Курсовая работа: Электроснабжение очистного забоя

Курсовая работа: Электроснабжение очистного забоя

Содержание:

Введение

1.         Характеристика участка и его горнотехнические данные.

2.         Выбор рациональной схемы электроснабжения.

3.         Расчет освещения лавы.

4.         Технические данные машин.

5.         Выбор трансформаторной передвижной станции.

6.         Определение токов нагрузок, выбор кабелей низковольтной сети.

7.         Проверка кабельной сети по потери напряжения.

8.         Выбор пускозащитной аппаратуры.

9.         Расчет токов короткого замыкания.

10.       Выбор высоковольтного кабеля.

11.       Выбор высоковольтной ячейки.

12.       Выбор УМЗ.

13.       Расчет техникоэкономических показателей.

Заключительная часть.

Введение:

В настоящем курсовом проекте произведен расчет электроснабжения очистного забоя, выбрана рациональная схема электроснабжения, обеспечены минимальные экономические затраты на передачу электроэнергии, произведен выбор механизированного комплекса, для добычи угля.

В качестве вспомогательного оборудования используются современные насосные станции и лебедки. С целью обеспечения бесперебойной работы очистного оборудования, применена новейшая пускозащитная аппаратура. для снижения затрат на кабельную сеть (протяженность кабельной сети принята с учетом производственной целесообразности по реальным токовым нагрузкам. С целью защиты обслуживающего персонала и оборудования, от повышенных токовых нагрузок и утечек произведен выбор и настройка максимальных значений и реле утечки.

Большое внимание в курсовом проекте уделено заземлению шахтного оборудования.

1. Характеристика участка и его горнотехнические данные

Добыча угля в очистном ведется в условиях не опасных по газу и пыли, породы кровли средней устойчивости и не требуют для их поддержания особых методов упрочнения пород.

Почва пласта имеет сопротивление смятию, не менее 3,5мна, сопротивляемость пласта резанию не более 300 кн/м.

Температура воздуха в очистном забое не более 25  . Добыча угля ведется механизированным комплексом 1МКБ

Техническая характеристика.

Производительность расчетная т/сут               -700-2100

Удельное сопротивление на 1м                      -400-433

Коэффициент начального распора                           -0,8

Коэффициент затяжки кровли                          -0,9

Среднее давление на почву пласта, мПа         -1,2

Высота секции крепи, мм                                  -1070-2200

Шаг установки секции, м                                  -1,1

Шаг передвижки секции, м                               -0,63

Максимальное давление в напорной магистрали мПа -32

Масса секции крепи, кг                                              - 4030

В состав механизированного комплекса 1КМБ входят: механизированная крепь, очистной узкозахватный комбайн КШ1КГУ, К88 или 2ГШ68Б с бесцепной системой подачи, оснащенный реечным ставом 2УКПК с круглой направляющей, забойный конвейер выполнен на базе СУБ, со сближенными или разнесенными цепями, цепной кабелеукладчик ЦКН, электрооборудование на 660В, насосная станция СНТ-32.

Техническая характеристика КШ1КГУ комбайн

Диаметр шнека                                                  1250; 1400; 1600мм.

Предел регулирования высоты исполнительного органа, мм

Нижний                                                                       1250 1400 1600

Верхний                                                                      2000 2200 2920

Номинальная ширина исполнительного органа, мм           630 630   630

Максимальная скорость механизма подачи, м/мин     4,4 4,4    4,4

Суммарная номинальная мощность комбайна, кВт    110          110   110

Номинальное напряжение электрооборудования комбайна при частоте 50Гц, В 660

Производительность т/мин   2,0    2,6    3,0

Забойный конвейер.

Техническая характеристика СП87ПМ

Число электродвигателей 2-3

Мощность электродвигателей       55;110 кВт

Тяговый орган             цепь сварная, круглозвенная

Тип   18*46-Д-15*2

Напряжение 660;1140В

Вспомогательное оборудование – маневровая лебедка

Техническая характеристика лебедки 1ЛГКНМ1Э – 01

Установленная мощность     15кВт

Система орошения.

Насосная станция СНТ – 32, имеет двигатель высоконапорный насос ВРП – 225МЧ мощностью 55кВт

Двигатель подпиточного насоса 2ВР 100Л2 – 5,5 кВт ; ЦНС – 22

Номинальная мощность кВт 35

Скребковый конвейер по штреку СП – 202

Мощность электродвигателя, кВт 55.

