Расчет сети электроснабжения шахты

 

І_р.max = 232 + 846 = 1078 А,

 

,

 

Ток уставки I_у = 18 А,

 

I_{ср 1} = К_т.т.∙ I_у = 80 ∙ 18 = 1440 А

 

.

 

Уставка МТЗ для вводной ячейки РПП-6:

 

К_т.т. = 400/5 = 80,

 

І_р.max = 232 + 130 = 362 А,

 

,

 

Ток уставки I_у = 6 А,

 

I_{ср 1} = К_т.т.∙ I_у = 80 ∙ 6 = 480 А

 

.

 

Уставка МТЗ для отходящей ячейки РПП- 6:

 

К_т.т. = 100/5 = 20,

 

І_р.max = 68,03 +846= 914,03 А,

 

,

 

Ток уставки I_у = 60 А,

 

I_{ср 1} = К_т.т.∙ I_у = 20 ∙ 60 = 1200 А

 

.

 

Во всех случаях коэффициент  чувствительности уставки К_ч > 1,5, что говорит о достаточно надёжности срабатывания.

Ток срабатывания защиты от перегруза определяем по формуле:

 

,

 

где К_ОТС – коэффициент отстройки (К_ОТС = 1,1 ¸1,2);

К_СХ – коэффициент схемы, при последовательном соединении обмоток реле К_СХ = 1;

К_В – коэффициент возврата К_В = 0,8;

К_Т.Т. – коэффициент трансформации трансформатора тока;

I_Н – номинальный ток потребителя, А.

 

Для вводной ячейки ЦПП:

 

,

 

Ток уставки I_у = 4 А.

 

Для отходящей ячейки ЦПП:

 

,

 

Ток уставки I_у = 4 А.

 

Для вводной ячейки РПП-6:

 

,

 

Ток уставки I_у = 4 А.

 

Для отходящей ячейки РПП-6:

 

,67 А

 

Ток уставки I_у = 5 А.

6.2 Выбор аппаратов и  уставок защит в сети низшего напряжения

В качестве низковольтных  коммутационных аппаратов принимаются  комплектные устройства управления взрывобезопасные СУВ-350А.

Данного устройства управления имеет общий ввод, рассчитанный на номинальный ток:

 

I_Н = 500 А.

 

Расчётный ток для двигателей потребителей не должен превышать номинального тока общего ввода модуля аппарата управления и должен удовлетворять  условию:

 

I_Н ≥ ∑I_Н.Д.

 

Укажем потребителей, подключенных к выводам данного устройства управления.

 

Ввод №1 (I_Н = 63 А) – насосная станция №1 (I_Н.Д. = 59,5 А);

Ввод №2(рев.) (I_Н = 250 А) – конвейер штрека (I_Н.Д. = 121 А);

Ввод №3 (I_Н = 63 А) – станция орошения (I_Н.Д. = 28 А);

Ввод №4 (I_Н = 63 А) – насосная станция №2 (I_Н.Д. = 59,5 А);

Ввод №5 (I_Н = 250 А) –резерв;

Ввод №6 (I_Н = 63 А) – маневровая лебедка (I_Н.Д. = 22);

Ввод №7(рев.) (I_Н = 250 А) – резерв;

Ввод №8(рев.) (I_Н = 32 А) – предохранительная лебедка (I_Н.Д. = 15,8 А).

 

500 А ≥ 59,5 + 121 + 32,5 + 59,5 +15,8 +22 = 310,3

 

500 А > 310,3 А

 

В связи с тем, что модуль комплектного устройства не в состоянии  скоммутировать все участковые потребители (остается не запитанным комбайн), то для их питания предусматриваем автоматический выключатель АВ-400ДО 2 (обеспечение защиты), 2 пускателя ПВ-250-В (I_Н = 250 А) для непосредственной коммутации силовой цепи двигателя комбайна и конвейера лавы.

 

Уставка МТЗ рассчитывается из следующих условий:

 

I_уст ≥ I_п,

 

где  I_уст – номинальный ток уставки, А;

I_п – пусковой ток электродвигателя потребителя, А.

