Реферат: Электроснабжение участка

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Согласно плану горных работ на данном участке принята бестранспортная система разработки на вскрыше с переэкскавацией горных пород в отработанное пространство и на добыче — транспортная с погрузкой полезного ископаемого в автомобильный транспорт. На первом уступе породы предварительно взрыхляют взрывом.

Определение высоты уступов

Высоту каждого уступа определяем исходя из технических характеристик экскаваторов.

ЭШ­-15 / 90 НгНг0.5=42.5м

Определение глубины карьера

Н= Н 1 + Н 2 =21.25+10.3=31.55м

Определение фронта работ уступов

Подготовка фронта горных работ заключается в основном в подводе транспортных путей и линий электропередачи т. к. участок разреза имеет длину 1000 м. то целесообразно фронт горных работ подготавливать по всей длине участка.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УЧАСТКА ПО ДОБЫЧЕ И ВСКРЫШЕ

Расчет годовой производительности экскаватора ЭШ-15/90

Техническая производительность экскаватора

E=15 м³ -ёмкость ковша

t ц = 60с- техническая продолжительность цикла

К р =1.4-коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора

К н = 0.8-коэффициент наполнения ковша

Эксплуатационная производительность экскаватора

Q э = Q т  Кч.р. =514  0.75=385м³ / ч

Кч.р.=0.75-коэффициент использования сменного времени экскаватора

Сменная производительность экскаватора

Q см = Q э  t см =38512=4628 м³ / см

t см =12ч.-число часов сменного времени

Суточная производительность экскаватора

Q сут = Q см  n =46282=9257м³ / сут

n=2- количество рабочих смен в сутки

Годовая производительность экскаватора

Q год = Q сут  N = 9257 315=2915999 м ³ / год

N=315- число рабочих дней в году

Расчет годовой производительности экскаватора ЭКГ-8И

E=8 м³ -ёмкость ковша

t ц = 26с- техническая продолжительность цикла

К р =1.4-коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора

К н = 1-коэффициент наполнения ковша

Эксплуатационная производительность экскаватора

Q э = Q т  Кч.р. =791  0.75=593м³ / ч

Кч.р.=0.75-коэффициент использования сменного времени экскаватора

Сменная производительность экскаватора

Q см = Q э  t см =59312=7119 м³/ см

t см =12ч.-число часов сменного времени

Суточная производительность экскаватора

Q сут = Q см  n =71192=14238 м³ / сут

n=2- количество рабочих смен в сутки

Годовая производительность экскаватора

Q год = Q сут  N = 14238 315=4484970 м ³ / год

N=315- число рабочих дней в году

Расчет годовой производительности экскаватора ЭКГ-5А

Техническая производительность экскаватора

E=5 м³ -ёмкость ковша

t ц = 23с- техническая продолжительность цикла

К р =1.4-коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора

К н = 1-коэффициент наполнения ковша

Эксплуатационная производительность экскаватора

Q э = Q т  Кч.р. =559  0.75=419м³ / ч

Кч.р.=0.75-коэффициент использования сменного времени экскаватора

Сменная производительность экскаватора

Q см = Q э  t см =41912=5031 м³ / см

t см =12ч.-число часов сменного времени

Суточная производительность экскаватора

Q сут = Q см  n =50312=10062 м³ / сут

n=2- количество рабочих смен в сутки

Годовая производительность экскаватора

Q год = Q сут  N = 10062 315=3169564 м ³ / год

N=315- число рабочих дней в году

Годовая производительность экскаваторов

Q год 1 =2915999 м³ / год

Q год 3 =4484970 м³ / год

Q год 4 =3169564 м³ / год

Определение годовой производительности участка по вскрыше

Q год.в. = Q год1=2915999 м ³ / год

Определение годовой производительности участка по добыче

Q год.д. = Q год 3+ Q год 4 =4484970+3169564=7654534 м ³ / год

3 ВЫБОР СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Главные стационарные подстанции разреза устанавливаются на рабочем борту вне зоны ВБР с таким расчетом, чтобы они стационарно работали не менее 5-8 лет.

