Учебная работа. Электроснабжение карьера

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

Электроснабжение карьера

Введение

Поле угольного разреза «Бачатский» расположено в пределах Бачатского месторождения в северо-западной части Кузнецкого бассейна.

По административному положению поле разреза находится на территории Беловского и Гурьевского районов Кемеровской области российской Федерации. В непосредственной близости от южной границы разреза по долине реки Большой Бачат, проходит электрифицированная железная дорога Новокузнецк-Новосибирск, связывающая месторождение с крупными административными центрами Кузбасса и Сибири. По долине реки Малый Бачат, в 1 км севернее поля разреза, проходит железнодорожная ветка Белово-Гурьевск, к которой примыкают подъездные пути разреза «Бачатский». ближайшим промышленным центром является город Белово, удалённый на 30 км к востоку от месторождения. Населенные пункты: деревни Шестаково, Мамонтово, Артышта, поселок Бачаты, расположенные поблизости, соединены между собой шоссейными и грунтовыми дорогами.

В пределах поля разреза выделены отложения верхнебалахонской подсерии верхнепермского возраста, включающей (в стратиграфической последовательности сверху вниз) Усятскую, Кемеровскую и Ишановскую свиты. [1]

Усятская свита включает пласты VIII-I Внутренние. Мощность свиты составляет 150 м, рабочая угленосность — 9%. Литологический состав вмещающих пород характеризуется переслаиванием песчаников и алевролитов.

Кемеровская свита, развитая на всей площади разреза, характеризуется самой высокой угленосностью благодаря наличию в ней очень мощных пластов Горелого и Мощного. Мощность свиты от почвы пласта Мощного до кровли пласта II характерного изменяется от 153 до 240 м. Рабочая угленосность 20-38%. В составе свиты широко распространены песчаники, мощность слоев которых достигает 30-50 м.

Ишановская свита, вскрытая верхняя часть разреза которой составляет 80 м, содержит 7 пластов угля, промышленное части 10%. В составе свиты преобладают песчаники.

Поле разреза «Бачатский» отрабатывается одновременно тремя эксплуатационными участками (Северным, Центральным и Южным), расположенными в границах единого карьерного поля.

Развитие горных работ осуществляется по продольно-углубочной двухбортовой схеме. Схема вскрытия поля разреза осуществляется как траншеями внешнего заложения, так и скользящими съездами в рабочей зоне и на погашенных бортах.

На транспортировании угля и на перевозке вскрышных пород используется автомобильный транспорт.

Угольный разрез «Бачатский» снабжается электроэнергией от подстанции 220/110/10 кВ «Бачатская» установленной мощностью 2х125=250 МВА.

В данной курсовой работе рассмотрим ведение горных работ на Северном участке «Бачатского угольного разреза».

1. Требования к схемам электроснабжения

Для открытых горных работ применяют схемы продольного, поперечного или комбинированного распределения электроэнергии. любая из схем может иметь односторонние или двухсторонние питание с расположением ЛЭП вне зоны ведения буровзрывных работ. На глубоких карьерах или разрезах с большим количеством одновременно разрабатываемых уступов может применяться радиально-ступенчатая схема питания.

В продольных схемах радиальные и магистральные ВЛ могут сооружаться по трасам, проложенным по поверхности разреза, а также по рабочим уступам и предохранительным бермам вдоль фронта работ. В поперечных схемах по периметру разреза или карьера за технической границей отработки сооружают магистральные бортовые ВЛ, к которым через переключательные пункты подключают ответвления ВЛ или КЛ. Данные ответвления спускаются к местам разработки, пресекая уступы, и дают питание передвижным переключательным пунктам. В комбинированных схемах применяют сочетание продольных и поперечных схем.

Передача электроэнергии производится напряжением 6 кВ воздушной линии. Для распределения электроэнергии по промплощадке разреза существует подстанция 6/0,4/0,23 кВ.

Для электроснабжения потребителей горных работ и отвалов породы предусматриваются следующие уровни напряжения: 6000В — для питания экскаватора и передвижных трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ и 6/0,23 кВ, 0,4 кВ (с изолированной нейтралью) — для питания бурового станка.

Питание токоприемников горных работ осуществляется по стационарным воздушным ЛЭП-6кВ на флангах разреза.

Стационарные ЛЭП-6кВ выполняются на железобетонных или деревянных опорах. Передвижные ЛЭП-6кВ выполнены в виде деревянных опор, установленных на металлических санях. Переключение передвижных ЛЭП-6кВ к стационарным производится через переключательные пункты типа ЯКНО-10.

потребители 0,4 кВ получают питание от передвижных трансформаторных подстанций типа ПКТП, которые подключаются в воздушным ЛЭП-6кВ.

Расчет электрических нагрузок производим в соответствии с РТМ12.25.006 по коэффициенту спроса на основании требований «инструкции по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик», Москва, 1993 г.

2. Расчет электроснабжения участка разреза

2.1 Расчет электрических нагрузок

Таблица 1. Технические характеристики сетевых электроприемников экскаваторов

Тип экскаватораМощность сетевого эл. двигателя, кВтНоминальный ток, АНоминальное напряжение, ВcosjКратность пускового тока, Кратность пускового момента, ЭШ-5.45М52063,560000,85 опер.5,50,7ЭШ-20.75190022560000,85 опер.5,30,9

Таблица 2. Выбор мощности ПКТП для бурового станка

Тип бурового станкаУстановленная мощность, кВтКоэффициент спроса, КСcosjРасчетная мощность, кВтРасчетный ток, АМощность ПКТП, кВА380 В660 В2СБШ-200Н2820,70,7282431249400

Таблица 3. Удельный расход электроэнергии по экскаваторам

НаименованиеУдельный расход электроэнергии, кВт×ч/м3Одноковшовые экскаваторыЭШ-5.45;0,6 — 1,0ЭШ-20.75;1,1 — 1,35

Расчет электрических нагрузок экскаваторов производится по методу удельного электропотребления, если известна годовая производительность Аг экскаваторов, по формуле

, кВт

где — удельный расход электроэнергии для данного типа экскаватора (табл. 3), кВт×ч/м3;

Аг — годовая производительность экскаватора, м3/год (табл. 4);

Тм — годовое число часов использования максимума активной нагрузки, ч.

Расчет электрических нагрузок производим по методу коэффициента спроса применительно к добычным и вскрышным экскаваторам (высоковольтные электропотребители), а также к буровым станкам и другим электроприемникам (низковольтные электропотребители) и заносим в таблицу 5.

; ; ,

где Кс — коэффициент спроса;

Руст — установленная мощность электропотребителей, кВт;

соответствующий данной группы электропотребителей (рис. 1).

Под установленной мощностью Руст понимается суммарная номинальная мощность приемников, присоединенных к сети, за исключением трансформаторов собственных нужд.

Расчетная мощность по фидеру или участку определяется суммированием расчетных мощностей отдельных приемников с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки:

SP = kå

где kå — коэффициент участия в максимуме нагрузки, kå = 0,8¸0,9.

Для синхронных двигателей, работающих с опережающим величина QР принимается со знаком минус, а тока возбуждения , определяется

Электрические нагрузки используются при выборе мощности трансформаторов, сечений линий по нагреву и экономической плотности тока, а также для определения величины потери напряжения в сети при длительном режиме работы электроприемников.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активная нагрузка

Рпик = kпикРнм + Рåн,

где kпик — коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов,

kпик = 1,6¸1,8; Рнм — номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Рåн — суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка электроприемников с синхронным приводом берется равной нулю, а с асинхронным приводом — равной ее номинальному значению.

