Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Поле угольного разреза «Бачатский» расположено в пределах Бачатского месторождения в северо-западной части Кузнецкого бассейна.

По административному положению поле разреза находится на территории Беловского и Гурьевского районов Кемеровской области Российской Федерации. В непосредственной близости от южной границы разреза по долине реки Большой Бачат, проходит электрифицированная железная дорога Новокузнецк-Новосибирск, связывающая месторождение с крупными административными центрами Кузбасса и Сибири. По долине реки Малый Бачат, в 1 км севернее поля разреза, проходит железнодорожная ветка Белово-Гурьевск, к которой примыкают подъездные пути разреза «Бачатский». Ближайшим промышленным центром является город Белово, удалённый на 30 км к востоку от месторождения. Населенные пункты: деревни Шестаково, Мамонтово, Артышта, поселок Бачаты, расположенные поблизости, соединены между собой шоссейными и грунтовыми дорогами.

В пределах поля разреза выделены отложения верхнебалахонской подсерии верхнепермского возраста, включающей (в стратиграфической последовательности сверху вниз) Усятскую, Кемеровскую и Ишановскую свиты. [1]

Усятская свита включает пласты VIII-I Внутренние. Мощность свиты составляет 150 м, рабочая угленосность - 9%. Литологический состав вмещающих пород характеризуется переслаиванием песчаников и алевролитов.

Кемеровская свита, развитая на всей площади разреза, характеризуется самой высокой угленосностью благодаря наличию в ней очень мощных пластов Горелого и Мощного. Мощность свиты от почвы пласта Мощного до кровли пласта II Характерного изменяется от 153 до 240 м. Рабочая угленосность 20-38%. В составе свиты широко распространены песчаники, мощность слоев которых достигает 30-50 м.

Ишановская свита, вскрытая верхняя часть разреза которой составляет 80 м, содержит 7 пластов угля, промышленное значение и повсеместное распространение имеют только три верхних - III, II и I Безымянные. Рабочая угленосность вскрытой части 10%. В составе свиты преобладают песчаники.

Поле разреза «Бачатский» отрабатывается одновременно тремя эксплуатационными участками (Северным, Центральным и Южным), расположенными в границах единого карьерного поля.

Развитие горных работ осуществляется по продольно-углубочной двухбортовой схеме. Схема вскрытия поля разреза осуществляется как траншеями внешнего заложения, так и скользящими съездами в рабочей зоне и на погашенных бортах.

На транспортировании угля и на перевозке вскрышных пород используется автомобильный транспорт.

Угольный разрез «Бачатский» снабжается электроэнергией от подстанции 220/110/10 кВ «Бачатская» установленной мощностью 2х125=250 МВА.

В данной курсовой работе рассмотрим ведение горных работ на Северном участке «Бачатского угольного разреза».

1. Требования к схемам электроснабжения

Для открытых горных работ применяют схемы продольного, поперечного или комбинированного распределения электроэнергии. Любая из схем может иметь односторонние или двухсторонние питание с расположением ЛЭП вне зоны ведения буровзрывных работ. На глубоких карьерах или разрезах с большим количеством одновременно разрабатываемых уступов может применяться радиально-ступенчатая схема питания.

В продольных схемах радиальные и магистральные ВЛ могут сооружаться по трасам, проложенным по поверхности разреза, а также по рабочим уступам и предохранительным бермам вдоль фронта работ. В поперечных схемах по периметру разреза или карьера за технической границей отработки сооружают магистральные бортовые ВЛ, к которым через переключательные пункты подключают ответвления ВЛ или КЛ. Данные ответвления спускаются к местам разработки, пресекая уступы, и дают питание передвижным переключательным пунктам. В комбинированных схемах применяют сочетание продольных и поперечных схем.

Передача электроэнергии производится напряжением 6 кВ воздушной линии. Для распределения электроэнергии по промплощадке разреза существует подстанция 6/0,4/0,23 кВ.

Для электроснабжения потребителей горных работ и отвалов породы предусматриваются следующие уровни напряжения: 6000В - для питания экскаватора и передвижных трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ и 6/0,23 кВ, 0,4 кВ (с изолированной нейтралью) - для питания бурового станка.

