ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И ВЫБОР

Стр 1 из 7Следующая ⇒

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Ч асть 2

Электроснабжение открытых горных работ

Учебное пособие по дипломному проектированию и практическим

занятиям для студентов специальности 2105040003

«Открытые горные работы»

по дисциплине « Электроснабжение горных предприятий».

Красноярск

СФУ

2019

УДК

ББК

Составители: В. С. Куликовский, О. А. Кручек, А. И. Герасимов, О.А. Ковалева.

Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. Часть 2 Электроснабжение открытых горных работ: Учебное пособие по дипломному проектированию и практическим занятиям для студентов специальности 2105040003 «Открытые горные работы» по дисциплине « Электроснабжение горных предприятий». [Текст] / сост. В. С. Куликовский, О. А. Кручек, А. И. Герасимов, О.А. Ковалева. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2019. – 67 с.

В учебном пособии рассмотрены основные положения и требования к выполнению разделов проекта по электроснабжению и электрооборудованию карьеров. Приведен пример расчетов. Имеются справочно-иформационные материалы.

УДК

ББК

федеральный

университет, 2019

АВР АПВ ВН НН КЗ ПВ ГПП ПКТП СКТП ПСКТП МТП ДРЛ ДКсТ РП ППП РУ КРУ ВЛ КЛ ЭП ТА КСС ЛН ЛЛ

Основные сокращения – автоматическое включение резерва – автоматическое повторное включение – высшее напряжение – низшее напряжение – короткое замыкание – относительная продолжительность включения – главная понизительная подстанция – передвижная комплектная трансформаторная подстанция – сборно-разборная комплектная трансформаторная подстанция – передвижная трансформаторная подстанция с сухим трансформатором – мачтовая трансформаторная подстанция – дуговые ртутные лампы – дуговые ксеноновые ртутные лампы – распределительный пункт – передвижной приключательный пункт – распределительное устройство – комплектное распределительное устройство – воздушная линия электропередачи – кабельная линия электропередачи – электроприемник – трансформатор тока – кривая сила света – лампа накаливания – люминесцентная лампа

Условные обозначения

I_ном I_расч I_а I_р I_п к_п.н I_кр I_пр F Е P_н S_н.т P_р Q_р S_р Р_кз u_кз% к_з сos φ_оп

– номинальный ток – полный расчетный ток – активная составляющая расчетного тока – реактивная составляющая расчетного тока – пусковой ток одиночного ЭП – коэффициент пускового тока двигателя номинальный – кратковременный пиковый ток группы ЭП – расчетный ток проводника – световой поток – освещенность – номинальная активная мощность электроприемника – номинальная мощность трансформатора – расчетная активная мощность электроприемников – расчетная реактивная мощность электроприемников – расчетная полная мощность электроприемников – потери мощности короткого замыкания трансформатора – напряжение короткого замыкания трансформатора – коэффициент загрузки – опережающий коэффициент мощности

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для подготовки дипломированных специалистов по направлению Горное дело, специальности 2105040003 «Открытые горные работы» по дисциплине « Электроснабжение горных предприятий».

В учебном пособии рассматриваются вопросы дипломного проектирования, приводится пример расчета и необходимые справочные материалы. Данное учебное пособие также может использоваться для проведения практических занятий.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ТРЕБОВАНИЯ

К РАЗДЕЛУ ПРОЕКТА

Исходными данными для выполнения раздела «Электроснабжение карьера» дипломного проекта являются результаты выбора оборудования в разделах дипломного проекта «Горная часть» и «Стационарные установки», а также данные, получаемые студентами на практике, из периодической печати, литературы и от руководителей дипломного проектирования. Для начала работы над проектом необходимо иметь следующую информацию:

1) план горных работ с нанесенными на него электрифицированными горно-транспортными машинами, воздушными и кабельными линиями, передвижными приключательными пунктами, подстанциями, осветительными установками, ж. д. путями, автомобильными дорогами и другими техническими сооружениями и установками;

2) принципиальные схемы электроснабжения;

3) генеральный план поверхности рудника с указанием зданий, сооружений, ЛЭП, подстанций;

4) наименование энергосистемы, от которой питается карьер;

5) величины токов короткого замыкания в электрических сетях;

6) общая характеристика карьера: тип полезного ископаемого, объемы добычи и вскрыши;

7) климатические и геологические данные района: местонахождение, средние и предельные температуры воздуха и почвы, атмосферное давление, максимальная сила ветра, число грозовых дней в году, степень и характер загрязнения атмосферы, максимальный уровень грунтовых вод, характеристика грунтов по электропроводности;

8) перечень объектов основного технологического комплекса, вспомогательных объектов, размещаемых на территории предприятия и поблизости;

9) характеристика электроприемников по мощности, напряжению, роду тока, исполнению, вентиляции;

10) особенности электрического освещения;

11) режимы работы основных смен, их число, годовое число часов работы оборудования, категории электроприемников;

12) характеристика среды: классы взрыво - и пожароопасности, наличие химически активной среды, где работает электрооборудование;

13) исполнение электрооборудования по степени защиты от воды, пыли, химически активной среды;

14) выполнение защитного заземления и зануления: естественные заземлители, искусственные заземлители, заземляющие и нулевые защитные проводники;

15) защиты от однофазных замыканий на землю для высоковольтных сетей и устройства защитного отключения для низковольтных сетей;

16) планы раскладки заземляющих проводников и заземления;

17) экономические показатели: стоимость электрооборудования, тарифы на электроэнергию, нормативы отчислений на амортизацию и обслуживание электрооборудования, число часов использования максимума активной мощности.

Раздел проекта должен содержать расчетно-пояснительную записку (с рамками и штампами) и графическую часть, выполненную на листах формата А1 или на прозрачных пленках формата А4 (при оформлении с помощью компьютера). Обязательными чертежами являются: план горных работ с указанием мест установки горно-транспортного оборудования и электрических сетей; принципиальные однолинейные схемы электроснабжения.

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

При выборе и построении системы электроснабжения карьера учитывают: систему разработки и горно-геологические параметры карьера; наличие мощных электроприемников и потребителей первой категории; погодно-климатические условия и перспективы развития карьера. Электроснабжение карьеров должно осуществляется от районных энергосистем по воздушным линиям (ВЛ) электропередачи напряжением 35-220 кВ с применением принципа глубокого ввода путем установки ПКТП напряжением 110-35/6-10 кВ в пределах горных работ. Для сетей напряжения 6-10 кВ применяется система с изолированной нейтралью.

Питание электрических нагрузок крупных карьеров производится от ГПП напряжением 110-220 / 35 кВ. Карьер делится на участки. Каждый участок получает питание от ПКТП 35 /6-10 кВ. Трансформаторные подстанции должны обеспечивать элетроприемникам номинальное напряжение.

Номинальное напряжение высоковольтных электроприемников в зависимости от мощности составляет 6 или 10 кВ. Соответственно электроэнергия на карьере распределяется по линиям электропередачи напряжением 6 или 10 кВ.

Низковольтные электроприемники получают питание от индивидуальных передвижных ПКТП напряжением 6 (10)/0,4 (0,69) кВ.

Осветительные установки с мощными лампами ДКсТ получают питание от мачтовых подстанций МТП 6(10)/0,4 кВ или монтируются на мачте, установленной на санях вместе с трансформаторной подстанцией.

Схему электроснабжения карьера рекомендуется принимать: при транспортной системе разработки – продольную с расположением передвижных ВЛ напряжением 6-10 кВ на уступах; при бестранспортной системе разработки; - поперечную построенную по принципу блока « ВЛ 35-110 кВ - ПКТП 35-110/6-10 кВ» с бортовыми магистральными и радиально-поперечными ВЛ 6-10 кВ; при применении техники непрерывного действия (поточная технология); - магистрально-радиальную с расположением кабельных линий электропередач (КЛ) на уступах; при комбинированной системе разработки – комбинации схем электроснабжения разрезов с циклической и поточной технологии.

При наличии потребителей первой категории, последние должны получать питание от двух независимых друг от друга источников питания.

При построении схемы распределения электроэнергии на карьере к одной передвижной ВЛ напряжением 6-10 кВ рекомендуется присоединять не более:

- трех экскаваторов с ковшом вместимостью до 5м³ и 1-2 ПКТП мощностью до 630 кВА;

- двух экскаваторов с ковшом вместимостью до 15 м³ и двух ПКТП единичной мощностью до 630 кВА;

- одного экскаватора с ковшом вместимостью до 20 м³и более двух ПКТП единичной мощностью до 630 кВА;

- двух роторных (многочерпаковых) экскаваторов с теоретической производительностью до 1300м³ и двух ПКТП единичной мощностью до 630 кВА;

- одного роторного экскаватора с теоретической производительностью свыше 1300 м³ и двух ПКТП, единичной мощностью до 630 кВА;

- пяти ПКТП единичной мощностью до 630 кВА для питания силовых потребителей или не более десяти ПКТП единичной мощностью до 100 кВА для питания осветительных установок.

При наличии большого количества оборудования карьер делится на участки (добыча, вскрыша, отвал и т.д.)

Схема распределения электроэнергии должна быть нанесена на план горных работ. Принципиальная схема электроснабжения отличается от схемы распределения электроэнергии тем, что на ней указываются все элементы электрической системы, а также марка и длина ВЛ и КЛ.

Общие сведения об электроснабжении участка карьера.

Электроэнергия напряжением 35 кВ по воздушной линии электропередач поступает на участковую передвижную комплектную трансформаторную подстанцию ПКТП-4000/35/6 от ГПП -110/35 кВ «Северная».

По надежности и бесперебойности электроснабжения потребители участка карьера относятся ко второй категории.

Электрические сети высокого и низкого напряжения на участке карьера работают с режимом изолированная нейтраль.

Распределение электроэнергии между электроприемниками разреза осуществляется на напряжении 6 кВ по комбинированной схеме, имеющей радиальные и магистральные линии. Так как линии распределительной сети 6 кВ располагаются поперек уступов в связи с бестранспортной системой разработки, то схема распределения электроэнергии является поперечной.

На борту карьера сооружаются стационарные ЛЭП. Внутри карьера сооружаются передвижные линии электропередач.

Применяются следующие типы передвижных опор - деревянные (промежуточные, угловые, анкерные, концевые) с железобетонным основанием. Применяемые опоры предназначены для подвески сталеалюминиевых проводов с максимальным сечением до 95 мм² и заземляющего троса сечением до 70 мм², соответствуют действующим правилам ПТЭ и ЕПБ. Опоры предназначены для установки в I, II, III и IV районах по гололеду и максимальной скорости ветра 25 м/сек. Максимальный расчетный пролет между опорами, исходя из наибольшей допускаемой стрелы провеса провода, составляет 60 м.

Кабельные линии электропередач выполняют гибким 4-х жильным кабелем типа КШВГЭ или 5-ти жильным марки КГЭ. Для соединения кабелей применяют специальные соединительные муфты или соединительные коробки.

Для присоединения кабеля к воздушной линии электропередач применяются передвижные приключательные пункты (ППП-6) типа ЯКНО-10У1, КРУПП-10, КРУПЭ-10, 3КВЭ-10, соответствующие предъявляемым требованиям к электрооборудованию для открытых горных работ.

Для осветительных установок с ксеноновыми лампами, которым требуется два уровня напряжения (220 и 380 В), принимаются индивидуальные трансформаторные подстанции типа ПСКТП-6/0,4 или МТП-6/0,4.

Согласно действующим правилам ЕПБ заземлению подлежат все электроустановки, которые в случае пробоя изоляции могут оказаться под напряжением. Для внутрикарьерных потребителей электроэнергии напряжением до и выше 1 кВ заземляющее устройство общее – на ПКТП-4000/35/6 кВ. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

Для защиты линий электропередач от перенапряжений применяются трубчатые, а для подстанций и вращающихся машин - вентильные разрядники.

На ПКТП-4000/35/6 кВ устанавливается несколько видов защит от аварийных режимов: от однофазных замыканий на землю защита типа ЗЗП-1М; от коротких замыканий – максимально токовая защита и токовая отсечка; от перенапряжений - вентильные разрядники или ограничители перенапряжений.

На ЛЭП 6 кВ для защиты от атмосферных перенапряжений в местах с ослабленной изоляцией устанавливаются трубчатые разрядники.

В ППП-6 устанавливаются защиты от однофазных замыканий на землю типа РТЗ-51М, максимально-токовые защиты и токовые отсечки.

В сетях до 1000 В контроль состояния изоляции осуществляется устройствами защитного отключения типа АЗАКИ и др..

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

3.1. Общие положения

В разделе выполняют светотехнический расчет освещения карьера, промышленной площадки, автодорог и помещений промплощадки: при нормируемой освещенности (табл. П.2.1) выбирается требуемое количество и типы светильников.

При решении данных задач используют: для расчета освещения карьера и промплощадки – метод светового потока; для расчета освещения автодорог – точечный метод; для расчета освещения помещений – метод удельной мощности.

Для осветительных установок с ксеноновыми лампами, которым для работы требуется два уровня напряжения (220 и 380 В) необходимо принимать индивидуальные трансформаторы 6/0,4 кВ с выведенной нулевой точкой или специальные подстанции карьерного освещения (ПКО).

3.2. Расчет освещения карьера,

отвалов и промплощадки

Освещаемую территорию условно представляют в виде прямоугольника площадью:

, м²,

где , – длина и ширина карьера, .

Световой поток, необходимый для освещения:

, лм,

где – требуемая нормируемая освещенность, ( ).

Места работы машин и механизмов должны иметь усиленную освещенность .

Площадь с усиленной освещенностью:

, ,

где – число уступов, на которых работа производится одновременно; , – средняя ширина и высота уступа, ; – угол откоса уступа, .

Требуемый световой поток для создания усиленной освещенности:

, .

Полный световой поток для освещения карьера:

, .

Требуемое количество прожекторов:

где – коэффициент запаса ( ); – коэффициент учитывающий потери света ( ); – КПД прожекторов; – световой поток лампы в прожекторе (П. 2.2 – П. 2.4).

Высота установки прожекторов:

, ,

где – максимальная сила света в прожекторе (П. 2.3 – П. 2.4), кд.

Места установки прожекторов определяют путем наложения на план горных работ изолюкс равной горизонтальной освещенности (0,5 и 5 лк), при этом уточняется и корректируется количество прожекторов.

Мощность силового трансформатора для питания лампы ДКсТ:

, ,

где – мощностью лампы, ; – коэффициент мощности осветительной установки ( ); –КПД осветительной сети ( ).

3.3. Расчет освещения автодорог

Расположение светильников – боковое, на опорах. Расстояние между опорами . Высота подвески светильников . Определяют . Расстояние от оси опоры до осевой линии дороги . Рассчитывают величины:

; .

По табл. П .2.5 определяют относительную освещенность точки на оси дороги на ровном расстоянии между опорами: .

Освещенность от двух светильников . Необходимый световой поток одной лампы:

, ,

где – коэффициент запаса ( ); – коэффициент, учитывающий свет удаленных светильников ( ).

По расчетной величине F принимают лампы со световым потоком FЛ, который не должен отличаться более, чем на 10¸20%

Количество светильников

, ,

где – длина дороги, м.

3.4. Расчет освещения помещений

Расчет электрического освещения проектируемых производственных помещений следует выполнять методом удельной мощности.

Последовательность расчета освещения по методу удельной мощности: по табл. П. 2.6 – П. 2.7 выбирается конкретный тип светильника и произвольно принимается его мощность; определяется произвольно число рядов светильников, количество светильников в ряду и расстояние между светильниками с учетом обеспечения равномерного обеспечения равномерного освещения; для принятого типа светильника в зависимости от высоты и площади помещения и требуемой освещенности по табл. П. 2.8 определяется удельная мощность на освещение ω_о, ; определяется расчетная активная мощность на освещение помещения Р_о.св= ω_о S, где S - площадь помещения.

Требуемое количество светильников:

где – мощность светильника, ;

Расчет производится для помещений (место обогрева, административный корпус, мастерские и т.д.). При большом количестве помещений расчеты сводятся в таблицу.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И ВЫБОР

ТРАСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

4.1. Определение электрической

расчетной мощности участка (карьера)

Расчет электрических нагрузок производят методом установленной мощности и коэффициента спроса. Все электроприемники объединяют по уровню напряжения и делят на группы одинаковых нагрузок по мощности, назначению и характеру работы. По каждой группе электроприемников (табл.1) определяют:

- установленную мощность:

, ;

- расчетную активную нагрузку:

, ;

- расчетную реактивную нагрузку:

, ;

- расход активной электроэнергии:

, ;

- расход реактивной электроэнергии:

, .

Расчетную полную нагрузку участка карьера определяют по выражению:

, кВА.

Энергетические характеристики основных электроприемников приведены в табл. П. 2.9 – П. 2.14. Коэффициент спроса в табл. П. 2.15. - 2.16.

Расчетную нагрузку средних и мощных экскаваторов определяют раздельно для сетевых электродвигателей и трансформаторов, так как они работают с разными коэффициентами мощности ( и ). Для трансформаторов коэффициент мощности равен 0,7.

Если на карьере преобладает нагрузка от асинхронных двигателей, то полная расчетная мощность во многом зависит от мероприятий по компенсации реактивной мощности. Реактивная мощность и средневзвешенный коэффициент мощности носят индуктивный характер:

Если , необходимо предусмотреть компенсацию реактивной мощности. Расчетная мощность компенсирующего устройства определяется по формуле:

, ,

где – коэффициент реактивной мощности, соответствующий до проведения мероприятий по компенсации; – коэффициент реактивной мощности, соответствующий желаемому .

Полная расчетная мощность нагрузок после компенсации реактивной мощности:

, .

4.2. Выбор числа и мощности трансформаторов

для ГПП или ПКТП 35/6(10) кВ

Выбор числа и мощности трансформаторов понизительных подстанций на карьерах производится исходя из расчетной нагрузки и категории потребителей электроэнергии.

На карьерах малой и средней производительности обычно сооружается главная понизительная подстанция.

При наличии на карьере дренажных шахт и мощного водоотлива, которые относятся к потребителям категории I, на ГПП устанавливается не менее двух силовых трансформаторов , что необходимо для резервирования питания.

Если на карьере нет потребителей I категории, то принимается один трансформатор по условию: .

Для двухтрансформаторных подстанций расчетную мощность одного трансформатора определяют по выражению:

, ,

где – коэффициент, учитывающий наличие на предприятии электроприемников первой категории ( ); – коэффициент совмещения максимума ( ), в зависимости от числа ступеней трансформации.

Мощность принимаемого к установке трансформатора должна удовлетворять условию . Выбранные трансформаторы проверяют по перегрузочной способности на случай аварии одного из них: , при этом должно выполняться условие .

На крупных карьерах рекомендуется применение передвижных комплектных трансформаторных подстанций, благодаря которым возможен глубокий ввод электроэнергии напряжением 35 – 110 кВ на рабочие уступы карьера.

Перечень подстанций, рекомендуемых к установке в карьерах, приведен в табл. П. 2.19. Техническая характеристика применяемых подстанций приведена в табл. П. 2.20.

4.3. Выбор ПКТП -6(10)/0,4 кВ

Передвижные подстанции для питания низковольтных электроприемников 0,4 кВ выбирают по двум условиям: возможности прямого пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором; и по величине расчетной нагрузки. Приблизительный выбор силового трансформатора ПКТП 6/0,4 кВ проводится по следующим положениям: мощность наибольшего по величине двигателя с короткозамкнутым ротором в группе электроприемников должна быть менее 30% от при редких пусках или меньше 20% от при частых пусках. Если от подстанции получает питание один двигатель с короткозамкнутым ротором, то его мощность должна быть более 0,8 _.

Силовой трансформатор ПКТП 6/0,4 кВ по второму условию выбирают по расчетной мощности трансформатора:

, ,

где – номинальная мощность i- го потребителя, ; – групповой коэффициент спроса (табл. П. 2.15); – средний коэффициент мощности группы электроприемников:

Перечень рекомендуемых к применению трансформаторных подстанций приведен в табл. П. 2.19.

РАСЧЕТ ВОЗДУШНЫХ

И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

5.1. Определение расчетных токов

В пояснительной записке приводятся схемы распределения энергии (без уступов и контуров карьера), полностью соответствующие схемам, нанесенным на плане горных работ. Длины всех участков линий указывают на схемах распределения электроэнергии или в отдельной таблице.

Предварительно линии и участки линий на схеме распределения электроэнергии 6 кВ карьера нумеруются. Нумерация позволяет точно ориентироваться в проектных расчетах.

Расчетные токи определяются по расчетным мощностям путем деления их на . Расчетные мощности находятся умножением номинальных мощностей на коэффициенты спроса (табл. П. 2.15). Определяются средние и максимальные расчетные мощности. Для экскаваторов расчет токов выполняют дважды: по средним коэффициентам спроса К_с.ср (см. табл. П. 2.16) устанавливаются средние расчетные токи I_расч длительного режима работы; по максимальным коэффициентам спроса К_с_max определяются максимальные ( пусковые) расчетные токи I_расч_max кратковременного режима работы электроприемников. Следует иметь в виду, что максимальные расчетные токи определяются только для двигателей, а результирующие максимальные расчетные токи в линиях получают соответствующим суммированием максимальных токов двигателей со средними токами трансформаторов.

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 236; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!