Горная электротехника

Горная электротехника

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Выбор горных машин для механизации работ на участке

. Выбор величин питающих напряжений, места расположения ПУПП и РПП-НН

. Расчет освещения на участке

. Расчет мощности и выбор типа ПУПП

. Расчет кабельной сети участка

.1 Составление схемы электроснабжения участка и определение длин кабелей

.2 Расчет и выбор высоковольтного кабеля, питающего ПУПП

.3 Расчет и выбор магистральных и распределительных кабелей

.4 Расчет І(3)к.з. и проверка кабелей на термическую устойчивость

.5 Проверка кабельной сети участка по нормальному режиму работы

.6 Проверка кабельной сети участка по пусковому режиму

. Выбор пусковой аппаратуры и настройка защит

. Расчет токов І(2)к.з. и проверка защит

. Выбор КРУ и настройка защит

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

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Нынешняя непростая обстановка в энергетическом секторе повышает роль и значение украинского угля как гаранта энергетической независимости государства.

В течение последних 15 лет уровень добычи угля в Украине оставался практически неизменным : от 72 до 83 млн. тонн в год. Уголь играет важнейшую роль в программе импортозамещения энергоносителей. В частности речь идёт о программе энергосбережения и замены потребления газа на уголь. Предполагается, что в течение 3-х лет государственные шахты будут приватизированы

В декабре 2010 года закончился срок действия программы «Украинский уголь», в связи с чем был разработан проект «Программы перспективного развития угольной отрасли на среднесрочный период до 2015 года». В программе заложены следующие параметры:

на этапе до 2015 года объём добычи угля прогнозируется на уровне 91,7 млн. тонн в год, включая 63,5 млн. тонн энергетического угля.

на этапе развития отрасли в период с 2015 года по 2020 год объём предполагается довести до 100 млн тонн, включая около 65 млн тонн энергетического угля.

итоговый потенциальный уровень добычи к 2030 году ожидается на уровне 115 млн.тонн, из которых 75 млн.тонн - энергетический уголь.

Несмотря на продолжающийся рост промышленного производства, украинская экономика становится постепенно всё менее зависимой от импорта энергоресурсов из-за рубежа, прежде всего природного газа. Достигается это прежде всего стремительным развитием добывающих отраслей, имеющих собственную энергетическую базу, прежде всего угольной. Быстро наращивают добычу угля в Украине, прежде всего, энергетические государственные предприятия. По данным Министерства топлива и энергетики Украины, добыча угля предприятиями, находящимися в его подчинении, за январь - ноябрь 2011 года по сравнении с аналогичным периодом 2010 года выросла на 9,3 % - до 36, 031 млн. тонн. При этом, если добыча коксующегося угля за данный период увеличилась всего на 1,1 % - до 7,071 млн. тонн, то добыча энергетического угля выросла на 11,5 % - до 28, 959,7 млн. тонн.

Таким образом, наращивание добычи угля в Украине будет идти постепенно и так же постепенно наша страна будет сокращать импорт природного газа.

.       
ВЫБОР ГОРНЫХ МАШИН ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ РАБОТ НА УЧАСТКЕ

Для данных горно-геологических условий задания, а именно:

мощность пласта - 1 м;

угол падения - 5°;

шахта Ⅲ категории по газу и пыли;

способ подготовки - этажный;

система разработки - длинными столбами по простиранию с обрушением;

длина лавы - 150 м;

способ пылеподавления - орошение,

для механизации работ в лаве принимаем высокомеханизированный угледобывающий комплекс КД-80, который предназначен для работы в таких условиях: мощность пласта 0,85 - 2,0 м, угол падения до 35°, длина лавы - до 170 м.

В состав комплекса входят: узкозахватный очистной комбайн КА-80 с одним электродвигателем типа ЭКВ 3,5-122 привода исполнительного органа и двумя двигателями типа 4ВР225М4 механизма вынесенной системы подачи (ВСП); забойный скребковый конвейер СПЦ-151, имеющий один электродвигатель типа 2ЭДКОФВ250М4 верхнего привода и два электродвигателя типа 4ВР225М4 нижнего привода; механизированная гидравлическая крепь «Донбасс-80».