Питание токоприемников горных работ осуществляется по стационарным воздушным ЛЭП-6кВ на флангах разреза.

Стационарные ЛЭП-6кВ выполняются на железобетонных или деревянных опорах. Передвижные ЛЭП-6кВ выполнены в виде деревянных опор, установленных на металлических санях. Переключение передвижных ЛЭП-6кВ к стационарным производится через переключательные пункты типа ЯКНО-10.

Потребители 0,4 кВ получают питание от передвижных трансформаторных подстанций типа ПКТП, которые подключаются в воздушным ЛЭП-6кВ.

Расчет электрических нагрузок производим в соответствии с РТМ12.25.006 по коэффициенту спроса на основании требований «Инструкции по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик», Москва, 1993 г.

2. Расчет электроснабжения участка разреза

2.1 Расчет электрических нагрузок

Таблица 1. Технические характеристики сетевых электроприемников экскаваторов

Тип экскаватора	Мощность сетевого эл. двигателя, кВт	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	cos	Кратность пускового тока,	Кратность пускового момента,
ЭШ-5.45М	520	63,5	6000	0,85 опер.	5,5	0,7
ЭШ-20.75	1900	225	6000	0,85 опер.	5,3	0,9

Таблица 2. Выбор мощности ПКТП для бурового станка

Тип бурового станка	Установленная мощность, кВт	Коэффициент спроса, КС	cos	Расчетная мощность, кВт	Расчетный ток, А	Мощность ПКТП, кВА
					380 В	660 В
2СБШ-200Н	282	0,7	0,7	282	431	249	400

Таблица 3. Удельный расход электроэнергии по экскаваторам

Наименование	Удельный расход электроэнергии, кВтч/м3
Одноковшовые экскаваторы
ЭШ-5.45;	0,6 - 1,0
ЭШ-20.75;	1,1 - 1,35

Расчет электрических нагрузок экскаваторов производится по методу удельного электропотребления, если известна годовая производительность А_г экскаваторов, по формуле

, кВт

где - удельный расход электроэнергии для данного типа экскаватора (табл. 3), кВтч/м³;

А_г - годовая производительность экскаватора, м³/год (табл. 4);

Т_м - годовое число часов использования максимума активной нагрузки, ч.

Расчет электрических нагрузок производим по методу коэффициента спроса применительно к добычным и вскрышным экскаваторам (высоковольтные электропотребители), а также к буровым станкам и другим электроприемникам (низковольтные электропотребители) и заносим в таблицу 5.

; ; ,

где К_с - коэффициент спроса;

Р_уст - установленная мощность электропотребителей, кВт;

- соответствующий данной группы электропотребителей (рис. 1).

Под установленной мощностью Р_уст понимается суммарная номинальная мощность приемников, присоединенных к сети, за исключением трансформаторов собственных нужд.

Расчетная мощность по фидеру или участку определяется суммированием расчетных мощностей отдельных приемников с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки:

S_P = k

где k - коэффициент участия в максимуме нагрузки, k = 0,80,9.

Для синхронных двигателей, работающих с опережающим величина Q_Р принимается со знаком минус, а значение в зависимости от загрузки двигателя , его номинального коэффициента мощности и тока возбуждения , определяется

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электрические нагрузки используются при выборе мощности трансформаторов, сечений линий по нагреву и экономической плотности тока, а также для определения величины потери напряжения в сети при длительном режиме работы электроприемников.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активная нагрузка

Р_пик = k_пикР_нм + Р_н,

где k_пик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов,

k_пик = 1,61,8; Р_нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Р_н - суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка электроприемников с синхронным приводом берется равной нулю, а с асинхронным приводом - равной ее номинальному значению.

Таблица 4. Годовая производительность экскаваторов

Тип экскаватора	АГ, м3/год. 106
ЭШ-5.45М	1,5
ЭШ-20.75	5,2

Таблица 5. Исходные и расчетные данные

Электро-приемники	Кол-во	Мощность Руст, кВт	Коэффициенты	Расчетная мощность
			сos	tg	Kc	Активная, Рр, кВт	Реактивная, Qр, квар
Напряжение 6 кВ
Экскаватор ЭШ-4,45М	1	520	0,85 опер.	-1,25	0,6	312	-390
Экскаватор ЭШ-20.75	1	1900	0,7	-1,25	0,6	1140	- 1425
Итого:	2	2420	-	-	-	1452	-1815
Напряжение 0,38 кВ
2СБШ-200Н	1	282	0,7	- 1,25	0,7	198	202
Итого:	-	-	-	-	-	-	-
Всего:	3	2702	-	-		1650	-1613

2.2 Выбор подстанций и трансформаторов

Для передвижных комплектных трансформаторных подстанций напряжением 35-110/6-10 кВ номинальная мощность трансформаторов ПКТП определяется по расчетной нагрузке электроприемников, питающихся от этой подстанции. При этом должно быть соблюдено условие S_тр S_Р.

Выбранная мощность трансформатора ПКТП проверяется на возможность нормального пуска сетевого двигателя удаленного от подстанции экскаватора.

При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора.

Исходные данные для расчета (табл. 1):

Р_н1 = 282 кВт; cos_н1 = 0,7; К_с1 = 0,7;

Р_н2 = 520 кВт; cos_н2 = 0,85 (опер.); К_с2 = 0,6;

Р_н3 = 1900 кВт; cos_н1 = 0,7; К_с3 = 0,6.

Р_Р1 = К_с1 Р_н1 = 0,7282 = 198 кВт,

Р_Р2 = К_с2 Р_н2 = 0,6520 = 312 кВт,

Р_Р3 = К_с3 Р_н3 = 0,61900 = 1140 кВт.

При расчете реактивной нагрузки экскаваторов с синхронным приводом, находим коэффициенты их загрузки и по рис. 1 при известных cos_Н и I_в = I_вн определяем значения cos_Р:

Расчетная реактивная нагрузка экскаваторов:

Q_P1 = Р_Р1tg_Р1 = 1981,02 = 202 квар,

Q_P2 = Р_Р2tg_Р2 = -3121,25 = -390 квар,

Q_P3 = Р_Р3tg_Р3 = -11401,25 = -1425 квар.

Расчетная нагрузка по участку в целом:

S_P = K

 кВА.

Принимаем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВА, установленный на передвижной комплектной трансформаторной подстанции 35/6 кВ. Паспортные данные трансформатора ТМН-2500/35: U_вн=35 кВ; U_нн=6,3 кВ; Р_хх=6,2 кВт; Р_кз=25 кВт; U_кз=6,5%.

Выбираем источник питания для бурового станка 2СБШ-200Н, который имеет расчетную активную мощность Р_Р=198 кВт.

Мощность трансформатора определяется:

, кВА

где cos_Р - средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимают cos_Р = 0,6-0,7. Тогда:

, кВА

Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (табл. 6), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВА.

2.3 Расчет электрических сетей

Сечения воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В следует выбирать по нагреву токами нагрузки с последующей проверкой по экономической плотности тока (только ЛЭП напряжением 6-35 кВ со сроком службы более 5 лет), на термическую устойчивость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные ЛЭП напряжением 6-10 кВ), по допустимой потере напряжения.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчетного тока I_Р с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:

I_Р I_доп,

Расчетный ток в линии

где U_н - номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

где j_эк - экономическая плотность тока, А/мм²

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

Минимальное сечение

где t_п - приведенное время.

Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами =7; для кабелей с таким же напряжением, но с алюминиевыми жилами =12.

Таблица 6. Техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций типа ПСКТП-100/6, ПСКТП-250/6 и ПСКТП-400/6 с сухим трансформатором

№, п/п	Наименование	ПСКТП-100/6	ПСКТП-250/6	ПСКТП-400/6
1.	Номинальная мощность, кВА	100	250	400
2.	Номинальное первичное напряжение, В	6000	6000	6000
3.	Номинальное вторичное напряжение, В	400/230	400	400
4.	Напряжение короткого замыкания, %	3,7	3,5	3,5
5.	Ток холостого хода, %	6	3,5	2,5
6.	Потери холостого хода, Вт	950	1800	2300
7.	Потери короткого замыкания, Вт	1270	2700	3800

Таблица 7. Основные конструктивные параметры кабеля (справочные величины) и длительно допустимые токовые нагрузки на гибкие силовые кабели, применяемые на карьерах

Число и номинальное сечение жил, мм?	Номинальный наружный диаметр, мм (справочные величины)	Расчётная масса, кг/км (справочные величины)	Длительно допустимые токовые нагрузки, А, при номинальной температуре окружающего воздуха 25°С
основных	заземления	вспомогательных
КГЭ, КГЭ-Т, КГЭ-ХЛ	КГЭ, КГЭ-Т	КГЭ-ХЛ
3х10	1х6	1х6	41,2	2170	82
3х16	1х6	1х6	43,8	2522	106	117
3х25	1х10	1х6	46,4	3014	141	157
3х35	1х10	1х6	50,2	3641	170	189
3х50	1х16	1х10	53,9	4309	213	235
3х70	1х16	1х10	63,3	5835	260	288
3х95	1х25	1х10	66,5	6998	313	346
3х120	1х35	1х10	72,0	8262	367	403
3х150	1х50	1х10	77,6	9802	413	458
3х10	1х6	-	41,2	2125	82	91
3х16	1х6	-	43,8	2507	106	117
3х25	1х10	-	46,4	3006	141	157
3х35	1х10	-	50,2	3636	170	189
3х50	1х16	-	53,9	4377	213	235
3х70	1х16	-	63,3	5966	260	288
3х95	1х25	-	66,5	7139	313	346
3х120	1х35	-	72,0	8431	367	403
3х150	1х50	-	77,6	9997	413

Указанные нагрузки даны для длительно допустимой температуры на жиле +65^оС.

Выбираем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2.

Определим расчетные токи во всех элементах сети.

Расчетный ток в низковольтном кабеле 2СБШ-200Н

, А

Расчетный ток воздушного спуска бурового станка принимаем равным номинальному первичному току трансформатора ПСКТП

I_Р1вн = I_1вн = 38,5 А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-5.45М , А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-20.75 , А.

Принимаем сечения: кабелей (табл. 7):

2СБШ-200Н - 2 (3х70+1х25+1х10) типа КГЭ, I_доп = 2х250, А;

ЭШ-5.45М - (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, I_доп = 90, А;

ЭШ-20.75 - (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, I_доп = 180, А.

Учитывая, что от одного воздушного спуска могут работать два экскаватора, найдем расчетный ток от двух экскаваторов

, А.

Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа АС-70 с I_доп = 265 А

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:

- 2СБШ-200Н: кабель КГЭ(3х70) - R_о=0,26 Ом/км; Х_о=0,069 Ом/км;

- ЭШ-5.45М: кабель КГЭ(3х16) - R_о=1,12 Ом/км; Х_о=0,094 Ом/км;

- ЭШ-20.75: кабель КГЭ(3х50) - R_о=0,35 Ом/км; Х_о=0,072 Ом/км;

- Воздушная линия (3х70) - R_о=0,45 Ом/км; Х_о=0,36 Ом/км.

Сопротивление линий (соответственно):

1. R =(R_оl)/2 =(0,260,4)/2=0,05 Ом, Х =(Х_оl)/2=(0,0690,4)/2=0,02 Ом;

2. R = 1,120,35 = 0,39 Ом, Х = 0,0940,35 = 0,03 Ом;

3. R = 0,350,3 = 0,1 Ом, Х = 0,0720,3 = 0,02 Ом;

4. R = 0,451,1 = 0,49 Ом, Х = 0,361,1 = 0,4 Ом - до ЭШ-5.45М;

R = 0,451,6 = 0,72 Ом, Х = 0,361,6 = 0,58 Ом - до ЭШ-20.75 и 2СБШ-200Н.

