Электроснабжение участка
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ
Согласно плану горных работ на данном участке принята бестранспортная система разработки на вскрыше с переэкскавацией горных пород в отработанное пространство и на добыче - транспортная с погрузкой полезного ископаемого в автомобильный транспорт. На первом уступе породы предварительно взрыхляют взрывом.
Определение высоты уступов
Высоту каждого уступа определяем исходя из технических характеристик экскаваторов.
ЭШ-15/90 НгНг0.5=42.5м
Н1 21,25м
ЭКГ-5А Нч =110.3м
Н2= Нч.4. 10.3м
Определение глубины карьера
Н= Н1+ Н2=21.25+10.3=31.55м
Определение фронта работ уступов
Подготовка фронта горных работ заключается в основном в подводе транспортных путей и линий электропередачи т. к. участок разреза имеет длину 1000 м., то целесообразно фронт горных работ подготавливать по всей длине участка.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УЧАСТКА ПО ДОБЫЧЕ И ВСКРЫШЕ
Расчет годовой производительности экскаватора ЭШ-15/90
Техническая производительность экскаватора
E=15мі-ёмкость ковша
tц =60с- техническая продолжительность цикла
Кр=1.4-коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора
Кн =0.8-коэффициент наполнения ковша
Эксплуатационная производительность экскаватора
Qэ =Qт Кч.р. =514 0.75=385мі/ч
Кч.р.=0.75-коэффициент использования сменного времени экскаватора
Сменная производительность экскаватора
Qсм = Qэ tсм =38512=4628 мі/см
tсм =12ч.-число часов сменного времени
Суточная производительность экскаватора
Qсут = Qсм n =46282=9257мі/сут
n=2-количество рабочих смен в сутки
Годовая производительность экскаватора
Qгод = Qсут N= 9257 315=2915999 мі/год
N=315-число рабочих дней в году
Расчет годовой производительности экскаватора ЭКГ-8И
Техническая производительность
E=8мі-ёмкость ковша
tц =26с- техническая продолжительность цикла
Кр=1.4-коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора
Кн =1-коэффициент наполнения ковша
Эксплуатационная производительность экскаватора
Qэ =Qт Кч.р. =791 0.75=593мі/ч
Кч.р.=0.75-коэффициент использования сменного времени экскаватора
Сменная производительность экскаватора
Qсм = Qэ tсм =59312=7119 мі/см
tсм =12ч.-число часов сменного времени
Суточная производительность экскаватора
Qсут = Qсм n =71192=14238 мі/сут
n=2-количество рабочих смен в сутки
Годовая производительность экскаватора
Qгод = Qсут N= 14238 315=4484970 мі/год
N=315-число рабочих дней в году
Расчет годовой производительности экскаватора ЭКГ-5А
Техническая производительность экскаватора
E=5мі-ёмкость ковша
tц =23с- техническая продолжительность цикла
Кр=1.4-коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора
Кн =1-коэффициент наполнения ковша
Эксплуатационная производительность экскаватора
Qэ =Qт Кч.р. =559 0.75=419мі/ч
Кч.р.=0.75-коэффициент использования сменного времени экскаватора
Сменная производительность экскаватора
Qсм = Qэ tсм =41912=5031 мі/см
tсм =12ч.-число часов сменного времени
Суточная производительность экскаватора
Qсут = Qсм n =50312=10062 мі/сут
n=2-количество рабочих смен в сутки
Годовая производительность экскаватора
Qгод = Qсут N= 10062 315=3169564 мі/год
N=315-число рабочих дней в году
Годовая производительность экскаваторов
Qгод 1 =2915999 мі/год
Qгод 3 =4484970 мі/год
Qгод 4 =3169564 мі/год
Определение годовой производительности участка по вскрыше
Qгод.в. =Qгод1=2915999 мі/год
Определение годовой производительности участка по добыче
Qгод.д. =Qгод 3+ Qгод 4=4484970+3169564=7654534 мі/год
3 ВЫБОР СХЕМЫ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Главные стационарные подстанции разреза устанавливаются на рабочем борту вне зоны ВБР с таким расчетом, чтобы они стационарно работали не менее 5-8 лет.
При питании электроприемников разреза напряжением до и выше 1000В, предусматривать, как правило, систему с изолированной нейтралью.
К одной передвижной (переносной) воздушной ЛЭП 6-10кВ предусматривать присоединения одной из следующих групп электроустановок в составе не более двух экскаваторов с ёмкостью ковша до 15 мі и одной ПКТП с трансформатором мощностью до 630кВА.
К одной опоре воздушной ЛЭП разрешается присоединять не более двух ПП или двух ПКТП, или же одного ПП и одной ПКТП вместе. Подключение к одному ПП двух экскаваторов запрещается.
Заземление электроустановок на участке разреза напряжением до и выше 1000В должно выполняться общим. Общее заземляющее устройство участка разреза должно состоять из одного или нескольких центральных заземлителей, местных заземлителей и сети заземления, к которой должно присоединяться всё подлежащее заземлению электрооборудование.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЗДУШНЫХ И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ.
Определение масштаба участка разреза.
На данном участке разреза масштаб определяем следующим образом:
длина участка в метрах-1000м
длина участка в см-13см
М=1 : 7692 (по длине)
М=1 : 4622 (по ширине)
Определение длин ВЛ и КЛ
Расчетная схема электроснабжения
Рис.4.1.
l1=707м l8=115м
l2=553м l9=277м
l5=200м l10=200м
l6=200м l11=515м
l7=200м l12=100м
5. РАСЧЕТ ОБЩЕГО ОСВЕЩЕНИЯ УЧАСТКА
Построение изолюксы горизонтальной освещенности
Имея изолюксы на условной плоскости, задается углом наклона светового потока к горизонту Q=10град. Строим координатные оси x и y. Ось x совмещается с направлением максимальной силы света светового прибора и на осях x и y откладываем значение расстояний, в соответсвии с масштабом участка разреза. В точке 0 установлен светильник.
Задаваясь отношением X1/Н определяем координату для данного угла Q =15град.
= sinQ+(X /H ) cosQ
Задаваясь горизонтальной освещенностью Er = 0.2лк определяем относительную освещенность
Е1=Еr і HІ Кз ; кЛк
Кз =1.5-коэффициент запаса для газоразрядных ламп
По значениям и Е1, используя кривые относительной освещенности определяем
По значениям и Н определяем координату Y1
Y1 = H; м
Результаты расчетов сводим в таблицу
X | 15 | 30 | 45 |
60 |
75 | 90 | 105 | 120 | 135 | 150 | 180 |
| 0.71 | -0.21 | 0.06 | -0.18 | -0.19 | -0.08 | -0.1 | -0.13 | -0.14 | -0.15 | 0.17 |
| 1.22 | 2.17 | 3.13 | 4.09 | 5.05 | 6.01 | 6.97 | 7.93 | 8.89 | 9.85 | 11.7 |
E | 0.12 | 0.68 | 2.06 | 4.6 | 8.6 | 14.6 | 22.8 | 33.6 | 47.4 | 64 | 108 |
| 1.45 | 1.8 | 2.7 | 2.2 | 1.8 | 1.7 | 1.2 | 0.8 | 0.5 | 0.4 | 0.1 |
Yм |
26 | 58 | 126 | 134 | 136 | 153 | 125 | 95 | 66 | 59 | 17.5 |
Рис.5.1.
Определение количества светильников
Методом наложения полученной изолюксы на план горных работ определяем количество светильников, необходимых для общего равномерного освещения участка с заданной Еr =0.2 лк. Необходимо 3 светильника.
6. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Определение расчетных активных нагрузок
электроприёмников участка
Расчет активных нагрузок электроприёмников участка разреза будем вести по методу коэффициента спроса.
