Учебная работа. Электроснабжение горнорудного участка

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Электроснабжение горнорудного участка

Введение

основные задачи горнорудной промышленности Украины состоит в том, чтобы
обеспечить значительный подъем материального и культурного уровня жизни
трудящихся на основе высоких темпов развития производства, повышение его
эффективности, научно-технического прогресса и ускорение роста
производительности труда.

Главным направлением технического прогресса предусматривается создание и
внедрение более мощных и высокопроизводительных машин с дистанционным и
частично программным управлением. одновременно с этим будет совершенствоваться
технология и организация производства.

Наряду с механизацией особое внимание уделено технике безопасности,
улучшению условий труда, включая вентиляцию, освещение, кондиционирование
воздуха.

Основой научно-технического прогресса является уровень горнодобывающей
промышленности, то которой зависит развитие энергетики, металлургии,
строительной индустрии.

В настоящее время на рудных шахтах применяется современное транспортное
оборудование, способствующее повышению производительности труда и улучшающее
условия работы горнорабочих.

одной из главных задач в области дальнейшего научного прогресса и
повышения эффективности производства в горнорудной промышленности определяют
дальнейший подъем горнорудной промышленности, путем технического перевооружения
шахт, на основе комплексной механизации и автоматизации производственных
процессов и повышения производительности труда, качества продукции,
принципиально новых ресурсосберегающих технологий.

Благодаря проведенным за последние годы научным исследованиям создано и
внедрено в Производство удовлетворяющее современным требованиям новое рудничное
электрооборудование для шахт: комплекс электрооборудования для
высокопроизводительных участков шахт на напряжение 1140 В, рудничное
комплексное распределительное устройство КРУВ-6, рудничные комплектные
трансформаторные подстанции серии ТСВП, ряд рудничных комплексных станций
управления электроприводами механизированных комплексов очистных и
подготовленных забоев, рудничные автоматические выключатели АВ, АБВ-250 и ВРН,
рудничные магнитные пускатели ПРН, ряд аппаратов защиты, рудничное
электрооборудование созданное с учетом достижений в области электроники,
электротехники, телемеханики, автоматики, робототехники.

1. ОБЩАЯ часть

.1 Технология и организация работ

Современное горнорудное предприятие может эффективно осуществлять свою
деятельность только при рациональной организации производства.

Работа на горизонте осуществляется циклически. циклическая форма
организации характеризуется повторяемостью стадий, рабочих процессов и операций
в установленном порядке и через определенные промежутки времени.

Цикл горно-подготовительных работ включает бурение, заряжание шпуров,
взрывание ВВ в шпурах, проветривание, уборку породы, настилку путей.

Для забоя, переводимого на работу по цикличному графику, должен
составляться технологический паспорт, включающий график цикличной организации
работ, график выходов на работу, схемы проветривания, таблицы
технико-экономических показателей, перечень оборудования и инструмента.

Технологический паспорт составляется начальником участка и утверждается
главным инженером.

На горнорудных предприятиях широко применяются высокопроизводительные
самоходные машины и механизмы. Расчеты показывают, что применение самоходного
оборудования позволит повысить производительность труда в 2-3 раза.

Рабочие места должны быть обеспечены инструментами, запасными частями,
материалами, электрической и пневматической энергией, необходимыми машинами и
механизмами.

В крепких породах (f>4)
выработки проходят с помощью буровзрывных работ. В состав проходческого цикла
входят следующие операций: бурение шпуров, заряжание шпуров и взрывание
зарядов, проветривание, уборка породы и крепление выработки (при
необходимости). К вспомогательным операциям относятся: прокладка труб сжатого
воздуха, прокладка силового и осветительного кабелей, навеска вентиляционных
труб, оборудование пешеходных дорожек.

При рельсовом транспортирований породы к вспомогательным операциям
относят также настилку рельсовых путей; при автомобильном— устройство проезжей
части, а при наличий в выработке воды — устройство водоотливной канавки.

В однородных крепких породах при самоходном и рельсовом транспорте
горизонтальные выработки проходят сплошным забоем, если сечение выработки не
превышает 15-20м2.

Буровзрывные работы занимают в проходческом цикле 20-60% времени. При
правильном ведении буровзрывных работ формируется также необходимый развал
породы после взрыва, что увеличивает производительность погрузочного
оборудования и машин. Эти требования могут быть выполнены путем правильного
выбора типа ВВ, величины и конструкций его заряда в шпуре, глубины шпура, числа
и расположения их в забое.

На каждую выработку разрабатывается и составляется паспорт буровзрывных
работ, который утверждается главным инженером рудника. С паспортом буровзрывных
работ должны быть ознакомлены горные мастера, бригадиры, взрывники и
проходчики.

Бурение шпуров производится такими бурильными машинами. В схеме
расположения шпуров различают врубовые, отбойные, вспомогательные и почвенные.
В результате взрыва зарядов ВВ врубовых шпуров в забое образуется выемка,
которую называют взрывным врубом. Создание взрывного вруба значительно
облегчает работу взрыва зарядов вспомогательных, отбойных и оконтуриваемых
шпуров, которые работают при наличий в забое двух обнаженных поверхностей, т. е
в более лёгких условиях, тогда как заряды врубовых шпуров взрываются в забое
при наличий одной обнаженной поверхности. Врубовые шпуры бурятся глубиной
1400-2800 мм, вспомогательные, отбойные, почвенные глубиной 2800 мм.

Зарядка шпуров производится зарядной машиной МТЗ-3.

В некоторых прямых врубах часть шпуров не заряжают, такие шпуры выполняют
роль дополнительной обнаженной плоскости, облегчающую работу зарядов до
врубовых шпуров. Иногда незаряженные шпуры бурят большим диаметром, чем
остальные. Врубовые шпуры прямых врубов имеют коэффициент заполнения шпуров ВВ,
доходящий до 0,9. наилучший эффект взрыва достигают в том случае, если все
шпуровые заряды во врубовых шпурах взрывают одновременно, а расстояние между
осями смежных шпуров в очень крепких породах принимается не более двух
диаметров шпуров.

Во врубовых, вспомогательных и отбойных шпурах согласно БВР вес заряда ВВ
в шпуре составляет 2 кг, а в почвенных 1,8 кг.

после взрывания проветривание осуществляется нагнетательным способом,
продолжительность проветривания 30 мин, вентилятором местного проветривания
ВМ-6М.

Схема проветривания это одна из основных операций проходческого цикла.
Схема вентиляций разрабатывается главным механиком шахты. При выходе из строя
вентилятора, для проветривания забоя, люди выводятся на свежую струю, до
восстановления схемы вентиляций и параметров рудничной атмосферы. Отставание
вентиляционного рукава от забоя не должно превышать 10м.

.2 Электроприемники горизонта

Бурение шпуров производится такими бурильными машинами как НКР-100М.
используются буровые коронки диаметром 40-43 мм.

Для механического способа доставки руды предназначены виброустановки
ВВДР. Одним из основных процессов при добыче полезного ископаемого подземным способом
является откатка горной массы. На заданном горизонте откатка выполняется
контактными электровозами К10, закрепленными за участками.

Погрузку рудной массы выполняют электрические погрузочные машины
непрерывного действия с боковым захватом парными нагребающими лапами. На
заданном горизонте применяется комбайн 2ПП

Проветривание горных выработок горизонта осуществляется вентиляторами
местного проветривания типа ВМ-4М, ВМ-5М совместно с системой общего
проветривания шахты.

Удаление воды из горных выработок осуществляется с помощью
специально оборудованных установок, которые в условиях отработки обводнённых
месторождений и глубоких горизонтов, представляют сложный комплекс инженерных
сооружений.

Для оборудования водоотливных установок организуется проходка
насосных камер, водосборников, осуществляется монтаж сложных трубных
коллекторов, электрооборудования и аппаратура автоматического управления.

При разработке месторождений подземным способом величина
притока рудных вод колеблется от 20 до 2000м3/г, поэтому
водоотливные установки оборудованы различными насосами типа ЦНС. Для дробления
руд в подземных условиях создается дробильно-дозаторный комплекс — ДДК.
Комплекс ДДК оборудован щековыми или конусными дробилками. При выборе
дробильного оборудования руководствуются физико-механическими свойствами
дробимого материала, крупностью питания.

Основные технические данные приведены в таблице 1.

Таблица
1

основные технические данные электроприемников

Наименование

Электродвигатель

Рн,кВт

cosφ

η%

Кi

Iн,А

Iп, А

Виброустановка ВВДР

4А200М6

22

0,91

91

6,5

40,4

265

Буровой станок НКР-100М

КОМФ 22-4 ВАО 32-4 АОС 32-4

2,8 2,0 4,0

0,82 0,84 0,85

80,3 81 86

6,5 6 7

3,8 3,9 4,6

24,7 23,4 32,2

вентилятор ВМ-4М

ВРМ100S2

4,0

0,87

85

6,5

4,5

29,3

Вентилятор ВМ-5М

ВРМ132М2

13

0,85

90

7

25,9

181

конвейер

ЭДКОФ4-37

37

0,85

91

6,5

72

468

Комбайн 2ПП

ЭДК-4-1М КОФ21-4 КОФ21-4 КОФ22-4 КОМ22-4 КОМ32-4
КОФ12-4

41 15 15 20 2,8 7 2х10

0,8 0,85 0,85 0,88 — — —

91,8 89 89 90 — — —

— 6,5 6,5 5,7 — — —

85 30 30 38 6,3 10,9 2х21

770 195 195 190 40 70 2х140

Перегружатель

ВР180S2

22

0,89

90

6,9

42

288

Насос ЦНС-180-700

Украина 560М-2У5

500

0,86

94,6

6

58,5

351

К10

ЭТ-31

2х31

2х142

В качестве номинального принимаем расчетный ток двигателя, для
неуказанных значений в справочных источниках

, А [4]
стр.372

.3
Выбор схемы электроснабжения

На современных шахтах применяют два основных способа передачи
электроэнергии в подземные выработки. При первом способе все подземные
электроприемники получают питание по кабелям, проложенным по стволу. При втором
способе электроприемники, расположенные в пределах околоствольного двора,
получают питание аналогичным образом, а все остальные потребители электрической
энергии получают питание по кабелям, проложенным в скважинах или вентиляционных
шурфах.

При передаче электроэнергии через ствол электрическая энергия от КРУ ГПП
минимум по двум кабелям ЦАСКН-6000 3х240, подается на вводные КРУ центрального
распределительного пункта (ЦПП). На поверхности кабели прокладывают в траншеях
до устья ствола, а перед вводом в ствол устраивают специальные окна в шейке
ствола на глубине не менее 1 м от поверхности. При этом должна исключаться
возможность соприкосновения с металлическими конструкциями надшахтных
сооружений.

Подвеска кабелей в стволе производится при помощи скоб, хомутов или
других приспособлений, предназначенных разгрузить кабель от собственного веса.
Расстояние между местами закрепления кабеля не должно превышать в вертикальных
стволах 6,5 м, а в наклонных стволах 3м.

Для ограничения тока короткого замыкания применяется реактор
РБ10-630-0,25 из медного провода, уложенного кольцами.

