Масорский В.И. Проектирование систем электроснабжения горных предприятий (подземный горный участок) - файл n1.doc

приобрести
Масорский В.И. Проектирование систем электроснабжения горных предприятий (подземный горный участок)
скачать (275.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2279kb.14.01.2010 06:53скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17




ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»
Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий


ПРОЕКТИРОВАНИЕ систем ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

(подземный горный участок)
Методические указания к курсовому проектированию
по дисциплине «Электроснабжение и электрооборудование
горного предприятия» для студентов специальностей 150402 «Горные машины и оборудование» (специализация «Горные
машины и электрооборудование подземных разработок»)
и 140211 «Электроснабжение»

(специализация «Электроснабжение горных предприятий»)


Составитель В. И. Масорский
Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 2 от 18.09.2009

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией

специальности 140211

Протокол № 1 от 18.09.2009

Электронная копия находится

в библиотеке ГУ КузГТУ


Кемерово 2009
ВВЕДЕНИЕ
Каждый специалист, связанный с эксплуатацией электромеханического хозяйства шахт, должен в совершенстве владеть методикой проектирования систем электроснабжения. Самостоятельное и творческое выполнение курсового проекта позволит приобрести навыки принятия грамотных практических решений, обеспечивающих высокую производительность рабочих машин при минимальных затратах и эксплуатационных расходах, высокую надежность и безопасность систем электроснабжения.

При проектировании обязательным является выполнение следующих положений.

  1. В проекте должна использоваться прогрессивная технология и высокопроизводительная техника и оборудование.

  2. При проектировании должны быть выполнены требования нормативных материалов [1; 3].

  3. Неукоснительное соблюдение ЕСКД и других действующих стандартов.

  4. Проектирование производится применительно к определенным производственным условиям действующих горных предприятий на основе материалов производственных практик и глубокого изучения литературы по электроснабжению. Наиболее целесообразным является реальное проектирование по заданию горных предприятий по разработке проектной документации систем электроснабжения или проведения поверочных расчетов.

Графическая часть проекта представляет собой схему электроснабжения выемочного поля, лавы и подготовительного забоя на плане горных работ и составляет 1–2 листа формата А1.

Объем пояснительной записки определяет автор проекта, но при этом должны соблюдаться следующие требования:

– отсутствие материала из литературы описательного характера;

– должны быть представлены обоснования принятых решений;

– приводятся формулы, поясняются величины, входящие в нее с указанием размерности, дается пример вычислений одного элемента (параметра), а результаты других вычислений сводятся в таблицы;

– задание на проектирование, оглавление, краткое введение помещаются в начале записки, а список литературы в конце;

– нумерацию формул, таблиц и рисунков рекомендуется проводить по разделам.
1. СТРУКТУРА И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Процесс проектирования систем электроснабжения можно изложить в виде следующего алгоритма.


1. Определение условий и технических данных проектирования.



2. Выбор схем электроснабжения, мест расположения трансформаторов, распределительных пунктов и определение длин отрезков кабельных и воздушных ЛЭП.



3. Определение электрических нагрузок элементов системы электроснабжения.



4. Выбор мощности трансформаторов.



5. Определение сечений ЛЭП и выбор оборудования.



6. Определение уставок защит.



7. Расчет токов короткого замыкания.



8. Проверка оборудования на отключающую способность, термическую и электродинамическую стойкость.




9. Проверка уставок защит на возможность их срабатывания от наименьших токов короткого замыкания (по коэффициенту чувствительности).



10. Расчет и выбор средств и методов обеспечения электробезопасности системы электроснабжения.



11. Определение технико-экономических показателей системы электроснабжения.

В соответствии с алгоритмом проектирования, следует оформить исходные условия и технические данные проектируемой шахты в виде задания:

  1. Наименование шахты ……………………………………………..

  2. Производительность шахты, млн т/год…………………………..

  3. Глубина ведения горных работ, м.………………………………..

  4. Мощность пласта, м………………………………………….…….

  5. Угол падения пласта, град ………………………………………..

