Электроснабжение горизонта шахты

Электроснабжение горизонта шахты

Введение

Основные задачи горнорудной промышленности Украины состоит в том, чтобы обеспечить значительный подъем материального и культурного уровня жизни трудящихся на основе высоких темпов развития производства, повышение его эффективности, научно-технического прогресса и ускорение роста производительности труда`

Главным направлением технического прогресса предусматривается создание и внедрение более мощных и высокопроизводительных машин с дистанционным и частично программным управлением. Одновременно с этим будет совершенствоваться технология и организация производства.

Наряду с механизацией особое внимание уделено технике безопасности, улучшению условий труда, включая вентиляцию, освещение, кондиционирование воздуха.

Основой научно-технического прогресса является уровень горнодобывающей промышленности, то которой зависит развитие энергетики, металлургии, строительной индустрии.

В настоящее время на рудных шахтах применяется современное транспортное оборудование, способствующее повышению производительности труда и улучшающее условия работы горнорабочих.

Одной из главных задач в области дальнейшего научного прогресса и повышения эффективности производства в горнорудной промышленности определяют дальнейший подъем горнорудной промышленности, путем технического перевооружения шахт, на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов и повышения производительности труда, качества продукции, принципиально новых ресурсосберегающих технологий.

Благодаря проведенным за последние годы научным исследованиям создано и внедрено в производство удовлетворяющее современным требованиям новое рудничное электрооборудование для шахт: комплекс электрооборудования для высокопроизводительных участков шахт на напряжение 1140 В, рудничное комплексное распределительное устройство КРУВ-6, рудничные комплектные трансформаторные подстанции серии ТСВП, ряд рудничных комплексных станций управления электроприводами механизированных комплексов очистных и подготовленных забоев, рудничные автоматические выключатели АВ, АБВ-250 и ВРН, рудничные магнитные пускатели ПРН, ряд аппаратов защиты, рудничное электрооборудование, созданное с учетом достижений в области электроники, электротехники, телемеханики, автоматики, робототехники.

1.Общая часть

.1 Технология и механизация горных работ

Современное горнорудное предприятие может эффективно осуществлять свою деятельность только при рациональной организации производства.

Производственный процесс на горизонте подразделяется на подготовительные работы по проходке горных выработок и добычные работы по загрузки транспортированию горной массы. Работа на горизонте осуществляется циклически. Циклическая форма организации характеризуется повторяемостью стадий, рабочих процессов и операций в установленном порядке и через определенные промежутки времени.

Цикл горно-подготовительных работ включает бурение, заряжание шпуров, взрывание ВВ в шпурах, проветривание, уборку породы, настилку путей.

В однородных крепких породах при самоходном и рельсовом транспорте горизонтальные выработки проходят сплошным забоем, если сечение выработки не превышает 15-20м2 .

Буровзрывные работы занимают в проходческом цикле 20-60% времени. При правильном ведении буровзрывных работ формируется также необходимый развал породы после взрыва, что увеличивает производительность погрузочного оборудования и машин. Эти требования могут быть выполнены путём правильного выбора типа ВВ, величины и конструкций его заряда в шпуре, глубины шпура, числа и расположения их в забое.

После взрывания проветривание осуществляется нагнетательным способом, продолжительность проветривания 30 мин, вентиляторами местного проветривания.

Схема проветривания это одна из основных операций проходческого цикла. Схема вентиляций разрабатывается главным механиком шахты. При выходе из строя вентилятора, для проветривания забоя, люди выводятся на свежую струю, до восстановления схемы вентиляций и параметров рудничной атмосферы. Отставание вентиляционного рукава от забоя не должно превышать 10м.

Бурение шпуров производится такими бурильными машинами как НКР-100М. Используются буровые коронки диаметром 40-43 мм.

Для механического способа доставки руды предназначены виброустановки ПШВ-6. Одним из основных процессов при добыче полезного ископаемого подземным способом является откатка горной массы. На заданном горизонте откатка выполняется контактными электровозами К10, закрепленными за участками.

Погрузку рудной массы выполняют электрические погрузочные машины непрерывного действия с боковым захватом парными нагребающими лапами. На заданном горизонте применяется комбайн 2ПП

Проветривание горных выработок горизонта осуществляется вентиляторами местного проветривания типа ВМ-5М, совместно с системой общего проветривания шахты.

Удаление воды из горных выработок осуществляется с помощью специально оборудованных установок, которые в условиях отработки обводнённых месторождений и глубоких горизонтов, представляют сложный комплекс инженерных сооружений.

Для оборудования водоотливных установок организуется проходка насосных камер, водосборников, осуществляется монтаж сложных трубных коллекторов, электрооборудования и аппаратура автоматического управления.

При разработке месторождений подземным способом величина притока рудных вод колеблется от 20 до 2000м3/г, поэтому водоотливные установки оборудованы различными насосами типа ЦНС. Для дробления руд в подземных условиях создается дробильно-дозаторный комплекс - ДДК. Комплекс ДДК оборудован щековыми или конусными дробилками.

Электроснабжение потребителей горизонта осуществляется от передвижных участковых подстанций, трансформаторов ЦРП и ЦПП, мощных потребителей - непосредственно от комплектных распределительных устройств типа КРУРН-6, из которых скомплектованы распределительные устройства 6кВ ЦРП и ЦПП.

.2 Электроприемники горизонта

Приемником электрической энергии (электроприемником) называют аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Электроприемник или группу электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории, называют потребителем электрической энергии - (5)стр172-174.

