Электрооборудование и электроснабжение горных работ

Зная η, ρ и h определим координату Y по формуле:

Y= η ρ h=1,4 1,22 50=84.

Все расчеты сводим в таблицу :

Таблица.3.3

Результаты расчета

Предварительно выбранный угол Q и высота опоры удовлетворяют условиям освещенности карьера. При этом принимаем число светильников равным 9. Каждый светильник питается от собственного трансформатора, который идет в комплекте с каждой осветительной установкой.

Строим изолюксы светильника на горизонтальной плоскости.

Из рис.2 видно, что наиболее рационально использовать светильник с углом наклона 100, т.к. в таком случае световым потоком перекрывается весь забой, чего нет, если светильник под углом 150.

                                                             х,м

                                                  400                       1

                                                  300

                                                                                                                   2             

                                                  200

                                                  100

-200       -150     -100       -50          0          50        100       150      200    Y,м      

Рис.3.1 Изолюксы светильника:

1-     светильник с углом наклона 100;

2-     светильник с углом наклона 150.

3.4.2. Расчет освещенности ремонтного цеха

Исходные данные:

 длина цеха А=40 м;

 ширина цеха В=20 м;

 высота подвески над уровнем рабочей поверхности h=5 м;

 коэффициент запаса kз=1,3;

 минимальная освещенность Еmin=50 лк;

 ориентировочное число ламп nл=40 шт.

Пользуясь методом коэффициента использования светового потока, определяем мощность ламп при напряжении 220 В.

Определим индекс помещения:

i=А В/(h(А+В))=40 20/5(40+20)=2,67;

Определим поток каждой лампы:

Fл= ЕminSосZсрkз/(Nсвnлkсв)=50 800 1,151,3/(1 40 0,605)=2471 лм;

где, Sос- освещаемая площадь помещения; Zср - отношение средней освещенности к максимальной; kсв- коэффициент использования; Nсв - число ламп в светильнике.

Ближайшая стандартная лампа на 220 В НГ-220-200 имеет Fл=2,7 клм, что допустимо.

3.4.3. Расчет освещения автодороги

Расчет освещения автодороги производится точечным методом.

Высота подвески светильников h=6 м.

Допустимая минимальная освещенность Еmin=0,5 лк.

              L

h

                                                                           ось опор             

                                    А                                          ось автодороги

              l/2                   l/2

Рис.3.2 Схема освещения автодороги.

Определяем суммарную относительную освещенность в точке А:

ΣЕ=1000 Еminkзh²/Fл=1000 0,5 1,5 6/2700=1 лк;

где,  Fл - световой поток лампы, м;   kз- коэффициент запаса;  h- высота установки светильников, м;   Еmin- минимальная освещенность, лк.

Для освещения используем светильник СПО-200, с лампой НГ-220-200.

Считается, что ΣЕ=2Е, находим Е:

Е=1/2=0,5 лк;

Это удовлетворяет требованиям.

Расстояние между опорами светильников:

l=2√(р²-в²)=2√(15²-6²)=28 м;

где,  в - расстояние от оси опор до оси автодороги, м;   р - расстояние от оси опоры до точки А, м;

h р=0,4 => р=6/0,4=15 м.

Количество светильников:

Nсв=(L-l)/l=(1500-28)/28=53 шт;

где,  L – длина участка автодороги, м.

Определим мощность трансформатора для питания осветительной сети:

Sтр.осв= ΣРi/nосnсвcosφсв=107/0,95 1 1=112 кВт;

где, nос- КПД осветительной сети; nсв- КПД светильника; cosφсв- коэффициент мощности светильника; ΣРi- суммарная мощность светильников, кВт;

ΣРi=Рi Nсв=200 53=10,6 кВт;

где,  Рi - мощность одного светильника, кВт.

Принимаем трансформатор ТМ-6/0,4.

3.5. Расчет токов короткого замыкания в абсолютных единицах

       Сопротивление элементов электроснабжения.

Питающая система: задана Sк=500МВА на шинах 35кВ:

Ток короткого замыкания на шинах35 кВ:

Iк=Sк/√3U=500/1,73 37=7,81 кА.

Индуктивное сопротивление системы:

x1=U/√3 Iк=37/1,73 8,71=2,74 Ом.

Воздушная линия ВЛ-35: АС-50; l =5км;  x0=0,374Ом/км; r0 =0,63Ом/км:

х2=x0 l=0,374 5=1,87 Ом;

r2=r0 l=0,63 5=3,15 Ом.

Две ВЛ-35 работают параллельно:

х4=x2 x3/ x2 +x3=1,87/2=0,94 Ом;

r4=r2/2=3,15/2=1,56 Ом.

                              Sкз=500МВА             

                     ~              1/2,74              1/2,74

                            к              37км                            к

                            АС-50              к1              l=5км                  3/                                    2/7,48            4/3,74

                                          Sнт=6300кВа             

Т1                                          Т2              U%=7,5              3/              2/12,6              4/6,3

                                                        к1

                            к2              6,3кВ                    6/              5/0,473              7/0,273

                             АС-50   l=1км              6/              5/0,047             

              l=1,85                                     к2              7/0,023

              к3

              l=0,25              8/              8/

              к4

              8/

               ~                        ~              8/

              9/              9/

              9/

              9/

                                                                                                        к3

              10/              10/

              10/              10/

              к4

Рис.3.1 Схема замещения.

Трансформатор ТМ-6300/35:      Sк=6300кВА;   Uк.з =7,5;    ΔРк =46,5кВт,

х5=10Uк%2 U/Sн=10 7,5 6,32/6300=0,473 Ом;

r5=1000ΔРк Uн2/Sн2=1000 46,5 6,32/63002=0,047 Ом.

Два трансформатора ТМ-6300/35 работают параллельно:

х7=x5 x6/ x5 +x6=0,047/2=0,024 Ом;

r7=r5 r6/ r5+r6=0,047/2=0,024 Ом.

Магистральная  ВЛ-6кВ: АС-50; l=1км; r0=0,27Ом/км;  х0=0,386Ом/км,

х8=x0 l=0,368 1=0,368 Ом;

r8=r0 l=0,27 1=0,27 Ом.

        Поперечная ВЛ-6кВ:      l =1,85км,

х9=x0 l=0,368 1,85=3,43Ом;

r9=r0 l=0,27 1,85=0,5 Ом.

Кабель экскаватора ЭКГ-8И: КГЭ-3х25+1х10+1х6;           l =0,25км;

       S =20мм²;                 r0=0,341Ом/км;               х0=0,063Ом/км,

х10=x0 l=0,093 0,25=0,023Ом;

r10=r0 l=0,341 0,25=0,085 Ом.

3.6. Результирующие сопротивления до точек короткого замыкания

До точки к1:

х11=х1+х4=2,74+0,94=3,68 Ом;

r11=r1+r4=0+1,56=1,56 Ом.

До точки к2:

Приведенные сопротивления системы и ВЛ-35 к напряжению 6,3 кВ.

х11пр=х11(6,3/37) 2=3,68(6,3/37) 2=0,106 Ом;

r11пр=r11(6,3/37) 2=1,56(6,3/37) 2=0,045 Ом.

Результирующие сопротивления:

х12=х11пр+х7=0,106+0,024=0,13 Ом;

r12=r11пр+r7=0,045+0,024=0,069 Ом.

        До точки к3:

х13=х12+х8+х9=0,13+0,368+3,43=3,93 Ом;

r13=r12+r8+r9=0,069+0,27+0,5=0,84 Ом.

         До точки к4:

х14=х13+х10=0,024+3,93=3,95 Ом;

r14=r13+r10=0,075+0,84=0,92 Ом.

Действующие значения установившегося тока короткого замыкания в расчетных точках (при отключенном СД):

Iк1=1,05Uн/√3 √х112+ r112=1,05 37/1,73√13,542+2,432=5,61 кА;

Iк2=1,05Uн/√3 √х122+ r122=1,05 6,3/1,73√0,132+0,0692=26,04 кА;

Iк3=1,05Uн/√3 √х132+ r132=1,05 6,3/1,73√3,942+0,842=0,95 кА;

Iк4=1,05Uн/√3 √х142+ r142=1,05 6,3/1,73√3,952+0,952=0,92 кА.

       Мгновенное значение полного тока короткого замыкания (ударный ток):

iу=kу √2 Iкi;

где,        kу - ударный коэффициент.

Точка к1:

х11/ r11=3,68/1,56=2,35;

iу1=kу1 √2 Iк1=1,05 1,41 5,61=13,8 кА;

Точка к2:

х12/ r12=0,13/0,069=1,9;

iу2=kу2 √2 Iк2=1,2 1,41 26,04=59,37 кА;

Точка к3:

х13/ r13=3,94/0,84=4,7;

iу3=kу3 √2 Iк3=1,1 1,41 0,95=5 кА.

Точка к4:

х13/ r14=3,94/0,92=4,3;

iу3=kу3 √2 Iк3=1,12 1,41 0,92=4,6 кА.

        Наибольшее действующее значение полного тока короткого замыкания за первый период от начала процесса короткого замыкания:

Iу=Iк √1+2(kу-1)2;

Iу1=5,01√1+2(1,05-1)2=5,62 кА;

Iу2=26,04√1+2(1,2-1)2=26,5 кА;

Iу3=0,95√1+2(1,1-1)2=0,96 кА;

Iу4=0,92√1+2(1,12-1)2=0,95 кА;

        Мощности трехфазного короткого замыкания в расчетных точках:

S к1=√3 Uн Iк1=1,73 37 5,61=359 МВА;

S к2=√3 Uн Iк2=1,73 6,3 26,04=284 МВА;

S к3=√3 Uн Iк3=1,73 6,3 0,95=10,4 МВА;

S к4=√3 Uн Iк4=1,73 6,3 0,92=10,2  МВА.

3.7. Расчет защитного заземления

Исходные данные:

      грунт:     ρ =100Ом м;

      магистральный заземляющий провод:       Lм3 =2,85км;

      длина кабеля КГЭ-3х25+1х10+1х6:       Lк =0,25км;

      принимаем заземляющий провод АС-35.

Максимальное расстояние до наиболее удаленной электроустановки:

L= Lм3+Lк =2,85+0,25=3,1 км.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства принимаем 4Ом, т.к.      ρ =100 Ом м<500 Ом м.

Ток однофазного замыкания на землю в сети 6кВ:

Iоз=U(Lвл+Lк)/(300+10)=6(31,35+2,75)/310=0,66 А;

где,      Lвл - суммарная длина воздушных линий 6кВ электрически связанных между собой, км;

             Lк – суммарная длина кабельных линий, км.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства по току однофазного замыкания на землю: