Открытая разработка Ерунаковского каменноугольного месторождения. Часть 3

1 2 3 4

---

6 Энергоснабжение карьера

 

6.1 Общие положения

 

Потребители горных работ, включая гидромеханизацию, относятся к III категории. Потребители промплощадки относятся: к I категории — 5% (насосная станция противопожарного водоснабжения, сетевая установка в котельной, противопожарная сигнализация), ко П категории — 20% (котельная, объекты водоснабжения, АБК), остальные объекты промплощадки — потребители III категории.

Электроснабжение разреза сохраняется по существующей схеме напряжением ПО кВ по действующей ВЛ-110 кВ «ПС 220/100 Ускатская — ПС 110/6 кВ Казанковская». Прием и распределение электроэнергии по потребителям Южного участка разреза и промплощадки осуществляется от действующей ПС 110/6 кВ «Казанковская» с двумя трансформаторами по 16000 кВА и по потребителям техкомплекса от ПС 110/6 кВ «Луговая» с трансформатором мощностью 16000 кВА. Питание потребителей горных работ Северного участка разреза предусматривается от проектируемой ПС 110/6 кВ «Ерунаковская — Северная» с трансформатором 16000 кВА, которая запитывается по ВЛ-110 кВ от ПС 110/6 кВ «Казанковская». Подстанцию предполагается оборудовать комплектной передвижной подстанцией типа ПКТП-110/6 по типу действующих подстанций 110/6 кВ на разрезе.

Принципиальная схема электроснабжения разреза приводится на рисунке 9.

Рисунок 9 — Схема электроснабжения разреза

6.2.Расчет освещения участка

 

При двухсменной работе на разрезе места работ должны быть освещены в ночное время в соответствии с существующими нормами. Места работы экскаваторов и буровых станков освещаются установленными на них прожекторами, и в дополнительном освещении не нуждаются. Освещению подлежит внутренний отвал участка. Наружное освещение горных работ и отвалов предусматривается светильниками ККУОЗ-20000 с лампами ДКсТ-20000 мощностью 20000Вт, устанавливаемыми на передвижных металлических осветительных опорах высотой 15м.

Суммарный световой поток необходимый для освещения отвала:

 

ΣФ = ЕнS ∙ К3 ∙ Кn, лм                              (7.63)

 

где    К3 = 1,5…1,7 — коэффициент запаса учитывающий потери света от загрязнения, отражения, защитного стекла и лампы (1,5).

Кn = 1,15…1,5 — коэффициент, учитывающий потери света в зависимости от конфигурации освещенной площади (1,3).

S — площадь рабочей поверхности, м2; (10000 м2 );

Ен — нормируемая освещенность для территории в районе ведения работ — 2 лк, [6,таблица 33].

 

ΣФ = 2 ∙ 10000 ∙ 1,5 ∙ 1,3 = 39000 лм,

 

Требуемое число светильников:

 

nпр = ,                                  (7.64)

 

где    Фл — световой поток лампы светильника;

ηпр —  КПД светильника, ηпр = 0,76.

Для освещения принимаются дуговые ксеноновые лампы ДКсТ-20000, имеющие световой поток 600000 лм.

 

ΣФ =  шт.

 

Принимается один светильник ККУОЗ — 20000 с лампой ДКсТ-20000. Высота установки прожектора:

 

Н = , м                                    (7.65)

 

где    Imax — максимальная осевая сила света, для ККУ03-20000

 

Imax  = 67500 КД.

 

Н = , м

 

Мощность осветительного трансформатора

 

S = , м                                                (7.66)

 

где    ΣРл — суммарная мощность лампы, Вт;

nс — КПД осветительной сети = 0,96;

nсв — КПД светильника = 0,76;

cosα — коэффициент мощности светильника = 0,8.

Расчет электрических нагрузок, выбор трансформаторной подстанции.

Расчетная активная нагрузка определяется по формуле, кВт /18/:

 

Ррас ч = Кс ∙ Рном = 0,8 ∙ 2500 = 2000 кВт,                 (7.52)

 

где    Кс — коэффициент спроса, Кс=0,8;

Рном — номинальная мощность электроприемника, кВт

В таблице 7.1 приведены результаты расчетов нагрузки потребителей участка «Северный»

 

Расчетная реактивная нагрузка определяется по формуле,

 

Qрасч = Ррасч ∙ tgφ = 2000 ∙  0,8 = 1600 кВАр;            (7.53)

 

где    tgφ — коэффициент реактивной мощности, принимается по таблице 7.1. Расчетная нагрузка по участку определяется по формуле, кВА:

 

Sр = КУ.М. ∙ ,                            (7.54)

 

где    Ррасч — расчетная активная мощность, кВАр, принимается по таблице 7.1, Qpacч — расчетная активная мощность, кВАр, принимается по таблице 7.1,

Ку.м — коэффициент участия в максимуме, Ку. м.≥1;

 

Ку.м = ,                                  (7.55)

 

Ку.м =

 

SP = 4,63 = 11858,58 кВА

 

Таблица 7.1 — Нагрузки потребителей участка

Принимается трансформатор типа ТД-16000.

Выбор проводов и кабелей.

Расчет нагрузок: Расчетный ток для выбора сечения провода или кабеля по нагреву для одноковшового экскаватора ЭШ -11/70 определяется по формуле:

 

IРААС.Д = ;                          (7.56)

 

где IАД и IРД — активная и реактивная составляющие тока синхронного двигателя;

IАТ и IРТ — активная и реактивная составляющие тока трансформатора. Активная составляющая расчетного тока приводных двигателей экскаватора определяется по формуле:

 

I ад = , А                                   (7.57)

 

где Ксп.ср. — коэффициент спроса по средне потребляемой мощности, принимается по [3, таблица 21].

Для ЭШ 11/70

 

Iад = А

 

Реактивная составляющая расчетного тока приводных двигателей экскаватора определяется по формуле:

 

IРД = Iад ∙ tgφДВ, А                                  (7.58)

 

 

Для ЭШ 11/70

 

IРД = 96,23 ∙ (0,5) = 48,11 А;

 

Для двигателей вспомогательных механизмов экскаватора активная составляющая находится по следующей формуле:

 

Iрт = , А                                  (7.59)

 

где    Sном.т — номинальная мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

cosφт — коэффициент мощности приемников на стороне низшего напряжения трансформатора, принимается cosφ = 0,75.

Для ЭШ 11/70:

 

IА.Т =

Реактивная составляющая тока двигателей вспомогательных механизмов экскаваторов определяется по формуле:

 

IРТ = IАТ ∙ tgφт, А                                    (7.60)

Для ЭШ 11/70:

 

IРТ = 39,42 ∙ 0,88 = 34,69, А

 

Активная составляющая тока отдельных потребителей:

 

Iа. пр. = , А                     (7.61)

 

Для углесоса 14УЭ-6:

 

Iа. пр. =

 

Для освещения:

Iа. пр. =

 

Реактивная составляющая тока отдельных потребителей:

Для углесоса 14УЭ-6:

 

Iа. пр. = 162,3 ∙ 1,02 = 165,5,А;

 

Таким образом, суммарный расчетный ток равен:

 

Iрасч Σ =  = 549,87 , А;

 

Ток и сечение проводов ВЛ к каждому потребителю по формуле:

 

Iрасч = , А

 

Для ЭШ 11/70:

 

Iрасч =

 

Принимается провод марки КГЭ-ХЛ-6;  Iдоп=130 А;

Сечение воздушных и кабельных линий ЛЭП проверяется на потерю напряжения.

Потеря напряжения в ЛЭП определяется по формуле:

 

∆U =

 

где    1 — длина ЛЭП, км;

r0, х0 — соответственно активное и индуктивное сопротивление ЛЭП, Ом/км.

Результаты расчета сводятся в таблицу 7.2.

 

Таблица 7.2-Выбор марки кабеля (провода)

 

6.2 Линия электропередач

 

Трассы ВЛ проходят по границе и в пределах горного и земельного отводов разреза. Линии электропередачи ПО кВ и 6 кВ выполняются в одноцепном исполнении.

Климатические условия района, характеризуемые данными «Региональных карт-схем районов на территории Кемеровской области» приняты следующие:

— район по ветру VI (нормативный скоростной напор ветра 100 дан/м2;

— район по гололеду IV (толщина стенки гололеда 20 мм);

— минимальная температура наружного воздуха -55°С;

— максимальная температура наружного воздуха +40°С.

Согласно электрическим расчетам на ВЛ-110 кВ предусматривается подвеска провода АпС-120/19, на ВЛ-6 кВ подвешиваются алюминиевые провода марок АС-240 и АС-120.

В целях защиты от прямых ударов молнии на ВЛ-110 кВ по всей длине подвешивается стальной многопроволочный трос марки ТК-9,1.

Ввиду того, что трассы проектируемых ВЛ проходят в районе с обычными пылевыми загрязнениями изоляция на проектируемой ВЛ-110 кВ принята обычной в соответствии с требованиями «Инструкции по проектированию изоляции в районах с чистой и загрязненной атмосферой» и осуществляется на подвесных изоляторах типа ПС-70-Д. Поддерживающие гирлянды комплектуются из 8 изоляторов, натяжные гирлянды — из 9 изоляторов.

Для ВЛ-6 кВ приняты изоляторы типа ШС-10-Д.

Для ВЛ-110 кВ предусматриваются опоры, разработанные институтом «Энерго-сетьпроект». Анкерно-угловые опоры приняты металлические (ТПЗ.407.2-170), промежуточные опоры — железобетонные (ТП 3.407.1-164).

Вл-6 кВ выполняются на железобетонных стойках «СВ», разработки Новокузнецкого отделения института «Тяжпромэлектропроект».

В соответствии с характеристикой грунтов основаниями металлических опор приняты сборные железобетонные фундаменты (ТП 3.407-115), разработанные институтом «Энергосетьпроект». Расчет производится следующим образом:

 

Iрасч = ,                                   (7.62)

 

где    Рср — средняя активная потребляемая нагрузка, кВт;

UH — номинальное напряжение сети, кВ (63 кВ);

cosφ — коэффициент мощности (0,8).

 

Iрасч.1 = 2000 ∙/(1,7 ∙ 6,3 ∙ 0,8) = 233,4 кА

 

Iрасч.2 = 1000 ∙/ (1,7 ∙ 6,3 ∙ 0,8) = 116 кА

 

Потери напряжения:

 

∆U =

 

где    r, x — активное и индуктивное сопротивления 1-го км провода.

Для кабельных линий:

∆U =  =

∆U =  =

 

Суммарная потеря напряжения сравнивается с рекомендациями ПУЭ (∆Uдоп = 7,5).

 

6.4 Расчет токов короткого замыкания

 

Расчет токов короткого замыкания высоковольтных сетях (выше 1000 В) Для выбора электрической аппаратуры и проводников, установок защиты и ее проверки, средств ограничения токов короткого замыкания (КЗ), необходимо установить величину токов КЗ.

Для расчета токов к.з. составляется расчетная схема, соответствующая нормальному режиму работы, и схема замещения (рисунок 10).

 

Рисунок 10 — Расчетная схема и схема замещения высоковольтной сети

XI — индуктивное приведенное сопротивление системы;

Z1 — приведенное полное сопротивление системы ВЛ;

Z2 — полное приведенное сопротивление КЛ;

ХЗ — приведенное сопротивление двигателя.

 

 

Базисные значения напряжения и мощности:

 

U6 = 6,3 кB, S6 = 25 мBA,

 

Базисный ток определяется по формуле, кА:

 

I6=S6/(√3-U6),

 

I6= 25/(√3 ∙ 6,3) = 9,2 кА,

Приведенные сопротивления:

 

х *= хo ∙ L ∙ (S/U2),

 

r* = ro ∙ L ∙ (S/U2),

 

z* = ,

 

где    х*, r* — соответственно, индуктивное и активное сопротивление кабельной (воздушной) линии, приведенное к базисным условиям;

х0, r0 — соответственно, удельное индуктивное и активное сопротивления кабельной (воздушной) линии, Ом/км,

х0 = 0,35, r0 = 0,64 — для ВЛ по [6, таблица 9,1];

х0 = 0,08,  r0 = 0,2626 — для КЛ по [6, таблица 9,2].

L — длина линии, км;

z* — полное сопротивление кабельной (воздушной) линии;

х* — индуктивное сопротивление двигателя, приведенное к базисным условиям;

Sном — номинальная мощность двигателя.

 

Сопротивление ВЛ определяется по формуле:

 

х*вл = 0,35 ∙ 5 ∙ 25/6,32 = 1,1,

r*вл = 0,64 ∙ 5 ∙ 25/6,32 = 2,01,

 

Определяем сопротивление КЛ:

 

х*кл = 0,08 ∙ 0,15 ∙ 25/6,32 = 0,008,

 

r*кл = 0,26 ∙ 0,15 ∙ 25/6,32 = 0,025,

Расчет полного сопротивления ВЛ и КЛ:

 

z* вл = = 2,3,

 

z* кл = = 0,026.

 

Приведенное относительное сопротивление системы, от которой питается разрез, определяется по формуле:

 

Х* =

 

где    Sноm0 — номинальная мощность отключения выключателей, установленных на шинах связи с системой, принимаем равной 100 мВА.

 

х* = 25/100 = 0,25;

 

Сопротивление двигателя определяется по формуле:

 

х*CД = х*д  ∙  (S/SуСД)                            (7.68)

 

где    х*д = 0,2 — относительное сопротивление двигателя по продольной оси; SнДВ — полная номинальная мощность двигателя, находится по формуле:

 

SнДВ = Рн/cosφ

 

где    Рн — мощность двигателя ЭКГ -10.

 

SнДВ = 630/0,9 = 700 кВА

 

х*сд = 0,2 ∙ 25/700 = 7,1.

 

Расчет короткого замыкания в точке КЗ

Приведенное относительное сопротивление энергетической системы х*с, актив­ным сопротивлением пренебрегаем. Следовательно, Zk=0,5.

Действующее значение периодической составляющей трехфазного тока к.з. оп­ределяется по формуле:

 

Для проверки выключателей по отключающей способности, по динамической и термической стойкостям к токам к.з., необходимо определить ударный ток, действующее значение ударного тока и мощность к.з. Мощность трехфазного к.з. для любого момента времени:

 

St=0  = St=0 = √3 ∙ 6,3 ∙ 4,6 = 50 MBA,

 

Мгновенное значение ударного тока находится по формуле:

 

I (3)у = Ку ∙ √3∙  I(3)t=0                                                                  (7.69)

 

Где    Ку — ударный коэффициент, принимается равным 1,005;/20/ Мгновенное значе­ние ударного тока равно:

 

Iу(3) = 1,005 ∙ √3 ∙ 4,6 = 8,007 кА,

Действующее значение ударного тока к.з. за первый период от начала переходного процесса определяется по формуле:

 

 

 

Для проверки уставок максимальной токовой защиты необходимо знать ток двухфазной к.з., он определяется по формуле:

 

= 0,87 ∙

= 0,87 ∙ 4,6 = 4,002 кА.

Техника безопасности при эксплуатации электроустановок

При разработке месторождений открытым способом к электроустановкам предъявляются требования действующих «Правил устройства электроустановок», «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок станций и подстанций», «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», «Правил пользования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках», а также СН 305-77. «Инструкции по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений» в той части, в какой они не противоречат настоящим правилам.

На каждом пусковом аппарате должна быть четкая надпись, указывающая включаемую им установку.

На рукоятках отключенных пускателей, автоматах и высоковольтных распределительных устройствах в случае работы людей на линии должны вывешиваться плакаты «Не включать — работают люди».

Снимать плакаты и включать аппараты после окончания работы на линии имеют право только лица, производившие или руководившие этими работами.

При работе на линии и электроустановках напряжением до 1000 В и выше должны выполняться организационно-технические мероприятия, предусмотренные «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

При обслуживании электроустановок должны применяться необходимые защитные средства (диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки и др.).

Перед применением защитные средства должны быть тщательно осмотрены.

В местностях с низкими температурами должны применяться утепленные диэлектрические перчатки и рукавицы.

Примечание. Допускается временно применение диэлектрических перчаток и рукавиц совместно с теплыми (шерстяными или другими) перчатками.

Защитные средства, применяемые при обслуживании электроустановок, должны подвергаться обязательным периодическим электрическим испытаниям в установленные сроки.

Все лица, работающие в карьере, должны быть обучены способам оказания первой помощи при поражении электрическим током.

Голые токоведущие части электрических устройств, голые провода и шины, контакты рубильников и предохранителей, зажимы электрических машин и аппаратов и т.п., доступные случайным прикосновениям, должны быть защищены надежными ограждениями.

Недействующие участки электросети должны отсоединяться от питающей сети.

Для питания передвижных электроустановок допускается применять напряжение не выше 35 кВ.

Для защиты людей от поражения электрическим током в электроустановках напряжением до 1000 В должны применяться аппараты (реле-утечки), автоматически отключающие сеть при опасных токах утечки.

Общее время отключения поврежденной сети не должно превышать 200 мс.

Исправность действия (срабатывания) реле утечки тока должна проверяться перед началом каждой смены. Проверку реле утечки тока в комплекте с автоматом на время их срабатывания необходимо производить раз в шесть месяцев, а также при его перестановке. Допускается отсутствие защиты от утечки тока для цепей напряжением до 60 В.

---

1 2 3 4