Таблица 4. годовая производительность экскаваторов

Тип экскаватораАГ, м3/год. 106ЭШ-5.45М1,5ЭШ-20.755,2

Таблица 5. исходные и расчетные данные

Электро-приемникиКол-воМощность Руст, кВтКоэффициентыРасчетная мощностьсos jtgjKcАктивная, Рр, кВтРеактивная, Qр, кварНапряжение 6 кВЭкскаватор ЭШ-4,45М15200,85 опер.-1,250,6312-390Экскаватор ЭШ-20.75119000,7-1,250,61140- 1425Итого:22420—1452-1815Напряжение 0,38 кВ2СБШ-200Н12820,7- 1,250,7198202Итого:——-Всего:32702—1650-1613

2.2 Выбор подстанций и трансформаторов

Для передвижных комплектных трансформаторных подстанций напряжением 35-110/6-10 кВ номинальная мощность трансформаторов ПКТП определяется по расчетной нагрузке электроприемников, питающихся от этой подстанции. При этом должно быть соблюдено условие Sтр ³ SР.

выбранная мощность трансформатора ПКТП проверяется на возможность нормального пуска сетевого двигателя удаленного от подстанции экскаватора.

При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора.

исходные данные для расчета (табл. 1):

Рн1 = 282 кВт; cosjн1 = 0,7; Кс1 = 0,7;

Рн2 = 520 кВт; cosjн2 = 0,85 (опер.); Кс2 = 0,6;

Рн3 = 1900 кВт; cosjн1 = 0,7;Кс3 = 0,6.

РР1 = Кс1× Рн1 = 0,7×282 = 198 кВт,

РР2 = Кс2× Рн2 = 0,6×520 = 312 кВт,

РР3 = Кс3× Рн3 = 0,6×1900 = 1140 кВт.

При расчете реактивной нагрузки экскаваторов с синхронным приводом, находим коэффициенты их загрузки ½b½ и по рис. 1 при известных cosjН и Iв = Iвн определяем значения cosjР:

Расчетная реактивная нагрузка экскаваторов:

QP1 = РР1×tgjР1 = 198×1,02 = 202 квар,

QP2 = РР2×tgjР2 = -312×1,25 = -390 квар,

QP3 = РР3×tgjР3 = -1140×1,25 = -1425 квар.

Расчетная нагрузка по участку в целом:

SP = KS

кВ×А.

Принимаем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВ×А, установленный на передвижной комплектной трансформаторной подстанции 35/6 кВ. Паспортные данные трансформатора ТМН-2500/35: Uвн=35 кВ; Uнн=6,3 кВ; Рхх=6,2 кВт; Ркз=25 кВт; Uкз=6,5%.

выбираем источник питания для бурового станка 2СБШ-200Н, который имеет расчетную активную мощность РР=198 кВт.

Мощность трансформатора определяется:

, кВ×А

где cosjР — средневзвешенное , кВ×А

Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (табл. 6), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВ×А.

2.3 Расчет электрических сетей

Сечения воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В следует выбирать по нагреву токами нагрузки с последующей проверкой по экономической плотности тока (только ЛЭП напряжением 6-35 кВ со сроком службы более 5 лет), на термическую устойчивость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные ЛЭП напряжением 6-10 кВ), по допустимой потере напряжения.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчетного тока IР с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:

IР £ Iдоп,

Расчетный ток в линии

где Uн — номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

где jэк — экономическая плотность тока, А/мм2

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

минимальное сечение

где tп — приведенное время.

Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами a=7; для кабелей с таким же напряжением, но с алюминиевыми жилами a=12.

