Вибір раціональної схеми електропостачання споживачів дільниці гірничорудної шахти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Електротехніка - це наука про застосування електроструму для технічних цілей. Гірнича електротехніка розглядає використання електроструму в гірничій промисловості.

Електрична енергія є основним видом енергії, використовуваним в гірничій промисловості, тому розвиток гірничої промисловості нерозривно пов'язаний з розвитком електроенергетики.

Перевагами електричної енергії в гірничій промисловості порівняно з іншими видами енергії є:

- висока економічність, простота конструкції;

- можливість автоматичного управління установками.

Електрообладнанням називаються сукупність електротехнічних пристроїв та виробів (електродвигуни, пускачі, трансформаторні підстанції и т.і.).

По призначенню електрообладнання (електротехнічні пристрої) випускаються наступних видів:

- загального призначення, виконані без специфічних вимог, або для певного призначення);

- вибухозахисні, в яких передбаченні конструктивні зміни з метою усунення , або недопущення можливості утворення іскріння , що є вибухонебезпечним;

- рудникове, спеціально призначене для рудників і шахт;

В залежності від місця установки випускають електрообладнання:

- зовнішньої установки, призначенне для роботи в не закритих приміщеннях та спорудах;

- внутрішні установки, призначенні для роботи в закритих приміщеннях , або спорудах.

По величині застосовуваної напруги є два види електрообладнання:

- електрообладнання на напругу до 1000В;

- електрообладнання на напругу вище 1000В

Сучасні системи автоматичного управління технологічними процесами в більшості випадків є електричними та електрохімічними системами. З допомогою електричних пристроїв в цих системах виконується вимір не електричних величин (температура , тиск, витрати та інші). Зокрема в гірничій промисловості автоматизовані, наприклад : водовідливні, вентиляторні, компресорні і підйомні установки.

Специфіка електропостачання підземних машин і комплексів визначається наступними факторами:

- збільшенням глибини гірничих робіт і в зв'язку з цим , погіршенням гірничо-геологічних умов ,та все більшою віддаленістю джерела живлення від центра електричних навантажень;

- подовженням транспортних шляхів;

- діючим значенням потужності короткого замикання на шинах високої напруги підземної підстанції.

Особлива увага приділена методам розрахунків , на яких базується вибір електрообладнання, методам захисту електроустановок від перенапруги , пошкоджень та не нормальних режимів роботи і захисту персоналу від уражання електричним струмом , а також технічно-економічною оцінкою розглянутих схематичних і конструктивних рішень.

Основний вид енергії на гірничорудних підприємствах - електрострум . В зв'язку з цим , одне із першочергових завдань перед галуззю - економна - витрати енергоресурсів і енергії відповідно до врегульованих режимів електроспоживання. З іншого боку, актуальне значення мають питання надійності і безпечності електропостачання шахтних приймачів.

Тому процес розвитку гірничої електротехніки зв'язанний як із збільшенням потужності електроприводу машин, так із одночасним покращенням умов їх електропостачання для забезпечення раціонального використання цієї потужності. Специфіка електропостачання підземних машин і комплексів визначається слідуючими факторам: ростом глибини гірничих робіт і в зв'язку з цим погіршенням гірничо-геологічних умов і все більшим віддаленням джерела живлення від центрів електричних навантажень; збільшенням довжини транспортних шляхів; застосуванням кондиціонування шахтного повітря; тенденцією до росту одиничних потужностей підземних і поверхневих споруд; діючим значення потужності к.з. на шинах високої напруги підземної підстанції; сумірністю потужності головних двигунів добувних машин , з потужністю дільничної трансформаторної підстанції, від якої вони живляться.

Все це веде до збільшення опору шахтної мережі і до погіршення умов енергопостачання електродвигунів, особливо до збільшення його потужності.

Тому досягти збільшення продуктивності гірничих машин можна тільки в тому випадку, коли одночасно з збільшенням паспортної потужності встановлених на них двигунів будуть прийняті заходи по ліквідації шкідливого впливу втрат напруг в шахтній мережі.

У зв'язку з цим можна назвати наступні способи зниження впливу шахтної мережі на реальну електроозброєність гірничих машин:

- збільшення перетину живлячих ліній;

- глибоке введення високої напруги,скорочення кроку пересування трансформаторної підстанції;

- поліпшення параметрів живлячих трансформаторів;

- застосування трансформаторних підстанцій з автоматичним регулюванням напруги;

- роздільний пуск двигунів багато-рухового приводу;

- застосування електроприводів з обмеженням пускових струмів;

- переведення машин на електропостачання підвищеною напругою.

Справжнім курсовим проектом вирішуються питання вибору раціональної схеми електропостачання споживачів дільниці гірничорудної шахти, вибору комутаційної та захисної апаратури, розрахунку кабельної мережі, а також розробки електро і пожаробезпеки в підземних виробках шахт.

Це в свою чергу вимагає підвищених вимог до теоретичної та професійної підготовки тих, хто буде це електрообладнання експлуатувати.

1. Загальна частина

1.1 Технічна характеристика споживачів електричної енергії

Розподіл та перетворювання електроенергії в підземних виробках шахт та рудників здійснюється на підземних підстанціях, які можуть бути стаціонарними та пересувними. Підстанція, яку ми проектуємо є стаціонарною і призначена для розподілу електричної енергії до високовольтних розподільчих підземних пунктів, дільничних трансформаторних підстанцій, а також для живлення високовольтних електроспоживачів.

