МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

 ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ДОКУЧАЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

 

Цикловая комиссия профессиональной и практической  подготовки

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Электроснабжение участка карьера»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил обучающийся группы ТЭО-  19 1/9 Руководитель работы

 

 

 

2022

Содержание Курсового Проекта

ВВЕДЕНИЕ   4

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ. 5

1.1. ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ. 5

1.2. РЕЖИМ РАБОТЫ КАРЬЕРА И ГОРНЫХ МАШИН.. 5

1.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ОБОРУДОВАНИЯ.. 6

1.4. ВЫБОР РОДА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЙ ВНУТИРИКАРЬЕРНЫХ ЛИНИЙ.. 7

1.5. СХЕМА ЭЛЕТРОСНАБЖЕНИЯ КАРЬЕРА.. 8

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. 10

2.1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ШИНАХ 6кВ ПИТАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ   10

2.2. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР СИЛОВЫХ И ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ   13

2.3. РАСЧЕТ И ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЛЭП НА 6 кВ ПЕРВОЙ ЛИНИИ, ПИТАЮЩЕЙ ЭКСКАВАТОР ЭКГ-8И.. 13

2.4. РАСЧЕТ И ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЛЭП НА 6 кВ ПЕРВОЙ ЛИНИИ, ПИТАЮЩЕЙ БУРОВОЙ СТАНОК СБШ-200. 17

2.5. РАСЧЕТ И ВЫБОР КАБЕЛЬНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЛЭП ВТОРОЙ ЛИНИИ, ПИТАЮЩЕЙ ЭКСКАВАТОР ЭШ-6/45. 20

2.6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНАХ 6 КВ.. 21

2.7. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНЕ 0,4 КВ.. 24

2.8. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНГО ОБОРУДОВАНИЯ. РАСЧЕТ И ВЫБОР         ЗАЩИТ  26

2.9. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КАРЬЕРА.. 30

2.10 РАСЧЕТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ.. 31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 33

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Добыча полезных ископаемых открытым способом на нашей территории в официальных источниках зафиксирована 1903г. В то время разработка месторождения велась ручным способом, была низкая производительность труда. Горнодобывающая промышленность является сырьевой базой. Дальнейшее развитие народного хозяйства связано с вовлечением в производство минерального сырья во всех возрастающих масштабах. Особое значение приобретает задачи рационального использования минеральных ресурсов, улучшения их эксплуатации, повышения эффективности капитальных вложений труда.

С развитием индустрии страны развивалась и горная промышленность: появлялись новые технологии ведения горных работ, ручной труд был вытеснен машинами - экскаваторами, буровыми станками, железнодорожным и автомобильным транспортом, циклично - поточными линиями и т.д. В настоящее время практически все эти агрегаты используют для питания электроэнергию, поэтому для нормальной работы карьера - электрообеспечение карьера играет не малую, если не главную, роль.

Основными приемниками электроэнергии на разрезах и карьерах являются одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, горные комплексы, буровые станки, электровозы. Установленная мощность электрических машин на современном мощном экскаваторе достигает более 20000 кВт. Для горных машин и комплексов созданы и применяют совершенные системы автоматизированного электропривода и системы электроснабжения горных предприятий, способствующие повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции, снижению ее себестоимости. Электроснабжение промышленных предприятий осуществляется от районных энергетических систем.

Основными вопросами при проектировании электроснабжения являются подсчет электрических нагрузок, определение мощности фазокомпенсирующих устройств, выбор схемы питания и распределения электрической энергии, выбор напряжения и конфигурации питающих и распределительных сетей, расчет токов короткого замыкания и выбор аппаратуры, а также определение количества, мощности, месторасположения и типа подстанции, расчет надежности электроснабжения с учетом экономического ущерба от перерыва питания, расчет и выбор средств автоматики и др.

Выбор оптимального решения производится на основе технико-экономического анализа по минимуму приведенных затрат.

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

 

Таблица 2. Выбор мощности ПКТП для бурового станка

 

Таблица 3. Удельный расход электроэнергии по экскаваторам

 

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

 

, кВт

 

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

А_г - годовая производительность экскаватора, м³/год (табл. 4);

Т_м - 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 К_с - коэффициент спроса;

Р_уст - установленная мощность электропотребителей, кВт;

 - соответствующий  данной группы электропотребителей (рис. 1).

Под установленной мощностью Р_уст 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:

 

S_P = k_å

где k_å - коэффициент участия в максимуме нагрузки, k_å = 0,8¸0,9.

Для синхронных двигателей, работающих с опережающим величина Q_Р принимается со знаком минус, а значение  в зависимости от загрузки двигателя , его номинального коэффициента мощности  и 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

 

Р_пик = k_пикР_нм + Р_åн,

 

где k_пик - коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов,

k_пик = 1,6¸1,8; Р_нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Р_åн - 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

 

Таблица 5. Исходные и расчетные данные

 

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 S_тр ³ S_Р.

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):

Р_н1 = 282 кВт; cosj_н1 = 0,7;     К_с1 = 0,7;

Р_н2 = 520 кВт; cosj_н2 = 0,85 (опер.);          К_с2 = 0,6;

Р_н3 = 1900 кВт; cosj_н1 = 0,7;                      К_с3 = 0,6.

 

Р_Р1 = К_с1× Р_н1 = 0,7×282 = 198 кВт,

Р_Р2 = К_с2× Р_н2 = 0,6×520 = 312 кВт,

Р_Р3 = К_с3× Р_н3 = 0,6×1900 = 1140 кВт.

 

При расчете реактивной нагрузки экскаваторов с синхронным приводом, находим коэффициенты их загрузки ½b½ и по рис. 1 при известных cosj_Н и I_в = I_вн определяем значения cosj_Р:

 

Расчетная реактивная нагрузка экскаваторов:

 

Q_P1 = Р_Р1×tgj_Р1 = 198×1,02 = 202 квар,

Q_P2 = Р_Р2×tgj_Р2 = -312×1,25 = -390 квар,

Q_P3 = Р_Р3×tgj_Р3 = -1140×1,25 = -1425 квар.

Расчетная нагрузка по участку в целом:

 

S_P = K_S

 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: U_вн=35 кВ; U_нн=6,3 кВ; Р_хх=6,2 кВт; Р_кз=25 кВт; U_кз=6,5%.

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

Мощность трансформатора определяется:

 

, кВ×А

 

где cosj_Р - средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимают cosj_Р = 0,6-0,7. Тогда:

, 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 I_Р с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:

 

I_Р £ I_доп,

 

Расчетный ток в линии

 

 

где U_н - номинальное напряжение приемника.

Экономически целесообразное сечение

 

 

где j_эк - экономическая плотность тока, А/мм²

Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.

Минимальное сечение

 

 

где t_п - 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

 

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

 

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

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

I_Р1вн = I_1вн = 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, I_доп = 2х250, А;

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

ЭШ-20.75 - (3х50+1х25+1х10) типа КГЭ, I_доп = 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 I_доп = 265 А

Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:

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

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

ЭШ-20.75: кабель КГЭ(3х50) - R_о=0,35 Ом/км; Х_о=0,072 Ом/км;

Воздушная линия (3х70) - R_о=0,45 Ом/км; Х_о=0,36 Ом/км.

Сопротивление линий (соответственно):

. R =(R_оl)/2 =(0,26×0,4)/2=0,05 Ом, Х =(Х_оl)/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 U_о - напряжение холостого хода трансформатора, В;

U_Н - номинальное напряжение приемника, кВ;

Р_m и Q_m - соответственно суммарное активные и реактивные мощности, передаваемые по m-му участку, кВт и квар;

R_m и Х_m - соответственно активное и реактивное сопротивление m-го участка сети, Ом.

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

 

, В

 

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

I_п - пусковой ток, А; cosj_п=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:

 

Р_пик =К_пик×Р_нм + Р_åн, кВт

 

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

Р_нм - номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт;

Р_åн - 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 U_дв = (0,96 ¸ 1,1) U_н.

В режиме пиковых нагрузок U_пик ³ 0,9U_н. В режиме пуска U ³ 0,75U_н.

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 0,67U_н < 0,75U_н.

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: S_тн = 6300 кВ×А; U₁ = 35 кВ; U₂ = 6,3 кВ; Р_кз = 46,5 кВт; u_к = 7,5%.

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

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

 

2.4 Расчет токов короткого замыкания

 

Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности).

 

,

 

где U_б - базисное напряжение по данной ступени трансформации, U_б=6,3 кВ;

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

Токи от синхронных двигателей (СД)

 

I_t = k_tI_нS,

 

где I_нS - суммарный номинальный ток СД, кА

 

I_нS = ;

 

k_t - кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.

 

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

Линия электропередачи   c_*бл = c_оlДля ВЛ-6-35 кВ

  r_{* бл} = Для КЛ-6 (10) кВ

  c_{о бл} = Для КЛ-35 кВ

Синхронные двигатели     c_*бсD =

Трехобмоточные трансформаторы              

 

Х_*расч. = Х_*S,

 

где Х_*расч. - суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания;

S_S - суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВ×А;

S_б - базисная мощность, МВ×А.

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

Суммарный ток короткого замыкания в данной точке

 

,

 

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

n - количество источников.

Ударный ток

,

 

где k _y - ударный коэффициент.

При r_S £ 0,3Х_S, k_у = 1,8, тогда i_y = 2,55I^².

Полный ток короткого замыкания

 

 

При k_у = 1,8 I_y = 1,52I^’’ или I_у » 0,6i_y.

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: S_б = 100 МВ×А; U_б = 6,3 кВ.

Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.

Сопротивление питающей системы Х_с = 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 = ¥; К_t = 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 U_л - линейное напряжение сети, кВ;

С_S - суммарная емкость на фазу сети 6-10 кВ, мкФ,

 

,

где l_в и l_к - длина соответственно воздушных и кабельных линий напряжением 6-10 кВ, км;

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

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

 

 

где U_л - 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

 

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 R_з.п - сопротивление заземляющих проводников от центрального заземлителя до наиболее удаленного заземляемого электроприемника, Ом.

 

 

R_м.з - сопротивление магистрального заземляющего провода, Ом; R_з.ж - сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки, Ом.

Сопротивление магистрального заземляющего провода, проложенного по опорам воздушных ЛЭП,

 

где l_м.з - длина магистрали заземления, км;

R_омз - удельное активное сопротивление провода, Ом/км.

Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки

 

 

где l_з.ж - длина заземляющей жилы кабеля, км;

R_оз.ж - удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.

Количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства

 

 

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

h_н - коэффициент использования электродов заземления (табл. 12).

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

Исходные данные:

1.     Удельное сопротивление грунта - r = 1 Ом. см. 10⁴

2.     Длина магистрали заземления от приключательного пункта экскаватора ЭШ-20.75 до ПКТП-35 - l _м.з. = 1,6 км

3.     Длина заземляющей жилы кабеля КШВГ-6 экскаватора ЭШ-20.75 - l _з.ж.= 0,3 км

Удельное сопротивление заземляющей жилы R_о.з.ж. = 0,74 Ом/км (для сечения заземляющей жилы 25 мм²).

4.     Ток однофазного замыкания на землю (по упрощенной формуле)

 

 

Таблица 11. Сопротивление растеканию одиночного заземлителя

  Вертикальный   Круглая 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=0,236r_расч

R=0,227r_расч

R=0,338r_расч

  Вертикальный в скважине             Круглая 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=0,071r_расч

R=0,068r_расч

R=0,069r_расч

  Вертикальный углубленный         Круглая 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=0,027r_расч

R=0,218r_расч

R=0,318r_расч

R=0,304r_расчl > d=0,7+0,5l

  Горизонтальный               Полосовая сталь

х4 мм; l = 50 м

х4 мм; l = 50 мR=0,043r_расч

 

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

 

Допустимое значение сопротивления заземляющего устройства принимаем равным R_доп = 4 Ом, т.к. r < 500 Ом. м.

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

Сопротивление заземляющего провода R_м.з=1,6^.0,91=1,46 Ом.

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

R_з.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 R_е.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

1.     Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. М.: Недра, 1988.

2.     Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных разрезов и обогатительных фабрик. Под ред. Ш.Ш. Ахмедова, М.: недра, 1988.

3.     Справочник энергетика карьера. Под ред. В.А. Голубева, М.: Недра, 1986.

4.     Правила устройства электроустановок. №204,2002.

5.     Электрификация горных работ. Под ред. Г.Г. Пивняка, М.: Недра, 1992.

6.     Электропривод и электрификация открытых горных работ. Под ред. Б.П. Белыха Б.П., М.: Недра, 1983.

7.     Открытые горные работы: справочник /К.Н. Трубецкой [и др.]. - М.: Горн. бюро, 1994.

 

 

Скачано с www.znanio.ru