Электроснабжение подземных горных предприятий

 

Содержание

Исходные данные

1.Расчет электроснабжения участка

1.1Расстановка ГМ и М на плане горных работ

1.2Паспортные данные электроприемников участка

.3Расчет требуемой мощности ТП

.4Расчет магистрального кабеля (от ПУПП до РПЛ)

1.4.1По допустимому нагреву

1.4.2По допустимому напряжению

.4.3Проверка выбранного сечения в режиме пуска наиболее удаленного и мощного двигателя

1.5Расчет токов короткого замыкания и выбор уставок максимальной защиты

.5.1Расчет токов короткого замыкания

1.5.2Выбор уставок максимальной защиты

.5.3Проверка в соответствии с ПБ

1.6Выбор пускозащитной аппаратуры

2.Подсчет нагрузок и выбор высоковольтных кабелей горного предприятия в целом

2.1Расчет кабельной сети от РПП6 до ПУПП

2.2Подсчет нагрузок на РПП6 и выбор кабеля от ЦПП до РПП

.3Подсчет нагрузок на шинах ЦПП и расчет стволовых кабелей от ГПП к ЦПП

.4Подсчет нагрузок на шинах ГПП и расчет ЛЭП от ПЭС до ГПП

.5Выбор трансформатора на ГПП

.6Выбор КРУ

Список литературы

Исходные данные

1.Категорийность шахты - опасная по внезапным выбросам.

2.Производительность - 800 тыс.т.

.Количество участков на горном предприятии - 6.

.Количество главных участков - 1 лава.

.Длина лавы - 200 м.

.Мощность пласта - 1,2-1,3.

.Угол падения - пологий.

.Напряжение на участке - 1140 В.

.Расстояние:

-от ПЭС до ГПП - 25 км;

-от ГПП до ЦПП - 810 м;

от ЦПП до РПП6 - 450 м;

от РПП6 доПУПП - 250 м;

от ПУПП до РПЛ - 100 м.

10. Величина напряжения:

-внешнее электроснабжение - 220 кВ;

-распределительное - 6 кВ;

участковое - 1140 В.

11. Нагрузка на шинах ЦПП (без учета добычных участков) - 3000 кВт;

. Нагрузка на шинах ГПП (без учета нагрузки на ЦПП) - 3100 кВт.

1. Расчет электроснабжения участка

.1 Расстановка горных машин (ГМ) и механизмов (М) на плане горных работ (рис.1)

На основании расстановки горных машин и механизмов на плане горных работ, обеспечивающих выемку и доставку полезного ископаемого, а так же охраны труда и техники безопасности составляем таблицу (табл. 1), в которую вносим паспортные данные электроприемников горных машин и механизмов.

.2 Паспортные данные электроприемников участка.

Таблица 1.1

№Наименование ГМ и МРдв кВтКол. Дв. шт.å Рдв кВтIном АIпуск Аhдвcos jIпуск Iном1Комбайн 1К101У110111067,4458,20.930.896.82Конвейер забойный СП202В1М110222067,4458,20.930.896,83Перегружатель ПТК 3У-0155211033,72190.930.896.54Насос орошения ОН3013019123,50.910.886.55Маслостанция СНТ-3255155362200.910.856.16АП-44416кВАитого525

1.3 Расчет требуемой мощности участковой трансформаторной подстанции

электроснабжение трансформаторный кабель нагрузка шина

Определяем требуемую мощность трансформаторной подстанции.

,

где КС - коэффициент спроса;jср.вз. - средневзвешенное значение коэффициента мощности.

При едином технологическом процессе

,

где Рmax - мощность наиболее мощного электродвигателя, кВт.

Коэффициент мощности определяется по формуле

Величина cos jср.вз определяется с учетом степени загрузки электродвигателей ГМ и М, в нашем случае принимаем cos jср.вз =0,7 по рекомендации ЦДМ.

кВ×А

С учетом АП - 4

кВ×А

Принимаем передвижную трансформаторную подстанцию типа ТСВП - 630/6 (табл.3 [1]).

.4 Расчет магистрального кабеля (от ПУПП до РПЛ).

.4.1 По допустимому нагреву.