Все потребители горных предприятий по требуемой степени бесперебойности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ подразделяют на три категории.

К электроприемникам первой категории относят такие, для которых перерыв в подаче электроэнергии может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб предприятию, связанный с повреждением оборудования, массовым браком продукции, расстройством сложного технологического процесса. Из состава электроприемников первой категории выделяют особую группу электроприемников, бесперебойная работа которых -необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения основного дорогостоящего оборудования. Потребители первой категории должны быть обеспечены 100 %-ным резервным питанием от двух независимых источников электроэнергии, и перерыв в подаче питания допускается только на время, необходимое для автоматического ввода резервного питания (АВР).

Независимым источником питания потребителей электрической энергии называют источник питания, на котором сохраняется напряжение в пределах, установленных ПУЭ для послеаварийного режима, при исчезновении его на других источниках питания этих потребителей. Таким источником являются две секции шин ГПП, при этом каждая из секций имеет питание от независимого источника.

В данной курсовой работе к потребителям первой категории, согласно действующим ПБ и ПТЭ относится: центральная подземная подстанция (ЦПП); установки главного водоотлива.

Технические данные электроприемников приводятся в таблице 1.

Для комбайна ПП2 приводятся расчетные значения суммарной установленной мощности, расчетный и пусковой токи, коэффициент мощности. В качестве пускового принят ток набольшего двигателя при нормальной работе электродвигателей остальных приводов комбайна.

Таблица 1. Технические данные электроприемников.

Расчетный ток комбайна 2ПП:

Где ΣР-суммарная установленная мощность электродвигателей комбайна.

ΣР=41+2х15+20+2,8+7+2х10=120,8кВт.н=380в номинальное напряжения питания.

Кс-коэффициент спроса;

;

Рн=41кВт - мощность наибольшего электродвигателя.

Кс=0,4+0,6*(41/120,8)=0,6

Пусковой ток комбайна: Iп=Iп.н.д.+Σ Iост=578+157,2=736А.

.3 Выбор схемы электроснабжения

Электроснабжение горизонта, как объекта первой категории, осуществляется от системы шин 6кВ Главной понизительной подстанции (ГПП), по двум линиям электропередач в виде стволового кабеля, проложенного по стволу шахты, и присоединенными к шинам 6кВ Центральной понизительной подстанции (ЦПП).

Наиболее мощные потребители ( главный водоотлив, дробильно-дозаторный комплекс) сосредоточены в оклоствольном дворе и получают питание от шин 6кВ ЦПП.

Потребители шахтного поля, находящиеся на значительном удалении от ствола, получают питание от Центральной рудной подстанции (ЦРП), которая в свою очередь запитана от ЦПП по двум кабельным линиям, проложенным по борту квершлага. Таким образом, принимается магистрально-разомкнутая схема электроснабжения, приведенная на рис.1

Рис.1. Схема электроснабженя горизонта.

2.Расчетная часть

.1 Определение электрических нагрузок

В горной промышленности на основании многолетнего опыта проектирования и эксплуатации приняты два метода расчета нагрузок систем электроснабжения: метод коэффициента спроса и метод удельного расхода электроэнергии. По первому методу разрабатывают проектные задания, технические проекты и рабочие чертежи. Вторым методом пользуются для производства укрупненных расчетов электрических нагрузок горных предприятий.

Расчетные электрические нагрузки определяют методом коэффициента спроса в такой последовательности: все намеченные к установке электроприемники объединяют в группы по технологическим процессам и по значению необходимого напряжения; определяют суммарные установленные мощности электроприемников, активные, реактивные и полные электрические нагрузки электроприемников, а также суммарные нагрузки по группам с одинаковым напряжением; производят расчет нагрузок подземных участков, определяют места расположения стационарных и передвижных подстанций и распределяют потребителей электрической энергии по подстанциям; производят выбор мощности и числа трансформаторов на ЦПП и ЦРП; определяют годовой и удельный расходы электроэнергии по горному предприятию.

Для группы однородных по режиму работы электроприемников расчетную нагрузку (соответственно в кВт, квар и кВ-А) определяют из выражений:

где Кс - коэффициент спроса конкретной характерной группы электроприемников, принимаемый по справочным материалам;

Значения коэффициента спроса для основных электроприемников горных предприятий приведены в табл. 9.1. (9).стр177.

Результаты расчетов приводятся в таблице 2.

Для ЦРП tq φ=Qp/Pp=930/1091=0.852 cos φ=0.76

Для ЦПП tq φ= 715/1271=0.563; cos φ=0.67

По горизонту tq φ=1645/2362=0,7; cos φ=0.82

Полная мощность с учетом коэффициента совмещения максимумов нагрузки Кум=0,8 [3] стр 533

 , кВ А 9.3. [9]

ЦПП:  кВ А

ЦРП:  кВ А

.2 Выбор силовых трансформаторов, передвижных подстанций, преобразовательных агрегатов

шахтный выработка трансформатор электроприемник

Для питания низковольтных потребителей в камерах ЦПП и ЦРП предусматривается установка двух силовых трансформаторов, каждый из которых рассчитан на полную нагрузку. Трансформатор выбирается по расчетной полной мощности низковольтных электроприемников:

Значения Рр и Qр берутся из таблицы 2.