2. Выбор рациональной схемы электроснабжения

При составлении рациональной схемы электроснабжения учитываются следующие факторы:

Низковольтная аппаратура должна быть максимально приближена к потребителю. Минимальное расстояние от окна лавы до энергопоезда 10м, корпус передвижной подстанции отстает от забоя не более 50м, длина кабеля к комбайну и конвейеру принимается с учетом длины лавы, расстояния от окна лавы до пускозащитной аппаратуры и 10% провеса. Длина кабеля к остальным электроприемникам принята с учетом их расположения, производственной необходимости и 10% провеса. длина высоковольтного кабеля принята с учетом расположения передвижной подстанции, длины вынимаемого столба и расположения стационарного распределительного пункта РПП- 6, лина магистрального кабеля с низкой стороны принимается с учетом минимального приближения передвижной подстанции к окну лавы -50м, а фактически 27м. Для обеспечения безопасной работы пускозащитная аппаратура устанавливается на свежей струе.

3. Расчет освещения лавы

3.1 Расчет освещенности ведем точечным методом в качестве осветительных приборов принимаем светильники ЛУЧ – 2М

Техническая характеристика.

напряжение, В    127

мощность Вт       25

КПД %                40

световой поток лм       1740

Определяем высоту подвеса светильника h =H – 0.3

H – Высота выработки

h = 1, 8-0, 3=1, 5

Определяем вертикальную освещенность на забой.

Ев= 

С – коэффициент вносящий поправку на принятое допущение, что световой поток условной точечной лампы 1000лм

С= 

Jα- сила света, принятого светильника =50Кд

К - коэффициент запыленности светильников =1,2

tg α = α=69 sin = 0.94     cos = 0.35

Ев =

Определяем число светильников

n

3.2 Определяем мощность осветительного трансформатора

S=Рφ

Где: Р - мощность принятой лампы, Вт

 - число ламп

 = 0,95 - КПД осветительной сети

 =0,4 –КПД светильника

 φ =0,5 – коэффициент мощности люминесцентных светильников.

S=

Принимаем в качестве осветительного трансформатора пусковой агрегат АПШ – 2шт.

S=4кВа

3.3 Расчет сечения и выбор кабеля осветительной сети

S=

Где: = 4% -потеря напряжения в осветительной сети

с = 8,5 – коэффициент осветительной сети с равной нагрузкой

М – момент нагрузки для сети с равномерной нагрузкой на каждую фазу.

М= (LL/2)кВт*м

=*Р

Р=

Где: - суммарная мощность всех светильников

= 0,83 – электрический КПД светильника, учитывающий потери дросселя.

=

Расстояния от осветительного трансформатора до светильника принимаем l = 20м

М = 0,452(20+) = 38,42 кВт*м

S =

3.4 Длина осветительной сети

0,1* L + L =143+20 + 163м

Принимаем сечение кабеля 6мм, согласно технической характеристике АПШ

В качестве осветительного кабеля принимаем КРШЭ 3*6+1*4

4. Технические данные машин и вспомогательного оборудования

5. Выбор трансформаторной передвижной станции

5.1 Расчет мощности силового трансформатора осуществляем методом коэффициента спроса

К=0,4+0,6

Где: К- коэффициент спроса, учитывающий неодновременную работу горных машин

- средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников

=

S

S392,1+4=396,1кВа

S

S

S

Принимаем ТСВП – 400

Техническая характеристика

Sh =400

Jнн = 335А

Jвн.т.ном=38,5А

Ркз=3700Вт

Uкз = 3,5%

Ртр = 0,011Ом

Хтр = 0,0405Ом

6. Определение токовых нагрузок, выбор кабелей низковольтной сети

6.1 Выбор магистрального кабеля

Jм.к.=βJнн

β – коэффициент загрузки ТСВП

β=

Jм.к =0,8*335=265А

Условия выбора кабеля J Jм.к

J - длительнодопустимая токовая нагрузка на кабель, принимаем;

ЭВТ 3*120+1*10+4*4

6.2 Выбор гибких кабелей к потребителям

J≥ J        J≥ ∑J

Комбайн S = 50мм

Конвейер S10мми25мм

Лебедка S16 мм

На комбайн принимаем кабель КГШ 3*50+1*10+3*4 по механической прочности.

На конвейер (верхний привод) по механической прочности принимаем

КГЭШ 3*25+1*10+3*4

На конвейер нижнего привода принимаем по механической прочности

КГЭШ 3*25+1*10+3*4

На конвейер штрека по механической прочности принимаем

КГЭШ 3*10+1*6+3*2,5

СНТ – 32 принимаем КГЭШ 3*10+1*6+3*2,5

Лебедка – КГЭШ 3*16+1*10+3*4

УЦНС – 22 принимаем КГЭШ 3*10+1*6+3*2,5

7. Проверка кабельной сети по потери напряжения

7.1 Проверка по потере напряжения в рабочем режиме

Допустимая потеря напряжения в низковольтной сети участка, от трансформатора до наиболее мощного и удаленного потребителя

 = -  = 63В

 =690В – вторичная обмотка трансформатора

 = 0,95*660 = 627 В – допустимое минимальное на самом мощном потребителе

Фактическая потеря в низковольтной сети

 = + += 32,47

 - потеря в трансформаторе

=β (Ucosφ+ Usin φ)

U*100% =

U=

sin φ=

 = 0,78(0,925*0,851+3,37*0,526)

Потери в гибком кабеле наиболее мощного потребителя

=  cosφ+Х)

=

= 0,165*0,081 = 0,0133

Потеря напряжения в магистральном кабеле.

=cosφ+Х

=

Определяем суммарные и фактические потери

=32,47<63В

7.2 Определение сечения кабеля по потери напряжения

S=

J= 50 м/Ом*мин – удельная проводимость меди

Определение сечения магистрального кабеля.

S=

7.3 Проверка кабельной сети в пусковом режиме параметры схемы электроснабжения должны обеспечивать напряжение на зажимах самого мощного и самого удаленного привода не менее 0,8от номинального напряжения

Фактическое напряжение на зажимах самого мощного электродвигателя.

 - напряжение на шинах РПП – 066 до пуска двигателя

т.к.              559В>528В

., следовательно кабельная сеть проходит проверку в пусковом режиме

8. Выбор пускозащитной аппаратуры

В качестве пускозащитной установки принимаем электромагнитную станцию КУУВ 350, состоящую из 2-х модулей. Капитальные данные выводов в амперах показаны на схеме.

ТСВП-400/6 КУУВ 350 1конв                   КУУВ 350 2 комб

При подключении потребителей забоя к магнитной станции учитываем следующее: номинальные данные подключаемых потребителей не должны быть номинального данного вывода.

Должны соблюдаться условия:

;        ;

9. Расчет токов короткого замыкания

Где:   L - фактическая длина кабелей с различными сечениями жил, м

 - коэффициент приведения

К – число коммутационных аппаратов, последовательно включенных в цепь к.з., включая автомат, выключатель ПУПП

l - приведенная длина кабельной линии, эквивалентная переходным сопротивлениям в точке к.з, и элементов коммутационных аппаратов.

;

10. Выбор высоковольтного кабеля

10.1 Выбор кабеля осуществляется по фактическому току нагрузки

где: 1.1 – коэффициент резерва

К- коэффициент отпаек = 0,95

К- 8,69, коэффициент трансформации сети 6/069

У- фактический ток нагрузки на низкой стороне п/станции

Принимаем кабель ЭВТ 3*16+1*10+4*4

т.к 87>31,8А    Соблюдено условие

Проверка выбранного кабеля на экономическую плотность.

где - нормативное предельное значение экономической плотности тока, зависящее от материала проводника и продолжительности использования максимума нагрузки в год.

Для кабеля марки ЭВТ =2,7А/мм

Ранее выбранный кабель проходит по экономической плотности

10.2 Проверка выбранного кабеля по потери напряжения

- допустимая потеря напряжения в сети 6кВт от ЦПП до передвижной станции, и составляет 1,5% всей длины кабеля-

= 90В – ране выбранный кабель не проходит по потери напряжения, следовательно выбираем кабель ЭВТ 3*25+1*10+4*4

11. Выбор высоковольтной ячейки

11.1 Выбор ячейки осуществляется по фактическому току нагрузки

Принимаем ячейку КРУВ – 6 с  Проверка этой ячейки на электродинамическую устойчивость.

где  - амплитудное значение тока электродинамической стойкости = 25кА находим расчетное значение:

К= 1,3- ударный коэффициент на шинах РПП – 6

I- установившееся значение тока на шинах РПП – 6

Условие электродинамической устойчивости выполняется

11.2 Проверяем на термическую стойкость тока к.з

- односекундный ток термической стойкости

 - приведенное время действия тока к.з.

=0,11с.    9,6кА ≥ - условие термической стойкости выполняется.

11.3 Определяем уставку срабатывания реле РТМ. Определяем ток срабатывания реле во вторичной цепи

 где;         = 1,2 -1,4 - коэффициент надежности

- коэффициент трансформации

I -максимальный рабочий ток в/в кабеля.