При питании электроприемников разреза напряжением до и выше 1000В, предусматривать, как правило, систему с изолированной нейтралью.

К одной передвижной (переносной) воздушной ЛЭП 6-10кВ предусматривать присоединения одной из следующих групп электроустановок в составе не более двух экскаваторов с ёмкостью ковша до 15 м³ и одной ПКТП с трансформатором мощностью до 630кВА.

К одной опоре воздушной ЛЭП разрешается присоединять не более двух ПП или двух ПКТП, или же одного ПП и одной ПКТП вместе. Подключение к одному ПП двух экскаваторов запрещается.

Заземление электроустановок на участке разреза напряжением до и выше 1000В должно выполняться общим. Общее заземляющее устройство участка разреза должно состоять из одного или нескольких центральных заземлителей, местных заземлителей и сети заземления, к которой должно присоединяться всё подлежащее заземлению электрооборудование.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ.

Определение масштаба участка разреза.

На данном участке разреза масштаб определяем следующим образом:

длина участка в метрах-1000м

длина участка в см-13см

М=1. 7692 (по длине)

М=1. 4622 (по ширине)

Определение длин ВЛ и КЛ

Расчетная схема электроснабжения

l 1 =707 м l 8 =115 м

l 2 =553 м l 9 =277 м

l 5 =200 м l 10 =200 м

l 6 =200 м l 11 =515 м

l 7 =200 м l 12 =100 м

5. РАСЧЕТ ОБЩЕГО ОСВЕЩЕНИЯ УЧАСТКА

Построение изолюксы горизонтальной освещенности

Имея изолюксы на условной плоскости, задается углом наклона светового потока к горизонту Q =10град. Строим координатные оси x и y. Ось x совмещается с направлением максимальной силы света светового прибора и на осях x и y откладываем значение расстояний, в соответсвии с масштабом участка разреза. В точке 0 установлен светильник.

Задаваясь отношением X 1 / Н определяем координату для данного угла Q =15град.

Задаваясь горизонтальной освещенностью Er = 0 .2лк определяем относительную освещенность

Е1=Е r  ³  H²  Кз ; кЛк

Кз =1.5-коэффициент запаса для газоразрядных ламп

По значениям  и Е1, используя кривые относительной освещенности определяем 

По значениям   и Н определяем координату Y 1

Результаты расчетов сводим в таблицу

Определение количества светильников

Методом наложения полученной изолюксы на план горных работ определяем количество светильников, необходимых для общего равномерного освещения участка с заданной Еr =0.2 лк. Необходимо 3 светильника.

6. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Определение расчетных активных нагрузок

Расчет активных нагрузок электроприёмников участка разреза будем вести по методу коэффициента спроса.

Рр =Ксп  Рн ; кВт

Определение расчетных реактивных нагрузок

Определять будем, используя tg  р — коэффициент соответствующий cos  р для группы электроприёмников.

Определение полной расчетной нагрузки участка разреза

S p  =K   (  P pi ) ² +(  Q pi ) ² +  S тсн =0.8 2731²+(-1396) ²+ 700=

=0.8  (3067+700)=3014 кВА.

Определение расчетных токовых нагрузок на каждом участке воздушных и кабельных ЛЭП распределительной сети

По l 1 и l 7 протекает ток нагрузки экскаватора ЭШ-10/70

о l 5 протекает ток нагрузки экскаватора ЭКГ-5А

По l 6 протекает ток нагрузки экскаватора ЭКГ-8И

По l 2 протекает ток нагрузки экскаватора ЭКГ-5А и ЭКГ-8И

По l 9 и l 8 протекает ток нагрузки экскаватора ЭШ-15/ 90

По l 11 и l 12 протекает ток нагрузки экскаватора 2СБШ-200

По бортовой магистрали ВЛ-6 кВ фидера №1 протекает расчетный ток нагрузки I рф1 = I p1+ I p5 =174.6+27=201А