 

I_уст ≥ I_н.п. + ∑ I_н,

 

где  I_н.п. – номинальный пусковой ток наиболее мощного потребителя, А;

I_н – сумма номинальных токов остальных потребителей, А.

 

Надежность срабатывания уставки определяется с помощью коэффициента чувствительности:

 

К_ч = ≥ 1,5.

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП определяется из условия:

 

У = ,

 

где I_н.д – номинальный ток электродвигателя потребителя, А;

I_{н.пускателя} – номинальный ток пускателя, А.

 

Уставка МТЗ для АВ-400ДО 2:

 

I_уст ≥ 1066 А,

 

I_уст =1200 А.

 

Уставка МТЗ двигателей комбайна:

 

I_уст ≥ 750 А,

 

I_уст = 750 А,

 

К_ч = ≥ 1,5,

 

К_ч = 3,17  > 1,5,

 

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП комбайна:

 

У =

 

Уставка МТЗ двигателей конвейера лавы:

 

I_уст ≥ 846 А,

 

I_уст = 875 А,

 

К_ч = ≥ 1,5,

 

К_ч = 1,83  > 1,5,

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП конвейера лавы:

 

У = .

 

Уставка МТЗ двигателей конвейера штрека:

 

I_уст ≥ 453,8 А,

 

I_уст = 500 А,

 

К_ч = ≥ 1,5,

 

К_ч = 4,21 > 1,5,

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП конвейера штрека:

 

У = .

 

Уставка МТЗ двигателей насосной станции:

 

I_уст ≥ 387 А,

 

I_уст =405 А,

 

К_ч = ≥ 1,5,

 

К_ч = 5,78 > 1,5,

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП насосной станции:

 

У = .

 

Уставка МТЗ двигателя станции орошения:

 

I_уст ≥ 228 А,

 

I_уст = 250 А,

 

К_ч = ≥ 1,5,

 

К_ч = 5,1 > 1,5,

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП станции орошения:

 

У = .

 

Уставка МТЗ двигателя предохранительной лебедки:

 

I_уст ≥ 130 А,

 

I_уст = 138 А,

 

К_ч = ≥ 1,5,

 

К_ч = 9,23 > 1,5,

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП предохранительной лебедки:

 

У = .

 

Уставка МТЗ двигателя маневровой лебедки:

 

I_уст ≥ 182 А,

 

I_уст = 190 А,

 

К_ч = ≥ 1,5,

 

К_ч = 10,72 > 1,5,

 

Уставка токовой защиты от перегрузок типа ТЗП маневровой лебедки:

 

У = .

 

Все расчёты свожу в  единую таблицу 6.1.

 

Таблица 6.1 Ведомость коммутационных аппаратов

Потребитель	Iн.д, А	I(3)кз, А	Тип аппарата	Iн.пускателя, А	Ток отклю-чения, А	Iуст, А	Уставка ТЗП	Кч
АВ-400ДО 2	1066	-	А3732	400	11000	1200	-	-
Комбайн	220	2375	ПВ-250-В (КТ12)	250	3000	750	0,88	3,17
Конвейер лавы	130	1602	ПВИ-250БТ (КТУ-4Б)	250	4000	875	0,52	1,83
Станция управления СУВ-350А
Общий ввод	500	-	А3732	288,3	20000	1000	-	-
Насосная станция№1	59,5	2340	КТУ-2А	63	1500	405	0,94	5,78
Конвейер штрека	121	2104	КТУ-4А	250	4000	500	0,49	4,21
Станция орошения	32,5	1274	КТУ-2А	63	1500	250	0,52	5,1
Насосная станция№2	59,5	2340	КТУ-2А	63	1500	405	0,94	5,78
Предохранительная лебедка	15,8	1274	ПМА	32	4000	138	0,49	9,23
Маневровая лебедка	22	1746	КТУ-2А	63	1500	190	0,35	10,72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ  РАБОТЫ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧЕК ТОКА

 

 

Аппараты защиты от утечек тока работают устойчиво при емкости  сети не более 1 мкФ. Поэтому проверка сводится к сравнению ёмкости кабельной низковольтной сети с допустимой ёмкостью сети.

 

,

 

где C_i – емкость силовой жилы относительно земли при температуре 20˚С мкФ/км;

L_i – длина i-того кабеля, м;

Κ_βtci – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды и загрузку кабеля;

C_д – допустимая емкость сети (C_д = 1мкФ);

 

Данные проверки сводим в  таблицу 7.1.

 

Таблица 7.1 – Емкость электрической сети

Наименование Потребителя	Марка кабеля	Длина кабеля, м	Емкость кабеля, мкФ/км
Магистральный кабель РП-1,2	ЭПвБВ 3*50+1*25	21	0,344
Магистральный кабель РП-0,66	ЭПвБВ 3*35+1*16	21	0,295
Кабель комбайна	КГЭШ 3*70	253	0,870
Конвейер лавы	КГЭШ 3*25	253	0,424
Конвейер штрека	КГЭШ 3*25	77	0,424
Насосная станция №1	КГЭШ 3*10	22	0,345
Насосная станция №2	КГЭШ 3*10	22	0,345
Станция орошения	КГЭШ 3*6	55	0,270
Предохранительная лебедка	КГЭШ 3*6	55	0,270
Маневровая лебедка	КГЭШ 3*6	22	0,270
Всего		801

 

 

 

0,79 мкФ < 1 мкФ

 

Таким образом мы видим, что  условие выполняется, а это говорит  о том, что защита от утечек тока будет работать устойчиво.

 

 

8 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА  НАГРУЗКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА  ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

 

 

Графики нагрузки строят для  оптимального регулирования режима электропотребления и расчета расхода  электроэнергии. Строится суточный график нагрузки для активной и реактивной мощности. Нагрузка должна быть распределена таким образом, чтобы в часы максимума нагрузки энергосистемы шахта использовала минимально возможную активную мощность. При этом не должна снижаться производительность шахты и условия обеспечения безопасности. Данные графика нагрузки используют для определения заявленной активной получасовой мощности и расхода активной энергии.

Заявленную активную мощность принимают равной максимальной получасовой  мощности, совпадающей с максимумом нагрузки энергосистемы. Суточный расход активной и реактивной энергии определяем по формуле:

 

,

 

,

 

где P_i – активная мощность, используемая в течение времени t_i, кВт;

t_i – время работы системы с неизменной нагрузкой, ч;

Q_i – реактивная мощность, используемая в течение времени t_i, кВАр.

 

Рисунок 8.1 – Суточный график нагрузки по шахте.

9 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

 

 

Экономия электрической  энергии в масштабах всей шахты  сводится к выбору наиболее оптимальных  схем электроснабжения, выбору оптимальных  режимов работы потребителей, к компенсации  реактивной мощности.

В данном проекте предусмотрена  компенсация реактивной мощности не только на поверхности (на ГПП), но и  в подземных условиях (на ЦПП и  РПП-6). Для этих целей предусмотрены конденсаторные установки. На них компенсируется большая часть реактивной мощности, что позволяет уменьшить потребление реактивной мощности и уменьшить сечения применяемых кабелей, что также благоприятно влияет на экономическую сторону проекта.

Особое внимание уделяется  снижению оплаты за электроэнергию за счёт снижения установленной активной мощности в часы вечернего и утреннего  максимума нагрузки. Согласно графику  нагрузки в часы утреннего максимума  работает ремонтная смена. Это обстоятельство позволяет исключить нагрузку очистных и проходческих участков, конвейерного транспорта и скипового ствола. В  ремонтную смену постоянно клетевой подъём, подземные подъёмные установки, задействованные на доставке материалов, однако они потребляют значительно  меньше электроэнергии, этим достигается  снижение нагрузки по шахте. В часы вечернего и утреннего максимума  отключается главная водоотливная установка.