I                  

 - номинальный ток в/в кабеля

 - пусковой ток наиболее мощного двигателя

Реле РТМ имеет следующие отпайки на шкале уставок: 5-9; 9-15; 15-25; 40-80; 80-200

Принимаем отпайку 9-15

Определяем первичный ток срабатывания защиты

Проверяем выбранную уставку на надежность срабатывания.

 и все остальные.

- ток двухфазного к.з. на шинах вторичной обмотки трансформаторной п/станции

2,2≥1,5- условие выполняется.

12. Выбор установок максимальной защиты

12.1 Выбор уставки максимальной защиты п/станции

Где     - пусковой ток наиболее мощного и удаленного двигателя

- сумма номинальных токов всех остальных двигателей

895+769=1664А

Принимаем токовую уставку – 1800А

12.2 Определяем уставку срабатывания максимальной защиты потребителя

Выбор уставки для комбайна.

Выбор уставки для конвейера лавы

Выбор становки СНТ

Выбор уставки для лебедки 1ГКНМ 1Э – 01

=125А

=111А

Выбор уставки УЦНС -22

=312А

=288А

Выбор уставки скребкового конвейера

   =441А

12.3 Проверка выбранных уставок на надежность срабатывания

К

В таблице выводы проверенны на отключающую способность токов из возникшей на двигателе у тех выводов, где не выполнено условие

Защита шунтируется и действует на сигнал. Отключение токов 2-х и 3-х фаз к.з. осуществляет автомат п/ст, чувствительность его защиты проверена по условию:

К

13. Расчет технико-экономических показателей электроснабжения участка

13.1 Определяем расчеты электроэнергии за сутки

W

- фактическое значение максимальной мощности участка

; ;

- продолжительность работы участка по добычи за сутки.

- коэффициент чистого времени

ч – 1,2-1,4 коэффициент, учитывающий дополнительное время работы другого оборудование участка, кроме комбайна, которые работают продолжительнее выемочной машины.

t = 6ч – число часов работы в смену.

= 3 – число смен по добычи за сутки.

Т – чистое время работы выемочной машины за сутки.

Q – суточная добыча участка в тоннах,

L=L – машинная длина лавы т.к. комбайн работает с самозахватом, без ниш.

m – мощность пласта.

в – ширина захвата комбайна, м.

t- время, необходимое для выполнения основной операции по выемке угля на метр длины,

j – объемный вес угля тонн/м

t=мин/м =1,08

- средняя скорость подачи комбайна м/мин

=

- энергозатраты на разрушение угля, кВт ч/т

= 1

Р

Q=L*m*в*n*j*f; т f = 0,97 – коэффициент извлечения угля; n – число циклов за сутки.

n=(t t- продолжительность смены;

t- продолжительность заключительной операции.

Т=

Т- продолжительность цикла.

- скорость холостого хода комбайна.

- время на вспомогательные операции на 1 метр длины.

К;      - коэффициент учитывающий норматив времени на отдых и концевые операции.

Т=130(1,08+0,5)*1,12*1,15=264, мин

n = (360-15)*3/264=3,9≈4 цикла.

13.2 Определение платы за электроэнергию

Плату за электроэнергию определяем по одноставочному тарифу, без учета установленной мощности.

С=

а – плата за каждый киловатт израсходованной активной энергии.

а = 0,21 руб, кВт/час

С = 0,21*899,9 = 188,9 руб.

13.3 Определение технико-экономических показателей

Сруб/т – себестоимость угля,

кВт, ч/т – удельный расход угля,

Заключительная часть

Заземление участка

Заземление в шахтах осуществляется с помощью специальных заземляющих устройств.

Главные заземлители соединяются с заземляющим контуром. Заземляющий контур выполняется из стальной полосы, сечением не менее 100 кв.мм.

Для устройства местного естественного заземления электрооборудования номинальным напряжением выше 127В переменного и 110В постоянного, необходимо использовать не менее трех смежных или отдаленных рам металлокрепи, соединенных между собой металлическим проводником (тросом) из стали сечением не менее 50кв. мм, имеющих связь с другими рамами крепи посредством распорных элементов.

Для дополнительного заземления аппаратов защиты от токов утечки допускается использовать в качестве заземлителя одну раму металлокрепи, выбранную на удалении не менее 5 м. от рам, используемых в качестве защитного заземления.

Заземление корпусов электрооборудования должно осуществляться с помощью наружного заземляющего зажима, к которому должен присоединяться проводник сети с заземлением.

