.

5. Руководство по ревизии, наладке и испытанию подземных электроустановок шахт. Под редакцией В.В. Дегтярева, Л.В. Седакова - М.: Недра. 1989.- 614с.

6. Цапенко Е.Ф., Мирский М.И., Сухарев О.В. Горная электротехника - М.: Недра, 1986. - 432с.

Размещено на Allbest.ru