Расчёт электроснабжения участка шахты

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка курсового проекта содержит 50 страницы, 4 таблицы, 2 рисунка, 10 источников.

Объектом исследования является очистной участок при отработке яруса прямым ходом по простиранию пласта.

Цель работы - выбор и расчёт рациональной механизации очистного участка и расчёт кабельной сети, подходящей по нормальному и пусковому режиму работы, расчёт и настройка защит кабельной сети от токов к.з. и токов перегрузки.

Методы исследования - метод технического анализа и расчётов.

Реализация темы курсового проекта осуществлена за счёт применения очистного комбайна К103, вспомогательного оборудования, подстанции участковой понижающей передвижной типа ТСВП-630/6, а также распределительного пункта низкого напряжения на основе набора магнитных пускателей.

Разработка разделов курсового проекта осуществлялась соответственно требованиям «Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах», что исключает возможность взрыва метана, угольной пыли, и обеспечивает безопасную работу обслуживающего персонала.

Полученные результаты могут быть использованы в условиях реальной шахты для совершенствования технологии и электрооборудования добычного участка.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, РАСЧЁТ, ВЫБОР, КАБЕЛЬНАЯ СЕТЬ, ТОКОВАЯ ЗАЩИТА, ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, ЭЛЕКТРОПРИВОД, ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ.



СОДЕРЖАНИЕ

Перечень обозначений и сокращений

Введение

1. Выбор горных машин для механизации работ на участке

2. Выбор величин напряжений, место расположения ПУПП и РПП-НН

3. Расчёт освещения на участке

4. Расчёт мощности и выбор типа ПУПП

5. Расчёт кабельной сети участка

5.1 Составление электроснабжения участка и определение длин кабелей

5.2 Расчёт и выбор высоковольтного кабеля, питающего ПУПП

5.3 Расчёт и выбор магистральных и распределительных кабелей

5.4 Расчёт I(3)к.з. и проверка кабелей на термическую устойчивость

5.5 Проверка кабельной сети участка по нормальному режиму работы

5.6 Проверка кабельной сети участка по пусковому режиму

6. Выбор пусковой аппаратуры и настройка защит

7. Расчёт токов I(2)к.з. и проверка защит

8. Выбор КРУ и настройка защиты

9. Выбор схемы ДУ. ПБ при эксплуатации электрооборудования участка. Противопожарная защита

Выводы

Список использованных источников

горный электроснабжение кабель распределительный



ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ЦПП - центральная понижающая подстанция

ПУПП - передвижная, участковая, понижающая подстанция

ТСВП - трансформаторная сухая взрывобезопасная подстанция

РПП-НН - распределительный пункт низкого напряжения

КРУ - комплектное распределительное устройство

АОС - агрегат осветительный

ДУ - дистанционное управление

К.З. - короткое замыкание

РТМ - реле токовое максимальное

ПМЗ - полупроводниковая максимальная защита

БКЗ - блок комплексной защиты

ТЗП - токовая защита от перегрузки

ЭВТ - экранированный высоковольтный

КГЭШ - кабель гибкий экранированный шахтный

U - напряжение сети

I - сила тока

P - активная мощность

S - полная мощность

R - активное сопротивление

X - индуктивное сопротивление

s - сечение кабеля



ВВЕДЕНИЕ

Одним из главных направлений повышения энергоэффективности работы отечественных угольных предприятий является правильный выбор и точный расчёт необходимого электрооборудования, как можно лучше подходящего под конкретные горно-геологические условия.

Добиться лучшей производительности работ по добыче полезного ископаемого при меньших энергетических, а соответственно и финансовых затратах позволит техника, грамотно подобранная под конкретные условия работы.

Разнообразие добывающего и вспомогательного оборудования, которое применяется в горной промышленности даёт возможность использовать его с наибольшей эффективностью работы для заданных горно-геологических условий.

Выбор машин и механизмов должен быть обусловлен с технической, технологической и эксплуатационной точки зрения. Для этого необходимо принять к расчёту оборудование, которое наиболее близко будет соответствовать заданным условиям работы. При этом затраты на добычу угля должны быть наименьшими, а производительность работы наибольшей.

В курсовом проекте принят к работе очистной комбайн К103, вспомогательное оборудование в виде насосной станции, насоса орошения, толкателя. В качестве пускозащитной аппаратуры применён РПП-НН на магнитных пускателях со встроенными необходимыми типами защит, а также участковая передвижная понижающая подстанция.

Было уделено внимание мероприятиям по обеспечению безопасной эксплуатации механизированного комплекса, а именно устройству защитного заземления и наличию средств пожаротушения в непосредственной близости от очистного забоя на свежей струе воздуха для обеспечения быстрого доступа к ним в случае аварии.



1. ВЫБОР ГОРНЫХ МАШИН ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ РАБОТ НА УЧАСТКЕ

Для данных горно-геологических условий задания, а именно:

- мощность пласта - 0,8 м;

- угол падения -12°;

- категория шахты по газу и пыли - 3;

- способ подготовки - этажный;

- система разработки - длинными столбами по простиранию с обрушением;

- длина лавы - 130 м;

- способ пылеподавления - орошение.

Для механизации работ в лаве принимаем высокомеханизированный угледобывающий комплекс КМ103, который предназначен для работы в таких условиях: мощность пласта 0,7 - 1,2 м, угол падения до 35°, длина лавы до 200 м.

В состав комплекса входят: узкозахватный очистной комбайн К103 с двумя электродвигателями типа ЭКВ 3,5-90 привода исполнительного органа и двумя двигателями типа АИУМ-225-М4 механизма вынесенной системы подачи (ВСП); призабойный скребковый конвейер СП202, имеющий два электродвигателя типа 2ЭДКОФВ250Л4; механизированная гидравлическая крепь МК103.