Определяем величину тока, протекающего по магистральному кабелю

, А

если учесть, что равняется требуемой мощности, определенной ранее, суммарный ток

А

Данному току по табл.15[1] соответствует сечение 120 мм2.

.4.2 По допустимому напряжению.

а) Определяем потерю напряжения в трансформаторе DUтр, В

,

где b - коэффициент загрузки трансформатора, определяемый по формуле

,

где Sтр.н - номинальная мощность трансформатора, кВ×А;

Sтр - требуемая мощность трансформатора, кВ×А.

;

UА - активная составляющая полного напряжения короткого замыкания трансформатора, %,

,

где РК - потери короткого замыкания трансформатора, принимаются по паспортным данным, кВт.

;

UР - реактивная составляющая полного напряжения короткого замыкания трансформатора, %,

,

где Uкз - напряжение короткого замыкания трансформатора, %, также выбирается по паспортным данным выбранного трансформатора.

;

.

Абсолютная величина потери напряжения в трансформаторе

В.

б) Определяем потери в кабеле, питающем наиболее удаленный и наиболее мощный двигатель, В

,

где РД - номинальная мощность электродвигателя или суммарная мощность всех электродвигателей комплекса (агрегата), кВт;

- удельная проводимость, которая для кабеля с медными жилами при температуре окружающей среды 65°С равна 50м/см×мм2;

SД - сечение гибкого кабеля, принимаемое по условиям допустимого нагрева, но не менее 16 мм2 исходя из условия механической прочности (табл. 11 [1]);

hД - КПД, принимаемый по паспортным данным электроприемника;

lД - длина кабеля, питающего данный двигатель с учетом 10% провеса

м ;

В.

в) Определяем предельно допустимые потери напряжения

В.

г) Определяем допустимые потери напряжения в магистральном кабеле.

В.

д) Определяем сечение магистрального кабеля с учетом допустимых потерь напряжения

, мм2,

где åРуст - суммарная номинальная установленная мощность всей подключенной нагрузки (электроприемников), А;

Lм - длина магистрального кабеля, м, с учетом 5%-ного провеса;

hср вз - средневзвешенное значение коэффициента полезного действия

;

мм2.

Окончательно принимаем магистральный кабель марки СБн 3´120.

.4.3 Проверка выбранного сечения в режиме пуска наиболее удаленного и мощного двигателя

Проверка выбранного сечения кабеля по нормальному режиму работы в режиме пуска наиболее мощного и наиболее удаленного электроприемника (комбайна)

а) Определяем минимально допустимое напряжение при пуске

=920 В

б) Определяем фактическое напряжение при пуске во всех электросетях (DUтр.п; DUм.п;DUД.п).

Определяем ток трансформатора при пуске

Определяем фактический пусковой ток наиболее мощного и наиболее удаленного электродвигателя

А.

Определяем ток трансформатора при номинальной нагрузке

А;

cos jп = 0,5;

А;

В.

в) Определяем потери напряжения при пуске в магистральном кабеле

, В

где g - удельная проводимость кабеля с медными жилами;

Sм - сечение магистрального кабеля.

;

В.

г) Определяем потери напряжения при пуске в кабеле, питающем наиболее удаленный и наиболее мощный двигатель

В.

д) Определяем фактическое напряжение на зажимах наиболее удаленного и наиболее мощного двигателя

В.

е) Сравниваем фактическое напряжение при пуске с минимально допустимым напряжением при пуске

Uп £ Uф п

920 В £ 1148 В.

.5 Расчет токов короткого замыкания и выбор уставок максимальной защиты.

.5.1 Расчет токов короткого замыкания.

Определяем ток короткого замыкания в точке К3 (на зажимах комбайна)

, А

RK3 - результирующее активное сопротивление до точки К3, Ом;

ХК3 - результирующее индуктивное сопротивление до точки К3, Ом.

RK3=Rтр+RМ+RД,

где Rтр - активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом ,

,

где РК - потери мощности в трансформаторе при коротком замыкании , принимаются по паспортным данным трансформатора , Вт;тр н - номинальный ток трансформатора, А;

RМ - активное сопротивление магистрального кабеля, Ом,

;

RД - активное сопротивление кабеля, питающего наиболее удаленный и наиболее мощный двигатель, Ом,

.