Расчетная мощность потребителей ЦПП;

Расчетная мощность потребителей ЦРП;

Исходя из расчетов и данных таблицы 11.2 по (9) с264 выбираются комплектные трансформаторные подстанции типа ТСВП-250 для потребителей ЦПП со вторичным напряжением 400в, и трансформаторы ТСВП - 100 для ЦРП со вторичным напряжением 400в.

Для питания контактных электровозов в камере ЦПП устанавливают преобразовательные агрегаты, в качестве которых используют автоматизированные тяговые подстанции АТП-500/275М, технические данные приведены в (3),с458. Количество преобразовательных агрегатов принимается по расчетной мощности электровозов, с некоторым запасом для резервирования и для обеспечения нужного качества электроэнергии в любой точке контактной сети. Питание преобразовательных агрегатов предусматривают от стандартных силовых трансформаторов ТСП-160/6.

Необходимое количество преобразовательных агрегатов рассчитывается следующим образом: расчетная мощность электровозной откатки (табл.2) делится на номинальную мощность АТП-500/275М (137.5квт)

Количество АТП :

Принимается к установке в камере ЦПП и ЦРП по 4 АТП, 3 в работе и 1 в резерве. Количество силовых трансформаторов ТСП-160/6.-6шт, установленных по 3шт на ЦПП и ЦРП соответственно.

Участковые подстанции рассчитываются методом коэффициента спроса:

, кВ А 11.1 [9].стр268

Рр-расчетная мощность потребителей блока.

где Кс = 0,4 + 0,6  коэффициент спроса 11.3 [9]

Рм - мощность наибольшего двигателя, кВт

Метод коэффициента спроса не учитывает прерывистый характер работы машин и механизмов, перегрузочную способность трансформаторов. поэтому принимаются трансформаторы завышенной мощности. Такое положение увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты по предприятию. Опыт эксплуатации показывает,что расчетную мощность можно разделить на коэффициент, равный 1,25 , и по полученной уточненной мощности выбрать номинальную мощность трансформатора:

ном≥Sпупп=Sр/1,25 11.4 (9), стр 269

Используя данные таблицы 1 и таблицы 2,рассчитывается мощность трансформаторов передвижных участковых подстанций:

Блок №1-ПУПП № 1; Блок №2-ПУПП № 2

Кс = 0,4 + 0,6

Кс = 0,4 + 0,6 *22/286=0,45

 кВ А

пупп=Sр/1,25=182/1,25=145 кВА

Исходя из условия Sном≥Sпупп, для блоков №1 и №2,имеющих одинаковую нагрузку, по таблице 11.3 (9), принимаются трансформаторные подстанции типа ТСВП-160, номинальной мощностью 160кВА-- условие 160≥106 выполняется.

Блок №4:

Кс = 0,4 + 0,6

Кс = 0,4 + 0,6 *22/198=0,46

 кВ Апупп=Sр/1,25=132/1,25=105,6кВА

по таблице 11.3 (9), принимается трансформаторная подстанция типа ТСВП-100, номинальной мощностью 100кВА-- условие 160≥105,6 выполняется.

Блок №6:

Кс = 0,4 + 0,6

Кс = 0,4 + 0,6 *41/202=0,521

 кВ А

пупп=Sр/1,25=150/1,25=120 кВА

по таблице 11.2 (9), принимается трансформаторная подстанция типа ТСВП-160, номинальной мощностью 160кВА-- условие 160≥120 выполняется.

Результаты расчетов сведены в таблицу 3

.3 Расчет кабельной сети

В данном курсовом проекте рассчитываются следующие кабельные линии 6кВ: стволовые, питающие ЦПП; кабельные линии потребителей 6кв ЦПП; кабельные линии от ЦПП к ЦРП; кабельные линии потребителей 6кв ЦПП.

Выбор сечений проводов и жил кабелей производится с учетом влияния нескольких факторов. К техническим факторам, влияющим на выбор сечения, относятся следующие: способность проводника выдерживать длительную токовую нагрузку при нормальном режиме работы с учетом допустимой величины нагрева; термическая стойкость в работе при режиме к. з.; потери (падение) напряжения в проводниках от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах; механическая прочность - устойчивость к механической нагрузке.

К экономическим факторам относится экономическая плотность тока.

Выбор по длительному расчетному току: производится путем сравнения величины расчетного тока с длительно допустимым током нагрузки на проводник определенного сечения. В табл. 9.6(9) стр185 длительный ток для кабелей указан при следующей температуре нагрева: +80° С при напряжении до 3 кВ; +65° С - при 6 кВ; +60° С - при 10 кВ. По таблицам выбирают сечение проводника, которое допускает ближайший больший или одинаковый с расчетным ток.

Расчетный ток в кабеле:

Где SP- расчетная мощность (из табл.2);рабочее напряжение, 6кВ

Расчетный ток для ЦПП: Расчетный ток для ЦРП:

Расчетные токи остальных потребителей рассчитываются аналогично, на основании ранее рассчитанных данных из табл.2.

Питание ЦПП , согласно требованиям ПБ, осуществляется от двух независимых источников, по стволу шахты. По двум или более кабельным линиям, причем каждый кабельный ввод рассчитан на полную нагрузку. Для прокладки в стволах предназначены кабели с нестекающей пропиткой бумажной изоляции на основе церезина типа ЦАСКн, ЦАСПл, с проволочной броней. Исходя из расчетного тока, для питания ЦПП на основании данных табл. 9.6(9) стр185 выбирается кабель с алюминиевыми жилами сечением 185мм2. Кабельные линии питания ЦРП пркладываются по горизонту, для этого предназначены кабели с ленточной броней типа ААБл . Сечение жил кабеля питания ЦРП, исходя из значения расчетного тока -70мм2.