Для питания механизированной крепи применяем насосную станцию СНТ-32 с одним электродвигателем типа ВРПВ225М4 и одним электродвигателем типа ВАИУ100L2.

Для пылеподавления на погрузочном пункте и в лаве используем типовую оросительную установку с насосом орошения 1УЦНС-13, имеющим один электродвигатель типа ВРПВ180М2.

Для перегрузки угля с забойного конвейера в вагонетки локомотивной откатки под лавой оборудован погрузочный пункт с передвижным бесфундаментным толкателем ПТВ-3М, имеющим один электродвигатель типа ВРПВ160S6.

Согласно требованиям ПБ (при углах падения пласта свыше 9°) принимаем предохранительную лебедку 1ЛП с одним электродвигателем типа ВР160S4.

Для перемещения участковой подстанции и электрооборудования распредпункта используются электровозы.

Данные о принятом электрооборудовании участка сводим в таблицу 1.1.



2. ВЫБОР ВЕЛИЧИН ПИТАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ, МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ПУПП И РПП - НН

Проектом предусматривается использование трехфазного переменного тока напряжением 6 кВ, которое от ЦПП с помощью высоковольтного кабеля длиной 1600 м подается на участок, где посредством передвижной участковой подстанции (ПУПП) понижается до необходимой величины. Рабочее напряжение принято 660 В.

Для питания цепей ДУ принимаем напряжение искробезопасных цепей 18 В, для питания рудничных светильников на участке - напряжение 127 В, для питания аппаратуры предупредительной сигнализации, газовой защиты используем напряжение сети - 660 В.

Учитывая горно-геологические условия: панельный способ подготовки, систему разработки длинными столбами по простиранию с обрушением, категорию шахты по газу и пыли, схему проветривания участка, ПУПП располагаем на свежей струе воздуха в откаточном штреке, перемещаем с помощью электровозов. При размещении участковой понижающей передвижной подстанции необходимо соблюдать, согласно требованиям ПБ, габаритные проходы для перемещения людей, транспортирования грузов. Место установки ПУПП должно быть хорошо закреплено, освещено, иметь надежное заземление. Перемещение подстанции предусматриваем через каждые 200 м.

Для обеспечения потребителей участка электроэнергией напряжением 660 В в откаточном штреке на свежей струе воздуха оборудуем подземный распределительный пункт низкого напряжения - РПП-НН, который представляет собой энергопоезд, состоящий из аппаратуры управления и защиты, осветительных агрегатов и др. оборудования, расположенный не ближе 20 м от забоя, чтобы не мешать маневровым работам под лавой. РПП-НН хорошо освещаем, заземляем и закрепляем. Перемещаем по мере отработки пласта через каждые 50 м с помощью электровозов.

План участка с расположением принятого оборудования представлен на рисунке 2.1.



3. РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ НА УЧАСТКЕ

Проектом предусматриваем осуществить освещение откаточного штрека от места установки ПУПП до очистного забоя с помощью взрывобезопасных светильников с люминесцентными лампами типа РВЛ-20М. Техническая характеристика выбранных светильников:

Рл=20 Вт; Фн=820 Лм; зн=0,85; cosцн=0,5; Uн=127 В.

Предусматриваем осуществить освещение лавы с помощью взрывобезопасных рудничных светильников с лампами накаливания типа ЛУЧ-2М. Техническая характеристика данных светильников:

Рл=15 Вт; зн=0,65; cosцн=0,5; Uн=127 В.

Светильники в откаточном штреке располагаем через каждые 6м и определяем их количество:

шт., (3.1)

где Lов=250 м - длина освещаемой выработки;

5 шт. - дополнительное число светильников для освещения погрузочного пункта (2 шт.), места установки РПП-НН (2 шт.) и ПУПП (1 шт.).

Светильники в лаве располагаем на каждой третьей секции мехкрепи, т.е. через 3Ч1,2=3,6 м (где 1,2 м - расстояние между секциями крепи типа МК103) и определяем их число:

шт., (3.2)

где Lл=130 м - длина лавы по заданию.

Определяем расчетную мощность осветительного трансформатора, необходимого для питания светильников откаточного штрека и лавы:

(3.3)

кВА,

где зс=0,96 - к.п.д. осветительной сети напряжением 127 В.

Принимаем в качестве осветительного трансформатора осветительный агрегат со стабилизированным вторичным напряжением 127 В типа АОС-4 с номинальной мощностью

Sн=4 кВА = Sо.тр.=4 кВА.

Сечения магистральных осветительных кабелей определяем из условия допустимой потери напряжения по формуле:

,мм2 (3.4)

где ДU=4% - допустимая потеря напряжения в осветительной сети напряжением 127 В;

C=8,5 - коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева кабеля;

М - момент нагрузки, кВтм.

Для линий с равномерно распределенной нагрузкой, т.е. для осветительного кабеля, питающего светильники откаточного штрека, момент нагрузки находим по формуле:

кВт.м (3.5)

Момент нагрузки для линий с сосредоточенной нагрузкой, т.е. осветительного кабеля, питающего светильники лавы, находим по формуле:

кВт.м, (3.6)

где L0=50 м - принятый шаг перемещения РПП-НН.

Определяем расчетное сечение осветительного кабеля для штрека:

мм2

Принимаем для питания светильников РВЛ-20М в штреке магистральный осветительный кабель марки КГЭШ 3Ч4+1Ч2,5 сечением 4 мм2.

