Выбор пусковой и защитной аппаратуры

Пускозащитную аппаратуру выбирают по номинальному напряжению сети, длительно протекающему току нагрузки, мощности потребителя, токовой установки защиты.

Для питания, управления и защиты электродвигателей комбайна принимаем пускатель ПВР-125

I _н._пуск = 456, 5 А, принимаем, I _уст = 500 А.

Для питания, управления и защиты электродвигателя конвейера принимаем пускатель ПВР-125Р

I _н._пуск = 393,25А, принимаем, I _уст = 437 А

Для питания, управления и защиты электродвигателя ЭР-18Д принимаем пусковой агрегат АПШМ со стандартной установкой .

I _уст = 250 А

Для защиты потребителей подготовительного забоя принимаем групповой пускатель типа ПВР-250

I _н._пуск = 580,55А, принимаем, I _уст = 625 А

Для питания, управления и защиты лебёдки ЛВД-25 принимаем пускатель ПВР-125Р

I _н._пуск = 84,5А, принимаем, I _уст = 125 А

Для защиты кабельной сети потребителей ЛВД-25,2СР-70М,1ГПКС, освещения, электросверл принимаем автоматический выключатель ВВ-400Р

I _н._пуск = 593,15А, принимаем, I _уст = 800 А

Для питания, управления и защиты лебёдки ВМЭ-6 принимаем пускатель ПВР-125

I _н._пуск = 165 А, принимаем, I _уст = 181 А

Для защиты кабельной сети и вентилятора принимаем ВВ-250Р

I _н._пуск = 165 А, принимаем, I _уст = 250 А

1.8 Расчет двухфазных токов короткого замыкания и проверка выбранной аппаратуры на надежность срабатывания

Расчет минимального тока двухфазного коротко замыкания необходим для проверки чувствительности максимальных токовых реле.

Расчет токов двухфазного коротко замыкания ведем по методу

приведенных длин.

Порядок расчёта:

1. Составляем упрощенную расчётную схему 2 и. на ней проставляем
условные точки двухфазного короткого замыкания, каждой точке
присваивается номер.

2. Определить приведённую длину каждого кабеля:

(18)

где: К — коэффициент приведения (табл. №8);

L_ф. - фактическая длина отрезка кабеля, м.

Приведенные длины участков кабельной сети заносим в таблицу 5. Таблицу 5 - Приведенная длина участков кабельной сети

№ кабеля	Фактическая длина, м	Сечение кабель, мм	Кнр	Приведенная длина участка кабеля, м
			0,72	10,8
			1,97	1,97
			3,06	3,06
			3,06	15,3
			1,97	68,95
			1,41	1,41
			1,97 ,0,1,41	49,25
			1,41	112,8
			12,3	61,5
			1,41	1,41

Продолжение таблицы 4

№ кабеля	Фактическая длина, м	Сечение кабель, мм	Кнр	Приведенная длина участка кабеля, м
			1,41	35,25
			12,3	184,5
			12,3
			12,3

3. Определяется суммарная приведенная длина от трансформатора до каждой точки короткого замыкания. Приведенную длину кабельной линии определяем по формуле:

(19)

Где: ∑L_{1 -} длина кабелей различных сечений от ПУПП до точки к.з.;

L₁ - фактическая длина отрезка кабеля, м;

К₁ - коэффициент приведения для соответствующею кабеля;

К - число коммутационных аппаратов в цепи, включая ПУПП;

L_э = 10 м - приведенная длина кабеля, эквивалентная переходным сопротивлениям в точке к.з. и элементов коммутационных аппаратов.

Расчет приведенных длин от трансформатора до точек короткого замыкания.

Расчет приведенных длин от трансформатора до точек короткого замыкания сводим в таблицу 6.

4. По таблице определяется токи двухфазного короткого замыкания в
каждой точке.

5. Производим проверку уставок аппаратов на надежность срабатывания.

№ точки к.з.	Lпр К, м	I(2)к.з, А	Аппарат	Iуст, А
К1			АПШМ		1,9
К2	544,77		ПВР 125		10,07
К3	281,67		ПВР 250		4,3
К4	430,92		ПВР 125Р		3,6
К5	296,51		ПВР 125Р		18,4
К6	161,46		ПВР 125Р		6,4
К7	169,75		ПВР 125Р		6,2
К8	81,13		ПВР 125Р		27,5
К9	20,8		ВВ-400Р

6. Данные расчётов сводим в таблицу

Таблица 6- Расчет двухфазных токов короткого замыкания

Из таблицы видно, что выбранная пускозащитная аппаратура удовлетворяет условиям эксплуатации, уставки максимальной токовой защиты соответствуют требованию ПБ.