Таблица 6. техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций типа ПСКТП-100/6, ПСКТП-250/6 и ПСКТП-400/6 с сухим трансформатором

№, п/пНаименованиеПСКТП-100/6ПСКТП-250/6ПСКТП-400/61.Номинальная мощность, кВА1002504002.Номинальное первичное напряжение, В6000600060003.Номинальное вторичное напряжение, В400/2304004004.Напряжение короткого замыкания, %3,73,53,55.Ток холостого хода, %63,52,56.потери холостого хода, Вт950180023007.Потери короткого замыкания, Вт127027003800

Таблица 7. Основные конструктивные параметры кабеля (справочные величины) и длительно допустимые токовые нагрузки на гибкие силовые кабели, применяемые на карьерах

Число и номинальное сечение жил, мм²Номинальный наружный диаметр, мм (справочные величины)Расчётная масса, кг/км (справочные величины)длительно допустимые токовые нагрузки, А, при номинальной температуре окружающего воздуха 25°СосновныхзаземлениявспомогательныхКГЭ, КГЭ-Т, КГЭ-ХЛКГЭ, КГЭ-ТКГЭ-ХЛ3х101х61х641,22170823х161х61х643,825221061173х251х101х646,430141411573х351х101х650,236411701893х501х161х1053,943092132353х701х161х1063,358352602883х951х251х1066,569983133463х1201х351х1072,082623674033х1501х501х1077,698024134583х101х6-41,2212582913х161х6-43,825071061173х251х10-46,430061411573х351х10-50,236361701893х501х16-53,943772132353х701х16-63,359662602883х951х25-66,571393133463х1201х35-72,084313674033х1501х50-77,69997413

указанные нагрузки даны для длительно допустимой температуры на жиле +65оС.

Выбираем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2.

Определим расчетные токи во всех элементах сети.

Расчетный ток в низковольтном кабеле 2СБШ-200Н

, А

Расчетный ток воздушного спуска бурового станка принимаем равным номинальному первичному току трансформатора ПСКТП

IР1вн = I1вн = 38,5 А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-5.45М , А.

Расчетный ток экскаватора ЭШ-20.75 , А.

Принимаем сечения: кабелей (табл. 7):

СБШ-200Н — 2 (3х70+1х25+1х10) типа КГЭ, Iдоп = 2х250, А;

ЭШ-5.45М — (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, Iдоп = 90, А;

ЭШ-20.75 — (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, Iдоп = 180, А.

учитывая, что от одного воздушного спуска могут работать два экскаватора, найдем расчетный ток от двух экскаваторов

, А.

Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа АС-70 с Iдоп = 265 А

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:

2СБШ-200Н: кабель КГЭ(3х70) — Rо=0,26 Ом/км; Хо=0,069 Ом/км;

ЭШ-5.45М: кабель КГЭ(3х16) — Rо=1,12 Ом/км; Хо=0,094 Ом/км;

ЭШ-20.75: кабель КГЭ(3х50) — Rо=0,35 Ом/км; Хо=0,072 Ом/км;

Воздушная линия (3х70) — Rо=0,45 Ом/км; Хо=0,36 Ом/км.

Сопротивление линий (соответственно):

. R =(Rоl)/2 =(0,26×0,4)/2=0,05 Ом, Х =(Хоl)/2=(0,069×0,4)/2=0,02 Ом;

. R = 1,12×0,35 = 0,39 Ом, Х = 0,094×0,35 = 0,03 Ом;

. R = 0,35×0,3 = 0,1 Ом, Х = 0,072×0,3 = 0,02 Ом;

. R = 0,45×1,1 = 0,49 Ом, Х = 0,36×1,1 = 0,4 Ом — до ЭШ-5.45М;

R = 0,45×1,6 = 0,72 Ом, Х = 0,36×1,6 = 0,58 Ом — до ЭШ-20.75 и 2СБШ-200Н.

после определения токов короткого замыкания необходимо проверить выбранные сечения кабеля КГЭ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).

Проверку сети по допустимым потерям напряжения на зажимах электроприемников производим для трех режимов работы: нормального рабочего, пикового, пускового при пуске наиболее мощного приемника.

Напряжение на зажимах n-го приемника в нормальном режиме

где Uо — напряжение холостого хода трансформатора, В;

UН — номинальное напряжение приемника, кВ;

Рm и Qm — соответственно суммарное активные и реактивные мощности, передаваемые по m-му участку, кВт и квар;

Rm и Хm — соответственно активное и реактивное сопротивление m-го участка сети, Ом.

Напряжение на зажимах двигателя во время пуска удаленного и наиболее мощного двигателя в группе:

где — потеря напряжения в сети в общих с пускаемым двигателем элементах сети;

Iп — пусковой ток, А; cosjп=0,3-0,5 — коэффициент мощности приемника в режиме пуска.

Синхронный двигатель пускается как асинхронный.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активную нагрузку определяем следующим образом:

Рпик =Кпик×Рнм + Рåн, кВт

где Кпик — коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, принимается равным 1,6-1,8;

Рнм — номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Рåн — суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.

При пиковом режиме реактивная нагрузка приемников с синхронным приводом принимается равной нулю, а приемников с асинхронным приводом — равной ее номинальному значению.

Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме используем формулу для определения потери напряжения в нормальном режиме.

Согласно ГОСТ напряжение на зажимах в нормальном режиме должно удовлетворять условию Uдв = (0,96 ¸ 1,1) Uн.

В режиме пиковых нагрузок Uпик ³ 0,9Uн. В режиме пуска U ³ 0,75Uн.

Сопротивление низковольтного кабеля 2СБШ-200Н приведено к ступени напряжения 6 кВ.

Проверим выбранную сеть в режиме пуска наиболее мощного двигателя (экскаватор ЭШ-20.75).

В, что составляет 0,67Uн < 0,75Uн.

Условие проверки по пуску не выполняется. В этом случае необходимо взять более мощный трансформатор на ПКТП-35/6.

Принимаем трансформатор ТМН-6300/35. Паспортные данные трансформатора: Sтн = 6300 кВ×А; U1 = 35 кВ; U2 = 6,3 кВ; Ркз = 46,5 кВт; uк = 7,5%.

кроме того, увеличим сечение воздушных линий до 95 мм2 (Iдоп=330 А), кабеля КГЭ для экскаватора ЭШ-20.75 до 95 мм2 (Iдоп=265 А).

Тогда напряжение на зажимах сетевого двигателя при пуске будет равно Uпуск.з = 4532 В, что составляет 0,755Uн.

2.4 Расчет токов короткого замыкания

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности).

,

где Uб — базисное напряжение по данной ступени трансформации, Uб=6,3 кВ;

Х*Sс — суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл. 9).

Токи от синхронных двигателей (СД)

It = ktIнS,

где IнS — суммарный номинальный ток СД, кА

IнS = ;

kt — кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.

Таблица 9. Расчетные формулы для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения, приведенные к базисным условиям

Элементы системы электроснабженияРасчетные формулыПримечаниеСопротивление энергосистемыcк бс=, где Sкз-мощность трехфазного короткого замыкания на шинах ГПП, от которой питается участковая подстанцияДвухобмоточные трансформаторыc*бт = Линия электропередачиc*бл = cоlДля ВЛ-6-35 кВ

cо = 0,4 Ом/кмr* бл = Для КЛ-6 (10) кВ

cо = 0,08 Ом/кмcо бл = Для КЛ-35 кВ

cо = 0,12 Ом/кмСинхронные двигателиc*бсD =

Трехобмоточные трансформаторы

Х*расч. = Х*S,

где Х*расч. — суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания;

SS — суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВ×А;

Sб — базисная мощность, МВ×А.

При Х*расч. > 3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.

Суммарный ток короткого замыкания в данной точке

,

где Iti — ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t, кА;

n — количество источников.

Ударный ток

,

где k y — ударный коэффициент.

При rS £ 0,3ХS, kу = 1,8, тогда iy = 2,55I².

Полный ток короткого замыкания

При kу = 1,8 Iy = 1,52I или Iу » 0,6iy.

Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени .

Токи двухфазных коротких замыканий определяются по следующим формулам

; ; .

С целью проверки кабеля экскаватора ЭШ-20.75 на термическую устойчивость от действия токов к.з., выполним расчет тока к.з. для схемы электроснабжения, приведенной на рис. 2, когда к спуску 3 подключен экскаватор ЭШ-5.45М. Тогда схема примет вид:

Выбираем базисные величины: Sб = 100 МВ×А; Uб = 6,3 кВ.

Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.

Сопротивление питающей системы Хс = 0.

Сопротивление трансформатора (рис. 5)

Сопротивление ВЛ-6:

Сопротивление кабельных ЛЭП-6: Х*4 = 0,03×2,5 = 0,07,

Х*8 = 0,02×2,5 = 0,05.

Сопротивление синхронных двигателей:

Упростим схему замещения (см. рис. 5).

Х*10 = Х*1 + Х*2 = 1,19 + 0,35 = 1,54;

Х*11 = Х*6 +Х*7 + Х*8 + Х*9 = 0,45 + 0,6 + 0,05 + 11 = 12,1

Х*12 = Х*4 + Х*5 = 0,07 + 40 = 40,07.

Определяем возможность объединения синхронных двигателей:

, т.е. находится в пределах 0,4 — 2,5.

Следовательно источники S2 и S3 можно объединить.

Параметры объединенной цепи будут равны:

Расчетное сопротивление цепи синхронных двигателей.

Х*СД расч. =

Находим кратность токов к.з., посылаемых синхронными двигателями:

для Х*СД расч.= 0,98 и t = ¥; Кt = 1,3.

ток к.з., посылаемый синхронными двигателями:

кА.

Ток к.з. от энергосистемы в точке К1:

кА.

Суммарный ток к.з. в точке К1:

кА.

Минимальное сечение ВЛ-6 по условию термической устойчивости: мм2, что меньше выбранного сечения 95 мм2.

минимальное сечение кабелей экскаватора ЭШ-20.75: мм2.

2.5 Расчет токов однофазного замыкания на землю в сети 6 кВ

Расчет производится с целью выбора и настройки релейной защиты от однофазных замыканий, а также для определения величины допустимого сопротивления защитного заземления. Для сети с изолированной нейтралью.

,

где Uл — линейное напряжение сети, кВ;

СS — суммарная емкость на фазу сети 6-10 кВ, мкФ,

,

где lв и lк — длина соответственно воздушных и кабельных линий напряжением 6-10 кВ, км;

Ск-удельная емкость на фазу кабельной ЛЭП напряжением 6-10 кВ, мкФ/км (таблица 10); nэк — количество экскаваторов, подключенных к сети напряжением 6-10 кВ.

Для приближенных расчетов величину тока однофазного замыкания на землю можно определить по формуле

где Uл — линейное напряжение, кВ.

2.6 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

Высоковольтные электрические аппараты выбираем по условиям длительного режима работы и проверяем по условиям коротких замыканий. При этом для всех аппаратов производится выбор по напряжению; выбор по нагреву при длительных токах; проверка на электродинамическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с номинальным током до 60 А); проверка на термическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями); выбор по форме исполнения (для наружной и внутренней установки).

Таблица 10. Удельные емкости на фазу, 10-3 мкФ/км

Воздушных линий с высотой подвески проводов 6 мСечение провода линии, мм2162535507095120линия с заземляющим проводом5,045,155,215,35,415,485,57линия без заземляющего провода4,434,54,554,634,694,754,86Бронированных трехжильных кабелей с бумажной пропитанной изоляциейСечение жил кабеля, мм21625355070951201801852406 кВ11514016018021024027031536040010 кВ9511013014016019020024026030035 кВ—-145170180210220240Токоведущих жил по отношению к заземляющему экрану кабеля марки КГЭ, КШВГСечение жил кабеля, мм21625355070951201506 кВ23029033036043049053059010 кВ230220250280320350570420

2.7 Расчет защитного заземления

Общее заземляющее устройство карьера должно состоять из центрального контура и местных заземляющих устройств. Допускается работа передвижных ПП, КТП без местных заземляющих устройств при наличии дополнительного заземлителя (аналогично центральному), подключенного к центральному заземляющему устройству таким образом, чтобы при выходе из строя любого элемента заземляющего устройства сопротивление заземления в любой точке заземляющей сети не превышало 4 Ом. Длина заземляющих проводников до одного из центральных заземляющих устройств не должна превышать 2 км. Центральное заземляющее устройство выполняется в виде общего заземляющего контура у подстанции напряжением 110-35/6-10 кВ или в виде отдельного заземляющего устройства в карьере. Местные заземляющие устройства выполняются в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных ПП, КТП-6-10/0,4 кВ и других установок.

Заземляющий трос прокладывается на опоре ниже проводов линии электропередачи. Расстояние по вертикали от нижнего провода ЛЭП до троса должно быть не менее 0,8 м.

При устройстве местного заземления у ПП сооружение дополнительных местных заземлителей передвижной машины, оборудования и аппаратов, питающихся от этого ПП, не требуется.

Согласно Единым правилам безопасности величина сопротивления заземления у наиболее удаленной электроустановки должна быть не более 4 Ом.

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства

где r — удельное максимальное сопротивление земли, Омžм, [л. 8, с. 276, табл. 7.14]

Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства проверяется по току однофазного замыкания на землю

В качестве допустимой величины сопротивления заземляющего устройства следует принимать наименьшее значение из расчетных по удельному сопротивлению земли и по току однофазного короткого замыкания на землю, но не более 4 Ом.

Сопротивление центрального заземлителя

где Rз.п — сопротивление заземляющих проводников от центрального заземлителя до наиболее удаленного заземляемого электроприемника, Ом.

Rм.з — сопротивление магистрального заземляющего провода, Ом; Rз.ж — сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки, Ом.

Сопротивление магистрального заземляющего провода, проложенного по опорам воздушных ЛЭП,

где lм.з — длина магистрали заземления, км;

Rомз — удельное активное сопротивление провода, Ом/км.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки

где lз.ж — длина заземляющей жилы кабеля, км;

Rоз.ж — удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.

количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства

где R — сопротивление растеканию одиночного заземлителя, Ом; (табл. 11),

hн — коэффициент использования электродов заземления (табл. 12).

Рассчитаем защитное заземление применительно к схеме электроснабжения участка карьера, представленной на рис. 2.

Исходные данные:

  • Удельное сопротивление грунта — r = 1 Ом. см. 104
  • Длина магистрали заземления от приключательного пункта экскаватора ЭШ-20.75 до ПКТП-35 — l м.з. = 1,6 км
  • Длина заземляющей жилы кабеля КШВГ-6 экскаватора ЭШ-20.75 — l з.ж.= 0,3 км
  • Удельное сопротивление заземляющей жилы Rо.з.ж. = 0,74 Ом/км (для сечения заземляющей жилы 25 мм2).

  • ток однофазного замыкания на землю (по упрощенной формуле)
  • Таблица 11. Сопротивление растеканию одиночного заземлителя