Споживачами електричної енергії центральної підземної підстанції є: двигуни головної водовідливної установки, тягові агрегати, підстанції інших горизонтів, асинхронні електродвигуни розвантажувального і дозаторного пристрою, камери депо електровозів і поточного ремонту вагонеток, допоміжної водовідливної установки, установки що знепилює і освітлювальної мережі. Технічні дані електродвигунів приведені в таблиці 1.1.

електропостачання трансформатор замикання

Таблиця 1.1- Технічні дані електродвигунів

Найменування	Марка ел.двигуна	Рн кВт	Iн А	з %	cos ?	Iп Iн
1	2	3	4	5	6	7
Скреперні лебідки
10ЛС-2С	ВР132М2	10	21.7	88.5	0.87	7.0
17ЛС-2С	4А160М4РНУ2	17	35.7	89.5	0.88	7.0
30ЛС-2С	4А180М4РНУ2	30	56.0	91.0	0.89	6.5
55ЛС-2С	4А225М4РНУ2	55	100	92.5	0.90	7.0
Вентилятор забійний
ВМ-4М	ВРМ-100С2	4	6.3	85	0.87	6.5
Вентилятор блоковий
ВМ-6М	спеціальний	24	2.8	90	0.88	5.5
Віброустановка
ВДРПУ	4А180S4PHY2	22	42	91	0.87	6
Віброживильник
ВП-2М	спеціальний	22	42	89.5	0.86	7.5

1.2 Вибір схеми електропостачання споживачів напругою до та вище 1 кВ

Електроенергія від КРУ ГПП найменьше по двох кабелях подається на ввідні КРУ центральної підземної підстанції (ЦПП). На поверхні кабелі прокладаються в траншеї до гирла ствола, а перед вводом в ствол роблять спеціальні вікна в шиї ствола на глибині від поверхні. При цьому повинна виключатися можливість доторкання з металевими конструкціями надшахтних споруд.

Ввід кабелів в ЦПП виконують через трубний або спеціально проведений ходок. Для вертикального прокладення необхідно застосовувати спеціальні кабелі, які просочені масою яка стійка, з найменшим перетином 35 мм2 та найбільшим перетином 240 мм2. РП-6 (10) кВ повинна складатися з КРП, які скомплектовані в дві робочі секції шин, на кожну з яких подається живлення від вводу КРП. Якщо вводів більше двох в ЦПП встановлюють два самостійних двосекційних РП -6 (10) кВ.

Радіальна схема електропостачання при передачі електричної енергії через ствол є найбільш розповсюдженою схемою для живлення споживачів ЦПП.

Схеми електропостачання струмоприймачів рудного двору напругою 0.4 кВ відрізняються від дільничних мереж напругою 0.4кВ більшою розгалуженістю. Навантаження трансформаторів, які встановлені в рудних дворах, формуються асинхронними двигунами засобів доставки руди, допоміжних водовідливних установок, зварних трансформаторів та ін.

Для електропостачання струмоприймачів рудного двору (окрім головного водовідливу) капітальних виробок використовується напруга 0.4 кВ. З цією метою застосовується трансформатор на 6/0.4 кВ та відповідна комутаційна апаратура і захисна апаратура , яка монтується в розподільчому пункті , котрий розташований в камері ЦПП. Як правило, на підстанції повинно бути не менш двох трансформаторів, кожний з яких живить свій розподільчий пункт. Останній секціонується за допомогою рубильників або автоматів. В цьому випадку при виході із ладу одного з трансформаторів той, що залишився в роботі може прийняти на себе навантаження струмоприймачів, робота яких необхідна за умови безперебійної роботи виробництва.

Однолінійна схема електропостачання споживачів ЦПП представлена на аркуші №1 графічної частини.

1.3 Конструктивне виконання підстанції. Компонування обладнання підстанції

Розміри камери ЦПП визначають габаритами встановленого обладнання з урахуванням зазорів та проходів для обслуговування. Тому спочатку складають однолінійну схему ЦПП ( лист №1 графічної частини), а потім виконують розміщення обладнання (лист №2). При складанні схеми ЦПП необхідно підрахувати кількість чарунок . Повинно бути дві ввідні, одна секційна, а решта - фідерні (для підключення двигунів насосів, силових

трансформаторів, тягових агрегатів і т.д.). Необхідно врахувати наявність резервних двигунів . Крім цього передбачаємо резервні чарунки для підключення споживачів в майбутньому.

Живлення однотипних споживачів слід передбачити від різних секцій шин.

Це необхідно, тому що від даної підстанції живляться споживачі першої категорії. А робота цих споживачів повинна бути безперервною.

Подібним чином будується схема низьковольтного РП. На повній схемі підстанції повинні зображуватися всі елементи КРП високої та низької напруги з позначенням їх типів.

ЦПП розміщується в камерах - гірничих виробок з бетонним кріпленням. Камера ЦПП розташовується в вирубці біля стволового двору і безпосередньо примикає до камери головної водовідливної установки. Між цими камерами встановлюється протипожежні двері, які відчиняються в сторону водовідливної установки, та вентиляційні двері. Рівень підлоги обох камер за вимогами ПТЕ повинні бути не менш чим на 0.5м вище відмітки головки рельс стовбурного двору і у місці вище примикання його зі сволом, по якому прокладені водовідливні стави.

Розподільчий пристрій (РП) 6кВ встановлюють з однієї сторони камери ЦПП, а комплект апаратури для живлення мережі освітлення ЦПП і навколостволових виробок, а також РП низької напруги (РП-0.4) - з протилежної сторони.

В РП -0.4 кВ входять: автоматичний вимикач і контактори.

Для електропостачання електроспоживачів, що розташовані в навколостволовому дворі, в камері ЦПП встановлюють два трансформатори типа ТВСП.

2. Розрахункова частина

2.1 Розрахунок електричних навантажень та вибір силових трансформаторів

Для визначення електричних навантажень на гірничих шахтах діє методика розрахунку по встановленій потужності і коефіцієнту попиту. Тому для групи однорідних по режиму роботи приймачів розрахункове навантаження визначається з виразів:

Рр= Кс•н (2.1)

Qp=Pp•tgц (2.2)

Sp= (2.3)

де Кс - коефіцієнт попиту характерної групи приймачів;

Рр - розрахункове активне навантаження групи приймачів, кВт;

Qр - розрахункове реактивне навантаження групи приймачів, квар;

cosц - коефіцієнт потужності певної групи споживачів;

tgц - відповідає характерному для даної групи приймачів cosц.

Розрахункове навантаження на шинах ЦІПІ з урахуванням коефіцієнта участі в максимумі навантаження

Sp= (2.4)

де РР; Qр- відповідно сума розрахункових активних і реактивних навантажень окремих груп приймачів, що визначається по формулах (2.1) (2.2);

Кум - коефіцієнт участі в максимумі навантаження для Кум = 0.75-0.85

Результати розрахунків потужності на шинах 0.4 і 6 кВ ЦПП приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Розрахунок навантажень

Приймачі електроенергії	n шт	Номінальна потужність	Кс	cosц	tgц	Розрахункова потужність
		Pн кВт	н кВт				Pp кВт	Qp квар	Sp кВА
Електроприймачі 6 кВ
Водовідлив гол-ний	3	650	1950	0.7	0.9	0.5	1365	661,1
Тягові агрегати АТП-500/275	2	137.5	275	0.6	0.7	1	165	168,3
П/станції інших гор.	4	200	800	0.6	0.7	1	480	489,7
Електроспоживачі 0,4 кВ
РП розвантаж.пристр.	1	156.4	156.4	0.75	0.8	0.8	117,3	88
РП дозатор.пристр.	1	157	157	0.7	0.7	1	109,9	112,1
РП камери депо ел.возів	1	55	55	0.45	0.9	0.5	24,8	12
РП камери поточ рем.	1	16	16	0.1	0.5	1.7	1,6	2,8
Допоміж.в/в в зумфі	2	25	50	0.7	0.85	0.6	35	21,7
Допоміж водовідлив	1	35	35	0.7	0.85	0.6	24,5	15,2
РП знепилюч.пристр.	-	40.2	40.2	0.8	0.8	0.8	32,2	24,1
Освітлення	-	22	22	1	1	0	22	0
Власні потреби в/в	-	50	50	0.8	0.9	0.5	40	19,4
Разом по 0.4 кВ							407,2	295,2	377,2
Разом по 6кВ							2010	1319,1	1803,2

Визначаємо повну розрахункову потужність на шинах 6 і 0.4 кВ 3 урахуванням коефіцієнта участі в максимумі навантаження:

Sp=

Sp0.4= = 377,2 кВА

Sp6= =1803,2 кВА

Для живлення споживачів 0.4 кВ приймаємо два трансформатори марки ТСВП 400/6. Один робочий, другий резервний.

Технічні данні трансформаторів наводяться в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Технічні данні трансформатора

Марка підстанції	Номіна льна потуж ність кВА	Напругах.х В	Нонін. Струм А	Нап руга к.з.% Uном	Струм XX %	Втрати Вт
		ВН	НН	ВН	НН			х.х	к.з
ТСВП400/6	400	6000±5	690	38,5	335	3.5	3	2180	3700

2.2 Розрахунок електричних мереж

2.2.1 Вибір ЛЕП напругою вище 1000В

ЦПП живиця високовольтним кабелем напругою 6 кВ, який прокладений по стволу від ГПП.

Вибір перетину жили кабелю робимо по наступним параметрам: по нагріву тривалим доступним струмом по допустимій втраті напруги по економічній щільності струму по термічної стійкості до струму к.з.

Розрахунковий струм на шинах 6 кВ ЦПП визначаємо по формулі:

Ip= (2.5)

Ip= = 173,7 А

де Sp6- повна розрахункова потужність на шинах ЦПП, кВА

- номінальна напруга мережі, кВ.

По таблицям приймаємо мідний кабель марки ЦСБн 3Ч50 с Iдоп =200А.

Обраний перетин перевіряємо по допустимій втраті напруги по формулі:

S= (2.6)

де - питома провідність міді для шахтних вабелів 2

допустима втрата напруги в кабелі

(2.7)

де -номінальна напруга кабелю,В

= =240 В

S= =5,7мм2

Вибраний перетин S=50мм2 підходе,тому що 5,7 ? 50

Визначаємо перетин по економічній щільності струму:

S= (2.8)

де j-нормоване значення економічної щільності струму для даних умов роботи.

Підстанція працює в три зміни то Тм = 5000 ч.