,

Хтр - индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом ,

;

XM, XД - индуктивное сопротивление соответственно магистрального кабеля и кабеля, питающего наиболее удаленный и наиболее мощный двигатель, Ом,

;

.

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

А.

Определяем ток короткого замыкания в точке К2

, А

RK2=Rтр+RМ;

ХК2=Хтр+ХМ.

RК2=0,015+0,016=0,031 Ом;

ХК2=0,13+0,007=0,137Ом;

А.

Определяем ток короткого замыкания в точке К1 (на зажимах вторичной обмотки трансформатора)

, А

RK1=Rтр;

ХК1=Хтр.

RK1=0,015 Ом;

ХК1=0,13 Ом;

А.

Определяем ток короткого замыкания в точке К4 (на зажимах двигателя конвейера)

Ом;

Ом;

Питание двигателей забойного конвейера осуществляется по одному кабелю СБн 3х25

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

А.

Определяем ток короткого замыкания в точке К5 (на зажимах двигателя перегружателя)

Ом;

Ом;

Питание двигателей перегружателя осуществляется по одному кабелю СБн 3х10

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

А.

Определяем ток короткого замыкания в точке К6 (на зажимах двигателя насоса орошения)

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

А.

Определяем ток короткого замыкания в точке К7 (на зажимах двигателя маслостанции)

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

А.

.5.2 Выбор уставок максимальной защиты.

Для подключения электроприемников участка принимаем к установке станцию управления СУВ-1140.

Определяем уставку ячейки СУВ-1140 питающей двигатель комбайна

А.

Определяем уставку ячейки СУВ-1140 питающей двигатели конвейера

А.

Определяем уставку ячейки СУВ-1140 питающей двигатели перегружателя А.

Определяем уставку ячейки СУВ-1140 питающей двигатель насоса орошения А.

Определяем уставку ячейки СУВ-1140 питающей двигатель маслостанции А.

Определяем уставку автоматического выключателя распределительного пункта лавы

,А

где Iпн - пусковой номинальный ток наиболее мощного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, А,åн - суммарный номинальный ток всех других видов нагрузок, отключающихся данным выключателем, А.

А.

Определяем уставку автомата передвижной трансформаторной подстанции

А.

.5.3 Производим проверку в соответствии с ПБ.

В точке К1 А.

В точке К2 А.

В точке К3 А.

В точке К4 А.

В точке К5 А.

В точке К6 А.

В точке К7 А.

.6 Выбор пускозащитной аппаратуры

Пускозащитная аппаратура выбирается по номинальному напряжению и номинальному току. Выбранный по этим параметрам аппарат проверяется на соответствие ему коммутационной и разрывной способности, т.е. по пусковому току и возникающим в аварийных режимах токам короткого замыкания (табл. 13 и 14 [1]). Выбор ячеек СУВ-1140 приведен в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Наименование ГМ и МРасчетное значение, АНоминальное значение, А Комбайн67,4125Конвейер забойный134,8250Перегружатель67,4125Насос орошения1925Маслостанция3663

Таблица 1.3

Наименование ГМ и МТип электрического аппаратаНоминальное значение тока ячейкиВеличина Уставки, А.Ток Двухфазного КЗ, А.Ток трехфазного КЗ, А, А.Длина кабеля, м.Марка кабеляТочкаТрансформатор715,4458573366,4К1РПЛ715,442726835,26100СБн 3´120К2КомбайнСУВ-1140125458,221573451,24,7253СБн 3´25К3Конвейер забойныйСУВ-1140250916,440116417,64,430СБн 3´25К4ПерегружательСУВ-1140125438373059688,525СБн 3´10К5Насос орошенияСУВ-114025123,533985436,827,515СБн 3´4К6МаслостанцияСУВ-1140632203445551215,715СБн 3´4К7

2. Подсчет нагрузок и выбор высоковольтных кабелей горного предприятия в целом

.1 Расчет кабельной сети от РПП6 до ПУПП

По допустимому нагреву

А.

