Электроснабжение подземных горных предприятий

Электроснабжение подземных горных предприятий

Содержание

Исходные данные

1.       Расчет электроснабжения участка

1.1............................................................................................................ Расстановка ГМ и М на плане горных работ

1.2     Паспортные данные электроприемников участка

.3       Расчет требуемой мощности ТП

.4       Расчет магистрального кабеля (от ПУПП до РПЛ)

1.4.1.......................................................................................................... По допустимому нагреву

1.4.2  По допустимому напряжению

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

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

.5.1........................................................................................................... Расчет токов короткого замыкания

1.5.2  Выбор уставок максимальной защиты

.5.3    Проверка в соответствии с ПБ

1.6............................................................................................................ Выбор пускозащитной аппаратуры

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

2.1............................................................................................................ Расчет кабельной сети от РПП6 до ПУПП

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

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

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

.5       Выбор трансформатора на ГПП

.6       Выбор 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

1.3 Расчет требуемой мощности участковой трансформаторной подстанции

электроснабжение трансформаторный кабель нагрузка шина

Определяем требуемую мощность трансформаторной подстанции.

,

где К_С - коэффициент спроса;j_ср.вз. - средневзвешенное значение коэффициента мощности.

При едином технологическом процессе

,

где Р_max - мощность наиболее мощного электродвигателя, кВт.

Коэффициент мощности определяется по формуле

Величина cos j_ср.вз определяется с учетом степени загрузки электродвигателей ГМ и М, в нашем случае принимаем cos j_ср.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 DU_тр, В

,

где b - коэффициент загрузки трансформатора, определяемый по формуле

,

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

S_тр - требуемая мощность трансформатора, кВ×А.

;

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

,

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

;

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

,

где U_кз - 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 Р_Д - 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;

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

h_Д - КПД, принимаемый по паспортным данным электроприемника;

l_Д - 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 åР_уст - суммарная номинальная установленная мощность всей подключенной нагрузки (электроприемников), А;

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

h_{ср 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 (DU_тр.п; DU_м.п;DU_Д.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 j_п = 0,5;

 А;

В.

в) Определяем потери напряжения при пуске в магистральном кабеле

, В

где g - удельная проводимость кабеля с медными жилами;

S_м - 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

U_п £ U_{ф 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

R_K3 - результирующее активное сопротивление до точки К₃, Ом;

Х_К3 - результирующее индуктивное сопротивление до точки К_3, Ом.

R_K3=R_тр+R_М+R_Д,

где R_тр - активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом ,

,

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

R_М - активное сопротивление магистрального кабеля, Ом,

;

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

.

,

Х_тр - индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом ,

;

X_M, X_Д - 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

R_K2=R_тр+R_М;

Х_К2=Х_тр+Х_М.

R_К2=0,015+0,016=0,031 Ом;

Х_К2=0,13+0,007=0,137Ом;

А.

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

, А

R_K1=R_тр;

Х_К1=Х_тр.

R_K1=0,015 Ом;

Х_К1=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 СБ_н 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 СБ_н 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 I_пн - 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

Таблица 1.3

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 i_эк - 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,

,

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

U_н - напряжение системы, кВ.

А.

t - фиктивное время короткого замыкания, допускается принимать равным действительному t_д , 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;

Р_ЦПП = 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.

Список 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.