Проверка по потере напряжения в кабеле рассчитывается по формуле 9.6 (10)

, %

не должно превышать 2%

где L=400м - длина стволового кабеля питания ЦПП согласно заданию, L=600м - длина кабеля питания ЦРП.

γ = 32 М/Ом мм2- удельная проводимость алюминия.

I=221А расчетный ток в кабеле ЦПП и I=110А для ЦРП.=185мм2-сечение жил кабеля ЦПП и S=70мм2 для ЦРП.

Потеря напряжения в кабеле питания ЦПП:

Потеря напряжения в кабеле питания ЦРП:

Потери ниже допустимого значения.

Для определения тока установившегося к.з. составляем расчетную схему и схему замещения:

Рис.2 Расчетная схема.

Рис.3 Схема замещения.

Сопротивление внешней системы

, Ом

 Ом

Сопротивление реактора РБГ-10-1000-0,56

Хр = 0,56

Активное и реактивное сопротивление жил стволового кабеля берется из табл.9.8 по(9) стр193:

Активное и реактивное сопротивление жил кабеля питания ЦРП:

Сопотивление цепи к.з. до точки к2 (шины ЦПП):

Полное сопротивление цепи к.з.-точкс к3,(шины ЦРП)

Установившийся ток к.з. на шинах ЦПП:

Установившийся ток к.з. на шинах ЦРП:

Двухфазный ток к.з. на шинах ЦПП:

Двухфазный ток к.з.на шинах ЦРП:

Мощность к.з. на шинах ЦПП:

Мощность к.з. на шинах ЦРП:

Мгновенное значение ударного тока на шинах ЦПП:

Где Ку=1,6-ударный коэффициент,для шин ЦПП .

Мгновенное значение ударного тока на шинах ЦРП:

Ток к.з. в точке К за реактором

Используя полученные значения величин токов короткого замыкания, производится расчет выбранных кабельных линий по термической устойчивости.

Расчет кабеля по термической стойкости производится по формуле:

, мм2 9.4 [9]

где Iу - установившийся ток к.з, А

с= 90 - термический коэффициент для алюминия

tф=0,25с- выдержка времени защиты стволового кабеля.

Минимальное сечения стволового кабеля питания ЦПП по термической стойкости:

Для кабеля питания ЦРП:

Выбор по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определяется из соотношения:

 мм2                            [9] стр.189

где jэк =1,2 А/мм2 - экономическая плотность тока

Для кабеля ЦПП :

мм2

Для кабеля ЦРП :

мм2

Исходя из расчетного по экономической плотности тока, для питания ЦПП на основании данных табл. 9.6(9) стр185 выбирается кабель с алюминиевыми жилами сечением 185мм2. Сечение жил кабеля питания ЦРП выбирается равным -95мм2. Остальные кабели для питания потребителей 6кВ рассчитываются аналогично. Длины кабелей рассчитываются исходя из плана горизонта и места расположения потребителей. Расчет выполняется в табличной форме.Результаты расчетов приводятся в таблице 4.

Расчет высоковольтной сети горизонта Табл. 4

.4 Расчет токов короткого замыкания

Расчет выполняется методом пересчета тока короткого замыкания с одной точки на другую [3] стр. 254. Для этого на основании схемы электроснабжения составляется схема замещения, с указанием точек короткого замыкания.

Рис.3 Схема замещения.

Точка К1 - точка за реактором, К2 - шины 6кВ ЦПП, К3 - шины 6кВ ЦРП, К4 - комплекс ДДК, К5 - коробка ввода 6кВ двигателя насоса водоотлива, К6 -коробка ввода 6кВ ТСВП-250/6/0,4кВ потребителей 0,4кВ ЦПП, К7 - коробка ввода 6кВ ТСП-160/6/0,22кВ ЦПП, К8 - коробка ввода 6кВ ПУПП ТСВП-160/6/0,4кВ Блока№1, К9 - коробка ввода 6кВ ПУПП ТСВП-160/6/0,4кВ Блока№2, К10 - коробка ввода 6кВ ПУПП ТСВП-160/6/0,4кВ Блока№4, К11 - коробка ввода 6кВ ПУПП ТСВП-160/6/0,4кВ Блока№5, К12 - коробка ввода 6кВ ТСВП-100/6/0,4кВ потребителей 0,4кВ ЦРП, К13 - коробка ввода 6кВ ТСП-160/6/0,22кВ ЦРП.

Токи короткого замыкания для точек К1,К,К3 были просчитаны ранее в ходе расчета кабельной сети горизонта. Расчет токов короткого замыкания для остальных точек производится аналогично расчету токов к.з. для точки К8.

Реактивное сопротивление цепи к.з. до точки К8 представляет собой сумму реактивных сопротивлений внешней системы, реактора, стволового кабеля питания ЦПП, кабеля питания ЦРП,кабеля питания ПУПП блока №1:

Х=Хвс+Хр+Хк.ств.+ Хк.црп +Хк пупп; где Хк пупп=0,01Ом (табл9,8из 9)

Х=0,33+0,56+0,03+0,05+0,01=0,98 Ом.