Заземляющие жилы кабелей присоединяются к внутренним заземляющим зажимам кабельных вводов, предусмотренным в этом оборудовании. Для заземления подстанции подходит кабель ЭВТ, он имеет заземляющую жилу, присоединенную к общешахтной сети заземления и к внутреннему заземляющему зажиму корпуса подстанции. Наружный зажим присоединен заземляющим тросом к рамам крепи, как было сказано ранее. Низковольтная часть подстанции имеет свое заземление (дополнительное), все пускатели заземлены по жиле кабеля ЭВТ. От них кабель КГЭШ идет к конвейеру и к комбайну так же, как и к подстанции в нем есть: заземляющая жила, и в каждой машине есть заземляющий зажим, к которому она присоединяется.

Требование ТБ пи управлении машинами и механизмами.

Обслуживающий персонал должен подробно знать принципиальные и монтажные электрические схемы управления, конструктивные особенности всех элементов, применяемой аппаратуры. Для предупреждения ошибок персонала в цепи управления должны иметься исправные блокировки. При дистанционном и автоматическом управлении электроустановками напряжением выше 1кВт должна быть установлена автоблокировка, не допускающая включения установок с пониженным сопротивлением изоляции относительно земли. При наличии нескольких постов управления для включения одной и той же машины в электросхемах должна быть предусмотрена блокировка (исключающая одновременную подачу напряжения с двух мест). Машины с многодвигательным приводом при наличии нескольких аппаратов для управления отдельными двигателями должны иметь групповой аппарат, полностью отключающий все цепи приводов.

В подземных выработках следует применять электроаппаратуру только в рудничном исполнении. При напряжении до1кВт запрещено использовать пускозащитные аппараты содержащие масло или другую горящую жидкость, за исключением контроллеров и реостатов в несгораемых машинных камерах. Недопустима эксплуатация аппаратов при неисправных средствах взрывозщиты, блокировках. Нельзя изменять заводскую конструкцию электроаппаратов, электрические схемы управления. Каждый пускозащитный аппарат должен иметь четкую надпись с указанием включения электрооборудования и установки срабатывания реле максимальной токовой защиты. Вся аппаратура должна быть опломбирована личной пломбой. В тупиковой выработки допускается установка электрических аппаратов, для управления и защиты электроприемников только тупика. Их группируют в распределительные пункты, они получают питание от отдельного группового аппарата, стоящего на свежей струе. Открывать и ремонтировать можно только лицам, имеющим соответствующую квалификацию и право на производство таких работ. При эксплуатации магнитных пускателей необходимо помнить, что при отключении разъединителя его неподвижные контакты и проходные зажимы сетевого отделения остаются под напряжением. Поэтому вскрывать крышки можно только после отключения аппаратов подающих напряжение на пускатель АВ.

Запрещено вскрывать, регулировать и ремонтировать элементы, встроенные в управление и защиты магнитных пускателей (эти работы производятся на поверхности).

Проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях электрооборудования должна проводиться дважды: предварительно до вскрытия оболочки и повторно после. Один раз визуально, второй раз использую указатель напряжения в диэлектрических перчатках.

При рассоединенных штепсельных разъемах к каждой аппаратуре прилагается формуляр, который содержит общие указания, предписывающие перед вводом пускателя в эксплуатацию внимательное ознакомление с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации.

Список литературы:

1.    Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах.- М.: Недра, 1995. -224 с

2.    Правила технической эксплуатации угольных сланцевых шахт.-М.: Недра, 1986.

3.    Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. 2 части.- М.: Минуглепром, 1979.

4.    Медведев ПД. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий.- М.: Недра, 1988. - 356с

5.    Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий.- М.: Недра, 1980. -365с.

6.    Беккер Р.Г. и др. Электрооборудование и электроснабжение участка шахты.- М.: Недра, 1983.-503с.

7.    Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок.- М.: Энергоатомиздат, 1986.

8 Волотковский С А. и др. Электроснабжение угольных шахт.- М.: Недра,1984.-376с

9.    Дзюбан B.C. и др. Справочник энергетика угольной шахты.- М.: Недра, 1983. -542c.

10.  Кораблев А.А. Справочник подземного электрослесаря.- М.: Недра,1985. -319

11.  Озерной М.И. Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт.- М.: Недра, 1975.

12.Яцких В.Г. и др. Горные машины и комплексы.- М.: Недра, 1984.

13. Взрывобезопасное электрооборудование на 1140 В для угольных шахт. Под ред. Траубе Е.С. - М.: Недра, 1982. – 285с.