Рисунок 2 – Расчёт двухфазных токов короткого замыкания

1.9 Расчёт наибольших трехфазных токов короткого замыкания. Проверка аппаратуры на отключающую способность

Для каждого магнитного пускателя и автоматического выключателя

указывается предельно отключаемый ток I_п.о, это наибольший ток короткого замыкания который может разорвать своими контактами Iданный аппарат (коммутационная способность).

Расчёт трехфазного тока короткого замыкания необходим для определения отключающей способности коммутационных аппаратов.

Порядок расчёта:

1. Составляем упрощенную расчётную схему 3 и на ней проставляем
условные точки трехфазного тока короткого замыкания, каждой точке
присваивается номер.

2.Для каждой точки по приведенным длинам определяется I_к.з.(2)

3.По формуле определяется I_кз(3)

(20)

4.Как известно по ПБ должны соблюдаться условия:

Расчёт приведенных длин от трансформатора до точек короткого замыкание.

Следовательно, максимальные защиты всех принятых аппаратов отвечает требованиям ПБ, а сами аппараты обладают достаточной отличающейся способностью.

Рисунок 3- Расчёт трёхфазных токов короткого замыкания

1.10 Проверка кабельной сети по допустимой емкости

Таблица 7 – К расчёту кабельной сети участка

№ кабеля	Длинна, км	Сечение,	С на 1 км (мкФ/фаза) при сечении,	С, мкФ/фаза
	0,015		0,7	0,00365
	0,001		0,63	0,005475
	0,001		0,43	0,0073
	0,005		0,43	0,16875
	0,05		0,7	0,005475
	0,035		0,63	0,0049
	0,001		0,66	0,027
	0,025		0,63	0,00073
	0,08		0,66	0,02025
	0,005		0,27	0,00135
	0,001		0,66	0,00084
	0,025		0,66	0,00073
	0,015		0,27	0,00073
	0,03		0,27	0,001825
	0,04		0,27	0,081

Для учета величины емкости электродвигателей, аппаратура и трансформаторов суммарную емкость кабелей увеличиваем на 10%:

Следовательно,

С= 1,1 С_К=1,1*0,197=0,2167 мкФ/фаза (21)

Таким образом, суммарная емкость сети участка относительно земли меньше 1 мкФ/фаза и, следовательно, эксплуатация такой сети допустима.

1.11 Расчет и выбор высоковольтного кабеля

Выбор сечения кабеля по току нагрузки:

Номинальный ток первичной обмотки трансформатора КПТВ-250/6 равен 24А по таблице выбираем кабель сечением жил 10 , который при 6 кВ допускает нагрузку 55 А.

Выбор сечения кабеля по допустимой потере напряжения:

(22)

где: – ток первичной обмотки трансформатора подстанции, А;

L - Длина кабеля от ЦПП до подстанции, м;

Y - Удельная проводимость меди;

U — допустимая потеря напряжения, В.

от 6кВ, т.е u=

Сечение кабеля по экономической плотности тока.

(23) где:J_эк - нормативное значение экономической плотности тока, А/

Принимаем по таблице приложения 7 экономическую плотность тока, А/ , при числе часов использования максимума нагрузки в год более 5000

до 8760 равна 2,7. А/ для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией с медными жилами.

Сечение кабеля по условию термической стойкости определяется по формуле:

(24)

К прокладке принимаем кабель восьмижильный типа ЭВТЗ 16 1 10+4 4 с допустимой токовой нагрузкой 65 А.по такому кабелю можно осуществлять дистанционной управление КРУ непосредственно от КТПВ-250/6.

Сечение кабеля из условия механической прочности допускается не менее 16 .

1.12 Выбор высоковольтной ячейки

Производим выбор ячейки КРУ, установленной в РПП-В. По номинальному току подстанции КТПВ-250/6 равному 24. А, выбираем КРУ типа КРУВ-6 на ток 40 А предельно отключаемым током 1200 А. Токовую установку КРУВ-6 определяем по току трансформатора при пуске по формуле:

(25)

где: 1,2 1,4 - коэффициент запаса.

N - U_BH/ U_HH = 6000/690 = 9 - коэффициент трансформации (26)

На шкале уставок максимально таковое реле в приводе ячейки имеются шесть делений, которые соответствуют 100, 140, 160, 200, 250 и 300% номинального тока ячейки.

У КРУВ-6 на I _ном = 40 А эти цифры соответствуют 40, 48, 56, 64, 72, 80 (условные обозначения на школе уставок) или действительному току 40, 56, 64, 80, 100, 120 А. Так как ток 86,3 100,7 А больше 100 но меньше 120 А, поставим уставку на деление 80, что будет соответствовать 120 А. Припуске комбайна ложных срабатываний не произойдет.

Определяем ток к.з. на шинах ЦПП

(27)

- мощность к.з на шинах ЦПП(принимается согласно ПБ), кВА.

Сопротивление электросистемы до шин ЦПП.

(28)

м. сечение рабочей жилы 16 , активное сопротивление кабеля

1,17 Ом. (29)

(30)

0,1 Ом/км – индуктивное сопротивление 1 км кабеля сечением 35

1,15 км – длинна кабеля от ЦПП до ПУПП.

Полное сопротивление кабелей

(31)

(32)

з. на шинах ввода в ПУПП.

(34)

Проверим выбранную уставку на требование ПБ.

(35)

21,99>1,5 что в полнее удовлетворяет требованиям ПБ.

При возникновении тока к.з. защита надежно отключит силовой трансформатор от сети. Даже если не сработает защита в сети 660. В

1.13 Расчет осветительной сети

Для освещения погрузочного пункта применяем люминесцентные светильники ЛСР (К)-1-01 длина осветительной линии 30 м.

Согласно ПТЭ расстояние между светильниками 2 м, тогда количество светильников будет равно 30/2 =15 шт.

Определим мощность трансформатора для питания светильников по формуле:

(36)

где: Р_л - мощность лампы, Р_л = 20 Вт;

cos - коэффициент мощности светильника; n_л — количество светильников;

n_св - к.п.д. светильника;

n_с— к.п.д. кабельной сети.

К установке принимаем АПШ-М, мощностью 4 кВт, напряжением 660/127 В.

Сечение жилы осветительного кабеля определяем по формуле:

(37)

где: М — момент погрузки, кВт. М, определяется по формуле:

(38)

(39)

К прокладке принимаем кабель марки КГЭШ 3 4+1 2,5+3 1,5 сечением рабочей жилы 4 мм².

Установка срабатывания АПШ-М равно 50 А.

(40)

где: n - число светильников тройниковых муфт в цепи к.з. сети освещения

, что удовлетворяет требованиям ПБ (41)

1.14 Устройство защитного заземления

Согласно ПБ и ЕПБ, заземлению подлежат металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции. Металлическая крепь, нетоковедущие рельсы и оболочки отсасывающих кабелей электровозной контактной откатки заземлению не подлежат.

Местные заземлители необходимо устраивать около каждой электромашинной камеры, УПП и ПУПП, РПП любой ступени напряжения, у отдельно стоящих РУ или машин, у каждой силовой кабельной муфты и через каждые 100 м кабельной сети стационарного освещения. Местные заземлители в сырых выработках устраивают в водосточных канавах, а в сухих выработках - в предварительно пробуренных шкурах. Для связи между заземлителем и заземляемым объектом используют стальные проводники сечением не менее 50 мм медные сечением 25 мм. Такое же сечение должны иметь сборные заземляющие шины, которые устанавливают при заземление группы объектов от одного заземлите ля. Связь между главным и местными заземлителями осуществляется по стальной бром и свинцовой оболочке бронированных кабелей или по специально проложенным проводником. ВА местах соединения отрезков бронированных кабелей, непрерывность сохраняется за счет установки стальных или медных перемычек.

Надежный электрический контакт и механическая прочность заземлящей проводки достигаются следующим образом: связь между заземлителями и

заземляющим контуром — сваркой; связь между заземляемыми объектами и заземляющими проводниками — с помощью специальных заземляющих зажимов, предусмотренных для этой цели на корпусах электрооборудования и конструкциях.

Для главных заземлителей используют стальные полосы с минимальными габаритами: длиной -2,5 м; толщиной — 5 мм; площадью -

0,75м . Устанавливают их вертикально для удобства осмотра, чтобы предохранитель от заиливания. Местные заземлители для применения в сырых выработках должны иметь минимальные габариты: длина-2,5 м; толщину-3 мм; площадь - 0,6 м . Такие заземлители укладывают горизонтально в сточную канаву между слоями песка или мелких кусков породы толщиной: снизу-50 мм; сверху - 150 мм. Для местных заземлителей в сухих выработках используют стальные трубы диаметром не менее 30 мм и длиной 1,5м, имеющие в стенках не менее 20 отверстий диаметром 5 мм или более. Труба, вставленная в шнур глубиной 1,4 м, и пространство между трубой и стенкой шнура должна быть заполнены смесью из гигроскопического материала (песка, залы и т.п.), а для поддержания влажности через трубу должен периодически заливаться водным растворомнитрата натрия или гидрата окиси калия.

1.15 ПБ при эксплуатации электрооборудования

Каждый пускозащитный аппарат должен иметь четкую надпись с указанием включаемого электрооборудования и уставки срабатывания реле максимальной токовой защиты или номинального тока плавкого предохранителя. Кроме того, вся аппаратура (распределительная, пускозащитная и измерительная) должна быть опломбирована с возможностью установления лица, поставившего пломбу.

В шахтах, опасных по газу, вскрывать оболочки взрывобезопасного электрооборудования с токоведущими частями, находящимися под напряжением, допускается только после предварительного замера содержания метана при условии его концентрации ниже 0,5 %. В тупиковой выработке допускается установка электрических аппаратов, предназначенных для управления и защиты электроприемников только тупиковой выработки. Для этой цели все электроаппараты группируют в распределительные пункты. Они получают

питание от отдельного группового аппарата, устанавливаемого на свежей струе воздуха. Все электроаппараты разрешается открывать и ремонтировать только лицам, имеющим соответствующую квалификацию и право на производство таких работ.

При эксплуатации магнитных пускателей необходимо помнить, что даже при отключенном разъединителе его неподвижные контакты и проходные зажимы сетевого отделения остаются под напряжением сети, поэтому вскрывать крышки сетевого отделения допустимо только после отключения аппарата, подающего напряжения на пускатель, например автоматического выключения.

В подземных выработках шахт запрещено вскрывать, регулировать или ремонтировать элементы, встроенные в блоки управления и защиты магнитных пускателей, магнитных станций управления и подобных

аппаратов. Эти работы могут производиться только на поверхности на специальных стендах с последующим опломбированием блоков.

Проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях электрооборудования при осмотрах и ремонтах, связанных со вскрытием оболочек и прикосновением к токоведущим частям, как правило, должна производиться дважды: предварительно — до вскрытия оболочки; повторно -после вскрытия оболочки. В первом случае проверяют визуально: отключенное положение рукояток привода ручного управления аппаратов; видимый разрыв контактов разъединителя магнитного пускателя или автоматического выключателя (аппараты на 1140 В); обращают внимание на показания

вольтметров, сигнальных и осветительных ламп. Во втором случае используют указатель напряжения, которым проверяют отсутствие напряжения только в диэлектрических перчатках. Напряжение не проверяют при рассоединенных штепсельных разъемах или отсоединенном от аппарата кабеле.

Вывод по проекту

В проекте для проведения штрека по углю принят проходческий комбайн 1ГПКС, транспортирование угля – конвейеры скребковые 2СР-70М, маневровых работ на погрузочном пункте – реверсивная лебёдка ЛВД- 25 . штрек проветривается вентиляторами ВМЭ- 6 (рабочим и резервным). В настоящие время это оборудование выпускается серийно Российской промышленностью.

В проекте применена современная пускозащитная аппаратура: пускатели серии ПВР, автоматические выключатели ВВ., пусковые агрегаты – АПШ.М. в качестве кабелей принят гибкий кабель КГЭШ, для ручных электроприемников – КОГВЭШ.

Кабельная сеть участка, пускозащитная аппаратура проверены, согласно требований ПБ.

Для контроля за объёмной долей метана и контроля подачи воздуха в тупиковые выработки приняты соответственно АТЗ-1 и АПТВ.

В проекте произведены расчёт и выбор высоковольтного кабеля, высоковольтной ячейки (кабели типа ЭВТ, ячейки КРУВ-6).

Принята современная пускозащитная аппаратура, машины и механизмы, кабели, аппаратура контроля метана с подачи воздуха в тупиковые выработки, несомненно, повышает безопасность труда, рабочих, повысит производительность труда и снизит себестоимость 1 т.угля.

Литература

1. Д.М.Медведев. Электрооборудование и электроснабжение угольных предприятий. –М,: Недра, 1988.

2. правила безопасности в угольных шахтах. –М,: Недра, 2004.

3. Д.Н.Кеда., С.А.Трубина., Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования.

.