Ввод кабелей в ЦПП и ЦРП выполняют через трубный или специально
пройденный ходок. Для вертикальной прокладки необходимо применять специальные
кабели, пропитанные нестекающей массой с минимальным сечением жил 35 мм2
и максимальным сечением 240 мм2

Распределительное устройство должно состоять из КРУ, скомплектованных в
две рабочие секции шин, на каждую из которых подается питание от вводных КРУ.
Через КРУ отходящих присоединений ЦРП электроэнергия поступает к
электродвигателям и к участковым подстанциям (ПУПП).

Если расстояние до данных потребителей превышает 1км, то электроэнергия
вначале поступает на УПП-6 /0,4 кВ.

Трансформаторы ПУПП понижают напряжение до 0,4 кВ для питания
соответствующих потребителей.

Рис. 1. Схема электроснабжения горизонта

электроснабжение горнорудный нагрузка безопасность

РАЗДЕЛ 2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

.1 Определение электрических нагрузок

Расчет выполнен табличным способом, методом коэффициента спроса [10].
Значения коэффициентов спроса и мощности принимаем по табл. 9.1. [10] стр. 177

Таблица 2

Электроприемники

Кол

Рн, кВт

ΣРн, кВт

Кс

соsφ

tqφ

Расчетная мощность

Рр=Рн Кс кВт

Qp = Рр tqφ квар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ЦПП 6кВ главный водоотлив Дробильно-дозаторн. компл.
Электровозная откатка к10

 2 1 16

 500 250 2х31

 1000 250 992

 0,8 0,9 0,55

 0,9 0,85 0,9

 0,484 0,62 0,484

 800 225 893

 387 140 432

УППБлок № 1 20с-24с Виброустановки ВВДР Вентиляторы ВМ — 4М
Буровые станки НКР-100м

 6 2 6

 22 4 8,8

 132 8 52,8

Итого по УПП Блоку № 1

192,8

0,7

0,7

1,02

135

138

УППБлок № 2 5ю-10ю Виброустановки ВВДР Вентиляторы ВМ — 4М
Буровые станки НКР-100м

 6 2 6

 22 4 8,8

 132 8 52,8

Итого по УПП Блоку №2

192,8

0,7

0,7

1,02

135

138

УПП Блок № 3 12-14ю Виброустановки ВВДР Вентиляторы ВМ — 4М
Буровые станки НКР-100м

 6 2 6

 22 4 8,8

 132 8 52,8

Итого по УПП Блоку № 3

192,8

0,7

0,7

1,02

135

138

УПП Блок №5 16ю Комбайн 2ПП Перегружатель вентилятор ВМ-5М
Конвейер

 1 1 2 1

 — 22 13 37

 121 22 26 37

Итого по блоку №5

206

0,7

0,7

1,02

144

147

ЦПП 0,4 кВ Околоствольный двор

 4

 40

 160

 0,65

 0,7

 1,02

 104

 106

Камеры рудного тела

2

80

160

0,55

0,7

1,02

88

90

Итого по ЦПП 0,4кВ

192

196

Итого по горизонту

5358,7

2659

1716

Полная мощность с учетом коэффициента совмещения максимумов нагрузки
Кум=0,8 [1] стр 533

 , кВ А
9.3. [10]

кВ А

tq φ =

.2 Выбор силовых трансформаторов,
преобразовательных агрегатов участковых подстанций

Выбор
силовых трансформаторов производим по их номинальной мощности

, кВ А

.
Электроприемники околоствольного двора и камеры рудного тела:

кВ А

По
табл 11.2 [10] стр 264 принимаем к установке в камере ЦПП две
трансформаторные подстанции ТСВП-400/6/0,4 номинальная мощность которого

Sн = 400 кВ А
> Sр = 274 кВ А

.Участковые
подстанции рассчитываются методом коэффициента спроса

, кВ А
11.1 [10]

Где

Кс
= 0,4 + 0,6

коэффициент
спроса 11.3 [10]

Рм
— мощность наибольшего двигателя, кВт

Блок
№1-ПУПП № 1

Кс
= 0,4 + 0,6 *22/192,8=0,47

 кВ А

По
табл. 11.2 [10] стр. 264 принимаем передвижную подстанцию

ТСВП-160/6/0,4,
номинальная мощность, которой

Sн = 160 кВ А
> Sр = 128,5 кВ А

Так
как блоки №1,№2,№3 имеют одинаковые исходные данные,то трансформаторные
подстанции принимаются одинаковые.

Блок
№5-ПУПП № 5

Кс=0,4+0,6*41/206=0,52

кВА

По
табл. 11.2 [10] стр 264 принимаем передвижную подстанцию
ТСВП-160/6/0,4, номинальная мощность которой

Sн = 160 кВ А
> Sр = 153 кВ А

Результаты
расчетов сведены в таблицу

Наименование потребителя

ΣРн кВт

Рм кВт

Кс

соsφ

Sр кВ А

Тип подстанции

Окоствольн. двор

0,7

400

ТСВП-400/6/0,4

ПУПП № 1

128,5

22

0,47

0,7

128,5

ТСВП-160/6/0,4

ПУПП № 2

128,5

22

0,47

0,7

128,5

ТСВП-160/6/0,4

ПУПП № 3

128,5

22

0,47

0,7

128,5

ТСВП-160/6/0,4

ПУПП № 5

153

41

0,52

0,7

153

ТСВП-160/6/0,4

Для питания контактных подземных сетей применяем тяговую подстанцию
АТП-500/275 [3] стр. 458:

Номинальный ток Iн =
500А

Номинальное напряжение Uн =
275 В

Номинальная мощность Sн =
137,5 кВт

Расчетная мощность электровозной откатки горизонта

кВ А[10]

Тогда
необходимое число преобразовательных подстанций

 шт

Принимается
к установке восемь подстанций АТП-500/275 — семь рабочих и одну резервную.
Каждая преобразовательная подстанция получает питание от собственного тягового
трансформатора типа ТСП-160/6/220

.3
Расчет высоковольтной сети горизонта

Расчету
подлежат кабели: стволовой, к стационарным и передвижным подстанциям,
трансформаторам, высоковольтным двигателям

Все
высоковольтные кабели рассчитываются по:

а)
длительно допустимому нагреву;

б)
допустимой потере напряжения;

в)
термической устойчивости току к.з.

г)
по экономической плотности тока (стволовой кабель и для стационарных
подстанций)

Выбор
кабеля по длительно допустимой нагрузке сводится к определению расчетного тока,
протекающего в кабеле и принятию соответствующего сечения жилы кабеля по табл.
9.6. табл. 11.5 [10]

потеря
напряжения в кабеле

,% 9.6
[5] не должно превышать 2%

где
L — длина кабеля. М

γ = 32 М/Ом мм2- удельная проводимость алюминия.

Для расчета термической устойчивости току к.з.используется формула:

Где I∞ = I0,2=Iкз, (кА) так как питающая энергосистема имеет
значительную мощность.

α = 12 — термический коэффициент для кабелей с
алюминиевыми жилами.

где Sкз — мощность КЗ на шинах 6 кВ ГПП, (из
задания к курсовому проекту)

Расчет сечения по экономической плотности тока

где Iэк = 1,2А/мм2

Расчет стволового кабеля

Расчетный ток

 А [3]
стр.194

По
[10] стр. 185 принимаем бронированный кабель в свинцовой оболочке с бумажной,
пропитанной нестекающим составом типа 2 (ЦАСКН-6000 3х95), у которого при
прокладке на воздухе допустимый ток

Ідоп = 2 х 165=330 А > Ір =305А

потеря
напряжения:

 —
удовлетворительная.

Термическая
устойчивость току к. з:

Сечение
кабеля по экономической плотности тока

 мм2[10]
стр.189

где
jэк =1,2
А/мм2 — экономическая плотность тока

Остальные
кабели высоковольтной сети горизонта рассчитываются аналогично. Расчет
выполняется в табличной форме.

Таблица 3

Расчет высоковольтной сети горизонта

Наименование электро-приемника

Sр, кВ А ΣР, кВт

соsφ

Ір А

Расчет сети

Принятый кабель

По допустимой нагрузке

По допустимой потере напряжения

По термической устойчивости току к.з.

По экономической плотн. тока.

S, мм2

Ідоп А

L,м

ΔU,%

Iуст, кА

S, мм2

S, мм2

Стволовой

3165

0,79

307

2х95

330

840

0,95

10,42

62,5

254

2(ЦАСКН 3х150)+ 2(ААБ 3х150)

главный водоотлив

444

0,89

43

16

50

115

0,24

ААБ-6000 3х35

ДДК

265

0,85

26

16

50

180

0,22

ААБ-6000 3х25

Блок № 1

128,5

0,7

12,4

16

50

765

0,37

ААБ-6000 3х25

Блок № 2

410

0,7

39

16

50

205

0,32

ААБ-6000 3х25

Блок № 3

281,5

0,7

27,11

16

50

215

0,23

ААБ-6000 3х25

Блок № 5

153

0,7

14,8

16

50

125

0,07

ААБ-6000 3х25

ТСП-160/6

137,5

0,9

14,7

16

50

100

0,05

ААБ-6000 3х25

ТСВ-400/6/0,4

274

0,65

26,4

16

50

100

0,06

ААБ-6000 3х25

.4 Расчет токов короткого замыкания

Расчет выполняется методом пересчета тока короткого замыкания с одной
точки на другую [1] стр. 254. Для этого составляется схема замещения, с
указанием точек короткого замыкания.

Точка К1 — шины ГГП

К2 — точка за реактором

К3 -шины ЦПП

К4 -зажимы двигателя насоса главного водоотлива

К5 — коробка ввода ТСВП-400/6/0,4кВ

К6 — коробка ввода ТСП-160/6/0,23кВ

К7 — ПУПП № 1 Блок1

К8 — ПУПП № 2 Блок 2

К9 — ПУПП № 3 Блок 3

К10 -ПУПП № 5 Блок 5

К11- ДДК

ток трехфазного к.з. (А) для любой точки сети может быть определен по
формуле:

[10] стр.
280

где
Uном — номинальное напряжение источника тока (6,3; 0,4
кВ);

Исходя из данных о мощности к.з.
Sсист на шинах ГПП,определяется сопротивление внешней системы Хвс из выражения:

Номинальное индуктивное сопротивление реактора РБ10-630-0.25
находится из табл.9.8 по(1)стр95

Хр=0,25Ом

R и Х
— соответственно сумма активных и индуктивных сопротивлений цепи до
определяемой точки к.з., Ом

ток двухфазного к.з. (А)

[10] стр.
280

Сопротивление
кабеля активное:

, Ом
11.12 [10]

индуктивное
Хк = 0,08L, Ом [10] стр 280

Точка
К1:

Суммарное
индуктивное сопротивление

Х
= хвс + Хр + хск = 0,3 + 0,4 + 0,224 = 0,924
Ом

где
Хвс = 0,03 Ом, Хр = 0,4 Ом (см. раздел 2.3.)

индуктивное
сопротивление стволового кабеля

Хск
= 0,08 х 4 х 0,7 = 0,224 Ом

Суммарное
активное сопротивление

R = rск =  = 0,3 Ом

 А

 = 0,87 х
3749 =3262 А

Мощность
к.з

 МВ А
[10] стр 195

мгновенное
значение ударного тока

 кА [10]
стр 195

где
Ку = 1,6 — ударный коэффициент [10] стр 195

 кА

Токи
короткого замыкания остальных точек сети рассчитываются аналогично табличным
методом

Таблица 4

Расчет токов к. з.