После определения токов короткого замыкания необходимо проверить выбранные сечения кабеля КГЭ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).

Проверку сети по допустимым потерям напряжения на зажимах электроприемников производим для трех режимов работы: нормального рабочего, пикового, пускового при пуске наиболее мощного приемника.

Напряжение на зажимах n-го приемника в нормальном режиме

где U_о - напряжение холостого хода трансформатора, В;

U_Н - номинальное напряжение приемника, кВ;

Р_m и Q_m - соответственно суммарное активные и реактивные мощности, передаваемые по m-му участку, кВт и квар;

R_m и Х_m - соответственно активное и реактивное сопротивление m-го участка сети, Ом.

Напряжение на зажимах двигателя во время пуска удаленного и наиболее мощного двигателя в группе:

, В

где - потеря напряжения в сети в общих с пускаемым двигателем элементах сети;

I_п - пусковой ток, А; cos_п=0,3-0,5 - коэффициент мощности приемника в режиме пуска.

Синхронный двигатель пускается как асинхронный.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активную нагрузку определяем следующим образом:

Р_пик =К_пикР_нм + Р_н, кВт

где К_пик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, принимается равным 1,6-1,8;

Р_нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Р_н - суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка приемников с синхронным приводом принимается равной нулю, а приемников с асинхронным приводом - равной ее номинальному значению.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме используем формулу для определения потери напряжения в нормальном режиме.

Согласно ГОСТ напряжение на зажимах в нормальном режиме должно удовлетворять условию U_дв = (0,96 1,1) U_н.

В режиме пиковых нагрузок U_пик 0,9U_н. В режиме пуска U 0,75U_н.

Сопротивление низковольтного кабеля 2СБШ-200Н приведено к ступени напряжения 6 кВ.

Проверим выбранную сеть в режиме пуска наиболее мощного двигателя (экскаватор ЭШ-20.75).

 В, что составляет 0,67U_н 0,75U_н.

Условие проверки по пуску не выполняется. В этом случае необходимо взять более мощный трансформатор на ПКТП-35/6.

Принимаем трансформатор ТМН-6300/35. Паспортные данные трансформатора: S_тн = 6300 кВА; U₁ = 35 кВ; U₂ = 6,3 кВ; Р_кз = 46,5 кВт; u_к = 7,5%.

Кроме того, увеличим сечение воздушных линий до 95 мм² (I_доп=330 А), кабеля КГЭ для экскаватора ЭШ-20.75 до 95 мм² (I_доп=265 А).

Тогда напряжение на зажимах сетевого двигателя при пуске будет равно U_пуск.з = 4532 В, что составляет 0,755U_н.

2.4 Расчет токов короткого замыкания

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности).

,

где U_б - базисное напряжение по данной ступени трансформации, U_б=6,3 кВ;

Х_*с - суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл. 9).

Токи от синхронных двигателей (СД)

I_t = k_tI_н,

где I_н - суммарный номинальный ток СД, кА

I_н = ;

k_t - кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.

Таблица 9. Расчетные формулы для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения, приведенные к базисным условиям

Элементы системы электроснабжения	Расчетные формулы	Примечание
Сопротивление энергосистемы	к бс=, где Sкз-мощность трехфазного короткого замыкания на шинах ГПП, от которой питается участковая подстанция
Двухобмоточные трансформаторы	*бт =
Линия электропередачи	*бл = оl	Для ВЛ-6-35 кВ о = 0,4 Ом/км
	r* бл =	Для КЛ-6 (10) кВ о = 0,08 Ом/км
	о бл =	Для КЛ-35 кВ о = 0,12 Ом/км
Синхронные двигатели	*бсD =
Трехобмоточные трансформаторы

Х_*расч. = Х_*,

где Х_*расч. - суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания;

S - суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВА;

S_б - базисная мощность, МВА.

При Х_*расч. 3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.

Суммарный ток короткого замыкания в данной точке

,

где I_ti - ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t, кА;

n - количество источников.

Ударный ток

,

где k _y - ударный коэффициент.

При r 0,3Х_, k_у = 1,8, тогда i_y = 2,55I.

Полный ток короткого замыкания

При k_у = 1,8 I_y = 1,52I'' или I_у 0,6i_y.

Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени .

Токи двухфазных коротких замыканий определяются по следующим формулам

; ; .

С целью проверки кабеля экскаватора ЭШ-20.75 на термическую устойчивость от действия токов к.з., выполним расчет тока к.з. для схемы электроснабжения, приведенной на рис. 2, когда к спуску 3 подключен экскаватор ЭШ-5.45М. Тогда схема примет вид:

Выбираем базисные величины: S_б = 100 МВА; U_б = 6,3 кВ.

Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.

Сопротивление питающей системы Х_с = 0.

Сопротивление трансформатора (рис. 5)

Сопротивление ВЛ-6:

Сопротивление кабельных ЛЭП-6: Х_*4 = 0,032,5 = 0,07,

Х_*8 = 0,022,5 = 0,05.

Сопротивление синхронных двигателей:

Упростим схему замещения (см. рис. 5).

Х_*10 = Х_*1 + Х_*2 = 1,19 + 0,35 = 1,54;

Х_*11 = Х_*6 +Х_*7 + Х_*8 + Х_*9 = 0,45 + 0,6 + 0,05 + 11 = 12,1

Х_*12 = Х_*4 + Х_*5 = 0,07 + 40 = 40,07.

Определяем возможность объединения синхронных двигателей:

, т.е. находится в пределах 0,4 - 2,5.

Следовательно источники S₂ и S₃ можно объединить.

Параметры объединенной цепи будут равны:

Расчетное сопротивление цепи синхронных двигателей.

Х_{*СД расч.} =

Находим кратность токов к.з., посылаемых синхронными двигателями:

для Х_{*СД расч.}= 0,98 и t = ; К_t = 1,3.

Ток к.з., посылаемый синхронными двигателями:

 кА.

Ток к.з. от энергосистемы в точке К1:

 кА.

Суммарный ток к.з. в точке К1:

 кА.

Минимальное сечение ВЛ-6 по условию термической устойчивости: мм², что меньше выбранного сечения 95 мм².

Минимальное сечение кабелей экскаватора ЭШ-20.75:  мм².

2.5 Расчет токов однофазного замыкания на землю в сети 6 кВ

Расчет производится с целью выбора и настройки релейной защиты от однофазных замыканий, а также для определения величины допустимого сопротивления защитного заземления. Для сети с изолированной нейтралью.

,

где U_л - линейное напряжение сети, кВ;

С - суммарная емкость на фазу сети 6-10 кВ, мкФ,

,

где l_в и l_к - длина соответственно воздушных и кабельных линий напряжением 6-10 кВ, км;

С_к-удельная емкость на фазу кабельной ЛЭП напряжением 6-10 кВ, мкФ/км (таблица 10); n_эк - количество экскаваторов, подключенных к сети напряжением 6-10 кВ.

Для приближенных расчетов величину тока однофазного замыкания на землю можно определить по формуле

где U_л - линейное напряжение, кВ.

2.6 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

Высоковольтные электрические аппараты выбираем по условиям длительного режима работы и проверяем по условиям коротких замыканий. При этом для всех аппаратов производится выбор по напряжению; выбор по нагреву при длительных токах; проверка на электродинамическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с номинальным током до 60 А); проверка на термическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями); выбор по форме исполнения (для наружной и внутренней установки).

Таблица 10. Удельные емкости на фазу, 10^-3 мкФ/км

Воздушных линий с высотой подвески проводов 6 м
Сечение провода линии, мм2	16	25	35	50	70	95	120
линия с заземляющим проводом	5,04	5,15	5,21	5,3	5,41	5,48	5,57
линия без заземляющего провода	4,43	4,5	4,55	4,63	4,69	4,75	4,86
Бронированных трехжильных кабелей с бумажной пропитанной изоляцией
Сечение жил кабеля, мм2	16	25	35	50	70	95	120	180	185	240
6 кВ	115	140	160	180	210	240	270	315	360	400
10 кВ	95	110	130	140	160	190	200	240	260	300
35 кВ	-	-	-	-	145	170	180	210	220	240
Токоведущих жил по отношению к заземляющему экрану кабеля марки КГЭ, КШВГ
Сечение жил кабеля, мм2	16	25	35	50	70	95	120	150
6 кВ	230	290	330	360	430	490	530	590
10 кВ	230	220	250	280	320	350	570	420

2.7 Расчет защитного заземления

Общее заземляющее устройство карьера должно состоять из центрального контура и местных заземляющих устройств. Допускается работа передвижных ПП, КТП без местных заземляющих устройств при наличии дополнительного заземлителя (аналогично центральному), подключенного к центральному заземляющему устройству таким образом, чтобы при выходе из строя любого элемента заземляющего устройства сопротивление заземления в любой точке заземляющей сети не превышало 4 Ом. Длина заземляющих проводников до одного из центральных заземляющих устройств не должна превышать 2 км. Центральное заземляющее устройство выполняется в виде общего заземляющего контура у подстанции напряжением 110-35/6-10 кВ или в виде отдельного заземляющего устройства в карьере. Местные заземляющие устройства выполняются в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных ПП, КТП-6-10/0,4 кВ и других установок.

Заземляющий трос прокладывается на опоре ниже проводов линии электропередачи. Расстояние по вертикали от нижнего провода ЛЭП до троса должно быть не менее 0,8 м.

При устройстве местного заземления у ПП сооружение дополнительных местных заземлителей передвижной машины, оборудования и аппаратов, питающихся от этого ПП, не требуется.

Согласно Единым правилам безопасности величина сопротивления заземления у наиболее удаленной электроустановки должна быть не более 4 Ом.

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства

где - удельное максимальное сопротивление земли, Омм, [л. 8, с. 276, табл. 7.14]

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства проверяется по току однофазного замыкания на землю

В качестве допустимой величины сопротивления заземляющего устройства следует принимать наименьшее значение из расчетных по удельному сопротивлению земли и по току однофазного короткого замыкания на землю, но не более 4 Ом.

Сопротивление центрального заземлителя

где R_з.п - сопротивление заземляющих проводников от центрального заземлителя до наиболее удаленного заземляемого электроприемника, Ом.

R_м.з - сопротивление магистрального заземляющего провода, Ом; R_з.ж - сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки, Ом.

Сопротивление магистрального заземляющего провода, проложенного по опорам воздушных ЛЭП,



где l_м.з - длина магистрали заземления, км;

R_омз - удельное активное сопротивление провода, Ом/км.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки

где l_з.ж - длина заземляющей жилы кабеля, км;

R_оз.ж - удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.

Количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства

где R - сопротивление растеканию одиночного заземлителя, Ом; (табл. 11),

_н - коэффициент использования электродов заземления (табл. 12).

Рассчитаем защитное заземление применительно к схеме электроснабжения участка карьера, представленной на рис. 2.

Исходные данные:

Удельное сопротивление грунта - = 1 Ом. см. 10⁴

Длина магистрали заземления от приключательного пункта экскаватора ЭШ-20.75 до ПКТП-35 - l _м.з. = 1,6 км

Длина заземляющей жилы кабеля КШВГ-6 экскаватора ЭШ-20.75 - l _з.ж.= 0,3 км

Удельное сопротивление заземляющей жилы R_о.з.ж. = 0,74 Ом/км (для сечения заземляющей жилы 25 мм²).

Ток однофазного замыкания на землю (по упрощенной формуле)

Таблица 11. Сопротивление растеканию одиночного заземлителя

Схема расположения заземлителя	Тип заземли-теля	Формулы расчета сопротивления растеканию	Типовые параметры заземлителя	Сопротивление растеканию, Ом	Примечание
	Вертикальный		Круглая сталь d = 12 мм; l = 5 м d = 16 мм; l = 5 м Угловая сталь 50х50х5 мм; l = 2,5 м 60х60х5 мм; l = 2,5 м	R=0,236расч R=0,227расч R=0,338расч R=0,328расч	l d
	Вертикальный в скважине		Круглая сталь d = 12 мм; l = 20 м d = 16 мм; l = 20 м Полосовая сталь 25х4 мм; l = 20 м 40х4 мм; l = 20 м	R=0,071расч R=0,068расч R=0,069расч R=0,066расч	l d
	Вертикальный углубленный		Круглая сталь d = 12 мм; l = 5 м d = 16 мм; l = 5 м Угловая сталь 50х50х5 мм; l = 2,5 м 60х60х5 мм; l = 2,5 м	R=0,027расч R=0,218расч R=0,318расч R=0,304расч	l d t=0,7+0,5l t = 0,3 м
	Горизонтальный		Полосовая сталь 25х4 мм; l = 50 м 40х4 мм; l = 50 м	R=0,043расч R=0,041расч	Если электрод круглый диаметром d, то b=2d

Таблица 12. Коэффициенты использования _н заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи

Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине, a/l	Число труб (уголков), n	н
1	2	0,84 - 0,87
	3	0,76 - 0,8
	5	0,67 - 0,72
	10	0,56 - 0,62
	15	0,51 - 0,56
	20	0,47 - 0,5
2	2	0,90 - 0,92
	3	0,85 - 0,88
	5	0,79 - 0,83
	10	0,72 - 0,77
	15	0,66 - 0,73
	20	0,65 - 0,70
3	2	0,93 - 0,95
	3	0,90 - 0,92
	5	0,85 - 0,88
	10	0,79 - 0,83
	15	0,76 - 0,80
	20	0,74 - 0,79

Допустимое значение сопротивления заземляющего устройства принимаем равным R_доп = 4 Ом, т.к. 500 Ом. м.

В качестве магистрального заземляющего провода, прокладываемого по опорам ВЛ, принимаем сталеалюминевый провод сечением 35 мм², для которого R_ом.з = 0,91 Ом/км

Сопротивление заземляющего провода R_м.з=1,6^.0,91=1,46 Ом.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля, питающего экскаватор ЭШ-20.75 (сечение заземляющей жилы кабеля 25 мм²)

R_з.ж. = 0,3. 0,74 = 0,22 Ом.

Сопротивление центрального заземляющего устройства, сооружаемого у подстанции 35/6 кВ

Ом.

Величина сопротивления искусственного заземлителя (обсадные трубы скважин) определяется выражением

, Ом

где R_е.з.-сопротивление естественного заземлителя._.

В районе расположения подстанции 35/6 имеются геологоразведочные скважины с обсадными трубами, используем их для устройства центрального заземлителя. Учитывая, что сопротивление естественного заземлителя в данном случае равно 10 Ом, определим сопротивление искусственного заземлителя Ом

Сопротивление растеканию одного электрода заземления, выполняемого из круглой стали d = 16 мм, l = 5 м (электрод вертикальный), определяем по таблице 10.

Ом

Количество одиночных заземлителей центрального заземляющего устройства

Заключение

Цель курсовой работы - закрепление теоретических знаний в решении практической задачи по обеспечению эффективной и безопасной эксплуатации электрооборудования на открытых горных работах.

Расчет электроснабжения данного участка показал следующее:

- система электроснабжения участка разреза выбрана оптимально;

- выбранное электрооборудование позволяет эффективно и безопасно веси горные работы в соответствии с требованиями промышленной безопасности.

Список литературы

электроснабжение трансформатор замыкание аппаратура

Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. М.: Недра, 1988.

Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных разрезов и обогатительных фабрик. Под ред. Ш.Ш. Ахмедова, М.: недра, 1988.

Справочник энергетика карьера. Под ред. В.А. Голубева, М.: Недра, 1986.

Правила устройства электроустановок. №204,2002.

Электрификация горных работ. Под ред. Г.Г. Пивняка, М.: Недра, 1992.

Электропривод и электрификация открытых горных работ. Под ред. Б.П. Белыха Б.П., М.: Недра, 1983.

Открытые горные работы: справочник /К.Н. Трубецкой [и др.]. - М.: Горн. бюро, 1994.

Размещено на Allbest.ru