По таблиці вибираємо j = 2.5 А/мм2,тоді

S= =55,1 мм2

По термічній стійкості до струмів к.з.

S= (2.9)

де -струм трьохфазного к.з.

=

І= = 6422 А

Згідно з ПБ потужність к.з. в підземних виробках не повинна перевищувати 50мВА

-фактичний час спрацювання МСЗ

S= =19.5 мм2

Остаточно приймаємо кабель в свинцевій оболонці,броньований двома сталевими стрічками з ізоляцією із паперу,просякнутий не стікаючим складом на основі церезина ЦСБн 3Ч50 з Iдоп=200В

2.2.2 Вибір кабельної мережі низьковольтних споживачів

Перетин гнучких броньованих кабелів для живлення споживачів руд двору визначається по нагріву (допустимому навантаженню) і допустимій втраті напруги. Мінімальна допустима по ДОСТу напруга на затисках двигуна може відрізнятися від номінальної не більше ніж на 5%.

У мережі 380В мінімальна напруга може бути 361В. Отже допустима втрата напруги в нормальному режимі складає

ДUдоп=400- 361=39В

Проведемо вибір і перевірку кабельної мережі до споживачів пристрою. Струм в броньованому кабелі, прокладеному від РП-0.4кВ ЦПП до РП- 0.4кВ розвантажувального пристрою:

Iк.бр.= (2.10)

де - сумарна потужність споживачів РП пристрою (таблиця 2.1)

Кс, cosц - відповідно коефіцієнт попиту і коефіцієнт потужності для даної групи споживачів.

Iк.бр.= =211,89А

Проводимо перевірку кабельної мережі по втраті напруги до самого потужного і віддаленого двигуна. Загальна величина втрати не повинна перевищувати допустимої

= ДUтр+ДUк.бр.+ДUк.д. ? ДUдоп

де ДUтр- втрата напруги в трансформаторі, В;

ДUк.бр. - втрата напруги в магістральному кабелі, В;

ДUк.д. -- втрата напруги в кабелі до двигуна, В.

Втрата напруги в силовому трансформаторі

ДU= (Ua•cosц+Up•sinц) (2.11)

де -уточнена розрахункова потужність трансформатора,кВА;

-номінальна потужність трансформатора;

cosц-умовний середньозважений коефіцієнт потужності;

sinц-синус кута,відповідний приведеному cosц;

Ua і Up-відповідно активна і реактивна складова напруги кароткого замикання,%

Значення Ua і Up (%)визначається по формулах:

Ua= (2.12)

Ua= =0,9 %

Up= (2.13)

Up==3,38%

де -відповідно втрати та напруга к.з. трансформатора.

Результати вибору кабелів до решти споживачів представлені в таблиці 2.3

Таблиця 2.3-Вибір кабельної мережі 0.4кВ

ЛЕП і її призначення	Розрахунковий струм,А	Марка кабелю	Допустимій струм, А	Довжина кабелю, м
Магістральні кабелі:	545/273 545/	2 каб.ЦСБ 3Ч70	285	130
РП розвант.прист	211,89	КГШ 3Ч50	235	98
РП знепил прстрій	58,09	КГШ 3Ч6	70	84
РП дозат.пристрою	226,89	КГШ 3Ч50	235	117
РП депо ел.воз	39,74	КГШ 3Ч2,5	40	63
РПпоточ.рем.вагон.	4,62	КГШ 3Ч2,5	31	81
Допоміжна в/в установка	49,5	КГШ 3Ч4	55	55
	42,84	КГШ 3Ч4	55	120
Освітлення	31,79	КГШ 3Ч2,5	40	105
Власні потреби	64,23	КГШ 3Ч6	70	74

Для перевірки кабельної мережі по втраті напруги складаємо однолінійну схему електропостачання РП.



Рисунок 1 - Однолінійна схема електропостачання споживачів.

2.3 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах вище 1000В

Знання значень струмів к.з. необхідно для вибору кабелів та апаратури. В результаті розрахунків повинні бути визначені такі значення струмів к.з.:

І0,2 - значення струму к.з. через 0.2 с після виникнення к.з., тобто в момент відключення к.з. вимикачем;

І? - значення струму к.з., що встановився (по цьому струму перевіряється термічна стійкість кабелів, шин, апаратури);

Іу, іу - діюче та миттєве значення ( необхідне для перевірки динамічної стійкості шин та апаратури).

Так як гірничі підприємства зазвичай живляться від потужних енергосистем по ЛЕП значної довжини ,то вважають: І0,2= І? = Розрахунок струмів к.з. у мережах напругою вище 1000 В робимо у відносних одиницях,оскільки цей спосіб зручний. Складаємо однолінійну розрахункову схему електричного кола від шин ГПП до шин ЦПП і відповідну їй схему заміщення ( Рисунок 2 ).

Рисунок 2- а)Розрахункова схема; б)Схема заміщення

Приймаємо базисні величини:

Sб=100МВА, Uб = 6.3кВ.

Визначаємо параметри еквівалентної схеми заміщення у відносних одиницях.