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 на магистральный ленточный принимаем перегружатель ПТК-1 с одним электродвигателем типа 2ЭДКОФВ250М4.

Для перемещения участковой подстанции и электрооборудования распределительного пункта низкого напряжения используются маневровые лебедки.

Данные о принятом электрооборудовании участка сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

.        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 1300 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: этажный 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 маневровых лебёдок.

План участка с расположением принятого оборудования представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. План участка с расположением оборудования

. РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ НА УЧАСТКЕ

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

Рл=20 Вт; ηн=0,85; cosφн=0,5; Uн=127 В.

Предусматриваем осуществить освещение лавы с помощью взрывобезопасных рудничных светильников с люминесцентными лампами типа «Луч-2М». Техническая характеристика данных светильников:

Рл=15 Вт; ηн=0,65; cosφн=0,5; Uн=127 В.

Светильники на конвейерном уклоне располагаем через каждые 6м и определяем их количество:

 шт., (3.1)

где Lов=250 м - длина освещаемой выработки;

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 3×1,35=4,05 м (где 1,35 м - расстояние между секциями крепи типа «Донбасс-80») и определяем их число:

 шт., (3.2)

где Lл=150 м - длина лавы по заданию.

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

 (3.3)

где ηс=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

н=4 кВА ≈ Sо.тр.=4,08 кВА.

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

, мм 2 (3.4)

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

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

М - момент нагрузки, кВт.м.

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

 (3.5)

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

 (3.6)

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

Определяем расчетное сечение осветительного кабеля для штрека:

Принимаем для питания светильников РВЛ-20М в штреке магистральный осветительный кабель марки КГЭШ 3×4+1×2,5 сечением 4 мм2.

Определяем расчетное сечение осветительного кабеля для лавы:

Принимаем для питания светильников «Луч-2М» в лаве магистральный осветительный кабель марки КГЭШ 3×4+1×2,5 сечением 4 мм2, что больше расчетного сечения 3 мм2.

Определяем ток, потребляемый светильниками РВЛ-20М, по формуле:

 (3.7)

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

Ток, потребляемый светильниками «Луч-2М», находим аналогично, он равен 8,1 А.

. 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 ΣPу=512,5 кВт - установленная мощность электроприемников участка (табл.1.1);

cosφ=0,6 - средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников участка;

рекомендовано значение 0,6 для электроприемников на пологих пластах;о.тр.=4,08 кВА - мощность осветительного трансформатора АОС-4 (из раздела 3);

кс - коэффициент спроса, для очистных забоев, оборудованных механизированными крепями, находим по формуле:

 (4.2)

где Pн max=132 кВт - номинальная мощность самого мощного приемника на участке - электродвигателя и. о. комбайна КА-80 (табл.1.1);

ки - коэффициент использования мощности привода комбайна, принимается для однодвигательного привода равным 1.

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

Принимаем ПУПП типа ТСВП-630/6 с номинальной мощностью силового трансформаторан=630 кВА > Sрасч=474 кВА.

Технические данные принятой ПУПП приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

5.  РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ УЧАСТКА

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.

При составлении схемы электроснабжения должны учитываться следующие требования:

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

) применяем только негорючие экранированные кабели с медными жилами;

) применяем коммутационные аппараты и другое оборудование только безмасленное;

) 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.

5.1 Составление схемы электроснабжения участка и определение длин кабелей

Пользуясь планом участка с расположением оборудования (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:

 (5.1)

где 1,05 - коэффициент, учитывающий провисание бронированных кабелей (5%);перПУПП=200м - принятый шаг передвижки ПУПП.

Длину гибкого кабеля, питающего комбайн КА-80, находим по формуле:

 (5.2)

где 1,1 - коэффициент, учитывающий провисание гибких кабелей (10%).л=150 м - длина лавы;= 50 м - принятый шаг передвижки РПП-0,69.

Длину гибкого кабеля для питания верхнего привода конвейера СПЦ-151 и длину гибкого кабеля для питания верхнего привода механизма ВСП принимаем равной длине кабеля комбайна, т. е. 220 м.

