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

Линейная масса вращающихся частей роликоопор [11] :

[pic]кг/м (3.7)

[pic]кг/м (3.8)

где [pic]= 16,7 кг и [pic]= 21,5 кг – масса вращающихся частей роликоопор

соответственно на груженой и порожней ветвях ленты [10, 11]; [pic]= 1,5 м и

[pic]=3,0 м – расстояние между роликоопорами соответственно на груженой и

порожней ветвях ленты [10, 11].

Сопротивление движению на груженой и порожней ветвях конвейера

соответственно:

[pic]

[pic]Н (3.9)

[pic]Н (3.10)

где g = 9,8 м/с – ускорение свободного падения; w = 0,035 – коэффициент

сопротивления движению.

В связи с тем, что конвейер работает по горизонтали, привод

устанавливается в конце груженой ветви. Расчетная схема конвейера

представлена на рис. 3.1.

[pic]

Рис. 3.1. Расчетная схема для конвейера

Натяжение ленты в точке сбегания с приводного барабана:

[pic] Н (3.11)

где kт = 1,2 – коэффициент запаса сил трения на приводных барабанах; F –

тяговое усилие на приводном валу конвейера:

[pic]

[pic]Н (3.12)

где k1 = 1,08 – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления на

поворотных пунктах и криволинейных участках конвейера; [pic]= 18,78 –

тяговый фактор приводных барабанов [9, 11].

Натяжение ленты в остальных точках конвейера:

Sсб = S1 = S2 = 675 H

(3.13)

S3 = S2 · 1,05 = 675,0·1,05 ( 708,8 H

(3.14)

S4 = S3 · 1,01 = 708,8(1,01 ( 715,9 H

(3.15)

S5 = S4 = 715,9 Н

(3.16)

S6 = S5(1,05 = 715,9·1,05 ( 751,6 H

(3.17)

S7 = S6 + WпР = 751,6+3018,0 ( 3769,7 H

(3.18)

S8 = S7·1,05 = 3769,7 ·1,05 ( 3958,2 H

(3.19)

S9 = S8 + Wгр = 3958,2+6243,0 ( 10201,2 H

(3.20)

S10 = S9(1,05 = 10201,2 ·1,05 ( 10711,2 H

(3.21)

S11 = S10 = 10711,2 Н (3.22)

S12 = S11(1,05 = 10711,2 ·1,05 ( 11246,8 H

(3.23)

S13 = S12 = 11246,8 Н (3.24)

S14 = S13·1,01 = 11246,8(1,01 ( 11359,2 H

(3.25)

Проверка по условию допустимого провиса ленты между роликоопорами:

[pic] (3.26)

где Sгр min = 4 кН – наименьшее натяжение на груженой ветви конвейера,

тогда условие по допустимому провиса ленты между роликоопорами соблюдается,

т.е. 4кН = 4кН.

Конвейер соответствует требованиям по условию допустимого провиса

ленты.

Для резинотросовых лент расчет на прочность:

[pic] (3.27)

( [pic]

где mФ – фактический коэффициент запаса прочности резинотросовой ленты;

(разр = 2500 Н/см – разрывное усилие резинотросовой ленты [10]; SMAX = S14

– максимальное статическое натяжение ленты, полученное расчетом; [m] = 7 –

допустимый коэффициент запаса прочности лент [10].

Так как mФ > [m], то эксплуатируемая лента соответствует требованиям.

Суммарная расчетная мощность двигателей приводной станции одного

конвейера:

[pic] кВт (3.28)

где kр = 1,15(1,2 – коэффициент резерва мощности; ( = 0,87 – коэффициент

полезного действия механической передачи.

Выбираем два двигателя КОФ42-4, мощностью по 55 кВт каждый (один в

резерве).

Очевидно, что выбранные нами конвейера 2ЛТ100У соответствует требуемым

условиям.

4. Стационарные установки

4.1 Вентилятор главного проветривания

Вентиляторные установки

ВЦД-32М - вентиляционный ствол № 2;

ВРЦД-4, 5 - вентиляционный ствол № 3.

Свежий воздух в блоки "Южный" и "Северный" для проветривания очистных и

подготовительных забоев подается по вентиляционному - стволу №1 и

вспомогательному клетевому стволу, а исходящая струя из этих же блоков

выдается на поверхность по вентиляционным стволам №№ 2 и 3.

При этом вентиляционный горизонт принят на отметках -400 (северное

крыло) и -450 (южное крыло), а также на горизонте -270, на котором пройден

околоствольный двор при основных стволах, соединенный квершлагом и

наклонными вентсбойками с горизонтом -400.

Расчетное количество воздуха при необособленном проветривании забоев

(применяется в тупиковых проходческих забоях, исходящая из которых

поступает в лавы в настоящее время таких забоев - 6) составляет 20703[pic]

в минуту. Фактически в шахту подается в минуту 22880[pic] свежего воздуха.

Управление двумя вентиляционными установками производится операторами

непосредственно из машинного зала.

Электропривод вентиляторных установок шахты «Комсомольская»

нерегулируемый. Предлагаю заменить его на ВЦД-47 («север»), т.к.

промышленностью он выпускается серийно заменяемыми блоками. Области

промышленного применения данных вентиляторов показаны на ДП.180400.03,

рис.4.1.

Расчет депрессии

Депрессия капитальных и подготовительных выработок определяется:

h = R · Q2 , (aПа;

(4.61)

где R - аэродинамическое сопротивление выработки, к(

Q - расчетный расход воздуха, м3/сек;

[pic], к(; (4.62)

( - коэффициент аэродинамического сопротивления; L - длина выработки, м;

Р - периметр, м; S- площадь сечения выработки, м2;

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.1.

Выбор вентилятора главного проветривания производим с учетом его дебита

Qв(м3/с) и h = 272,2 ДаПа.

Qв = 1,2·270 = 324,8 м3/с = 19488 м3/мин;

Для данных условий принимаем вентилятор ВРЦД-4,5 (n = 50 мин-1).

Таблица 4.1

Расчет депрессии блока "Южный"

|Тип |Ном.мощ.|Напряжение,|Ном. ток, А|Напр |Потери, Вт|

|подстанции | |В | | | |

| |кВ·А | | | | |

|СЭР-19М |127 |1200 |93 |0,9 |

[pic] кВ·А (5.18)

где: (с = 0.95(0.97 – кпд сети; (свр – кпд электродвигателя сверла;

cos(свр – коэффициент мощности; Рсвр. – номинальная мощность сверла, Рсвр =

1,2 кВт.

Определение момента нагрузки:

М = Рсвр ( L = 1,2 ( 80 = 96 кВт /м

(5.19)

где L - длина питающего кабеля, L = 80 м.

Определение сечения питающего кабеля:

[pic] ммІ (5.20)

Для питания электросверла принимается кабель, кабель КОГВЭШ 3(4 +1(4

+1(4.

Суммарная потребляемая мощность питающего трансформатора.

S = Sос + Sсвр = 2,1 +1,5 = 3,6 кВА

Исходя из расчётов принимается пусковой аппарат типа АПШ-2, с

характеристиками представленными в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Характеристика АПШ-2

|Тип |U1ном, В |U2ном, В |I2ном, А |Pном, кВ·А|КПД, % |

|АПШ-2 |1140 |127 |17,4 |4 |94 |

Расчет и выбор кабельной сети участка

Расчет кабельной сети сводится к определению таких сечений

магистральных (фидерных) и распределительных кабелей, которые, будучи

прочными механически, допустимым по температуре нагрева длительным рабочим

током и потере напряжения в рабочем режиме, обеспечивало бы подвод

электроэнергии к потребителям при напряжении, достаточным для нормальной

работы электродвигателей.

Расчет и выбор фидерного кабеля

nф.(Iдоп. ? кр.(Iф

(5.21)

где nф – число параллельно включенных фидерных кабелей; Iдоп – допустимый

ток для принятого сечения кабеля; кр – коэффициент резерва, кр = 1,1 – 1,2;

Iф – расчетный ток нагрузки на фидерный кабель определяется в зависимости

от схемы распределения электроэнергии на участке:

Iф = [pic] (5.22)

где Uн – номинальное напряжение сети; (Руст. – суммарная мощность

приемников, подключаемых к кабелю; cos( - средневзвешенный коэффициент

мощности приемников участка; Кс – коэффициент спроса, определяется для

каждой группы приемников отдельно.

Сечение гибких кабелей однодвигательных электроприемников участка

выбирается исходя из длительно допустимой нагрузки по нагреву номинальным

током.

Iдоп. ? Iном

(5.23)

При питании по одному кабелю нескольких одновременно работающих

электродвигателей сечение кабеля выбирают по сумме номинальных токов этих

электродвигателей.

Iдоп. ? S Iном

(5.24)

При питании многодвигательных забойных конвейеров от двух пускателей

сечение кабелей, приложенных к каждому приводу определяют из условия:

Iдоп. ? Iном

(5.25)

При питании от одного аппарата:

Iдоп. ? n Iном

(5.26)

где Iном. – номинальный ток одного электродвигателя; n - число

электродвигателей.

Выбор и расчет фидерных, комбайновых кабелей и кабелей других

вспомогательных приемников энергии на напряжение 660В и 1140В заносим в

кабельный журнал – табл. 5.5.

Таблица 5.5

Кабельный журнал

|Начало |Конец |Ном. |Ном.|Длит. |Длина | |

|кабеля |кабеля |напр.| |доп. |L, м |Марка кабелей |

| | | |ток |ток | | |

| | |Uном.|Iном|Iдоп.,| | |

| | |,В |.,А |А | | |

|ТСВП630/6/1,2 |АВ400ДО2(1)|1140 |294,|347 |3 |КГЭШ 3(95+1(10+3(4 |

| | | |3 | | | |

| |АВ400ДО2(2)|1140 |196,|274 |5 |КГЭШ 3(70+1(10+3(4 |

| | | |2 | | | |

|АВ400ДО2(1) |ПВВ320Т(1) |1140 |294,|347 |3 |КГЭШ 3(95+1(10+3(4 |

| | | |3 | | | |

|АВ400ДО2(2) |ПВВ320Т(2) |1140 |196,|274 |55 |КГЭШ 3(70+1(10+3(4 |

| | | |2 | | | |

|ПВВ320Т(1) |2ГШ-68Б |1140 |( |( |( |( |

| |(рез) | | | | | |

|ПВВ320Т(1) |2ГШ-68Б |1140 |182 |220 |315 |КГЭШ 3(50+1(10+3(4 |

|ПВВ320Т(2) |«Анжера» |1140 |70,5|147 |85 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|ПВВ320Т(2) |«Анжера» |1140 |70,5|147 |295 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|ПВВ320Т(2) |«Анжера» |1140 |70,5|147 |90 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|АПШ-2 |СЭР-19М |127 |6,5 |88 |380 |КОГВЭШ |

| | | | | | |3(4+1(2,5+1(1,5 |

| |РВЛ-20 |127 |9,33|64 |395 |КГЭШ 3(6+1(4+1(2,5 |

|ТСВП400/6/0,69|АВ |660 |314 |347 |15 |КГЭШ 3(95+1(10+3(4 |

|0 |400ДО2(3) | | | | | |

|АВ400ДО2(3) |СУВ-350(1) |660 |244 |347 |15 |КГЭШ 3(95+1(10+3(4 |

|СУВ-350АВ(1) |СП-202 |660 |181,|274 |240 |КГЭШ 3(70+1(10+3(4 |

| | | |5 | | | |

|СУВ-350АВ(1) |НУМС |660 |31 |147 |35 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|СУВ-350АВ(1) |СНТ-32 |660 |69,5|147 |25 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|СУВ-350АВ(1) |СНТ-32 |660 |69,5|147 |15 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|СУВ-350АВ(1) |СНТ-32 |660 |69,5|147 |5 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|СУВ-350АВ(1) |Бак эмуль. |660 |13 |88 |15 |КГЭШ 3(10+1(10+3(4 |

|ПВИ250БТ |ЗИФ-ШВ-5М |660 |60 |147 |110 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|ПВИ250БТ |Унизенг |660 |44 |147 |260 |КГЭШ 3(25+1(10+3(4 |

|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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8