  6. Категория пласта по газу и пыли…………………………………

  7. Система отработки выемочного поля…………………………….

  8. Расстояние от участка до ствола, м……………………..………...

  9. Мощность (ток) короткого замыкания на шинах центральной подземной подстанции (ЦПП), МВА (кА)………………………

Для выемочного поля установить следующее:

1. Порядок отработки лавы (прямой, обратный) …………………..

2. Высота и длина выемочного поля, м …………………………….

3. Длина (высота) выемочного столба, м …………………………..

4. Длина лавы, м………………………………………………………

5. Способы и пути доставки угля, породы, материалов……………

6. Направление вентиляционной струи по выработкам (указать стрелками на чертеже) …………………………………………….

7. Тип добычного комплекса…………………………………………

8. Тип выемочной машины …………………………………………..

9. Тип лавного конвейера ……………………………………............

10. Тип перегружателя………………………………………………..

11. Тип конвейера в штреке ………………………………………….

12. Количество конвейеров в штреке ……………………………….

13. Тип конвейера в бремсберге (уклоне) …………………………..

14. Количество конвейеров в бремсберге (уклоне) ………………..

15. Прочие конвейеры ………………………………………………..

16. Тип лебедок для доставки материалов, поддержки комбайна

и др… ……………………………………………………………...

17. Тип и количество маслостанций ………………………………...

18. Насос орошения ………………………………………………......

Прочее оборудование (погрузочные пункты, дегазация, пропитка, бурение и т.д.) ………………………………………………...


2. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ участков


    1. Особенности построения и проектирования

распределительных сетей шахт
Основной особенностью систем электроснабжения технологических участков угольных шахт является постоянное изменение их параметров из-за подвижного характера места проведения работ, связанного с технологией добычи угля.

На способ участкового электроснабжения в той или иной мере влияют горно-геологические, технические и технологические факторы, а также условия окружающей среды. Однако несмотря на большое разнообразие факторов и условий на шахтах, принципиальных отличий в системах электроснабжения технологических участков в различных угольных бассейнах страны нет.

Учитывая совокупность всех условий и факторов подземной добычи угля, к системе электроснабжения технологического участка предъявляют следующие требования:

Одной из мер повышения безопасности и надёжности электроснабжения подземных электроприёмников является обособленное их питание, обеспечивающее:

1) уменьшение вероятности появления атмосферных перенапряжений в подземных выработках шахт;

2) уменьшение величины емкости высоковольтной сети 6,6 кВ относительно земли, что повышает сопротивление изоляции сети;

3) уменьшение емкостных токов утечки при замыкании фазы на землю, что уменьшает опасность взрыва взрывоопасной атмосферы и возникновения пожара.

Обособленное питание обеспечивается в основном тремя способами:

1) строительством двух подстанций, одна из которых питает только потребителей поверхности, а другая – потребителей под землёй;

2) применением разделительных трансформаторов с коэффициентом трансформации, равным единице (kт = 1). Способ применяется в основном при реконструкции шахт (рис. 2.1);

3) применением модернизированных трёхобмоточных трансформаторов. Одна вторичная обмотка под напряжением 6,3 кВ питает шины ГПП электроснабжения поверхности, а другая  6,6 кВ предназначена для питания подземных потребителей (рис. 2.2).

Могут также применяться трансформаторы с расщепленной вторичной обмоткой. Потребители поверхности и подземные питаются напряжением 6,3 кВ.

Все схемы участковых систем электроснабжения, как правило «лучевые», состоят из двух подсистем: стороны высшего напряжения (ВН) и стороны низшего напряжения (НН).

К стороне ВН участковых систем электроснабжения относятся: распределительные устройства с уровнем напряжения 6(10) кВ, установленные на центральной подземной подстанции (ЦПП) или на главной понизительной подстанции (ГПП) и питающие конкретные технологические участки; разделительные трансформаторы (PT), если они предусмотрены; промежуточные распределительные пункты (РПП ВН) или отдельное комплектные распределительные устройства (КРУ); распределительные устройства РУ ВН участковых трансформаторных подстанций, а

также соединяющие их силовые кабели.




