Реферат: Электроснабжение участка шахты

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине Электрооборудование

студента группы 2ТЭОП-02

Чапайкин Сергей Николаевич

2004

Министерство энергетикиРоссийской Федерации

Управление кадров и социальной политики

Междуреченский горностроительный колледж

Специальность:«Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханическогооборудования в горной промышленности»

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УЧАСТКА ШАХТЫ

Пояснительная записка

КП.1806.01.ЭО.00.15.ПЗ

Принял Выполнил

преподаватель студент гр. 2ТЭОП-02

Шапошников В.А Чапайкин С.Н.

2004

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕХНОЛОГИЯОТРАБОТКИ ПЛАСТА

1.1 Характеристикапласта

1.2 Параметры системыотработки пласта

2 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕУЧАСТКА

2.1 Характеристика потребителейэлектроэнергии

2.2 Определение мощности подстанции

2.3 Расчет и выборвысоковольтного кабеля

2.4 Выбор высоковольтной ячейки

2.5. Расчет освящения

2.6. Расчет кабельной сети участка

2.7. Определение потери напряжениясети

2.8. Определение потери напряжениясети при пуске

мощного короткозамкнутого двигателя.

2.9. Определение емкости кабельнойсети

2.10. Расчет токов короткогозамыкания

2.11. Выбор низковольтной аппаратуры

2.12. Проверка отключающейсяспособности аппарата.

3 УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Угольная промышленность— одна из ведущих отраслей народного хозяйства. Уголь широко используется вовсех отраслях промышленности.

В «Основных — направлениях экономического и социального развития на 1981-1985 годы и напериод до 1990 года», утвержденных XXVI съездом КПСС и на последующихПленумах ЦК КПСС, в том числе на апрельском (1985 г.), поставлены задачиинтенсификации производства и повышения его эффективности.

Для решения этих задачнеобходимо значительное повышение концентрации и интенсификации горных работ,применение более мощных и производительных горных машин и, следовательно, ростэнергоемкости угольных шахт, создание и внедрение нового, более совершенногоэлектрооборудования.

Существенная спецификагорной электротехники связана с особыми, тяжелыми условиями работыэлектрооборудования в шахтах и возможностью образования в подземных выработкахугольных и сланцевых шахт метановоздушной или пылевоздушной смеси, в результатечего при определенной концентрации может произойти взрыв. Поэтому все электрооборудованиев шахтах должно быть специального изготовления, т.е. оно должно иметь средствавзрывозащиты, которые исключали бы передачу взрыва окружающей среде отэлектрических искр или дуг, возникающих при его работе.

Кроме того, на работуэлектрооборудования влияют высокая влажность окружающей среды, наличиетокопроводящей угольной пыли, агрессивных вод, повышенная вибрационнаянагрузка, а также стесненность пространства, обусловливающая необходимостьсоздания электродвигателей и электрических аппаратов возможно меньших размеров.

Подземные выработкишахт характеризуются также повышенной

опасностью поражения электрическимтоком, поэтому в горной электротехнике уделяется особое внимание решениювопросов безопасного применения электроэнергии.

Подавляющее большинствошахтных машин и механизмов приводится во вращение асинхронными двигателями скороткозамкнутым ротором. Условия их эксплуатации значительно отличаются отусловий эксплуатации двигателей общего назначения, но не только из-за особенностейокружающей среды, а вследствие специфики технологических процессов в шахте, нестабильностинагрузки, большого разнообразия режимов работы отдельных машин и механизмов,значительных колебаний напряжения в участковой электрической сети при пускемощного двигателя комбайна. Указанные обстоятельства обусловили необходимостьсоздания (кроме рудничных двигателей общего применения) такжеспециализированных двигателей для привода конкретных машин: очистных ипроходческих комбайнов, скребковых конвейеров, погрузочных машин, шахтныхманевровых лебедок и др.