Активное сопротивление цепи к.з. до точки К8 представляет собой сумму активных сопротивлений стволового кабеля питания ЦПП, кабеля питания ЦРП,кабеля питания ПУПП блока №1:

=Rк.ств+Rк.црп+Rк пупп, где Rк пупп=0,186 Ом(табл 9,8из 9)

=0,07+0,03+0,186=0,286 Ом.

Ток трехфазного к.з. для точки К8:

где Uном - номинальное напряжение источника тока.и Х - соответственно сумма активных и индуктивных сопротивлений цепи до определяемой точки к.з., Ом

Ток двухфазного к.з. для точки К8:

Токи короткого замыкания остальных точек сети рассчитываются аналогично, результаты заносятся в таблицу 5.

Таблица 5. Расчет токов короткого замыкания.

Ток короткого замыкания за трансформатором определяется упрощенно без учета сопротивления сети 6кВ, переходных сопротивлений контактов, шин по следующей формуле:

Где: Iн-номинальный ток вторичной обмотки, А .к-напряжение к.з.

Справочные данные на трансформаторы приводятся в табл.11.2 (9) стр264, результаты расчетов приводятся в таблице 6.

Таблица 6. Расчет токов к.з. на зажимах вторичных обмоток трансформаторов.

2.5 Расчет распределительных устройств

Для управления электродвигателями главного водоотлива и трансформаторными подстанциями предназначено рудничное высоковольтное комплектное распределительное устройство типа КРУРН-6, рудничного нормального исполнения, так как шахта неопасная по газу и пыли. Выбор обосновывается на сравнении каталожных (5) стр251 и расчетных данных, приведенных в таблице 5.

Так как в паспортных данных на распределительное устройство дается значение предельного односекундного тока термической стойкости, а по требованию ПБ известно время действие тока к.з. tф, то при проверке КРУ на термическую стойкость необходимо привести ток к.з. к паспортному времени термической стойкости tтер по следуюшей формуле:

ЦПП:

ЦРП:

Таблица 7. Каталожные и расчетные данные.

Распределительное устройство КРУРН-6 удовлетворяет всем требованиям.

Расчет уставки максимальной токовой защиты комплектных распределительных устройств производится по формулам:

Для вводного КРУ :

Для КРУ, питающего двигатель:

Для КРУ, питающего трансформатор:

,А

Где: Кн=1,-1,4 коэффициент надежности.пнд-пусковой ток наибольшего двигателя.ннд-номинальный ток наибольшего двигателя.р-расчетный ток присоединения.п- пусковой ток электродвигателя.

ΣIн ост.-сумма номинальных токов остальных двигателей.

Кт=15 коэффициент трансформации силовых трансформаторов.

Расчет уставки защиты для вводного КРУ ЦПП:пнд=300А-пусковой ток двигателя насоса главного водотлива.ннд=46А-номинальный ток двигателя насоса главного водотлива.р=221А-расчетный ток присоединения.

Кн=1,2- коэффициент надежности токового реле прямого действия типа РТМ, которыми оснащаются КРУРН-6.

Коэффициент чувствительности:

Кч=I 2к/Iу≥1,5

Кч=3423/570=6≥1,5 условие выполняется.

Значение тока двухфазного короткого замыкания на сборных шинах ЦПП взято из табл.5 точка К2.

Расчет уставки КРУ, питающего двигатель главного водоотлива:

Коэффициент чувствительности:

Кч=I 2к/Iу≥1,5 Кч=3197/360=8,9≥1,5 условие выполняется.

Расчет уставки КРУ, питающего трансформатор, производится для ПУПП

блока 6, нагрузка которого состоит из комбайна 2ПП,перегружателя, вентилятора ВМ-3М,конвейера. Исходные данные для расчета взяты из табл.1.

,А

Кн=1,2- коэффициент надежности токового реле.пнд=578А-пусковой ток двигателя ЭДК-4-1М

ΣIн ост=294А-сумма номинальных токов остальных двигателей потребителей блока 6.

Кт=6000/400=15 коэффициент трансформации силовых трансформаторов.

 принимается уставка Iу=75А

Коэффициент чувствительности:3к=6600А-значение трехфазного тока к.з.на зажимах вторичной обмотки ПУПП блока 6 типаТСВП160, взято из табл .6. Так как обмотки низкой стороны соединены в треугольник, то коэфициент чувствительности будет рассчитываться по следующей формуле:

Кч=0,5* I 3к/ Iу/Кт

Кч=0,5*6600/75/15=2,9≥1,5 условие выполняется.

3.Охрана труда

.1 Общие мероприятия по охране труда при обслуживании электроустановок горизонта

Камеры для электромашин и подстанций, а также входы в них, прилегающие к ним горные выработки, вентиляционные сбойки на расстоянии не иене 5м в обе стороны от камеры должны быть закреплены негорючим материалом.

В подземных сетях напряжением до 1000В должна осуществляться защита:

трансформаторов и каждого отходящего от них присоединения от токов короткого замыкания с применением автоматического выключателя с максимальной защитой;

электродвигателей и питающих их кабелей, отходящих от магистральных линий или распределительных пунктов, от токов короткого замыкания посредством мгновенной или селективной защиты в пределах до 0,2 с;

электрических сетей от опасных токов утечки на землю, с применением автоматического выключателя в комплексе с реле утечки.

При срабатывании реле утечки тока должна отключаться вся сеть напряжением 1000В, а при осуществлении селективной защиты - только поврежденная линия. Запрещается применение схем, при которых пуск машин и механизмов или подача напряжения на них возможны одновременно с двух мест и более.

Обслуживание электроустановок при напряжении выше 1000 В не допускается без применения защитных средств. Обслуживание электроустановок при напряжении до 1000В не допускается без диэлектрических перчаток. Управлять лебедкой, погрузочной машиной, пусковой аппаратурой разрешается без диэлектрических перчаток, если рукоятки управления имеют изоляционные покрытия.

Не осуществлять ремонт электрооборудования и сетей под напряжением, не оставлять под напряжением не использующиеся электрические сети. На каждом пусковом аппарате должна быть четкая надпись, указывающая включающую им установку или участок, величину уставки тока максимальной защиты, или тока плавкой вставки предохранителя.

Для питания передвижных машин и механизмов, а также для электроустановок в очистных забоях при напряжении 380-660 В применять гибкие экранированные кабели. Не держать гибкие кабели в виде «бухт» и «восьмерок». Не присоединять жилы кабеля к зажимам трансформатора, электродвигателя и аппаратов без наконечников, шайб.

Реле утечки тока должно проверяться на срабатывание в начале каждой смены, измерение сопротивления изоляции электроустановок и кабелей производиться перед включением после монтажа и переноски, после аварийного отключения защиты, после длительного пребывания в бездействии.

Ремонт машин и аппаратов до 1000В должны осуществлять лица, имеющие соответствующую квалификацию. Открывать или ремонтировать машины и аппараты напряжением выше 1000В могут лица, назначаемые главным механиком или энергетиком шахты и имеющие допуск к обслуживанию таких установок.

При входе в электромашинные камеры должны висеть таблички с надписью «Вход посторонним запрещается». Двери камер должны открываться наружу и не препятствовать движению транспорта. При отсутствии обслуживающего персонала двери камер должны быть закрыты на замок. Проходы в камерах между машинами и аппаратами должны быть не менее 0,8м, а между стенами камер и оборудованием - не менее 0,5м.

В камерах должны находится в исправном состоянии электрозащитные средства и противопожарный инвентарь.

Любое производство работ, связанных с переключениями, должно производится только по наряду и в строгом соответствии с утвержденными инструкциями по безопасным условиям работы.

При ежесменном осмотре РУ и электроприемников, обращают внимание на состояние токоведущих частей, исправность блокировочных устройств, надежность контактных соединений, заземлений, исправность релейной защиты, измерительных приборов и ограждающих устройств.

Все электрооборудование должно подвергаться периодическим наладкам и испытаниям в сроки и в объемах, которые устанавливают ПУЭ, ПТЭ и ПТБ, а также Нормы испытания электрооборудования и Руководство по ревизии.

Согласно ЕПБ в подземных выработках должны применяться электрические машины, трансформаторы, аппараты и приборы только в рудничном исполнении, удовлетворяющие требованиям Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования.

При уборке горной массы электрическими погрузочными машинами необходимо следить за исправностью кабеля. Запрещается находиться в поле действия загребающих лап.

3.2 Безопасное обслуживание электроустановок

Обслуживание и эксплуатация электроустановок участка должна производится в строгом соответствии с требованиями правил ПБЭЭП, ПУЭ, ЕПБ а также инструкциями по охране труда.

Согласно требованиям правил за безопасную эксплуатацию электроустановок шахты отвечает энергетик шахты. Непосредственно за безопасную эксплуатацию электрооборудования отвечает электромеханик участка ДДК,водоотлива, участка добычных или подготовительных работ.

В обязанности энергетика шахты входит : составление списка лиц электротехнического персонала, составление схем электроснабжения, составления перечня работ, составления графиков технического обслуживания и ремонтов оборудования, инструктажи персонала, выдача нарядов и распоряжений для работы в электроустановках, обеспечение персонала участка защитными средствами, средствами пожаротушения, запасными частями, материалами и т.д.

Непосредственно работы на электрооборудовании выполняют подземные электрослесари. В обязанности электрослесаря входит ежесменная проверка реле утечки, осмотр электрооборудования, ревизия и ремонт, проведение измерений, ремонт и монтаж силовых, телефонных, осветительных сетей участка.

Каждый электротехнический работник участка проходит ежегодное медицинское освидетельствование, ежегодную очередную, а в случаях, оговоренных правилами, и внеочередную проверку знаний вышеперечисленных правил с занесением результатов в специальный журнал и персональное удостоверение, которое работник обязан иметь при себе при работе в электроустановках.

.3 Выбор электрозащитных средств

Для безопасного обслуживания электроустановок применяют электрозащитные средства, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электрического поля.

Электрозащитные средства делятся на две группы:

а) основные электрозащитные средства - средства, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и, которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

б) дополнительные электрозащитные средства - средства, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами.

Средство защиты должно быть рассчитано на применение при наибольшем допустимом рабочем напряжении.

К основным электрозащитным средствам, для обслуживания электрооборудования участка относятся:

·   изолирующие клещи;

·   указатели напряжения;

·   диэлектрические перчатки;

·   слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.

К дополнительным электрозащитным средствам, для обслуживания осветительных электроустановок, относятся:

·   диэлектрические галоши;

·   диэлектрические коврики;

·   изолирующие подставки;

·   плакаты и знаки безопасности.

Для произведения ремонтных работ необходимы средства защиты:

·   указатель напряжения;

·   диэлектрические перчатки;

·   слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками;

·   защитные очки;

·   плакаты и знаки безопасности.

