Расчет электроснабжения подземных горных работ

Расчет электроснабжения
подземных горных работ
...

Введение……………………………………………………………………….. 4
1. Определение расчетных нагрузок ГПП шахты…………………………... 5
2. Выбор трансформаторов на ГПП………………………………………….. 6
3.Продолжительность загрузки электроприемников в течение суток…….. 7
4.Суточный график активной мощности на ГПП…………………………... 7
5.Суточный график реактивной мощности на ГПП………………………… 8
6.Выбор места расположения ГПП на генеральном плане приятия………. 10
7.Компенсация реактивной мощности………………………………………. 11
8.Определение величины напряжения, ВЛ от РПП до ГПП……………….. 12
9.Выбор сечения проводов ВЛ питающих ГПП…………………………….. 12
10. Расчет токов короткого замыкания участковой подстанции
напряжением до 1 кВ…………………………………………………………. 14
11. Схема распределения электроэнергии на шахте………………………... 19
12. Схема главной понизительной подстанции 20
13. Расчеттоков короткого замыкания в электроустановках напряжением выше 6 кВ……………………………………………………………………… 21
14. Защитное заземление ГПП……………………………………………….. 26
15. Схема шахтной системы заземления…………………………………….. 28
16. Определение стоимости электроэнергии и основных показателей
электропотребления…………..………………………………………………. 29
Заключение……………………………………………………………………. 31
Список литературы…………………………………………………………… 32

В данном курсовом проекте произведен расчет электроснабжения горного предприятия по исходным данным 15 – го варианта. Актуальность вопроса по электроснабжению очень велика. Одной из самых доступных и безопасных, в плане получения, является электрическая энергия. На всех предприятиях работаю различные электромашины , выполняющие разные технические задачи. Однако для обеспечения разумного использования ресурсов и обеспечения бесперебойной работы всех потребителей, необходим правильный и верный расчет, а также правильный подбор оборудования.
Исходные данные для расчета электроснабжения подземных горных работ
Людская подъемная установка Ру = 100 кВт; Грузолюдской подъем Ру = 100 кВт; Скиповой подъем Ру = 180 кВт; Главная вентиляторная 160 кВт; Калориферная Ру = 50 кВт; Компресс оры РН = 64 кВт, – 3 шт; АБК = 80 кВт; Механическая мастерская – 60 кВт; Котельная – 40 кВт; Диспетчерская АСУТП 20 кВт; Погрузка в ж.д. вагоны 50 кВт; Наружное освещение – 36 кВт; Главный водоотлив Рк = 60 кВт, – 2 шт; Тяговые подстанции АТП 500 – 32 кВт – 4 шт; Вентиляторы ВМ-8 – 24 кВт – 6 шт; Скреперная лебедка 100 ЛС-2 – 100 кВт – 5 шт; Конвейер Рн = 22 кВт, – 4 шт; Участковый водоотлив Ру = 8 кВт, - 3 шт; Подземное освещение 146 кВт.

При отключении одного трансформатора, второй обеспечит питание всех потребителей I категории .Технические данные ТМ-2500;SH – 2500 кВА; U1 = 35кВ; U2 = 6.3кВ; IH1 = 152,4 A; Рхх = 5,2 кВт; Ркз = 23,5 кВт; Iхх = 1 % IH; UН = 6,5%; Масса трансформатора с маслом m=9,4 т.Коэффициент загрузки трансформатора в номинальном режиме.Потери мощности в трансформаторе ТМ – 2500 при загрузке Годовые потери электроэнергии в одном ТМ – 2500где – время работы трансформатора под нагрузкой в течение года, ч; – время работы трансформатора на холостом ходу, ч.Годовые потери электроэнергии в двух трансформаторах ТМ – 25003. Продолжительность загрузки электроприемников в течение сутокЭлектроприемникиЧасы суток0-11-22-33-45-66-77-88-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24Поверхностные объекты шахтыЛюдской подъемГрузолюдской подъемСкиповый подъемГлавная вентиляторнаяКалорифернаяКомпрессорыАБКМеханическая мастерскаяКотельнаяДиспетчерская, АСУТППогрузка в ж.д. вагоныНаружное освещениеПодземные объекты шахтыГлавный водоотливТяговые подстанции АТПВентиляторы, ВМ-6 Скреперные лебедки, 55ЛС2КонвейерыУчастковый водоотливПодземное освещение4. Суточный график активной мощности на ГППС 0 до 1 работает: людской подъем, главная вентиляция, калориферная, котельная, диспетчерская, наружное освещение, главный водоотлив, участковый водоотлив, подземное освещение.Суточный расход активной энергииСреднесуточная активная мощностьПотребляемая активная мощность в часы максимальной загрузки энергосистемы с 9 до 11 часов 1960 кВт, с 18 до 22 часов 989 кВт. Заявленная мощность кВт.Коэффициент заполнения суточного графика нагрузкиРи5. Суточный график реактивной мощности на ГППс.1. Суточный график активной нагрузки ГППРср=96619601754,41174,49891174,41754,4799РчасыРисунок 1 – Суточный график активной мощности ГППQ кварчасыРис.2. Суточный график реактивной мощностиРисунок 2 – Суточный график реактивной мощности6. Выбор места расположения ГПП на генеральном плане предприятияОбъектыX,мY,мPрас,кВтQрас,кварSрас,кВ∙АСтвол 12003008061081151Ствол 2700300---Людской подъем1503008486120Грузолюдской подъем2503008486120Скиповой подъем770350162165231Главная вентиляторная200350216-104-215.1Компрессорная700300260-125-288Через ствол 1 запитываются подземные объекты шахты.Рис.3. Местоположение объектов на генеральном плане предприятия.1 – ствол 1; 2 – людской подъем; 3 – грузолюдской подъем; 4 – скиповой подъем;5 – главная вентиляторная; 6 – компрессорная; 7 – ствол 2Рисунок 3 – Местоположение объектов на генеральном плане предприятияКоординаты центра электрических нагрузок по оси Х.ГПП расположена в ЦЭН. Приведенные затраты на электрическую сеть с учетом потерь в ней будут минимальны.7. Компенсация реактивной мощностиКоэффициент активной мощности на ГППКоэффициент реактивной мощности на ГППТребования энергосистемы обеспечить на ГПП cosφ=0,98Требуемая реактивная мощность конденсаторной установки (КУ)где – углы сдвига фаз между токами и напряжением до и после компенсации реактивной мощности.Число конденсаторов на 3 фазы в батарее.где – номинальная мощность одного конденсатора, квар – номинальное напряжение сети, кВ – Рабочее напряжение конденсатора, кВПринимаем конденсаторы КС2-6,3-100 2УЗ Конденсаторы соединяют по схеме треугольника и подсоединяют к сети через разъединитель и выключатель.Рисунок 4 – Схема присоединения конденсаторов к сети 6 кВОбщая мощность батарейгдеС – емкость конденсатора, Ф – напряжение сети, кВп – количество конденсаторов в фазе.8. Определение величины напряжения ВЛ от РПП до ГППДля воздушных линий, питающих горные предприятия величина напряжения, кВ, определяется по выражению.где – полная передаваемая мощность предприятия, кВ∙А; – длина ВЛ, км; -число цепей воздушной линии.По формуле Стила – Никагосовагде – передаваемая мощность, тыс. кВт; – расстояние передачи, км.Принимаем напряжение ВЛ от РПП до ГПП = 35 кВ9. Выбор сечений проводов ВЛ питающих ГППОт РПП до ГПП принимаем 2-х цепную ВЛ на металлических опорах со сталеалюминевыми проводами марки АС. Расчет тока линии Расчетный ток одной цепи линииСечение провода ВЛ по экономической плотности токагде - экономическая плотность тока, А/мм2Значение принято для условия использования максимальной нагрузки при 3-х сменном графике 5000 – 7000 ч. в году.Принимаем провод АС - 50/8 с IH = 210 A. ПроверяемIH˃IP1 =16,6 AАктивное сопротивление провода АС-50/8 длиной 20 кмгде – активное сопротивление 1 км. провода сечением 50 мм,2 Ом/кмПотери активной мощности в одной цепи (в 3-х проводах) ВЛ - 35Потери в 2-х цепях ВЛ - 35Потери электроэнергии в 2-х цепях ВЛ - 35 за год Т=5000 ч.Если принять напряжение ВЛ от РПП до ГПП 110 кВ, потери электроэнергии в ней уменьшатся в (110/35)2 = 3,142 = 9,9 раз и составят Потеря напряжения в ВЛ-35 где – индуктивное сопротивление 1 км. ВЛ, Ом/кмгде – среднее геометрическое расстояние между проводами,d – внешний диаметр провода, м.10. Расчет токов короткого замыкания участковой подстанции напряжением до 1 кВРисунок 5 – Схема участковой подстанцииЗначительное влияние на величину тока короткого замыкания оказывают асинхронные двигатели, если они непосредственно присоединены к месту короткого замыкания короткими ответвлениями кабеля (до 10 м). Токи КЗ в этом случае учитываются только при определении полного ударного тока КЗ в виде добавки где – кратность пускового тока двигателей, – сумма номинальных токов одновременно работающих двигателей.Сопротивление элементов схемы электроснабжения удобно подсчитывать в миллиомах (мОм).Рассчитать токи КЗ в точках К1, К2, К3 участковой подстанции, питающей четыре электродвигателя насосов напряжением 380 В и освещение участка.Исходные данные для расчета Выключатель ВВ = 320 МВ·АТрансформатор ТМ 400 кВ·А; 6/0,4 кВ; =4,5%; =15,0 кВтВоздушная линия ВЛ-6=300 м; провод А-50Двигатели =132 кВт; =6000 В; = 0,9; = 0,95Автомат А3710 = 630 АТрансформаторы тока Т1, Т2, Т3, Т4, ТКФ-3 400/5Рубильник Р1 на 600 А, Р2 на 100 АКабель ААБГ 16 =200 мШины Ш1 80х8 =8 м; Ш2 80х8 =2 м; Ш3 50х5 =2 мРасстояние между фазами а = 240 ммСопротивление элементов цепи от входа до точки К1Сопротивление питающей системы мОм.Сопротивление ВЛ-6 = 0,5 км А – 50 Ом мОм, Ом мОм,где – активное сопротивление 1 км, Ом/км; – индуктивное сопротивление 1 км, Ом/км.Приведенные сопротивления системы и ВЛ-6 к напряжению 0,4 кВ мОм. мОм. мОм.Сопротивление трансформатора ТМ – 400 =4,5%; =15,0 кВт мОм. мОм.Сопротивление шин Ш1 мОм,где – индуктивное сопротивление 1 м шин при среднем расстоянии между ними. мм, мОм/м. мм. мОм,где – активное сопротивление 1 м шины 80х8 мм, мОм/м.Переходное сопротивление контактов рубильника Р1 А мОм.Суммарное сопротивление ветви от системы до точки К1 мОм. мОм.Сопротивление цепей от двигателей до точки КЗ не учитываем,м.Периодическая составляющая тока КЗ в точке К1 кА.Отношение . Ударный коэффициент . Ударный ток кА.Действующее значение полного тока КЗ за первый период кА.Суммарный номинальный ток работающих двигателей кА.Ударный ток от электродвигателей Д1, Д2, Д3, Д4 кА.Полное значение ударного тока от питающей системы и электродвигателей кА.Короткое замыкание в точке К2Сопротивление шины Ш2 80х8 мм = 2 м: мОм, мОм.Сопротивление шины Ш3 50х5 мм = 2 м: мОм, мОм.Сопротивление автомата А3720 = 630 А:Индуктивное сопротивление катушки расцепителя мОм.Активное сопротивление катушки расцепителя и контакта мОм.Сопротивление первичной обмотки трансформатора тока ТКФ-3 400/5:индуктивное мОм;активное мОм.Суммарное сопротивление цепи до точки К2: мОм.Периодическая составляющая тока КЗ в точке К2 кА.Отношение . Ударный коэффициент .Суммарный номинальный ток двигателей Д1, Д2, Д4 кА.Ударный ток в точке К2 кА.Действующее значение полного тока КЗ за первый период кА.Короткое замыкание в точке К3Сопротивление кабеля ААБ 3х16+1х10: Ом = 18,2 мОм, Ом = 248 мОм,где = 0,091 Ом/км; = 1,24 Ом/км.Переходное сопротивление контактов рубильника Р2 А мОм.Суммарное сопротивление цепи до точки К3: мОм. мОм.Периодическая составляющая тока КЗ в точке К3 кА.Отношение . Ударный коэффициент .Асинхронные двигатели расположены далеко от места КЗ. Их влиянием на величину тока КЗ в точке К3 можно пренебречь. кА..11. Схема распределения электроэнергии на шахтеТ2Т1ТМ 4000ТМ 4000ВЛ-35 1 - вывод на ЦПП, 2 - людской подъем, 3 - грузолюдской подъем, 4 - скиповой подъем, 5 - резерв, 6 - Т3 тр-р 6/0,4, 7 - Т4 тр-р 6/0,4, 8 - главная вентиляторная, 9 - калориферная, 10 - резерв, 11 - резерв, 12 - ввод 2 на ЦПП, Л1 - наружное освещение, Л2 - АБК, Л3 - мех. мастерская, Л4 - погрузка в ж.д., Л5 - резерв, Л6 - колориферная, Л7 - котельная,Л8 - диспетчерская, Л9 - резерв, Л10 - резерв. Центральная понизительная подстанция 14 - вывод от ГПП, 15 - фидер ПУПП, 6 - фидер ПУПП, 17 - резерв, 18 - Т5 тр-р 6/0,4, 19 - Т6 тр-р 6/0,4, 20 - фидер ПУПП, 21 - фидер ПУПП, 22 - резерв, 23 - ввод 2 от ГППРисунок 6 - Схема распределения электроэнергии на шахтеРисунок 7 – Схема главной понизительной подстанции-91440-37084013.