Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств

|ПМВИР41 |ЛКГН |660 |21,5|147 |40 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|ПМВИР41 |ЛКГН |660 |21,5|147 |95 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

Проверка кабельной сети участка на потерю напряжения в рабочем режиме

самого мощного и самого удаленного приемника электроэнергии.

Производится для одного наиболее удалённого и мощного токоприёмника. В

данном случае принимается комбайн 2ГШ-68Б ПТЭ и ПТБ допускают падение

напряжения на зажимах асинхронного эл. двигателя не более 5% от

номинального.

Допустимое падение напряжения на зажимах эл. двигателей.

?Uдоп. = U0 – 0,95(Uном = 1200–0,95(1140 = 117 В

(5.27)

где U0 – напряжение х.х. трансформатора ПУПП; Uном – номинальное

напряжения питающей сети.

?U = ?Uтр.+ ?Uг + ?Uф. ? ?Uдоп

(5.28)

где ?Uтр – потеря напряжения в силовом трансформаторе ПУПП.

?Uтр = [pic] (5.29)

где Sтр.с – расчетная мощность силового трансформатора; Sн – номинальная

мощность принятого трансформатора; Ua – активная составляющая напряжения

к.з. трансформатора.

Ua =[pic]=[pic] (5.30)

где Рк.з – потери короткого замыкания трансформатора при номинальной

нагрузки; Uр – реактивная составляющая напряжения к.з. трансформатора.

Uр = [pic] (5.31)

где Uк.з – напряжение к.з. трансформатора; Uх – напряжение х.х.

трансформатора.

?Uтр =[pic]= 32,39 В

где ?Uг – потеря напряжения в комбайновом гибком кабеле.

?Uг = [pic] (5.32)

где Iн – номинальный ток двигателя комбайна; n – число двигателей комбайна;

Rг.t – активное сопротивление комбайнового кабеля при температуре нагрева

650С.

Rг.t = кt (R0(Lг = 1,18(0,394(0,315 = 0,146 Ом

(5.33)

где кt – температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления

кабеля с повышением температуры его нагрева с 200С до 650С,

принимается 1,18; Хг – индуктивное сопротивление комбайнового кабеля.

Хг = Х0(Lг = 0,080(0,315 = 0,0252 Ом

(5.34)

?Uг = [pic](1(182 (0,146(0,81 + 0,0252(0,58) = 41,8 В

где ?Uф – потери напряжения в фидерном кабеле, подающий питание на

двигатели комбайна.

?Uф = [pic] (5.35)

где Iф – расчетный ток нагрузки на фидерный кабель, подающий питание на

комбайн; Rф.t – активное сопротивление фидерного кабеля при температуре

нагрева 650С.

Rф.t = кt (R0(Lф = 1,18(0,238(0,06 = 0,0168Ом

(5.36)

где кt – температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления

кабеля с повышением температуры его нагрева с 200С до 650С,

принимается 1,18; Хф – индуктивное сопротивление фидерного кабеля.

Хф = Х0 ( Lф = 0,074 ( 0,06 = 0,00444 Ом,

(5.37)

?Uф = [pic]( 500 (0,0168 ( 0,81 + 0,00444 ( 0,58) = 13,9 В

?U = 32,39 + 41,8 + 13,9 = 88,1 В

Полное падение напряжения меньше допустимого, следовательно, требования

ПТБ и ПТЭ выполняются.

Проверка кабельной сети участка на потерю напряжения в пусковом режиме

самого мощного приемника электроэнергии. Производится для одного наиболее

удалённого и мощного токоприёмника. В данном случае принимается комбайн 2ГШ-

68Б.

В соответствии с ПТЭ и ПТБ допустимый уровень напряжения на зажимах

асинхронных эл.двигателя при пуске должен быть не менее 0,8 номинального

значения:

Uп.ф ? Uдв.мин = 0,8(Uном = 0,8 (1140 = 912 В

(5.38)

Uп.ф = [pic] (5.39)

где Iп.н – пусковой ток электродвигателя комбайна при номинальном

напряжении на их зажима; [pic] – коэффициент мощности

электродвигателя при пуске; ?Uн.р – потери напряжения в трансформаторе и

фидерном кабеле питающем двигатель комбайна:

?R = Rтр + Rф.t + Rг.t = 0,087 + 0,0168 + 0,146 = 0,2498 Ом

(5.40)

?Х = Хтр + Хф + Хг = 0,126 + 0,00444 + 0,0252 = 0,15564 Ом

(5.41)

?Uн.р = [pic] (5.42)

где Рн.р1 – мощность электродвигателя, питающимся по первому фидерному

кабелю, через который подключен комбайновый двигатель, второй комбайновый

двигатель не учитывается при раздельном питании от разных пускателей,

Рн.р1 = 250 кВт; ? Рн.р2 – установленная мощность группы электродвигателей,

питающимся по второму фидерному кабелю, ? Рн.р2 = 330 кВт.

?Uн.р = [pic] = 96 В

Uп.ф =[pic]

Пусковое напряжение эл. двигателя комбайна больше минимально

допустимого, следовательно кабельная линия удовлетворяет требованиям ПТБ и

ПТЭ.

Расчёт токов короткого замыкания в кабельной сети. Расчет токов

короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью трансформаторов

состоит в определении наибольшего возможного тока трехфазного к.з. и

наименьшего двухфазного к.з. Токи трехфазного к.з. рассчитываются с целью

проверки кабелей на термическую стойкость и коммутационной аппаратуры на

отключающую способность, термическую и динамическую стойкость. Токи

двухфазного к.з. определяют для проверки уставок максимальной токовой

защиты на надежность срабатывания при к.з. в электрически удаленных точках

сети, а также для проверки правильности выбора плавких вставок

предохранителей.

При расчете трехфазного к.з. и двухфазного к.з. учитываются следующие

условия: при двухфазном к.з. активное сопротивление высоковольтного кабеля

берется при температуре 650С (соответствующие наибольшей его длине, 1000 –

1200 м) и кабелей от ПУПП до точки к.з; при трехфазном к.з. активное

сопротивление высоковольтного кабеля берется при температуре 200С

(соответствующие наименьшей его длине, 200 – 400 м) и кабелей от ПУПП до

точки к.з.

[pic] (5.43)

где Uном – номинальное напряжение; R(2) – результирующее активное

сопротивление при двухфазном к. з.

R(2) =[pic] (5.44)

где Rвм – активное сопротивление высоковольтного кабеля при его наибольшей

длине, для температуры 650С.

Rвм =[pic]

(5.44)

где rо – удельное сопротивление кабеля; L – длина кабеля; Uх – номинальное

напряжение холостого хода вторичной обмотки трансформатора; Uв – высокое

напряжение трансформатора; кt – температурный коэффициент для температуры

650С, кt = 1,18; [pic] – сумма активного сопротивления i – го кабеля сети

1140В, включенных последовательно между ПУПП и местом к.з.; nап – число

коммутационных аппаратов в цепи к.з. включая ПУПП; Rп – переходное

сопротивление коммутационного аппарата, Rп = 0,005 Ом; Rт –

активное сопротивление трансформатора; Х(2) – результирующее индуктивное

сопротивление при двухфазном к.з.

Х(2) =Хв.с +Хвм([pic] (5.45)

где Хв.с – приведенное к сети 1140В индуктивное сопротивление

энергосистемы.

Хв.с =[pic]

(5.46)

где Sк.з – мощность трехфазного к.з. энергосистемы в распределительной сети

6 кВ на зажимах РПП – 6, Sк.з = 50 МВ·А; Хвм – индуктивное сопротивление

высоковольтного кабеля при его наибольшей длине, для ЭВТ – 6000 3x35 +

1x10; Хт – индуктивное сопротивление трансформатора; [pic]– сумма активного

сопротивления i-го кабеля сети 1140В, включенных последовательно между

ПУПП и местом к.з.

[pic] (5.47)

[pic] (5.48)

где Rво – активное сопротивление высоковольтного кабеля (от РПП–6 до

ПУПП), при его наименьшей длине, для температуры 200С для ЭВТ –

6000 3x35 + 1x10.

Rво =[pic]

(5.49)

[pic], (5.50)

где Хво – индуктивное сопротивление высоковольтного кабеля (от РПП-6 до

ПУПП).

Rвм = 0,512 ( 1,2 =0,6144 Ом

[pic] Ом

Хвм = 0,088 ( 1,2 = 0,1056 Ом

[pic] Ом

[pic] А

Rво = 0,512 ( 0,4 = 0,2048 Ом

[pic] Ом

Хво = 0,088 ( 0,4 = 0,0352 Ом

[pic] Ом

[pic] Ом

[pic] А

Подобным образом ведем расчет и для остальных точек,

результаты сводим в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Токи короткого замыкания в сети с напряжением 1140 В

|Точки |UН, В |S, мм2 |L, м |[pic], А|[pic], А|

|к.з. | | | | | |

|К0 |1140 |- |- |2888 |4152,3 |

|К1 |1140 |95 |6 |2835,1 | |

|К2 |1140 |95 |50 |2396,4 | |

|К3 |1140 |50 |315 |1583,3 | |

|К4 |1140 |50 |315 |1583,3 | |

|К5 |1140 |- |- |2888 |4152,3 |

|К6 |1140 |70 |5 |2872,3 | |

|К7 |1140 |70 |55 |2647,9 | |

|К8 |1140 |25 |295 |1307,9 | |

|К9 |1140 |25 |90 |2028,1 | |

|К10 |1140 |25 |85 |2055 | |

|К11 |127 |6 |380 |1243,1 | |

При определении токов короткого замыкания при напряжении 660 В

используется те же формулы (5.43 – 5.50), что при определении токов

короткого замыкания при напряжении 1140 В. Данные расчета при напряжении

660 В сводится в табл. 5.7.

Таблица 5.7

Токи короткого замыкания в сети с напряжением 660 В

|Точки |UН, В |S, мм2 |L, м |[pic], А|[pic], А|

|к.з. | | | | | |

|К11 |660 |- |- |5109 |8361,2 |

|К12 |660 |95 |15 |4899 | |

|К13 |660 |95 |15 |4521,4 | |

|К14 |660 |25 |35 |3268,6 | |

|К15 |660 |25 |25 |3529,1 | |

|К16 |660 |25 |20 |3668,2 | |

|К17 |660 |25 |15 |3824,6 | |

|К18 |660 |70 |130 |2857,8 | |

|К19 |660 |50 |110 |1993,7 | |

|К20 |660 |25 |35 |3249,6 | |

|К21 |660 |25 |95 |1745,2 | |

|К22 |660 |95 |7 |2245,5 | |

|К23 |660 |25 |260 |984,8 | |

|К24 |660 |25 |80 |1724,9 | |

|К25 |660 |25 |120 |1501,8 | |

|К26 |660 |25 |345 |865,2 | |

|К27 |127 |6 |100 |1501,4 | |

|К28 |660 |25 |40 |761,6 | |

|К29 |660 |6 |15 |3150,3 | |

Выбор коммутационной аппаратуры, средств и уставок защиты.

Коммутационную аппаратуру выбираем по номинальному напряжению сети,

длительно протекающему току нагрузки, мощности потребителя, а также по

максимальному току трехфазного к.з. который может возникнуть в защищаемом

присоединении.

Выбор автоматических выключателей:

I ном. ( I ф

(5.51)

где Iном – номинальный ток выключателя; I ф – ток защищаемой сети, равный

току в фидерном кабеле.

I о.а ( 1,2 I(3)к.з.

(5.52)

где Iо.а – предельно отключаемый ток автомата (действующее значение);

I(3)к.з. – ток трехфазного к.з. на выводных зажимах (на зажимах моторной

камеры) автомата.

Уставка тока максимального реле выключателя служит для защиты

магистрали и выбирается:

I у ( I ном.п +( Iном.

(5.53)

где Iном.п – номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя

подключенный к защищаемой сети; (Iном. – сумма номинальных токов остальных

токоприемников:

[pic] (5.54)

где [pic]– ток при двухфазном к.з. наиболее удаленной точке защищаемой

сети.

Для защиты типа ПМЗ, встроенной в автоматические выключатели серии АВ

или в распредустройства низкого напряжения трансформаторных подстанций,

выбирается:

Iу = Кн ([1,25(Iп.ф + (Iнагр – Iном.max)

(5.55)

где Кн – коэффициент надежности, Кн = 1,1 – 1,2; Iп.ф – фактический

пусковой ток, самого мощного электродвигателя; Iнагр – ток нагрузки в

магистральном (фидерном) кабеле; Iном.max – номинальный ток наиболее

мощного электродвигателя.

Данные расчётов сведены в табл. 5.8.

Таблица 5.8

Технические данные электрооборудования и уставки тока срабатывания

максимальной защиты аппарата

| Автоматизация конвейерных линий |АУК –1М |

| Контроль за содержанием СН4 |«Метан» |

| Автоматизация бункеров |РКУ |

| Главный водоотлив |ВАВ-1М, КАВ |

| Вентиляционные установки |УКАВ-2 |

| Автоматизация очистных работ |САУК |

| Аппаратура громкоговорящей связи |ГИС-1 |

| Автоматизация управления стрелочным переводом|АБСС-1 |

| Аппаратура управления, сигнализации и связи |УМК + АС-3СМ |

| ВМП |АПТВ |

| Шахтные котельные |АПК-1 |

| Калориферные установки |АКУ-3 |

В своей работе хочу подробно остановиться на системе

автоматизированного управления вентиляторами главного проветривания, т.к.

их доля в общем потреблении шахтой электроэнергии около 40%. Система

автоматического управления ВГП позволяет оптимизировать процесс вентиляции

шахты и снизить потребление электроэнергии на шахте, что приведет к

снижению себестоимости угля.

7.2 Средства технологического контроля за работой

вентиляционных установок

В соответствии с правилами безопасности на угольных и сланцевых шахтах

схемы управления главными вентиляторными установками должны обеспечивать

непрерывное измерение, регистрацию и контроль давления и подачи

(производительности) при работе вентилятора как в прямом, так и в

реверсивном режиме.

Измерительная аппаратура, в большинстве случаев применяемая для этих

целей, представляет собой комплект, состоящий из датчиков давления и

производительности, первичного измерительного прибора и связанного с ним

системой дистанционной передачи показаний вторичного измерительного

прибора, обеспечивающего непрерывный контроль и регистрацию измерений.

Датчики давления и подачи (производительности), устанавливаемые в

контрольном сечении вентиляторной установки, обеспечивают получение

некоторого пневматического импульса в виде перепада давлений,

пропорционального контролируемой величине. Полученный датчиком перепад

давлений по импульсным трубкам подается на первичный измерительный прибор,

представляющий собой чаще всего дифференциальный манометр, который

размещается в здании вентиляторной установки. Вторичные измерительные

приборы устанавливают в шкафу управления вентиляторами в помещении

вентиляторной установки.

В качестве первичных приборов измерения давления и подачи вентиляторов

используют датчики давления – разрежения и дифференциальные манометры

следующих типов: сильфонные ДСС, ДСП; мембранные ДМИ-Т, ДМИ-Р;

тензометрические Сапфир-22 и другие. С ними используют вторичные приборы

типов ВФС, ВФП, Н342К, ДС1, ДСР1, ДСМР2, КСД2 и др.

Дистанционная передача результатов измерений от первичного прибора ко

вторичному осуществляется на основе использования нуль-балансных

ферродинамических и дифференциально-трансформаторных систем.

Для непрерывного автоматического контроля температуры подшипников

вентиляторов главного проветривания и приводных двигателей используется

аппаратура ДКТЗ-8М и АКТ-1.

7.3 Техническое обеспечение

[pic]

Структура системы автоматического управления вентиляцией шахты (САУ):

ВГП – вентилятор главного проветривания;

РРВ – регулятор расхода воздуха;

ШВС – шахтная вентиляционная сеть;

УВК – управляющий вычислительный комплекс;

ПД – программный диспетчер;

ОСРВ – операционная система реального времени;

НМД – накопитель на магнитных дисках.

Аппаратура контроля и управления вентилятором главного проветривания

(ВГП) УКАВ-2М предназначена для контроля и телемеханического управления

шахтными вентиляторными установками, оборудованными одним или двумя

вентиляторами с электродвигателями высокого и низкого напряжения.

Аппаратура обеспечивает:

– телемеханическое и местное управление двумя главными вентиляторами;

– телемеханическое реверсирование воздушной струи вентиляторов;

– защиту электродвигателя от ненормальных режимов;

– нулевую защиту;

– автоматический двухпредельный контроль за развиваемыми вентиляторами

расходом воздуха и депрессией в канале;

– непрерывную регистрацию расхода воздуха на вентиляторе, установке и

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9