.4 Расчет освещения

Расчет производится на примере камеры ЦПП, иметющей следующие габариты:

Длина: L=30м. Ширина: В=7м. Высота: H=3м

Площадь выработки S=L*B=30*0=210м2

Светотехнический расчет производится методом светового потока, так как согласно ЕПБ стены камеры ЦПП побелены и имеют высокий коэффициент отражения.

Световой поток: F=6,85*Емин*S, лм

где Емин=75лк, согласно ЕПБ;площадь камеры, м2=6,85*75*210=110456 лм

По приложению 2 методических указаний принимаются светильники РНЛ 2х40 со световым потоком F=2х2480лм.

Необходимое число светильников n=F/Fсв=110456/(2*2480)=22шт

Принимается 22 светильника, светильники располагаются в два ряда вдоль камеры.

Электротехнический расчет.

Расчетная мощность трансформатора.

где    Рсв=100Вт

Cosφ=0,5 - коэффициент мощности для люминисцентных ламп.

ηс=0,95 - КПД осветительной системы

По (3) стр.65 принимается трансформатор осветительный ТСШ-2,5 в количестве 2 шт. Каждый трансформатор запитает 11 светильников.

Расчетная схема и определение первичного и вторичного тока трансформатора и тока осветительной ветви.

Рисунок 4. Расчетная схема осветительной сети

Напряжение первичной обмотки трансформатора U1=380В, вторичной U2=127В. Токи в первичной и вторичной обмотках расчитываются по следующих формулах:

Ток осветительной ветви:

где    nв=11 - число светильников в ветви;

Рсв=100Вт - мощность светильников.

Для подключения трансформатора к сети напряжением 380В принимается магнитный пускатель ПВИ-25 в комплекте с УАКИ-127. Максимальная защита пускателя должна иметь ток уставки Iу≥3I1=3*5,8=17,4А. Принимается ток уставки Iу=63А по(3)стр275.

С первичной стороны трансформатора принимается кабель ААБГ-3 3х2,5, для которого допустимый ток Iдоп = 22А.

Для подключения светильников принимается тот же кабель, так как ток ветви Iв=10,5А, меньше Iдоп.

Потеря напряжения для кабеля осветительной ветви:

где    lp=19м - расчетная длина осветительной ветви.

γ=32Ом/мм2*м - удельная проводимость для принятого кабеля.

Потеря напряжения в кабеле осветительной ветви не больше допустимых 2%.

3.5 Расчет заземления

Нормируемая величина сопротивления заземления в подземных выработках согласно ЕПБн = 2 Ом

Местные заземлители имеют длину 2,5 м, толщину 3 мм; площадь 0,0075 м2. Такие заземлители укладывают горизонтально в сточную канавку между слоями песка или мелких кусков породы толщиной: снизу - 50 мм; сверху - 150 мм.

Сопротивление растекания одного полосового заземлителя определяется по формуле:

 1.19. [12] стр 38

где ρ = 0,6 х 103 Ом см - удельное сопротивление грунта (глина) 1.2. [12] стр 38, мягкий песчанистый сланец.

ℓ = 250 см - длина полосы заземлителя;

в = 30 см - ширина полосы заземлителя;= 20 см - глубина заложения;

 = 2,03 Ом

Общее сопротивление всех местных заземлений с учетом сопротивления брони и свинцовой оболочки определяется по формуле

 1.17. [12] стр 37

где rk = 0,3 Ом -сопротивление заземляющей магистрали, стальной брони и свинцовой оболочки кабелей между двумя соединенными местными заземлителями [12] стр 39

Ом

Общее сопротивление центрального заземлителя без учета сопротивления заземлителя

// = 0,5 R/, Ом

// = 0.5 х 0,78 = 0,39 Ом

Общешахтное сопротивление с учетом сопротивления центрального заземлителя в зумпфе Rц = 1,5 Ом [12] стр 39

 [12] стр 37

Сопротивление общешахтной заземляющей сети меньше, чем 2,0 Ом, что удовлетворяет требованию.

.6 Противопожарные мероприятия

Для каждой шахты должен быть составлен проект противопожарной защиты, который согласуется с командиром ВГСЧ, органами пожарного надзора и утверждается главным инженером комбината, рудоуправления. В проектах должно быть предусмотрено использование для пожаротушения всех действующих водоотливных магистралей, водопроводов, оросительных систем и воздухопроводов. При наличии только воздухопроводов предусматривается прокладка специальных противопожарных трубопроводов.

Основные требования к противопожарному водоснабжению горных выработок заключаются в следующем:

противопожарный водопровод прокладывается во всех действующих откаточных выработках;

расчет противопожарного водоснабжения ведется на тушение одного развившегося в шахте пожара;

расчет воды определяется из расчета не менее 54 м3/ч.

Специальные противопожарные водопроводы должны прокладываться диаметром 100 (магистральные) и 50 мм (разводящие трубы). Во всех противопожарных трубопроводах давление воды у пожарных кранов должно быть от 0,4 до 1 МПа и обеспечивать расход воды не менее 3м3/ч на 1м2 поперечного сечения выработок.

Противопожарные трубопроводы должны быть наполнены водой, и постоянно находиться под давлением.

Каждая шахта для подготовки ее к локализации возможных пожаров должна быть обеспечена средствами пожаротушения.