Для питания нижнего привода конвейера СПЦ-151, а также приводов насосной станции СНТ-32, насоса орошения 1УЦНС-13 и перегружателя ПТК-1 принимаем длину гибких кабелей равной:

м. (5.3)

Рисунок 5.1. Принципиальная схема электроснабжения участка шахты

5.2      Расчет и выбор высоковольтного кабеля, питающего ПУПП

Производим выбор кабеля напряжением 6 кВ для питания ПУПП, длина которого в соответствии с данными задания составляет 1300 м. Номинальный ток первичной обмотки трансформатора ТСВП-630/6 равен 60,6А (см. табл. 4.1). Ток, протекающий по высоковольтному кабелю, находим по формуле:

 (5.4)

По табл. 4.11 [1] выбираем восьмижильный кабель ЭВТ (экранированный, с поливинилхлоридной изоляцией, бронированный стальным многопроволочным тросиком, в поливинилхлоридном защитном шланге, допускающий периодическую переноску) с сечением основных медных жил 16 мм2, который при напряжении 6 кВ допускает нагрузку 87 А, что больше расчетного значения - 66,7 А.доп=87 А > Iвк=66,7 А.

Сечение принятого высоковольтного кабеля ЭВТ 3×16+1×10+4×4 проверяем по экономической плотности тока по формуле:

 (5.5)

где γэк=2,7 А/мм2 - экономическая плотность тока для кабелей с пластмассовой изоляцией и медными жилами 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=24,7 мм2 > s=16 мм2, поэтому принимаем новое сечение кабеля: ЭВТ 3×25+1×10+4×4.

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

п ≥ I(3)к.з.,

где Iп- предельный ток короткого замыкания для данной марки кабеля и его сечения (см. табл. 4.11 [1]);(3)к.з. - ток 3-фазного короткого замыкания, находим по формуле:

 (5.6)

где S(3)к.з.=60 МВА - мощность короткого замыкания на шинах ЦПП (из задания).

Принятый кабель марки ЭВТ 3×25+1×10+4×4 по термической устойчивости проходит, т.к.п=6,35 кА > I(3)к.з.=5,78 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 ΔUдоп=150 В.

Фактическую потерю напряжения в высоковольтном кабеле определяем по формуле:

 (5.7)

=

где Lвк=1,3 км - фактическая длина высоковольтного кабеля (из задания);вк, X0 вк - соответственно активное и индуктивное сопротивление 1 км

высоковольтного кабеля сечением 25 мм2 при tºC=20ºC (из табл.4.12 [1]).

По допустимой потере напряжения кабель сечением 25 мм2 проходит:

ΔUвк=77,4 В < ΔUдоп=150 В.

Окончательно в качестве высоковольтного принимаем к прокладке кабель ЭВТ 3×25+1×10+4×4 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 шланговые экранированные кабели с резиновой изоляцией в негорючей оболочке на напряжение 660 В марки КГЭШ.

Ток нагрузки для магистральной линии находим по формуле:

 (5.8)

Принимаем на параллельную работу в качестве магистральных два кабеля сечением 95 мм2 марки ЭВТ 3×95+1×10+4×4, для которых

ΣIдоп=460 А > Iмк=397,1 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 КА-80 принимаем кабель КГЭШ 3×50+1×10+3×2,5, для которого

доп =200 А > Iн комб=157 А.

Для питания приводов механизма ВСП комбайна принимаем кабель КГЭШ 3×25+1×10+3×2,5, для которого

доп=135 А >Σ Iн ВСП=102 А.

Для питания нижних приводов конвейера СПЦ-151 принимаем кабель КГЭШ 3×25+1×10+3×2,5, для которого

доп=135 А > ΣIн конв.=102 А.

Для питания верхнего привода конвейера СПЦ-151 принимаем кабель КГЭШ 3×10+1×6+3×2,5, для которого

доп=80 А > Iн конв=61 А.

Для питания привода насосной станции СНТ-32 принимаем кабель КГЭШ 3×10+1×6+3×2,5, для которого

доп=80 А > ΣIн нас.ст.=66,4 А.

Для питания привода насоса орошения 1УЦНС-13 принимаем кабель КГЭШ 3×10+1×6+3×2,5, для которого

горный машина защита кабель

Iдоп=80 А > Iн нас.ор.=32 А.