По бортовой магистрали ВЛ-6 кВ фидера №2 протекает расчетный ток нагрузки I рф2 = I p4+ I p3 =60.2А

По бортовой магистрали ВЛ-6 кВ фидера №3 протекает расчетный ток нагрузки I рф3 = I p2 =122.56А

Расчетный ток нагрузки вводной ячейки распределительного устройства ГСП участка разреза

I рв = I рф1+ I рф2+ I рф3 =201+60+122=383А

Расчетный ток нагрузки воздушной линии 35 кВ, питающей ГСП участка разреза

На полной расчетной назрузке участка разреза S p  =3767кВ предварительно выбираем трансформатор для ГСП марки ТМ-4000/ 35, мощностью S нт =4000кВ, V н1 =35кВ, V н2 =6.3кВ, V к% =7.5%

Коэффициент загрузки трансформатора

7. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ И ЖИЛ КАБЕЛЕЙ

Выбор проводов ВЛ-35кВ

Предварительно по нагреву выбираем сечение воздушной ЛЭП-35кВ, питающей ГСП

Выбираем АС-16 с I доп =105А  I р =62А

Из условия механической прочности выбираем АС-35 с I доп=130А

Проверяем выбранное сечение провода по экономической плотности тока

Таким образом, выбранное сечение проводов не удовлетворяет требованиям ПУЗ. Окончательно выбираем АС-70 с I доп =265А

Выбор проводов воздушных линий 6 кВ

Выбираем провода для магистральной ЛЭП-6кВ фидера №1.

По нагреву выбираем А-50 с I доп =215А I рф1=201А.

Из условия механической прочности выбираем провод А-50 с I доп =215А.

Выбираем провода для магистральной ЛЭП-6кВ фидера №2.

По нагреву выбираем А-16 с I доп =105А I рф1=60.2А.

По условию механической прочности провод А-16 не удовлетворяет требованиям ПУЗ, поэтому выбираем А-35 с I доп =170А.

Выбираем провода для магистральной ЛЭП-6кВ фидера №3.

По нагреву выбираем А-25 с I доп =135А I рф1=122А.

Из условия механической прочности выбираем провод А-35 с I доп =170А.

Провод А-35 удовлетворяет требованиям ПУЗ.

Выбор проводников кабельных линий

По нагреву выбираем сечения гибких кабелей:

для ЭШ-15 / 90 –КГЭ-6-350+116+110 с I доп =213А  I р1 =174А.

для ЭШ-10 /70 – КГЭ-6-325+110+16 с I доп =141А  I р2 =122А.

для ЭКГ-8А – КГЭ-6-310+16+16 с I доп =82А  I р3 =37А.

для ЭКГ-5А – КГЭ-6-310+16+16 с I доп =82А  I р4 =22А.

для 2СБШ-200 – КГ-0.66-2(350+116+110) с I доп =444А I р5=406А.

Произведем проверку выбранных сечений гибких кабелей на термическую устойчивость от воздействия токов к.з. определенных в начале кабеля

(у приключательных пунктов).

min =   I  к  ; мм²

где  — термический коэффициент ;

I  к- установившийся ток к.з. кА;

t п-приведенное время действия тока к.з.,с.

абель для питания ЭШ-15 / 90

S min = 6  2.91  =11.04 мм²  50 ммІ и окончательно выбираем КГЭ-6-350+116+110 с I доп =213А.

Кабель для ЭШ-10 / 70

min = 6  3.3 =12.52 мм²  25 мм². выбрали правильно.

Кабель для ЭКГ-8А

min = 6  5.75 =21.8 мм²

Окончательно примем КГЭ-6-325+110+16

Проверка сети по потерям напряжения

В длительном режиме электроприёмников потери напряжения не должны превышать 5% от номинального.

Определим потери напряжения для фидера №1.