6,3 кВ

Q15

6,6 кВ

Q6

6,6 кВ

6,3 кВ

Q12

Q21

Стволы и энерго-

скважины





Рис. 2.1. Схема ГПП с разделительными трансформаторами

Разделительные трансформаторы

Шины потребителей поверхности

Шины подземных потребителей

W1

W2

QS4

QS6

Т1

Т2

Q4

Q5

Q4

Т4

Q14

Q13

QS12

QS10

QS11

Т3







QS2

W1

QS1

QS4

Q3

Q1

Q2

QS7

QS8

W2

QS5

QS3

Q1

Q3

Q2





Рис. 2.2. Схема ГПП с трёхобмоточным трансформатором
К стороне НН систем электроснабжения технологических участков относятся распределительные устройства с уровнем напряжения до 1200 В (РУ НН) участковых трансформаторных подстанций, распределительные подземные пункты участков (РПП HH) и соединяющие их силовые и контрольные кабели. Практически следует различать только два способа электроснабжения технологических участков:

1) от ЦПП, которая, в свою очередь, получает питание ВН по проложенным по стволу кабелям от ГПП;

2) от ГПП по воздушным или кабельным линиям, а затем через специальные энергетические скважины, пробуренные с поверхности в зоны ведения работ.

Первый способ электроснабжения может иметь несколько вариантов, различающихся между собой питанием передвижной участковой подземной трансформаторной подстанции (ПУПП) со стороны ВН.

Наиболее простой вариант электроснабжения:

ЦПП- ПУПП - РПП НН.

Эта схема применяется обычно, когда ЦПП и технологический участок находятся на одном горизонте. Если ЦПП и технологи­ческий участок находятся на разных горизонтах, то на горизонте или крыле шахты, на котором находится технологический участок, обычно оборудуют РПП ВН, и тогда схема электроснабжения участка будет:

ЦПП РПП ВН  ПУПП  РПП НН или

ЦПП  РПП ВН  РПП ВН ПУПП РПП НН.

Возможен вариант, когда для участков со значительной нагрузкой одной ПУПП недостаточно, и тогда устанавливаются две ПУПП. В этих случаях одна из них подключена не к ЦПП или РПП ВН, а к другой ПУПП (шахтной КТП) через ее вводную коробку РУ ВН. При этом питание обеих ПУПП осуществляется по одному кабелю ВН.

В этом случае схемы электроснабжения приобретают вид:

ЦПП ПУПП РПП НН

|

ПУПП  РПП НН

ЦПП РППВН ПУПП  РПП НН.

|

ПУПП  РПП НН

ЦПП РПП ВН РПП ВНПУПП  РПП НН

|

 ПУПП  РППНН.

Второй способ электроснабжения также имеет два варианта, отличающиеся местом установки участковой трансформаторной подстанции. В одном варианте участковая передвижная комплектная трансформаторная подстанция ПКТП устанавливается на поверхности у устья энергетической скважины. Со стороны ВН она получает питание от ГПП и через скважину по кабелю подает напряжение на РПП НН, т. е. схема электроснабжения участка имеет вид

ГПППКТПРПП НН.

В другом варианте участковую трансформаторную подстанцию устанавли­вают в подземной выработке непосредственно на участке (ПУПП), а на поверхности около скважины – развязывающий трансформатор (6/6 кВ) и комплектное распределительное устройство ВН наружной установки (КРУН), от которого через скважину по кабелю напряжение пода­ется на ПУПП, и схема электроснабжения участка в этом случае будет:

ГПП КРУН ПУПП РПП НН.

Целесообразность электроснабжения через скважины определяют на основании технико-экономического сравнения и результатов расчета по оценке уровня качества электроэнергии на зажимах электроприемников участка и других электрических расчетов.

Второй способ электроснабжения участков допускают только при неглубоком залегании угольных пластов и отсутствии пахотных земель в пределах шахтного поля. При этом первый вариант этого способа электроснабжения оправдывает себя примерно при глубине разработки до 200 м, а второй – до 400 м.