Опір системи:

Xc=

Xc= = 1,42 Ом

де -потужність короткого замикання на шинах ГПП

Опір кабельної лінії Л1 і Л2 довжиною l

Xл1= Xл2=X0•l• (2.14)

Xл1=0,07•0,3•2,5=0,05 Ом

де X0-питомий опір лінії, Ом/км;

l-довжина лінії,км

Результуючий опір лінії

Xлр= = 0,025 Ом (2.15)

Опір до точки К

Хк=Хс+Хлр (2.16)

Хк=1.42+0.025=1,44 Ом

Визначаємо базисний струм

Iб=(2.17)

Iб= = 9.1 кА

Оскільки коротко замкнуте коло живиться від джерела нескінченної потужності,то періодична складова струму к.з. для всіх моментів часу визначається як

 = = = (2.18) =

= =6.3 кА

Визначаємо ударний струм к.з

iy= 1.6 Iк.з. (2.19)

iy=1,51•6.3=9.5 кА

Потужність к.з. на шинах ЦПП

So=S?=Sk=••

So=1,73•6,3•6=65,4 MBA

Оскільки потужність к.з. виявилась вище допустимої по ПБ (50 МВА),то необхідна установка реактора на ГПП. Струм к.з. за реактором дорівнює струму відключення вимикача Ikp, Iном= Iном.р

Необхідна реактивність реактора

=( - Xc ) • 100 (2.20)

=( - 1.42) • 100 = 2.7 Ом

Необхідний індуктивний опір реактора

Xp= (2.21)

Xp= =23.5Ом

Для установки приймаємо реактор РБГ 10-400-0.35 с індуктивним опором Хном.р=0.35 Ом і струмом електродинамічної щільності iном.р=25кА. Визначаємо номінальну реактивність реактора при установці його в мережі 6.3 кВ, якщо Хном.р =0.35 Ом.

= = 3.8 Ом (2.22)

Базисний опір реактора у відносних одиницях

Хрб= = 0.8 (2.23)

Результуючий опір до точки К з урахуванням установки реактора

Хрез=Хс+Хлр+ =1.89 Ом (2.24)

Далі визначаємо струм і потужність к.з. на шинах ЦПП після установки реактора.

=== = = 4.81кА (2.25)

Sк.з=1.73•4.81•6 = 48.9 МВА

Визначаємо діюче і миттєве значення струмів к.з.

іу=2.5•Ік.з.= 2.5 • 4.81 = 12.02 кА (2.26)

Іу=1.52•Ік.з.= 1.52 • 4.81 = 7.31 кА (2.27)

Реактор вибрано правильно.

2.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах до 1000 В

Цей розрахунок виконується щоб перевірити стійкість до к.з. обладнання низьковольтного розподільчого пристрою.

В основу розрахунку покладений метод визначення сумарного опору до точки к.з.

При розрахунках визначають як найбільші струми трифазного к.з., так і струми двофазного к.з. Перші необхідні для перевірки комутаційної здатності електроапаратів при виникаючих к.з., а другі - для перевірки чутливості максимального струмового захисту.

Розрахунок струмів к.з. можна виконувати для будь-якої дільниці мережі.

Для цього необхідно зробити схеми заміщення, яка відповідає однолінійній схемі. На рисунку 3 показана схема заміщення мережі до РП.

Визначаються активні та індуктивні опори всіх елементів схеми

Активний опір трансформатора

Rт= (2.28)

де - втрати в трансформаторі,Вт

-номінальний струм вторинної обмотки трансформатора,А

Rт= = 0.01 Ом

Індуктивний опір трансформатора

Хт= (2.29)

де

Хт= =0.14 Ом

Рисонок 3- схема заміщення

Активний опір кабелів

R= = =0.037 (2.30)

де -довжина кабелю,м -питома провідність жили кабелю,

S-перетин робочої жили кабелю,мм2

Х=Х0•l=0.07•.098=0.00686 Ом (2.31)

де Х0-індуктивний опір 1 км кабелю,приймається в межах 0.07-0.08

Струм трифазного к.з. у будь-якої точці :

= = = 6144.31 А (2.32)

де -напруга джерела живлення,В

-відповідно активний і індуктивний опір кола до певної точки к.з.,Ом

Струм двофазного к.з. у будь-якій точці

(2.33)

Повний активний і індуктивний опір до точки :

(2.34)

(2.35)

Аналогічно здійснюємо розрахунок струмів к.з для інших точок, а результати приводимо в таблиці 2.4.

Таблиця 2.4 - Струми к.з. у мережі 0.4 кВ.

Точка К.З	Повний опір кола к.з., Ом	, А	, А
	0,017	6393.54	5562.4
	0,038	6144.31	5345.5
	0,07	889	773.4
	0,08	5166.1	4494.5
	0,43	492	428
	1,27	379	329.7
	1,56	889.2	773.6
	1,59	405.6	352.9
	1,98	292.7	254.6
	1,44	1005	874.3

2.5 Вибір низьковольтної апаратури управління і захисту

В ЦПП рудників розподільчої пристрою наруги до 1000В прийнято комплектувати із загальнопромислових панелей, щитів та шаф з рубильниками та запобіжниками чи автоматичними вимикачами. Характеристики розподільчих пристроїв приводяться в [19], с371-375. Панелі та шафи виконуються з різним набором комутаційної апаратури, що дозволяє укомплектувати з них розподільчий пристрій з двома вводами ( від нижнього силового трансформатора ЦПП), з секційним вимикачем та будь-яким числом фідерних ліній, що відходять. Рекомендується передбачати резерв фідерів для підключення тимчасових та неврахованих споживачів.