Специфика горнойэлектротехники проявляется также в вопросах электроснабжения, например в том, что,один из 10—12 двигателей, питающихся от трансформаторной участковой подстанции,соизмерим по мощности с трансформатором.

Одно из основныхусловий эффективного использования нового шахтного оборудования — применениебезопасных и экономичных систем электроснабжения, обеспечивающих высокое качествоэлектроэнергии на участках шахт.

Для безотказной,эффективной и безопасной эксплуатации рудничного электрооборудования большоезначение имеют квалификация и качество подготовки обслуживающего персонала и, вчастности, горных техников.

1 ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ ПЛАСТА

1.1 Характеристика пласта

Пласт мощностью 2м, проходит под углом падения 6°,водообильность 10м3/ч.

Использование техники при разработке пластов угля с высокойсопротивляемостью резанию должно сопровождаться применением специальныхспособов ослабления пласта (отжим или увлажнение), способствующих одновременноснижению пылеобразования при выемке.

Комплекснаямеханизация, базирующаяся на узкозахватных выемочных машинах (комбайнах илистругах), механизированных, гидрофицированных крепях и без разборныхконвейерах, в наибольшей степени отвечает современным требованиям технологии,предусматривающей механизацию и автоматизацию всех тяжелых и трудоемких работ.Это реально оправдавшее себя направление является основой техническогопрогресса в угледобыче.

1.2 Параметры системы отработки пласта

Параметры системы отработкипласта выбираем длинными столбами по простиранию, что позволит быстро и удобнопроизводить выемку угля. Для разработки пологих и наклонных пластов применяется15 типов механизированных комплексов. Для разработки крутых пластов, где в настоящеевремя применяются два типа серийных комплексов в ближайшие годы будет освоеноеще три конструкции. Расширяется применение автоматизированных комплексов иагрегатов.

2 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УЧАСТКА

2.1 Характеристика потребителейэлектроэнергии

В связи с тем, что участок оборудованочистным комплексом 1ОКП наиболее целесообразно применить комбайн 1ГШ68, примощности пласта 2м и углом падения 6°. Т.к. длина лавы 120м к проекту применяем конвейер СУОКП. При эксплуатациигидросистемы крепи из-за высокой производительности и экономичности применяемнасосные станции СНУ5 при к.п.д. 89%. Для обеспечения повышения эффективностикомплекса с учетом расположения конвейера устанавливаем перегружатель типа1КСП2. Для освещения очистного участка применяется трансформатор ТСШ-04/07. Дляпередвигания ПУПП, РПП-0,66, насосных станций и различных монтажных работ –лебедку ЛГКН. Предохранительная лебедка не требуется, т.к угол наклона пластаменьше 9°.

Таблица 1 – Техническиехарактеристики механизмов

Потребители электроэнергии

Электродвигатель

Установленная мощность, кВт

Номинальные

пусковой ток, А

Ток, А

к.п.д.

cosφ

Комбайн 1ГШ 68

с двигателями:

рабочих органов

пылесоса

Конвейер в лаве

СУОКП

ЭКВ4УУ5

ЭДКОФ4-55У2

2·125=250

2·55=110

146

91,9

0,82

0,87

800

390

Продолжение таблицы 1 - Технические характеристики механизмов

Потребители электроэнергии

Электродвигатель

Установленная мощность, кВт

Номинальные

пусковой ток, А

Ток, А

к.п.д.

cosφ

Насосные станции

СНУ5 №1 и №2 с

насосами:

основными

подпиточными

Насосная станция

НУМС-30

Перегружатель

1КСП2

Лебедка ЛГКН

Сверла СЭР19М

Освещение

ВАОФ 62-4У5

ВАО 41-4

ВАО72-2

ЭДКОФ4-45У

ВАОЛ 52-4

4·17=68

2·4=8

2,4

88,6

0,89

0,86

0,91

0,86

0,87

0,88

133

230

325

Общая установленная мощность

546

2.2 Определение мощности подстанции

Используя данные таблицы 1 определяеммощность трансформаторной подстанции.