точка

R вс Ом

хвс Ом

S мм2

rк Ом

хк ом

rт Ом

хт ом

R Ом

х Ом

Ік3 А

Ік2 А

Sк кВ А

iу кА

К1

0,7

4х185

0,3

0,224

0,3

0,924

3749

3262

39

8,5

К2

0,3

0,924

35

0,07

0,006

0,37

0,93

3638

3165

К3

0,3

0,924

25

0,125

0,008

0,425

0,932

3555

3093

К4

0,3

0,924

25

0,0625

0,004

0,3625

0,928

3655

3180

К5

0,3

0,924

95

0,148

0,036

0,448

0,96

3437

3262

36

7,8

К6

0,448

0,96

25

0,125

0,008

0,573

0,968

3237

2817

К7

0,448

0,96

25

0,3125

0,02

0,7605

0,98

2936

2554

К8

0,448

0,96

25

0,5625

0,036

1,0105

0,996

2567

2233

К9

0,448

0,96

25

0,8125

0,052

1,2605

1,012

2253

1960

К10

0,3

0,924

25

0,9375

0,06

1,2375

0,984

2303

2004

24

52

К11

0,3

0,924

25

0,0625

0,004

0,3625

0,928

3655

3180

К12

0,3

0,924

25

0,0625

0,004

0,0056

0,0089

0,3681

0,9369

3617

3147

К13

0,3681

0,9369

3х185

0,0028

0,001

0,3709

0,9379

229

199

Индуктивное сопротивление трансформатора

, Ом [10]
стр. 280

где:
Uн — номинальное напряжение вторичной обмотки, кВ

Uк — напряжение
к.з. трансформатора, %

Активное сопротивление трансформатора

, Ом 
11.11. [10]

где
Рк = 4700 Вт — потери короткого замыкания, Вт

І2н — номинальный ток вторичной обмотки, А

Для
ТСВП-160/6

, Ом

, Ом

Сопротивления
остальных трансформаторов рассчитываются аналогично

.5
Расчет распределительных устройств высокого и низкого напряжения стационарных
подстанций

Распределительные устройства ЦПП и ЦРП комплектуются из высоковольтных
КРУ рудничного исполнения. Выбор КРУ производится по нормальным условиям работы
путем сравнения каталожных величин с расчетными. Предусматриваются ячейки
вводные, секционные и отходящих присоединений (по числу фидеров)

К установке принимаем КУ-10Ц технические данные которого приведены [11] стр. 251

Выбор ячейки КУ-10Ц выполним в табличной форме

Таблица 5

Условия работы КРУ

Паспортные значения КРУВ-6

Расчетные величины

Номинальное напряжение

Uн =6 кВ

Uр =6 кВ

Номинальный ток

Iн = 1000 А

Iр = 907 А

Номинальный ток отключения

Iо =20 кА

Iк3 = 3,749 кА

ток электродинамической стойкости

Iамп =51 кА

іу = 8,5кА

Предельный односекундный ток термической стойкости

Iт.ст = 20 кА

Iр.т.ст = 1,2 кА

Фактическое время действия токов к.з. составляет tфак = 0,3 с, поэтому необходимо расчетный предельный ток к.з.
привести к трехсекундному по формуле:

 кА

Высоковольтное
КРУ подходит по всем параметрам

Другие ячейки принимаются такие же, что и вводная, но на соответствующие
токи и никаких других расчетов, кроме защиты не требуется.

Низковольтные распредустройства ЦПП и ЦРП комплектуют из рудничных
автоматических выключателей. Выключатель выбирают по расчетному току

Інв ≥ Ір и проверяют отключающую способность Іо ≥ 1,2 Ік3
[10] cтр283

Для защиты сборных шин ЦПП и ЦРП от короткого замыкания принимаем
максимальное реле прямого действия, встроенное в привод силового выключателя

Ток уставки:

, А [1]
стр.281

Кн
= 1 — коэффициент надежности

Ін.нд.; Ін.н.д. -пусковой
и номинальный токи наибольшего двигателя

Ток
уставки высоковольтного двигателя

Іу = КнІпуск , А Іпуск —
пусковой ток электродвигателя

Наибольшим
электродвигателем является двигатель водоотлива Рн= 560 кВт, Ін
= 71 А, Іп = 462 А(из раздела 1.2)

Тогда
ток уставки Іу ≥
1,2 (462+907-71)=1558 А

Принимаем
Іу = 1800 А

Коэффициент
чувствительности

[10] стр.
216

 —
удовлетворительный

Низковольтную
пускозащитную аппаратуру выбирают по напряжению сети, длительно протекающему
току нагрузки, мощности потребителя, токовой уставке, а также по максимальному
току к.з. отключающая способность автоматических выключателей должна превышать
максимально возможный ток трехфазного к.з. в 1,2 раза

Іоткл ≥ 1,2 Ік3[5] стр.
283

Принятое [5] стр.
216

где:
Ік2 — расчетный ток двухфазного к.з. в электрически
наиболее удаленной точке зоны действия защиты

По
расчетному току ввода РП-0,4 кВ Ір = 791 А,
выбираем автоматический выключатель АВ-10Н [7] стр. 282 у которого номинальный
ток

Іном = 1000 А > Ір = 791 А

Отключающая
способность выключателя

Іо = 60 кА > 1,2 х 3,749 = 4,5 кА — достаточная

ток
уставки защиты ПМЗ встроенной в выключатель определим по формуле:

у ≥ Iном.пуск,
А

ном.пуск — пусковой ток
электродвигателя

ΣІном.раб. — сумма номинальных токов всех остальных
токоприемников, А

Пусковой
ток наибольшего токоприемника 0,4 кВ

Іп.н. ≈ 6 Ір, А
Рабочий ток

 А [4]
стр 372

где
Кс = 0,6 — коэффициент спроса[10] cтр. 177

cos φ = 0.7 — коэффициент мощности [10] стр. 177

Тогда
Iу ≥
6 х 183 = 1098 А

принимаем
Іу =1200
А[7] стр. 282, чтобы не происходило ложных срабатываний защиты при пуске

чувствительность
токовой уставки

 —
удовлетворительная

 

Результаты
расчетов сведены в таблицу:

Наименование фидера

Iр, А

Iпн.д.

Iнн.д., А

Iу, А

Ікз3

Ікз2

Кч

Ввод ЦРП

907

КУ-10Ц

1000

1800

3749

3262

1,8

Насос водоотлива

71

КУ-10Ц

630

100

3638

3165

Комплекс ДДК

36

КУ-10Ц

630

50

3555

3093

АТП-500/275

53

КУ-10Ц

630

63

3655

3180

УПП «Север”

141

КУ-10Ц

630

900

3437

3262

3,6

Блок 2

40

КУ-10Ц

630

375

3237

2817

7,5

Блок 3

36

КУ-10Ц

630

375

2936

2554

6,8

Блок 4

54

КУ-10Ц

630

750

2567

2233

3,0

Блок 6

12

КУ-10Ц

630

300

2253

1960

6,5

УПП «Юг»

36

КУ-10Ц

630

375

2303

2004

5,3

ТСВ-630/6

51

КУ-10Ц

630

375

3617

3147

8,4

Околоствольный двор

791

АВ-10Н

1000

1200

3617

3147

2,6

РАЗДЕЛ 3. ОХРАНА ТРУДА

.1 Мероприятия по технике безопасности при электроснабжении горизонта

Камеры для электромашин и подстанций, а также входы в них, прилегающие к
ним горные выработки, вентиляционные сбойки на расстоянии не иене 5м в обе
стороны от камеры должны быть закреплены негорючим материалом.

В подземных сетях напряжением до 1000В должна осуществляться защита:

трансформаторов и каждого отходящего от них присоединения от токов
короткого замыкания с применением автоматического выключателя с максимальной
защитой;

электродвигателей и питающих их кабелей, отходящих от магистральных линий
или распределительных пунктов, от токов короткого замыкания посредством
мгновенной или селективной защиты в пределах до 0,2 с;

электрических сетей от опасных токов утечки на землю, с применением
автоматического выключателя в комплексе с реле утечки.

При срабатывании реле утечки тока должна отключаться вся сеть напряжением
1000В, а при осуществлении селективной защиты — только поврежденная линия.
Запрещается применение схем, при которых пуск машин и механизмов или подача
напряжения на них возможны одновременно с двух мест и более.

обслуживание электроустановок при напряжении выше 1000 В не допускается
без применения защитных средств. Обслуживание электроустановок при напряжении
до 1000В не допускается без диэлектрических перчаток. Управлять лебедкой,
погрузочной машиной, пусковой аппаратурой разрешается без диэлектрических
перчаток, если рукоятки управления имеют изоляционные покрытия.

Не осуществлять ремонт электрооборудования и сетей под напряжением, не
оставлять под напряжением не использующиеся электрические сети. На каждом
пусковом аппарате должна быть четкая надпись, указывающая включающую им
установку или участок, величину уставки тока максимальной защиты, или тока
плавкой вставки предохранителя.

Для питания передвижных машин и механизмов, а также для электроустановок
в очистных забоях при напряжении 380-660 В применять гибкие экранированные
кабели. Не держать гибкие кабели в виде «Бухт» и «восьмерок». Не присоединять
жилы кабеля к зажимам трансформатора, электродвигателя и аппаратов без
наконечников, шайб.

Реле утечки тока должно проверяться на срабатывание в начале каждой
смены, измерение сопротивления изоляции электроустановок и кабелей производиться
перед включением после монтажа и переноски, после аварийного отключения защиты,
после длительного пребывания в бездействии.

Ремонт машин и аппаратов до 1000В должны осуществлять лица, имеющие
соответствующую квалификацию. Открывать или ремонтировать машины и аппараты
напряжением выше 1000В могут лица, назначаемые главным механиком или
энергетиком шахты и имеющие допуск к обслуживанию таких установок.

При входе в электромашинные камеры должны висеть таблички с надписью
«Вход посторонним запрещается». Двери камер должны открываться наружу и не
препятствовать движению транспорта. При отсутствии обслуживающего персонала
двери камер должны быть закрыты на замок. Проходы в камерах между машинами и
аппаратами должны быть не менее 0,8м, а между стенами камер и оборудованием —
не менее 0,5м.

В камерах должны находится в исправном состоянии электрозащитные средства
и противопожарный инвентарь.

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

При ежесменном осмотре РУ и электроприемников, обращают внимание на
состояние токоведущих частей, исправность блокировочных устройств, надежность
контактных соединений, заземлений, исправность релейной защиты, измерительных
приборов и ограждающих устройств.

Все электрооборудование должно подвергаться периодическим наладкам и
испытаниям в сроки и в объемах, которые устанавливают ПУЭ, ПТЭ и ПТБ, а также
Нормы испытания электрооборудования и Руководство по ревизии.

Согласно ЕПБ в подземных выработках должны применяться электрические
машины, трансформаторы, аппараты и приборы только в рудничном исполнении,
удовлетворяющие требованиям Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного
электрооборудования.

.2 Противопожарные мероприятия

Для каждой шахты должен быть составлен проект противопожарной защиты,
который согласуется с командиром ВГСЧ, органами пожарного надзора и
утверждается главным инженером комбината, рудоуправления. В проектах должно
быть предусмотрено использование для пожаротушения всех действующих
водоотливных магистралей, водопроводов, оросительных систем и воздухопроводов.
При наличии только воздухопроводов предусматривается прокладка специальных
противопожарных трубопроводов.

