97726

Автоматизация производственных процессов в условиях ОАО «Шахта «Большевик»

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Механизированный комплекс МКЮ-4У с комбайном К500Ю. Проверка крепи по допустимой скорости воздушной струи. Расчет нагрузки на очистной забой. Техника безопасности при ведении очистных работ. Численность и производительность труда рабочего очистного забоя. Выбор режимов работы предприятия, участка рабочих и расчёт трудовых показателей.

Русский

2015-10-24

5.39 MB

7 чел.

Аннотация

Кожевников В.Ю. Автоматизация производственных процессов в условиях ОАО «Шахта «Большевик»: Дипломный проект по специальности «Электромеханика» (140601). – Новокузнецк, 2007. – 147 с. Табл. 32, ил. 13, источников 12, чертежей 4 листа.

Разработан проект Автоматизации производственных процессов в условиях ОАО «Шахта «Большевик». Приведены характеристики горно-геологических условий проектируемой шахты. Произведен расчет лавы 30-48 в условиях шахты ОАО «Шахта «Большевик».

Рассмотрены вопросы механизации добычи угля на основе использования комплекса «МКЮ-4У» с применением комбайна К500Ю. Выполнен расчёт электроснабжения шахты и участка. Рассчитаны технико-экономические параметры добычного участка шахты.

Рассмотрены вопросы охраны труда и охраны окружающей среды на производстве.

Исполнитель             Калёнов С.Р.

Annotation

The Project of complex mechanization and automation of productions in conditions of  mine(shaft) "Bol’shevic".

The Degree project on a speciality «Electromechanics»

Characteristics of mountain - geological conditions and improvement of a layer 30-48 in conditions of mine(shaft) " Bol’shevic " Are carried out(spent).

Questions of mechanization of a coal mining Are considered on the basis of use of a complex " МКЮ-4У " with application of a combine К500Ю.

Calculation of electrosupply of mine(shaft) and a site Is executed. Are given technico-economic parameters a site of mine(shaft).

Questions of a labour safety and ecology of manufacture Are considered.

Executor                                                           Kalenov S.R.

Содержание

Введение 8

1 Технология и комплексная механизация 9

1.1 Горно-геологическая характеристика шахтного поля 9

1.2 Категория шахты по газу и пыли 12

1.3 Запасы полезного ископаемого 13

1.4 Проектная и фактическая мощность шахты 13

1.5 Схема вскрытия шахтного поля 13

1.6 Проветривание шахты 15

1.7 Водоприток шахты 17

1.8 Применяемая система разработки 18

1.9 Механизированный комплекс МКЮ-4У с комбайном К500Ю. 19

1.10 Проверка крепи по допустимой скорости воздушной струи 19

1.11 Расчет нагрузки на очистной забой 20

1.12 Технология ведения очистных работ 26

1.13 Техника безопасности при ведении очистных работ 27

1.14 Численность и производительность труда рабочего очистного забоя 28

2 Экономическая часть 31

2.1 Выбор режимов работы  предприятия, участка рабочих и расчёт трудовых показателей 31

2.2 Определение явочной со списочной численности трудящихся 31

2.3 Расчёт трудозатрат на выполнение работ 32

2.4   Расчёт расходов по элементу «материальные затраты» 35

2.4.1 Определение затрат шахты на оплату электроэнергии 36

2.4.2 Определение затрат участка шахты на оплату электроэнергии 38

2.5.  Расчёт амортизации основных фондов 40

2.6. Затраты на монтаж и демонтаж оборудования проектируемого участка 42

2.7. Затраты на проведение подготовительных выработок оконтуривающих выемочный участок 42

2.8 Показатели экономической эффективности 44

2.9. Смета затрат на содержание и эксплуатацию машин и оборудования 45

3 Электроснабжение 46

3.1 Выбор схемы питания шахты и величины питающего напряжения 46

3.2 Выбор силовых трансформаторов 48

3.3 Расчет воздушных и кабельных линий электропередач 50

3.3.1 Воздушная линия, питающая ГПП 51

3.3.2 Воздушная линия, питающая РП-6кВ 53

3.3.3 Кабельная линия, питающая РП-6 кВ(КЛ 1) 54

3.3.4 Кабельная линия, питающая  ЦПП (КЛ 2) 55

3.3.5 Кабельная линия, питающая участок №1 (КЛ 3) 57

3.4 Расчет токов короткого замыкания 59

3.5 Проверка кабельных линий по току короткого замыкания 62

3.6 Компенсация реактивной мощности 63

3.7 Определение потерь мощности и электроэнергии 64

3.8 Источники оперативного тока 65

3.9 Выбор оборудования ГПП 67

3.9.1 Выбор КРУ для ГПП 67

3.9.2 Выбор выключателей 68

3.9.3 Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей 69

3.9.4 Защита от перенапряжений 71

3.10 Выбор оборудования ЦПП 73

4 Электроснабжение очистного участка 74

4.1 Расчет ПУПП №1 75

4.1.1 Выбор ПУПП 76

4.1.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке 77

4.1.3 Проверка кабельной сети участка по допустимым потерям напряжения при нормальном режиме 79

4.1.4 Проверка кабельной сети по потерям напряжения при пуске наиболее мощного и удаленного электродвигателя 82

4.1.5 Проверка кабельной сети по сопротивлению изоляции и емкости 84

4.1.6 Расчет токов КЗ 86

4.1.7 Проверка кабелей по термической устойчивости 89

4.1.8 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты 89

4.2 Расчет ПУПП №2 91

4.3 Расчет ППУП №3 102

4.3.1 Выбор ПУПП 103

4.3.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке 104

4.3.3 Расчет токов короткого замыкания 105

4.3.4 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты 106

4.4 Расчет ПУПП №4 108

4.5 Выбор высоковольтного оборудования 114

4.5.1 Выбор высоковольтной ячейки 114

4.5.2 Выбор и проверка высоковольтного кабеля 115

4.5.3 Выбор и проверка уставок токовых реле высоковольтных КРУ 115

4.6 Газовая защита 116

4.7 Энергетические и экономические показатели 117

5 Охрана труда 119

5.1 Правила поведения людей в аварийной ситуации 119

5.2 Безопасность при эксплуатации конвейерного транспорта 121

6 Охрана окружающей среды 126

Очистка сточных вод 126

7 Защита людей при чрезвычайных ситуациях 139

Использование горных выработок в качестве защитных сооружений при чрезвычайных ситуациях 139

8 Специальная часть 145

Заключение 167

Список  использованных источников 168

Лист замечаний

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Введение

Угольная промышленность занимает важное место в хозяйстве стран, располагающих  запасами угля. Она является главнейшим поставщиком первичного сырья и топлива. Угольные месторождения на территории 63 угледобывающих стран мира характеризуются исключительным разнообразием сложнейших условий, не имеющих места ни в одной другой отрасли промышленности, связанной с добычей топлива. Основной проблемой угольной отрасли в настоящее время является увеличение глубины ведения горных работ и, как следствие, ухудшение горно-геологических условий залегания угольных пластов.

Современное горное предприятие – это крупное механизированное и автоматизированное хозяйство, характеризующее многообразием технологического оборудования, в работе которого в оптимальных режимах требуется согласованность и взаимодействие между его отдельными звеньями.

Рациональное использование материальных и трудовых ресурсов, перевооружение угольных предприятий на базе новой высокопроизводительной техники, внедрения прогрессивных технологий и способов управления дают возможность резко повысить производительность труда и качество продукции.

Рост добычи полезных ископаемых в горной промышленности достигается  главным образом в результате технического перевооружения предприятий на базе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов и повышения производительности труда, а также  улучшение экономической эффективности производства.

1 Технология и комплексная механизация

1.1 Горно-геологическая характеристика шахтного поля

Поле шахты ”Большевик” расположено на севере Байдаевского геологоэкономического угленосного района Кузбасса. В административном отношении Байдаевское месторождение относится к Новокузнецкому району Кемеровской области и непосредственно примыкает к черте города Новокузнецка. Месторождение занимает водораздельное пространство между реками Томь и Абашева, границы его: на юге и западе – река Томь, на востоке река Абашева, на севере – антиклинальный перегиб между Байдаевской и Кушеяковской брахисинклиналями.

Район – экономически развит. На его территории действуют 6 шахт угольных компаний: ”Южкузбассуголь”, ”Облкемеровоуголь” и ш/у «Антоновское».

Все шахты соединены с г. Новокузнецком железными и асфальтированными дорогами.

Шахтное поле занимает водораздел между реками Томь и Есаулка, изрезанный многочисленными долинами мелких рек и их притоками. Наиболее высокие отметки рельефа приурочены к средней части водораздела (+400м), а самые низкие - в пойме Есаулки (+200м).

Сейсмичность района- 7 баллов.

Шахта имеет лицензию на право пользования недрами (основное поле и части Восточного блока), согласно которой, в пользование «Владельцу лицензии предоставлена часть Байдаевского месторождения (геологические участки Антоновский 1-2 и Есаульский 3-4)». В пределах участков Антоновский 1-2 расположено так называемое «Основное поле», дорабатываемое шахтой, а в пределах участков Есаульские 3-4 – «Восточный блок» (прирезка).

Угленосные отложения Восточного блока относятся к  ленинской свите ерунаковской подсерии кольчугинской серии Кузбасса верхнепермского возраста.

Литология Восточного блока типична для угленосных формаций. Соотношение литологических типов пород в интервале пластов 38-26а приведено в табл. 1-1. Изменение литологического состава по площади не существенно. Общая мощность свиты немногим превышает 500 м.

Общая угленосность разреза ленинской свиты имеет довольно выдержанное значение, составляя 4,4%.

Таблица 1-1 – Литологический состав ленинской свиты (в %) по Восточному блоку

Наименование пород

Содержание пород, %

Песчаник среднезернистый

1,9

Песчаник мелкозернистый

13,9

Алевролит крупнозернистый

12,7

Алевролит мелкозернистый

29,4

Алевролит глинистый

8,6

Аргиллит

23,4

Аргиллит углистый

0,9

Уголь

4,4

Углисто-карбонатная конкреция

0,2

Переслаивание всех типов пород

4,6

Всего, %

100

Мощность свиты, м

569

Угленосные отложения повсеместно перекрыты отложениями четвертичного возраста (суглинки, глины) мощностью 4-22 м.

Пласты угля залегают в форме брахисинклинальной асимметричной складки. Ось складки имеет северо-западное простирание и очень полого погружается в данном направлении. Дно складки широкое, пологое (порядка 2-5°), осложненное волнистостью. Северо-восточное крыло складки очень короткое, т. к. срезано взбросами, падение его пологое – 2-5°. Юго-западное крыло складки – полное, с изменчивыми углами падения в сторону севера и севера-востока. От выходов пластов угля под наносы и до глубины 250-280 м. (гор. ±0 м.) падение пластов круто-наклонное (от50° до 30°), ниже – пологое (15-5°). Пласты угля рассматриваемого Восточного блока разбиты множеством дизъюнктивных нарушений (порядка 20 нарушений различной протяжённости и амплитуд).

По сложности тектонического строения Восточный блок относится к усложненному типу, хотя здесь можно выделить участки с интенсивной нарушенностью и более спокойные. Четких границ между участками не существует.

В границах Восточного блока шахты залегают пласты 34, 33, 32, 31, 30, 29а.

На выходах пластов в зоне аэрации и колебания уровня подземных вод угли окислены. Глубина зоны окисления не везде одинакова: наибольшая отмечается на водоразделах, наименьшая – в пониженных частях рельефа. Средняя глубина зоны окисления наибольшей величины (39 м) проявляется на водоразделах; на склонах уменьшается до – 24 м, в логах до – 13 м.

Вмещающие породы представлены, в основном, алевролитами разнозернистыми, а также песчаниками и аргиллитами.

Пласты угля газоносны. Глубина залегания метановой зоны в пониженных формах рельефа составляет 25-40 м, на склонах и водоразделах – 50-170 м. Метанообильность угольных пластов на горизонтах +200, +100, 0, -100,-200 изменяется в пределах соответственно 2,8-8,7; 7,8-13,2; 12,2-16,1; 13,8-17,8; 17,1-20,5 м3/т.

Пласты участка имеют выход летучих от 36,2 до 38,4 % и являются опасными по взрываемости угольной пыли.