Коэффициент спроса определяем поформуле:

Кс = 0,4 + 0,6 ·<img src="/cache/referats/18840/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> , (1)

где Рном max–номинальная мощность наибольшего электродвигателя;

Рном∑ — суммарная мощность всех потребителей.

Кс = 0,4 + 0,6 ·<img src="/cache/referats/18840/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Определяем средневзвешенный cosφ,по формуле:

сosφср = <img src="/cache/referats/18840/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">, (2)

где Р — установленная мощность потребителя;

cos- коэффициент потребителя;

∑Р – суммарная мощность потребителей.

сosφср = <img src="/cache/referats/18840/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">= 0,8

Расчетная мощность трансформатораопределяем, по формуле:

S= <img src="/cache/referats/18840/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><img src="/cache/referats/18840/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> (3)

Принимаем передвижную подстанцию ТСВП400/6-0,69 мощностью 400 кВ∙А.

Таблица 2 – Техническаяхарактеристика подстанции

Тип

подстанции

Мощность,

кВ∙А

Напряжение, кВ

VХ.%

Рк.з, Вт

В.Н

Н.Н

ТСВП

400

0,69

3,5

3500

2.3 Расчет и выбор высоковольтного кабеля

В данном случае имеется в виду кабель, проложенный от центральной подземной станции до передвижной трансформаторной подстанции участка.

Определяем длительный расчетный ток, по формуле:

I=<img src="/cache/referats/18840/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">*IФ, А (4)

где 1,1 – коэффициент резерва;

Кот – коэффициент отпаек ( Кот = 0,95; 1; 1,05 соответствует

использованию отпаек трансформатора +5;-5%);

Кт – коэффициент трансформации трансформатора;

IФ– фактический ток нагрузки.

Определяем фактический ток нагрузки, по формуле:

IФ= <img src="/cache/referats/18840/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><img src="/cache/referats/18840/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033">А. (5)

Определяем коэффициент трансформации трансформатора по формуле:

Кт= <img src="/cache/referats/18840/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034">, (6)

где V1- напряжение на первичной обмотки трансформатора;

V2 — напряжение на вторичной обмотки трансформатора.

Кт= <img src="/cache/referats/18840/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035">=8,6

I= <img src="/cache/referats/18840/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036">*429=51 А

Определяем сечение кабеля по термической стойкости, по формуле:

Sкаб= <img src="/cache/referats/18840/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1037">, мм2 (7)

Где Sкаб– минимально допустимое сечение жилы кабеля по условиям

нагрева токами К.З;

<img src="/cache/referats/18840/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> — время прохождения тока К.З. для расчетов <img src="/cache/referats/18840/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

С – коэффициент для меди С=165, для алюминия С=90.

I– установившейся ток к.з, согласно ПБ I=9634А.

Sкаб= <img src="/cache/referats/18840/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1040">=29 мм2

Определяем сечение кабеля по потере напряжения, по формуле:

S=<img src="/cache/referats/18840/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1041">, мм2 (8)

где I — длительный расчетный ток, А

L– длина кабеля от ЦПП до подстанции, А

cosφср– принимается тот же, что и при определении мощности подстанции;

γ – удельная проводимость меди;

<img src="/cache/referats/18840/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1042"> — допустимая потеря напряжения в кабеле ( принимается

равной 2,5% от Vн,что составляет 150 В при Vн= 6000 В).

S=<img src="/cache/referats/18840/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1043">=1,88 мм2

Определяем сечение кабеля по экономической плотности, из соотношения по формуле:

S= <img src="/cache/referats/18840/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1044">, мм2 (9)

Где I– расчетный ток в час максимума энергосистемы, А

Jэ – нормативное значение экономической плотности тока, <img src="/cache/referats/18840/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1045">

S= <img src="/cache/referats/18840/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1046">=16,3 мм2

Следовательно, к установке принимается кабель ЭВТ 3×35+1×10

2.4 Выбор высоковольтной ячейки

Поскольку в курсовом проекте речь идет о высоковольтной ячейке для управления трансформаторной подстанцией, то выбор падает на КРУВ-6. Эта ячейка имеет S0= 100 мВА и I0= 9,6 кА. Ее предельно отключаемый ток составляет 1200 А.