Определяем расчетное сечение осветительного кабеля для лавы:

мм2

Принимаем для питания светильников ЛУЧ-2М в лаве магистральный осветительный кабель марки КГЭШ 3Ч4+1Ч2,5 сечением 4 мм2, что больше расчетного сечения 1,8 мм2.

Определяем ток, потребляемый светильниками данного участка по формуле

,А (3.7)

где Sрсв- расчетная мощность светильников, питающихся от АОС-4 (согласно формулы (3.3), ВА.

Ток, потребляемый светильниками РВЛ-20М, равен 10,5 А.

Ток, потребляемый светильниками ЛУЧ-2М, равен 2,55 А.



4. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ТИПА ПУПП

Для понижения напряжения с 6 кВ до 660 В и распределения этого напряжения на участке принимаем передвижную участковую подстанцию типа ТСВП (трансформаторная сухая взрывобезопасная передвижная).

Расчетную мощность силового трансформатора ПУПП определяем методом коэффициента спроса по формуле:

,кВА, (4.1)

где УPу=516,5 кВт - установленная мощность электроприемников участка

(табл.1.1);

cosцср=0,6- средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников

участка;

Sо.тр.=4 кВА - мощность осветительного трансформатора АОС-4 (из

раздела 3);

кс - коэффициент спроса, учитывающий одновременность работы, степень загрузки, а также потери напряжения в сети; для очистных забоев, оборудованных механизированной крепью находим по формуле:

(4.2)

где УPн max=180 кВт - номинальная мощность самого мощного привода на участке - электродвигателя комбайна К103 (табл.1.1);

ки= 1 - коэффициент использования мощности привода комбайна К103.

По формуле (4.1) определяем расчетное значение мощности силового трансформатора:

кВА.

Принимаем ПУПП типа ТСВП-630/6 с номинальной мощностью силового трансформатора

Sн=630 кВА > Sрасч=516,5 кВА.

Технические данные принятой ПУПП приведены в таблице 4.1.



5. РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ УЧАСТКА

Прежде чем приступить к выбору сечений и марок кабелей, которые будут использоваться на данном участке, составляем принципиальную расчетную схему электроснабжения, на которой указываем наименования всех механизмов и известные параметры принятого электрооборудования.

При составлении схемы должны учитываться следующие требования:

1) принятая система разработки пласта и место расположения ПУПП и РПП-НН;

2) применяем только негорючие экранированные кабели с медными жилами;

3) применяем коммутационные аппараты и другое оборудование только безмасленное;

4) емкость кабельной сети участка не должна превышать 0,5 мкФ на фазу при напряжении 660 В и 2 мкФ на фазу в сети более 660 В.

Расчет кабельной сети участка сводится к выбору марок и сечений кабелей в зависимости от их назначения. При этом сечения кабелей должны быть механически прочными, выдерживать длительную токовую нагрузку, быть экономически обоснованными, термически устойчивыми при коротком замыкании и обеспечивать подачу напряжения, достаточного для нормальной работы потребителей, как в номинальном, так и в пусковом режимах работы.

5.1 Составление схемы электроснабжения участка и определение длин кабелей

Пользуясь планом участка с расположением оборудования (см. рис.2.1), составляем принципиальную схему электроснабжения с указанием на ней типов принятого электрооборудования, наименования механизмов, принятых марок, сечений и длин кабелей, уставок максимальной защиты и токов двухфазного короткого замыкания.

При определении длин кабелей учитываем места расположения ТСВП-630/6 и РПП-0,69, а также возможное провисание кабелей.

Так, длина магистрального кабеля от ТСВП-630/6 до РПП-0,69 равна:

м, (5.1)

где 1,05 - коэффициент, учитывающий провисание бронированных кабелей (5%);

Lпер.ПУПП=200 м - принятый шаг передвижки ПУПП.

Длину гибкого кабеля, питающего комбайн К103, находим по формуле:

м, (5.2)

где 1,1 - коэффициент, учитывающий провисание гибких кабелей (10%).

Lл=130 м - длина лавы;

L0 = 50 м - принятый шаг передвижки РПП-0,69.

Длину гибкого кабеля для питания верхнего привода конвейера СП202 и длину гибкого кабеля для питания верхнего привода механизма ВСП принимаем равной длине кабеля комбайна, т. е. 198 м.

Длину гибкого кабеля для питания лебедки 1ЛП принимаем на 10 м больше длины кабеля комбайна, т. е. 208 м.



Для питания нижнего привода конвейера СП202 и привода ВСП, а также приводов насосной станции СНТ-32, насосов орошения 1УЦНС-13, толкателя ПТВ-3М принимаем длину гибких кабелей равной:

м, (5.3)

5.2 Расчет и выбор высоковольтного кабеля, питающего ПУПП

Предварительно сечение высоковольтного кабеля выбираем из условия допустимой температуры нагрева длительным током нагрузки. Для этого определяем ток, протекающий по высоковольтному кабелю, по формуле:

А, (5.4)

где Sрасч=516,5 кВА - расчетная мощность силового трансформатора

ТСВП-630/6 (из раздела 4);

Uн1=6 кВ - номинальное напряжение первичной сети силового

трансформатора.

По этому току, учитывая тяжелые условия работы высоковольтного кабеля, его перемещение, наличие взрывоопасной среды, принимаем в качестве высоковольтного экранированный, бронированный, восьмижильный кабель в полихлорвиниловой оболочке марки ЭВТ сечением мм2, для которого:

Iдоп=87 А > Iвк=49,7 А.

Принятый высоковольтный кабель ЭВТ 3Ч16+1Ч10+4Ч4 проверяем по экономической плотности тока по формуле.

мм2, (5.5)

где гэк=2,7 А/мм2 - экономическая плотность тока для кабелей ЭВТ при годовом числе использования максимума нагрузки

5000 - 8760 часов (из табл. 9.7 [2]).

Принятое сечение кабеля по экономической плотности тока не проходит, т.к. sэк=18,4 мм2>s=16 мм2, поэтому принимаем новое сечение кабеля: ЭВТ 3Ч25+1Ч10+4Ч4.

Новое сечение высоковольтного кабеля проверяем на термическую устойчивость при 3-фазном коротком замыкании, при этом сечение кабеля должно соответствовать условию:

Iп ? I(3)к.з.

где Iп- предельный ток короткого замыкания для данной марки кабеля и его сечения ( см. табл. 4.11 [ 1 ]);

I(3)к.з. - ток 3-фазного короткого замыкания, находим по формуле:

кА, (5.6)

где S(3)к.з.=44 МВА - мощность короткого замыкания на шинах ЦПП ( из задания).

Принятый кабель марки ЭВТ 3Ч25+1Ч10+4Ч4 по термической устойчивости проходит, т.к.

Iп=6,35 кА > I(3)к.з.=4,2 кА.

Принятое сечение кабеля проверяем по допустимой потере напряжения, которая на участке от ЦПП до ТСВП-630/6 не должна превышать 2,5% от Uн1=6000 В, что составляет ДUдоп=150 В

Фактическую потерю напряжения в высоковольтном кабеле определяем по формуле:

(5.7)

= В,

где Lвк=1,6 км - фактическая длина высоковольтного кабеля (из задания);

R0.вк, X0.вк - соответственно активное и индуктивное сопротивление 1 км высоковольтного кабеля сечением 25 мм2 при tє C=20єC (из табл.4.12 [ 1 ]).

По допустимой потере напряжения кабель сечением 25 мм2 проходит:

ДUвк=71,06 В < ДUдоп=150 В.

Окончательно в качестве высоковольтного принимаем к прокладке кабель ЭВТ 3Ч25+1Ч10+4Ч4 с Iдоп=114 А.

5.3 Расчет и выбор магистральных и распределительных кабелей

Предварительно сечения кабелей выбираем из условия допустимой температуры нагрева длительным током нагрузки.

В качестве магистральных кабелей используем кабели марки ЭВТ, а в качестве распределительных для питания передвижных механизмов принимаем гибкие экранированные кабели с резиновой изоляцией марки КГЭШ.

Ток нагрузки для магистральной линии находим по формуле:

А, (5.8)

Так как всю нагрузку невозможно передать по одному кабелю сечением 120 мм2, то принимаем на параллельную работу в качестве магистральных два кабеля сечением 95 мм2 марки ЭВТ 3Ч95+1Ч10+4Ч4, для которых

УIУIдоп=460 А > Iмк=432 А.

Ток нагрузки для гибких кабелей принимаем равным номинальному току питаемых двигателей. При выборе сечений гибких кабелей учитываем их механическую прочность.

Так, для питания привода исполнительного органа комбайна К103 принимаем кабель КГЭШ 3Ч50+1Ч10+3Ч2,5, для которого

Iдоп =200 А > Iн комб=182 А.

Для питания приводов механизма ВСП комбайна принимаем кабель марки КГЭШ 3Ч25+1Ч10+3Ч2,5, для которого

Iдоп=135 А >У Iн ВСП=102 А.

Для питания нижних приводов конвейера СП202 принимаем кабель марки КГЭШ 3Ч25+1Ч10+3Ч2,5, для которого

Iдоп=105 А > УIн конв.=61 А.

Для питания верхнего привода конвейера СП202 принимаем кабель марки КГЭШ 3Ч10+1Ч6+3Ч2,5, для которого

Iдоп=105 А > Iв конв=61 А.



Для питания приводов насосной станции СНТ-32, насоса орошения 1УЦНС-13, толкателя ПТВ-3М, предохранительной лебедки 1ЛП принимаем гибкие кабели марки КГЭШ сечением 10 мм2 с Iдоп=80 А, что значительно больше номинального тока каждого из перечисленных двигателей. Сечения некоторых кабелей завышены из условия механической прочности.

5.4 Расчет I(3)к.з. и проверка кабелей на термическую устойчивость

Выбранные сечения гибких кабелей проверяем на термическую устойчивость при 3-фазном коротком замыкании, при этом сечение гибких кабелей, отходящих от РПП-0,69, должно соответствовать условию

Iпр ? I(3)к.з.

где Iпр - предельно допустимый кратковременный ток 3-фазного к.з. для данного сечения кабелей, типа коммутационного аппарата, определяется по табл.4.10 [1];

I(3)к.з. - ток 3-фазного тока к.з., находим по формуле:

, (5.9)

I(2)к.з. - ток 2-фазного к.з., определяется методом приведенных длин кабелей с помощью таблиц в следующем порядке:

Находим суммарную приведенную длину кабельной линии до точки к.з. К2, м:

(5.10)



где Lвк,Lмк - соответственно принятые длины высоковольтного и магистрального кабелей;

кпр - коэффициенты приведения данных кабелей, которые зависят от сечения и напряжения сети (табл.4.6,[1])

к=1 - число коммутационных аппаратов, расположенных последовательно перед точкой к.з.;

lэ=10 м - приведенная длина кабельной линии, эквивалентная переходным сопротивлениям в точке к.з. и элементам коммутационных аппаратов.