U % n =(0.1  U н²)  Рр1( I 8 +I 9 ) (R овп +X овп tg р1 )+Р р5 ( I 11 +I 12 )( R овп +X овп

 Tg  р5 ) = (0.1  6 ²)  1330( 0.115+0.277 ) (0.64+0.38 (-0.62) )+ +197.4 ( 0.515+0.1 )( 0.64+0.38  1.02)  =1.5%

Определим потери напряжения для фидера №2.

U % n =(0.1  U н²)  Рр3 I 2  (R овп +X овп tg р3 )+Р р4  I 2 ( R овп +X овп tg  р4 ) = = (0.1  6 ²)  2600.553 (0.92+0.391 (0.48) )+125  0.553 ( 0.92+0.391  0.45) ==0.5%

Определим потери напряжения для фидера №3.

U % n = (0.1  U н²)  Рр 2 ( I 7 +I 1 ) (R овп +X овп tg р2 ) =

= (0.1  6 ²)  819( 0.2+0.707 ) (0.92+0.391 (-0.75) =1.2%

Получаем, что проводники ВЛ и КЛ для фидеров №1,2,3 проходят по потере напряжения в длительном режиме работы электроприёмников.

В пиковом режиме работы электроприёмников потери напряжения не должны превышать 10% от номинального.

Для электроприёмников с асинхронным приводом

U %=(0.1  U н²)  Рр4 I 2  (R о +X о tg р4 ) = (0.1  6 ²)  125 0.153 

 (0.92+0.391 0.45 ) =0.2%

U %=(0.1  U н²)  Рр 5 ( I 11 +I 12+ I 8 ) (R о +X о tg р5 ) = (0.1  6 ²)  197 (0.515 +

+0.1+0.115 )  (0.64+0.38 1.02) =0.4%

Для электроприёмников с синхронным приводом

U %=(0.1  U н²)  Рн( I 8 +I 9 )  R оКпик ) = (0.1  6 ²)  1900 (0.115 + +0.277)  0.64  1.8 ) =2.3%

U %=(0.1  U н²)  Рн( I 1 +I 7 )  R оКпик ) = (0.1  6 ²)  1170 (0.707 +0.2)   0.92  1.8 ) =4.8%

U %=(0.1  U н²) ( Рн I 2  R оКпик ) = (0.1  6 ²) (520 0.553 0.92  1.8 ) =1.3%

U % 1 =(0.1  U н²)  Рр5( I 11 +I 8 ) ( R о +X о tg р5 )+ Рн 1 ( I 9 +I 8 )  R оКпик=

(0.1  6 ²)  197.4 (0.515 +0.115) ( 0.64+0.38 1.02)+1900(0.277+0.155) 0.641.8 =2.7%

U % 2 =(0.1  U н²) (I 2 Рн4 R оКпик+ I 2 Рн3 R оКпик)= (0.1  6 ²)(0.553250

 0.92 1.8+5200.5530.921.8) =1.9%

U % 3 =(0.1  U н²) (I 1 Рн2 R оКпик)= (0.1  6 ²)(0.7071170 0.92  1.8) =3.8%

Таким образом проводники ВЛ и КЛ для фидеров №1,2,3 проходят по потерям напряжения в пиковом режиме работы.

8. ПРОВЕРКА СЕТИ ПО ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПУСКОВОМ РЕЖИМЕ

Проверка сети сводится к определению фактического напряжения на зажимах сетевого двигателя мощного экскаватора в момент его пуска и сравнению этого напряжения с допустимым значением.

Напряжение на зажимах сетевого двигателя экскаватора в момент его пуска определяется следующим выражением:

где U o – напряжение х.х. трансформатора участковой подстанции, В;

U пр -потеря напряжения от прочей нагрузки в общих с пусковым двигателем элементах сети, В;

X вн-внешнее индуктивное сопротивление участка сети от трансформатора участковой подстанции до пускаемого двигателя, Ом;

К i — кратность пускового тока пускаемого сетевого двигателя;

S н-номинальная мощность пускаемого двигателя, кВА;

U н-номинальное напряжение пускаемого двигателя, кВ.