Рр =Ксп Рн ; кВт
Определение расчетных реактивных нагрузок
Определять будем, используя tgр - коэффициент соответствующий cosр для группы электроприёмников.
Qp = Рр tgр
Таблица
№ |
Электро-приёмники |
Рн, кВт |
кс |
cos |
tg |
Рp, кВт |
Qp, кВтA |
Sт, кВтA |
1 | ЭШ-15/90 | 1900 | 0.7 | 0.85 | -0.62 | 1330 | -824 | 250 |
2 |
ЭШ-10/70 |
1170 | 0.7 | 0.8 | -0.75 | 819 | -614 | 250 |
3 | ЭКГ-8И | 520 | 0.5 | 0.9 | -0.48 | 260 | -218 | 100 |
4 | ЭКГ-5А | 250 | 0.5 | 0.91 | 0.45 | 125 | 60 | 100 |
5 | 2СБШ-200 | 282 | 0.7 | 0.7 | 1.02 | 197.4 | 200 | |
Рр=2731 |
Qр = -1396 |
Sт=700 |
Определение полной расчетной нагрузки участка разреза
Sp=K (Ppi) І+( Qpi) І + Sтсн =0.8 2731І+(-1396) І+ 700=
=0.8 (3067+700)=3014 кВА.
Определение расчетных токовых нагрузок на каждом участке воздушных и кабельных ЛЭП распределительной сети
По l1 и l7 протекает ток нагрузки экскаватора ЭШ-10/70
Iф3 = Ip2
П
о l5 протекает ток нагрузки экскаватора ЭКГ-5А
По l6 протекает ток нагрузки экскаватора ЭКГ-8И
По l2 протекает ток нагрузки экскаватора ЭКГ-5А и ЭКГ-8И
Iф2= Ip=60.2А
По l9 и l8 протекает ток нагрузки экскаватора ЭШ-15/90
По l11 и l12 протекает ток нагрузки экскаватора 2СБШ-200
По бортовой магистрали ВЛ-6 кВ фидера №1 протекает расчетный ток нагрузки Iрф1= Ip1+ Ip5=174.6+27=201А
По бортовой магистрали ВЛ-6 кВ фидера №2 протекает расчетный ток нагрузки Iрф2= Ip4+ Ip3=60.2А
По бортовой магистрали ВЛ-6 кВ фидера №3 протекает расчетный ток нагрузки Iрф3= Ip2=122.56А
Расчетный ток нагрузки вводной ячейки распределительного устройства ГСП участка разреза
Iрв= Iрф1+ Iрф2+ Iрф3=201+60+122=383А
Расчетный ток нагрузки воздушной линии 35 кВ, питающей ГСП участка разреза
На полной расчетной назрузке участка разреза Sp =3767кВ предварительно выбираем трансформатор для ГСП марки ТМ-4000/35, мощностью Sнт =4000кВ, Vн1 =35кВ, Vн2 =6.3кВ, Vк% =7.5%
Коэффициент загрузки трансформатора
7. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ И ЖИЛ КАБЕЛЕЙ
Выбор проводов ВЛ-35кВ
Предварительно по нагреву выбираем сечение воздушной ЛЭП-35кВ, питающей ГСП
Iр Iдоп
Выбираем АС-16 с Iдоп =105А Iр =62А
Из условия механической прочности выбираем АС-35 с Iдоп=130А
Проверяем выбранное сечение провода по экономической плотности тока
Таким образом, выбранное сечение проводов не удовлетворяет требованиям ПУЗ. Окончательно выбираем АС-70 с Iдоп =265А
Выбор проводов воздушных линий 6 кВ
Выбираем провода для магистральной ЛЭП-6кВ фидера №1.
По нагреву выбираем А-50 с Iдоп =215АIрф1=201А.
Из условия механической прочности выбираем провод А-50 с Iдоп =215А.
Выбираем провода для магистральной ЛЭП-6кВ фидера №2.
По нагреву выбираем А-16 с Iдоп =105АIрф1=60.2А.
По условию механической прочности провод А-16 не удовлетворяет требованиям ПУЗ, поэтому выбираем А-35 с Iдоп =170А.
Выбираем провода для магистральной ЛЭП-6кВ фидера №3.
По нагреву выбираем А-25 с Iдоп =135АIрф1=122А.
Из условия механической прочности выбираем провод А-35 с Iдоп =170А.
Провод А-35 удовлетворяет требованиям ПУЗ.
Выбор проводников кабельных линий
По нагреву выбираем сечения гибких кабелей:
для ЭШ-15/90 –КГЭ-6-350+116+110 с Iдоп =213А Iр1 =174А.
для ЭШ-10/70 – КГЭ-6-325+110+16 с Iдоп =141А Iр2 =122А.
для ЭКГ-8А – КГЭ-6-310+16+16 с Iдоп =82А Iр3 =37А.
для ЭКГ-5А – КГЭ-6-310+16+16 с Iдоп =82А Iр4 =22А.
для 2СБШ-200 – КГ-0.66-2(350+116+110) с Iдоп =444А Iр5=406А.
Произведем проверку выбранных сечений гибких кабелей на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля
(у приключательных пунктов).
S
min= Iк ; ммІ
где - термический коэффициент;
Iк- установившийся ток к.з. ,кА;
tп-приведенное время действия тока к.з.,с.
К
абель для питания ЭШ-15/90Smin= 6 2.91 =11.04 ммІ 50 ммІ и окончательно выбираем КГЭ-6-350+116+110 с Iдоп =213А.
Кабель для ЭШ-10/70
S
min= 6 3.3 =12.52 ммІ 25 ммІ , выбрали правильно.
Кабель для ЭКГ-8А
S
min= 6 5.75 =21.8 ммІОкончательно примем КГЭ-6-325+110+16
Проверка сети по потерям напряжения
В длительном режиме электроприёмников потери напряжения не должны превышать 5% от номинального.
Определим потери напряжения для фидера №1.
U%n=(0.1UнІ)Рр1(I8+I9)(Rовп+Xовпtgр1)+Рр5(I11+I12)(Rовп+Xовп
Tgр5)=(0.16І)1330(0.115+0.277)(0.64+0.38(-0.62))+ +197.4(0.515+0.1)(0.64+0.38 1.02) =1.5%
Определим потери напряжения для фидера №2.
U%n=(0.1UнІ)Рр3I2(Rовп+Xовпtgр3)+Рр4I2(Rовп+Xовпtgр4)= =(0.16І)2600.553(0.92+0.391(0.48))+1250.553(0.92+0.3910.45)==0.5%
Определим потери напряжения для фидера №3.
U%n = (0.1UнІ)Рр2(I7+I1)(Rовп+Xовпtgр2)=
=(0.16І)819(0.2+0.707)(0.92+0.391(-0.75) =1.2%
Получаем, что проводники ВЛ и КЛ для фидеров №1,2,3 проходят по потере напряжения в длительном режиме работы электроприёмников.
В пиковом режиме работы электроприёмников потери напряжения не должны превышать 10% от номинального.
Для электроприёмников с асинхронным приводом
U%=(0.1UнІ)Рр4I2(Rо+Xоtgр4)=(0.16І)1250.153
(0.92+0.3910.45) =0.2%
U%=(0.1UнІ)Рр5(I11+I12+I8)(Rо+Xоtgр5)=(0.16І)197(0.515+
+0.1+0.115) (0.64+0.381.02) =0.4%
Для электроприёмников с синхронным приводом
U%=(0.1UнІ)Рн(I8+I9)RоКпик)=(0.16І)1900(0.115+ +0.277)0.641.8) =2.3%
U%=(0.1UнІ)Рн(I1+I7)RоКпик)=(0.16І)1170(0.707+0.2) 0.921.8) =4.8%
U%=(0.1UнІ)(РнI2RоКпик)=(0.16І)(5200.5530.921.8) =1.3%
Для фидера №1
U%1=(0.1UнІ)Рр5(I11+I8)(Rо+Xоtgр5)+Рн1(I9+I8)RоКпик=
(0.16І)197.4(0.515+0.115)(0.64+0.381.02)+1900(0.277+0.155) 0.641.8 =2.7%
Для фидера №2
U%2=(0.1UнІ)(I2Рн4RоКпик+I2Рн3RоКпик)=(0.16І)(0.553250
0.921.8+5200.5530.921.8) =1.9%
Для фидера №3
U%3=(0.1UнІ)(I1Рн2RоКпик)=(0.16І)(0.70711700.92 1.8) =3.8%
Таким образом проводники ВЛ и КЛ для фидеров №1,2,3 проходят по потерям напряжения в пиковом режиме работы.
8. ПРОВЕРКА СЕТИ ПО ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПУСКОВОМ РЕЖИМЕ
Проверка сети сводится к определению фактического напряжения на зажимах сетевого двигателя мощного экскаватора в момент его пуска и сравнению этого напряжения с допустимым значением.
Напряжение на зажимах сетевого двигателя экскаватора в момент его пуска определяется следующим выражением:
где Uo – напряжение х.х. трансформатора участковой подстанции, В;
Uпр-потеря напряжения от прочей нагрузки в общих с пусковым двигателем элементах сети, В;
Xвн-внешнее индуктивное сопротивление участка сети от трансформатора участковой подстанции до пускаемого двигателя, Ом;
Кi -кратность пускового тока пускаемого сетевого двигателя;
Sн-номинальная мощность пускаемого двигателя, кВА;
Uн-номинальное напряжение пускаемого двигателя, кВ.
Уровень напряжения на зажимоах сетевого двигателя в момент его пуска должен удовлетворять условию:
Определение напряжения на зажимах двигателя экскаватора ЭШ-15/90
Определим внешнее индуктивное сопротивление сети
Xвн =Xтр+Xвл+Xкл; Ом
Где Xтр-индуктивное сопротивление трансформатора участковой подстанции, Ом;
Xвл и Xкл – индуктивное сопротивление воздушной и кабельной ЛЭП-6кВ, Ом;
XВЛ =0.380.115=0.04 Ом
XКЛ =0.080.2=0.016 Ом
XВН =0.75+0.04+0.016=0.8 Ом
Определим потери напряжения в общих с пусковым двигателям элементах сети от бурового станка 2СБШ-200Н является участок воздушной линии l8
U%пр =(Rобщ+Xобщ) Рр5/Uн; В
где Rобщ и Xобщ - соответственно активное и индуктивное сопротивление участка воздушной линии l8 и трансформатора ГСП, Ом
Рр5-нагрузка бурового станка, передаваемая по участку ВЛ-6кВ l5, кВт
Uн - номинальное напряжение воздушной линии, кВ
Rобщ =R0 l8 =0,640.115=0.07Ом
где R0 =0.64 Ом/км
Xобщ= X0 l8=0.380.115=0.04 Ом
где X0 =0.38 Ом/км
U%пр =(0.07+0.04) 197/6 =3.6В
Определим фактическое напряжение на зажимах сетевого двигателя экскаватора ЭШ-15/90 в момент его пуска
где K1=5,3 kBА
С
равним фактическое напряжение на зажимах сетевого двигателя ЭШ-15/90 с допустимым значением.Таким образом, нормальный запуск сетевого двигателя ЭШ-15/90 обеспечивается при мощности трансформатора на участковой подстанции равной
4000 кВА.
Технические данные трансформатора занесем в таблицу.
Трансфо-рматор |
SHТ, кВА |
Номинальное напряжение обмоток |
Потери, кВТ |
Uk% | Ток х.х% | ||
ВН | НН | х.х | к.з | ||||
ТМ-4000/35 | 4000 | 35 | 63 | 6,7 | 33,5 | 7,5 | 1 |
9. Расчет токов к.з в сети высокого
напряжения.
Расчет токов к.з будем вести упрощенным методом в относительных единицах.
Согласно заданию участковая подстанция участка разреза питается от ГПП по воздушной ЛЭП напряжением 35 кВ и длинной 10 км. Мощность к.з на шинах ГПП Sк1=300МВА.
Расчетная часть
Составляем однолинейную расчетную схему.
Расчетная схема ГПП ВЛ-35кВ
Рис.9.1.
Составляем схему замещения
Рис.9.2.
Выбираем базисные условия:
Sб=100МВА;
Uб1=37кВ;
Uб2=63кВ
Определим индуктивное сопротивление схемы и приведем их к базисным условиям.
Энергосистема
Воздушная ЛЭП напряжением 35кВ
Двухобмоточный трансформатор ГСП
Участки воздушных ЛЭП напряжением 6кВ
Гибкие экскаваторные кабели напряжением 6кВ
Сетевые двигатели экскаваторов
S1=2.235 МВА
S3=0.577 МВА
S2=Pн2 /cos2=1170/0.8=1462кВА=1.462 МВА
Определим параметры токов к.з. в точке к-1, для этого произведём преобразовательные схемы замещения.
Рис.9.3.
X15= X1+ X2=0.33+0.27=0.6
X16= X6+ X7+ X8=0.27+0.04+8.94=9.25
X17= X9+ X10+ X11=0.55+0.04+34.6=35.19
X18= X12+ X13+ X14=0.71+0.04+13.68=14.43
Рассмотрим возможность объединить S2 и S3
входит в пределы 0.4-2.5
Таким образом S2 и S3 можно объединить.
Рис.9.4.
S4=S2+S9=1.462+0.577=2.039мВА
Объединим S1 и S4
Таким образом S1 и S4 объединить нельзя.
Сопротивления X3, X19 и X20 соединены в звезду. Преобразуем их в треугольник.
Рис.9.5.
Определим возможность пренебречь S1 как источником питания точки К-1
Таким образом пренебречь S1 нельзя. Определим возможность пренебречь S4
Поэтому S4 как источником питания К-1 можно пренебречь.
В итоге получаем:
Рис.9.6.
Ток к.з. в точке К-1от питающей энергосистемы
Ток к.з. в точке К-1 от сетевых двигателей S1
Где Кt-кратность тока к.з. посылаемого сетевым двигателем S1. Расчетное сопротивление ветви синхронных двигателей S1
Для t= и Xр=0.12 определяем Кt=4.8
кА
Суммарный ток к.з. в точке К-1
Iк-1= Iкс1+ Iк1s1=2.6+1.03=3.63кА
Ударный ток к.з в точке К-1
iук1=2.55I к1=2.553.63=9.25кА
Действующее значение полного тока к.з. в точке К-1
I ук1=1.52 I к1=1.523.63=5.51кА
Двухфазный ток к.з. в точке К-1
I к1І=0.87 I к1=0.87 3.63=3.15кА
Мощность трёхфазного тока к.з.
Определим параметры к.з. в точке К-2
Рис.9.7.
Произведём преобразования схемы замещения
Рис.9.8.
X-23=X15+X3=0.6+1.88=2.48
Определим возможность пренебречь S4
Пренебречь нельзя. Определим возможность пренебречь S1
Попробуем объединить S1 и S6
Объединить S1 и S4 нельзя. В итоге установившееся значение тока к.з. в точке К-2 будет слагаться из трёх составляющих тока к.з. от энергосистемы, тока к.з. от S1 и тока к.з. от S4.
Ток к.з. от энергосистемы
Расчетное сопротивление ветви синхронного двигателя S4
Для t= и Xр=0.28 определяем Кt=3.15