Основные требования к противопожарному водоснабжению горных выработок
заключаются в следующем:

противопожарный водопровод прокладывается во всех действующих откаточных
выработках;

расчет противопожарного водоснабжения ведется на тушение одного
развившегося в шахте пожара;

расчет воды определяется из расчета не менее 54 м3/ч.

Специальные противопожарные водопроводы должны прокладываться диаметром
100 (магистральные) и 50 мм (разводящие трубы). Во всех противопожарных
трубопроводах давление воды у пожарных кранов должно быть от 0,4 до 1 МПа и
обеспечивать расход воды не менее 3м3/ч на 1м2
поперечного сечения выработок. На противопожарных трубопроводах должны
устанавливаться пожарные краны диаметром около 63мм в следующих местах:

у сопряжения стволов с околоствольными дворами;

в наклонных выработках через каждые 50м;

у каждой камеры, у пересечений и ответвлений выработок;

в горизонтальных прямых выработках через каждые 200м.

Для локализации и тушения пожара в стволе шахты устраиваются водяные
завесы.

Противопожарные трубопроводы должны быть наполнены водой, и постоянно
находиться под давлением.

каждая шахта для подготовки ее к локализации возможных пожаров должна
быть обеспечена средствами пожаротушения.

Все подземные камеры должны иметь оборудование и противопожарные
средства. Центральная подземная подстанция, электровозное депо, зарядные
камеры, склады ВМ должны иметь по четыре огнетушителя; камера водоотлива,
участковые трансформаторные камеры, электрораспределительные пункты, медпункты
и др. — по два огнетушителя, камеры ГСМ — по шесть огнетушителей. Во всех
камерах должен быть песок в объеме 0,2-0,4 м3 и одна-две лопаты.

Для быстрой доставки средств пожаротушения к месту возникновения пожара
или производства работ по изоляции пожарного участка на каждом действующем
горизонте шахты в специально отведенной выработке устанавливается
противопожарный поезд, который состоит из нескольких вагонеток, загруженных
необходимым оборудованием, материалами, огнетушителями, инструментом. Депо
противопожарного поезда может служить одновременно складом противопожарных
материалов. Подъездные пути к депо должны быть постоянно исправны и не
загромождены вагонами.

На всех шахтах, находящихся в эксплуатации, строительстве или
реконструкции согласно ЕПБ должны быть выполнены мероприятия, предотвращающие
возникновение пожаров в горных выработках.

Устья стволов, шурфов, подающих свежий воздух, должны иметь металлические
ляды или двери.

Копры и надшахтные здания при стволах, штольнях и шурфах, подающих свежий
воздух, сооружаются из несгораемого материала.

Тушение пожара необходимо производить в соответствии с планом ликвидации
аварий и проектом противопожарной защиты предприятия.

Очаги пожара необходимо ликвидировать с применением воды, углекислоты,
инертной породы, глинистых растворов, высокократной стойкой пены и других
средств пожаротушения. Для тушения пожара, возникшего от возгорания горючих
жидкостей, электрических кабелей, масла в трансформаторах или в других
электрических устройствах необходимо применять песок или специальные
огнетушители.

Причины пожаров и меры их предупреждения:

1. Чрезмерное увеличение тока в цепи в
результате к.з. или перегрузки — все линии снабжаются защитой с помощью
максимальных реле, предохранителей, тепловых реле.

2. Размыкание под нагрузкой контактов
или проводников — применять дугогасительные камеры, блокировки, использовать
бронированные кабели, прокладывать их на высоте исключающей повреждения их
трансформаторным средством, использовать гибкие кабели экранированные, что
обеспечивает автоматическое отключение кабеля от сети при любых повреждениях.

3. Высокое сопротивление в местах
контактных соединений — профилактика, не допускать соединения проводов
соединения проводов скруткой.

4. Утечки на землю — применять реле
утечки, блокировочные реле утечки, компенсацию емкостной составляющей тока.

При возникновении пожара необходимо обесточить электроустановку,
пользоваться песком, углекислыми огнетушителями, инертной пылью.

При появлении в электроустановке открытого устойчивого пламени тушение
обычными способами не достигает цели и может привести к поражению электрическим
током лиц, производящих тушение и находящихся . Возможно усиление и
дальнейшее распространение пожара, нанесение значительного ущерба
электроустановкам.

Поэтому, приступая к тушению пожара в электроустановках, последнюю
необходимо обесточить. Одновременно должны быть обесточены электроустановки,
находящиеся .

Тушение пожара электроустановок находящихся под напряжением производится
по спец. инструкции.

Тушение электроустановок выполняют углекислотными огнетушителями. При
быстром испарении жидкой углекислоты образуется твердая (снегообразная)
углекислота которая, будучи направлена в зону пожара, снижает концентрацию
кислорода, охлаждает горящее вещество.

К профилактическим мероприятиям по предупреждению пожаров можно отнести:
запрещение открытого огня в шахтах и соблюдение специальных мер
предосторожности при выполнении огневых работ в горных выработках; надежная
защита шахтных электрических сетей от перегрузок, коротких замыканий и опасных
токов утечки; соблюдение правил безопасности при ведении взрывных работ;
контроль за состоянием всех шахтных машин и механизмов.

Организационно-технические мероприятия направлены на сокращение возможных
объектов горения и обеспечение возможности быстрой локализации и ликвидации
очагов горения; крепление наиболее ответственных выработок огнестойкой крепью и
размещение в шахте эффективных средств пожаротушения, позволяющих ликвидировать
пожар в начальной стадии.

.3 Выбор защитных средств

Для безопасного обслуживания электроприемников горизонта применяют
электрозащитные средства, служащие для защиты людей, работающих с
электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия
электрической дуги и электрического поля.

В камерах ЦРП, ЦПП должны постоянно находиться в исправном состоянии
электрозащитные средства и противопожарный инвентарь: диэлектрические перчатки
и боты, маты или деревянные решетки на изоляторах; песок или инертная пыль — по
0,2м3

Электрозащитные средства делятся на две группы:

а) основные электрозащитные средства — средства, изоляция которых
длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и, которые позволяют
прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

б) дополнительные электрозащитные средства — средства, которые сами по себе
не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а
применяются совместно с основными электрозащитными средствами.

Средство защиты должно быть рассчитано на применение при наибольшем
допустимом рабочем напряжении.

В камерах ЦРП, ЦПП должны постоянно находиться:

·  
изолирующие
штанги и клещи — по одному на каждое напряжение;

·  
указатели
напряжения — по одному на каждое напряжение;

·  
диэлектрические
перчатки — не менее двух пар;

·  
слесарно-монтажный
инструмент с изолирующими рукоятками;

·  
диэлектрические
галоши — одна пара;

·  
диэлектрические
коврики;

·  
изолирующие
подставки;

·  
плакаты и знаки
безопасности;

·  
переносные
заземления — не менее двух;

·  
временные
ограждения — не менее двух;

·  
защитные очки —
двое;

·  
противогазы —
два.

.4 Расчет освещения

Так как стены камеры ЦРП согласно ЕПБ белятся и, имеют высокий
коэффициент отражения, то для расчета применяем метод светового потока.

Среднее значение светового потока

, лм 13.4
[10]

Еmin =
75 лк — минимальная освещенность камер подземных подстанций по ЕПБ [1] табл.
37.1

S — площадь
камеры, м2

Площадь
камеры определяем исходя из габаритных размеров, установленного оборудования с
учетов проходов. Проходы в камерах между машинами и аппаратами не должно быть
меньше 0,8 м, а между стенами и оборудованием — не менее 0,5 м

Камера ЦПП

Габаритные размеры: ТСВ-630/6: 2930х1170х1580 мм [8]

Габаритные размеры ячейки КРУ 750х1000х2000[11]

Габаритные размеры АТП-500/275:
1135х740х1950 мм

Тогда длина камеры

L =
0,5 + 0,8 + 0,5 +1,17 = 4,14 м

принимаем Н =5м

Длина

L=0,5+2,93+0,8+1,135+0,8+1,135+0,8+1,135+0,5+0,5
+15+0,5=25,7 м

Принимаем L = 26 м

ширина камеры:

В=0,5+1,17+0,8+1,17+0,5=4,2м

Принимаем В = 5 м

Тогда площадь камеры

S= 26 х 5 = 130 м2

Тогда световой поток

F =
6,85 х75 х 130 = 66788 лм

Принимаем светильники РНЛ 2х40 со световым потоком Fсв =2х2480 лк

необходимое число светильников

и
располагаем их вдоль камеры в два ряда.

Расчетная
мощность трансформатора

 кВ А
13.9 [10]

где
Рсв =100 Вт — мощность светильника;

cosφ =0,5 — коэффициент мощности для люминесцентных ламп;

ηс = 0,95 —
к.п.д. сети

 кВ А

Принимаем
трансформатор ТСШ-4 [8] стр. 65

Номинальная
мощность Sн = 4 кВ А > Sр = 2,95 кВ А

Составляем
расчетную схему и определяем первичный и вторичный токи трансформатора и ток
ветви

Напряжение первичное принимаем 380 В, вторичное, соответствует принятым
светильникам U2 =127 D

 А

 А

 А

ток
ветви

 А

 А

Для
подключения трансформатора к сети напряжением 380 В принимаем магнитный
пускатель ПВИ-25 в комплекте с УАКИ-127

В
пускатель встроена максимальная защита. Ток уставки

Iу ≥ 3 х I1 = 3 х 4,5 = 13,5 А [10] стр 69

Принимаем
Iу = 63 А

Принимаем
с первичной стороны трансформатора кабель ААБГ 3х2,5 (бронированный с
алюминиевыми жилами, без наружного джутового покрова), номинальный допустимый
ток которого Iдоп = 22 А > Iр = 4,5 А
[10]стр 185.

Тот
же кабель принимаем для подключения светильников, т.к.

Ів=6,7А < Ідоп = 22 А

Потеря напряжения для кабеля ветви[10] стр. 188

Сечение
кабеля по потере напряжения

 < 2% - удовлетворительно

где
L = 26/2=13 м

.5
Расчет заземления

Нормируемая величина сопротивления заземления в подземных выработках
согласно ЕПБ

Rн = 2 Ом

Местные заземлители имеют длину 2,5 м, толщину 3 мм. Такие заземлители
укладывают горизонтально в сточную канавку между слоями песка или мелких кусков
породы толщиной: снизу — 50 мм; сверху — 150 мм.

Сопротивление растекания одного полосового заземлителя определяется по
формуле:

 1.19.
[4] стр 38

где
ρ
= 7 х 103 Ом см — удельное
сопротивление грунта мягкий песчаник 1.2. [16] стр 38


= 250 см — длина полосы заземлителя

в
= 30 см — ширина полосы заземлителя= 20 см — глубина заложения

 = 23,8
Ом

Общее
сопротивление всех местных заземлений с учетом сопротивления брони и свинцовой
оболочки определяется по формуле

 1.17.
[16]

где
rk = 0,3 Ом -сопротивление заземляющей магистрали,

Ом

Общее
сопротивление центрального заземлителя без учета сопротивления заземлителя

// = 0,5 R/, Ом//
= 0.5 х 4,91 = 2,46 Ом

Общешахтное
сопротивление с учетом сопротивления центрального заземлителя в зумпфе Rц
= 1,5 Ом [16] стр 39

 [16] стр
37

Сопротивление
общешахтной заземляющей сети меньше, чем 2,0 Ом, что удовлетворяет требованию.

