Проектирование и расчет системы электроснабжения карьера

Введение

Современный этап развития горнодобывающей промышленности характеризуется высоким уровнем техники и быстрым темпом технического прогресса.

Применение новой высокопроизводительной техники на открытых горных работах позволило значительно улучшить технико-экономические показатели и повысить эффективность горного производства.

Существующие системы электроснабжения и их отдельные элементы не всегда удовлетворяют требуемой надежности, вызывает неоправданные простои и значительный материальный ущерб.

Поэтому повышение надежности электроснабжения горных работах имеет важное народнохозяйственно значение.

Общая часть

Исходные данные

Экскаваторы: ЭКГ-8И    1 шт.

ЭКГ-5А    1 шт.

Транзитная ТП 2500 кВА 10/0.4 1 шт.

КТПН №4 400 кВА 10/0.4 (насосная) 1 шт.

КТПН №6 400 кВА 10/0.4 (насосная) 1 шт.

КТПН №5 400 кВА 6/0.4 (буровой станок) 1 шт.

Насос №1 ЦН-400 - 132 кВт 1 шт.

Насос №2 ЦН-400 - 200 кВт 1 шт.

Насос №3 Д-630 - 250 кВт 1 шт.

Насос №4 Д-320 - 75 кВт 1 шт.

Насос №5 ЦН-400 - 132 кВт 1 шт.

Насос №6 ЦН-400 - 132 кВт 1 шт.

Буровые станки СБШ - 250МНА 1 шт.

Расстояние от ГППдо КТПН4, КТПН6, км 2; 2,1.

Расстояние от ГПП до ТП-2500-10/6, км 2,1

Протяженность передвижных линий 6 кВ, км  0,63

Район работ для общего

освещения, км2 3 участкапо 0,16;

Мощность к.з. на шинах

кВ, МВа  63МВа

1.1   
Характеристика электропотребителей

Таблица 1.Характеристика электропотребителей

.2 Выбор схемы электроснабжения

Предусматриваем магистральную схему электроснабжения с подключением на одну магистральную линию не более трех электропотребителей.

Экскаваторы подключаем к ВЛ- 6 кВ через приключательные пункты гибким кабелем, буровой станок- гибким кабелем через передвижную комплектную трансформаторную подстанцию6/0,4 кВ.Учитывая значительную удаленность электропотребителей участка от питающей ГПП, предусматриваем применение на уступе одиночных распределительных пунктов 6кВ типа ЯКНО-6 с целью повышения оперативности действий при перемещении экскаваторов и бурового станка.

Всего предусматриваем одну магистральную линию:

два экскаватора ЭКГ - 8ИиЭКГ - 5А,буровой станок СБШ-250 МН.

ГПП             КТПН №4

ЦН-400 №2  Д-320 №4   ЦН-400 №6                 Освещение карьера

                          КТПН №6

ТП-2500-10/6       ЦН-400 №5   Д-630 №3    ЦН-400 №1       

                      ЭКГ 8ИЭКГ       5А  КТПН №5                      

                                                            СБШ-250 МНА

Рисунок 1. Упрощенная принципиальная схема электроснабжения потребителей.

2 Расчетная часть

.1 Расчет общего освещения района работ

электроснабжение карьер короткое замыкание заземление

Для общего освещения района работ применяем светильники с ксеноновыми лампами типа СКсН-20000. Высоту установки светильников принимаем h=30 м, угол наклона горизонта θ=100.

Расчет необходимого количества светильников ведем методом изолюкс. Для расчета и построения изолюксы пользуемся кривыми относительной освещенности (Л.6, стр 212). Минимальную норму освещенности района работ принимаем Em=0,5 ЛК.

Для построения изолюксы расчет выполняем в следующей последовательности:

1.  Строятся координаты оси X и Y. На оси X откладываем от 0 произвольные значения расстояний (10, 20, 30…).

2.      Задаваясь отношением x/h, определяем ξдляданногоуглаθ=const по формуле:

  ,

где  коэффициент отражения.

.        Задаваясь величиной горизонтальной освещенности Eг, определяем величину относительной освещенности по формуле:

,   ,

где Кз-коэффициентзапаса.

4.  По значениям ξиЕпокривымотносительнойосвещенности (Чулков) определяемή

5.      Зная ή, ρ, иh, определяем координату Y по формуле:

Y=ήρh

.    Исходя из полученных данных в выбранном масштабе строится изолюкса светильника СКсН-2000.

Все расчетные величины для построения изолюксы сведены в таблице 2

Таблица 2. Расчетные точки для построения изолюксы

Площадь освещения одного светильника:

(1),

 (2),

Необходимое число светильников на одну мачту:

N1 =So /Sc =0,16/0,096=1,67=2 шт. (3),

необходимое число светильников на три мачты:

N= 6 шт.

Рисунок 2 Изолюкса светильника СКсН-20000

Питание электроосвещения от ТСЗ-100 0.4/0.23, проводом марки А35.

Подводка напряжения 0.23 кВна мачты осуществляется:

На М1- от КТПН №4 вдоль дороги устанавливаются семь дополнительных стационарных опоры, расстояние между опорами 50м;

На М2-от М1 устанавливаются четырнадцать дополнительных стационарных опор, расстояние 600 м ,расстояние между опорами 50м.

НаМ3 -от М2устанавливаются четырнадцать дополнительных стационарных опор, расстояние 700 м, расстояние между опорами 50м.

Прокладка ВЛ-0.23 кВ показаны генплане П.НТЦПЭ-004.12-2012-ЭС Лист 3.

Устройство и конструкции воздушных линий

Воздушные линии имеют следующие конструктивные элементы: провода, опоры, изоляторы, арматуру для крепления проводов на изоляторах и изоляторов на опорах. Для ВЛ применяют алюминиевые, сталеалюминиевые и стальные провода. Опоры для воздушных линий изготавливают из дерева и железобетона. При изготовлении деталей деревянных опор применяют пиломатериалы хвойных пород. Основные типы промежуточных опор на рис.

Железобетонные промежуточные опоры выполняют одностоечными с горизантальным расположением проводов на штыревых изоляторах. Опоры рассчитаны на подвеску проводов марок А25 -А70, АС16 -АС50, иПС25. высоташтырядо 175 мм.

Монтаж ЛЭП напряжением до 1 кВ.

.        Монтаж ЛЭП напряжением до 1 кВ ведется согласно гл. 2.4 ПУЭ.

.        При прохождении воздушной линии по лесным и зеленым насаждениям вырубка просеки необязательна. Вертикальные и горизонтальные расстояния до проводов при наибольшей стреле провиса и небольшом отклонении до деревьев и кустов должно быть не менее 1 м.

.        Ямы бод опоры бурят с применением буровых машин. При невозможности использования буровых машин ямы копают вручную.

.        Под одностоечные опоры ямы бурят точно по оси трассы. Штангу бура при бурении размещают строго в вертикальном положении.

.        Размеры заглубления опор определяют по таблице в зависимости от высоты опор, числа укрепленных на опоре проводов, вида грунта, а также от способа производства земляных работ. При ручной копке ям, их копают на 30 - 50 смглубже.

.        Траверсы угловых опор располагают по биссектрисе угла поворота линии. На опоры наносят их порядковый номер и год установки.

.        Траверсы, кронштейны и изоляторы устанавливают до подъема опоры. Изоляторы перед монтажом тщательно осматривают и отбраковывают. Изоляторы не должны иметь трещин, сколов, повреждений глазури. Чистка изоляторов металлическим предметом не допускается. Штыревые изоляторы навертываются на крюки или штыри, обмотанные паклей. Оси штыревых изоляторов располагают вертикально.

.        Крюки и штыри для предохранения от ржавчины порывают асфальтовым лаком.

.        Крепление проводов на штыревых изоляторах выполняют проволочными вязками.

.        Провода соединяют соединительными зажимами или сваркой. Провода можно соединять скруткой с последующей пайкой. Крепление проводов на опорах одинарное. Двойное крепление выполняется при пересечениях воздушной линии с линией связи и сигнализации, контактных проводов, дорог и в населенных пунктах.