По УLпр=106,15 м для ТСВП-630/6 по табл.4.8 [1] при напряжении 660 В находим значение тока I(2)к.з.К2=5680 А, подставляем его в формулу (5.9) и получаем ток 3-фазного к.з. в начале проверяемых кабелей:

кА.

Исходя из последнего полученного значения делаем вывод, что гибкие кабели, отходящие от РПП-0,69, должны иметь сечения не менее 16 мм2, так как только для них предельный ток к.з. будет больше расчетного:

Iпр=13 кА > I(3)к.з.=9 кА

Поэтому ранее принятые кабели сечением 10 мм2 для питания приводов передвижных механизмов заменяем на кабели сечением 16 мм2 - КГЭШ 3Ч16+1Ч10+3Ч2,5 с Iдоп=105 А.



5.5 Проверка кабельной сети участка по нормальному режиму работы

Принятые сечения кабелей проверяем на допустимую потерю напряжения при нормальном режиме работы самого мощного и наиболее удалённого привода (и.о. комбайна К103). Потери напряжения необходимо найти в следующих элементах схемы:

ТСВП-630/6 РПП-0,69 К103

2 ЭВТ 3Ч95+1Ч10+4Ч4

КГЭШ 3Ч50+1Ч10+3Ч2,5

210 м 198 м

ДUтр + ДUмк + ДUгк ? ДUдоп=63 В при Uн=660 В.

Определяем потери напряжения во вторичной обмотке трансформатора ТСВП-630/6:

В (5.11)

где Uа - активная составляющая напряжения к.з. силового трансформатора:

% ,

Рк.з.=4,7 кВт - мощность к.з. из данных ПУПП (табл.4.1);

Uр - реактивная составляющая напряжения к.з. трансформатора:

% ,

Uк.з.=3,5% - напряжение к.з. на шинах ТСВП-630/6 (табл.4.1.).

Подставляем полученные значения в формулу (5.11):

В.

Определяем потери напряжения в магистральном кабеле:

В, (5.12)

где Rмк=R0 мк . Lмк / 2=0,194 . 0,21 / 2 = 0,02037 Ом;

Xмк=X0 мк . Lмк / 2=0,06 . 0,21 / 2 = 0,0063 Ом,

R0мк=0,194 Ом/км - активное сопротивление 1 км кабеля ЭВТ сечением 95 мм2 при температуре 20єС ( из табл.4.12 [1]);

X0мк=0,06 Ом/км - индуктивное сопротивление 1 км кабеля ЭВТ сечением 95 мм2 при напряжении до 1200 В.

Подставляем полученные значения в формулу (5.12):

В.

Определяем потери напряжения в гибком кабеле, питающем комбайн:

В, (5.13)

где Rгк =R0 гк . Lгк=0,423 . 0,237 = 0,1002 Ом;

Xгк=R0 гк . Lгк=0,081 . 0,237=0,0192 Ом

R0 гк =0,423 Ом/км - активное сопротивление 1 км гибкого кабеля

марки КГЭШ сечением 50 мм2 при температуре

65єС (табл.4.13 [1]);

X0 гк =0,081 Ом/км - индуктивное сопротивление 1 км гибкого кабеля марки КГЭШ сечением 50 мм2 ( из табл. 4.13, [1]);

Iн комб=182 А - номинальный ток двигателя и.о. комбайна К103 ( из табл.1.1);

сosцн комб=0,85 - номинальный коэффициент мощности двигателя и.о. комбайна К103 (табл. 1.1).

Подставляем полученные данные в формулу (5.13):

В.

Определяем сумму всех потерь:

ДUУ = 17,6+13+29,4=60 В < ДUдоп=63 В.

Кабельная сеть участка по потерям напряжения удовлетворяет требованиям ПБ для нормальной работы комбайна.

5.6 Проверка кабельной сети участка по пусковому режиму

Параметры схемы электроснабжения должны обеспечивать следующие уровни напряжения на зажимах самого мощного и удаленного привода при его пуске:

Uп min=0,8.Uн=0,8.660=528 В.

Фактическое напряжение на зажимах двигателя и.о. комбайна при его пуске определяем по формуле:

В (5.14)



где Iп=340 А - пусковой ток электродвигателя комбайна К103 ( см. табл. 1.1 );

n=2 - количество электродвигателей;

cosцп=0,85 - пусковой коэффициент мощности привода комбайна;

УR, УX - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивление трансформатора, магистрального и гибкого кабелей:

УR=0,0057+0,01606+0,1002=0,1219 Ом;

УX=0,023+0,0063+0,0192=0,0485 Ом;

ДUн р - потери напряжения в трансформаторе ТСВП-630/6 и в

магистральном кабеле при нормальном режиме работы всех

электропотребителей участка за исключением привода

комбайна, определяем по формуле:

(5.15)

где УPн р=УPу - Рн комб=516,5 - 180 = 336,5 кВт.

В

Полученные значения подставляем в формулу (5.14):

В.

Параметры схемы электроснабжения выбраны верно, кабельная сеть проходит по пусковому режиму:

Uп.ф=613 В > Uп.min=528 В.



6. ВЫБОР ПУСКОВОЙ АППАРАТУРЫ И НАСТРОЙКА ЗАЩИТ

Для распределения электроэнергии низкого напряжения под лавой сооружаем распределительный пункт низкого напряжения - РПП-0,69, который состоит из взрывобезопасной магнитной станции управления типа КУУВ-350, защитной аппаратуры, осветительных агрегатов.

Магнитная станция в отличие от распредпунктов, комплектующихся из автоматических выключателей и электромагнитных пускателей, имеет значительно меньшие размеры, более надёжна и экономична, при её монтаже и техническом обслуживании уменьшается трудоёмкость работ.

Устройство управления состоит из двух полукомплектов: конвейерного КУУВ-350-1К и комбайнового КУУВ-350-2К, и представляет собой сварную конструкцию, установленную на салазках, разделённую на несколько отсеков, внутри которых расположены трансформаторы, электромагнитные контакторы серий КТУ-4010 и КТУ-2000. Каждое присоединение имеет современные блоки защит (БКЗ, БКИ и др.). Каждый полукомплект имеет разъединитель и автоматический выключатель с большой разрывной способностью, обеспечивающий отключение при любом аварийном срабатывании контакторов. Отсеки закрываются быстроразъёмными крышками с механическими и электрическими блокировками, которые не позволяют открыть полукомплект под напряжением.

Автоматические выключатели в магнитной станции выпускают одного типоразмера, поэтому их выбор осуществляется по току, протекающему в магистральной линии, напряжению сети и способности отключить наибольший ток трёхфазного короткого замыкания в месте установки аппарата.

В принятой КУУВ-350:

Iн АВ=350 А+150 А > Iмк=432 А;

Uн АВ=Uн сети=660 В;

Iотк АВ=20 кА > 1,2 . I(3)к.з.=1,2 . 9,44=11,3 кА.

Электромагнитные контакторы в принятой магнитной станции выбираем по назначению: реверсивные или нереверсивные, по току и мощности подключаемых к ним электродвигателей.

Для ДУ и защиты привода и. о. комбайна К103 принимаем нереверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-4010 в КУУВ-350-2К, для которого:

Iн=250 А > Iн комб=182 А;

Рдоп=200 кВт > Рн комб=180 кВт.

Для ДУ и защиты приводов механизма ВСП принимаем нереверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-4010 в КУУВ-350-2К, для которого:

Iн=250 А > УIн ВСП=122 А;

Рдоп=200 кВт > УРн ВСП=110 кВт.

Для ДУ и защиты нижних приводов конвейера СП202 принимаем реверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-4010 в КУУВ-350-1К, для которого:

Iн=250 А > УIн ниж пр.=55 А;

Рдоп=200 кВт > УРн ниж пр.=61 кВт.

Для ДУ и защиты верхнего привода конвейера СПЦ-151 принимаем реверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-4010 в КУУВ-350-1К, для которого:

Iн=250 А > Iн верх пр.=55 А;

Рдоп=200 кВт > Рн верх пр.=61 кВт.

Для ДУ и защиты привода насосной станции СНТ-32 принимаем нереверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-4010 в КУУВ-350-1К, для которого:

Iн=250 А > УIн нас. ст.=66,4 А;

Рдоп=200 кВт > УРн нас. ст.=60,5 кВт.

Для ДУ и защиты привода насоса орошения 1УЦНС-13 принимаем нереверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-2000 в КУУВ-350-2К, для которого:

Iн=63 А > Iн нас. ор.=32 А;

Рдоп=61 кВт > Рн нас. ор.=30 кВт.

Для ДУ и защиты привода толкателя ПТВ-3М принимаем нереверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-2000 в КУУВ-350-2К, для которого:

Iн=63 А > Iн толк.=13,2 А;

Рдоп=61 кВт > Рн толк.=11 кВт.

Для ДУ и защиты привода поддерживающей лебёдки 1ЛП принимаем реверсивный электромагнитный контактор типа КТУР-2000 в КУУВ-350-2К, для которого:

Iн=63 А > Iн леб.=17,5 А;

Рдоп=50 кВт > Рн леб.=15 кВт.



Данные о принятой коммутационной аппаратуре и кабельной сети участка приведены в таблице 6.1.

В принятой пускозащитной аппаратуре настраиваем защиты: от токов короткого замыкания и от токов перегрузки, которые обеспечивают блоки комплексной защиты - БКЗ или соответственно блоки ПМЗ и ТЗП, встроенные в контакторы. Выбор уставок и их расчёт производим с учетом требований ПБ в угольных шахтах.

Для защиты от токов к.з. магистральной кабельной линии находим расчетную уставку для блока ПМЗ, встроенного в РУНН ТСВП-630/6, по формуле:

А, (6.1)

где Iпуск max=340 А - максимальный пусковой ток электродвигателя комбайна К103;

УIн ост.=373,1 А - суммарный номинальный ток остальных приёмников участка за исключением номинального тока электродвигателя комбайна:

УIн ост.=УIн - Iн комб.=555,1 - 91=464,1 А.

Принимаем стандартную уставку блока ПМЗ в А3742БТ-3 РУНН ТСВП-630/6 равную 1400 А с установкой на цифру «4».

Для защиты от токов к.з. привода комбайна К103 находим расчетную уставку БКЗ в КТУ-4010:

А.

Принимаем стандартную уставку равную 875 А с установкой на цифру «4».

Для защиты от токов к.з. приводов механизма ВСП находим расчетную уставку БКЗ в КТУ-4010:

А.

Принимаем стандартную уставку равную 100 А с установкой на цифру «5».

Для защиты от токов к.з. верхнего и нижнего приводов конвейера СП202 находим расчетную уставку БКЗ в КТУ-4010:

А.

Принимаем стандартную уставку равную 500 А с установкой на цифру «1».

Для защиты от токов к.з. привода насоса орошения 1УЦНС-13 находим расчетную уставку БКЗ в КТУ-2000:

А.

Принимаем стандартную уставку равную 250 А с установкой на цифру «5».

Для защиты от токов к.з. остальных приводов на участке уставки БКЗ выбираем аналогично.