Для питания привода перегружателя ПТК-1 принимаем кабель КГЭШ 3×10+1×6+3×2,5, для которого

доп=80 А > Iн толк.=61 А.

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

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

пр ≥ 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];(3)к.з. - ток 3-фазного тока к.з., находим по формуле:

, (5.9)

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

) по ΣLпр=110 м для ТСВП-630/6 по табл.4.8 [1] при напряжении 660 В находим значение тока(2)к.з.К2=5531 А, подставляем его в формулу (5.9) и получаем ток 3-фазного к.з. в начале проверяемых кабелей:

Исходя из последнего полученного значения делаем вывод, что гибкие кабели, отходящие от РПП-0,69 сечением 10 мм2, имеющие предельный ток к.з. 4,52кА, по термической устойчивости не проходят, поэтому заменяем их на кабели сечением 16 мм2, тогда

Iпр=13 кА > I(3)к.з.=8,85 кА

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 КА-80). Потери напряжения необходимо найти в следующих элементах схемы:

ТСВП-630/6                                                   РПП-0,69                                                       КА-80

                                        2  ЭВТ 3×95+1×10+4×4                            

                                                                                                      КГЭШ 3×50+1×10+3×2,5

                                          210 м                                                                  220 м             

ΔUтр + ΔUмк + ΔUгк ≤ ΔUдоп=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);р - реактивная составляющая напряжения к.з. трансформатора:

% ,

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

Подставляем полученные значения в формулу (5.11):

Определяем потери напряжения в магистральном кабеле:

, В (5.12)

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

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

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

Определяем потери напряжения в гибком кабеле, питающем комбайн:

, В, (5.13)

где Rгк =R0 гк . Lгк=0,423 . 0,22 = 0,093 Ом;

гк=R0 гк . Lгк=0,081 . 0,22=0,0178 Ом

R0 гк =0,423 Ом/км - активное сопротивление 1 км гибкого кабеля марки КГЭШ сечением 50 мм2 при температуре 65ºС (табл.4.13 [1]);гк =0,081 Ом/км - индуктивное сопротивление 1 км гибкого кабеля марки КГЭШ сечением 50 мм2 ( из табл. 4.13, [1]);н комб=157 А - номинальный ток двигателя и.о. комбайна КА-80 ( из табл.1.1);

сosφн комб=0,826 - номинальный коэффициент мощности двигателя и.о. комбайна КА-80 (табл. 1.1);

φн комб =0,56 - соответствует сosφн комб=0,826.

Подставляем полученные данные в формулу (5.13):

Определяем сумму всех потерь:

ΔUΣ = 16,4+11,8+23,6=51,8 В < ΔUдоп=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 обеспечить следующие уровни напряжения на зажимах самого мощного и удаленного привода при его пуске:

п 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=850 А - пусковой ток электродвигателя комбайна КА-80 ( см. табл. 1.1 );

п=1 - количество электродвигателей;

cosφп=0,49 - пусковой коэффициент мощности привода комбайна;

sinφп =0,87 - соответствует сosφп=0,49;

ΣR, ΣX - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивление трансформатора, магистрального и гибкого кабелей:

ΣR=0,0057+0,02037+0,093=0,1191 Ом;

ΣX=0,023+0,0063+0,0178=0,0471 Ом;

ΔUн 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 ΣPн р=ΣPу - Рн комб=512,5- 132 = 380,5 кВт.

Полученные значения подставляем в формулу (5.14):

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

Uп ф=548,4 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:

н АВ=350 А+150 А > Iмк=397,1 А;н АВ=Uн сети=660 В;

Iотк АВ=20 кА > 1,2 . I(3)к.з.=1,2 . 8,85=10,62 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 КА-80 принимаем нереверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-4010 в КУУВ-350-2К, для которого:

н=250 А > Iн комб=157 А;

Рдоп=200 кВт > Рн комб=132 кВт.

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

н=250 А > ΣIн ВСП=102 А;

Рдоп=200 кВт > ΣРн ВСП=90 кВт.

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

н=250 А > ΣIн ниж пр.=102 А;

Рдоп=200 кВт > ΣРн ниж пр.=90 кВт.

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

н=250 А > Iн верх пр.=61 А;

Рдоп=200 кВт > Рн верх пр.=55 кВт.

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

н=250 А > ΣIн нас. ст.=66,4 А;

Рдоп=200 кВт > ΣРн 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:

н=63 А > Iн нас. ор.=32 А;

Рдоп=61 кВт > Рн нас. ор.=30 кВт.

Для ДУ и защиты привода перегружателя ПТК-1 принимаем нереверсивный электромагнитный контактор типа КТУ-4010 в КУУВ-350-1К, для которого:

н=250 А > Iн перегружателя.=61 А;

Рдоп=200кВт > Рн толк.=55 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:

 (6.1)

где Iпуск max=850 А - максимальный пусковой ток электродвигателя комбайна КА-80;

ΣIн ост.=424,4 А - суммарный номинальный ток остальных приёмников участка за исключением номинального тока электродвигателя комбайна:

ΣIн ост.=ΣIн - Iн комб.=581,4 - 157=424,4 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 КА-80 находим расчетную уставку БКЗ в КТУ-4010:

Принимаем стандартную уставку равную 1000 А с установкой на цифру «5».

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

 А.

Принимаем стандартную уставку равную 625 А с установкой на цифру «2».

Для защиты от токов к.з. верхнего привода конвейера СПЦ-151 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», расчетную уставку РМ в АОС-4 находим аналогично; принимаем стандартную уставку - 10 А.

Для защиты от токов перегрузки привода комбайна КА-80 расчетную уставку БКЗ в КТУ-4010 находим по формуле:

 (6.3)

Принимаем стандартное деление шкалы БКЗ с установкой на «0,7» и определяем ток срабатывания при перегрузке:ср БКЗ=0,7 . 250 = 175 А.

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

 (6.4)

Принимаем стандартное деление шкалы БКЗ с установкой на «0,3» и вычисляем ток срабатывания блока при перегрузке данного привода:ср БКЗ=0,3 . 250 = 75 А.

Для защиты от токов перегрузки остальных двигателей участка уставки БКЗ находим аналогично. Результаты всех расчетов приведены в таблице 7.1.

Таблица 6.1

7.  РАСЧЁТ 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=5531 А, найденным для точки К2 в разделе 5.4.

>1,5, что соответствует требованиям ПБ.

Для проверки уставки БКЗ, защищающей привод и.о. комбайна КА-80, находим ток I(2)к.з. в точке К3 (согласно рис.5.1):

По ΣLпр К3=340 м по табл.4.8 [1] для ТСВП-630/6 при напряжении 660 В минимальный ток двухфазного к.з. I(2)к.з. К3=2182 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:

По ΣLпр.К4=553,4 м согласно табл.4.8 [1], I(2)к.з. К4=1394 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 ΣLпр. К7=288,3 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 К11:

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

п=37 шт. - количество светильников на данном участке;

кпр=1 - коэффициент приведения для кабеля сечением 4 мм2 при напряжении 127 В (табл.4.6 [1]).

По ΣLпр К11=274 м согласно табл.4.7 [1] для АОС-4 при напряжении 127 В, I(2)к.з. К13=54 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.

Таблица 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:

н КРУ=80 А >Iв.к.=66,7 А;откл. КРУ=10 кА > I(3)к.з.=5,78 кА;откл. КРУ=100 МВА > S(3)к.з.=60 МВА.

Тип встроенного трансформатора тока - 200/5.

КРУВ-6 имеет безмасляный 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.=200/5=40 - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Принимаем стандартную отпайку «5-9» 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 ΣLпр. в.к.=33,3 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-40/6 с последовательным соединением обмоток (табл. 8.1, [1]). Уставку срабатывания РТ-40/6 находим по формуле:

 (8.3)

где кв=0,85 - коэффициент возврата реле РТ-40/6.

Принимаем стандартную уставку РТ-40/6 равную 3 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.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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

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

. ПБ в угольных шахтах. - К.: Полиграфкнига, 1996.

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

.Электрооборудование и электроснабжение участка шахты: Справочник/Р.Г.Беккер, В.В.Дегтярёв, Л.В.Седаков и др. - М.: Недра, 1983.