.        Собранные и развезенные по трассе опоры, устанавливают по трассе с помощью бурильно-крановых машин или автокранов.

.        Штыревые изоляторы, закрепленные на крюках, на стволах деревянных опор без траверс. В опоре буравом высверливают отверстия, в которые ввертывают хвосты крюков. Штыри с изоляторами для установки на траверсах закрепляются гайкой.

.        Стройка воздушной линии ведется поточным методом. Монтаж проводов разбивают на операции: раскатка проводов, соединение проводов, подъем проводов на промежуточные опоры, натяжка проводов и крепление проводов на анкерных и промежуточных опорах.

.        Раскатку проводов с барабанов производят тракторами или автомашинами и ведут от одной анкерной опоры до другой.

При раскатке отмечают места обнаруженных дефектов проводов. Перед натяжкой в этих местах выполняют ремонт.

.2 Расчет электронагрузок и средневзвешенного коэффициента мощности

Расчет электронагрузок ведется методом коэффициента спроса. Коэффициент спроса, расчетные мощности для отдельных групп потребителей по таб.6.3 (Л2). Руководствуясь рекомендациями (Л6 стр.124), для силовых двигателей главных преобразовательных агрегатов одноковшовых экскаваторов принимаем расчетный коэффициент мощности

сosφд = 0.9 (опережающий); Для вспомогательных механизмов питаемых от трансформатора собственных нужд на одноковшовых экскаваторов сosφт = 0,7, коэффициент спроса освещения, электрооборудования бурового станка сosφт = 0,75.

Расчетные активную и реактивную мощности для групп однотипных экскаваторов вычисляем по следующим формулам:×

Ррасч (э) = Кс∑Рд + Кс∑Рт = Кс∑Рд + Кс∑Sтсosφт (4),

Qрасч (э) = Ррасч×tgφд + Ррасч×tgφт (5),

Ррг = Ксг·∑Рдг (6),

Qрг = Ррг·tgφрг(7),

Вычисления по выше приведенным формулам заносим в таблицу расчета электронагрузок.

Таблица 3 Расчет электронагрузок

Средневзвешенныйкоффициент мощности определяем по суточному расходу электроэнергии.

tg =Wp/ Wа (8),  =11763,3/26841,2 =0,438 (9),= 0,99.

2.3 Мероприятия по улучшению коэффициента мощности

По требованиям ПУЭ на современных мероприятиях коэффициент мощности должен быть не ниже 0,95. Полученный по расчету средне взвешенный коэффициент сosψср.в= 0,99 удовлетворяет этим требованиям.

Такой высокий коэффициент мощности получен за счет применения на экскаватореЭКГ-8И синхронного приводного двигателя главных преобразовательных агрегатов в режиме работы с опережающим коэффициентом мощности.

Дополнительных мер по компенсации реактивной мощности не требуется.

.4 Выбор силовых трансформаторов

Расчетная полная мощность создаваемая потребителями участка на шины питающей подстанции составляет:

Sр= (10),

Sр= 1496,6/ 0,98=1848 кВА

При выборе трансформаторов на питающей подстанции (ГПП) необходимо учесть эту мощность. В данном проекте нет целесообразности выбирать трансформаторы на ГПП, от которой должны получать питание потребители других участков.

Проверка существующего оборудования по расчётной мощности:

1.      Расчетная мощность трансформатора КТПН №5, питающей буровой станок СБШ-250МНА:

Sр.тр.= (11),

Sр.тр = 0,7 ·320 /0,7 =320кВА

Проверяем существующее оборудование ТМ-400/6нтр = 400 кВА>Sрасч. =320кВА;

2.      Расчетная мощность трансформатора ТП-2500-10/6, питающей КТПН №5, ЭКГ 8И, ЭКГ 5А:

Sр.тр.= (12),

Sр.тр = 0,6 ·704 /0,9 =704кВА

Проверяем существующее оборудование ТМ-2500-10/6нтр = 2500кВА>Sрасч. =704кВА;

3.      Расчетная мощность трансформатора КТПН №4 питающей три двигателя насосной станции и электроосвещение карьера:

Sр.тр.= (13),

Sр.тр = 0,6 ·407/0,75 =325,6кВА

Проверяем существующее оборудование ТМ-10/0,4

Sнтр = 400 кВА>Sрасч. = 325,6кВА;

4.      Расчетная мощность трансформатора КТПН №6 питающей три двигателя насосной станции:

Sр.тр.= (14),

Sр.тр = 0,6 ·494 /0,75 =395кВА

Проверяем существующее оборудование ТМ-10/0,4нтр = 400 кВА>Sрасч. = 395кВА;

Все расчетные величины не превышают паспортные данные, следовательно существующее оборудование КТПН №5, КТПН №4, КТПН №6, ТП-2500-10/6 удовлетворяют требованиям РД 06-572-03 (ИНСТРУКЦИИ ПО БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В ГОРНОРУДНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ), ПУЭ.

.5 Расчет электрических сетей

Рассчитываем воздушную линию 10кВ, питающую КТПН №4, КТПН №6, ТП-2500-10/6

ГПП 2 км. 0,1 км 0,1 км

КТПН №4, КТПН №6, ТП-2500-10/6

Рисунок 3 Схема к расчету воздушной линии 10кВ

Принимаем для ВЛ-10 кВ алюминиевые провода расстояние между проводами 1000 мм. Сечения проводов необходимо выбирать по условиям нагрева.

Определяем расчетный ток в ВЛ-10кВ линии Iрасч:

Iрасч=(15),

Где:

 - суммарная мощность ТП,кВА;

 - подводимое напряжение, кВ.

Iрас = 3300 / 1,73·10= 190 А

С учетом поправки на температуру воздуха, сечение провода выбирается по току

Iрасч=(16),

 =0.9 при температуре воздуха +40 (таб.15 Л6),

Iрас= 190 /0.9 = 210 А

Выбираем провод марки А-50; S = 50 мм2, Iдоп = 215А>Iрасч;

Рассчитываем воздушную линию 6 кВ, питающую 2 экскаватора ЭКГ-8И, ЭКГ 5А и буровой станок СБШ-250МНА.

Принимаем для ВЛ-6кВ алюминиевые провода расстояние между проводами 1000 мм. Срок службы существования карьерных ВЛ не превышает 5 лет. Поэтому сечения проводов необходимо выбирать по условиям нагрева, механической прочности и допустимой потере напряжения без учета экономически-выгодного сечения.

ГПП ТП-2500-10/6200 м. 350 м 80 м

ЯКНО №1, ЯКНО №2, КТПН №5

ЭКГ-8И, ЭКГ 5А СБШ-250МНА

Рисунок 4 Схема к расчету передвижной воздушной линии 6 кВ.

Определяем расчетный ток в ВЛ-6кВ линии Iрасч:

Iрасч=(17),

Где:

Iа.д.- сумма активных токов приводных двигателей главных преобразовательных агрегатов одноковшовых экскаваторов.

∑Iад =  (18),

∑Iад = 0,6·1260 / 1,73·6= 72,8 А

Iа.т.- сумма активных токов двигателей вспомогательных механизмов и других токоприемников экскаваторов.

∑Iат =  (19),

Iа.т. =0,6·200·0,7/1,73·6 =8,1А

Iа.ст. -активныйток, потребляемый буровым станком.

Iаст =(20),

Iа.ст. = 0,6· 320 /1,73·6 =18,5 А

Iр.д.- сумма реактивных токов, потребляемых приводными двигателями главных преобразовательных агрегатов одноковшовых экскаваторов;

∑Iр.д = ∑Iад· tgφд (21),

Iр.д. = 72,8· 0,46 = -33,5 А.

Iр.т. - сумма реактивных токов двигателей вспомогательных механизмов и других токоприемников экскаваторов;

∑Iр.т = ∑Iат· tgφт(22),

∑Iр.т. = 8,1· 1 = 8,1 А

Iр.ст.-реактивныйток, потребляемыйбуровымстанком;

Iр.ст = Iаст ·tgφст (23),

Iр.ст. = 18,5·1 = 18,5 А

Iрасч= √(72,8+8,1+18,5)2 + (-33,5+8,1+18,5)2= 99,6 А

С учетом механической прочности проводов и допустимого тока по условиям нагрева (таб.15 Л6) принимаем провода А-50:

Iдл.доп. =170А >Iрасч = 99,6А.

Для проверки принятых проводов по потере напряжения определяем максимальный ток с учетом пускового тока наиболее мощного двигателя при номинальном токе наиболее мощного двигателя при номинальном токе остальных электроприемников на линии.

(24),

(25),

(26),

(27),

(28),

(29),

∆U% =(30),

Где:

Imax = 72 А -максимальныйтоквлинии, А;

L = 1,9 км - протяженность линии, км;

Uн = 6000 В - номинальное напряжение, В;

tg =(Iр.д +Iр.т+Iр.ст. )/ (I.а.д.+I.а.т.+I.а.ст) (31),

tg= (-33,5+8,1+18,5) /(72,8+8,1+18,5) = 0,7;

отсюда: cos =0,998; sin= 0,07

∆U%рас. = 100∙1,73∙395,6∙1,9∙(0,92∙0,998 + 0,366∙0,07) / 6000 = 20 %

Допустимые потери напряжения в линии составляют:

 (32),

По потере напряжения провода А-50 удовлетворяют требованиям.

Окончательно принимаем провод марки А-50.

Рассчитываем кабельные линии 0,4; 6 кВ, питающие ЭКГ-8И, ЭКГ-5А, насосную станцию и буровой станок СБШ-250 МНА. С учетом механической прочности проводов и допустимого тока по условиям нагрева (таб.15 Л6) принимаем гибкие кабеля с медными жилами марки указанной в таблице 4:

Таблица 4Выбор марки кабеля

2.6 Расчет токов короткого замыкания

ГПП  2 км                   200 м               .350 м.                                80 м.

                                                           К1                К2            К3

А-50ТП-2500-10/6ЯКНО-6 №1ЯКНО-6 №2 КТПН №5

ЭКГ-8ИЭКГ-5АСБШ-250МНА

Sk=63МВа

Рисунок 5Расчетная схема к определению токов короткого замыкания

Намечаем точки к определению токов К.З.:

К1-на вводе ТП - 2500-10/6 кВ;

К2-на вводе ближайшего отпитающей подстанции риключательного пункта 6 кВ питающего ЭКГ 8И;

К3-на вводе КТПН 6/0,4 кВ для подключения бурового станка;

Расчет ведем в относительных единицах приведенных к базисным условиям. Принимаем базисную мощность Sб = 100 мВА и базисное напряжение Uб=6,3кВ.

Iб = Sб/ √3∙Uб (33),

Iб =100/ 1,73∙6,3=9,2 кА

Расчет токов короткого замыкания в точке К1.

Si                                 Хс             Хл1

К1

Рисунок6 Эквивалентная схема замещения цепи короткого замыкания до т. К1.

Вычисляем сопротивление элементов цепи в относительных единицах приведенных к базисным условиям.

(34),

 (35),

 (36),

Определяем результирующее сопротивление цепи:

 (37),

Питание цепи со стороны энергосистемы считаем как от источника неограниченно большой мощности, поэтому токи не затухающие и вычисляем их по формуле:

 (38),

Для определения ударных токов принимаем ударный коэффициент Ку=1,8

(39),

 (40),

Мощность короткого замыкания:

 (41),

Расчет токов короткого замыкания в точке К2.

Si                                 Хс           Хл1            Хл2

K2

Рисунок 7 Эквивалентная схема замещения цепи короткого замыкания до т. К2.

Вычисляем сопротивление элементов цепи в относительных единицах приведенных к базисным условиям.

