Проект электроснабжения шахты
Содержание
Введение
1.
Охрана труда и
промышленная безопасность
2.
Расчет схемы
электроснабжения напряжением 3000(3300)В
Введение
Проект строительства ЗАО
«Шахта «Костромовская» выполнен институтом «Кузбассгипрошахт» в 2001 году.
Проект прошел экспертизу и утвержден в установленном порядке.
Поле шахты
«Костромовская» расположено в юго-западной части Ленинского
геолого-экономического района Кузбасса, в пределах Никитинского
каменноугольного месторождения и включает в себя восточную часть геологического
участка «Поле шахты «Никитинская-1» и западную часть геологического участка
«Поле шахты «Проектная». размеры шахтного поля в принятых границах состовляют:
по простиранию – 5,4 км; вкрест простирания – от 1,1 км у западной границы, до 3,5 км в центре, площадь – 14,6 км 2.
Промышленные запасы
добываемого угля в принятых границах отработки составляют 24430 тыс.т.
Вскрытие шахтного поля
осуществляется тремя центральными наклонными стволами: путевым, конвейерным и
вентиляционным, разбивающим шахтное поле на два крыла: западное и восточное.
Стволы проходятся по пласту 19 с присечкой пород почвы. На флангах шахтного
поля проходятся фланговые наклонные стволы: западный и восточный.
Подготовка шахтного поля
панельная: в каждом крыле – по односторонней уклонной панели. Подготовка
панелей в обоих крыльях осуществляется центральными наклонными и фланговыми
стволами.
Система разработки: длинными
столбами по простиранию, с полным обрушением кровли.
Проходка подготовительных
выработок осуществляется проходческими комбайнами КСП-32 (Украина) и ГПКС
(россия).
Отработка пласта 19
производится механизированным комплексом JOY.
Транспорт горной массы из
очистных и подготовительных забоев до поверхностного технологического комплекса
принят конвейерный, ленточными конвейерами типа КЛК – 800,1000,1200; 4Л – 1400-5П,
с автоматической системой управления и контроля.
Для доставки материалов,
людей и оборудования с поверхности по горным выработкам используется подвесная
монорельсовая дорога с дизель-гидравлическими локомотивами DZ -66, DZ-1800, DZL-110F.
Шахтная подземная связь
осуществляется комплексом ШТСИ-4.
Электроснабжения шахты
осуществляется глубоким вводом от подстанции ПС 110/ 6/6,6 «Костромовская», с
трансформаторами мощностью 10000 кВА.
способ проветривания
горных выработок – нагнетательный, система проветривания — единая, схема
проветривания – фланговая.
Аэрогазовый контроль
горных выработок осуществляется системой « Микон -1Р».
1. Охрана труда и
промышленная безопасность
Электроснабжение шахты
осуществляется от подстанции ПС 110/6,6/6,3 кВ «Костромовская», с
трансформаторами ТДТНШ 10000-110/6,6/6,3 кВА. Подстанция с 4 секциями шин: 2
секции на напряжение 6,6 кВ для электроснабжения подземных электроприемников, 2
секции на напряжение 6,3 кВ для электроснабжения поверхностных
электроприемников.
Питание, распределение,
защита по напряжению 6 кВ осуществляется высоковольтными ячейками КРУВ-6
различных модификаций. В настоящее время на шахте используются электроприемники
напряжением 127 В и 660 В. Для питания электроприемников используются
участковые трансформаторные подстанции типа ТСВП и КТПВ.
защита участковых
электрических установок и сетей от токов короткого замыкания осуществляется
применяемыми автоматическими выключателями ВВ-250Р, ВВ-400Р. Для дистанционного
пуска, остановки и защиты электродвигателей установок и механизмов применяются
рудничные магнитные пускатели: ПВИ-БТ; ПВР; ПВИР, ПВИ H+R. Питание ручного
электроинструмента и сетей освещения осуществляется шахтными пусковыми
агрегатами АПШ.м.