Уровень напряжения на зажимоах сетевого двигателя в момент его пуска должен удовлетворять условию:

Определение напряжения на зажимах двигателя экскаватора ЭШ-15 / 90

Определим внешнее индуктивное сопротивление сети

X вн =X тр+ X вл+ X кл; Ом

Где X тр-индуктивное сопротивление трансформатора участковой подстанции, Ом;

X вл и X кл – индуктивное сопротивление воздушной и кабельной ЛЭП-6кВ, Ом;

X ВЛ =0 .380.115=0.04 Ом

X КЛ =0 .080.2=0.016 Ом

X ВН =0 .75+0.04+0.016=0.8 Ом

Определим потери напряжения в общих с пусковым двигателям элементах сети от бурового станка 2СБШ-200Н является участок воздушной линии l 8

U % пр =( R общ+ X общ )  Рр5 / U н; В

где R общ и X общ — соответственно активное и индуктивное сопротивление участка воздушной линии l 8 и трансформатора ГСП, Ом

Р р5 -нагрузка бурового станка, передаваемая по участку ВЛ-6кВ l 5, кВт

U н — номинальное напряжение воздушной линии, кВ

R общ = R 0  l 8 =0 ,640.115=0.07Ом

где R 0 =0.64 Ом/ км

X общ= X 0  l 8 =0 .380.115=0.04 Ом

где X 0 =0.38 Ом/ км

U % пр =(0 .07+ 0.04)  197 /6 =3.6В

Определим фактическое напряжение на зажимах сетевого двигателя экскаватора ЭШ-15/ 90 в момент его пуска

где K 1 =5,3 kB А

равним фактическое напряжение на зажимах сетевого двигателя ЭШ-15/90 с допустимым значением.

Таким образом, нормальный запуск сетевого двигателя ЭШ-15/90 обеспечивается при мощности трансформатора на участковой подстанции равной

Технические данные трансформатора занесем в таблицу.

Выбор распределительного устройства напряжением 35 кВ ГСП

На вводе участковой подстанции ГСП устанавливаем разъединитель, высоковольтный выключатель и вентильный разрядник.

Выбираем разъединитель РНД(3)-35 / 1000-У

Расчетные данные Параметры разъединителя

U р=35кВ U н=35кВ

I р=62А I н=1000А

i ук1=9.25кА I скв.анп=63кА

I ²  к1  t n =3.63 ²  0.8=10.5 кА²  с I ² т.с  t п.с.=25²  4=2500 кА²  с

Т.к. все паспортные параметры разъединителя больше параметров расчетных данных, то выбор сделан правильно.

Для управления разъединителем выбираем ручной привод ПР-90.

Выбираем высоковольтный вакуумный выключатель ВВК-35Б-20

Расчетные данные Параметры разъединителя

U р=35кВ U н=35кВ

I р=62А I н=1000А

i ук1=9.25кА I скв.анп=51кА

I ук1=5.51кА I скв.действ.=20кА

I ²  к1  t n =3.63 ²  0.8=10.5 кА²  с I ² т.с  t т.с.=20²  3=1200 кА²  с

I  к1 =3.63кА I откл=20кА

S к1=233.2МВ  А S откл =  U н  I откл =

=  35  20=1212 МВ  А

Все паспортные параметры выключателя больше чем расчетные данные, поэтому выбор сделан правильно. Для управления выключателем принимаем электромагнитный привод.

Для защиты электрооборудования распределительного устройства 35кВ ГСП выбираем вентильный разрядник РВС-35. Пробивное напряжение разрядника U проб=78кВ; U гашен=40.5кВ.