Все подземные камеры должны иметь оборудование и противопожарные средства. Центральная подземная подстанция, электровозное депо, зарядные камеры, склады ВМ должны иметь по четыре огнетушителя; камера водоотлива, участковые трансформаторные камеры, электрораспределительные пункты, медпункты и др. - по два огнетушителя, камеры ГСМ - по шесть огнетушителей. Во всех камерах должен быть песок в объеме 0,2-0,4 м3 и одна-две лопаты.

На всех шахтах, находящихся в эксплуатации, строительстве или реконструкции согласно ЕПБ должны быть выполнены мероприятия, предотвращающие возникновение пожаров в горных выработках.

Тушение пожара необходимо производить в соответствии с планом ликвидации аварий и проектом противопожарной защиты предприятия.

Причины пожаров и меры их предупреждения:

1. Чрезмерное увеличение тока в цепи в результате к.з. или перегрузки - все линии снабжаются защитой с помощью максимальных реле, предохранителей, тепловых реле.

2. Размыкание под нагрузкой контактов или проводников - применять дугогасительные камеры, блокировки, использовать бронированные кабели, прокладывать их на высоте исключающей повреждения их трансформаторным средством, использовать гибкие кабели экранированные, что обеспечивает автоматическое отключение кабеля от сети при любых повреждениях.

3. Высокое сопротивление в местах контактных соединений - профилактика, не допускать соединения проводов соединения проводов скруткой.

4. Утечки на землю - применять реле утечки, блокировочные реле утечки, компенсацию емкостной составляющей тока.

При возникновении пожара необходимо обесточить электроустановку, пользоваться песком, углекислыми огнетушителями, инертной пылью.

Тушение электроустановок выполняют углекислотными огнетушителями. При быстром испарении жидкой углекислоты образуется твердая (снегообразная) углекислота которая, будучи направлена в зону пожара, снижает концентрацию кислорода, охлаждает горящее вещество.

К профилактическим мероприятиям по предупреждению пожаров можно отнести: запрещение открытого огня в шахтах и соблюдение специальных мер предосторожности при выполнении огневых работ в горных выработках; надежная защита шахтных электрических сетей от перегрузок, коротких замыканий и опасных токов утечки; соблюдение правил безопасности при ведении взрывных работ; контроль за состоянием всех шахтных машин и механизмов.

Организационно-технические мероприятия направлены на сокращение возможных объектов горения и обеспечение возможности быстрой локализации и ликвидации очагов горения; крепление наиболее ответственных выработок огнестойкой крепью и размещение в шахте эффективных средств пожаротушения, позволяющих ликвидировать пожар в начальной стадии.

Главной мерой противопожарных мероприятий является правильный выбор и эксплуатация электрооборудования, а также правильный монтаж электроустановок и кабелей, исключающих возможность замыканий или недопустимых перегревов. Помимо этого, все электроустановки должны иметь соответствующую защиту, автоматически отключающую установку. Особое внимание следует уделить предотвращению нагрева от повышенного переходного сопротивления неудовлетворительно выполненных контактных соединений в электросети.

С этой целью необходимо следить за правильным выполнением всех контактных схем соединений, а именно штепсельных схем соединений, кабельных муфт, зажимов двигателей, аппаратов и т.п.

Контакты периодически ослабляются, в связи с чем необходима регулярная проверка.

Одной из наиболее эффективных мер борьбы с потерями тока является применение гибкого кабеля с негорючей резиновой оболочки, либо экранированного кабеля.

4.Экономическая часть

Расчеты производятся согласно (1)стр530 результаты занесены в табл.8 .исходные данные для расчета взяты из.табл2

Суточное энергопотребление. Таблица 8.

Средневзвешенный коэффициент мощности:

tgφ=Wp/Wa=23692/35350=0,67 соответственно cosφ=0,83

Среднегодовая активная нагрузка шахты:

=Wa*300/T,

где Т=6000ч-продолжительность работы шахты в году при трех рабочих сменах.=35350*300/6000=1768кВт.

Среднегодовая реактивная нагрузка шахты:

=Wp*300/T=23692*300/6000=1185кВар.

Удельное потребление электроэнергии:

ωa=Wa*300/Aг=35350*300/1400000=7,58кВт,

где Аг=1400000т,годовой объем добычи.

Годовая стоимость активной электроэнергии:

С=в*Wa*300=1,02*35350*300=10817100гр,

где в=1,02гр-стоимость одного кВт*ч электроэнергии.

Энерговооруженность труда:

Э=Wa/N=35350/1200=29,5кВт.

=1200-численность подземных рабочих.

Литература

1.Правила устройства электроустановок, М.Энергоатомиздат,1985г.

. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и рассыпных месторождений подземным способом М Недра, 1977.

. В.СДзюбан, Я.С.Риман, А.К.Маслий. Справочник энергетика угольной шахты. М.Недра, 1983.

.Инструкция по защите шахтного электрооборудования от токов короткого замыкания. НИГРИ, 1976г.

. П.Л.Светличный. Справочник энергетика угольной шахты. М.Недра, 1971.

.Электрификация открытых горных работ, под ред. С.А.Волотковского, М,Недра, 1972г.

. Электрификация горных работ, под ред. Г.Г.Пивняка, М,Недра, 1992г.

. В.СДзюбан и др. Справочник энергетика угольной шахты. Под общ. ред. Б.Н.Ванеева. Донецк Юго-Восток, 2001.

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

10. Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів. Київ, 1998.

. Правила эксплуатации электрозащитных средств. Киев, 2001.

. М.И.Озерной. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт. М.Недра, 1975.