РАЗДЕЛ 4.
экономическая ЧАСТЬ

Определение расхода электроэнергии и основных технико-экономических
показателей электропотребления

Элекроприемники

Установленная мощность кВт

Кс

Расчетная мощность

Машинное время

Суточное потребление электроэнергии

Рр кВт

Qр квар

Wа кВт час

Wр квар час

Участок № 1

376,8

0,7

264

269

22

5808

5918

Участок № 2

412

0,7

285

294

5985

6174

Участок № 3

396,9

0,7

259

264

20

5180

5280

Участок № 4

564

0,7

395

403

19

7505

7657

Участок № 6

119

0,7

83

85

20

1660

1700

Водоотлив

1680

0,8

1344

651

24

32256

15624

ДДК

350

0,9

315

195

18

5670

3510

Электровозная откатка

900

0,55

495

240

15

7425

3600

Околоствольный двор

560

0,65

364

371

15

5460

5565

Итого

3804

2772

76949

55028

Средневзвешенный коэффициент мощности

Среднегодовая
активная мощность

Среднегодовая
реактивная мощность

квар

годовая
стоимость активной электроэнергии

С
= в х Wа,х 300, грн,

где
в = 0,24 грн. — тариф 1 кВт час активной электроэнергии

С
= 76949 х 0,24х300 = 5540328 грн.

Удельный
расход электроэнергии

 кВт /т
7,5 [1]

Аг
= 850000 т — объем годовой добычи

 кВт /т

Себестоимость
продукции по затратам на электроэнергию

С
= 27,2 х 0,24 = 6,5 грн/т

Электровооруженность
труда

 кВт час
/чел

где
N = 300 человек — численность работающих.

Использованная литература

1. Дзюбан
В.С. Справочник энергетика угольной шахты М. Недра 1983 г.

2.       Светличный
П.Л. Справочник энергетика угольной шахты. М. Недра 1971 г.

.        Озерный
М.И. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт
М.Недра 1975 г.

.        Абзалов
Р.Ф., Заслов А.Я. Электрообородование и электроснабжение горных предприятий.
М.: Недра, 1977, 294с.

.        Единые
правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений
подземным способом. М.: Недра, 1977, 223с.

.        Правила
технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники
безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. М.,
Энергоатомиздат, 1986.

.        Справочник
механика рудной шахты. Донченко А.С. М., Недра, 1978. 583с.

.        Умнов
А.Е. Охрана труда и противопожарная защита в горно-рудной промышленности. М.
«Недра» 1985г.

.        Горные
машины для подготовительных работ. Справочное пособие. Донецк: Донбасс, 1979,
118с.

.        Медведев
Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий М.Недра 1988 г.

11.
Энергетика и электрификация. Журнал 1. 2000 г. Бондарчук Р.Ф.

Учебная работа. Электроснабжение горнорудного участка

Учебная работа. Электроснабжение горного предприятия

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Электроснабжение горного предприятия

Пермский
государственный технический университет

КУРСОВАЯ
РАБОТА

по
дисциплине «Основы электроснабжения»

Выполнил: студент
группы ЭАПУ-07з

ШОХИРЕВ

Проверил: ассистент
кафедры ЭАПУ

САПУНКОВ

Пермь
2011


Содержание

Введение

исходные данные

1. Выбор силовых трансформаторов для
ГПП и схемы электрических соединений двухтрансформаторной ГПП горного
предприятия

. Выбор трансформатора для удаленной
ТП и сдвоенного реактора

. Схема КТП

4. Выбор кабелей и определение их
сечений

. Расчет токов короткого замыкания

. Выбор и проверка оборудования

. Выбор компенсирующего устройства и
его защиты

8. Расчет и выбор установок МТЗ и
токовой отсечки для радиальной линии Л4

. Расчет заземляющего устройства

Вывод

список использованной литературы

Приложение


Введение

Одна из характерных особенностей современного
научно — технического прогресса — необычайное ускорение темпов приращения и
обновления знаний. Резко сократился такой важный показатель НТП, как срок
внедрения научных идей в практику и производство. Сейчас компьютеризация
охватила буквально все стороны жизни, а микропроцессорная элементная база стала
основой современных устройств релейной защиты и автоматики
электроэнергетических систем. Развитие человеческого общества, его культурный
уровень непосредственно связаны с увеличением количества потребляемой энергии,
изысканием и обоснованием новых, более эффективных ее видов. Нынешний научно —
технический прогресс невозможен без использования качественно новых видов
энергии, в первую очередь, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ. Она широко применяется в
промышленности, городском и сельском хозяйстве, на транспорте. Без нее
невозможно развитие кибернетики, вычислительной техники и освоение космического
пространства. Из сказанного следует, что роль инженера — электроэнергетика,
специалиста в области электроснабжения, в современном обществе чрезвычайно
велика. поэтому при проектирования предприятия одним из ответственных этапов
является проектирование системы электроснабжения предприятия. При
проектировании системы электроснабжения предприятия важно правильно рассчитать
мощность, потребляемую электроустановками предприятия и учесть ее возможное
увеличение при дальнейшем развитии предприятия. Так же необходимо грамотное
размещение и распределение нагрузки по предприятию, сочетание потребителей
реактивной мощности с установками для ее компенсации. известно, что
экономичность и надежность систем электроснабжения во многом обеспечивается
средствами защиты и автоматики. поэтому в курсовой работе по электроснабжению
релейная защита и автоматизация систем электроснабжения занимает одно из
ведущих мест.

основной целью моей курсовой работы является
закрепление теоретических знаний и приобретенных практических для расчета и
проектирования современных систем электроснабжения горных предприятий.

16 вариант

Исходные данные к заданиям 1-7:

Параметры

По
варианту

Согласованные
значения

,кВ3535

,кВ1010

,МВА480600

Л1,км

5

5

Л2,км

7,5

7,5

Л3,км

6,0

6,0

Л4,км

0,8

0,8

Л5,км

0,55

0,55

Л6,км

0,6

0,6

Л7,км

0,7

0,7

Л8,км

0,5

0,5

Л9,км

0,5

0,5

Тип
линии Л3,км

ВЛ

ВЛ

Рр,МВт

13,4

13,4

Qр,МВАр

10,5

10,5

Kр1

0,4

0,3

Kр2

0,34

0,34

Kр3

0,02

0,016

Kр4

0,4

0,4

исходные данные к заданию 8

Ток
однофазного замыкания на землю в сети 10кВ, А

25

16

Наименование
грунта

Щ

Щ

Сезонный
коэффициент

1,3

1,2

Вид
заземлителя

Уг.

Уг.

способ
заглубления

Верт.

Верт.

Заглубление

0,5

0,77

Сопротивление
естественного заземления,Ом

15

35


1.
Выбор силовых трансформаторов для ГПП и схемы электрических соединений
двухтрансформаторной ГПП горного предприятия

)Находим расчетную мощность на шинах ГПП

МВА

Горное предприятие является
потребителем первой категории, поэтому учитывая это и задание выбираем для ГПП
два взаимно резервирующих друг друга трансформатора и схему с двумя
секционированными системами шин.

)Расчётная мощность трансформаторов
ГПП[7]:

ищем трансформатор

Выбираем по каталогу [1]
трансформатор мощностью 16 МВА.

ТДНС — 16000/35

Т — трансформатор трехфазный;

Д — масляного охлаждения с дутьем

Н — регулирование напряжения под
нагрузкой

С — для собственных нужд

— номинальная мощность, кВА;

— класс напряжения обмотки ВН, кВ;

— класс напряжения обмотки НН, кВ;

Технические данные:

SH
, МВА

Пределы
регулирования

Каталожные
данные

U вн, кВ

Uнн, кВ

uк,%

Pк,кВтPх,кВтIх,%

16

РПН+/-8*1,5%

35

10

10

85

17

0,7

3)Вычерчиваем схему горного предприятия [6], в
соответствии с предъявленными к ней требованиями:

— достаточная надежность (предусмотрел четыре
секции шин ПШ);

простота схемы и удобство эксплуатации;

использование современной комплектной аппаратуры
и прогрессивных технических решений;

экономическая целесообразность

2.
Выбор трансформатора для удаленной ТП и сдвоенного реактора

1) Для удаленной однотрансформаторной
ТП трансформатор выбираем с учетом ,  и величины рабочего напряжения:

 МBт

кВА(*)

необходимо учесть рекомендуемую
величину коэффициента загрузки:

,

кВА

По каталогу [2] для удаленной
трансформаторной подстанции выбираем типовую комплектную трансформаторную
подстанцию КТП-400 У1.

техническая характеристика КТП-400У1

Номинальная
мощность, кВА

400

Тип
силового трансформатора

ТМФ

Номинальное
напряжение, кВ

ВН

10

НН

0,4

количество
отходящих линий

5
или 6

Технические характеристики трансформатора ТМФ:

SH
, кВА

U вн, кВ

U нн, кВ

uк,%

Pк,кВтPх,кВтIх,%

400

10

0,4

10

5,5

1,05

2,1

2) Т.к.Sp[7], то
выбираем сдвоенный реактор:

,

по справочнику [1] выбираем реактор РБС-10-2630-0,25:

Р — реактор

Б — бетонный

С — сдвоенный

техническая характеристика РБС-10-2630-0,25

, А — номинальный
ток………………………………………………………… 2630

, Ом — номинальное индуктивное
сопротивление…………. 0,25

— индуктивное сопротивление ветви
при встречном токе…0,135

— коэффициент
связи………………………………………….. 0,46

, кВт — потери на
фазу…………………………………………………….. 4,8

э/динамическая стойкость кз в одной
ветви,кА…………………….40

э/динамическая стойкость кз при
встречных токах,кА…………..14,5


Схема
КТП-400У1

3.
Выбор кабелей и определение их сечений

Находим величины расчетных нагрузок
распредпунктов РП-1 и РП-2, нагрузок центральной подземной подстанции ЦПП и
удаленной одиночной трансформаторной подстанции ТП.

для РП-1:

для РП-2:

для ЦПП:

Линия Л3 по условию
воздушная для нее можно выбрать AC — алюминиевые провода с
стальной жилой (сечение 25 мм2 — минимальное значение[3], для них
допустимая токовая нагрузка142 А).

Кабели линий  проложены
на открытых эстакадах, поэтому для них можно выбрать кабели марки ААШв[2]
-алюминевая жила с алюминиевой оболочке, с защитным покровом в виде
выпрессованного шланга (оболочки) из поливинилхлорида (политилена).

Кабели линий  и  проложены в
вертикальном стволе шахты, следовательно, для безопасности для этих линий надо
использовать специальные кабели марки ЦСБ — в свинцовой оболочке, с бумажной
изоляцией, пропитанной не стекающей массой, бронированный плоскими стальными
оцинкованными проволками[4].

Исходя из того что расчёт
производился из условия перегрузки силового трансформатора на 140%, то
предполагаем загрузку кабелей на линиях Л4, Л5, Л6,
Л7 на 70% от всей мощности соответствующего участка, принимается это
на случай обрыва одного из двух кабелей, чтобы второй кабель выдержал двойную
нагрузку.

Определяем сечение кабелей по
условию нагрева расчетным током нагрузки.

Л3:    

один алюминиевый кабель

Л4Л7:

Т.к. ток слишком велик выбираем 2
алюминиевых кабеля с током равным 159,2 А=> выбираем номинальное сечение  при ;

Л5Л6:

;

Т.к. ток слишком велик выбираем 2
алюминиевых кабеля с током равным 140,21 А=> выбираем номинальное сечение  при ;

кабели линий Л8 и Л9
проложены в вертикальном стволе шахты, следовательно нужно обеспечить их
стопроцентную надежность даже при аварийных режимах.

Л8Л9:

Т.к. ток слишком велик выбираем 2
медных кабеля с током равным 187 А=> выбираем номинальное сечение  при ;

Из литературы [5] выбираем
подходящее сечение и технические данные для конкретного сечения кабелей на
данном участке и сводим в таблицу.

Линия

Sн. , мм2

R0, Ом/км

Х0,
Ом/км

Iр, А

Материал,
марка

Л3

25

1,28

0,319

142

Л4
,Л7

120

0,261

0,081

185

ААШв

Л5
, Л6

95

0,329

0,083

155

ААШв

Л8
, Л9

95

0,195

0,083

200

ЦСБ

Определение потерь напряжений в линиях. Величина
допустимой потери напряжения для всех линий равна 5 % от номинального
напряжения сети (500В).

Расчет потери напряжения в линиях:

В линии

 

В линии

 

В линии

 

В линии

 

В линии

В линии

 

В линии Л8, Л9

Потери напряжения в линиях  не
превышают допустимых, следовательно сечения кабелей данных линий приняты верно.

.
Расчет токов короткого замыкания


относительных единицах)

Расчеты производим для режима раздельной работы
питающих линий и трансформаторов ГПП, считая, что секции шин на РП-1, РП-2 и
ЦПП работают раздельно.

Вычерчиваем схему замещения (рис. 1).

Рис 1. Схема замещения

Задаемся величиной .

Согласно [3]

 Þ

 Þ

 Þ  

Сопротивление энергосистемы.

Сопротивление линии

Сопротивление силового
трансформатора ГПП

Сопротивление ветвей сдвоенного
реактора Р[7]

Сопротивление линии

Сопротивление силового
трансформатора КТП

 

Сопротивление линии

 

 

Сопротивление линии

 

 

после пересчета находим для каждой
точки к.з. результирующие сопротивление.

 

Вычисляем действующее  

Ток двухфазного к.з.

 

 

Вычисляем ударные токи к.з.

 

 

Мощность трехфазного к.з.

 

 

Сведем все полученные данные в
таблицу:

кА

0,0614-1,85,14,3412,777,57325,73

2,9462,4671,0326,95,969,9786,90694,784

0,00470,015113,32,854,6673,359,01

0,06550,00441,82,7822,397,054,1849,45

 

Расчет токов короткого замыкания был произведен
без учета токоограничивающих реакторов. Т.к. мощность к.з. на шинах питающих
ЦПП не превышает заданного предела 100 МВА ([8] п.522), то реактор не
предусматриваем.

5.
Выбор и проверка оборудования

 

1)      Выбор разъединителей,
короткозамыкателей, отделителей и тр-ров тока для РУ ВН ГПП.

Основным критерием для выбора оборудования
является напряжение и максимальный расчётный ток, протекающий через аппарат:

А и Uном=35 кВ,

выбираем необходимые аппараты:

По каталогу [10] выбираем
разъединитель РДЗ — 2 — 35.IV/400 УХЛ1

Р — разъединитель; Д — двухколонковый;

З — наличие заземлителей; 2 — кол-во
заземлителей;

— номинальное напряжение, кВ;

IV — степень
загрязненности;

— номинальный ток, А;

Проверка

·        на термическую стойкость ,

где tпр
— приведенное время КЗ (промежуток времени за который под действием
установившегося тока КЗ выделяется такое же количество тепла, как и под
действием фактического тока КЗ за фактическое время).

, т.к. Sн=, то -кратность
сверхпереходного т.к.з.

определяется по графику[14] с учетом
;

 

·        на эл.динамическую устойчивость

значит разъединитель удовлетворяет требованиям.

Так же выбираем разъединитель РРЗ
35/1000НУХЛ1

Р — разъединитель;

Р — контакты рубящего типа;

З — наличие заземлителей.    

— номинальный ток, А;

 

Проверка

·        на термическую стойкость ,

где tпр
— приведенное время КЗ (промежуток времени за который под действием
установившегося тока КЗ выделяется такое же количество тепла, как и под
действием фактического тока КЗ за фактическое время).

·        на эл.динамическую устойчивость

значит разъединитель удовлетворяет требованиям.

По [10] выбираем короткозамыкатель КРН-35
У1

К — короткозамыкатель; З — наличие заземлителей;
Н — наружной установки;

35 —
номинальное напряжение, кВ;

 

Проверка

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

значит короткозамыкатель удовлетворяет
требованиям.

Отделитель типа ОДЗ -35/630 У1

Проверка

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

значит отделитель удовлетворяет требованиям.

Выбор трансформатора тока:

Для выбора тр-ра тока надо ,

По [10] выбираем тр-р тока ТФЗМ-35Б-I

расчетный ток ,расчетный
ток трансформатора должен быть в 5-10[7] раз больше для отстройки от токов
короткого замыкания  

Т — тр-р тока;

Ф — в фарфоровой покрышке;

З — обмотка звеньевого типа;

М — маслонаполненный;

— номинальное напряжение, кВ;

Проверка

·        на термическую стойкость

 ;

·        на эл.динамическую
устойчивость(внешнею и внутреннею): внутренняя

 

Расчет на внешнею эл.динамическую стойкость не
производит, в связи с недостающими данными и для упрощения курсовой работы.

Исходя из этого, убеждаемся в правильности
выбора.

2) Выбор вводных и секционных
выключателей для РУ НН ГПП.

По расчетному току:

А и Uном=10,5 кВ,

выбираем вакуумные выключатели ВВ/Tel-10-12,5/630
У2
,
т.к. у них высокий коммутационный и механический ресурс; отсутствие
необходимости в проведении текущего, среднего и капитального ремонтов; питание
от сети постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока в широком
диапазоне напряжений; малое потребление мощности по цепи оперативного питания;
высокое быстродействие при включении и отключении; возможность отключения при
потере оперативного питания; не требуется изменения существующих схем вторичной
коммутации; совместимость с любыми существующими типами ячеек КРУ и КСО;
допускается работа в любом пространственном положении; малые габариты и вес.

ВВ — вакуумный выключатель;

Tel —
наименование серии;

— номинальное напряжение, кВ;

,5- номинальный ток отключения, кА;

— номинальный ток, А;

Проверка

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

·        на отключающую способность

Исходя из этого, убеждаемся в
правильности выбора.

Аналогично выбираем секционный
выключатель, по

А

По каталогу [10] выбираем в качестве
секционного выключателя тот же

ВВ/Tel-10-12,5/630
У2

Выбор одинаковых выключателей
позволит облегчить обслуживание (однотипное оборудование).

однако с перечисленными
достоинствами ВВ имеют и недостатки, основной из которых — генерирования
перенапряжений при коммутациях индуктивных токов[12] => предусматриваем
ограничители перенапряжений, по справочнику [10] выбираем ОПН-10 УХЛ1

ОП — ограничитель перенапряжений;

Н — нелинейный;

— класс напряжения, кВ;

УХЛ1 — климатическое исполнение.

3) Секционные выключатели для РП-1,
РП-2, ЦПП.

По расчетному току:

А и Uном=10,5 кВ,

выбираем по каталогу [10] выбираем
секционный выключатель для РП-1:

ВВ/Tel-10-12,5/630
У2

Т.к. вакуумные выключатели
отличаются долгим сроком службы, малыми эксплутационными затратами и высокой
отключающей способностью. Номинальный ток в 630 А является минимальным током на
который выпускаются вакуумные выключатели, этим обосновывается выбор
выключателя с большим током отключения по сравнению с расчетным. Т.к. расчетные
токи для РП1и РП2 равны для РП2 выбираем тот же вакуумный выключатель.

Проверка

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

·        на отключающую способность

Исходя из этого, убеждаемся в правильности
выбора.

По расчетному току А и Uном=10,5 кВ,
для ЦПП выбираем тот же выключатель, т.к. он проходит по требованиям для
большего тока к.з. то он пройдет по требованиям и для меньших токов к.з. на ЦПП
(ЦПП более удалена от источника).

4)      Выбор сборных шин для ГПП.

По расчетному току:

А,

выбираем алюминиевую шину 40 мм* 4
мм с S=160 мм2
и Iдоп=480 А [5].

Проверка

·        на термическую стойкость

Исходя из этого, убеждаемся в
правильности выбора.

5)      Проверка автоматического
выключателей и трансформаторов тока на КТП.

для автоматического выключателя;

На стороне 0,4кВ удаленной
подстанции установлен автомат типа Э10[2]: «Электрон»

Проверка:

по электродинамической устойчивости Э10:

и трансформатор тока ТНШЛ-0,66[5]
с номинальным первичным током 5000А.

по термической стойкости тр-ра тока

 

6)      Выбор выключателей и
трансформаторов тока для линий Л3-Л9.

Для унификации применяемого
оборудования и для облегчения его обслуживания для линий Л3-Л9 выбираем
те же вакуумные выключатели что и для РП и для ГПП.

ВВ/Tel-10-12,5/630
У2

ВВ — вакуумный выключатель;

Tel —
наименование серии;

— номинальное напряжение, кВ;

,5- номинальный ток отключения, кА;

— номинальный ток, А;

Проверка Л3:

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

на отключающую
способность

Проверка Л4,7:

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

·        на отключающую способность

Проверка Л5,6:

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

·        на отключающую способность

Проверка Л8,9:

·        на термическую стойкость

·        на эл.динамическую устойчивость

·        на отключающую способность

Исходя из этого, убеждаемся в
правильности выбора всех выключателей.

Производим выбор и проверку трансформаторов
тока.

На линии Л3 имеем
расчетный ток ,расчетный
ток трансформатора должен быть в 5-10[7] раз больше для отстройки от токов
короткого замыкания выбираем
трансформатор тока ТЛ 10[5] на 150 А

Т — трансформатор тока ;

Л — с литой изоляцией;

— номинальное напряжение, кВ;

Проверка

·        на термическую стойкость

 ;

·        на эл.динамическую
устойчивость(внешнею и внутреннею): внутренняя

 

Трансформатор подходит.

Мощность РП1 и РП2 одинакова
следовательно одинаковы и расчетные нагрузки. На линих Л4,Л7
имеем расчетный ток выбираем тот
же трансформатор тока ТЛ -10 на 1500 А. Проверку не производим
т.к. трансформатор имеет такие же параметры.

На линих Л5,Л6
имеем расчетный ток выбираем тот
же трансформатор тока ТЛ -10, но 1000 А. Проверку не производим
т.к. трансформатор имеет такие же параметры.

На линих Л8,Л9
имеем расчетный ток выбираем тот
же трансформатор тока ТЛ -10, но 1500 А. Проверку не производим
т.к. трансформатор имеет такие же параметры. Значит все трансформаторы подходят
и удовлетворяют требованиям.

6)
Выбор трансформаторов напряжения

По номинальному напряжению Uном=10
кВ по [5], выбираем трансформаторы

НТМИ-10 — 66

Н — тр-р напряжения; Т — трехфазный; М — с
естественным масленым охлажением;

И — для измерительных цепей 10 — класс напряжения;
66 — год разработки;

Тр-ры напряжения можно не проверять,
т.к. недостаточно данных для проверки в этой курсовом проекте(для упрощения).

7)
Выбор разрядников на шины ГПП

По номинальному напряжению Uном=35
кВ по [10], выбираем разрядники на ВН ГПП.

РТВ-35- 2/10 У1

Р — разрядник;

Т — трубчатый;

В — венилпластовый;

— номинальное напряжение, кВ;

— нижний предел тока отключения;

— верхний предел тока отключения;

У1 — климатическое исполнение.

Разрядник можно не проверять.

8)Определение
наименьшего допустимого сечения жил кабелей линии Л4 и Л9
по условию термической стойкости

Чтобы удостовериться в надежности кабелей
проверим их по минимально допустимому сечению, гарантирующего термическую
стойкость этих кабелей.

Л4 — Л7:

Выбранное сечение Л4, Л7:
S=120мм2,
Л5, Л6: S=95мм2. Согласно [7] для
кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами с бумажной изоляцией на 10 кВ .

Проверка:

Л8 и Л9:

Выбранное сечение S=95мм2,
согласно [7] для кабелей с медными однопроволочными жилами с бумажной изоляцией
на 10 кВ  

Проверка

Делаем вывод, что кабеля удовлетворяют
требованиям по термической стойкости.

6.
Выбор компенсирующего устройства

В условиях дефицита энергетических ресурсов,
роста стоимости электроэнергии, значительного роста и развития производства и
инфраструктуры городов актуальна проблема энергосберегающих технологий
транспортировки, потребления электроэнергии. Экономия электроэнергии на
предприятиях зависит, прежде всего, от ее эффективного использования при работе
отдельных промышленных систем и технологических установок. такими стандартными
системами и установками любых производственных процессов являются системы
освещения, электродвигатели технологического оборудования,
электронагревательные установки, сварочное оборудование, преобразователи,
трансформаторы и др.

большинство электрических установок наряду с
активной мощностью (Р, кВт) потребляют и реактивную мощность (Q , кВАр) для
обеспечения нормального режима работы. В отличие от активной энергии, которая
преобразуется в полезные — механическую, тепловую и прочие энергии, реактивная
энергия не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание
электромагнитных полей.

Реактивная мощность является фактором, снижающим
качество электроэнергии, приводящим к таким отрицательным явлениям, как
увеличение платы поставщику электроэнергии, дополнительные потери в
проводниках, вследствие увеличения тока, завышения мощности трансформаторов и
сечения кабелей, отклонение напряжения сети от номинала. Передача и потребление
реактивной мощности сопровождается потерями активной мощности. Для
электрической сети важно соблюдать баланс полной мощности (количество
производимой электроэнергии должно соответствовать количеству потребляемой
электроэнергии).

При этом необходимо обеспечивать баланс
реактивной мощности как для системы в целом, так и для отдельных узлов питающей
сети. Нарушение баланса реактивной мощности приводит к изменению уровня
напряжения в сети, росту потерь.

Величиной, характеризующей потребляемую
реактивную мощность, является коэффициент мощности.

Коэффициент мощности — это соотношение активной
мощности (P, кВт) и полной мощности (S, кВАр), потребляемой электроприемником
из сети. Технико — экономическое значения зависят эффективность использования электрических
установок и, следовательно, капитальные и эксплуатационные расходы.

Выбор конденсаторов:

По условию надо выбрать мощность КУ, так чтобы
на первой секции шин РП-1 tg(φ)поддерживалось
равным 0,36(согласно варианту).

 → cos(φ)=0,94

Находим исходный tg(φ):          

Далее, исходя из этих данных, можем
найти мощность КУ[5]:

α=0,9 — коэф. учитывающий
возможность компенсации за счет мероприятий, не требующих применения КУ.

Определяем мощность конденсаторов на фазу:

теперь, исходя из  и Uном=10 кВ, для
компенсации выбираем силовые косинусные конденсаторы [10]:

КЭП-10,5-50-2У1

К — назначение (для повышения
коэффициента мощности);

Э — род пропитки (экологически
безопасная синтетическая жидкость);

П — чистопленочный диэлектрик;

,5 — номинальное напряжение, кВ;

— номинальная мощность, кВАр;

количество изолированных выводов;

УХЛ1 — климатическое исполнение.

Определяем мощность БСК:

где    n —
количество конденсаторов на фазу = 5

Q1 — мощность
одного конденсатора, кВАр = 50.

Проверяем по tanφ[5]:

Данное правильности выбора.

Защита конденсаторной установки:

Согласно [3] необходимо
предусмотреть следующие типы защит:

защиту от токов к.з;

защиту от повышения напряжения;

защиту от перегрузки токами высших
гармоник.

По [9] :На рис. 17.2, б показана
схема защиты и одноступенчатого регулиро­вания напряжения в функции времени
конденсаторной установки высо­кого напряжения (рис. 17.2, а). Контакты
электрических часов РТ, замы­каясь на = 15 с, включают одно из двух реле
времени КТ1 или КТ2 (в зависимости от положения выключателя Q и его
вспомогательных кон­тактов Q.3-Q.4). При
отключенном выключателе работает реле КТ1 и по­сле выдержки времени = 9… 10 с
контактом КТ1 воздействует на элек­тромагнит YAC включения
выключателя Q. после
включения выключате­ля и переключения его вспомогательных контактов начинает
работать реле времени КТ2, имеющее выдержку времени t2 = t1. Сумма
выдержек времени двух реле выбрана большей времени замкнутого состояния кон­тактов
РТ, поэтому реле времени КТ2 не успевает доработать и конденса­торная установка
остается подключенной к шинам до момента очередно­го замыкания контактов РТ,
приводящего к ее отключению. Конденса­торная установка имеет общую защиту от
коротких замыканий и перегрузки. защита выполнена посредством комбинированных
реле КАТ1 и КАТ2 типа РТ-80. Для защиты от повышения напряжения использова­ны
реле KV и КТЗ. При
срабатывании защит промежуточное реле KL
самоудерживается (контактом KL.3) и разрывает цепь
включения выклю­чателя (контактом KL.1).
Самоудерживание снимается кнопочным вы­ключателем SB. Источником
переменного оперативного тока служит трансформатор собственных нужд подстанции
с конденсаторной установкой.

защита от многофазных к.з.
предусматривается для всей конденсаторной установки в целом. В сетях
напряжением выше 1 кВ — плавкими предохранителями или двухфазной токовой
отсечкой. Кроме того, предусматривается групповая защита батарей, из которых
состоит установка. Групповая защита не требуется, если конденсаторы снабже­ны
индивидуальной защитой.

Номинальный ток плавкой вставки
предохранителя и ток срабаты­вания защиты выбирают с учетом отстройки от токов
переходного про­цесса при включении конденсаторной установки и толчков тока при
пе­ренапряжениях по условиюноми­нальный ток конденсаторной
установки или отдельных ее элементов (для групповой защиты и защиты секций);  =
2,0…2,5.

Большее  принимают
для плавких вставок.

Выбор трансформаторов тока защиты от токов
короткого замыкания:

 

ток проходящий по одной фазе КУ , тогда ток
проходящий по одному конденсатору

Исходя из этого тока, выбираем
предохранитель на конденсатор

По [1] выбираем ПС-10У1[1]

В качестве защитного устройства
выбираем 2 комбинированных реле типа РТ-80[1].

Реле тока подключаются к
вторичной защитной обмотке тр-ра тока, который выбирается по

 и Uном=10(кВ)

выбираем трансформатор ТПЛ —
10
[5]
на 300 (А).=> =300(A)

.

ток срабатывания реле:

, где

КСХ — коэффициент схемы,
зависящий от схемы соединения трансформатора тока;

КТТ — коэффициент
трансформации трансформатора тока.

Ксх=1;

Ктт=

чувствительность защиты считается
достаточной при> 2.

 

защита от перегрузки
предусматривается в тех случаях, ко­гда возможна перегрузка конденсаторов
высшими гармоническими тока из-за непосредственной близости мощных
выпрямительных установок. Защита выполняется общей для всей конденсаторной
установки и дей­ствует на ее отключение с выдержкой времени порядка = 9 с. Ток
срабатывания защиты определяется условием

Тогда ток срабатывания реле

Защита от повышения напряжения
устанавливается, если при повышении напряжения к единичному конденсатору может
быть длительно приложено напряжение более 1,1. Защита выполня­ется одним
максимальным реле напряжения и реле времени. Напряже­ние срабатывания
определяется условием  = 1,1*, а выдержка
вре­мени принимается равной tC.3. = 3…5
мин.

Для защиты от повышения напряжения
выбираем реле напряжения типа

 РН 53/200[10].

И реле времени типа Реле
времени 24V(DC)ST3PC-B ( 1- 6 min)
<#"526508.files/image223.gif">

Первичное напряжение срабатывания защиты от
повышения напряжения

Напряжение срабатывания реле  Предусматривается
автомати­ческое повторное включение конденсаторной установки после
восстановления первоначального уровня напряжения, но не ранее чем через 5 мин
после ее отключения.

7.
Расчет и выбор уставок МТЗ и токовой отсечки для радиальной линии Л4

Для осуществления защит для кабельной линии Л4
используем микропроцессорное устройство защиты «Сириус — 2 — Л»,
исходя из

Таблицы сравнения функций, выполняемых разными
устройствами

Наименование
параметра

ФирмаТех. требования ОАО Волжская ГЭС

АВВ
(СПАК 810)

Шнейдер-Эл.
(Сепам 1000+)

Радиус
(Сириус-2Л)

ГОСАН (БИМ)

Механотроника
(МРЗД)

Бреслер
(ТЭМП)

1. Функции защит и автоматики

МТЗ

3
ступени

есть

4
ступени

Во
всех видах защит, кроме Р06

2
ступени

 

+

Ускорение
МТЗ

+

М.б.
выполнена пользовательской логикой

+

Во
всех видах защит, кроме Р06

есть

 

+

Земляная
з-та на высших гармониках

+

нет

+

Р01,
Р06

 
Есть

 

ОНМ

+

+

+

?

Есть

 

ЗОФ
(по U2)

+

+

+

?

?

 

УРОВ

+
Контроль тока от отдельного реле

+
Контроль тока от реле МТЗ

+
Контроль тока от реле МТЗ

Во
всех видах защит, кроме Р06

 

+

Логическая
селективность

+

+

+

?

 

 

+

ЛЗШ

+

+

+

?

Есть

 

+

АВР

+

+

+

Р07,Р02

 

 

+

защита
от однофазных к.з. на стороне 0,4кВ

(+)
— по заказу

(+)
— по заказу

?

?

 

+

ОМП

+

нет

+

?

?

 

+

, т.е. выбираю «Сириус — 2 — Л» т.к.
он способен осуществить функции, требующие в задание, а также дополнительные
функции:

 — Трехступенчатая максимальная
токовая защита (МТЗ) от междуфазных повреждений с контролем двух или трех
фазных токов.

— Автоматический ввод ускорения
любых ступеней МТЗ при любом включении выключателя.

защита от обрыва фазы
питающего фидера (ЗОФ).

защита от однофазных
замыканий на землю (ОЗЗ) по сумме высших гармоник.

защита от однофазных
замыканий на землю по току основной частоты.

— Выдача сигнала пуска МТЗ для
организации логической защиты шин.

