Содержание
Введение
1.Расчет освещения штрека
1.1Расчет освещенности штрека
1.2Расчет и выбор осветительного агрегата
1.3Расчет и выбор осветительного кабеля
1.4Основные правила ТБ при эксплуатации шахтных осветительных сетей
2.Выбор ВВ ячеек промежуточного РУ-6 и расчет ВВ кабельной сети
2.1Расчет и выбор кабельной сети промежуточных РУ-
2.2Расчет токов короткого замыкания
2.3Выбор ВВ ячеек
2.4Описание принципиальной схемы ячейки РВД-6 ОП
2.5Основные правила ТБ при эксплуатации ВВ электроустановок рудника
Списокиспользуемой литературы
Введение
Горнодобывающаяпромышленность является одной из энергоемких производств. Основным видомэнергии на горнодобывающих предприятиях является электрическая энергия. Поэтомуактуальной задачей на рудниках является – экономное расходование энергоресурсови энергии и соответственно регулирование режимов электропотребления.
Спецификаэлектроснабжения подземных машин и механизмов определяется такими факторамикак:
ü ростомглубины горных работ и в связи с этим ухудшением горно-геологических условий ивсе большим удалением источника питания от центра электрических нагрузок;
ü удлинениемтранспортных магистралей;
ü тенденциейк росту единых мощностей подземных потребителей;
ü соизмеримостьюмощности электропривода горных машин с мощностью трансформаторной подстанции.
Поэтомуосновными направлениями улучшения электроснабжения горных машин и механизмовявляются:
ü созданиеи внедрение регулируемого электропривода;
ü созданиеи внедрение электрооборудования для снабжения подземных электропотребителейповышенным напряжением;
ü применениеглубокого ввода высокого напряжения для мощных очистных и проходческихкомплексов;
ü рациональноеразмещение промежуточных РУ-6;
ü применениекабельных линий с малыми потерями напряжения.
Цельюданной работы является рациональный выбор сечения жил ВВ кабельных линий и ВВячеек, путем соответствующих расчетов.
1. Расчет освещения штрека
Согласнозадания необходимо осветить конвейерный штрек сечением в свету в />, на длину 220 м.Для освещения конвейерного штрека применяем светильники РВЛ-20М (см. стр. 310).
Краткаятехническая характеристика светильников РВЛ-20М:
Напряжение, В
Мощность, Вт
Световой КПД
Коэффициент мощности, />
Световой поток, ЛМ
Масса, кг
127
20
0,65
0,5
980
11
Согласносанитарным нормам, минимальная освещенность на почве выработки должнасоставлять /> (см. 2 стр.263)1.1 Расчет освещенности штрека
Расчетфактической освещенности конвейерного штрека производим точечным методом (см. 1стр. 323).
Предварительнопринимаем расстояние между светильниками 6 м и высоту подвески светильников />. Тогдарасчетная схема освещенности штрека будет иметь вид (см. рис. 1.1).
/>
Рисунок1.1 Расчетная схема освещенности штрека
Фактическаяосвещенность на почве штрека при заданном расположении светильников составляет
/>,(1.1)
где/> – относительныйкоэффициент светового потока светильника к световому потоку условной лампы сФ=1000лк, К3=1,4 – коэффициент запыленности, учитывающийзапыленность колпаков светильников.
/>
/> – сила светапод углом /> (см. 2 стр.260).
/> т.е. призаданном расположении светильников освещенность на почве выработки вполнеудовлетворяет требованию санитарных норм. Необходимое количество светильников
/>(1.2)1.2 Расчет и выбор осветительного агрегата
Расчетнаямощность трансформатора осветительного агрегата составит (см. 1 стр. 326).
/>, где(1.3)
Рл=20Вт – мощность ламп светильников;
nл=32– количество светильников;
/> – КПДосветительной сети;
/>=0,65 – КПДсветильников;
/>=0,5 –коэффициент мощности светильников.
/>
Вкачестве осветительного агрегата принимают пусковой агрегат АП – 4.
Краткаятехническая характеристика, пускового агрегата АП – 4 (см. 2 стр. 267).
Номинальная мощность, нВА
Номинальное напряжение, В
- первичной цепи
- вторичной цепи
Номинальный ток, А
- первичной цепи
- вторичной цепи
КПД
4
660
133±5
3,5
17,4
0,94 1.3 Расчет и выбор осветительного кабеля
Расчетсечения жил осветительного кабеля производим методом момента нагрузки (см. 1стр. 362).
Моментнагрузки осветительного кабеля агрегат будет подключено по
46/>(1.4)
/> Вт – суммарнаяосветительная нагрузка на кабель;
/> м – длинаосветительного кабеля с учетом кабеля от АП до первого тройника.
/>
Сечениежил осветительного кабеля
/>, где (1.5)
С=8,5– термический коэффициент для жил кабеля с меди и />;
/> – допустимоепадение напряжения в шахтных осветительных сетях.
/>
Принимаемстандартное сечение осветительного кабеля /> и кабель типа ГРШ3*2,5+1*1,5с сечением жил 2,5 мм2.1.4 Основные правила ТБ при эксплуатации шахтныхосветительных сетей
Рудничныесветильники и аппаратура осветительных сетей должны удовлетворять ГОСТам,техническим условиям и требованиям ПБ и ПУЭ.
Светильники,установленные в очистных забоях должны иметь защитные устройства,предотвращающие слепящее действие на глаз человека.
Неиспользованныекабельные ввода на аппаратуре осветительных сетей должны быть закрытызаглушками.
Приэксплуатации осветительных установок необходимо регулярно очищать колпакисветильников от пыли и заменять сгоревшие лампы.
Применениеламп без защитных колпаков запрещено.
Стационарныесветильники в подземных выработках должны подвешиваться так, чтобы исключить ихмеханическое повреждение движущимся транспортом.
Всеработы, связанные с заменой осветительного оборудования, должны производитьсяпри снятом напряжении или в резиновых диэлектрических перчатках,предохранительных очах с применением специального инструмента с изолированнымирукоятками. Для шахтных осветительных сетей допускается применение напряженияне более 220 В.
2. Выбор ВВ ячеек промежуточногоРУ-6 и расчет ВВ кабельной сети
Согласнозадания от промежуточного РУ-6 заменены трансформаторные подстанции ТСВП250/6 иТСВП160/6 ВВ кабелем длиной L1=1200м, ТСВП 400/6 L2=800м и ТСВП 630/6 ВВ кабелем – L3=750м.
ОтЦПП до РУ-6 проложен ВВ кабель длиной L=200м.
Краткаятехническая характеристика трансформаторных подстанцийПоказатели ТСВП 400/6 ТСВП 160/6 ТСВП 630/6 ТСВП 250/6 Номинальная мощность, кВт 400 160 630 250
Напряжение, кВ
- первичной обмотки
- вторичной обмотки
6±5
0,69
6±5
0,69
6±5
1,2
6±5
0,69
Номинальный ток, А
- первичной обмотки
- вторичной обмотки
38,5
335
15,4
133
60,6
304
24,1
209
Напряжение Uкз% 3,5 3,5 3,5 3,0
Ток x.xIlx% 3,5 3,6 3,0 3,5
Потери, Вт
- холостом ходе, Pxx
- короткое замыкание Pкз
2070
3600
1160
1900
2900
4900
1590
2490
2.1 Расчет и выбор кабельной сетипромежуточных РУ-6
/>
Рисунок2.1 Расчетная схема ВВ кабельной сети РУ-6
Сечениежил ВВ кабелей промежуточных РУ-6 рассчитываем по длительно-допустимому токунагрузки и экономической плотности тока с последующей проверкой, выбранныхсечений на допустимое падение напряжения и термическую стойкость. Расчетнаясхема кабельной сети промежуточного РУ-6 (см. рис.2.1)
Расчетныетоки:
- кабелятрансформаторных подстанций ТСВП 250/6 и ТСВП 160/6
/>(2.1)
- кабельтрансформаторной подстанции ТСВП 400/6
/>(2.2)
- кабельтрансформаторной подстанции ТСВП 630/6
/>(2.3)
кабельот ЦПП до РУ-6
/>(2.4)
Сечениежил ВВ кабелей сети определяем по:
- длительно-допустимому току нагрузки (понагреву) (см. 1 стр 185)
/>при />
/> при/>(2.5)
/>при />
/> при />
- по экономической плотности тока (см. 1ст 189)
/>,где (2.6)
/> –расчетный ток соответствующего кабеля;
/> –экономическая плотность тока.
тогда
/>
/>
/>
/>
Предварительноприменяем стандартное сечение жил ВВ кабельной сети удовлетворяющеевышеперечисленным требованиям.
кабельот ЦПП до РУ-6/>
кабельот РУ-6 до ТСВП250/6/>
кабельот РУ-6 до ТСВП400/6/>
кабельот РУ-6 до ТСВП630/6/>
Проверкапринятых сечений жил ВВ кабельной сети на допустимое падение напряжения,которое должно быть не более 5% от номинального (см. 1 стр. 188).
Т.е./>(2.7)
Фактическиепотери напряжения в ВВ кабельной сети.
/>, где (2.8)
/> –соответствующий расчетный ток ВВ кабеля;
L – длина соответствующего ВВкабеля;
/> – расчетноезначение коэффициента мощности потребителей;
/> – проводимостьмеди;
S – сечение жил соответственного ВВкабеля.
тогда
/>
/>
/>
/>
Фактическоепадение напряжения в ВВ кабелях до подстанции ТСВП:
- ТСВП1-0
/>
- ТСВП2
/>
- ТСВП3
/>
т.е.выбранное сечение жил ВВ кабельной сети промежуточного РУ-6 вместеудовлетворяют требованию по допустимому падению напряжения.
Примечание:Проверку ВВ кабелей промежуточного РУ-6 на термическую стойкость произведем вподразделе расчета токов короткого замыкания.2.2 Расчет токов короткого замыкания
Расчеттоков короткого замыкания в ВВ кабельной сети промежуточного РУ-6 произведем внатуральных величинах (см. 1 стр. 282).
Расчетнаясхема токов к.з. см. рис. 2.2
/>
Рисунок2.2 Расчетная схема токов к.з. в ВВ кабельной сети РУ-6
При мощности к.з. на шинах ЦПП 50 МВА ток трехфазного к.з. на шинахЦПП составит
/> (2.9)
Сопротивление электросистемы до шин ЦПП
/> (2.10)
Сопротивление ВВ кабелей (см. 1 стр. 193):
- от ЦПП до РУ-6 при />
/> (2.11)
- от РУ-6 до ТСВП250/6 при />
/>
- от РУ-6 до ТСВП400/6 при />
/>
- от РУ-6 до ТСВП630/6 при />
/>
Суммарное сопротивление электросистемы до соответствующих точек короткогозамыкания:
- шины РУ-6, точке К
/>
от шин РУ-69 до ТСВП1-0, точке К1(2.12)
/>
- от шин РУ-6 до ТСВП2, точке К2
/>
- от шин РУ-6 до ТСВП3, точке К3
/>
Токитрехфазного к.з. в соответствующих точках:
/> (2.13)
- нашинах РУ-6
/>,
а/>
- навводе ТСВП250/6 и ТСВП160/6, точка К1
/>
- навводе ТСВП400/6, точка К2
/>
- навводе ТСВП630/6, точка К3
- />
Мощностьк.з. на шине ТСВП
/> (2.14)
- навводе ТСВП250/6 и ТСВП160/6
/>
- навводе ТСВП400/6
/>
- навводе ТСВП630/6
/>
Проверкаранее выбранных сечений жил ВВ кабельной сети на термическую стойкость (см. 1стр. 188).
Минимальноесечение жил ВВ кабеля по термической стойкости должно быть не менее
/>, где(2.15)
/>=0,2 с – времясрабатывания защиты
С=165– термический коэффициент
/> – токтрехфазного к.з. вначале линии.
Сечениежил кабеля от ЦПП до РУ-6
/>
кабельот РУ-6 до ТСВП250/6 и ТСВП160/6
/>
кабельот РУ-6 до ТСВП400/6
/>
кабельот РУ-6 до ТСВП800/6
/>
Такимобразом ранее принятые сечения жил ВВ кабельной сети удовлетворяют требованию ипо термической стойкости. По этому окончательно принимаем ВВ кабели типа:
отЦПП до РУ-6 СБн3х70 сечением жил />
отРУ-6 до ТСВП250/6 СБн3х16 сечением жил />
отРУ-6 до ТСВП400/6 СБн3х16 сечением жил />
отРУ-6 до ТСВП630/6 СБн3х25 сечением жил />2.3 Выбор ВВ ячеек
Дляустановке в промежуточном РУ-6 выбираем ячейки РВД-6 с отключающей способностью50 МВА, что вполне достаточно для отключения т. к.з. отходящего присоединения,а максимальная мощность к.з. на шинах РУ
/>. Вводная ячейкана />
Фидерныеячейки для ТСВП250/6 и ТСВП160/6 на
/>
дляТСВП400/6
/>
дляТСВП630/6
/>
Краткаятехническая характеристика ячеек РВД-6 (см. 3 стр. 412)
схема блок питания индикатор
Номинальное напряжение, нВ 6,0 Наибольшее рабочее напряжение, кВ 7,2 Частота тока, Гц 50
Номинальный ток, А
- вводной ячейки
- фидерных
200
75, 75, 100 Ток термической стойкости, кА 15,8 Мощность отключения, МВА 50 Масса, кг 800 2.4 Описание принципиальной схемы ячейки РВД-6 ОП
Основныеэлементы схемы и их назначение:
ТА1и ТА2 – трансформаторы тока питания блока МТЗ.
FQ – ВВ выключатель включения иотключения отходящего присоединения как в нормальных так и аварийных режимах скороткозамыкателем.
КА1и КА2 – катушки максимально-токовых реле блока МТЗ.
Rш– корректирующие резисторы МТЗ при выключении мощного асинхронного двигателя навремя пуска.
РА– амперметр индикаторный, контроля тока в фазе А.
TL1 и TL2– понижающие трансформаторы напряжения, питающие цепи управления и защиты:
R1 – катушка промежуточного релеподачи импульса на включение ячейки;
HL1 – сигнальная лампа, ячейкавключена;
SB1 и SB2– кнопки дистанционного управления ячейкой;
1Ки 2К – катушки реле промежуточного моторного привода взвода пружин;
М– мотор привода взвода пружин включения ВВ выключателя;
HL2 – сигнальная лампа началавключения ячейки и работы блока БРУ;
К2- исполнительное реле блока реле утечки БРУ;
SB4 – кнопка проверки работы блокаБРУ;
FV – разрядник снятия емкостногозаряда ВВ кабеля при отключении QF;
SB1 – «Кнопка стоп» на самой ячейке:
PV – индикаторный вольтметр;
VC – мостовой выпрямитель питанияреле контроля напряжения и нулевой защиты с воспринимающим элементом KV,реле времени KT с конденсатором С1,создающим выдержку времени реле, контроля времени включения ячейки;
УАТ– катушка электромагнита отключения прямого действия на механизм свободного расцепленияВВ выключателя.
С5– конденсатор нулевой защиты.
Подготовкасхемы к включению
Приподаче напряжения на ячейку получают питание:
- понижающиетрансформаторы TL1 и TL2;
- мост– VC;
- релевремени КТ и конденсатор С1 заряжается;
- релевремени закрывает контакт КТ1 в цепи промежуточного реле 1К, подготавливая егок работе;
- заряжаетсяконденсатор С5 блока нулевой защиты;
- промежуточноереле 2К, закрывая свои контакты 2К1 и 2К2 в цепи мотора, подготавливая его квключению;
- замыкаетсяконтакт 2К3 в цепи промежуточного реле 1К, подготавливая его к работе;
- закрываетсяконтакт 2К4 в цепи 2К, устанавливая его на самоблокировку.
Схемаготова к работе.
Проверкаработы блока БРУ
Принажатии кнопки SB4 получаетпитание катушка К2 реле БРУ по цепи TL1-FU-2-SB1-20-20-R9-VD2-K2-SB4-7-TL1;
исполнительноереле БРУ разрывает свой контакт К2.2, в цепи 2К (ячейку выключить невозможно) изакрывает свой контакт в цепи сигнальной лампы HL2,свидетельствующую о том, что сработало реле БРУ.
Включениеячейки РВД-6
Принажатии кнопки дистанционного управления получает питание реле К1 и производитпереключение в схеме:
- замыкаетсяконтакт К1.1, вводя экономическое сопротивление R2в цепь реле К1;
- замыкаетсяконтакт К1.2 в цепи реле напряжения KV,включая его в работу.
Последнее,включившись, разрывает свой контакт KV1в цепи катушки электромагнита УАТ, предупреждая его включение, и замыкает свойконтакт KV2 в цепи промежуточногореле 1К – последнее, включившись, производит переключение в схеме:
- замыкаетсвой контакт 1К1, самоблокируется;
- замыкаетсвой контакт 1К2 в цепи мотора, включая его в работу, идет взвод пружин навключение ячейки;
- замыкаютсяконтакты 1К3 и 1К4, шунтируя катушки максимально-токовых реле FA1и FA2 на время включения ВВ выключателяQF;
- замыкаетсяконтакт 1К5 в цепи сигнальной лампы HL2,последняя загорается, свидетельствую о том, что идет процесс включения ВВ выключателяQF;
- разрываетсяконтакт 1К6 в цепи реле времени КТ, отключая его, но создается выдержка времениза счет разрядки конденсатора на катушку реле КТ (начался отсчет времениконтроля на включение ВВ выключателя ВВ). Выключатель включается, производянапряжение в схеме.
QF – замыкаются силовые контакты вцепи отходящего присоединения;
QF1 – замыкается блок-контакт в цепикатушки электромагнита отключения ВВ выключателя УАТ, готовя его к работе;
QF2 – разрывается блок-контакт в цепимотора взвода пружин, отключая его.
QF3 – разрывается блок-контакт в цепипромежуточного реле 2К, отключая его;
QF4 и QF5– перемыкающие контакты, которые могут использоваться в схеме автоматики,блокировки очередности включения токоприемников;
QF6 – замыкается блок-контакт в цепи сигнальнойлампы НL1, последняязагорается, свидетельствуя о том, что ВВ выключатель включен.
Еслипо каким-то причинам, затянувшийся процесс включения больше по времени, чемвремя срабатывания реле времени КТ, последнее разорвет свой контакт в цепипромежуточного реле 1К и процесс включения прекратится, схема придет в исходноеположение.
Послеотключения промежуточного реле 1К:
- разрываетсяконтакт 1К1 самоблокировки;
- разрываетсяконтакт 1К2 в цепи мотора;
- разрываютсяконтакты 1К3 и 1К4, включая в работу МТЗ, снимая шунтировку ее резисторами Rш;
- разрываетсяконтакт 1К5 в цепи HL2 и лампагаснет;
- замыкаетсяконтакт 1К6 в цепи реле времени КТ и зарядки конденсатора C1,реле времени КТ включившись, замыкает свой контакт КТ в цепи промежуточногореле К1, готовя его к повторному включению.
Процессвключения ячейки закончен.
Отключениеячейки
Отключениеячейки можно произвести кнопкой дистанционного отключения SB3или кнопкой SB1 непосредственно на корпусеячейки РBD.
Принажатии кнопки SB3, пультадистанционного отключения, отключается промежуточное реле К1, и разрывает свойконтакт К1.2 в цепи реле напряжения KV,последнее отключившись, замыкает свой контакт KV1в цепи электромагнита отключения УАТ, который, включившись своим бойком,воздействует на механизм свободного расцепления ячейки РВД-6 и ВВ выключательотключается, приводя схему в исходное положение.
Принажатии кнопки SB1 – отключаетсяцепь питания KV, КТ от моста VC,и замыкается цепь УАТ – отключение.
Защитыпо схеме
Приослабленной изоляции и отключенном ВВ выключателе QF,срабатывает блок БРУ и исполнительное реле К2 получает питание по цепи: TL1–FU2–SB1–20–20–R9–VD2–K2–17-QF(короткозамыкатель) – фаза-земля;
земля7-TL1, реле срабатывает и разрываетсвой контакт К2.2 в цепи промежуточного реле 2К (ячейку включить невозможно),кроме того замыкается контакт К2.1 в цепи сигнальной лампы HL2,последняя горит, свидетельствуя о том, что в цепи отходящего присоединенияослаблена изоляция и ячейку включить невозможно. Необходимо устранить причинуутечки тока и только после этого можно включить ячейку.
Приснижении напряжения цепи на 20 и более % отключается реле контроля напряжения KV,замыкая свой контакт KVв цепи электромагнита отключения УАТ, последний получив питание отключает ВВвыключателя QF.
Приснятии напряжения на цепи и отключения ячейки РBD-6,срабатывает нулевая защита. Конденсатор С5 разряжается на катушку электромагнитаУАТ по цепи +С5-34-KV1-QF1-УАТ-(-)C5– отключение.
Прикоротком замыкании срабатывают реле максимального тока FA1и FA2, закрывая свои контакты в цепиэлектромагнита отключения УАТ, последний, получает питание по цепи: +VC-R6-VD4-34-FA1-FA2-УАТ-(-)VC– отключение, самоблокировка и только после устранения к.з. необходимо ввестизащиту К3 и включить ячейку.
2.5 Основные правила ТБ приэксплуатации ВВ электроустановок рудника
СогласноПУЭ безопасность обслуживающего персонала должна обеспечиваться путем:
- применениянадлежащей, а в отдельных случаях повышенной или двойной изоляции;
- соблюдениясоответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия,ограничения токоведущих частей;
- примененияблокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочныхопераций и доступа к токоведущим частям;
- надежногои быстродействующего автоматического отключения частей электрооборудования,случайно оказавшихся под напряжением, и поврежденных участков сети, в том числезащитного отключения;
- заземлениекорпусов электрооборудования и элементов электроустановок, которые могутоказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции;
- выравниваниепотенциалов, а также применения разделительных трансформаторов, напряжений 42 Ви ниже переменного тока, 110 В и ниже постоянного тока, предупреждающейсигнализации, надписей и плакатов, устройств снижающих напряженностьэлектрических полей, средств защиты и приспособлений, в том числе длявоздействия электрического тока.
Дляобеспечения указанных выше требований необходимо:
- всеподстанции должны быть оснащены полным комплектом изолирующих, ограждающих и вспомогательныхзащитных средств;
- оперативноеобслуживание электрооборудования напряжением выше 1кВ должны выполнять тольколица, знающие их схемы, должностные и эксплуатационные инструкции, особенностиэлектрооборудования и прошедшие проверку знаний ПТЭ и ПТБ.
Руководителисмен, бригад и лица обслуживающие ВВ электрооборудование, должны иметьквалификационную группу по ТБ не ниже четвертой группы допуска.
Приосмотре электроустановок, ВН, одним человеком, ему запрещается проходить заограждения, входить в камеру РУ, выполнять какие-либо работы. При работах понаряду в состав бригады должны входить не менее двух человек.
Большоезначение для безопасности работ в электроустановках ВН имеют организационныемероприятия:
- оформлениеработ в электроустановках нарядом или распоряжением;
- допускк работе, перевод на другое рабочее место, окончание работы.
Нарядвыдается непосредственно перед началом работы и выполняется в двух, а припередаче по телефону – трех экземплярах.
Распоряжениена выполнение работ носит разовый характер и действует только в течение суток.
Всеработы, выполняемые в электроустановках напряжением более 1000В должнывыполняться с выполнением технических мероприятий, обеспечивающих ихбезопасность.
Ктехническим мероприятиям относятся:
- отключениеэлектроустановки и использование всех блокировок против ошибочного включения,вывешивание плакатов «Не включать. Работают люди»;
- проверканаличия напряжения на токоведущих частях ВВ электроустановки с помощью ВВ штанг(индикаторы напряжения);
- наложениепереносного заземления, на токоведущие элементы ВВ электроустановки.
Список используемой литературы
1. Г.Д.Медведев«Электр
2. оборудованиеи электроснабжение горных предприятий» / М «Недра» 1988 г.
3. Г.М.Авсееви др. «Сборник задач по горной электротехнике» /М «Недра» 1988 г.
4. В.В.Дехтярев,Л.В.Седаков «Руководство по ревизии, наладке и испытанию подземныхэлектроустановок шахт» / М «Недра» 1988 г.
5. А.А.Тухтои др. «Правила безопасности при разработке подземным способом соляныхместорождений РБ» / Минск ЦОТЖ 1998 г.