Угли относятся к каменным спекающимся гумусового ряда, сложены, в основном, витринитом.

Угли пластов 34, 33, 32, и 30 относятся к марке ГЖО, а угли пласта 29а - к марке ГЖ.

Средняя температура горных пород равна на горизонтах, м (абс.) 0, -100,-200 соответственно 13,1, 15,9, 18,7.

Естественная радиоактивность пород и угля по данным гаммакаротажа – фоновая и слабо надфоновая.

Угли всех пластов относятся к опасным по самовозгоранию

Общая характеристика всех пластов шахтного поля в границах Восточного блока приведена в таблице1-2.

Таблица 1.2 – Характеристика рабочих пластов

№ пласта

Мощность, м

Угол падения, град.

Мощность породных прослоев, м

Кровля

Почва

32

0,822,85

510

0,05-0,25

алевролит мелкозернистый очень редко алевролит крупнозернистый и песчаник

алевролит мелкозернистый меньше песчаник и алевролит крупнозернистый

30

0,473,94

510

0,010,45

алевролит мелкозернистый очень редко алевролит крупнозернистый и песчаник

алевролит мелкозернистый редко песчаник и алевролит крупнозернистый

29а

1,027,50

510

0,03-0,10

алевролит мелкозернистый

алевролит мелкозернистый и крупнозернистый

Не утверждены запасы каких-либо полезных попутных ископаемых и полезных попутных компонентов в породах и углях пластов, в подземных водах поля шахты “Большевик” .

Содержание редкоземельных элементов в углях, в том числе германия и галлия, не превышает фоновых значений и не представляет промышленного интереса.

Вмещающие породы содержат свободную двуокись кремния в пределах 26,5-41,9% и являются силикозоопасными.

1.2 Категория шахты по газу и пыли

Природная газоносность угольных пластов изменяется от 2,8 м3/т до 20,5 м3/т.

Метаноносность пластов угля по горизонтам приведена в табл.1.3.

Таблица 1.3

Горизонт

+200

+100

0

-100

-200

Газоносность, м3/т.

2,8-8,7

7,8-13,2

12,2-16,1

13,8-17,8

17,1-20,5

В данный период шахта относится ко второй категории по естественному выделению газа метана.

1.3 Запасы полезного ископаемого

Промышленные запасы добываемого угля в восточном блоке составляют 23410 тыс. тонн. Срок службы шахты при принятой производственной мощности с учетом развития и затухания горных работ составит 18 лет.

1.4 Проектная и фактическая мощность шахты

Проектная мощность шахты составляет 1,5 млн. тонн в год. Фактически за 2006 год добыто около 1,6 млн. тонн угля.

1.5 Схема вскрытия шахтного поля

В настоящее время пласт 30 вскрыт квершлагами №19 и №20 с основного поля шахты. На них предусматривалась отработка лав 30-45 и 30-46 (в настоящее время уже отработаны).

Пласт 29а с основного поля шахты не вскрыт. Проходка квершлага №22 остановлена на расстоянии 20-30 м до пласта.

В связи с большой отдалённостью восточного блока от основной площадки (5 км по горным выработкам) возникают трудности с обеспечением его воздухом, транспортом угля, доставкой материалов и оборудования, а также людей. Поэтому данным проектом предусматривается обособленное вскрытие и отработка восточного блока.

Вскрытие и подготовка пласта 30 предусматривается путевым и конвейерным наклонными стволами, существующим бремсбергом 30-46, тремя штреками и тремя уклонами (путевым, конвейерным и вентиляционным) и двумя фланговыми уклонами. Шахтное поле условно делится фланговыми уклонами на две части: пологую (0 - 10) и наклонную (11 - 45).

Для организации запасного выхода на фланге уклонной панели в соответствии с требованиями ПБ намечается проведение флангового наклонного ствола.