Після вибору типу кількості щитів виконується перевірка встановлених апаратів по нормальному та аварійному при к.з. режимах роботи. Номінальні струми рубильників та автоматичних вимикачів повинні бути не меншими за розрахункові струми навантаження:

Установочні автоматичні вимикачі мають змінні розчіплювачі. Вибір розчіплювача виконується за формулою:

У прийнятих до застосування автоматичних вимикачів перевіряється розривна здатність, термічна та динамічна стійкість та визначається уставка максимально струмового захисту.

Технічні дані установочних та повітряних вимикачів приводяться [19], с.379-392.

По номінальному струму вторинної обмотки трансформатора . і номінальній напрузі приймаємо автоматичний вимикач марки АВМ-4С з , розраховані на роботу в колах змінного струму напругою до 500В з граничною комутаційною здатністю .

По здатності до відключення даний вимикач підходить, оскільки виконується умова:

Визначаємо уставку струму спрацювання максимального розчіплювача.

де-пусковий струм самого потужного двигуна

-сума максимальних струмів решти двигунів,А

Приймаємо стандартну установку струму спрацювання максимального розціплювана на шкалі струму перевантаження Іу=500 А.

Визначаємо коефіцієнт захисту чутливості:

Кч= 1.5

Кч= = 17.4

що відповідає ПБ.

Для дистанційного управління роботою окремих механізмів і машин приймаються до установки магнітні пускачі типа ПРН.

Робимо вибір пускача для вмикання двигуна живлення пластинчатого по Ін= 41.3. Приймається пускач ПРН-63 з Інп=63 А.

Для захисту двигуна від перевантаження можливо використовувати тепловий захист ТРП-60Л з Іутр=50А.

2.6 Вибір високовольтного обладнання

Розподільчий пристрій РП-6кВ комплексують із високовольтних чарунок. Чарунки вибирають по розрахунковому струму навантаження, а його виконання повинно відповідати умовам навколишнього середовища.

В даний час, в основному, використовують КРП в рудниковому нормальному виконанні типу КРУРН-6 та у вибухобезпечному виконанні типу КРУВ-6.

Чарунка обирається по номінальному струмі й перевіряється на здатність відключення найбільшого можливого струму на затискачах трьохфазного к.з.

Фактичний тривалий струм визначається в п. 1.5 і становить . По даному струмі й номінальній напрузі , приймаємо високовольтну чарунку КРУВ-6 з .

Розрахунок термічної стійкості зводиться до визначення відповідного струму термічної стійкості.

де - сталий струм трьохфазного к.з. З попередніх розрахунків струм к.з. на шинах ЦПП

Параметри прийнятого апарата повинні бути не менше розрахункових величин.

Таблиця 2.5 - Порівняння параметрів

Розрахункові величини	Параметри прийнятого апарата

Порівнявши параметри прийнятого апарата з розрахунковими, робимо висновок, що КРП обрано правильно.

Визначаємо струм уставки максимального реле

(2.36)

де - коефіцієнт надійності, рівний ;

- пусковий струм самого потужного двигуна, А;

- сума номінальних струмів інших двигунів, А;

Самим потужним двигуном є двигун насоса ВАО560L4 з Iн=71 A та

Іп=Кі•Ін=6.5•71=4611.5 А

=Ір-Ін (2.37)

=173.71-71=102.71 А

1.2•(461.5+102.71)=677 А

На щкалі уставок максимально струмового реле в приводі обраної чарунки є шість розподілів, які відповідають струму 400, 560, 640, 800, 1000, 1200 А поставимо уставку на п'ятому розподілі, що буде відповідати струму 1000 А. При пуску двигуна насоса помилкових відключень не відбудеться. Перевіряють вибрану уставку на вимоги ПБ за умовою

Кч= 1.5

=0.87•6852=5961А

Кч= = 5.9

Що цілком задовольняє вимогам ПБ.

Аналогічно здійснюємо вибір чарунок приєднань, що відходять та секційної.

Результати вибору представлені в таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 - Вибір високовольтних чарунок

Призначення чарунки	Кілкість	Розр. струм, А	Тип чарунки	Номінальний струм чарунки
Ввідна	2	181	КРУРН -6	200
Секційна	1	100	КРУРН-6	160
Приєднань, що відходять:
Тяговий агрегат	2	44.9	КРУРН-6	100
Головн.водовідлив	3	38.5	КРУРН-6	80
Тр-тор ТСВП-400/6	4	38.5	КРУРН-6	50
Резерв	2	181	КРУРН-6	100

2.7 Розрахунок освітлення

Згідно ПТЄ в шахті повинні освітлюватися ,за допомогою електричної мережі навколо стовбурні виробки, підземні майстерні, гаражі електровозів, медпункти, вантажні майданчики, склади вибухових матеріалів, відкаточні штреки і т.д.

Для освітлення підземних виробок необхідно використовувати напругу не вище 127В.

У пристовбурних дворах і камерах, з бетонним кріпленням або стійких породах і при висоті підвісу світильників не менше 2м, допускається лінійна напруга 220В.

Мета розрахунку освітлення - розрахувати освітлення камери ЦПП довжиною 23,5 м, шириною 4,5 м, висотою 3,3 м.

Для освітлення камери приймаємо світильники типу РП - 100 М. з лампами розжарювання потужністю 100 Вт, що мають світловий потік однієї лампи 1380 лм. Мінімальна освітленість камери ЦПП по нормах

Визначаємо показник приміщення

де A і B - відповідно довжина і ширина камери, м;

h - висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м.

Висота підвісу світильника визначається, виходячи з висоти камери, , відстані світлового центру світильника від стелі (приблизно 0,3м) і рівня робочої поверхні (0,8м)

Тоді:

Визначаємо показник приміщення

Знаходимо площу освітлювального приміщення:

Знаходимо загальний світловий потік, необхідний для забезпечення необхідної освітленості.

(2.38)

де - коефіцієнт запасу,

- площа освітлювального приміщення, ;

- коефіцієнт нерівномірності освітлення ;

- коефіцієнт використання освітлювальної установки, .

Необхідне число світильників:

(2.39)

Приймаємо 5 світильників, розташованих в один ряд.

Знаходимо відстань між світильниками:



де - довжина камери ЦПП, м;

- кількість світильників.

Визначаємо потужність трансформатора для питання світильників:

Приймаємо освітлювальний апарат АОС-4

Момент навантаження визначаємо за формулою:

Перетин жил освітлювального кабелю визначаємо за формулою:

Приймаємо кабель ГРШЄ-3х2,5 з перетином основних жил 2,5 мм2

3. Техніка безпеки

3.1 Розрахунок захисного заземлення

Захисне заземлення - допоміжне електричне з'єднання з землею чи її еквівалентом металевих неструмоведучих частин, що можуть виявитися під напругою.

Мета захисного заземлення - знизити напругу дотику між корпусом електроустановки і землею до 42 В, і менше що там виникає в результаті ушкодження чи пробою ізоляції струмоведучих частин.

Захисне заземлення варто відокремити від робітника і заземлення для захисту від розрядів статичної й атмосферної електрики.

Робоче заземлення - допоміжне з'єднання з землею нейтральних точок обмоток генераторів, силових і вимірювальних трансформаторів, дугогасних апаратів та інших ланцюгів з метою забезпечення нормальної роботи електроустановок. Заземлення для захисту від розрядів статичної й атмосферної електрики здійснюється для відводу цих зарядів у землю.

В електроустановках, що живляться напругою до 1000 В від мереж малої довжини з малими струмами замикання на землю (не більше 5 А), опір заземлювального пристрою повинен бути не більше 4 Ом. До таких мереж на підприємствах цивільної авіації відносяться мережі напругою 380/220 В, прокладені на території аеропортів від трансформаторних підстанцій для живлення споживачів електроенергії й освітлювальних установок авіапідприємства.

Опір заземлювального пристрою повинен бути не більше 10 Ом, якщо електроустановка живиться від винесених трансформаторів і генераторів потужністю 100 кВа і менше. Такі мережі мають малу довжину і розгалуженість, а струми замикання на землю в них не перевищують 0,1-0,2 А. У цивільній авіації до таких мереж відносяться мережі живлення від дизель-генераторних установок (при аваріях у міських системах електропостачання) радіолокаційного, радіонавігаційного світлосигнального устаткування аеропортів.

В електроустановках, що живляться напругою вище 1000В - до 110 кВ і вище з ефективно заземленою нейтраллю, коли струми замикання на землю в мережі досягають значень 50-500 А, опір заземлювального пристрою повинен бути не більше 0,5 Ом.

3.2 Вибір засобів захисту від ураження персоналу електричним струмом

Ізоляція струмоведучих частин електроустановок - це основний захід захисту. Ізоляція буває робоча, подвійна, підсилена.

Робоча ізоляція електроустановок - це електрична ізоляція струмоведучих частин електроустановки, що забезпечує її нормальну роботу і захист від ураження електричним струмом.

В процесі експлуатації ізоляція піддається різним ушкодженням (механічним, хімічним, тепловим), а також старінню, в результаті чого погіршуються її властивості - зменшується активний опір. Тому необхідний контроль ізоляції, який проводиться вимірюванням активного опору ізоляції мегаометром. Вимірювання опору ізоляції окремих ділянок мережі, трансформаторів, електродвигунів тощо проводиться на вимкненій установці.

Опір кожної ділянки в мережах напругою до 1000 В повинен бути не менше 0,5 МОм на фазу.

Подвійна ізоляція - це електрична ізоляція, що складається із робочої і додаткової ізоляції. При пошкодженні робочої ізоляції працює додаткова. Це досягається виготовленням корпусів електрообладнання із ізоляційного матеріалу. З подвійною ізоляцією виготовляється апаратура електроустановок (вимикачі, штепселі, розетки, патрони ламп розжарювання тощо).

Підсилена ізоляція - поліпшена робоча, що забезпечує ступінь захисту такий же, як подвійна ізоляція.

Недоступність струмоведучих частин для випадкового дотику забезпечується розміщенням струмоведучих частин на недосяжній висоті і огородженням. В електроустановках до 1000В розміщення струмоведучих части на недоступній висоті: всередині приміщення - 3,5м; назовні - 6м.

В електроустановках застосовують як суцільні, так і сітчасті огородження у вигляді кожухів, кришок, чохлів, шаф тощо.

Блокування попереджує помилкові дії електроперсоналу і перекриває доступ до струмопровідних частин, що знаходяться під напругою. При небезпеці ураження струмом електроустановка автоматично вимикається.

За принципом дії блокування поділяється на електричне, механічне та комбіноване.

Електроблокування здійснює розрив електричного кола спеціальними контактами, які встановлюються на дверцятах огороджень, кришках, дверцятах кожухів.