Для защиты от токов к.з. осветительной магистрали, питающей светильники РВЛ-20М, находим расчетную уставку электромагнитного реле РМ в АОС-4 по формуле:



А, (6.2)

где Iсв ш=10,5 А - ток, потребляемый светильниками штрека, определённый в разделе 3.

Принимаем стандартную уставку РМ в АОС-4 равную 20 А.

Для защиты от токов к.з. осветительной магистрали, питающей светильники ЛУЧ-2М, находим расчетную уставку РМ в АОС-4 по формуле:

А, (6.3)

где Iсв л=2,55 А - ток, потребляемый светильниками лавы (см. раздел 3).

Принимаем стандартную уставку РМ в АОС-4 равную 10 А.

Для защиты от токов перегрузки привода комбайна К103 расчетную уставку БКЗ в КТУ-4010 находим по формуле:

А, (6.4)

Принимаем стандартное деление шкалы БКЗ с установкой на «0,8» и определяем ток срабатывания при перегрузке:

Iср БКЗ=0,8 . 250 = 200 А.

Для защиты от токов перегрузки привода насосной станции СНТ-32 расчетную уставку БКЗ в КТУ-4010 находим по формуле:

(6.5)



Принимаем стандартное деление шкалы БКЗ с установкой на «0,3» и вычисляем ток срабатывания блока при перегрузке данного привода:

Iср БКЗ=0,3 . 250 = 75 А.

Для защиты от токов перегрузки привода насоса орошения 1УЦНС-13 расчетная уставка БКЗ в КТУ-2000 будет равна:

Принимаем стандартное деление шкалы БКЗ с установкой на «0,6», при этом ток срабатывания блока при перегрузке двигателя:

Iср БКЗ=0,6 . 63 = 37,8 А.

Для защиты от токов перегрузки остальных двигателей участка уставки БКЗ находим аналогично. Результаты всех расчетов приведены в таблице 6.1.



7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ I(2)к.з. И ПРОВЕРКА ЗАЩИТ

Принятые стандартные уставки максимально-токовых защит проверяем на способность отключить наименьший ток двухфазного к.з., который может возникнуть в самой удалённой точке от защищающего аппарата. Условие проверки:

(7.1)

Величину I(2)к.з. определяем методом приведенных длин кабелей с помощью таблиц (см. раздел 5.4 данного проекта).

Для проверки уставки ПМЗ, встроенного в РУНН ТСВП-630/6, воспользуемся током I(2)к.з. К2=5680 А, найденным для точки К2 в разделе 5.4.

>1,5, что соответствует требованиям ПБ.

Для проверки уставки БКЗ, защищающей привод и.о. комбайна К103, находим ток I(2)к.з. в точке К3 (согласно рис.5.1):

По УLпр К3=314,12 м по табл.4.8 [1] для ТСВП-630/6 при напряжении 660 В минимальный ток двухфазного к.з. I(2)к.з. К3=2306 А, тогда

>1,5, что удовлетворяет требованиям ПБ.

Для проверки уставки БКЗ, защищающей приводы механизма ВСП, находим ток I(2)к.з. в точке К4:

=506,18 м.

По УLпр.К4=506,18 м согласно табл.4.8 [1], I(2)к.з. К4=1669 А, тогда

> 1,5, что удовлетворяет требованиям ПБ.

Для проверки уставки БКЗ, защищающей привод насосной станции СНТ-32, находим ток I(2)к.з. в точке К7:

По УLпр. К7=284,42 м согласно табл.4.8 [1], I(2)к.з. К7=2520 А, тогда

> 1,5, что удовлетворяет требованиям ПБ.

Аналогично находим I(2)к.з. min для проверки остальных уставок БКЗ. Результаты расчётов и проверок сводим в таблицу 7.1.

Для проверки уставки РМ в АОС-4, защищающей светильники РВЛ-20М, находим ток I(2)к.з. в точке К13:

где L=200 м - длина осветительного кабеля до точки к.з. (рис.5.1);

n=47 шт. - количество светильников на данном участке;

кпр=1 - коэффициент приведения для кабеля сечением 4 мм2

при напряжении 127 В (табл.4.6 [1]).

По УLпр К13=294 м согласно табл.4.7 [1] для АОС-4 при напряжении 127 В, I(2)к.з. К13=53 А, тогда

> 1,5, что соответствует требованиям ПБ.

Для проверки уставки РМ в АОС-4, защищающей светильники ЛУЧ-2М, расчёты выполняем аналогично. Результаты проверки заносим в таблицу 7.1.



8. ВЫБОР КРУ И НАСТРОЙКА ЗАЩИТ

Для подачи высокого напряжения на ТСВП-630/6 и защиты высоковольтного кабеля от аварийных режимов работы принимаем комплектное распределительное устройство высокого напряжения во взрывобезопасном исполнении, по назначению - отходящих присоединений, типа КРУВ-6 ОП, для которого:

Iн КРУ=50 А >Iв.к.=49,7 А;

Iоткл. КРУ=10 кА > I(3)к.з.=5,4 кА;

Sоткл. КРУ=100 МВА > S(3)к.з.=56 МВА.

Тип встроенного трансформатора тока - 100/5.

КРУВ-6 имеет без масляный воздушный выключатель (ВЭВ-6), позволяет подключение двух питающих и двух отходящих кабелей, осуществляет следующие функции: оперативное местное и дистанционное включение и отключение, необходимые виды защит и блокировок, устройства автоматики АПВ и АВР, измерения электрических величин и сигнализацию о режимах работы. Недостатком КРУВ-6 является относительно большие масса и габариты, и главное - наличие открытой электрической дуги отключения на силовых контактах выключателя, что приводит к сравнительно быстрому выходу из строя.