В данном разделе проекта студент должен выбрать вариант схемы ГПП, которая обеспечивает обособленное питание подземных потребителей и способ электроснабжения технологического участка. В дальнейшем рекомендуется показать высоковольтную распределительную сеть шахты на внутренней части графического листа.

3. Расчет электрических нагрузок и выбор ПЕРЕДВИЖНЫХ участковых ПОДСТАНЦИЙ
Выбору мощности силовых трансформаторов должно предшествовать определение расчётных нагрузок, работу которых должен обеспечить трансформатор, как в нормальных, так и в аварийных режимах.

Выбор мощности силовых трансформаторов на выемочном поле для питания очистных, подготовительных работ, бремсберговых (уклонных) конвейеров, погрузочных пунктов и др. потребителей производится методом коэффициента спроса.

Для определения расчетных нагрузок участковых трансформаторов необходимо составить табл. 3.1, в которую занести электродвигатели рабочих машин и их технические данные.
Таблица 3.1

Технические данные электроприёмников участка


Тип рабочей машины

Номер электродвигателя на схеме

Тип электродвигателя на рабочей машине

Технические данные эл. двигателей

Рн, кВт

Iн, А

Iп, А

МпМн

МкМн



кпд

Uн

Электроприёмники ПУПП-1

Комбайн КШ-1

М1

ЭДКО4-2М

105

117

500

2

2

0,866

91,3

660

. . . .

. . . . . . .

. . . . . . . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . . .

. . .

. . .

н=575кВт

Электроприёмники ПУПП-2

. . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . . .

. . .

. . .

н=389кВт

Электроприёмники ПУПП-3

. . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . . .

. . .

. . .

н=289кВт


Порядок определения расчётных нагрузок трансформаторов следующий.

3.1. Из технической характеристики рабочей машины определить количество и тип установленных электродвигателей.

3.2. Каждому электродвигателю присваивается порядковый номер (например М1, М2 и т.д.).

3.3. В зависимости от технологических связей и места расположения рабочих машин произвести их группировку с целью определения количества трансформаторов, необходимых для питания лавы и установленной мощности электродвигателей в каждой группе. Необходимо знать, что данный момент проектирования является самым ответственным, пос­кольку решения, принятые на данном этапе, определяют протяженность и разветвленность кабельной сети, а, следовательно, и потери напряжения, величину ёмкости сети и ряд других факторов.

Целесообразно руководствоваться следующими принципами:

    1. Передвижная подстанция (трансформатор) должна быть установлена как можно ближе к потребителям. Так для питания электродвигателей лавы необходимо устанавливать перемещающийся энергопоезд, расположенный непосредственно под лавой (до 50 м).

    2. Протяжённость низковольтной кабельной сети должна быть наименьшей, например протяжённую конвейерную линию необходимо питать от нескольких трансформаторов или одного, расположенного в центре конвейерной линии.

    3. Установленная мощность электродвигателей в каждой группе должна быть в пределах 100–3000 кВт. Иногда целесообразно потребители питать от двух трансформаторов меньшей мощности, чем от одного большей мощности. Разукрупнение сети позволяет уменьшить протяжённость и разветвлённость низковольтной кабельной сети, питающейся от одного трансформатора.

3.4. Определить технические данные электродвигателей [4, с. 122–159] и заполнить табл. 3.1.

    1. На схеме электроснабжения около каждого электродвигателя должны быть проставлены: номер двигателя (М 1); тип двигателя (ЭДК04-2М); номинальная мощность двигателя (Рн = 105 кВт).

3.6. Для каждой группы потребителей в табл. 3.1 определить суммарную установленную мощность потребителей (?Рн) и проставить в соответствующей графе таблицы.

3.7. С учётом формул (3.1–3.6) определить расчётную мощность трансформатора.