Блок-контакти при відкриванні дверей огороджень, шаф, кожухів знеструмлюють електропристрій.

При механічному блокуванні включення напруги можливо тільки при закритому замку або заскочки, які механічно пов'язані з вимикачем.

Застосування малої напруги. Малою напругою вважаються напруга не вище 42 В змінного і 110 В постійного струму. Напруга 42 В застосовується в приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних і зовні приміщень для живлення ручного інструменту, переносних ламп, верстатних ламп. Напруга 12 В застосовується для живлення переносних ламп в особливо небезпечних приміщеннях при несприятливих умовах (при роботі в металевій ємності, кабельному колодязі тощо).

Джерелом малої напруги є знижувальні трансформатори, акумулятори, батареї гальванічних елементів.

Електричний розподіл мереж спрямований на підвищення захисної дії ізоляції струмопровідних частин, що досягається або зменшенням ємності мереж, або переходом від мереж з заземленою нейтраллю до мереж з ізольованою нейтраллю.

Електричний розподіл мереж здійснюється за допомогою розподільчих трансформаторів, які дозволяють єдину розгалужену мережу з великою ємністю і малим опором ізоляції перетворити в ряд невеликих мереж з малою ємністю і високим опором ізоляції.

Орієнтація в електроустановках - це маркування, попереджувальні сигнали, таблиці, розпізнавальні кольори провідників, шин.

3.3 Протипожежні заходи

Найбільш частими причинами виникнення пожеж та вибухів є електричні іскри та дуги, неприпустимі перегрів провідників струмами коротких замикань і внаслідок перевантажень, незадовільний стан контактів у місцях з'єднання проводів або приєднання їх до висновків електрообладнання. Можливі загоряння ізоляції проводів електричних машин і трансформаторів внаслідок пошкодження ізоляції і перевантаження їх струмами.

Щоб уникнути неприпустимого перегріву провідників, іскріння і освіти електричних дуг в машинах і апаратах, електрообладнання для пожежонебезпечних і вибухонебезпечних електроустановок необхідно вибирати в суворій відповідності до вимог Правил улаштування електроустановок. Щоб уникнути неприпустимих перевантажень і струмів короткого замикання слід застосовувати електричний захист проводів і електроприймачів.

Електричне обладнання застосовуються в електроустановках, повинні забезпечувати необхідну ступінь захисту їх ізоляції від шкідливої дії навколишнього середовища і безпеку у відношенні пожежі або вибуху через їх несправність. У зв'язку з цим є наступна класифікація електротехнічного обладнання: відкрите, захищене, каплезащіщенное, бризкоозахищеного, водозахищений, закрите, пиловологозахищене, пилонепроникні, герметичне, вибухозахищене, вибухобезпечне, особовзривоопасное та інші.

3.4 Вибір засобів захисту від витоків струму в підземних виробках шахт

Реле витоку - захисний пристрій від витоку струму на землю в електричних мережах з ізольованою нейтраллю. Широко застосовується в електромережах вугільних і гірничорудних шахт. Реле здатне відключати мережу при виникненні однофазних і двофазних витоків, при зниженні опору ізоляції мережі відносно землі до граничної допустимої величини (критичного опору ізоляції). Значення величини опору, при якій відключається мережа, повинні бути такими, щоб максимально можливий струм витоку при опорі ізоляції рівному чи більшому від критичного опору ізоляції не перевищував граничної величини, при якій його дія на людину протягом часу відключення мережі може мати небезпечні наслідки.

Для трифазних мереж змінного струму напругою 127 і 220 В застосовується реле витоку РУ-127/220, призначене для роботи у шахтах, небезпечних за газом або пилом в умовах помірного клімату, і його тропічний варіант РУ-127/220Т. Власний час спрацювання реле витоку в разі виникнення однофазного витоку опором 1 кОм не перевищує 0,1 с. Для електричних мереж трифазного змінного струму напругою 380 і 660 В випускається апарат захисту від струмів витоку уніфікований рудниковий АЗУР у трьох варіантах виконання. Власний час спрацювання апаратів при опорі однофазного витоку 1 кОм і ємності мережі 0-1 мкФ на фазу не більше 0,1 с.

Список використованих джерел

1.Авсеев Г.М., Алексеенко А.Ф., Гармаш И.Л. Сборник задач по горной электротехнике. М.: Недра, 1988г

2.Виноградов B.C. Электрооборудование и электроснабжение горнорудных предприятий. М.: Недра, 1983г

3.Дегтярев В.В., Серов В.И. Цепелинский Г.Ю. Справочник по э электроустановкам угольных предприятий. М.: Недра, 1988г

4.Дзюбан В.Г. и др. Справочник энергетика угольной шахты М.: Недра,

1983г

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

6.Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. М.: Недра, 1987г

7.Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий: Учебник для техникумов. М.: Недра, 1988г

8.Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів. K.: Видавництво "Основа", 1998г

9.Справочник по электроснабжению угольных шахт. Под ред. В.П. Морозова. М., Недра, 1975г

10.Федоров A.A., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1987г

11.Щуцкий В.И. Электрификация подземных горных работ. М.:

Недра, 1986г

12.Щуцкий В.И. Электрооборудование и электроснабжение

железорудных горнообогатительных комплексов. М.: Недра, 1987г

Размещено на Allbest.ru

...