        Функции автоматики,
выполняемые устройством:

— Операции отключения и
включения выключателя по внешним командам. За-щита «от прыгания» выключателя.

— Возможность подключения внешних
защит, например, дуговой, или от одно-фазных замыканий на землю.

— Формирование сигнала УРОВ при
отказах своего выключателя.

— Одно- или двукратное АПВ.

исполнение внешних сигналов
АЧР и ЧАПВ.

Дополнительные
сервисные функции:

 — Определение места повреждения
при срабатывании МТЗ.

— Фиксация токов в момент
аварии.

 — Дополнительная ступень МТЗ-4
для реализации «адресного» отключения или сигнализации длительных перегрузок.

— Измерение времени
срабатывания защиты и отключения выключателя.

встроенные часы-календарь.

— Измерение текущих фазных
токов.

дополнительные реле и
светодиоды с функцией, заданной пользователем.

— Цифровой осциллограф.

— Регистратор событий.

максимально-токовая защита.

Для МТЗ требуется рассчитать и выбирать две
уставки:

1.      Уставка по току. Её необходимо
рассчитывать и выбирать с учетом следующих четырех требований:

·        защита не должна срабатывать при
максимальном токе нагрузки, т.е.

·      Защита должна надежно срабатывать
при КЗ в любой точке защищаемого участка, при чем согласно ПУЭ Кч≥1,5

·        защита должна срабатывать также при
КЗ на соседнем участке сети, при этом Кч≥1,2. В этом случае
защита работает как резервная.

·        Если за время отсчета выдержки
времени аварийное повреждение устранится, то все сработавшие пусковые органы
защиты должны надежно возвращаться в исходное состояние, при чем если
предусмотрен режим самозапуска двигателей, то это учитывается коэффициентом
запаса — Кз=(1,5-3,0), т.е.

С учетом необходимой надежности:

Кн=1,1-1,3 — коэффициент
надежности

Находим максимальное значение
рабочего тока защищаемой линии, исходя из максимальной допустимой перегрузки
для кабелей (согласно [3] она составляет 15%):

Находим ток срабатывания защиты:

где КН — коэффициент
надежности, для цифровых реле — 1,1;.

Ксз.н — коэффициент
самозапуска, учитывающий возможность увеличения тока в защищаемой линии,
вследствие самозапуска электродвигателей при восстановлении напряжения после
отключения КЗ, при отсутствии двигателей принимаем 1,1;.

КВ — коэффициент
возврата, для цифровых реле 0,96.

Находим ток срабатывания реле МТЗ:

,

где: КСХ — коэффициент
схемы, для полной и неполной «звезды» КСХ=1;

КТТ — коэффициент
трансформации тр-ра тока выбранного на Л4.

Проверим уставки с помощью
коэффициента чувствительности:

чувствительность защиты считаем
достаточной.

Выдержку времени выбираем прежде
всего с учетом необходимости селективности. Так как, ранее, мы уже выбирали
приведенное время КЗ с учетом селективности, то соглашаемся с этим значением.

Т.е.

Для выбора определенной защитной
характеристики (выбранный тип времятоковой х-ки — инверсная) определим:

1.      Кратность тока:

2.      Принимая для выбранного типа
коэффициенты, задающие крутизну зависимых времятоковых характеристик равными α=0,02
и
β=0,14,
находим «временной» коэффициент:

Токовая отсечка.

Токовая отсечка — это МТЗ быстрого
действия, которая работает без выдержки времени или с незначительной выдержкой
(0,3-0,6с).

Токовая отсечка применяется для
ускорения отключения поврежденных линий и других электроустановок при КЗ в зоне
действия токовой отсечки. Обычно токовую отсечку отстраивают от КЗ на вторичной
стороне трансформатора, от пусковых токов двигателей, от токов КЗ на соседних
участках.

Определяем ток срабатывания защиты:

где КН — коэффициент
надежности, для цифровых реле 1,1-1,15 (без задержки времени);

 — ток КЗ в конце защищаемой линии.

Находим ток срабатывания реле ТО:

где КСХ — коэффициент
схемы;

КТТ — коэффициент
трансформации тр-ра тока выбранного на Л4;

Проверим уставки с помощью
коэффициента чувствительности:

Отсюда видим, что токовая отсечка не
проходит по чувствительности, т.е. её применение на этом участке не
целесообразно.

Автоматическое
повторное включение.

 — Устройство имеет функцию
однократного или двукратного автоматического повторного включения (АПВ).
наличие АПВ, а также количество циклов задается уставкой. Также уставками
определяется время выдержки первого и второго циклов.

— Время восстановления АПВ
составляет 120 с (2 минуты). В случае аварийно-го отключения в первые 30 с
после включения выключателя линии функция АПВ будет заблокирована (блокировка
АПВ при опробовании).

— АПВ может быть дополнительно
заблокировано с помощью тумблера «АПВ» на передней панели устройства, а также
по внешнему сигналу. Блокировка внешним сигна-лом возможна «по уровню» (только
при наличии сигнала) или «по фронту» (даже после снятия сигнала). Вид
блокировки определяется уставкой «Фикс. блок. АПВ».

— При выключенной уставке «АПВ»
светодиод «Блокировка АПВ» автомати-чески выключается.

— С помощью соответствующих
уставок можно разрешить или заблокировать пуск АПВ при срабатывании отдельных
видов или ступеней защиты, включая несанкциони-рованное (самопроизвольное)
отключение. АПВ блокируется при отключении от дуговой защиты, от газовой
защиты, от МТЗ-4, а также при пуске УРОВ.

защита от
однофазных замыканий на землю (ОЗЗ).

 — защита от ОЗЗ реализована по
сумме токов высших гармоник — 3-й, 5-й и 7-й. При этом данные частоты
выделяются цифровым фильтром. подавление сигнала основной частоты 50 Гц при
этом полное. Данная ступень защиты может быть отключена уставкой.

отдельно задается защита от
ОЗЗ по току первой гармоники — 50 Гц, опреде­ляя как сам факт учета наличия
тока основной частоты, так и его пороговое — Защита от ОЗЗ от обоих
каналов объединяется по ИЛИ и имеет одноступенча­тую независимую характеристику
с одной выдержкой времени.

— Значения токов срабатывания
задаются во вторичных значениях тока, непо­средственно поступающего на входные
клеммы устройства. При расчете уставки следует учитывать коэффициент
трансформации ТТНП, стоящего на фидере, обычно равный 25:1 (для ТТНП типа ТЗЛ,
ТЗЛМ).

параметры защиты от ОЗЗ на
высших гармониках приведены в табл.

Таблица

Наименование
параметра

,005 — 0,500

,001 0,05 — 99,00

,01

±25

±3

,95 — 0,92

1
Диапазон
уставок по току 3I0
высших
гармоник (во вторичных значе-ниях), А:

2
Дискретность
уставок по току 3I0
высших
гармоник, А:

3
диапазон
уставок по времени, с

4
Дискретность
уставок по времени, с

5
Основная
погрешность, от уставок, %

по току 3I0
высших
гармоник по времени

6       Коэффициент возврата

 — Защита от ОЗЗ может
выполняться на отключение или на сигнализацию в зависимости от уставки.

значения тока срабатывания по
высшим гармоникам задаются во вторичных значениях тока 3I0.
При расчете уставки следует иметь в виду, что землю составляет примерно 5% от тока
первой гармоники, который появился бы в данной сети при отсутствии компенсации.

8.
Расчет заземляющего устройства

Т.к заземление делаем общим для
обоих сторон, то согласно [3] сопротивление заземления не должно превышать 4
Ом, поэтому в качестве расчетного принимаем .

Т.к. ,[6] то необходимо сооружение
искусственного заземлителя, сопротивление которого должно быть:

В качестве вертикального заземлителя
берем угловую сталь №60 [7] с длиной 3 м, а в качестве
горизонтального(соединительного) — стальную полосу (40*6мм). Сопротивление
грунта в месте сооружения заземлителя с учетом сезонного коэффициента:

.

Сопротивление одиночного заземлителя
:


 

где -длина уголка;

— глубина заложения;

 

м;

Определяем примерное число
вертикальных заземлителей:

 

принимаем

Определяем сопротивление растеканию
горизонтальных электродов

(полос 40х6 мм), приваренных к
верхним концам уголков, по формуле:

 

— длина полосы;

(м) — глубина заложения полосы.

Уточняем сопротивление вертикальных
электродов

Уточненное число вертикальных
электродов определяют при коэффициенте использования

окончательно принимаем 92 уголка.

Для сооружения заземлителя
используем угловые стали диаметром 57 мм, в качестве вертикальных заземлителей,
для их соединения используем полосовую сталь 406 мм. сделаем заземлитель, в виду
высокого удельного сопротивления грунта, в виде ячейки 3333 м с
внутренней ячейкой 66 (для
уравнивания потенциалов на площади КТП) разместив по периметру 92 вертикальных
электродов.

Чертеж заземляющего устройства:


Вывод

В этой курсовой работе я получил неоценимые
знания в области разработки, конструирования и внедрения новых технологий в
системы электроснабжения горного предприятия, которые так важны студентам нашей
специальности. рассмотрел такие важные вопросы в электроснабжение как выбор
силовых трансформаторов для ГПП и схемы электрических соединений
двухтрансформаторной ГПП горного предприятия, выбор и проверка оборудования,
выбор компенсирующего устройства и его защиты, и многое другое. Мой кругозор
расширился, т.к. курсовая работа была очень трудоемкой и в ней приходилось
прорабатывать очень много литературы и справочников, а также пользоваться
другим, более популярными на сегодняшний день, источником информации
(Интернет).


Список
литературы

1.    Герасимов
В.Г. Электротехнический справочник, том 2, 2003 г.

2.      Алиев
И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию, 2003 г.

.        ПУЭ,
6 издание, 2001 г.

.        Щуцкий
В.И. Электрификация подземных горных работ, 1986

.        Плащанский
Л.А. основы электроснабжения горных предприятий, справочник, 2005

.        Плащанский
Л.А. основы электроснабжения горных предприятий, Учебник, 2005

.        Кудрин
Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий, 2005 г.

.        Правила
безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03).

.        Андреев
В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения, 2006 г.

10.   
<HTTP://www.yandex.ru>

.       
Князевский Б.А., Липкин Б.Н.. Электроснабжение промышленных предприятий;

.        Журнал
«Энергетик», 2007, №8.

.        Долин
П.А. основы техники безопасности в электроустановках, 1984 г.

.        Справочник
по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.;
М.:Энергоатомиздат,1990.


приложение

СПЕЦИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ

Оборудования

Количество

1

ТДНС
— 16000/35

2

2

РБС
— 10 — 2*630 — 0.25

2

3

РДЗ
— 2 — 35.IV/400 УХЛ1

2

4

РРЗ
— 35/1000 НУХЛ

4

5

ОДЗ
-35/630 У1

2

6

КРН
35У1

2

7

РТВ
— 35 — 2/10 У1

2

8

ТФЗМ
— 35А

2

9

ТЛ
— 10

13

10

ТПЛ
— 10

1

11

BB/TEL — 10 — 12.5/630 У2

23

12

ОПН
— 10УХЛ1

10

13

НТМИ
— 10 — 66

10

14

ПС
— 10У1

10

15

ЗН
— 10

15

16

КТП
— 400У1

1

17

КЭП
— 10.5 — 50 — 2У1

15

Учебная работа. Электроснабжение горного предприятия