НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Тема : «Выбор схемы электроснабжения карьеров, работающих в

условиях Крайнего Севера»

Выполнила : мастер п/о

ГАПОУ РС (Я) МРТК,

филиал «Удачнинский»

А.В.Емельянова

г. Удачный

Введение

Основным

назначением

электроснабжения

открытых

горных

работ

является изучение особенностей применения электрической энергии на горных

предприятиях с открытой разработкой месторождений полезных ископаемых.

Вопросы

электрификации

рассматриваются

в

неразрывной

связи

с

работой

машин, технологией производства и организацией труда. Современные карьеры

и

разрезы

–

крупные

потребители

электрической

энергии,

обладающие

характерными особенностями, работа машин и агрегатов имеют передвижной

характер работы, специфические метеорологические и климатические условия.

Эти

условия

обусловили

ряд

особых

требований

к

электроснабжению

предприятий и решению ряда проблем, связанных с соблюдением требований

безопасности при эксплуатации электрохозяйства, с защитой от однофазных

замыканий на землю, с защитой персонала от поражения электрическим током.

Карьер

представляет

собой

предприятие

с

высоким

уровнем

механизации.

Основными

горными

машинами

являются

экскаваторы,

горные

комплексы,

буровые станки, различные виды транспорта, многие из которых снабжены

сложным

электрооборудованием.

Основным

видом

машин

при

добыче

полезных ископаемых и вскрышных работах открытым способом являются

экскаваторы. Большие мощности главных приводных двигателей данных машин

с резко выраженными колебаниями потребляемой ими электрической энергией

за один цикл работы вносят определенные трудности при проектировании и

эксплуатации систем электроснабжения карьеров. Поэтому, важное значение

имеет усовершенствование методик по определению расчетных нагрузок при

выборе мощности и числа трансформаторов, а так же сечения проводов линий

электропередачи для питания экскаваторов. Внедрение нового оборудования,

рациональных

схем

распределения

электрической

энергии

и

других

технических

решений

потребовало

дальнейшего

совершенствования

работы

энергетических служб предприятий, повышения надежности, эффективности и

безопасности используемого оборудования.

1. Общие сведения: типы нагрузок, требования, категории

Требования, предъявляемые к электроснабжению предприятий, зависят от

их

величины

и

потребляемой

ими

мощности.

Система

электроснабжения

карьера

состоит

из

питающих,

распределительных,

трансформаторных

и

преобразовательных

подстанций

и

связывающих

их

кабельных,

воздушных

сетей и токопроводов напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. Наиболее

экономичной и надежной для карьера, является система электроснабжения с

применением

глубоких

вводов,

при

которой

источники

максимально

приближены

к

потребителям

электроэнергии,

а

прием

электроэнергии

рассредоточивается

по

нескольким

пунктам.

Система

электроснабжения

строится так, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой.

Схемы распределения электроэнергии строятся по ступенчатому принципу. На

открытых

горных

предприятиях

применяются

радиальные

схемы,

когда

потребители

расположены

в

различных

направлениях

от

центра

питания.

Исходя

из

вышесказанного,

для

карьера

«Удачный»

выбираем

радиальную

схему

электроснабжения.

Для

системы

внутреннего

электроснабжения

выбираем

напряжение

питающих

и

распределительных

сетей

карьера:

–

для

потребителей

>1000В

принимаем

сети

с

изолированной

нейтралью

трансформатора

напряжением

6кВ. В

отношении

обеспечения

надежности

электроснабжения, карьер относится ко второй категории: электроприемники II

категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых

взаимно

резервирующих

источников

питания.

Для

электроприемников

II

категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания

допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения

резервного

питания

действиями

дежурного

персонала

или

выездной

оперативной

бригады. Выбор напряжения обусловлен в первую очередь тем,

что

карьерное

оборудование

(экскаваторы,

высоковольтные

двигатели

установок

карьерного

водоотлива)

выпускаются

промышленностью

на

номинальное напряжение 6кВ. Выбор режима работы нейтрали трансформатора

объясняется, прежде всего безопасностью проведения работ в условиях карьера.

Сети

карьера

выполняем

4-х

проводными

линиями,

где

4-й

провод

–

заземляющий.

Этот

провод

соединяется

с

заземляющей

сетью

карьера,

включающей в себя заземляющие контуры всех РП, КРП и магистральный

заземляющий проводник. Это обусловлено требованиями ПТЭБ при разработке

полезных

ископаемых

открытым

способом

[12].

Для

потребителей

напряжением ниже 1000 В принимаем 4-х проводные сети напряжением 0,4 кВ

с

глухозаземленной

нейтралью

трансформатора. Перечень

потребителей

карьера: экскаваторы-ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭКГ-12, ЭКГ-12; ЯКНО-6ЭП, СБШ-

250МН,

ПКТП-630-6/0,4, установки

карьерного

водоотлива.

Экскаватор

получает питание от передвижной линии электропередачи напряжением 6 кВ

через одиночный передвижной приключательный пункт ЯКНО-6ЭП по гибкому

шланговому кабелю. Высоковольтный гибкий кабель подключается к вводной

коробке (как уже было сказано, у ЭКГ-12 и ЭКГ-15 кабель наматывается на

кабельный

барабан),

от

которой

питание

через

кольцевой

токоприемник

поступает на КРУ. Далее через воздушный разъединитель РВ и вакуумный

выключатель

ВБКЭ-10

питание

подается

на

сетевой

высоковольтный

синхронный

двигатель

главного

преобразовательного

агрегата.

После

разъединителя

через

предохранители

подключается

силовой

трансформатор

собственных нужд. От сети переменного тока напряжением 220/380В питаются

все

асинхронные

короткозамкнутые

двигатели

вспомогательных

приводов

(компрессора,

маслонасосы

и

вентиляторы),

а

также

светильники

кузова

и

прожекторы

наружного

освещения.

К основному электрооборудованию

экскаватора

относятся:

генераторы

и

двигатели

постоянного

тока

главных

приводов, асинхронные двигатели, компрессора, маслонасосов и вентиляторов;

силовой

и

осветительный

трансформаторы;

комплексное

устройство

управления.

Далее

приведены

таблицы

3.1,

3.2,

3.3,

3.4,

3.5,

3.6

электрооборудования основных потребителей электроэнергии карьера.

Таблица 3.1 - Электрооборудование ЭКГ-8И

ЭКГ-8И

Наименование оборудования:

Тип, марка

Р (кВт)

U (В)

Синхронный двигатель

СДЭ2-15-34-6У2

630

6000

Генератор подъема ГП

4ГПЭМ-600-4/1У2

600

560

Генератор напора ГН

4ГПЭМ-125-2/1У2

125

330

Генератор вращения ГВ

4ГПЭМ-300-2/2У2

300

630

Двигатель подъема ДП

ДЭ-816

200

440

Двигатель напора (хода) ДН

ДЭ-812

100

305

Двигатель вращения ДВ

ДЭ-812

100

305

Двигатель хода ДХ

ДПЭ-52

54

295

Обдув ГП

АО2-51-4

7,5

220/380

Обдув ГН

АО2-51-4

7,5

220/380

Обдув ГВ

АО2-51-4

7,5

220/380

Обдув ДП

4А90-4У3

2,2

220/380

Обдув ДН

4А90-4У3

2,2

220/380

Обдув ДВ

4А90-4У3

2,2

220/380

Гидравлика ДВ

АО2-21-4

1,1

220/380

Кузовной вентилятор

4А100-4У3

3

220/380

Двигатель компрессора

MTKH-411-8

15

220/380

Двигатель лебедки

АОС-52-4

7

220/380

Таблица 3.2 - Электрооборудование ЭКГ-10

ЭКГ-10

Наименование оборудования:

Тип, марка

Р (кВт)

U (В)

Синхронный двигатель

СДЭ2-15-34-6У2

630

6000

Генератор подъема ГП

4ГПЭМ-600-1/1

600

750

Генератор напора (хода) ГН

4ГПЭМ-125-1/1

125

330

Генератор вращения (ход)ГВ

4ГПЭМ-300-1/2

300

630

Двигатель подъема ДП

ДЭ-818У2

270

305

Двигатель напора ДН

ДЭ-812

120

305

Двигатель вращения ДВ

ДЭВ-812

100

305

Двигатель хода ДХ

ДЭ-808 (ДПЭ-52)

54

295

Обдув ГП

4А132S4

7,5

220/380

Обдув ГН

4А132S4

7,5

220/380

Обдув ГВ

4А132S4

7,5

220/380

Обдув ДП

4АХ90L4У3

2,2

220/380

Обдув ДН

4АХ90L4У3

2,2

220/380

Обдув ДВ

4АХ90L4У3

2,2

220/380

Гидравлика ДВ

АО2-21-4

1,1

220/380

Гидравлика ДХ 1).

4АХ80А4

1,1

220/380

2).

4А90L4У3

2,2

220/380

Кузовной вентилятор

4А160М-8У3

11

220/380

Двигатель компрессора

МТКНF-411-8

15

220/380

Двигатель лебедки

АОС-52-4

7

220/380

Таблица 3.3 - Электрооборудование ЭКГ-12

ЭКГ-12

Наименование оборудования:

Тип, марка

Р (кВт)

U (В)

Синхронный двигатель

CДЭУ-15-39-6У2

1250

6000

Генератор подъема ГП

ГПЭ-85/36-6к2У2

1000

900

Генератор напора ГН

ПЭ-141-4к-1У1

250

630

Генератор вращения (ход)ГВ

ПЭ-151-5к-2У2

520

750

Двигатель подъема ДП

МПЭ-450-900

450

Двигатель напора ДН

ДПЭ-82А

190

270

Двигатель вращения ДВ

ДПВ-82А

190

Двигатель хода ДХ

ДЭ-812

100

305

Обдув ГП

АО2-61-4

13

220/380

Обдув ГН

АО2-51-4

7,5

220/380

Обдув ГВ

АО2-51-4

7,5

220/380

Обдув ДП

4А112М4У2

5,5

220/380

Обдув ДН

4А 90L4У3

2,2

220/380

Обдув ДВ

4А 90L4У3

2,2

220/380

Гидравлика ДВ

АО2-21-4

1,1

220/380

Гидравлика ДХ 1).

4АХ80А4

1,1

220/380

Гидравлика ДХ 2).

4А90L4У3

2,2

220/380

Кузовной вентилятор

4А100SА4У3

3

220/380

Двигатель компрессора

MTKF-411-8

15

220/380

Двигатель лебедки

АОС-52-4

7

220/380

Таблица 3.4 - Электрооборудование ЭКГ-15

ЭКГ-15

Наименование оборудования:

Тип, марка

Р (кВт)

U (В)

Синхронный двигатель

СДЭ2-16-46-6У2

1250

6000

Генератор подъема ГП

4ГПЭМ-1250-1/1У2

1250

930

Генератор напора (хода) ГН

4ГПЭМ300-4/1У2

300

630

Генератор вращения (ход) ГВ

4ПГЭМ600-2/2У2

600

750

Двигатель подъема ДП

МПЭ-450-900-У2М

450

Двигатель напора (хода) ДН

ДЭ-816-У1

200

440

Двигатель вращения ДВ

ДЭВ-816-У2

150

Двигатель хода ДХ

ДЭ-812-У1

100

305

Обдув ГП

МО160N4

18,5

220/380

Обдув ГН

4А132S4

7,5

220/380

Обдув ГВ

4А112М4У2

5,5

220/380

Обдув ДП

АИР112М 4У2

5,5

220/380

Обдув ДН

4АХ90L4

2,2

220/380

Обдув ДВ

АИР90LУ3

2,2

220/380

Гидравлика ДВ

АИР80А4У3

1,1

220/380

Гидравлика ДХ 1).

АИР80АУХЛ3

1,1

220/380

Гидравлика ДХ 2).

4АХ90L4

2,2

220/380

Кузовной вентилятор

4А160М8

11

220/380

Двигатель компрессора

MTKF-411-8

15

220/380

Двигатель лебедки

MTKF-312-8

11

220/380

Таблица 3.5 - Технические данные ЯКНО-6Э

Показатели

Параметры

Номинальное напряжение, кВ

6 или 10

Номинальный ток, А

630

Амплитудное значение сквозного тока к.з., кА

51

Мощность отключения, МВА:

При ручном приводе выключателя

150

При электромагнитном приводе

350

Номинальный ток срабатывания защиты от замыканий

на землю, А

1-5

Напряжение срабатывания разрядников РВМ, кВт; при

6 кВ

15-18

Обслуживание

двухстороннее

Исполнение

IP4Н

Ячейка

ЯКНО-6Э

представляет

собой

металлическую

камеру,

внутри

которой размещены коммутационные аппараты (выключатель вакуумный типа

ВБКЭ-10,

разъединитель

РВ-6),

трансформаторы

тока

трансформатор

напряжения. Управление выключателем может осуществляться при помощи

привода

ПЭ-11.

В

схеме

ЯКНО-6Э

предусмотрены

максимальная

токовая

защита, нулевая защита, а также защита от замыканий на землю. В отсеке

высоковольтной аппаратуры может быть установлен нагревательный элемент.

Ячейка предназначена для работы при высоте над уровнем моря не выше 1000

м,

температура

окружающей

среды

не

ниже

-40

0

С

и

не

выше

+45

0

С и

относительной влажности до 80 %.

Таблица 3.6 - Электрооборудование СБШ-250МН

СБШ-250МН

Наименование оборудования:

Тип, марка

Р (кВт)

Двигатель вращателя

ДПВ-52

60

Двигатель хода (гусеницы)

МТКН-412-841

22

Масло станция 1).

4А132М4У3

11

Масло станция 2).

4А160М6У3

15

Вентилятор обдува

СВМ-5М

95

Насос закачки воды

4А100S4У3

3

Маслонасос фильтра

АИР80В4У3

1,5

Компрессор

А3-315М-2БУ2

200

Вентилятор компрессора

4А112М4У3

5,5

Пусковой маслонасос

4АХ80А4У3

1,1

Вентилятор ДВ

4А90L2У3

3

Электроснабжение

станка

осуществляется

напряжением

380В

от

передвижной трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ. Все механизмы станка

имеют

электрический

привод.

Три

жилы

гибкого

кабеля

присоединяется

к

кабельному

вводу

станка,

четвертая

заземляющая

жила

–

к

его

корпусу.

Трансформатор типа ТСЗ- 0,4/0,23 служит для питания цепей управления и

освещения

станка.

Подача

питания

в

цепи

управления

осуществляется

автоматическим выключателем, присоединение силовых электроприемников к

сети напряжением 380 В – автоматическими выключателями. Для управления

основными

операциями

при

бурении

применяют

универс альные

переключатели. Управление вспомогательными электроустановками (приводом

вентиляции

кабины,

электронагревателями

масла

в

баках

маслостанции,

компрессора, редукторах гусеничного хода, а также воды, используемой для

образования

пылеподавляющей

воздушно-водяной

смеси)

осуществляется

кнопочными постами и тумблерами, расположенными на пульте управления

бурением в кабине машиниста.

Трансформаторная

подстанция.

Буровой

станок

СБШ-250МН

получает

питание

от

передвижной

комплектной

трансформаторной

подстанции,

в

которой

установлен

трансформатор

мощностью

630

кВА

(ПКТП-630-6/0,4).

КТП

состоит

из

корпуса,

салазок

и

опоры

ограждения

со

штыревыми

изоляторами. Корпус разделен на три камеры:

1.

Камера ТР-6 кВ для установки трансформатора ТМ-160, 250, 400, 630/6;

2.

Камера РУ-6 кВ для установки выключателя нагрузки ВНП-16;

Камера РУ-0,4 кВ, в которой устанавливается автомат АВМ-10С и четыре

автомата А-3100, осветительный трансформатор ОСВ-0,5 напряжением 380/36

В,

реле

утечки

для

контроля

изоляции

в

сети

380

В.

Для

повышения

безопасности

обслуживания

установки

привод

ПР-17

установлен

в

ячейке,

отделенной от РУ-6 кВ сетчатой дверью, имеющей механическую блокировку

для исключения ошибочных операций. На крыше подстанции установлены три

проходных

изоляторы

ПНБ-6/400

для

подключения

воздушной

ЛЭП.

Подстанция имеет воздушный ввод на стороне 6 кВ и сальники для кабельного

выхода на стороне 0,4 кВ, рассчитанный на присоединения гибкого кабеля

сечением до 120 мм

2

.

Установки

карьерного

водоотлива.

В

качестве

установок

карьерного

водоотлива, применяемых в карьере "Удачный", используются центробежные

насосные установки марок: Х-200-150/500 (Р

уст

=132 кВт), ГРТ-400/40 (Р

уст

=160

кВт), 300Д70 (Р

уст

=315 кВт), ЦН-400/210 (Р

уст

=630 кВт), ЦНСК(НЦС)-300/480

(Р

уст

=630 кВт), ЦНСК-300/600 (Р

уст

=800 кВт), ЦНСГ-830/240 (Р

уст

=800 кВт).

Таблица 3.7 - Электрооборудование водоотлива

ВОДООТЛИВ

Наименование оборудования

Тип, марка

Р (кВт)

U (В)

Электродвигатель

ДА304-450У-4У1

800

6000

Электродвигатель

А4-400У-4У3

630

6000

Электродвигатель

А4-400ХК-4МУ3

630

6000

Электродвигатель

ВАО2-560М4-У5

630

6000

Электродвигатель

4АМ-280-М4-У3

132

380/660

Питание

установки

водоотлива

получают

от

передвижных

трансформаторных

подстанций

ПКТП-6/0,4

(для

насосных

0,4

кВ)

и

КРУПП-1-6-630 (для насосных 6кВ).

2. Определение расчетных электрических нагрузок

Р а сч е т н ы е

эл е кт р и ч е с к и е

н а г ру з к и

п р и

п р о е к т и р о в а н и и

электроснабжения

предприятия

определяют

в

целях

выбора

и

проверки

проводников

(шин,

кабелей,

проводов),

коммутационных

аппаратов

и

трансформаторов по нагреву, экономической плотности тока, расчета потерь и

отклонения

напряжения,

выбора

защитных

устройств

и

компенсирующих

установок [8]. От правильного определения электрических нагрузок зависят

технические

и

экономические

показатели

проектируемой

системы

электроснабжения: капитальные вложения, эксплуатационные расходы, расходы

цветного металла и потери электроэнергии. В настоящее время применяют ряд

научно обоснованных методов расчета электрических нагрузок:

по установленной мощности и коэффициенту спроса; по удельному расходу

электроэнергии

на

единицу

продукции

при

заданной

производительности

карьера; по удельной нагрузке на единицу производственной площади.

Электрические

нагрузки

характеризуются

мощностью

(активной Р

и

ре активной Q.

Определение

расчетных

нагрузок

осуществляем

по

установленной мощности и коэффициенту спроса.

Р

р

=

Кс . п .

⋅

Р

ном

; (3.1)

Q

нагр

=

Р

нагр

⋅

tg ϕ

н

; (3.2)

S

р

=

√

Р

р

2

+

Q

р

2

; (3.3)

где, К

с.п.

– коэффициент спроса данной группы приемников, принимаемый по

справочным материалам; tg



- соответствует характерному для данной группы

приемников cos



, определяемому по справочным материалам.

Пример

расчета

представлен

по

экскаватору

ЭКГ-10,

в

карьере

используется три единицы данной техники, согласно формул 3.1, 3.2, 3.3:

Расчетная активная нагрузка:

Р

р

=

Кс . п .

⋅

Р

ном

=

0,7

⋅

630

=

1323 кВт

;

Расчетная реактивная

нагрузка:

Q

нагр

=

Р

нагр

⋅

tg ϕ

=

1323

⋅(−

0, 48

)=−

635 кВар

;

Расчетная общая

нагрузка:

S

р

=

√

Р

р

2

+

Q

р

2

=

√

1323

2

+(−

635

)

2

=1467

кВА;

Суточный расход электоэнергии (активная Р):

Wa=Pp·t·Ки= 1323·23·0,74=22518 кВт·ч; (3.4)

Суточный расход электоэнергии (реактивная Q) :

Wр=Qp·t·Ки = 635·23·0,74=10808кВар·ч. (3.5)

Аналогично рассчитываем для остальных электроприемников и заносим в

таблицу 3.8,составляя характеристику электроприемников [5]:

где, Р – номинальная мощность;



Р – суммарная мощность;

Ксп–коэффициент спроса; Рр=



Р · Ксп, кВт;

Qp = Pp · tg



, кВар;

t–время работы в сутки, ч;

Ки – коэффициент использования; Wa = Pp·t·Ки, кВт·ч;

Wр = Qp · t · Ки, кВар·ч.

Таблица 3.8 - Характеристики электроприемников

Наименование

электрооборудо

вания

Количество

Р, кВт



Р,

кВт

Ксп

cos



tg



Расчетная мощность

t, ч

Ки

Суточный расход

электроэнергии

Pр, кВт

Qр,

кВар

Sp,

КВА

Wа с.,

кВт*ч

Wр с., кВар*ч

Потребители U>1000В

ЭКГ-12.5

2

1250

2500

0,7

-0,9

-0,48

1750

-840

1941

23

0,74

29785

14296,8

ЭКГ-15

3

1250

3750

0,7

-0,9

-0,48

4375

-2100

4853

23

0,74

74462,5

35742

ЭКГ-10

3

630

1890

0,7

-0,9

-0,48

1323

-635

1467

23

0,74

22518

10808

ЭКГ-8И

1

630

630

0,7

-0,9

-0,48

441

-212

489

23

0,74

7506

3608

ЦНСК 300/600

3

800

2400

0,7

0,87

0,56

1680

941

1926

20

0,8

26880

15056

ЦНСК (НЦС)

300/480

2

630

1260

0,7

0,87

0,56

882

494

1011

20

0,8

14112

7904

ЦН-400/210

2

630

1260

0,7

0,7

1

882

882

1247

20

0,8

14112

14112

Итого по

потребителям 6

кВ

–

–

–

–

–

11333

-1470

11427,9

–

–

Потребители U <1000В

СБШ-250 МН

5

400

2000

0,7

0,7

1

1400

1400

1980

23

0,55

17710

17710

Х-200-150/500

4

132

528

0,7

0,7

1

370

370

523

20

0,8

5920

5920

Промплощадка

1

965

965

0,7

0,7

1

676

676

956

23

0,74

11506

11506

Освещение

ДКсТ-20000

6

20

120

0,7

0,98

0,2

84

16,8

85,7

20

0,74

1243

248,6

Освещение

ДКсТ-10000

4

10

40

0,7

0,98

0,2

28

5,6

28,6

20

0,74

414

83

Итого по

потребителям 0,4

кВ

–

–

–

–

–

2558

2468,4

3554,8

–

–

Всего

–

–

19843

–

–

–

13891

998,4

16488,8

–

–

226168,5

136994,4

Годовой расход электроэнергии:

W

а

= W

а.с.

· Т

реж

= 226168,5 · 357 = 80742154,5 кВт·ч; (3.6)

W

р

= W

р.с.

· Т

реж

= 136994,4 · 357 = 48907000,8 кВар·ч. (3.7)

3. Выбор трансформаторов

Общая

расчетная

мощность

по

карьеру

с

учетом

коэффициента

разновременности максимума нагрузки (К

р.м

=0,9):

S

р

'

=

Крм

=

0,9

⋅

Sp

=

0,9

⋅

16488 ,8

=

14839 , 92

кВА; (3.8)

С учетом планируемого увеличения производственных мощностей, в проекте

закладываем

перспективный

рост

нагрузок

–

25%,

тогда

S

Р

'

=

18550

кВА;

Определяем номинальную мощность трансформаторов по условию:

Sном,т ≥ Sр/2·0,7;

Sном,т = 18550/2·0,7=13250 кВА;

Проверяем перегрузочную способность трансформаторов в аварийном режиме

по условию:

1,4 Sном,т ≥ Sр; 1,4·13250 > 14839,92;

Принимаем ближайший стандартный трансформатор марки ТДН-16000/110 /6

кВ. Технические данные трансформатора: U

1

=115 кВ, U2

= 6,6 кВ; P

х.х

= 18 кВт

;

P

к.з

= 85 кВт ; I

х.х

= 0,7 % ; U

к.з

= 10,5 % ; m = 31 т.

На КРП-4 принимаем два трансформатора, т.к. карьер потребитель второй

категории.

Коэффициент загрузки трансформатора в номинальном режиме:

β

=

S

p

2

⋅

S

Тр

=

14839 , 92

2

⋅

16000

=

0, 464

; (3.9)

Потери мощности в одном трансформаторе:



P

тр

= P

х.х

+



2

· P

к.з

= 18 + 0,464

2

· 85 = 36,3 кВт; (3.10)

Годовые потери электроэнергии в одном трансформаторе:

КРП-4

РП-1

РП-2



W

г.тр

= P

тр

· T = 36,3 · 8568 = 311018,4 кВт; (3.11)

где ,Т



количество часов работы в году , ч .

Оборудование работает 357 дней, что составляет 8568 часов.Годовые потери

мощности в двух трансформаторах:



W



г.тр

= 2 · 311018,4 = 622036,8 кВт;

4.

Выбор

и

расчет

питающих

и

распределительных

сетей

Предварительный

выбор

сечения

провода

для

питающих

ВЛ-6кВ.

Расчет

нагрузки ВЛ-6 кВ ведем из наиболее тяжелых условий – два экскаватора ЭКГ-

15 мощностью Рн = 1250 кВт и три СБШ-250МН Рн = 400 кВт;

I

max

=

S

p

√

3Uн

; (3.4.1)

S

p

=

√

(

P

∑

р . ЭКГ

в

+

P

∑

р .СБШ

н

)

2

+

(

Q

∑

р .ЭКГ

в

+

Q

∑

р . СБШ

н

)

2

; (3.12)

S

p

=

√

(

875

⋅

2

+

280

⋅

3

)

2

+

(

(−

420

⋅

2

)+

280

⋅

3

)

2

=

S

p

=

√

(

1750

+

840

)

2

+

(

−

840

+

840

)

2

=

√

2590

2

+

0

2

=

2590 КВА;

I

max

=

2590

√

3 6,3

=

237 , 36

А;

По

нагреву

выбираем

провод

А-50,

I

доп

=275А.

Так

как

внутрикарьерные

питающие линии временные–проверку по экономической плотности тока не

производим.

Расчет нагрузки КРП-4 и РП.

Рисунок 3.2 – Однолинейная принципиальная электрическая схема

Максимальная нагрузка на шинах КРП-4:

S

max

=

14983 кВА

;

I

max

=

S

max

√

3

⋅

U

н

=

14983

√

3

⋅

6,3

=

1373

A; (3.13)

Максимальный ток в одной секции шин КРП-4 в нормальном режиме

максимальных нагрузок:

I

махСШ

=I

мах

/2=1373/2= 686,5 А;

Ток

нормального

режима

для

питания

РП-1

и

РП-2

вводной

линии

при

максимальных нагрузках:

I

вводВЛ

=I

махСШ

=686,5 А;

Ближайшее значение сечения провода распределительной ВЛ-6 кВ АС-240/39 ,

I

д о п

=610А. В нормальном режиме, при равномерном распределении нагрузок

между всеми РП (КРП-4, РП-1, РП-2, РП-3) нагрузка каждого РП: РП-1, РП-2,

РП-3:

S

РП

=

S

max

4

=

14983

4

=

3745 , 75 кВА

;

I

РП

=

S

РП

√

3 U

н

=

3745 , 75

√

3

⋅

6,3

=

343 ,27 А

; (3.14)

Ток в одной секции шин:

I

СШ . РП

=

I

РП

2

=

343 , 27

2

=

171, 64 А

;

КРП-4: ток вводной линии, питающей РП-1 и РП-2:

I

ВЛ . ввод

=

I

сш .РП

−

1

+

I

сш. РП 2

=

171 , 64

+

171 , 64

=

343 , 28 А

;

Для вводных ВЛ, питающих РП принимаем провод АС-240/39, I

доп

=610А;

Следовательно педварительно выбираем сечения проводов для ВЛ-6кВ:

–

Питающих электроприемники: А-50, I

доп

=275А;

–

Распределительные (питающие РП): АС-240/39, I

доп

=610А;

Выбор

кабельных

линий

– 6

кВ

.

Выбор кабелей для потребителей >1000В: Экскаваторы ЭКГ-12 и ЭКГ-15:

I

ЭКГ

=

S

ЭКГ

√

3

⋅

U

н

⋅

cos ϕ

дв

=

1250

√

3

⋅

6,3

⋅

0,9

=

122, 19 А

; (3.15)

По нагреву подходит кабель КГЭТ-3х50+1х25 +1х10 I

доп

=208А;

Для экскаваторов ЭКГ-8 и ЭКГ-10:

I

ЭКГ

=

S

ЭКГ

√

3

⋅

U

н

⋅

cos ϕ

дв

=

630

√

3

⋅

6,3

⋅

0,9

=

64 , 15 А

;

В целях унификации для потребителей >1000В принимаем кабель КГЭТ-

3х50+1х25+1х10, I

доп

=208А.

Данный

кабель

принимаем

и

для

питания

высоковольтных

установок

карьерного

водоотлива,

что

объясняется

частым

передвижением установок в условиях горных работ [1].

Выбор кабелей для потребителей <1000В.

Буровые станки СБШ-250МН:

I

СБШ

=

S

СБШ

⋅

К

сп

√

3

⋅

U

н

⋅

cos ϕ

дв

=

400

⋅

0,7

√

3

⋅

0,4

⋅

0,9

=

449 ,6 А

;

По нагреву подходит кабель КРШК сечением 3х150+1х50мм

2

, I

доп

=576А.

Насосные водоотлива:

I

В

/

О

=

S

В

/

О

⋅

К

сп

√

3

⋅

U

н

⋅

cos ϕ

дв

=

132

⋅

0,7

√

3

⋅

0,4

⋅

0,7

=

190 ,8 А

;

По нагреву подходит кабель КШВГМ-3х50+1х25 I

доп

=208А;

Выбор кабелей для КРП-4 и РП для ВЛ.

Кабель вводной линии, питающей РП-1 и РП-2:

I

max

норм

=

343 , 27 А

;

Принимаем два кабеля АСБ-6 2(3х240) I

доп

=2·290=580А;

Кабель ввода в РП:

I

РП

max

=

2

⋅

I

СШ

=

343 , 27 А

;

Принимаем кабель АСБ-6 2(3х185) I

доп

=2·250=500А;

К11

К1

2

К1

3

К1

4

К1

5

К

16

К9

Кабель отходящих от РП линий (питающие ВЛ):

I

ВЛ

max

=

237 , 36 А

;

Принимаем кабель ААШВ-10 2(3х120) I

доп

=2·185=370А;

5. Расчет токов короткого замыкания

Борт

ЯКНО

КЛ

ЭКГ

К5

К7

РП-1

РП-2

ОРУ-110/6 кВ

П/ст “Карьер”

Тр-р 110/6 кВ

16 МВА

КРП

ОРУ-110/6 кВ Э/бл

№11п/ст “Удачный”

Тр-р 110/6 кВ

1

6 МВА

РП-3

U

K

=10,5%

J

MAX

min

U

K

=10,5%

J

MAX

min

К1

К2

К3

К4

Борт

ЯКНО

КЛ

ЭКГ

ЗРУ-6 кВ

ЗРУ-6 кВ

ЗРУ-6 кВ

Борт

ЯКНО

КЛ

ЭКГ

К6

К8

К1

0

Рисунок 3.3 - Схема для расчетов токов короткого замыкания

КРП-4

Хс

1

К1

Z

1

Тр-р

К2

Z

2

Кабель

3х240мм

2

L=80 м

Z

9

Пр

овод

АС-240/39

L=4,1км

Z

3

Пр

овод

АС-240/39

L=2км

Z

10

Кабель

3х185мм

2

L=50 м

Z

4

Кабель

3х185мм

2

L=50 м

К4

К3

Z

11

Кабель

3х120мм

2

L=50 м

Z

4

Кабель

3х120мм

2

L=50 м

Z

12

Пр

овод

АС-95/16

L=350 м

Z

6

Пр

овод

АС-95/16

L=350 м

Расчет токов к.з. сетей 6 кВ карьера участка КРП-4, РП-1, РП-2.

E

C

Шины КРП-

4

Шины РП-1

Шины РП-2

К6

К5

Z

13

Пр

овод

А-50

L=1,65 км

Z

7

Пр

овод

А-50

L=1,65 км

К8

К7

Z

14

Кабель

3х50+1х25

L=50 м

Z

4

Кабель

3х50+1х25

L=50 м

К1

0

К9

Xc

R

K , XK

Рисунок 3.4 - Схема замещения к расчету токов короткого замыкания сетей 6 кВ

карьера, КРП-4, РП-1, РП-2

Токи короткого замыкания вычисляются по однолинейной схеме замещения,

которая

путем

трансформации

сводится

к

определению

расчетного

сопротивления.

E

C

K1

Рисунок 3.5 - Итоговая схема замещения

Расчетное сопротивление в общем виде:

Z

=

√

(

Xc

+

Xк

)

2

+

Rк

2

;

(3.16)

1)

Если Xк



Rк, то активное сопротивление в расчетах не учитывается.

2)

Если, то систему считают бесконечной мощности, т.е. S=



, X

C

=0.

Данные для

расчета:

I

∞

c

max

=

1735 A

I

∞

c

min

=

1534 A

Таблица 3.9 - Марки проводов Таблица 3.10 - Протяженность

1

2

3

Проводни

к

Марка

Сопротивление

R

0

, Ом/км

X

0

, Ом/км

Провод

А-50

0,46

0,325

Борт карьера

Борт карьера

ЯКНО

ЯКНО

ЭКГ

ЭКГ

АС-240/39

0,107

0,369

АС-95/16

0,27

0,303

АС-300/39

0,098

Трансформатор: ТДН-16000/110 РК

= 85 кВт,

U

К

=10,5%, U

Б

=6,3 кВ.

Расчет токов короткого замыкания производим в именованных единицах [3]:

Сопротивление системы Хс:

X

C

MAX

=

115

√

3

⋅

1, 735

=

38 , 27 ом

X

C

MIN

=

115

√

3

⋅

1, 534

=

43 , 298 ом

(3.17)

Приведем Хс к базисным условиям: U

Б

=6,3 кВ :

X

CБ

=

X

C

⋅

(

U

Б

U

Н

)

2

; (3.18)

X

СБ

MAX

=

38 , 27

⋅

(

6,3

115

)

2

=

0, 115

Ом;

X

СБ

MIN

=

43 , 298

⋅

(

6,3

115

)

2

=

0, 1299

Ом;

Определяем сопротивление элементов схемы, составляем таблицу 3.11:

Таблица 3.11 - Сопротивление элементов схемы замещения

1

2

Трансформатор КРП-4:

Z

1T

=

10

⋅

u

K

⋅

U

Б

2

S

HOM

=

10

⋅

10 ,5

⋅

6,3

2

16000

=

0, 2061

Ом;

R

1 T

=

P

H

⋅

u

H

2

S

H

2

=

90000

⋅

6,3

2

16000

2

=

0, 01395

Ом;

X

1 T

=

√

Z

T

2

−

R

T

2

=

√

0, 2605

2

−

0, 01395

2

=

0, 2601

Ом;

Кабель КРП-4 – анкер:

S

=

3

×

240 мм

2

, L=80 м

Х

2

= 0,071·0,08=0,00568 Ом;

R

2

= 0,125·0,08=0,01 Ом;

ВЛ анкер КРП-4, РП-1:

Провод АС-240/39, L=2 км

Х

3

= 0,369·2=0,738 Ом;

R

3

= 0,107·2=0,214 Ом;

Кабель ввода: анкер – РП-1:

Х

4

= 0,073·0,05=0,00365 Ом;

1

2

ВЛ

Длинна,

км

КРП – РП-1

2

РП-1 – РП-2

4,1

Э/б – РП-3

1,5

S

=

3

×

185 мм

2

, L=50 м

R

4

= 0,1621·0,05=0,0081 Ом;

Кабель отходящих ВЛ РП-1 – анкер:

S

=

3

×

120 мм

2

, L=50м

Х

5

= 0,076·0,05=0,0038 Ом;

R

5

= 0,2499·0,05=0,01249 Ом;

ВЛ РП-1 – борт карьера:

Провод АС-95/16, L=350 м

Х

6

= 0,325·0,35=0,738 Ом;

R

6

= 0,27·0,35=0,0945 Ом;

ВЛ борт карьера – ЯКНО:

Провод А-50, L

мах

=1,65 км

Х

7

= 0,325·1,65=0,5363 Ом;

R

7

= 0,46·1,65=0,759 Ом;

Кабель ЯКНО – ЭКГ:

Кабель КШВГМ-3х50+1х25 , L=300 м

Х

8

= 0,083·0,3=0,0249 Ом;

R

8

= 0,3656·0,3=0,10968 Ом;

ВЛ анкер КРП-4, РП-1:

Провод АС-240/39, L=4,1 км

Х

9

= 0,369·4,1=1,5129 Ом;

R

9

= 0,107·4,1=0,4387 Ом;

Кабель ввода РП-2:

S

=

3

×

185 мм

2

, L=50 м

Х

10

= Х

4

= 0,073·0,05=0,00365 Ом;

R

10

= R

4

= 0,1621·0,05=0,0081 Ом;

Продолжение таблицы 3.11

1

2

Кабель отходящих ВЛ РП-2 – анкер:

S

=

3

×

120 мм

2

, L=50м

Х

11

= Х

5

= 0,076·0,05=0,0038 Ом;

R

11

= R

5

= 0,2499·0,05=0,01249 Ом;

ВЛ РП-2 – борт карьера:

Провод АС-95/16, L=350 м

Х

12

= Х

6

= 0,325·0,35=0,738 Ом;

R

12

= R

6

= 0,27·0,35=0,0945 Ом;

ВЛ борт карьера – ЯКНО:

Провод А-50, L

мах

=1,65 км

Х

13

= Х

7

= 0,325·1,65=0,5363 Ом;

R

13

= R

7

= 0,46·1,65=0,759 Ом;

Кабель ЯКНО – ЭКГ:

Кабель КШВГМ-3х50+1х25 , L=300 м

Х

14

= Х

8

= 0,083·0,3=0,0249 Ом;

R

14

= R

8

= 0,3656·0,3=0,10968 Ом;

Расчет результирующих сопротивлений до точек короткого замыкания.

Таблица 3.12 - Результирующие сопротивления

1

2

Элементы схемы:

Расчет:

Шины КРП-4 (К.2):

Z

R 2

=

√

(

X

T

+

X

C

)

2

+

R

T

2

;

Z

R 2

MAX

=

√

(

0, 2601

+

0, 115

)

2

+

0, 01395

2

=

0, 37536

Ом;

Z

R 2

min

=

√

(

0, 2601

+

0, 1299

)

2

+

0, 01395

2

=

0, 39025

Ом;

Шины РП-1 (К.3):

Z

K 3

=

Z

K 2

+

Z

2

2

+

Z

3

+

Z

4

2

;

Z

K 3

MAX

=

0, 37536

+

0, 0115

2

+

0, 7684

+

0, 00888

2

=

1, 15395

Ом;

Z

K 3

MIN

=

0, 39025

+

0, 0115

2

+

0, 7684

+

0, 00888

2

=

1, 16884

Ом;

Шины РП-2 (К.4):

Z

K 4

=

Z

K 2

+

Z

2

2

+

Z

9

+

Z

10

2

;

Z

K 4

MAX

=

0, 37536

+

0, 0115

2

+

1, 5752

+

0, 00888

2

=

1, 96075

Ом;

Z

K 3

MIN

=

0, 39025

+

0, 0115

2

+

1, 5752

+

0, 00888

2

=

1, 97564

Ом;

Продолжение таблицы 3.12

1

2

Борт карьера от РП-1

(К.5):

Z

K 5

=

Z

K 3

+

Z

5

2

+

Z

6

;

Z

K 5

MAX

=

1, 15395

+

0, 01306

2

+

0, 1479

=

1, 30838

Ом;

Борт карьера от

РП-2 (К.6):

Z

K 6

=

Z

K 4

+

Z

11

2

+

Z

12

;

Z

K 6

MAX

=

1, 96075

+

0, 01306

2

+

0, 1479

=

2, 11518

Ом;

Z

K 6

MIN

=

1, 97564

+

0, 01306

2

+

0, 1479

=

2, 13007

Ом;

Самое удаленное

ЯКНО от РП-1 (К.7):

Z

K 7

=

Z

K 5

+

Z

7

;

Z

K 7

MAX

=

1, 30838

+

0, 9293

=

2, 23768

Ом;

Z

K 7

MIN

=

1, 32327

+

0, 9293

=

2, 25257

Ом;

Самое удаленное

ЯКНО от РП-2 (К.8):

Z

K 8

=

Z

K 6

+

Z

13

;

Z

K 8

MAX

=

2, 11518

+

0, 9293

=

3, 04448

Ом;

Z

K 8

MIN

=

2, 13007

+

0, 9293

=

3, 05937

Ом;

Наиболее удаленный

ЭКГ от РП-1 (К.9):

Z

K 9

=

Z

K 7

+

Z

8

;

Z

K 9

MAX

=

2, 23768

+

0, 11247

=

2, 35015

Ом;

Z

K 9

MIN

=

2, 25257

+

0, 11247

=

2, 36504

Ом;

Наиболее удаленный

ЭКГ от РП-1 (К.10):

Z

K 10

=

Z

K 8

+

Z

14

;

Z

K 10

MAX

=

3, 04448

+

0, 11247

=

3, 15695

Ом;

Z

K 10

MIN

=

3, 05937

+

0, 11247

=

3, 17184

Ом;

Токи короткого замыкания в расчетных точках:

1)

I

K 1

MAX

=

1735

А;

I

K 1

MIN

=

1534

А;

I

K

=

S

MAX

√

3

⋅

U

Н

; (3.19)

Определяем

токи

в

точках

7,8,9,10

с

учетом

подпитки

места

короткого

замыкания от синхронных двигателей ЭКГ. Точки К.9 и К.10 :

I

ЭКГ

''

=

1, 05

⋅

I

НОМ . ДВ .

Xd

''

; (3.20)

где, I

ном..дв.

– номинальный ток двигателя;

X

d

– сверхпереходное сопротивление для синхронного двигателя (X

d

=0,2)

I

НО {

˙

М

ДВ

=

Р

ДВ

√

3

⋅

cosϕ

⋅

U

H

=

1250

√

3

⋅

0,9

⋅

6,3

=

127 ,3

¿

А; (3.21)

I

ЭКГ

''

=

1, 05

⋅

127 ,3

0,2

=

668 , 325

А;

Суммарный ток короткого замыкания в точке:

I

∑

R 9

=

I

R 9

+

I

ЭКГ

''

;

Ударные токи короткого замыкания.

i

У

=

2, 55

⋅

I

К . З .

(при К

У

= 1,8 – нагрузка индуктивная)

i

У

=

K

У

⋅

√

2

⋅

I

К .З .

; (3.5.7)

К

У

–ударный коэффициент , находим по зависимости:

K

У

=

∑

X

∑

R

; (3.22)

Действующие значения токов короткого замыкания за первый период :

I

у

=

I

кз

⋅

√

1

+

2

⋅

(

К

у

−

1

)

2

; (3.23)

Мощность короткого замыкания в расчетных точках :

S

к

=

√

3

⋅

U

н

⋅

I

к . з .

; (3.24)

Таблица 3.13 - Мощность короткого замыкания в расчетных точках

1

2

3

4

5

6

Точки К.З.

I

К . З.

min

max

кА

К

у

i

у

min

max

кА

I

у

min

max

кА

S

К . З .

min

max

МВ

А

1

1, 735

1, 534

1,8

4, 424

3, 9117

2,6372

2,3317

345 , 587

305 , 551

2

9, 6902

9, 32

1,9

26 , 038

25 , 043

15 , 6855

15 , 086

105 , 739

101 ,7

3

3, 152

3, 112

1,48

6, 597

6, 514

3, 81

3,761

34 , 394

33 , 958

4

1, 855

1, 841

1,3

3, 41

3, 385

2, 015

2

20 , 242

20 , 089

5

2,78

2, 749

1,4

5, 504

5, 443

3, 194

3, 158

30 , 335

29 , 997

6

1, 72

1, 708

1,25

3, 041

3, 019

1, 824

1, 812

18 , 769

18 , 638

7

1, 625

1, 615

1,12

2, 574

2, 558

1, 648

1, 638

17 , 732

17 , 623

Продолжение таблицы 3.13

1

2

3

4

5

6

8

1, 195

1, 189

1,15

1, 934

1, 934

1, 222

1, 215

13 , 04

12 , 974

9

1,548

1,538

1,11

2, 43

2,414

1, 567

1, 556

16 , 892

16 , 783

10

1, 152

1, 147

1,12

1, 825

1, 817

1, 168

1, 163

12 , 571

12 , 516

Схема замещения к расчету токов короткого замыкания сетей 6 кВ карьера.

К1

К2

К3

К4

КРПТ-3х70+1х35 L=300 м

СБШ

К1

К2

К3

К4

ХС

Трансформат.

Выключатель

Кабель

ХКЛ

СБШ

Рисунок 3.6 - Расчету токов короткого замыкания сетей 6 кВ карьера,

КРП-4-РП-1-РП-2

Расчет токов короткого замыкания в сети 0,4 кВ.

E

C

E

C

Рисунок 3.7 - Схема расчетная и схема замещения для расчета токов короткого

замыкания в сетях 0,4 кВ

Для питания потребителей напряжением 0,4 кВ используем передвижные

комплектные

трансформаторные

подстанции

ПКТП.

Для

питания

низковольтных потребителей в карьере используем ПКТП-630 6/0,4 в целях

взаимозаменяемости КТП. Для осветительных установок используем КТП-63

6/0,4. Расчет токов К.З. на стороне 0,4 кВ ведем исходя из самых тяжелых

условий для оборудования, т.е. ПКТП присоединено максимально близко к

шинам КРП-4. Это обусловлено тем, что практически невозможно определить

место

подключения

передвижного

карьерного

оборудования,

что

связано

с

технологией ведения горных работ.

Сопротивление элементов схемы:

Х'

сб

=Х

с1

+ Х

т1

+ Х

2

=

0,53156

+

0, 0115

2

=

0, 53731

Ом; (3.25)

R'

сб

=R

с1

+ R

т1

+ R

2

=

0

+

0, 02302

+

0, 01

2

=

0, 02802

Ом; (3.26)

Приведем сопротивление системы к базисным условиям (U

Б

=0,4кВ):

X '

CБ

=

X

C

⋅

(

U

Б

U

Н

)

2

=

0, 53731

⋅

(

0,4

6,3

)

2

=

0, 0022

Ом;

R

'

CБ

=

R

C

⋅

(

U

Б

U

Н

)

2

=

0. 02802

⋅

(

0,4

6,3

)

2

=

0, 000113

Ом;

Трансформатор КТП.

ТСЗА-630/6 –82Т3 , S

H

=630 кВА ,

U

H

B

=

0,4 кВ

6,3 кВ

¿

¿

,

ΔР

Х

=

1, 72 кВт

ΔР

Х

=

7,3 кВт

u

k

=

5,5 I

X

=

1,5

' } rSub { size 8{1T . ital КТП } } } = { {10 cdot u rSub { size 8{K} } cdot U rSub { size 8{Б} rSup { size 8{2} } } } over {S rSub { size 8{ ital

HOM } } } } = { {10 cdot 5,5 cdot 0,4 rSup { size 8{2} } } over {630} } =0, 01397 } {

¿

Z

¿

¿

Ом;

} rSub { size 8{1 { dot {Т}}

. ital КТП } } } = { {P rSub { size 8{H} } cdot u rSub { size 8{H} rSup { size 8{2} } } } over {S rSub { size 8{H} } rSup { size 8{2} } } } = { {

7300 cdot 0,4 rSup { size 8{2} } } over { 630 rSup { size 8{2} } } } =0,

00294 } {

¿

R

¿

¿

Ом;

X ''

1 T . КТП

=

√

Z

T . КТП

2

−

R

T .КТП

2

=

√

0,01397

2

−

0, 00294

2

=

0,01366

Ом;

Сопротивление до точки К2:

Х

к2

= Х'

сб

+ Х'

т.КТП

= 0,0022+0,01366=0,01586 Ом;

R

к2

= R'

сб

+ R'

т.КТП

= 0,000113+0,00294=0,003053 Ом;

Мощность оборудования бурового станка СБШ-250МН в режиме бурения

составляет 178,6 кВт:

I

P

=

∑

P

Б

√

3

⋅¿

U

H

⋅

cos ϕ

=

178 ,6

√

3

⋅

0,4

⋅

0,7

=

368 , 27

¿

A; (3.27)

При расчете рабочего тока СБШ принимаем расчетную мощность 178,6

кВт

вместо

суммарной

установленной

400кВт,

т.к.

двигатель

компрессора

мощностью 200 кВт работает в кратковременном режиме.

По нагреву подходит кабель КРПТ 2(3х70+1х25) I

доп

= 220·2 = 440 А;

Ток короткого замыкания в точке короткого замыкания:

I

К 3

=

U

H

√

3

⋅

√

∑

R

K 3

2

+

∑

X

K 3

2

; (3.28)

ПКТП-630-6/0,4 автоматический выключатель I

H

=600A.

Сопротивление катушек расцепителя автомата:

R

Kp

=0,12·10

–3

Ом;

Х

Kp

=0,034·10

–3

Ом;

Сопротивление контактов автомата:

R

конт

=0,25·10

–3

Ом;



R

K3

=R

K2

+R

KP

+R

KOHT

=0,003053+0,00012+0,00025=0,003423 Ом;



Х

K3

=Х

K2

+Х

KP

=0,01586+0,000034=0,015894 Ом;

I

(

3

)

К 3

=

U

H

√

3

⋅

√

∑

R

K 3

2

+

∑

X

K 3

2

=

400

√

3

⋅

√

0,003423

2

+

0, 015894

2

=

14204

А =14,204 кА;

Сопротивление до точки К4:

Х

к4

= Х

К3

+ Х

.КЛ

= 0,015894+0,016=0,031894 Ом;

Х

КЛ

=Х

О

·L=0,08·0,2=0,016 Ом;

R

к4

= R

К3

+ R

КЛ

= 0,003423+0,052=0,055423 Ом;

R

КЛ

=R

О

·L=0,26·0,2=0,052 Ом;

Длинна кабеля для СБШ принята 200 м.

Ток короткого замыкания в точке К4:

I

(

3

)

К 4

=

U

H

√

3

⋅

√

∑

R

K 4

2

+

∑

X

K 4

2

=

400

√

3

⋅

√

0, 055423

2

+

0, 031894

2

=

3611 ,6

А=3,611 кА;

Токи короткого замыкания в сети 0,4 кВ:

К3: I

K3

=14,204 кА;

К4: I

K4

=3,612 кА;

Ударный ток короткого замыкания:

Ударный ток короткого замыкания с учетом подпитки точки короткого

замыкания от асинхронного двигателя СБШ :

i

У

=

К

У

⋅

√

2

⋅

I

К

+

6,5

⋅

I

НОМ

; (3.29)

где, I

НОМ

– номинальный ток, потребляемый электродвигателями буровой.

К

У

– ударный коэффициент, находим по зависимости;

Точка К3 :

∑

X

К 3

∑

R

К 3

=

0, 015894

0, 003423

=

4, 64

; К

у

=1,44

i

У .К 3

=

К

У

⋅

√

2

⋅

I

К

+

6,5

⋅

I

НОМ

кА;

i

У .К 3

=

1, 44

⋅

√

2

⋅

14 , 204

+

6,5

⋅

0, 36827

=

31 , 32

кА;

Точка К4:

∑

X

К 4

∑

R

К 4

=

0, 031894

0, 055423

=

0,6

; К

у

=1,1

i

У .К 4

=

К

У

⋅

√

2

⋅

I

К

+

6,5

⋅

I

НОМ

, кА;

i

У .К 4

=

1,1

⋅

√

2

⋅

3, 612

+

6,5

⋅

0, 368

=

8, 01

кА;

Действующие значения токов короткого замыкания за первый период:

I

у

=

I

кз

⋅

√

1

+

2

⋅

(

К

у

−

1

)

2

; (3.30)

Точка К3:

I

У . К 3

=

14 , 204

⋅

√

1

+

2

⋅

(

1, 44

−

1

)

2

=

16 ,8

кА ;

Точка К4:

I

У . К 4

=

6, 612

⋅

√

1

+

2

⋅

(

1,1

−

1

)

2

=

3, 65

кА;

Мощность короткого замыкания:

S

K

=

√

3

⋅

U

H

⋅

I

K

; (3.31)

S

K 3

=

√

3

⋅

0,4

⋅

14 , 204

=

9, 841

МВА;

S

K 4

=

√

3

⋅

0,4

⋅

3, 612

=

2, 502

МВА;

6. Выбор оборудования КРП-4 и РП-1, РП-2, РП-3

Конструктивно КРП-4, РП-1, РП-2 и РП-3 выполняем закрытого типа в

связи с суровыми условиями Крайнего Севера и необходимости постоянного

присутствия

на

РП

дежурного

персонала

для

проведения

оперативных

переключений.

Выбор ячеек КРУ и выключателя.

Согласно с расчетами токов короткого замыкания, устанавливаем на всех

распределительных пунктах комплектные распределительные устройства типа

К-104М-У3 с вакуумным выключателем серии ВБКЭ-10.

Таблица 3.14 - Технические данные для выбора ячейки КРУ

1

2

Параметры К-104М- У3

Расчетные данные

U

H

= 6-10 кВ

U

H

= 6 кВ

U

H

max

=7,0; 12 кВ

U

H

max

= 6,6 кВ

I

Н.сб шин

= 2000А

I

H . расч

max

=1373 А

I

дин

= 41 кА

i

у К2

= 26,038 кА

I

откл

= 20 кА

I”

У. К2

= 15,685 кА

Выключатель ВБКЭ-10

Привод – ПЭ-11

(Электромагнитный)

Таблица 3.15 - Технические данные выключателя ВБКЭ-10

Выключатель ВБКЭ-10

U

H

= 10кВ

I

Н

= 1600 А

t

ОТК

= 0,075 сек

t

ВКЛ

= 0,1 сек

Тип привода: встроенный электромагнитный, масса – 880 кг

При выборе ячейки К-104М-У3 использовались наибольшие значения токов

короткого замыкания

I

H . расч

max

=1373 А и

I

H . расч

max

=1373 А – на шинах КРП-4,

точка

К2. Производим

проверку

вакуумных

выключателей.

Номинальное

напряжение

сети,

в

которой

установлен

выключатель

-

6 , 6 (к В ).

Uном.с≤ Uном.в;

кВ,

Uном.с

=

6,6(кВ) Uном.в=10(кВ),

данное

условие

выполняется.

Максимальный рабочий ток в цепи, в которой устанавливается выключатель:

Iраб.мах.<I ном. (А),

I ном.в=1600(А);

1373<1000, данное условие также

выполняется.

Проверяем выключатель на электродинамическую стойкость: j

уд ≤

j

пр.с

; 9,69

(кА)<52(кА),

данное

условие

выполняется.

Проверяем

выключатель

по

отключающей

способности:

j

о.рас

≤

j

о.ном

,

кА;

3,19 <20

,

следовательно

по

о т к л ю ч а ю щ е й

с п о с о б н о с т и

в ы к л ю ч а т е л ь

п о д х о д и т .

Проверяем выключатель по условию термической стойкости: I

н.т.у

≥

I

к

.

з

.·

√

T п

/

t н . т. у

, где

I

н.т.у-

ток термической стойкости за время (t

н

.

т

.

у

5÷10 с),

T п

−

проведенное времяотключения к . з . выключателем

.

2000>5,1; кА,

условие

выполняется.

Окончательно

выбираем

на

всех

РП распределительные

устройства типа К-104М-У3 с вакуумным выключателем серии ВБКЭ-10.

Выбор шин.

КРП-4:

I

max

=

S

max

√

3

⋅

U

н

=

14983

√

3

⋅

6,3

=

1373

A; (3.32)

Предварительно

выбираем

сборные

шины

алюминиевые

прямоугольного

сечения 100х8 сечением 800мм

2

I

Д О П

=1625 А, масса 2,17кг/м. Согласно ПУЭ

сборные шины по экономической плотности тока не проверяются.

Проверяем шины на термическую устойчивость токам короткого замыкания;

S

MIN

=

I

∞

⋅

√

t

C

, (3.33)

где ,С – тепловая функция при нормальных условиях

I



= I

К2

= 9,69 кА , С=95 А



с

2

/мм

2

;

S

MIN

=

9690

⋅

√

0,5

95

=

72

мм

2

; S

min



S

СШ

Окончательно к установке принимаем сборные шины: AL 100х8 I

доп

=1625

А;

Шины,

выбранные

для

установки

на

КРП-4,

проходят

проверку

на

термическую устойчивость к токам К.З.

Выбор сборных шин для РП.

На РП-3 ток к.з. на сборных шинах (точка К13) I

К.1З

= 8,6 кА;

I

СШ . РП

−

3

=

S

РП

√

3

⋅

U

н

=

319

А; (3.34)

Максимальный ток на сборных шинах РП:

I

СШ . РП

max

=

I

СШ . РП

⋅

2

=

319

⋅

2

=

638

А; (3.6.5)

Предварительно выбираем сборные шины для РП AL 50х6 I

доп

=740А; сечением

300мм

2

.

Проверяем шины на термическую устойчивость токам короткого замыкания:

S

MIN

=

I

∞

⋅

√

t

C

; (3.35)

где, С – тепловая функция при нормальных условиях

I



= I

К2

= 8,6 кА , С=95 А



с

2

/мм

2

;

S

MIN

=

8600

⋅

√

0,5

95

=

64

мм

2

; S

min



S

СШ

Окончательно к установке принимаем сборные шины AL 50х6 I

доп

=740 А;

Выбор приключательного пункта для высоковольтных электроприемников.

Для

ЭКГ

выбираем

приключательный

пункт

ЯКНО-6ЭР

с

ручным

приводом. Выбор оборудования производим для точки К2, так как невозможно

определить

место

подключения

карьерного

оборудования,

поэтому

выбор

производим

для

наиболее

тяжелых

условий.

Для

насосных

установок

водоотлива напряжением 6,3 кВ выбираем приключательный пункт КРУПП-1-

6/630 ХЛ1.

Таблица 3.16 - Технические данные для выбора ЯКНО

1

2

Параметры ЯКНО-6ЭР

Расчетные данные

U

H

= 6,3 кВ

U

H

= 6,3 кВ

I

Н

= 630А

I

Н ЭКГ

= 122,19 А

I

откл

= 20 кА

I

К.З.2

=6,843 кА

I

t

= 20 кА

i

у" К2

= 17,994 кА

I

дин

= 51 кА

I”

У. К2

= 10,774 кА

S

отк

= 150 МВА

S

K 2

max

= 74,667 МВА

Таблица 3.17 -

Параметры КРУПП-1-6/630 ХЛ1

U

H

= 6,3 кВ

U

H

= 7,2 кВ

I

Н

= 630А

I

откл

= 100 кА

I

н.откл

= 20 кА

I

дин

= 51 кА

I

У

= 20 кА

Трансформатор собств.нужд – ОМП-4/6-75У1

7. Выбор схемы электроснабжения карьера

Внутренне

электроснабжение

карьеров

выполняют

при

помощи

воздушных и кабельных ЛЭП. Воздушные ЛЭП подразделяют на постоянные и

временные [5]. К постоянным относят стационарные ЛЭП всех напряжений,

которые

сооружают

как

на

поверхности

карьера,

так

и

непосредственно

в

карьере и на отвалах. Временные ЛЭП- это передвижные и переносные линии,

которые периодически перемещаются вслед за продвижением горных работ.

При

расположении

внутри

карьера

стационарные

ЛЭП

располагают

на

нерабочих

уступах,

временные

на

рабочих.

Постоянные

кабельные

ЛЭП

сооружают

для

электроснабжения

стационарных

установок,

а

временные

(передвижные и переносные) - для питания передвижных машин и механизмов.

Стационарные кабельные линии выполняются бронированными кабелями: с

алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке, бронированные стальными

лентами. Их прокладывают по промплощадке в кабельных траншеях. Спуски на

рабочие

горизонты

выполняют

открыто

–

в

желобах,

по

металлическим

решеткам,

что

предохраняет

их

от

механических

повреждений.

Для

передвижных электроустановок применяют гибкие кабели в резиновом шланге

с медными жилами. Кабели передвижных и стационарных линий не должны

находиться в воде или на сильно увлажненном грунте, так как поглощение

влаги ухудшает их изоляцию.

Рисунок 3.8 - Структурная схема распределения электроэнергии в карьере

Система

внутреннего

электроснабжения

карьера

представляет

собой

совокупность главных понизительных подстанций и распределительных сетей,

которые включают в себя стационарные и передвижные воздушные и кабельные

линии

электропередач,

комплектные

трансформаторные

подстанции

стационарного

и

передвижного

типа

(КТП,

ПКТП),

стационарные

и

передвижные

распределительные

пункты

(РП

И

ПРП),

передвижные

приключательные

пункты.

Для

питания

потребителей

карьера

"Удачный"

принимаем двухступенчатую радиальную схему электроснабжения. В схеме

электроснабжения присутствует еще один источник питания кроме КРП-4 п/ст

"Карьер":

Энергоблок

№11

п/ст

"Удачный".

Он

используется

для

удобства

энергоснабжения

потребителей

карьера

ввиду

своей

непосредственной

близости. От э/б №11 запитано РП-3 карьера.

ОРУ-110/6 кВ

П/ст “Карьер”

ОРУ-110/6 кВ

Э/бл №11

п/ст “Удачный”

Рисунок 3.9 -Однолинейная схема электроснабжения карьера "Удачный"

Выбор

двухступенчатой

радиальной

схемы

обусловлен

следующими

соображениями:

радиальные

схемы,

как

правило,

целесообразны,

когда

нагрузки размещены в различных направлениях от пункта питания.

КРП-4

РП-1

РП-2

РП-3

КРП-1

Заключение

Решения

по

вопросам

ускорения

научно-технического

прогресса

обязывают держать в центре внимания вопросы технического перевооружения

производства,

создание

и

внедрение

новой

техники,

повышение

культуры

эксплуатации оборудования. Все нарастающие темпы электрификации требуют

большого количества различного сложного и разнохарактерного оборудования

устанавливаемого на промышленных предприятиях. В горной промышленности

это

объясняется

все

более

высокой

степенью

механизации

горных

работ,

переходом на нижележащие горизонты. В данном дипломном проекте выбор

типа и схемы карьера. В выкатных КРУ применены вакуумные выключатели

ВБКЭ-10.

Вакуумные

выключатели

являются

новым

перспективным

видом

коммутационных аппаратов для установок с частыми операциями включения и

отключения. Их применяют в электрических сетях открытых горных работ для

управления сетевыми электродвигателями мощных экскаваторов, двигателями

насосов водоотлива, а так же в РУ подстанций в качестве быстродействующих

вводных и секционных выключателей. Основными преимуществами вакуумных

выключателей ВБКЭ-10,

являются:

высокое

быстродействие,

большой

срок

службы

без

ревизий

и

ремонтов,

возможность

работы

в

режиме

частых

включений и отключений нагрузки, полная пожаро- и взрывобезопастность,

высокая

надежность

и

экономичность,

широкий

диапазон

температур

окружающей

среды

(от

-50

до

50 °С)

дает

возможность

успешно

эксплуатировать

применяемое

оборудование

на

горнодобывающих

предприятиях Крайнего Севера