Номинальный ток КРУ принимается по условию:

Iн.я.≥ I

где Iн.я– номинальный ток ячейки;

I — длительный расчетный ток.

55А ≥ 51А

Определяем токовую установку КРУВ-6, по формуле:

Iу= <img src="/cache/referats/18840/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1047">* (Iн.н.тр — Iн.дв + Iп.дв) (10)

Где Ктр – коэффициент трансформации;

1,2÷1,4 – коэффициент запаса;

Iн.н.тр – номинальный ток низкой стороны трансформатора;

Iн.дв – номинальный ток мощного двигателя;

Iп.дв – пусковой ток двигателя.

Iу= <img src="/cache/referats/18840/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1048">* (335 — 146 + 800)= (138÷161)

Следовательно, ячейка КРУВ-6 выбрана правильна по подходящим параметрам.

2.5. Расчет освящения

В данной выработке наиболее целесообразно применить светильник СЗВ-60, т.к. у него высокая безопасность и низкое потребление энергии.

Определяем число светильников, по формуле:

n= <img src="/cache/referats/18840/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1049"> +(5: 7) (11)

где L — длина освящаемой выработки, м

Lc– расстояние между светильниками в лаве.

n= <img src="/cache/referats/18840/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1050">=30 штук

рассчитываем мощность трансформатора для питания светильников, по формуле:

Sтр= <img src="/cache/referats/18840/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1051">, кВа (12)

Где Рсв – мощность лампы светильника, Вт

n– количество ламп;

nс– К.П.Д. сети;

nсв– К.П.Д. светильника;

<img src="/cache/referats/18840/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1052"> — коэффициент мощности светильника

Sтр= <img src="/cache/referats/18840/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1053">= 2 кВа

По подходящим параметрам принимаем трансформатор ТСШ-4/0,7.

Определяем расчет освящения сечения кабеля, по формуле:

S=<img src="/cache/referats/18840/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1054">%, мм2 (13)

где М – момент нагрузки равен;

С – коэффициент, зависящий от проводимости материала.

S=<img src="/cache/referats/18840/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1055">=2,54 мм2

Принимаем кабель ГРШЭ 3×4+1×2,5

2.6. Расчет кабельной сети участка

Определяем фактические токи нагрузки кабелей для каждого потребителя, по формуле:

I= <img src="/cache/referats/18840/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1056">, А (14)

где Р – мощность потребителя, кВт

cosφ– коэффициент мощности потребителя

Определяем фактические токи нагрузки кабелей для комбайна 1ГШ86, по формуле:

I= <img src="/cache/referats/18840/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> = 267 А

Определяем фактические токи нагрузки кабелей для конвейера в лаве СУОКП, по формуле:

I= <img src="/cache/referats/18840/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1058"> = 112 А

Определяем фактические токи нагрузки кабелей для насосной станции СНУ5, по формуле:

I= <img src="/cache/referats/18840/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> = 77 А

Определяем фактические токи нагрузки кабелей для насосной станции НУМС-30, по формуле:

I= <img src="/cache/referats/18840/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> = 28 А

Определяем фактические токи нагрузки кабелей для лебедки ЛГКН, по формуле:

I= <img src="/cache/referats/18840/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> = 10 А

Определяем фактические токи нагрузки кабелей для электросверл СЭР19М, по формуле:

I= <img src="/cache/referats/18840/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1062"> = 2,3 А

Определяем суммарный ток в фидерном кабеле, по формуле:

Iс= <img src="/cache/referats/18840/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1063">, А (15)

где ∑Р – суммарная мощность приемников, подключаемых к кабелю.

Cosφср — средневзвешенный коэффициент мощности

приемников, подключаемых к кабелю.

