Контрольная работа по ''Электроснабжение горных предприятий''

               Министерство образования и науки  Республики Казахстан

                                Учреждение ''Колледж Максат''

     Специальность 0707000  ''Техническое обслуживание  и ремонт горного электромеханического  оборудования''

                                        Контрольная работа

                 по дисциплине ''Электроснабжение  горных предприятий''

Подготовил: Учащийся группы ТО-42 Рахимов Е.Б.

Проверил: Преподаватель Турдымуратов О.О.

                                                      Степногорск 2014

ПОДЗЕМНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Распределение и преобразование электрической энергии в подземных выработках шахт и рудников осуществляется на подземных подстанциях, которые могут быть стационарными и передвижными. К стационарным подземным подстанциям относятся:

ЦПП, предназначенная для распределения электрической энергии к высоковольтным распределительным подземным пунктам, участковым трансформаторным подстанциям, а также для питания высоковольтных электроприемников околоствольного двора. Высоковольтный РПП предназначен для распределения электроэнергии участковым передвижным понижающим подстанциям;

• участковая стационарная подстанция, служащая для понижения напряжения 6 (10) кВ до 380, 660 или 1140 В с дальнейшим распределением электроэнергии к низковольтным распределительным пунктам подземных горных работ;
• преобразовательная подстанция, понижающая напряжение и преобразующая переменный ток в постоянный ток для питания тяговой сети.

Передвижные подстанции в отличие от стационарных являются комплектными. Они включают в себя необходимое высоковольтное и низковольтное электрооборудование и благодаря своей мобильности получили широкое распространение, особенно на угольных шахтах.

Основным оборудованием подземных подстанций являются КРУ, силовые трансформаторы, преобразовательные агрегаты, коммутационная аппаратура напряжением до 1000 В (см. гл. 6).

1.1 Комплектные  распределительные устройства

КРУ предназначены для распределения электрической энергии напряжением 6 (10) кВ, а также защиты сетей и управления высоковольтными электропри-емниками. В комплект КРУ входит коммутационная, защитная и измеритель-ная аппаратура. К коммутационной аппаратуре относятся разъединители и выключатели. В качестве защитной аппаратуры используются реле максимального тока, а также реле напряжения, осуществляющие нулевую и минимальную защиту. Измерительные средства включают в себя трансформаторы тока и напряжения, предназначенные для питания цепей защиты, управления, сигнализации, а также измерительные приборы (амперметры, вольтметры) и др.

На рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли, применяются КРУ в нормальном исполнении ВЯП-6 или в рудничном исполнении КРУРН-6 на напряжение 6 кВ. Комплектное распределительное устройство КРУРН выпускается в трех модификациях: вводное, секционное, отходящих присоединений. Электрическая схема КРУРН обеспечивает: оперативное (ручное, местное и дистанционное) включение и отключение; закорачивание и заземление отходящих присоединений при производстве осмотра и

ремонта; защиту от токов перегрузки и к. з.; защиту высоковольтных асинхронных электродвигателей от пусковых токов недопустимой продолжительности; минимальную защиту; защиту от потери управляемости при обрыве жил дистанционного управления. КРУРН осуществляет электрическую блокировку против подачи напряжения на отходящие присоединения с сопротивлением утечки относительно земли ниже допустимой величины; однократное автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматический ввод резерва (АВР); блокировку против повторного включения при отказе механизма, удерживающего выключатель во включенном положении; функциональную проверку исправности максимальной токовой защиты и БРУ; сигнализацию о срабатывании максимальной токовой защиты и БРУ. КРУРН-6 снабжено электромагнитным выключателем ВЭВ-6-16/630 с пружинным приводом. Гашение дуги в выключателе осуществляется в многощелевой дугогасительной камере в воздушной среде.

Распределительные устройства для применения в угольных шахтах, опасных по газу или пыли, выпускаются во взрывобезопасном исполнении. Находящиеся в эксплуатации в шахтах распределительные устройства РВД-6 в исполнении РП имеют две модификации: вводные и отходящих присоединений. В состав КРУ входит масляный выключатель с моторно-пружинным приводом, допускающий ручное и дистанционное (с выносного поста) управление.

Взрывобезопасное КРУ типа ЯВ-6400 с исполнением по взрывозащите РВ имеет модификации:   

 вводное, секционное, отходящих присоединений. КРУ снабжено электромагнитным выключателем ВС-6400 с пружинным приводом, обеспечивающим предельную мощность отключения 75 MB • А.

Для применения в шахтах, опасных по газу или пыли, выпускаются комплектные распределительные устройства КРУВ-6

Рис. 1.1. Устройство КРУВ-6:

/-корпус; 2-выключатель; 3-выключателя; 4-проходные изоляторы; 5-разъединители; 6, 14-камеры разъединителей; 7, 9, 11, 13, 22, 25-крышки камер; 8-зажим для присоединения кабелей, шин; 10, 12-вводные камеры; 15-камера выключателя; 16-штепсельные разъемы; 17-трансформатор тока; 18-трансформатор напряжения; 19-винтовые домкраты; 20-блокировочное кольцо; 21-смотровые окна

(рис. 1.1). В КРУВ-6 встроен электромагнитный выключатель ВЭВ-6, осуществляющий гашение дуги в многощелевой дугогасительной камере в воздушной среде.

Шкафы КРУВ-6 с маркировкой по взрывозащите РВ-4В с искробезопасными цепями управления выпускаются: вводные (В), секционные (С), отходящих присоединений (Ф). По своей конструкции вводной, секционный шкафы и шкаф отходящих присоединений аналогичны, имеют одинаковые основные и присоединительные размеры и отличаются друг от друга только устанавливаемой внутри аппаратурой.

КРУВ-6 обеспечивает: оперативное местное и дистанционное включение и отключение; закорачивание и заземление отходящих присоединений при отключении разъединителей (в шкафу отходящих присоединений); защиту от токов перегрузки и защиту асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от пусковых токов недопустимой продолжительности; защиту от токов к. з.; минимальную защиту; защиту от потери управляемости при замыкании или обрыве жил дистанционного управления; электрическую блокировку против подачи напряжения на отходящие присоединения с сопротивлением утечки на землю ниже 300 кОм±20%, а также на отключенные защитой от сверхтоков, блокировку против повторного включения при отказе механизма, удерживающего выключатель во включенном положении; однократное АПВ и АВР; функциональную проверку исправности максимальной токовой защиты и блокировочного реле утечки; измерение величин тока и напряжения в силовых цепях; сигнализацию о срабатывании максимальной токовой защиты и блокировочного реле утечки; возможность при необходимости вывода минимальной защиты.

Цепи схем управления и защиты питаются от встроенного трансформа-тора напряжения 6000/100/127 В. Искробезопасность обеспечивается при длине кабеля до 3 км при сечении жил 2,5 мм2.

1.2 Шахтные трансформаторы.

Для преобразования электрической энергии при электроснабжении подземных горных работ на шахтах и рудниках широко применяются трансформаторы. На угольных шахтах в настоящее время нашли применение сухие трансформаторы двух типов: трансформаторы с кварцевым заполнением (ТКШВ) и трансформаторы с кремнийорганической изоляцией (ТСВ).

Независимо от типа конструкции шахтный трансформатор состоит из активной части (собственно трансформатора), оболочки вводного устройства высшего напряжения (ВН), вводного устройства низшего напряжения (НН), ходовой части.

Конструкция шахтного трансформатора определяется применяемым способом обеспечения взрывозащиты и системой охлаждения активной части. Особенностью конструкции кварценаполненного трансформатора мощностью 1000 кВ-А, к примеру, является система охлаждения, исполь-зующая принцип теплопередачи, в основе которой лежит испарительно-конденсацион-ный процесс.

Магнитопровод трансформатора-трехфазный, стержневой, изготовлен из холоднокатаной трансформаторной стали и расположен так, что стержни с обмотками находятся в горизонтальном положении. Обмотки трансформа-тора выполнены чередующимися в виде двойных дисковых катушек, что обеспечивает высокую динамическую стойкость при коротких замыканиях. Катушки ВН и НН изолированы одна от другой изоляцией типа «монолит», класс нагревостойкости F.

Кожух трансформатора сварной, прямоугольной формы, выполнен из листовой стали, боковая поверхность гофрированная. Взрывозащита трансформаторов в аварийном режиме обеспечивается за счет гашения электрической дуги кварцевым песком, засыпанным в пространство между активной частью, кожухом и крышкой трансформатора.

Вводное отделение ВН имеет один кабельный ввод под силовые кабели марки СБ или ЭВТ диаметром до 40 мм. Вводное отделение НН имеет три ввода под силовые кабели марки ЭВТ, ГРШЭ или СБ диаметром до 60 мм и один под контрольный кабель диаметром до 30 мм.

Наибольшее распространение в подземных системах электроснабжения шахт получили сухие трансформаторы мощностью от 100 до 630 кВ • А

(в составе передвижных  комплектных трансформаторных подстанций) с воздушной системой охлаждения. В данной конструкции, в отличие от кварценаполненного трансформатора, стержни магнитопровода расположены вертикально. Обмотки НН выполнены цилиндрическими двухслойными,

обмотки ВН—многослойные или непрерывные катушечные (для мощностей 400 и 630 кВ • А).

Система охлаждения активной части трансформатора, заключенного внутри герметичного корпуса, в которой в качестве теплоносителя служит воздух, недостаточно эффективна по сравнению с системой охлаждения кварценаполненных трансформаторов, что приводит к повышению рабочей температуры обмоток и магнитопровода. Это привело к необходимости применения кремнийорганической изоляции класса нагревостойкости Н. Для улучшения охлаждения поверхность оболочки делается оребренной или гофрированной.

На боковой стенке оболочки (кожуха) расположен люк, обеспечива-ющий доступ к панели регулировочных отводов обмотки ВН. Взрывонепроницаемость этого типа оболочек трансформаторов обеспечивается посредством щелевой (фланцевой) взрывозащиты. В конструкции трансформаторов ТСВ используются устройства разгрузки давления взрыва в отличие от трансформаторов ТСШВ, не содержащих разгрузочных устройств.

Для электрического разделения протяженных подземных электрических линий с целью уменьшения емкостных токов замыкания на землю применяется разделительный трансформатор ТСШВ-630/6-6, предназначенный для систем электроснабжения шахт, опасных по внезапным выбросам угля или газа. Исполнение трансформатора—рудничное взрывобезопасное РВ-4В. В конструкции использована система воздушного охлаждения, изоляция кремнийорганическая. Вводные коробки со стороны ВН и НН обеспечивают подсоединение кабелей ЭВТ. По заказу трансформа-торы могут поставляться с муфтами под кабель СБ.

Для питания выпрямительных агрегатов АТП-500/600 и АТП-500/275 предназначены трансформаторы ТСП. Конструкция состоит из сухого трансформатора с воздушным охлаждением, вводной кабельной коробки ВН и вводной коробки НН. Исполнение рудничное нормальное РН. Трансформа-торы ТСП применяются на рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли.

Режим работы шахтных трансформаторов характеризуется большой неравномерностью нагрузки как в течение суток, так и в течение отдельных смен, поэтому при эксплуатации шахтных трансформаторов всегда целесообразно стремиться к наиболее полному использованию тепловой мощности.

В соответствии с ГОСТ 15542—79 сухие трансформаторы с изоляцией класса нагревостойкости Н и естественным воздушным охлаждением должны выдерживать систематические

допустимые перегрузки с сохранением расчетного срока службы (табл.1).

Следует отметить, что из-за отсутствия селективных защит, а также значительного увеличения токов к. з. на стороне НН, при параллельном включении шахтных трансформаторов всегда целесообразна по технико-экономическим соображениям их раздельная работа. Поэтому аварийные перегрузки, устанавливаемые для условий параллельной работы трансформаторов, в данном случае существенного значения не имеют.

ЦПП служит для приема электроэнергии с поверхности шахты (от ГПП) и распределения ее между подземными подстанциями, распределительными пунктами и электроприемниками. В ЦПП осуществляется также преобразо-вание электроэнергии для питания электроприемников околоствольного двора.

ЦПП представляет собой камеру с огнестойкой крепью, в которой расположены распределительные устройства высокого напряжения РУ 6 (10) кВ, понизительные трансформаторы (подстанции) и распределительный пункт низшего напряжения. Существуют типовые проекты ЦПП, выполненные: с двумя вводами и РУ 6 (10) кВ на 20 единиц КРУ и максимальную нагрузку 400 А; с четырьмя вводами и РУ 6 (10) кВ на 30 единиц К.РУ и максимальную нагрузку 800 А. Каждый ввод может состоять из одного или двух вводных кабелей. Размеры камеры определяются габаритами устанавливаемого электрооборудования и размерами монтажных проходов согласно отраслевым ПБ (рис.2). Камеры длиной более 10 м имеют два выхода, расположенных в наиболее удаленных друг от друга частях камеры. При установке в подстанции или в РПП на 6 (10) кВ аппаратуры, заполненной маслом, у входа в камеру сооружается пологий вал высотой 100 мм над уровнем пола в камеру. Все выходы в камеры, вентиляционные сбойки,а также прилегающие к ним выработки:

на расстоянии не менее 5 м в обе стороны от камеры (от противопожарных дверей) и против самой камеры крепятся крепью из несгораемого материала.

Входы в камеру имеют вентиляционные двери в виде металлических решеток (нормально закрытых) и металлические противопожарные (сплошные) двери (нормально открытые), открывающиеся наружу и не препятствующие в открытом положении движению по выработке. Противопожарные двери закрываются автоматически или вручную в случае пожара в камере.

Электрооборудование в камерах ЦПП устанавливается так, чтобы места, доступные для проникновения воды к токоведущим частям в электрооборудовании, были на высоте не менее 1 м от головки рельсов околоствольного двора.

Камеры ЦПП непосредственно примыкают к камерам главного водоотлива. Схемы питания ЦПП показаны на рис. 7.3. При значительной подземной нагрузке, когда невозможно обеспечить питание ЦПП, расположенной на одном горизонте, по двум кабелям (рис. 7.3, а), используется секционирование и устройство четырех видов (рис. 7.3,6).

В последней схеме предусматриваются два самостоятельных распределительных устройства, не связанных друг с другом,

При разработке двух рабочих горизонтов и более применяются схемы (рис. 7.3,в) и (рис. 7.3,г), предусматривающие сооружение ЦПП на каждом горизонте. В схеме (см. рис. 7.3, г) в качестве одной из питающих линий используется перемычка между двумя ЦПП. Перемычка присоединяется к секции ЦПП, не имеющей основной питающей линии непосредственнно от ГПП, и рассчитывается на 100%-ную нагрузку той ЦПП, которая получает электроэнергию по одной линии. Линия, питающая ЦПП2, на которую резервное питание подано перемычкой, и линия, питающая секцию ЦПП1 с перемычкой, присоединяются к разным секциям сборных шин ГПП.

Для обеспечения надежности в ЦПП предусматривается раздельная работа вводов, секционирование системы шин РУ 6 (10) кВ, а также раздельная работа трансформаторов. Электроустановки, состоящие из нескольких рабочих или резервных агрегатов (насосы главного водоотлива, трансформаторы, установенные в ЦПП), присоединяются к разным секциям шин.

ЦПП современных шахт и рудников оборудуются КРУ, состоящими из отдельных ячеек, а также комплектными передвижными трансформаторными подстанциями. В камере ЦПП устанавливается также комплект низковольт-ного электрооборудования, размещение которого осуществляется на противоположной стороне от места установки высоковольтного электрообо-рудования.

Стационарные преобразовательные подстанции (зарядные или тяговые) входят в комплекс электрохозяйства электровозной откатки аккумуляторны-ми или контактными электровозами.

В угольных шахтах, опасных по газу или пыли, применяются аккумуляторные электровозы. Заряд аккумуляторных батарей осуществляется в зарядных подстанциях, основным оборудованием которых являются силовой трансформатор, полупроводниковый выпрямитель на кремниевых вентилях, аппаратура управления и контроля. Как правило, преобразовательная подстанция и вспомогательные устройства располагаются в отдельных камерах и вместе с ремонтной мастерской составляют комплекс камер подземного электровозного депо. В соответствии с ПБ, камеры для зарядки аккумуляторных батарей должны проветриваться обособленной струей свежего воздуха с направлением струи от камеры преобразовательной подстанции к зарядной и далее в исходящую общешахтную струю.

Для заряда аккумуляторных батарей электровозов применяются зарядные устройства.

В зарядных устройствах ЗУК основу схемы составляет выпрямитель-ный мост на кремниевых вентилях, получающий питание через силовой трехфазный трансформатор от сети переменного тока напряжением 660/380 В. Автоматическая стабилизация

зарядного тока осуществляется самонасыщающимся магнитным усилителем, рабочие обмотки которого включены в плечи трехфазного выпрямительного моста последовательно с вентилями. Стабилизация зарядного тока происходит благодаря наличию отрицательной обратной связи по току и положительной обратной связи по напряжению. Изменением значения тока в цепи обратной связи по напряжению с помощью регулировочного сопротив-ления можно регулировать под нагрузкой выпрямленное напряжение. Система автоматического регулирования обеспечивает стабилизацию зарядного тока с точностью ±5%.

Зарядное устройство выполнено в виде шкафа одностороннего обслуживания со съемной задней стенкой. На двери шкафа расположены контрольно-измерительные приборы, органы управления и сигнализации. В нижней части шкафа предусмотрен ввод для кабелей постоянного и переменного токов. Установленные в шкафу силовой трансформатор, магнитный усилитель, сглаживающий дроссель, регулируемое сопротивление, реле защиты от утечек тока, выпрямительный блок и другие узлы расположены исходя из условий эффективного охлаждения и удобства обслуживания. При работе зарядного устройства ЗУК.-155/230М с нагрузкой более 125 А применяется принудительное воздушное охлаждение с помощью вентилятора.

Разработаны зарядные устройства УЗА на напряжение до 320 В и номинальный ток до 200 А.

В шахтах, не опасных по газу и пыли, а также на рудниках, где широко применяется контактная электровозная откатка, сооружаются тяговые подстанции, служащие для преобразования переменного тока напряжением 6 (10) кВ в постоянный ток напряжением 275 (600) В и передачи его в контактную сеть подземного транспорта.

Как правило, тяговая подстанция совмещается с ЦПП, однако может сооружаться в отдельных камерах. В угольных шахтах и рудниках применяются автоматизированные тяговые подстанции АТП и АТПШ.

В состав агрегата АТП входят: трансформатор ТСП мощностью 150 кВ-А или 320 кВ-А, преобразовательная секция и щит дистанционного управления. Схема тяговой подстанции АТП-500/275М описана в гл. 13.

В тяговых агрегатах АТП-500, наряду с видами защит, описанными в 13.4, предусмотрено также устройство двукратного АПВ автоматического выключателя с выдержкой времени 17 с. При устранении причины, вызывающей срабатывание защиты после одно- или двукратного включения автоматического выключателя, нормальный режим работы агрегата восстанавливается автоматически. Если причина не устранилась, после цикла АПВ выключатель остается отключенным до устранения неисправности.

Распределительные подземные пункты РПП 6 (10) кВ представляют собой стационарные РУ, состоящие из КРУ и служащие для распределения электроэнергии напряжением 6 (10) кВ подземным электроприемникам. РПП располагаются в центре электрических нагрузок и монтируются в камерах с несгораемым креплением. В зависимости от способа сопряжения камер РПП с капитальными горными выработками существуют РПП 6 (10) кВ с камерами:

• примыкающими непосредственно к откаточным выработкам;
• сопрягающимися с горными выработками посредством ходков.

Камеры, примыкающие к откаточным выработкам, сооружаются с одним входом и вентиляционным окном; камеры с ходками имеют два входа. В зависимости от схемы коммутации РПП второго типа выполняются с одной или двумя секциями шин, при этом длина камеры может достигать 30 м, в отличие от РПП первого типа, выполняемых с одной секцией шин при максимальной длине камеры 10 м. На рис. 4 показан РПП— 6(10) кВ с одной секцией шин и КТП, установленной в камере

Камера РПП соединяется с капитальной выработкой посредством ходков.

Количество вводов в РПП-6(10) кВ, так же как и в ЦПП, зависит от числа присоединений, величин электрических нагрузок и числа присоединяемых электроприемников. При числе присоединений до семи включительно принимается один ввод, при большем числе присоединений — соответственно два ввода, каждый вводный кабель рассчитывается на полную нагрузку РПП.

Установка вводного КРУ предусматривается только при наличии четырех и более фидерных КРУ. При числе отходящих присоединений от четырех до семи включительно предусматриваются установка одного

резервного КРУ и одно резервное место для установки КРУ в дальнейшем. Для РПП-б(Ю) кВ с двумя секциями шин предусматриваются установка резервного КРУ и место для установки одного КРУ в дальнейшем в каждой секции.

Питание электроприемников, находящихся вблизи РПП, предусматри-вается от КТП, располагаемой непосредственно в камере.

Стационарные участковые подземные подстанции (УПП) служат для электроснабжения стационарных подземных установок, которые на протяжении длительного времени не перемещаются (стационарные конвейерные линии, лебедки, электроприемники околоствольного двора). УПП осуществляют распределение электрической энергии напряжением 6 (10) кВ, преобразование ее на напряжение 0,69 (0,4) кВ с последующим распределением на низшем напряжении подземным электроприемникам.

Основным оборудованием УПП являются:

• комплектные распределительные устройства для ввода и транзитной передачи электроэнергии на высшем напряжении;
• силовые трансформаторы или комплектные трансформаторные подстанции для понижения напряжения;
• автоматические фидерные выключатели для защиты отходящих линий напряжением до 1000 В;
• устройства защитного отключения  (реле утечки).

УПП сооружаются в камерах с огнестойким креплением, примыкающих непосредственно или посредством ходков к капитальным выработкам. Как и при сооружении ЦПП и РПП, при оборудовании камеры УПП предусматривается ниша с противопожарным инвентарем.

На рис. 5 показаны возможные варианты схем УПП с установкой одного или двух трансформаторов (КТП).

При расстановке электрооборудования в УПП требования к размерам проходов и зазоров предъявляются такие же, как и при сооружении ЦПП (РПП), при этом размещение низковольтного электрооборудования производится на стороне камеры, противоположной от места установки высоковольтного электрооборудования.

Для питания электроприемников очистных и подготовительных участков шахт и рудников широко применяются передвижные комплектные трансформаторные подстанции (КТП). Высокая мобильность, компактность КТП, совмещение в едином агрегате источника питания, коммутационной и защитной аппаратуры в наибольшей степени соответствуют условиям электроснабжения энергоемкого оборудования современных технологических процессов при добыче полезных ископаемых подземным способом.

Шахтные КТП изготавливаются в исполнении РВ-4В, предназначены для эксплуатации на шахтах, опасных по газу или пыли, и состоят из следующих составных частей: распределительного устройства высшего напряжения (РУВН), силового трансформатора, распределительного устройства низшего напряжения (РУНН), ходовой части (рис. 6). КТП комплектуются серийными трансформаторами типа ТСВ.

Основные технические данные шахтных комплектных трансформатор-ных подстанций серии ТСВП приведены в табл. 2.

Для электроснабжения подземных электроприемников угольных шахт, разрабатывающих крутые пласты, опасные по внезапным выбросам угля или газа, предназначены передвижные комплектные трансформаторные подстанции ТСВП-160/6-КП и ТСВП-400/6-КП.

РУВН подстанции представляет собой трехполюсный разъединитель-выключатель нагрузки, способный отключать ток нагруженного трансформатора, встроенный во взрывобезопасную оболочку, соединенную фланцами с кожухом трансформатора. Разъединитель-выключатель нагрузки имеет электромеханическую блокировку с автоматическим выключателем РУНН. Отключение разъединителя производится поворотом специальной рукоятки, при этом одновременно размыкается цепь нулевой защиты выключателя КРУ, от которого получает питание КТП, и замыкается цепь отключающей катушки автоматического выключателя РУНН.