    Схема расположения заземлителяТип заземли-теляФормулы расчета сопротивления растеканиюТиповые параметры заземлителяСопротивление растеканию, ОмПримечаниеВертикальныйКруглая сталь

    d = 16 мм; l = 5 м

    Угловая сталь

    х50х5 мм; l = 2,5 м

    х60х5 мм; l = 2,5 мR=0,236rрасч

    R=0,227rрасч

    R=0,338rрасч

    R=0,328rрасчl > dВертикальный в скважинеКруглая сталь

    d = 12 мм; l = 20 м

    d = 16 мм; l = 20 м

    Полосовая сталь

    х4 мм; l = 20 м

    х4 мм; l = 20 мR=0,071rрасч

    R=0,068rрасч

    R=0,069rрасч

    R=0,066rрасчl > dВертикальный углубленныйКруглая сталь

    d = 12 мм; l = 5 м

    d = 16 мм; l = 5 м

    Угловая сталь

    х50х5 мм; l = 2,5 м

    х60х5 мм; l = 2,5 мR=0,027rрасч

    R=0,218rрасч

    R=0,318rрасч

    R=0,304rрасчl > d=0,7+0,5l

    t = 0,3 мГоризонтальныйПолосовая сталь

    х4 мм; l = 50 м

    х4 мм; l = 50 мR=0,043rрасч

    R=0,041rрасчЕсли электрод круглый диаметром d, то b=2d

    Таблица 12. Коэффициенты использования hн заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи

    Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине, a/lЧисло труб (уголков), nhн120,84 — 0,8730,76 — 0,850,67 — 0,72100,56 — 0,62150,51 — 0,56200,47 — 0,5220,90 — 0,9230,85 — 0,8850,79 — 0,83100,72 — 0,77150,66 — 0,73200,65 — 0,70320,93 — 0,9530,90 — 0,9250,85 — 0,88100,79 — 0,83150,76 — 0,80200,74 — 0,79

    Допустимое В качестве магистрального заземляющего провода, прокладываемого по опорам ВЛ, принимаем сталеалюминевый провод сечением 35 мм2, для которого Rом.з = 0,91 Ом/км

    Сопротивление заземляющего провода Rм.з=1,6.0,91=1,46 Ом.

    Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля, питающего экскаватор ЭШ-20.75 (сечение заземляющей жилы кабеля 25 мм2)

    Rз.ж. = 0,3. 0,74 = 0,22 Ом.

    Сопротивление центрального заземляющего устройства, сооружаемого у подстанции 35/6 кВ

    Ом.

    Величина сопротивления искусственного заземлителя (обсадные трубы скважин) определяется выражением

    , Ом

    где Rе.з.-сопротивление естественного заземлителя..

    В районе расположения подстанции 35/6 имеются геологоразведочные скважины с обсадными трубами, используем их для устройства центрального заземлителя. учитывая, что сопротивление естественного заземлителя в данном случае равно 10 Ом, определим сопротивление искусственного заземлителя Ом

    Сопротивление растеканию одного электрода заземления, выполняемого из круглой стали d = 16 мм, l = 5 м (электрод вертикальный), определяем по таблице 10.

    Ом

    количество одиночных заземлителей центрального заземляющего устройства

    Заключение

    Цель курсовой работы — закрепление теоретических знаний в решении практической задачи по обеспечению эффективной и безопасной эксплуатации электрооборудования на открытых горных работах.

    Расчет электроснабжения данного участка показал следующее:

    система электроснабжения участка разреза выбрана оптимально;

    выбранное электрооборудование позволяет эффективно и безопасно веси горные работы в соответствии с требованиями промышленной безопасности.

    Список литературы

    электроснабжение трансформатор замыкание аппаратура

  • Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. М.: Недра, 1988.
  • Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных разрезов и обогатительных фабрик. Под ред. Ш.Ш. Ахмедова, М.: недра, 1988.
  • Справочник энергетика карьера. Под ред. В.А. Голубева, М.: Недра, 1986.
  • Правила устройства электроустановок. №204,2002.
  • Электрификация горных работ. Под ред. Г.Г. Пивняка, М.: Недра, 1992.
  • Электропривод и электрификация открытых горных работ. Под ред. Б.П. Белыха Б.П., М.: Недра, 1983.
  • Открытые горные работы: справочник /К.Н. Трубецкой [и др.]. — М.: Горн. бюро, 1994.
  • Учебная работа. Электроснабжение карьера