 (42),

 (43),

 (44),

Определяем результирующее сопротивление цепи:

 (45),

 (46),

 (47),

 (48),

Питание цепи со стороны энергосистемы считаем как от источника неограниченно большой мощности, поэтому токи не затухающие и вычисляем их по формуле:

 (49),

Для определения ударных токов принимаем ударный коэффициент Ку=1,8

 (50),

 (51),

Мощность короткого замыкания:

 (53),

Расчет токов короткого замыкания в точке К3.

Si                        Хс        Хл1           Хл2       Хл3

K3

Рисунок 8 Эквивалентная схема замещения цепи короткого замыкания до т. К3

Вычисляем сопротивление элементов цепи в относительных единицах приведенных к базисным условиям, по формулам приведенным выше:

Определяем результирующее сопротивление цепи:

Питание цепи со стороны энергосистемы считаем как от источника неограниченно большой мощности, поэтому токи не затухающие и вычисляем их по формуле:

Для определения ударных токов принимаем ударный коэффициент Ку=1,8

Мощность короткого замыкания:

.7 Расчет токов короткого замыкания электроприемников питающихся от КТПН №4

ГПП          2 км             0.12 км.                                                 0.1 км.

КТПН №4К1К2

А-50 ЦН-400 №2 Д-320 №4 ЦН-400 №6ТСЗ-100 1.3 км

К3

Освещение карьера М3

Sk =63МВа

Рисунок 5 Расчетная схема к определению токов короткого замыкания

Намечаем точки к определению токов К.З.

К1-навводесамого мощного двигателя насоса ЦН-400 №2;

К2-на вводе ТСЗ 1000,4/0,23кВ;

К3-на вводе самой удаленной мачты освещения М3;

Расчет ведем в относительных единицах приведенных к базисным условиям. Принимаем базисную мощность Sб = 100 МВА и базисное напряжение Uб=0,4кВ.

Iб = Sб/ √3∙Uб

Iб =100/ 1,73∙0,4=11,56 кА

Расчет токов короткого замыкания в точке К1.

Si                                   Хс            Хл1

К1

Рисунок 6 Эквивалентная схема замещения цепи короткого замыкания до т. К1

Вычисляем сопротивление элементов цепи в относительных единицах приведенных к базисным условиям.

Определяем результирующее сопротивление цепи:

Питание цепи со стороны энергосистемы считаем как от источника неограниченно большой мощности, поэтому токи не затухающие и вычисляем их по формуле:

Для определения ударных токов принимаем ударный коэффициент Ку=1,8

Мощность короткого замыкания:

Расчет токов короткого замыкания в точке К2.

Si                                 Хс              Хл1         Хл2

K2

Рисунок 7 Эквивалентная схема замещения цепи короткого замыкания до т. К2

Вычисляем сопротивление элементов цепи в относительных единицах приведенных к базисным условиям.

Определяем результирующее сопротивление цепи:

Питание цепи со стороны энергосистемы считаем как от источника неограниченно большой мощности, поэтому токи не затухающие и вычисляем их по формуле:

Для определения ударных токов принимаем ударный коэффициент Ку=1,8

Мощность короткого замыкания:

Расчет токов короткого замыкания в точке К3.

Si                  Хс             Хл1           Хл2          Хл3

K3

Рисунок 8 Эквивалентная схема замещения цепи короткого замыкания до т. К3

Вычисляем сопротивление элементов цепи в относительных единицах приведенных к базисным условиям, по формулам приведенным выше:

Определяем результирующее сопротивление цепи:

Питание цепи со стороны энергосистемы считаем как от источника неограниченно большой мощности, поэтому токи не затухающие и вычисляем их по формуле:

Для определения ударных токов принимаем ударный коэффициент Ку=1,8

Мощность короткого замыкания:

.8 Расчет токов короткого замыкания электроприемников питающихся от КТПН №6

ГПП                                2 км           0.12 км.        0.1 км.

КТПН №4К1ЦН-400 №2 ЦН-400 №5Д630№3 ЦН-400 №1

Расчёт сопротивления в относительных единицах ведется аналогично сопротивлениям КТПН №4. Ток кз на вводе двигателя самого мощного насоса Д630 250 кВт составляет

Для определения ударных токов принимаем ударный коэффициент Ку=1,8

Мощность короткого замыкания:

.9 Выбор аппаратов распредустройств и приключательных пунктов

Для ТП-2500-10-6 предусматриваем разъединитель РВ-6/400 и выключатель высокого напряжения ВМП-10/600.

Сравнение паспортных данных принятых аппаратов с расчетными величинами сводим в таблицу №5

Таблица 5 Данные выключателя ВМП-10 и разъединителя РВ-6/400

В качестве приключательных пунктов для подключения экскаваторов к карьерной сети 6кВ предусматриваем комплектное РУ типа ЯКНО-6, в котором имеются: разъединитель РВ - 6/400 и выключатель высокого напряжения ВМП- 10/600, трансформаторы тока ТСЗЛ, трансформаторытоканулевойпоследовательностиТНП-2, трансформаторынапряженияНТМИ-6 ивысоковольтныепредохранителиПКТ-6.

Сравнение паспортных данных разъединителя и выключателя высокого напряжения сводим в таблицу 6.

Таблица 6. Данные выключателя ВМП-10 и разъединителя РВ-6/400

Все расчетные величины не превышают паспортные данные, следовательно, выбранные разъединитель и выключатель удовлетворяют требованиям.

Для подключения буровых станков к ВЛ-6кВ предусматриваем КТПН -6/0,4 кВ с разъединителем РВ-6/400, высоковольтным предохранителем ПК-6/50 и разрядником РВП-6 в РУ-6 кВ.В РУ-0,4кВ предусматриваем автоматический выключатель АВМ-20 на вводе и реле утечки УАКИ, РУ-220, на присоединительных отходящих линий -автоматические выключатели серии А3144.

Определяем номинальный ток на вводе 6 кВКТПН

(54),

Сравнение паспортных данных разъединителя сводим в таблицу 7.

Таблица 7. Данные разъединителя РВ-6/400

Все гарантируемые заводом каталожные величины больше расчетных, следовательно разъединитель выбран правильно.

Для КТПН №4 предусматриваем автоматическиевыключателиА3114. Сравнение паспортных данных выключателя с расчетными величинами сводим в таблицу№8

Таблица 8 Данные выключателя А3114

2.10 Устройство и расчет защитного заземления

По режиму нейтрали в карьере применяется система с изолированной нейтралью. Заземление выполняется общим для напряжения до и выше 1000 В.

Общая заземляющая сеть выполняется с центральным заземляющим контуром у ГПП. Общая длина электрических связанных ЛЭП 10кВ: воздушных lв =10 км, кабельных lk= 5 км. Длина ЛЭП 6 кВ от ГПП до наиболее удаленного приемника 0,4 кВ=1,3 км, экскаватора 2 км.

Сечение заземляющей медной жилы кабеля 10 мм2. На присоединении карьерных ВЛ-10кВ к шинам ГПП установлена защита от однофазных замыканий на землю. В качестве заземляющего провода принимаем А-50. Центральный заземлитель предусматриваем из стальных труб диаметром dтр = 5,8 см длиной lтр= 300 см, соединенные между собой стальным прутом d=1 см, расстояние между трубами Lтр=600 см. Трубы и соединительный прут заглублены на n=50 см от поверхности земли. Грунт имеет удельное сопротивление ρ=0,4*104 Ом*см.

Повышающий коэффициент Kmax=1,5.

Определяем ток однофазного замыкания на землю:

 (55),

Сопротивление заземляющего провода на ЛЭП 10кВ до трансформатора 10/0,4, 6/0,4; кВ (индуктивным сопротивлением пренебрегаем):

 (56),

Сопротивление заземляющей жилы кабеля:

Сопротивление заземлителя:

 (58),

Сопротивление одного элемента:

(59),

где

Ориентировочно число труб:

mэл.ŋэк.эл.=13,4 /1,43 =10 труб

По таблице 50 (литература 6) для  и расположение их по контурам

Количество труб с учетом коэффициента экранирования:

 (60),

Длина соединительного прута:

 (61),

Сопротивление растеканию:

 (62),

Сопротивление заземлителя с учетом коэффициента экранирования:

 (63),

где ηэл.эл-принятопотаблице 50 (литература 6) для 15 труб.

Сопротивление защитного заземления наиболее удаленного приемника 0,4 кВ:

(64),

Сопротивление заземляющего провода до экскаватора равно:

(65),

Сопротивление заземляющей жилы кабеля:

(66),

Общее сопротивление заземления на стороне 6 кВ до наиболее удаленного экскаватора:

(67),

Напряжение прикосновения:

(68),

Расчетное напряжение прикосновения значительно меньше допустимого (см. табл. 47 литература 6)

2.11 Правила безопасности при обслуживании электроустановок

Обслуживание и ремонт могут производить только специально обученные лица, имеющие соответствующую квалификационную группу по технике безопасности. Осмотр воздушных ЛЭП и трансформаторных подстанций визуально, без подъема на опоры (дляЛЭП) и без открывания крышек или дверей со стороны высшего напряжения трансформаторов разрешается лицам, имеющим квалификационную группу не ниже III. В помещениях стационарных РУ и TП должны быть вывешены схемы цепей первичной и вторичной коммутации, схемы воздушных и кабельных ЛЭП, инструкции для обслуживающего персонала, установлены предупредительные знаки и плакаты, а также должны находиться защитные средства и плакат с правилами оказания первой помощи пострадавшим от электрического тока.

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

При ежесменном осмотре РУ обращают внимание на состояние токоведущих частей, исправность блокировочных устройств, уровень масла в маслонаполненных аппаратах, надежность контактных соединений заземляющих проводников, исправность релейной защиты, измерительных приборов и ограждающих устройств. Все воздушные и кабельные ЛЭП, расположенные в границах опасных зон на время взрывания зарядов должны быть отключены, а после производства взрывов проверены с устранением повреждений. Эти же требования относятся к ПКТП, ПП и другим электроустановкам, располагаемым в зоне взрыва.

Вдоль трассы кабельных траншей должны быть нанесены опознавательные знаки, выполненные в виде пикетных столбиков или надписей на стенах зданий. Знаки устанавливаются на прямых участках трассы через каждые 100 м и, кроме того, у каждой кабельной муфты, на всех углах и поворотах, у входов в здания, в местах пересечения кабелей с железнодорожный полотном и автодорогами. При осмотре гибких кабелей обращают внимание на целостность его защитной оболочки, отсутствие завалов, примерзания или возможность наезда транспортных средств и механизмов на трассу прокладки кабеля. Ремонт кабелей производят после отключения от сети и разрядки от остаточных электрических зарядов. Соединение гибких кабелей должно производиться вулканизацией с последующей проверкой на диэлектрическую прочность в течение 5 мин. Испытательное напряжение должно превышать номинальное напряжение кабеля не менее чем в три раза. Соединение гибких кабелей напряжением до 1 кВ, которые во время работы часто отсоединяют от рабочих машин, выполняют с помощью штепсельных муфт с розеткой, смонтированной на стороне источника питания.

Все электрооборудование должно подвергаться периодическим испытаниям в сроки и в объемах, которые устанавливают ПУЭ, ПТЭЭП и ПТБ.

Таблица 9Сроки проведения ЭПБ электрооборудования карьера

Литература

1.   Мельников Н.В., Краткий справочник по открытым горным работам, М., Недра, 1982

2.      Самохин Ф.И. и др., Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ, М., Недра, 1988

.        Справочник механика открытых работ/под редакцией М.И. Щадова, Р.Ю. Подерни и др.,М, Недра, 1989

.        Справочник энергетика карьера /под редакцией В.А. Голубева, М,Недра, 1986

.        Справочник энергетика по ремонту и эксплуатации электрооборудования карьеров /Под редакцией А.Н. Железных и др. М,Недра, 1986

.        Чулков Н.Н., Чулков А.Н. Электрофикация карьеров в задачах и примерах, М, Недра, 1976

.        Чеканов В.Д., Сборник задач и упражнений по общей электротехнике, М, Недра, 1966