Этому току по табл. 11 [1] соответствует сечение S1= 10 мм2.

По экономической плотности тока

мм2,

где iэк - экономическая плотность тока, зависящая от количества часов максимума нагрузки в год Т, ч, принимается по табл. 12[1].

S2=25 мм2.

По термической стойкости токов КЗ

,мм2,

где I¥ - установившийся ток короткого замыкания, А,

,

Sоткл - предельная мощность отключения распределительных устройств (в соответствии с ПБ Sоткл £ 50 МВ×А);

Uн - напряжение системы, кВ.

А.

t - фиктивное время короткого замыкания, допускается принимать равным действительному tд , с, можно принимать равным 0,2 -0,25 с (суммарное время срабатывания максимальной защиты и масляного выключателя или другого коммутационного аппарата);

с - коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева кабеля и зависящий от напряжения (для напряжения 10 кВ для кабеля с медными жилами и бумажной изоляцией с = 145).

мм2,

S3 = 25 мм2.

Принимаем наибольшее сечение - S = 25 мм2.

Проверяем по допустимой потере напряжения

,В;

Ом;

Ом;

В;

.

2.2 Подсчет нагрузок на РПП6 и выбор сечения кабеля от ЦПП к РПП6

Рассчитаем только одну ветвь, т.к. другая рассчитывается аналогично.

Нагрузка на шине РПП6 составит кВ×А.

По допустимому нагреву

А.

Этому току по табл. 11 [1] соответствует сечение S1= 50 мм2.

По экономической плотности тока

мм2,

S2= 95 мм2.

По термической стойкости токов КЗ

мм2,

S3 = 25 мм2.

Принимаем наибольшее сечение - S = 95 мм2.

Проверяем по допустимой потере напряжения

Ом;

Ом;

В;

.

2.3 Подсчет нагрузок на шинах ЦПП и расчет стволовых кабелей от ГПП к ЦПП

,мм2;

РЦПП = 3000 кВт;

кВ×А;

кВ×А

По допустимому нагреву

А.

Этому току соответствует два специальных кабеля сечением S1= 185 мм2.

По экономической плотности тока

мм2,

т.к в соответствии с ПБ при прокладке по стволу кабеля от ГПП к ЦПП при двух кабелях, напряжение рассчитывается на 100% нагрузки, т.е. нагрузка распределяется половинная на каждый кабель.

мм2,

S2= 2х95 мм2.

По термической стойкости токов КЗ

мм2,

S3 = 25 мм2.

Проверяем по допустимой потере напряжения

Ом;

Ом;

В;

.

.4 Подсчет нагрузок на шинах ГПП и расчет ЛЭП от ПЭС до ГПП

Определяем нагрузку на шинах ГПП

кВ×А;

кВ×А;

кВ×А.

По допустимому нагреву А.

Этому току соответствует провод АС сечением 6 мм2, но исходя из механической прочности принимаем алюминиево-стальной провод сечением S1= 25 мм2. Определяем потери напряжения в проводе

Ом;

Ом;

В; .

.5 Выбор трансформаторов на ГПП

, кВ×А;

, кВт;

кВт;

кВт;

квар;

кВ×А.

Принимаем 2 трансформатора марки ТДТН-10000-220/35/6 .

2.6 Выбор КРУ.

Выбор КРУ сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Место нахожденияМарка КРУРасчетное значение тока, АНоминальное значение тока, АГППКРУ2-10Э-275012042000ЦППКРУВ-107771000РПП6КРУВ101821000Список литературы

1.Глухарев Ю. Д. Электрификация подземных горных работ. - М.: МГГУ, 1996.

.Глухарев Ю. Д. Электропривод и электроснабжение. - М.: МГГУ, 1994.

.Плащанский Л. А., Глухарев Ю. Д. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине "Электрификация подземных горных работ". - М.: МГГУ, 1984.

.Глухарев Ю. Д. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине "Электрификация подземных горных работ". - М.: МГГУ, 1998.

Содержание Исходные данные 1.Расчет электроснабжения участка 1.1Расстановка ГМ и М на плане горных работ 1.2Паспортные данные электроприемников

Больше работ по теме: