Название: Расчёт электрооборудования и сетей при организации горных разработок в карьере

Введение Современные горные предприятия оснащены высокоэффективными механизированными комплексами для прохождения и добычи полезных ископаемых, роторными экскаваторами, бурильными установками, мощными транспортными средствами, стационарными установками, средствами автоматики, телемеханики, вычислительной техники. Специально для добывающей промышленности выпускают комплектные распределительные устройства, передвижные трансформаторные подстанции, магнитные станции управления и защиты, электродвигатели любой мощности переменного и постоянного тока, устройства компенсации реактивной мощности, различного рода кабели, осветительную технику, средства сигнализации, связи и диспетчерского управления производством. Разработкой и внедрением новых видов электрооборудования и систем электроснабжения для добывающей промышленности занимается ряд научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов, выпуск рудничного электрооборудования производится на специализированных заводах с учетом специфики его использование в конкретных горно-геологических условиях. В Украине предусмотрено опережающими темпами наращивать выпуск автоматизированных электроприводов. Развивать высокоавтоматизированные производства электродвигателей, аккумуляторных батарей, бесконтактной низковольтной и высоковольтной аппаратуры, силовых полупроводниковых приборов и модулей, волоконно-оптических кабелей связи и других электротехнических изделий. Электрическая энергия — основной вид энергии, применяемой на горных предприятиях, а поэтому предмет «Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий» является одним из главных при подготовке будущих специалистов электромеханического профиля среднего звена добывающей промышленности. В данном дипломном проекте рассматриваются особенности эксплуатации и конструктивного исполнения пускозащитной аппаратуры на напряжение до 1 кВ и выше 1 кВ, схемы различных видов управления горными машинами и механизмами, электрическое освещение горных разработок, связь, сигнализация и системы диспетчерского управления горными предприятиями, принципиальные схемы электроснабжения, основные технико-экономические показатели электропотребления на горных предприятиях, меры защиты людей от поражения электрическим током в условиях открытой и подземной разработки полезных ископаемых. 1.Общая часть 1.1 Характеристика основного электрического оборудования Экскаватор ЭКГ 4,6Б Экскаватор ЭКГ 4,6Б получает питание от линии электропередач напряжением 6 кВ через одиночный передвижной переключательный пункт РВНО-6, ЯКНО-6ЭП или ПКРН 3×25 + 1×10. Для главных приводов применяют двигатель постоянного тока независимого возбуждения по системе Г-Д с СМУ, а для вспомогательных приводов – АД с короткозамкнутым ротором. Привод подъема ДЭ-816, привод поворота ДПВ-52, привод напора и хода ДПЭ-52, привод открывания днища ковша ДПЭ-12, привод генераторов преобразовательного агрегата АЭ-113-4У2, привод вентилятора к двигателю подъема АО-42-4, привод вентилятора к двигателям поворота и напора АО-32-4, привод вентилятора кузова АО-31-4, привод гидронасоса АОС-32-4, привод компрессора АОС-51-4. Экскаватор ЭКГ 8И К основному электрооборудованию экскаватора ЭКГ 8И относят: привод генераторов преобразовательного агрегата СДЭ2-15-34-6, привод подъема ДПЭ-82А, привод хода ДПЭ-82, привод поворота ДЭВ-812, привод напора ДЭ-812, привод открывания ковша ДПМ-21. Экскаватор ЭШ 10/70 На экскаваторе ЭШ 10/70 устанавливаются два 4-х машинных преобразовательных агрегатов для питания двигателей главных приводов. Экскаватор также питается от сети переменного тока напряжением 10 кВ Основные эл.двигатели: привод подъема, тяги и шагания МПЭ-450-900УЗ, привод поворота МПВЭ-400-900УЗ, привод генераторов подъема, тяги и поворота, привод возбудителя и генератора собственных нужд АО2-82-4, привод компрессора АО2-62-4. Экскаватор ЭКГ-12,5 Электроснабжение экскаватора осуществляется от карьерной распределительной сети напряжением 6 кВ по гибкому кабелю КШГВ 3×50+1×16 через приключательный пункт ЯКНО-6ЭП или ПКРН-6ВМ. К основному электрооборудованию экскаватора относят: привод генераторов преобразовательного агрегата СДЭ2-16-46-6У2, генератор подъема марки ГПЭ85-36-6К(мощность генератора 1000 КВт), генератор напора 2ПЭ141-4К-1. Водоотлив Карьерный водоотлив оборудуется насосами с приводом, в основном, с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В и 6000 В в зависимости от мощности, с питанием от передвижных трансформаторных подстанций и приключательных пунктов .Для автоматизирования управления двигателями напряжением 380В в основном применяют контакторы, магнитные пускатели, и реле защиты, а двигателями напряжением 6000В – распредящики с дистанционным управление масляных выключателей. Для автоматизации насосных станций в зависимости от их назначения применяют типовую аппаратуру УАВ, ВАВ, АВН-1М и другое Землесосы Землесосные установки имеют принцип действия центробежных насосов, но конструктивно отличаются от них. К электрооборудованию землесосных установок относятся приводные двигатели, пускозащитная аппаратура, приборы контроля и сигнализации. На мощных землесосных установках применяют АД с фазным ротором. При этом для уменьшения пускового тока необходимо применять двигатели с двумя обмотками на роторе или глубокими пазами.На землесосах устанавливают двигатели закрытого исполнения. Станок 2СБШ-200 Ротор станка приводится во вращение двигателем постоянного тока, остальные механизмы – асинхронным двигателем. Привод вращателя станка выполнен по системе Г-Д с ЭМУ. Вращатель ДМВ-51, механизм хода МТВК-411-8, маслостанция АО2-51-4, вентилятор отсоса пыли АО2-62-4, компрессор А3-315М-2БУ, встряхиватель АОЛ2-22-4, лебедка АОС2-61-4, маслонасос коробки передач ДПТ-21-4, вентиляционное калориферное оборудование АОЛ2-12-2. Станок СБШ-250МН Электроснабжение станка осуществляется напряжением 380В от передвижной трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ. трансформатор ТСЗ-4/0,5 служит для питанием напряжением 220В цепей управления и освещения станка Вращатель ДПВ-52, гусеницы станка МТКН-412-8, маслостанция 4А132М4У3, вентилятор обдува 4А160М6У3, насос ОН-2 ВАО-41-4, компрессор А3-315М-2БУ2, пусковой маслонасос 4АХ80А4У3, таль АОС-32-6, испаритель ИЭ-9305, кондиционер ИЭ-9305, маслонасос обогрева насосов ДПТ-21-4, вентилятор к двигателю вращения 4А90L2У3. Станок 1СБУ-125 Питание станка осуществляется от карьерной сети напряжением 380В по гибкому кабелю КГЭ. Для привода рабочего органа станка применяется трехскоростной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа АОС2-61412 . Вращатель состоит из двухскоростного электродвигателя мощностью 3,8 и 6,3 кВт. Управление станком при бурении производится из кабины машиниста, при передвижении — с помощью выносного пульта. Пусковая аппаратура и аппаратура защиты находятся в электрошкафу. Забойный конвейер В качестве приводных двигателей для ленточных конвейеров применяют преимущественно электродвигатели переменного тока – асинхронные с короткозамкнутым и фазным ротором. На конвейерах устанавливают как однодвигательный так и многодвигательный электропривод. При мощности двигателя более 150-200 кВт применяют двигатели напряжением 6 кВ. Для автоматического управления конвейерами используют серийно выпускаемую аппаратуру автоматизации. Способ питания приводов конвейерных установок определяется общей системой распределения электроэнергии на данном карьере, количеством конвейерных приводов и взаимозависимостью их работы. Освещение Для освещения карьеров применяются, как правило, комбинированные системы общего и местного освещения. Местное освещение осуществляется светильниками и прожекторами, устанавливаемыми на передвижных опорах (металлических, железобетонных, деревянных. Для наружных светильников используются светильники с лампами ДРП типов СКЗПР, СППР, СПП, СПОР и другие. В настоящее время на карьерах широко применяются светильники ОУКсН-20000 с лампой ДКсТ-20000. 1.2 Основные сведения об электроснабжении карьера Электроснабжение открытых горных работ имеет ряд специфических особенностей : работа на открытом воздухе в различных климатических зонах страны; значительные по величине территории разработок, их разбросанность, почвоуступная форма и меняющаяся во времени глубина разработок при послойной выемке полезного ископаемого; периодическое или систематическое перемещение большинства электроустановок, использование горных машин с разнообразными системами электропривода, широкий диапазон изменения значения мощности, напряжения, удельного расхода электроэнергии; применение электрифицированного железнодорожного транспорта; производство буровзрывных работ и применение средств гидромеханизации. Внешнее электроснабжение открытых горных работ осуществляют ЛЭП переменного тока промышленной частотой 50 Гц напряжением 6-220 кВ. независимо от класса напряжения на каждое горное предприятие прокладывают не менее двух питающих ВЛ или КЛ. Внутреннее электроснабжение в зависимости от применяемого электрооборудования может осуществляться переменным и постоянным током. При использовании переменного тока допустимо для питания передвижных электроустановок использовать напряжение до 35 кВ с изолированной нейтралью. Непосредственно напряжение 35 кв необходимо применять для экскаваторов с вместимостью ковша 35 м2 и более. В системе Г-Д используют постоянный ток напряжением до 0,7 кВ, а для контактных сетей железнодорожного транспорта – постоянный ток напряжением 1,65 и 3,3 кВ. Для контактных сетей применяют и однофазный переменный ток напряжением 25 кВ. При выборе схем электроснабжения открытых горных работ учитывают мощность, напряжение и размещение электроприемников по территории предприятия, удаленность источников электроснабжения и требуемую надежность, гибкость в эксплуатации и перспективы развития, сведение к минимуму потерь электроэнергии и расхода цветных металлов в ЛЭП, применение надежной защиты от поражения электрическим током. 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. 2. Специальная часть 2.1 Подсчет электрических нагрузок Для подсчета электрических нагрузок применяют упрощенные или более точные методы. К основным методам определения расчётных нагрузок относятся: 1) определение расчётной нагрузки по методу коэффициента спроса; 2) по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объёме выпуска продукции за определённый период; 3) по средней мощности и коэффициенту графика нагрузки; 4) по средней мощности и коэффициенту максимальной нагрузки; 5) по средней мощности и среднему квадратическому отклонению (статический метод). При проектировании электроснабжения карьеров, расчёт электрических нагрузок производится по методу коэффициента спроса. Определение расчётных электрических нагрузок данным методом производится в такой последовательности :все намеченные к установке электроприёмники объединяют в группы по технологическим процессам и по значению необходимого напряжения; определяют суммарные установленные мощности электроприёмников, активные (2.1), реактивные (2.2), и полные (2.3) электрические нагрузки электроприёмников, а также суммарные нагрузки по группам с одинаковым напряжением: Рр =Рном ·Кс ; кВт (2.1) Qр -Рр ·tgφ; квар (2.2) Sр= √P2p +Q2p; кВ·А (2.3) где Кс – коэффициент спроса конкретной характерной группы электроприёмников, принимаемый по справочным материалам ([1],c.177,табл. 9.1; [2],c.217,табл. 6.2; методическое пособие); tgφ – соответствует характерному для данной группы электроприёмников cosφ, определяемому по справочнику. Распределяем электроприемники предприятия по конкретным группам, находим их суммарную мощность, по справочным материалам находим значение коэффициента спроса и cosφ для каждой группы электроприёмников; по соответствующим значениям cosφ определяем значение tgφ и согласно формуле (2.1) – (2.3) определяем расчётные нагрузки. Все необходимые данные и расчёт сводим в таблицу 1. Например, экскаватор ЭКГ 12,5 : количество в работе – 12; Рн =1250 кВт; ∑Рн =1250·12=1500 кВт; Кс=0,5; cosφ=0,9; tgφ=-0,48; ∑Рр =∑Рн ·Кс =15000·0,5=7500 кВт; ∑Qр =∑Рр ·tgφ=7500·(-0,48)=-3600 квар; Sр = √∑ P2p +∑Q2p = √ 75002 + (-3600)2 = 6579,5кВ·А Таблица 1 Электроприемники n Рн ∑Рр Кс cosφ tgφ ∑Рр =∑Рн ·Кс ∑Qр =Рр ·tgφ, Sр = Выше 1000 В 1) ЭКГ 8И 7 630 4410 0,55 0,9 -0,48 2425,5 -1164,24 2127,8 ТСН ТМЭ-160/10-69 7 112 784 0,7 0,7 1 548,8 548,8 776,1 2) ЭКГ-12,5 12 1250 15000 0,5 0,9 -0,48 7500 -3600 6579,5 ТСН ТМЭ 160/6 12 112 1344 0,7 0,7 1 940,8 940,8 1330,4 3) ЭШ 10/70 2 1170 2340 0,6 0,8 0,75 1404 1053 1755 ТСН ТМЭ 250/6 2 175 350 0,7 0,7 1 245 245 346,5 4) ЭКГ 10УС 10 630 6300 0,63 0,9 -0,48 3969 -1905,12 4402,5 ТСН ТМЭ-160/10-69 10 112 1120 0,7 0,7 1 784 784 1108,7 5) ЭКГ 4,6Б 5 250 1250 0,55 0,81 0,45 687,5 309,3 753,8 ТСН ТМАЭ – 30/6 5 21 165 0,7 0,7 1 73,5 73,5 103,9 6) Водоотлив 5 630 3150 0,6 0,8 0,75 1890 1417,5 2362,5 7)Землесосы 3 450 1350 0,75 0,75 0,88 1012,5 891 1348,7 Всего 21480,6 -406,46 22995,4 Ниже 1000 В 1)2СБШ 200 6 320 1920 0,5 0,6 1,5 960 1248 1574,5 2)СБШ-250МН 9 386 3474 0,5 0,6 1,5 1887 2453,1 3094,9 3)Забойные конвейеры 4 55 220 0,75 0,75 0,75 165 148,7 222,1 4)Освещение 15 20 300 1 1 0 360 0 360 5)Промплощадка 1 305 305 0,4 0,7 1 122 122 172,5 6) 1СБУ 125 3 30 90 0,55 0,6 1,3 49,5 64,35 81,2 Всего 3903,5 4036 5505,2 Итого 25384,1 3629,7 28500,6 2.2 Выбор силовых трансформаторов 2.2.1Выбор трансформаторов ГПП и проверка по коэффициенту загрузки, аварийному и номинальному режиму работы Используя расчётные данные таблицы 1 определяем мощность трансформаторов ГПП: SmpГПП = √∑ P2

---

p +∑Q²p *Kум = √ 25384,1² + 362937² *0,9 = 23078кВА

где К_ум – коэффициент участия в максимуме нагрузки, К_ум =0,9.

Smp_ГПП =23078кВА принимаем два трансформатора типа ТДН-25000/110 и ТДН-

16000/110 ([1], с. 180, табл. 9.3.).

Данную мощность трансформаторов проверяем на коэффициент загрузки:

в аварийном режиме – при отключении одного трансформатора второй должен обеспечить 75-80% нагрузки предприятия:

k%_авар =

k%_авар =

k%_ном =

k%_ном =

Окончательно выбираем трансформатор ТДТН – 25000/110. Определяем коэффициент

загрузки трансформатора. Когда один из них работает, а второй - резервный.

β=

2.2.2 Определение средневзвешенного cosφ

Определение средневзвешенного tgφ:

tgφ_св = ;

По tgφ_св определяем cosφ_св :

φ=arctg 0,27=15,1°;

cosφ_св =cos15,1°=0,96;

Так как коэффициент высокий cosφ_св =0,96, то повышать его не надо.

2.2.3 Определение потерь трансформаторов ГПП

Определяем потери в трансформаторе. Данные трансформатора ТДТН 25000/110 S ном = 25000 кВА; потери холостого хода Рх.х = 36 кВт; Рк.з = 140 кВт; напряжение U к.з.=17 %, ток холостого хода і_о = 0,9 % от Іном.

Потери в трансформаторе ∆ Рт и его реактивная мощность составит:

∆ Рт = Р х.х.+ β² ∆ Рк.з.=36+0,85² *140=155,6 кВт

∆ Qт= Sном ∆ Qт% 10^-2 = Sном (∆ Qх.х+ β² ∆ Qк.з)* 10^-2

∆ Qх.х = і_о %=0,9; ∆ Qк.з = Uк.з = 17 %

∆ Qт= 25000(0,9+0,85² *17)*10^-2 =3837,5 кВАР

С учётом потерь в трансформаторе и его реактивной мощности после расчёта нагрузка трансформатора составит:

Sp =

2.2.4 Выбор трансформаторов 6/0,4 кВ

---

Для выбора трансформатора к установке необходимо опредлить расчётную мощность (S_р ) для данной установки.

Расчётная мощность определяется по формуле:

S_р = , кВ·А; (2.4)

где Р_н – номинальная мощность установки, кВт;

К_с – коэффициент спроса, принимаем из табл. 1;

cosφ_в – коэффициент мощности, см. табл. 1.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора по формуле

β=

По формуле 2.4 определяем расчётную мощность для СБШ-250 МН:

S_р = кВ·А;

По S_р =386 принимаем трансформатор марки ТМ-400/6-10 ([1], c.180, табл.9.3)

Коэффициент загрузки трансформатора определяем по формуле 2.5

β=

Окончательно принимаем трансформатор марки ТМ-400/6-10 ([1], c.180, табл.9.3)

Определяем расчётную мощность для 2СБШ200 :

S_р = кВ·А;

По S_р =320 принимаем трансформатор марки ТМ-400/6-10 ([1], c.180, табл.9.3)

Определяем коэффициент загрузки трансформатора

β=

Окончательно принимаем трансформатор марки ТМ-400/6-10 ([1], c.180, табл.9.3)

Определяем расчётную мощность для 1СБУ-125 :

S_р = кВ·А;

По S_р =28,5 принимаем трансформатор марки ТМЭ-40/6-10 ([13], c.324)

Определяем коэффициент загрузки трансформатора

β=
Окончательно принимаем трансформатор марки ТМЭ-40/6-10 ([13], c.324)

Определяем расчётную мощность для Промплощадки :

S_р = кВ·А;

По S_р =174,2 принимаем трансформатор марки ТМ-250/6-10 ([1], c.180, табл.93)

Определяем коэффициент загрузки трансформатора

β=

---

Окончательно принимаем трансформатор марки ТМ-250/6-10 ([1], c.180, табл.93)

Определяем расчётную мощность для Забойного конвейера :

S_р = кВ·А;

По S_р =55 принимаем трансформатор марки ТМЭ-100/6-10 ([13], c.324)

Определяем коэффициент загрузки трансформатора

β=

Окончательно принимаем трансформатор марки ТМ-100/6-10 ([13], c.324)

Определяем расчётную мощность для Освещения :

S_р = кВ·А;

Где - суммарная мощность ламп, кВт

- к.п.д. осветительной сети (0,95÷0,96)

- к.п.д. светильников ( с ЛН , с ЛЛ )

По S_р =174,2 принимаем трансформатор марки ТМЭ-40/6-10 ([13], c.324)

Определяем коэффициент загрузки трансформатора

β=

Окончательно принимаем трансформатор марки ТМЭ-40/6-10 ([13], c.324)

2.2.5 Сводная таблица выбранных трансформаторов

Данные трансформаторов сводим в таблицу 2

Таблица 2

Трансформатор	Номи- нальная мощность, кВт	Номинальное напря- жение обмоток, кВ		Потери, кВт		Напряже- ние к.з. uк.з. , %	Ток х.х. % Iном, А
		ВН	НН	х.х.	к.з.
ТМ-250/6-10	250	6; 10	0,23;0,4;0,69	0,94	3,7	4,5	2,3
ТМ-400/6-10	400	6; 10	0,23;0,4;0,69	1,21	5,5	4,5	2,1
ТМЭ-40/6	40	6	0,23	0,62	2,2	3	3,2
ТМЭ-100/6	100	6	0,23; 0,4	0,75	2,7	3,5	2,7
ТДТН-10000/110	10000	115	6,6;11	26	96	17	1
ТДТН-25000/110	25000	115	6,6;11	36	140	17	0,9

---

2.3 Обоснование схемы электроснабжения

2.3.1 Составление однолинейной схемы электроснабжения приемников согласно заданию

В связи с большой протяженностью карьера необходимо установить два ГПП.

Для этого необходимо выбрать два трансформатора для ГПП.



Smp_ГПП = 11539 кВА

принимаем два трансформатора типа ТДН-10000/110 и ТДН-16000/110 ([1], с. 180, табл. 9.3.).

Данную мощность трансформаторов проверяем на коэффициент загрузки:

в аварийном режиме – при отключении одного трансформатора второй должен обеспечить 75-80% нагрузки предприятия:

k%_авар = ;

k%_ном =

k%_авар = ;

k%_ном =

Окончательно выбираем трансформатор ТДТН – 10000/110

Определяем потери в трансформаторе. Данные трансформатора ТДТН 10000/110 S ном = 10000 кВА; потери холостого хода Рх.х = 18 кВт; Рк.з = 60 кВт; напряжение U к.з.=10,5 %, ток холостого хода і_о = 0,9 % от Іном.

Потери в трансформаторе ∆ Рт и его реактивная мощность составит:

∆ Рт = Р х.х.+ β² ∆ Рк.з.=18+0,85² *60=61,35 кВт

∆ Qт= Sном ∆ Qт% 10^-2 = Sном (∆ Qх.х+ β² ∆ Qк.з)* 10^-2

∆ Qх.х = і_о %=0,9; ∆ Qк.з = Uк.з = 10,5 %

∆ Qт= 10000(0,9+0,85² *10,5)*10^-2 = 848,6 кВАР

С учётом потерь в трансформаторе и его реактивной мощности после расчёта нагрузка трансформатора составит:

Sp =

Окончательно выбираем трансформатор ТДТН – 10000/110.

2.3.2 Обоснование принятых длин воздушных и кабельных ЛЭП

Воздушные линии электропередачи предназначены для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположение на опорах и закреплённым с помощью изоляторов и арматуры.

На открытых горных работах сооружаются стационарные и передвижные воздушные линии. Стационарные внутрикарьерные линии сооружаются на нерабочих уступах для подачи электроэнергии к внутрикарьерным распределительным пунктам и подстанциям. Передвижные линии электропередачи,

---

Смотрите также файлы

• Вопросы и ответы по введению фгос.pptx

• Разночинец, рантье, метис, горожанин, пенсионер, ребенок.docx

• Кейсзадача 1 11.docx

• Эффективность реализации государственной политики в области промышленной безопасности.docx

• Государственный образовательный стандарт. Образовательная система Школа 2100. Сборник программ внеурочной деятельности. Начальная школа. Кн Сост. О. М. Корчемлюк. М. Баласс, 2013.docx