Iс= <img src="/cache/referats/18840/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1064"> = 258,6 А

Для данной схемы целесообразно применить два фидерных кабеля ЭВТ 3×70.

Рисунок 1 – Схема расположения кабелей

Таблица 3 – Технические характеристики кабелей для механизмов

№ кабеля

по схеме

Ток в

кабеле, А

Длина

Кабеля, м

Сечение по

нагреву,

мм2

Сечение по механической прочности, мм2

Тип

принятого

кабеля

116

130

ЭВТ 3×70

ГРШЭ3×16÷1×10

ГРШЭ3×4÷1×8

Продолжение таблицы 3 - Технические характеристики механизмов

№ кабеля

по схеме

Ток в

кабеле, А

Длина

Кабеля, м

Сечение по

нагреву,

мм2

Сечение по механической прочности, мм2

Тип

принятого

кабеля

2,5

112

267

350

100

ГРШЭ 3×4+1×2,5

ГРШЭ 3×25+1×10

ГРШЭ

3×50+1×10+3×4

ЭВТ 3×70

2.7. Определение потери напряжения сети

Наиболее мощным и удаленным от трансформатора потребителем является ЭКВ4УУ. Следовательно, до него и будем определять потери напряжения.

определяем потерю напряжения сети, по формуле:

ΔVс =ΔV6+ΔV8+ΔVТр ≤ 63, В (16)

где ΔVкаб– потери напряжения в любом кабеле

ΔVТр– потеря напряжения в трансформаторе.

определяем потерю напряжения в любом кабеле, по формуле:

ΔVкаб = <img src="/cache/referats/18840/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1066"> (17)

Где Iк – ток в кабеле, А

Lк – длина кабеля, м

cosφ– коэффициент мощности кабеля

γ – удельная проводимость меди, м/Ом*мм2

Sк – принятое сечение кабеля, мм2

Определяем потерю напряжения в трансформаторе, по формуле:

ΔVТр= В (Vа* cosφ+ Vр.* sinφ), В (18)

где sinφ– коэффициент загрузки трансформатора

Vа– активная составляющая напряжения к.з трансформатора

Vр- Реактивная составляющая.

Vа= <img src="/cache/referats/18840/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1067"> (19)

где Рк.з – потери короткого замыкания трансформатора, вА

Sн– мощность принятого трансформатора, кВА

Vр= <img src="/cache/referats/18840/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1068"> (20)

где Vк– напряжение к.з трансформатора, В

ΔV8= <img src="/cache/referats/18840/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1069">

ΔV6= <img src="/cache/referats/18840/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1070">

Vа= <img src="/cache/referats/18840/image092.gif" v:shapes="_x0000_i1071">

Vр= <img src="/cache/referats/18840/image094.gif" v:shapes="_x0000_i1072">

ΔVТр= <img src="/cache/referats/18840/image096.gif" v:shapes="_x0000_i1073">

ΔVс =13+6+15,3≤ 63, В

Следовательно, сечение кабелей выбрано правильно, т.к. значение соответствует равенству.

2.8. Определение потери напряжения сети при пуске

мощного короткозамкнутого двигателя.

Определение потери напряжения сети при пуске мощного короткозамкнутого двигателя определяется, по формуле:

ΔVс.п= ΔVт.п+ΔVт.к.п+ ΔVг.к.п≤ 162, В (20)

Определяем потерю напряжения в трансформаторе, по формуле:

ΔVТр= <img src="/cache/referats/18840/image098.gif" v:shapes="_x0000_i1074"> (Vа* cosφ+ Vр.* sinφ), В (21)

где I<

еще рефераты

Еще работы по технике

Реферат по технике

Проектирование технологического процесса ремонта

Расчет конденсационной турбины мощностью 165МВт на основе турбины-прототипа К-160-130-2 ХТГЗ

29 Августа 2013

Реферат по технике

Расчет силового трансформатора

29 Августа 2013