Выбор распределительного устройства 6кВ

Расчетные данные Параметры шкафа №5

I рз=383А I н=630А

i ук2=15.4кА I скв.анп=25кА

I ук2=9.19кА I скв.действ.=10кА

I ²  к2  t n =6.05 ²  0.8=29.3 кА ²  с I ² т.с  t т.с.=10²  3=300 кА²  с

I  к2 =6.05кА I откл=10кА

S к2=66.01МВ  А S откл =  U н  I откл =

=  6  10=103.9 МВ  А

Шкаф отходящего фидера №1

Расчетные данные Параметры разъединителя

I рф1=201А I н=630А

i ук2=15.4кА I скв.анп=25кА

I ук2=9.19кА I скв.действ.=10кА

I ²  к2  t n =6 .05²  0.8=29.3 кА²  с I ² т.с  t т.с.=10²  3=300 кА²  с

I  к2 =6.05кА I откл=10кА

S к2=66.01МВ  А S откл =  U н  I откл=  6  10=103.9МВ  А

Шкафы выбраны верно, т.к. все расчетные данные меньше, чем параметры шкафов.

Распределительное устройство 6кВ ГСП

В зависимости от мощности бурового станка выбираем ПКТП при условии S р  S нт, S р= P уст /cos  / 0.7 = 402кВ  А   400 кВ  А

1.Назначение. Подстанция типа ПСКТП-400/ 6 предназначена для питания трёхфазным переменным током частотой 50Гц токоприёмников открытых горных работ в условиях холодного климата.

2.Номинальная мощность – 400 кВ  А

3.Номинальное первичное напряжение – 6000В

4.Номинальное вторичное напряжение – 400В

5.Напряжение короткого замыкания – 3.5%

6.Ток холостого хода – 2.5%

7.Потери короткого замыкания –3800Вт

8.Устройство. Подстанция состоит из следующих составных частей: высоковольтного блока; низковольтного РУ; силового трансформатора; рамы.

В подстанции предусмотрено присоединение к кабельным и воздушным (по требованию заказчика) ЛЭП 6кВ.

На стороне ВН подстанции предусмотрена возможность изменения коэффициента трансформации относительно номинального на +5%. Оснащена реле утечки и устройством контроля целости заземляющих цепей отходящих кабелей.

Проверочный расчет аппаратуры, входящей

Номинальный ток трансформатора со стороны 6кВ, с учётом возможной перегрузки

Параметры разъединителя Расчетные величины

U н=10кВ U р=6.3кВ

I н=400А I р=46.2А

I амп=50кА i у3=9.92кА

I эф =29кА I у3=5.91кА

I ² т.с  t т.с.=10²  4=400 кА²  с I ²  к3  t n =3.89 ²  1.1=16.6 кА²  с Выбранный разъединитель удовлетворяет условиям

I н.п. I расч.=46.2А

выбираем предохранитель ПК2-6-50 / 31, 5УЗ

I н. предохранителя –50А > I расч.= 46.2А

I откл=31.5 > I у3=5.91кА

I ² к.з. /I н.п.=3380 /50=67  7

при коротком замыкании предохранитель сработает.

Выбор автоматических выключателей напряжение 0.4кВ

Номинальный ток трансформатора на стороне 0.4кВ

Номинальный ток расцепителя автомата SF 2

Выбираем автомат А3732Б U н=660В; I н.р.=630А;

I ср.эм.р. =6300А; I отк=100кА

I н.р. 630 А I р=288А

Выбираем автомат А3732Б U н=660В; I н.а.=400А;

I н.р.=400А; I ср.зн.р. =2500А; I отк.=55кА.

Проверяем автоматические выключатели на устойчивость к токам к.з.

SF2  I отк= 100 кА > I ³к1=16кА

I ²к1 /I ср.эм.р=13800 / 6300=2.19 >1.5, т.е. при коротком замыкании автомат сработает.

SF3  I отк=55 >4,48 к A

I ²к 2 /I ср.эм.р= 4340/250 0= 1. 7>1.5, т.е. при коротком замыкании автомат сработает.

Принципиальная схема ПСКТП-400/6

Перечень элементов к Рис.11.1.