Определяем расчётную уставку реле РТМ (реле токовое максимальное), для защиты от токов к.з., по формуле:

, (8.1)

где кн=Uн1/ Uн 2=6000/690=8,7 - коэффициент трансформации силового

трансформатора ТСВП-630/6.

Находим деление шкалы РТМ по формуле:

(8.2)

где кт.т.=100/5=20 - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Принимаем стандартную отпайку «6 - 9» с установкой реле на цифру «6», тогда ток срабатывания РТМ будет равен

Принятую стандартную уставку РТМ проверяем на способность отключить ток I(2)к.з.min, определённый на шинах вторичной обмотки силового трансформатора ТСВП-630/6 при УLпр. в.к.=40,97 м (см. табл.7.1):

>1,5, что удовлетворяет требованиям ПБ.

Для защиты от токов перегрузки в принятом КРУВ-6 ОП используем реле токовые типа РТ-40/10 с последовательным соединением обмоток (табл. 8.1, [1]).

Уставку срабатывания РТ-40/10 находим по формуле:

(8.3)



где кв=0,85 - коэффициент возврата реле РТ-40/10.

Принимаем стандартную уставку РТ-40/10, равную 3,5 А.



9. ВЫБОР СХЕМЫ ДУ. ПБ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ УЧАСТКА. ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА

Электрическая схема и комплект аппаратуры ТСВП-630/6 обеспечивают ДУ (включение и отключение), защиту магистралей и оборудования от токов к.з., токов перегрузки, осуществляют контроль целостности заземления.

Работы с электрооборудованием и кабельной сетью участка должны выполняться специально подготовленным персоналом, имеющим соответствующую группу допуска по ТБ.

Для своевременного предупреждения рабочих о повышенной концентрации метана в выработках и автоматического отключения электрооборудования по пути следования газов предусмотрена автоматическая газовая защита типа АГЗ-1, состоящая из релейного блока АС-9, который питается от РУНН ТСВП-630/6 и на него воздействует: в случае срабатывания любого из датчиков метана, установленных под лавой (ДМ-1, 0,5% СН4), или на исходящей струе вентиляционного штрека (ДМ-2, 1,3% СН4), прекращается подача напряжения от ТСВП-630/6 к потребителям участка.

Для защиты работников от поражения электрическим током предусматриваем защитное заземление и применяем реле утечки АЗУР-1. Местное заземление устраиваем в водосточных канавках в виде рештака (l?2,5 м; в=3 мм; S?0,6 м2) с приваренным сверху стальным тросом сечением не менее 50 мм2 и прикрученным к тросу медным неизолированным проводником сечением не менее 25 мм2. Этот заземляющий отвод подключаем к шинам, одна из которых расположена на РПП-0,69, а вторая - на ТСВП-630/6, у подстанции заземляем все три части. Таким образом к шинам подключено всё электрооборудование участка, создаётся заземляющий контур, сопротивление цепи заземления в самой удалённой точке должно быть не более 2 Ом.

Проверку исправности работы реле утечки необходимо осуществлять ежесменно перед началом работ на участке. Для этого устраиваем дополнительное заземление, которое состоит из заземляющего отвода, выполненного изолированным проводом сечением не менее 25 мм2, и заземлителя, выполненного так же, как и местное заземление, но располагающегося не ближе 5 м от него.

Мерами противопожарной защиты на участке предусмотрено устройство на свежей струе воздуха в откаточном штреке противопожарной ниши, в которой должны находиться: ящик с сухим песком объёмом не менее 0,2 м3, лопаты, 2 порошковых огнетушителя.



ВЫВОДЫ

В ходе курсового проектирования для данных горно-геологических и горно-технических условий залегания пласта, был произведен выбор механизированного комплекса КМ103 в состав которого входят комбайн К103, конвейер СП202, насос УЦНС-13, насосная станция СНТ-32, толкатель ПТВ-3М, лебедка 1ЛП, на основании выбранного мехкомплекса и напряжения на участке (выбрано напряжение 660В) был произведен расчет и выбор передвижной подстанции (был выбран и рассчитан ТСВП 630/6), произведен расчет кабельной сети участка, так для питания высоковольтного напряжения был принят кабель ЭВТ, а для питания потребителей напряжением 660В, был принят кабель типа КГЭШ.

Выбранные марки кабелей были проверены по пусковому и нормальному режиму работы.

Был произведен выбор пусковой аппаратуры и настройка защит, а так же КРУ и его настройка.

Рассмотрены вопросы ДУ электромашинами и механизмами. ПТЭ и ПБ при эксплуатации электрооборудования.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антонов В.Ф. и др. Справочник по электроустановкам угольных предприятий. - М.: Недра, 1988. - 727 с.

2. Дзюбан В.С. и др. Справочник энергетика угольной шахты. - М.: Недра,1983. - 542 с.

3. Жездрин А.К. Справочное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Стаханов, 1997.

4. Заплавский, Лесных В.А. Горные работы, проведение и крепление горных выработок. - М.: Недра, 1986. -426 с.

5. Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение угольных предприятий. - М.: Недра, 1988.

6. Методическое пособие для курсового и дипломного проектирования

7. Справочное пособие для дипломного и курсового проектирования студентам специальности 13.02.11. «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» - Донецк, ДГТ, 2009. - 102 с.

8. Татаренко А.М., Максецкий И.П. Рудничный транспорт, учебник для техникумов. -- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 318 с.

9. Цапенко Е.Ф. Горная электротехника. - М.: Недра, 1986.

10. Яцких В.Г. Горные машины и комплексы. - М.: Недра, 1984. -400 с.

Размещено на Allbest.ru

...