Передача и распределение
электрической энергии в подземных выработках производится кабелями СБ, СБг,
КГЭН, КГЭШ, КОГРЭШ.
При эксплуатации и
обслуживании электрооборудования опасность для работающих представляют
следующие вредные и опасные факторы:
— протекание
электрического тока через организм человека;
— воздействие
электрической дуги;
— воздействие
биологически активного электрического поля;
— воздействие
биологически активного магнитного поля;
— воздействие
электростатического поля;
— воздействие
электромагнитного поля;
Анализ состояния охраны
труда и промышленной безопасности на шахте при эксплуатации и обслуживании
электрооборудования показал:
1. эксплуатацию и обслуживание
электрооборудования осуществляет электротехнический и электротехнологический
персонал. Согласно требований ПТЭЭП персонал подготовленный, в процессе работы
на предприятии периодически обучается и проходит проверку знаний МПОТ (ПБ) ЭЭУ,
ПТЭЭП, ПБ в угольных шахтах и других нормативно-технических документов. Анализ
выполнения данного требования выявил недостатки:
— в связи с большой
численностью персонала и производственной занятостью специалистов, назначенных
в комиссию по проверке знаний, качество предэкзаменационной подготовки, обучения
и проверки знаний не всегда удовлетворительно.
Предложение:
законодательным актом обязать работодателей иметь на предприятии штатных
специалистов по обучению и проверке знаний.
2. Имеются проблемные
вопросы в укомплектованности шахты обслуживающим персоналом:
— не укомплектована
бригада по производству ежеквартальной ревизии и обслуживанию высоковольтного
оборудования;
— не укомплектована
бригада по обслуживанию телефонной связи и автоматики;
причины этих вопросов комплексные.
Для продвижения своей
техники на рынке производители в инструкциях по эксплуатации рекламируют, что для
обслуживания своей техники нужно или минимальное количество или вообще не
требуется обслуживающий персонал. Это приводит к тому, что собственник из
экономических соображений жестко ограничивает количество персонала.
Также, уровень заработной
платы не всегда соизмерим с необходимым уровнем квалификации персонала.
Собственник считает, что новая и «компьютерная» техника работает сама, и нет
необходимости платить достойную заработную плату, чтобы на производстве
работали люди с соответствующим образованием и уровнем квалификации. В
результате мы имеем недокомплект обслуживающего персонала: с одной стороны
собственник стремится снизить затраты на Производство, с другой – специалисты с
образованием и квалификацией не приходят на шахту.
Предложение:
— заставить
законодательным актом производителей прописывать жесткий регламент по
количеству и качеству обслуживающего персонала;
2.Расчет схемы
электроснабжения напряжением 3000(3300)В.
Расчет схемы
электроснабжения выполнен на примере условий «Шахта Костромовская» с условным
применением оборудования очистного забоя:
— комбайн SL-500 фирмы «Айкхофф»;
— учатковая понижающая
трансформатрная подстанция ЕН-1500/6/3,3 со съемными контакторными блоками НРС
450-1, встроенными в оболочку подстанции;
техническая
характеристика ЕН-1500/6/3.3
S тр = 1500 кВА
Uвн = 6300 В
Uнн = 3300 В
Iвн = 144,3 А
Iнн = 262, 4 А
Uкз = 4,2 %
Pхх = 3200 Вт
Pкз = 8200 Вт
техническая
характеристика НРС 450 – 1
Номинальное напряжение 3300
В
Номинальный ток 400 А
Отключающая способность 20
кА
ток уставки защиты от
перегруза 1-450 А
ток уставки защиты от
токов к.з. 10-990; 1000-3000 А
— кабель для питания
трансформаторной подстанции марки СБ;
— кабель для питания
комбайна марки КГЭН6;
В расчете выполнено:
— определение токов
короткого замыкания;
— проверка электрических
аппаратов и кабелей по режиму короткого замыкания;
— проверка уставок тока
срабатывания реле защиты от токов короткого замыкания;
Расчет выполнен согласно
«Инструкция по выбору и проверке электрических аппаратов, кабелей и устройств
релейной защиты в участковых сетях угольных шахт напряжением 3000 (3300) В » РД
05 – 387 – 00.
Для выполнения расчета
составляем принципиальную однолинейную схему электроснабжения с указанием
количества и типов оборудования, марки и длины кабелей, точек определения
короткого замыкания (схема №1).
Определение токов
короткого замыкания
Расчет эффективных
значений токов короткого замыкания (к.з.) в сетях напряжением 3000 (3300) В
осуществляется в целях определения максимального значения тока трехфазного
короткого замыкания, необходимого для проверки коммутационной аппаратуры на
отключающую способность и кабелей на термическую стойкость, а также
минимального значения тока двухфазного короткого замыкания, необходимого для
проверки уставок средств защиты.
Расчетный максимальный
ток трехфазного короткого замыкания для любой точки сети (А) может быть определен по формуле
,
(1)
где — номинальное низшее (НН)
напряжение трансформатора передвижной участковой трансформаторной подстанции
(ПУПП), В;
— коэффициент, определяющий
изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора ПУПП при использовании
отпаек на первичной обмотке этого трансформатора; в зависимости от положения
отпаек принимает следующие значения:
отпайка -10% -5% 0 +5%;
1,1 1,05 0 0,95;
,
— соответственно активное и индуктивное
сопротивление цепи трехфазного короткого замыкания, Ом.
Значения и , определяют по
формулам:
;
(2)
,
(3)
где R, Х — соответственно
активное и индуктивное сопротивление распределительной сети шахты до сборных
шин РПП-6, от которых получает питание ПУПП, Ом;
, — соответственно сечение основных (силовых)
жил (мм2) и длина (км) кабеля на напряжение 6 кВ от РПП-6 до ПУПП;
— коэффициент трансформации
для междуфазных напряжений трансформатора ПУПП:
, (4)
здесь — номинальное высшее (ВН) напряжение
трансформатора ПУПП, В;
—
индуктивное сопротивление трансформатора ПУПП, приведенное к вторичной
обмотке трансформатора. Ом;
,
— соответственно сечение основных
(силовых) жил (мм2) и длина (км) последовательно включенных i—x кабелей, составляющих радиальную линию от ПУПП до точки
трехфазного короткого замыкания;
п — количество кабелей длиной и сечением ;
0,375 — активное сопротивление
основной жилы 1 км кабеля с номинальным сечением 50 мм2 при
температуре 20 °С,
Ом/км;
—
индуктивное сопротивление 1 км кабеля на напряжение 3000 (3300) В сечением , Ом/км; указывается в технической информации
(технических условиях) на кабели, а при отсутствии справочных данных может быть
принято равным 0,08 Ом/км.
значения R и Х
определяют в соответствии с Инструкцией по выбору и проверке электрических
аппаратов напряжением выше 1200 В (к § 497 ПБ).
Для расчета значение принимают
минимальным исходя из наименьшего удаления ПУПП от РПП-6, предусмотренного
схемой подготовки выемочного участка.
, , Определяем значения Rт2 = Rт1 Rт1 = 0, т.к. активное сопротивление Rт2 = Rл1 = 0,15*0,45 = 0,0675 Ом; 0,15 – активное 0,45 – длина кабельной Хт1 = Хс Хс = 0, т.к. глубокий ввод 110/6 кВ; Хр = 0, т.к. реактор отсутствует; Хтр = 2 Хтр (таблица 2, инструкция по выбору и Хт1 = Хтр = 2* 0,417 = 0,834 Ом; Хт2 = Хт1 Хл1 = 0.08 * 0.45 = 0,036 Ом; 0,08 – индуктивное 0,45 — длина кабельной Хт2 = 0.834 + 0.036 = 0,86 Ом; Fв = 95 мм2; Lвmin = 0,5 км (минимальная длина кабеля от РПП-6 до ПУПП при работе очистного забоя в демонтажной камере); ; = от Хтр=10 * (3,3)2* 4,2 / 1500 Fi = Fл3 = 70 мм2; Li = Lл3 = 0,3 км; Xki = 0,08 Ом/км Rт3 (кз) = (0,0675 + 0.375 * (50 * 0,5)/95)) Xт3 (кз) = ( 0,834 + 0,08 * 0,5) * ( I т1 (3) (кз) = 1,05 * 3300 *1,05 / 1,73 * √ Расчетный минимальный ток , где , — соответственно Значения и определяют по формулам: ; , где , — соответственно Определяем значения Fв = 95 мм2; Fi = Fл3 = 70 мм2 Li = Lл3 = 0,3 км; Rт3 (кз) = (0,0675 + 0,423 * ((50 * 2) / 95)) Xт3 (кз) = (0,834 + 0,08 * 2) * ( 1.05/1.81)2 I т1 (2) (кз) = 0,95 * 3300 * 1,05 / 2 * √ Проверка электрических Выбор электрических Проверку электрических , где — предельно отключаемый ток защитного — Отключение максимальных Проверку кабелей по , где — предельно допустимый кратковременный ток — значения тока определяют по формуле , где с — коэффициент, F — принятое сечение основной (силовой) жилы кабеля, мм2; — Значение коэффициента с Для выключателей , где — время отключения токов короткого Значение времени указывается в инструкции по эксплуатации Кабели на напряжение 3000 Iо — контакторного блока НРС 450-1 = 20000 А I т1 (3) (кз) = 3298,5 А 20000 ≥ 1,2 * 20000 ≥ 3958,2 Условие выполняется. Принимаем: с = 105; F = 70 мм2; = = 16435 ≥ 1,2 * 16435 ≥ 3958,2 Условие выполняется Проверка уставок тока Величину уставки тока для токовых реле, у , где — максимальный рабочий ток От ПУПП получает питание определяем , где — начальный пусковой ток одного из Выбранная уставка тока , где =1,5 — коэффициент чувствительности = Ркомб = 500 кВт;
Принимаем: I т1 (2) (кз) = 2306,7 А 2306,7 / 700 ≥ 1,5 3,29 ≥ 1,5 Условие выполняется
(5)
— соответственно номинальное
напряжение на стороне НН (кВ) и напряжение короткого замыкания (%)
трансформатора ПУПП номинальной мощностью , кВА.
формулы для расчета к.з. в т.1 схемы № 1.начения
формулы для расчета к.з. от РПП-6 до ПУПП при работе очистного забоя в
демонтажной камере);вых сетях угольных шахт на
+ Rл1
; Ом
определяется с учетом кабельной линии.
сопротивление кабеля Ом/км сечением 120 мм2.
линии 1 (л.1 схема №1)
+ Хтр + Хр; Ом
проверке электрических аппаратов напряжением выше 1200 В (к § 497 ПБ).
+ Хл1; Ом
сопротивление кабеля, Ом/км;
линии 1 (л.1 схема №1)
6000/ 3300 = 1.81
= 1.05 при отпайке -5 %
=0,305; Ом
* ( 1.05/1.81)2 + 0.375 * 50 * (0.3 / 70) = 0.136 Ом;
1.05/1.81)2 + 0,305 + 0,08 * 0,3 = 0,623 Ом;
(0, 136)2 + (0,623)2 = 3298,5 А
двухфазного короткого замыкания для любой точки сети (А)
может быть определен по формуле
(6)
активное и индуктивное сопротивление цепи двухфазного короткого замыкания, Ом.
(7)
(8)
сечение основных (силовых) жил (мм2) и длина (км) кабеля на
напряжение 6 кВ от РПП-6 до ПУПП; для расчета значение принимают исходя из фактического удаления
ПУПП от РПП-6 в соответствии с технологической схемой ведения горных работ на
выемочном участке; 0,423 — активное сопротивление основной жилы 1 км кабеля с номинальным сечением 50 мм2, пересчитанное для температуры нагрева 65 °С,
Ом/км.
формулы для расчета к.з. в т.1 схемы № 1.
* ( 1.05/1.81)2 + 0,423 * (50 * (0,3 / 70)) = 0,263 Ом;
+ 0,305 + 0,08 * 0,3 = 0,6634 Ом;
(0,263)2 + (0,6634)2 = 2306,7 А
аппаратов и кабелей по режиму короткого замыкания.
аппаратов и кабелей на напряжение 3000 (3300) В производят по номинальному
напряжению и рабочему току цепи без учета токов кратковременных перегрузок, а
их проверку — по режиму короткого замыкания.
аппаратов на коммутационную способность в целях обеспечения надежного
отключения максимальных токов короткого замыкания, которые могут возникнуть в
защищаемом присоединении, производят исходя из условия
(13)
аппарата. А;
расчетный максимальный ток трехфазного короткого замыкания на выходе этого
аппарата, А; определяют по формуле (1).
токов короткого замыкания на выходе контакторов на напряжение 3000 (3300) В,
установленных на комбайне, для которых условие (13) не выполняется, должен
осуществлять выключатель (контактор) в распредустройстве низшего напряжения
ПУПП (комплектном устройстве (станции) управления).
термической стойкости в целях обеспечения пожаробезопасности кабелей при
дуговых коротких замыканиях в подземных выработках посредством выбранных
защитных аппаратов с заданным быстродействием отключения максимальных токов
трехфазного короткого замыкания производят исходя из условия
(14)
короткого замыкания в кабеле, А;
расчетный максимальный ток трехфазного короткого замыкания в начале
проверяемого кабеля (на выводе аппарата), А; определяют по формуле (1).
(15)
учитывающий конечную температуру нагрева жил кабеля при коротком замыкании, А×с1/2×мм -2;
приведенное время отключения короткого замыкания, с.
для кабелей с резиновой изоляцией принимают равным 105—143 (соответственно при
допустимой температуре нагрева жил — длительной 75—90 °С и кратковременной
150—250 °С), для кабелей с ПВХ изоляцией — 115 А×с1/2×мм -2.
напряжением 3000 (3300) В, установленных в распредустройстве низшего напряжения
ПУПП, и контакторов на это напряжение, установленных в комплектных устройствах
(станциях) управления (магнитных станциях, пускателях, многоконтакторных центрах
и т.п. — далее по тексту «комплектные устройства (станции) управления») с
защитой от токов к.з., время определяют как
(16)
замыкания, включая время действия основной защиты, установленной у ближайшего к
месту короткого замыкания выключателя (контактора), и полное время отключения
этого выключателя (контактора) с учетом времени горения дуги, с.
(техническом описании) ПУПП, комплектных устройств (станций) управления
напряжением 3000 (3300) В, а при их отсутствии принимают равным 0,2 с.
(3300) В при их присоединении к ПУПП мощностью 1250—2000 кВА с временем
отключения защитой от токов короткого замыкания не более 0,2 с удовлетворяют
требованиям по термической стойкости, если сечение их основных (силовых) жил
принято не меньшим чем 25 мм2.
3298,5
0,2 с;
105 * 70 / √ 0,2 = 16435 А
3298,5
срабатывания реле защиты от токов короткого замыкания.
срабатывания защиты от токов короткого замыкания для токовых реле мгновенного
действия (без выдержки времени) определяют исходя из следующих условий:
которых значения тока уставки проградуированы на шкале или устанавливают на
электронном индикаторе (экране дисплея) по первичному току срабатывания защиты ,
защищаемого присоединения, А;
только выемочный комбайн.
по формуле:
электродвигателей исполнительных органов выемочного комбайна при раздельном
пуске этих двигателей. А;
срабатывания реле проверяется по минимальному току двухфазного короткого
замыкания в защищаемом присоединении. При этом отношение (кратность) расчетного
минимального тока двухфазного короткого замыкания к уставке тока срабатывания
реле должно удовлетворять условию
защиты.
646,6 А ;
Учебная работа. Проект электроснабжения шахты