    1. Из табл. 3.3 выбрать номинальные мощности передвижных подстанций и их технические данные занести в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Технические данные выбранных к установке подстанций


Номер подстан-ции

Тип,

мощность,

напряжение

Iн

в/в и н/в

обмоток, А

Uкз,

%

Ркз,

кВт

Рхх,

кВт

Сопротивление, Ом

Хт

Rт

Zт

ПУПП-1

тсвп

250/6/0,69

24/209

3,5

2,6

1,65

0,21

0,65

0,68

ПУПП-2

. . . . . . . .

. . . . . .

. . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . .


Расчетную мощность для выбора участковой подстанции определяют с использованием коэффициента спроса по формуле

, (3.1)

где – суммарная установленная номинальная мощность электродвигателей, питающихся от трансформатора, кВт; Кс – коэффициент спроса, определяемый по формулам (3.2)–(3.4); – средневзвешенный коэффициент мощности, который можно принимать в пределах 0,6–0,7 или рассчитывать по формуле (3.5).

При применении очистного комплекса с наличием автоматической блокировки очередности пуска электродвигателей:

, (3.2)

при применении многодвигательных приводов с одновременным запуском:

Технические данные передвижных подстанций

Таблица 3.3

Тип подстанции

Номинальная мощность, кВ·А

Напря-

жение, В

Номи-

нальный

ток, А

Напряжение к.з., Uк.з., %

Потери,

Вт

Сопротив-

ление, Ом

ВН

НН

ВН

НН

холостого

хода, Рхх

короткого

замыкания, Рк

активное,

Rт

индуктив-

ное, Хт

КТПВ-

100/6

100

6000

±5%



9,7



3,5

940

1270





КТПВ-

160/6

160

6000

±5%



15,4



3,5

1160

1900





КТПВ-

250/6

250

6000

±5%



24



3,5

1590

2490





КТПВ-

400/6

400

6000

±5%



38,5



3,5

1300

3950





КТПВ-

630/6

630

6000

±5%



60,6



3,5

1950

5160





КТПВ-

1000/6

1000

6000

±5%

1200

96,2

481,1

5,0

2800

6500

0,0094

0,0714

ТSЕ-

1250/6

1250

6000

±5%

1200

120

600

5,0

2760

6970

0,0064

0,0572

BRUSH-

1250/6

1250

6000

±5%

1200

120

600

4,5

2760

7240

0,0067

0,0514

ЕН-

1400/6

1400

6000

±5%

1200

134,7

673,6

4,5

3200

6600

0,0048

0,046

ТSЕ-

1500/6

1500

6000

±5%

1200

144

720

5

3200

7000

0,0045

0,0478

ЕН-

1500/6/3,3

1500

6000

±5%

3300

144,3

262,4

4,2

2800

7800

0,0415

0,3320

ТN6-

2100/6/3,3

2100

6000

±5%

3300

202,1

367,4

4,0

2700

11500

0,0312

0,2257

БМТ-

3000/3,3

3000

6000

-5-10%

3400

274,9

509,4

3,8

3400

14500

0,0194

0,1492

, (3.3)

при применении в забое комбайнов с индивидуальной крепью, когда отсутствует блокировка пуска электродвигателей, а для подготовительных работ:

, (3.4)

где – суммарная номинальная мощность одновременно запускаемых электродвигателей.

, (3.5)

где – номинальная мощность электродвигателя; cos  –номинальный коэффициент мощности двигателя.

К установке принимают передвижную подстанцию с номинальной мощностью из табл. 3.3 согласно условию:

S н т. Sр.т (3.6)
4. расчёт и Выбор шахтных КАБЕЛЬНЫХ сетей
Выбор и расчёт шахтных сетей сводится к определению таких сечений, которые обеспечивали бы подведение к приёмникам электро­энергии хорошего качества без перегрева сверх допустимой величи­ны в нормальных и аварийных режимах. Кроме того, электрическая сеть должна обладать достаточной механической прочностью, эконо­мичностью, должна обеспечивать высокую производительность рабо­чих машин и требуемый уровень безопасности.

При выполнении данного раздела рекомендуется заполнить табл. 4.1.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации