Расчёт электрооборудования и сетей при организации горных разработок в карьере

Современные горные предприятия оснащены высокоэффективными механизированными комплексами для прохождения и добычи полезных ископаемых, роторными экскаваторами, бурильными установками, мощными транспортными средствами, стационарными установками, средствами автоматики, телемеханики, вычислительной техники. Специально для добывающей промышленности выпускают комплектные распределительные устройства, передвижные трансформаторные подстанции, магнитные станции управления и защиты, электродвигатели любой мощности переменного и постоянного тока, устройства компенсации реактивной мощности, различного рода кабели, осветительную технику, средства сигнализации, связи и диспетчерского управления производством.

Разработкой и внедрением новых видов электрооборудования и систем электроснабжения для добывающей промышленности занимается ряд научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов, выпуск рудничного электрооборудования производится на специализированных заводах с учетом специфики его использование в конкретных горно-геологических условиях.

В Украине предусмотрено опережающими темпами наращивать выпуск автоматизированных электроприводов. Развивать высокоавтоматизированные производства электродвигателей, аккумуляторных батарей, бесконтактной низковольтной и высоковольтной аппаратуры, силовых полупроводниковых приборов и модулей, волоконно-оптических кабелей связи и других электротехнических изделий. Электрическая энергия — основной вид энергии, применяемой на горных предприятиях, а поэтому предмет «Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий» является одним из главных при подготовке будущих специалистов электромеханического профиля среднего звена добывающей промышленности.

В данном дипломном проекте рассматриваются особенности эксплуатации и конструктивного исполнения пускозащитной аппаратуры на напряжение до 1 кВ и выше 1 кВ, схемы различных видов управления горными машинами и механизмами, электрическое освещение горных разработок, связь, сигнализация и системы диспетчерского управления горными предприятиями, принципиальные схемы электроснабжения, основные технико-экономические показатели электропотребления на горных предприятиях, меры защиты людей от поражения электрическим током в условиях открытой и подземной разработки полезных ископаемых.

1.Общая часть

1.1 Характеристика основного электрического оборудования

Экскаватор ЭКГ 4,6Б

Экскаватор ЭКГ 4,6Б получает питание от линии электропередач напряжением 6 кВ через одиночный передвижной переключательный пункт РВНО-6, ЯКНО-6ЭП или ПКРН 3×25 + 1×10.

Для главных приводов применяют двигатель постоянного тока независимого возбуждения по системе Г-Д с СМУ, а для вспомогательных приводов – АД с короткозамкнутым ротором.

Привод подъема ДЭ-816, привод поворота ДПВ-52, привод напора и хода ДПЭ-52, привод открывания днища ковша ДПЭ-12, привод генераторов преобразовательного агрегата АЭ-113-4У2, привод вентилятора к двигателю подъема АО-42-4, привод вентилятора к двигателям поворота и напора АО-32-4, привод вентилятора кузова АО-31-4, привод гидронасоса АОС-32-4, привод компрессора АОС-51-4.

Экскаватор ЭКГ 8И

К основному электрооборудованию экскаватора ЭКГ 8И относят: привод генераторов преобразовательного агрегата СДЭ2-15-34-6, привод подъема ДПЭ-82А, привод хода ДПЭ-82, привод поворота ДЭВ-812, привод напора ДЭ-812, привод открывания ковша ДПМ-21.

Экскаватор ЭШ 10/70

На экскаваторе ЭШ 10/70 устанавливаются два 4-х машинных преобразовательных агрегатов для питания двигателей главных приводов. Экскаватор также питается от сети переменного тока напряжением 10 кВ

Основные эл.двигатели: привод подъема, тяги и шагания МПЭ-450-900УЗ, привод поворота МПВЭ-400-900УЗ, привод генераторов подъема, тяги и поворота, привод возбудителя и генератора собственных нужд АО2-82-4, привод компрессора АО2-62-4.

Экскаватор ЭКГ-12,5 Электроснабжение экскаватора осуществляется от карьерной распределительной сети напряжением 6 кВ по гибкому кабелю КШГВ 3×50+1×16 через приключательный пункт ЯКНО-6ЭП или ПКРН-6ВМ.

К основному электрооборудованию экскаватора относят: привод генераторов преобразовательного агрегата СДЭ2-16-46-6У2, генератор подъема марки ГПЭ85-36-6К(мощность генератора 1000 КВт), генератор напора 2ПЭ141-4К-1.

Водоотлив

Карьерный водоотлив оборудуется насосами с приводом, в основном, с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В и 6000 В в зависимости от мощности, с питанием от передвижных трансформаторных подстанций и приключательных пунктов .Для автоматизирования управления двигателями напряжением 380В в основном применяют контакторы, магнитные пускатели, и реле защиты, а двигателями напряжением 6000В – распредящики с дистанционным управление масляных выключателей. Для автоматизации насосных станций в зависимости от их назначения применяют типовую аппаратуру УАВ, ВАВ, АВН-1М и другое

Землесосы

Землесосные установки имеют принцип действия центробежных насосов, но конструктивно отличаются от них. К электрооборудованию землесосных установок относятся приводные двигатели, пускозащитная аппаратура, приборы контроля и сигнализации. На мощных землесосных установках применяют АД с фазным ротором. При этом для уменьшения пускового тока необходимо применять двигатели с двумя обмотками на роторе или глубокими пазами.На землесосах устанавливают двигатели закрытого исполнения.

Станок 2СБШ-200

Ротор станка приводится во вращение двигателем постоянного тока, остальные механизмы – асинхронным двигателем.

Привод вращателя станка выполнен по системе Г-Д с ЭМУ. Вращатель ДМВ-51, механизм хода МТВК-411-8, маслостанция АО2-51-4, вентилятор отсоса пыли АО2-62-4, компрессор А3-315М-2БУ, встряхиватель АОЛ2-22-4, лебедка

АОС2-61-4, маслонасос коробки передач ДПТ-21-4, вентиляционное калориферное оборудование АОЛ2-12-2.

Станок СБШ-250МН

Электроснабжение станка осуществляется напряжением 380В от передвижной трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ. трансформатор ТСЗ-4/0,5 служит для питанием напряжением 220В цепей управления и освещения станка

Вращатель ДПВ-52, гусеницы станка МТКН-412-8, маслостанция 4А132М4У3, вентилятор обдува 4А160М6У3, насос ОН-2 ВАО-41-4, компрессор А3-315М-2БУ2, пусковой маслонасос 4АХ80А4У3, таль АОС-32-6, испаритель ИЭ-9305, кондиционер ИЭ-9305, маслонасос обогрева насосов ДПТ-21-4, вентилятор к двигателю вращения 4А90L2У3.

Станок 1СБУ-125

Питание станка осуществляется от карьерной сети напряжением 380В по гибкому кабелю КГЭ. Для привода рабочего органа станка применяется трехскоростной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа АОС2-61412 . Вращатель состоит из двухскоростного электродвигателя мощностью 3,8 и 6,3 кВт. Управление станком при бурении производится из кабины машиниста, при передвижении — с помощью выносного пульта. Пусковая аппаратура и аппаратура защиты находятся в электрошкафу.

Забойный конвейер

В качестве приводных двигателей для ленточных конвейеров применяют преимущественно электродвигатели переменного тока – асинхронные с короткозамкнутым и фазным ротором.

На конвейерах устанавливают как однодвигательный так и многодвигательный электропривод.

При мощности двигателя более 150-200 кВт применяют двигатели напряжением 6 кВ.

Для автоматического управления конвейерами используют серийно выпускаемую аппаратуру автоматизации. Способ питания приводов конвейерных установок определяется общей системой распределения электроэнергии на данном карьере, количеством конвейерных приводов и взаимозависимостью их работы.

Освещение

Для освещения карьеров применяются, как правило, комбинированные системы общего и местного освещения. Местное освещение осуществляется светильниками и прожекторами, устанавливаемыми на передвижных опорах (металлических, железобетонных, деревянных. Для наружных светильников используются светильники с лампами ДРП типов СКЗПР, СППР, СПП, СПОР и другие. В настоящее время на карьерах широко применяются светильники ОУКсН-20000 с лампой ДКсТ-20000.

1.2 Основные сведения об электроснабжении карьера

Электроснабжение открытых горных работ имеет ряд специфических особенностей : работа на открытом воздухе в различных климатических зонах страны; значительные по величине территории разработок, их разбросанность, почвоуступная форма и меняющаяся во времени глубина разработок при послойной выемке полезного ископаемого; периодическое или систематическое перемещение большинства электроустановок, использование горных машин с разнообразными системами электропривода, широкий диапазон изменения значения мощности, напряжения, удельного расхода электроэнергии; применение электрифицированного железнодорожного транспорта; производство буровзрывных работ и применение средств гидромеханизации.

Внешнее электроснабжение открытых горных работ осуществляют ЛЭП переменного тока промышленной частотой 50 Гц напряжением 6-220 кВ. независимо от класса напряжения на каждое горное предприятие прокладывают не менее двух питающих ВЛ или КЛ.

Внутреннее электроснабжение в зависимости от применяемого электрооборудования может осуществляться переменным и постоянным током. При использовании переменного тока допустимо для питания передвижных электроустановок использовать напряжение до 35 кВ с изолированной нейтралью. Непосредственно напряжение 35 кв необходимо применять для экскаваторов с вместимостью ковша 35 м² и более. В системе Г-Д используют постоянный ток напряжением до 0,7 кВ, а для контактных сетей железнодорожного транспорта – постоянный ток напряжением 1,65 и 3,3 кВ.

Для контактных сетей применяют и однофазный переменный ток напряжением 25 кВ.

При выборе схем электроснабжения открытых горных работ учитывают мощность, напряжение и размещение электроприемников по территории предприятия, удаленность источников электроснабжения и требуемую надежность, гибкость в эксплуатации и перспективы развития, сведение к минимуму потерь электроэнергии и расхода цветных металлов в ЛЭП, применение надежной защиты от поражения электрическим током.

Для открытых горных работ применяют схемы продольного, поперечного или комбинированного распределения электроэнергии. Любая из схем может иметь односторонние или двухсторонние питание с расположением ЛЭП вне зоны ведения буровзрывных работ. На глубоких карьерах или разрезах с большим количеством одновременно разрабатываемых уступов может применяться радиально-ступенчатая схема питания.

В продольных схемах радиальные и магистральные ВЛ могут сооружаться по трасам, проложенным по поверхности разреза, а также по рабочим уступам и предохранительным бермам вдоль фронта работ. В поперечных схемах по периметру разреза или карьера за технической границей отработки сооружают магистральные бортовые ВЛ, к которым через переключательные пункты подключают ответвления ВЛ или КЛ. Данные ответвления спускаются к местам разработки, пресекая уступы, и дают питание передвижным переключательным пунктам. В комбинированных схемах применяют сочетание продольных и поперечных схем.

2. Специальная часть

2.1 Подсчет электрических нагрузок

Для подсчета электрических нагрузок применяют упрощенные или более точные методы. К основным методам определения расчётных нагрузок относятся: 1) определение расчётной нагрузки по методу коэффициента спроса; 2) по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объёме выпуска продукции за определённый период; 3) по средней мощности и коэффициенту графика нагрузки; 4) по средней мощности и коэффициенту максимальной нагрузки; 5) по средней мощности и среднему квадратическому отклонению (статический метод).

При проектировании электроснабжения карьеров, расчёт электрических нагрузок производится по методу коэффициента спроса.

Определение расчётных электрических нагрузок данным методом производится в такой последовательности :все намеченные к установке электроприёмники объединяют в группы по технологическим процессам и по значению необходимого напряжения; определяют суммарные установленные мощности электроприёмников, активные (2.1), реактивные (2.2), и полные (2.3) электрические нагрузки электроприёмников, а также суммарные нагрузки по группам с одинаковым напряжением:

Р_р=Р_ном·К_с; кВт (2.1)

Q_р-Р_р·tgφ; квар (2.2)

Sр=; кВ·А (2.3)

где К_с – коэффициент спроса конкретной характерной группы электроприёмников, принимаемый по справочным материалам ((1),c.177,табл. 9.1; (2),c.217,табл. 6.2; методическое пособие);

tgφ – соответствует характерному для данной группы электроприёмников cosφ, определяемому по справочнику.

Распределяем электроприемники предприятия по конкретным группам, находим их суммарную мощность, по справочным материалам находим значение коэффициента спроса и cos φ для каждой группы электроприёмников; по соответствующим значениям cosφ определяем значение tgφ и согласно формуле (2.1) – (2.3) определяем расчётные нагрузки.

Все необходимые данные и расчёт сводим в таблицу 1.

Например, экскаватор ЭКГ 12,5 : количество в работе – 12;

Р_н=1250 кВт;

∑Р_н=1250·12=1500 кВт;

Кс=0,5;

cosφ=0,9;

tgφ=-0,48;

∑Р_р=∑Р_н·К_с=15000·0,5=7500 кВт;

∑Q_р=∑Р_р·tgφ=7500·(-0,48)=-3600 квар;

S_р= кВ·А

Таблица 1