Вскрытие и подготовка пласта 29а предусматривается двумя наклонными квершлагами с пласта 30, двумя магистральными штреками пласта 29а, соединяющими уклоны и фланговые уклоны пласта 29а, двумя уклонами пласта 29а, проходимыми с наклонных квершлагов, и двумя фланговыми уклонами пласта 29а, проходимыми с магистральных штреков, (для всех выработок: одна - путевая, другая - конвейерная). На фланге уклонной панели намечается проведение флангового наклонного ствола. Подача свежего воздуха намечается по вентиляционному гезенку с пласта 30. Для запасного выхода (пока не будет пройден фланговый наклонный ствол) с флангового путевого уклона пласта 29а проходится гезенк-запасной выход на фланговый путевой уклон пласта 30.

Вскрытие и подготовка пласта 32 осуществляется двумя стволами (путевым, конвейерным) и двумя фланговыми стволами. На фланге уклонной панели намечается проведение флангового наклонного ствола (восток). Подача свежего воздуха намечается по вентиляционном гезенку с пласта 30. Передача угля на пласт 30 с пласта 32 намечается по угольному бункеру.

Сечение вентиляционных штрека и уклона пласта 30 принято 20,0 м2, путевого и конвейерного наклонных стволов и фланговых уклонов всех пластов – 15,6 м2, путевого и конвейерного уклонов - 18,4 м2. Крепление вентиляционных выработок, путевого и конвейерного уклонов – анкерное с решётчатой затяжкой, путевого и конвейерного наклонных стволов и фланговых уклонов – металлической арочной крепью из СВП с железобетонной и решётчатой затяжкой.

Подготовка выемочных столбов всех пластов намечается спаренными (конвейерным и вентиляционным) штреками, проходимыми встречными забоями от основных и фланговых уклонов. Сечения штреков приняты из условия размещения в них необходимого транспортного оборудования, подачи необходимого количества воздуха в очистные и подготовительные забои и составляют 14,2 м2. Крепление штреков принято сталеполимерными анкерами с решетчатой затяжкой.

В связи с тем, что вскрытие и подготовка пластов намечается без вертикальных стволов при полной конвейеризации транспорта угля, сооружение околоствольных дворов не предусматривается.

Отработка выемочных столбов по пластам намечается в нисходящем порядке.

Для уменьшения зон повышенного давления проектом предусматривается приведение краевых частей лав и межлавные целики в неудароопасное состояние путём глубинного увлажнения через скважины, гидрорыхления и гидровымывания;

Длина выемочных столбов в пределах рассматриваемых границ шахтного поля по простиранию составляет 500 - 2200 м.

Подготовка выемочных столбов на пластах 29а и 32  аналогична пласту 30 – проходкой спаренных подэтажных штреков.

Порядок отработки выемочных полей – обратный, от фланговых наклонных уклонов к основным.

1.6 Проветривание шахты

Система проветривания шахты принята единая. Схема проветривания - центральная. Способ проветривания – нагнетательный.

Для проветривания шахты предусматривается нагнетательная вентиляторная установка типа ВDК-8-№26А, располагаемая у устья вентиляционного канала (бывший бремсберг 30-46).

Учитывая невысокую газообильность принята возвратноточная схема проветривания выемочных участков с восходящим проветриванием и выдачей исходящей на вентиляционный штрек лавы и далее на конвейерный уклон.

Подача свежего воздуха производится вентиляторной установкой типа ВDК-8-№26А по вентиляционному каналу, расширенной части квершлага 19, путевому штреку пл. 30 и вентиляционному уклону до гор. -35 м и далее по вентиляционному штреку 30-49 поступает к потребителям: лаве 30-48. и 1-му подготовительному забою. Ко 2-му подготовительному забою свежий воздух подаётся с устья путевого наклонного ствола.

Исходящая струя воздуха из очистного забоя и подготовительных забоев по конвейерному и фланговому уклонам, конвейерному и путевому наклонным стволам выдается на поверхность.

Проветривание очистного забоя осуществляется за счет общешахтной депрессии. В подготовительные забои, находящиеся в этот период в работе, свежий воздух подается вентиляторами местного проветривания, устанавливаемыми на свежей струе воздуха.

Параметры работы вентиляторной установки главного проветривания составляют: производительность 166,9 м3/сек; депрессия – 123,74 мм в. ст.

Данные о вентиляторных установках приведены в таблице 1.4, данные о потребителях воздуха - в табл. 1.5.

Таблица 1.4

Номер ветви

Тип вентилятора

Угол лопаток

Расход воздуха, м3

Депрессия, мм вод.ст.

Место установки вентилятора

44

ВDК-8-№26А

30

166,9

123,74

Б. бремсберг 30-46

74

ВDК-8-№26А

1,6

128,00

Б. бремсберг 30-46

65

ВМЭ-8

20

10,2

181,87

Путевой наклонный ствол

70

ВМЭ-8

20

10,2

181,87

Путевой наклонный ствол

89

ВМЭ-8

20

9,9

198,61

Вентиляционный уклон

93

ВМЭ-8

20

9,9

198,63

Вентиляционный  уклон

Таблица 1.5

Номер ветви

Требуемый расход, м3

Расчетный

расход, м3

Обеспеченность,

%

Наименование

1

17,37

17,4

100,2

Очистной забой

72

8,76

9,0

102,7

ПЗ-Фланговый  уклон

73

23,73

26,8

112,9

Вентиляционный уклон

77

8,76

9,0

102,7

ПЗ-Вентиляционный штрек

88

8,74

8,9

101,8

ПЗ-Конвейерный штрек

97

8,74

8,9

101,8

ПЗ-Вентиляционный штрек

Применения осевых вентиляторов встречного вращения типа BDK  производства КНР обосновано тем, что по сравнению с отечественными вентиляторами типа ВОД данные вентиляторы имеют меньшую металлоёмкость, низкие объёмы строительно-монтажных работ, а также более высокий К.П.Д.

1.7 Водоприток шахты

Шахтой “Большевик” отрабатываются угольные пласты 32, 30, 29а. Условия отработки в целом благоприятные. Приток воды поступает в выработки в виде слабого капежа. При небольших по площади брахисинклинальных структурах вода собирается  в мульдах, где  и устанавливается насосное оборудование.

Зоны тектонических нарушений не представляют опасности при отработке и встреча их не вызывает повышения притоков воды. Участок “горельников” расположен на южном выходе пласта 29а и в силу высокого гипсометрического положения практически безводен.

В пределах шахтного поля выделяются две основные группы подземных вод:

- воды четвертичных отложений;

- воды пермских (угленосных) отложений.

К четвертичным отложениям приурочена «верховодка». Верховодка имеет сезонный характер проявления, на водопритоки в шахту практического значения не оказывает.

Подземные воды пермских отложений имеют напорно-безнапорный характер, распространены в зонах активного водообмена и затухающей трещиноватости, глубина распространения зон достигает 100-150 м. Водоприток из этих зон обуславливает основную обводненность горных выработок, так как ниже породы практически безводные.

Подземные воды пресные гидрокарбонатно-натриевые с минерализацией 0,3-0,98 г/л, из анионов преобладает гидрокарбонат, из катионов в различных соотношениях присутствует кальций, натрий, магний. Подземные воды могут быть использованы для питьевых (после обработки) и хозяйственных нужд.

Поле шахты находится на водораздельной площади, и поэтому гидрогеологические условия освоения являются благоприятными.

Среднегодовые притоки в горные выработки восточного блока по данным шахты:

- при отработке запасов угля пласта 30 - нормальный – 80 м3/час, максимальный – 240 м3/час;

- при отработке запасов угля пласта 29а - нормальный - 143 м3/час, максимальный – 350 м3/час.

1.8 Применяемая система разработки

Пласты имеют углы падения от 0 до 50, что затрудняет отработку этих пластов. Поэтому предусматривается разделение полей пластов на две части: пологую и наклонную. Отработка как пологой, так и наклонной частей предусматривается системой разработки длинные столбы по простиранию с обрушением кровли с выемкой угля механизированным комплексом.

1.9 Механизированный комплекс МКЮ-4У с комбайном К500Ю.

Далее в проекте рассмотрим вариант отработки запасов лавы 30-48 с помощью механизированного комплекса МКЮ-4У, очистного комбайна К500Ю и забойного конвейера КСЮ-381.

Крепь выбирают исходя из соответствия ее технической характеристики и области применения горно-технологическим  условиям эксплуатации.

Выбранная крепь МКЮ-4У 18/38 является крепью поддерживающе-оградительного типа.

При выборе типа крепи для конкретных условий нужно установить класс устойчивости непосредственной кровли и тип основной кровли по нагрузочным свойствам.

1.10 Проверка крепи по допустимой скорости воздушной струи

На пластах с относительной газообильностью более 10 куб.м/т необходимо сделать проверку возможности принятого типа крепи обеспечить необходимое по условиям проветривания проходное сечение рабочего пространства лавы. Для этого необходимо сопоставить фактическую площадь сечения рабочего пространства данной крепи Sф с полученным расчетным путем Sр. При этом должно соблюдаться следующее условие:

SрSф,                                                         (1.1)

где

,                                                 (1.2)

где

,                                                 (1.3)

где  m – мощность пласта (3,40 м);

r – ширина захвата комбайна (0,8 м);

– плотность угля (1,28 т/);

Vп – возможная скорость подачи комбайна (5 м/мин);

Кq – коэффициент естественной дегазации пласта (0,7);

q – относительная газообильность пласта (14 );

Vмах – максимально допустимая скорость движения воздуха (4 м/с);

d –   допустимая концентрация метана в исходящей струе (1%);

Kв – коэффициент, учитывающий движение воздуха по        выработанному пространству (1,3).

Тогда

т/мин,

 ,

5,46 ≥ 8.

Выбранная крепь удовлетворяет данному условию, поэтому нет необходимости применять мероприятия по повышению эффективности проветривания очистного забоя (дегазация, бурение скважин и т.п.).

1.11 Расчет нагрузки на очистной забой

В технической характеристике любого механизированного комплекса указывается один-два типа комбайнов, которые могут работать с данной крепью. Поэтому задача выбора типа комбайна сводится к анализу соответствия конструкции и параметров этих комбайнов условиям применения их в данном пласте.

В комплекте с механизированным комплексом МКЮ-4У установим очистной комбайн К500Ю и забойный скребковый конвейер КСЮ-381.

Необходимо сделать проверку лавного конвейера по производительности и по допустимой длине.

С учетом влияющих факторов паспортная производительность конвейера определяется

Qк = 60 · Qм · Кк · Кн · Ку · Кг,                                    (1.4)

где Qм – минутная машинная производительность комбайна, т/мин (12 т/мин);

Кк – поправочный коэффициент, учитывающий снижение скорости отбора материала от выемочной машины при попутном движении комбайна и цепи конвейера, определится как

,                                                   (1.5)

,

где  Vц – скорость движения сребкового конвейера;

Кн – коэффициент неравномерности загрузки желоба (1,4);

Ку – коэффициент, учитывающий угол падения пласта (1,3);

Кг–коэффициент снижения производительности вследствие отказов (0,9).

Подставим значения в формулу и получим, что

Qк = 60 · 12 · 1,063 · 1,4 · 1,3 · 0,9 = 1254 т/час.

Номинальная производительность конвейера КСЮ-381 по паспортным данным составляет – 1500 т/час.

Выполним проверку выбранного конвейера по возможной длине Lк

,                          (1.6)

где   Р – тяговое усилие привода, Н (согласно технических параметров

Р – 200000 Н);

go – масса 1 м тягового органа, кг (121 кг);

g – масса 1 м транспортируемого материала (255 кг);

f – коэффициент сопротивления движению тягового органа (0,8);

В – угол наклона конвейера (5 град.);

w – коэффициент сопротивления движению угля (0,5).

м.

Допустимая длина конвейера 610 м, что при длине лавы 30-48 196 м является подтверждением правильного выбора типа лавного конвейера по длине.

Длина очистного забоя является одним из основных параметров системы разработки, влияющих на технико-экономические показатели работы участка. Необходимо подтвердить правильность предварительного выбора длины очистного забоя.

Во многих случаях оптимальная длина, зависящая от конкретных условий, не всегда совпадает с длиной комплексов в поставке; в ряде случаев целесообразно удлинить (реже сократить) механизированный комплекс на 10-20 %.

Ориентировочно длину очистного забоя при односторонней выемке можно определить по формуле

,                                     (1.7)

где  Тсм – продолжительность смены (360 мин);

tпз – время на подготовительно-заключительные операции в одну

добычную смену (20 мин);

tк – время на выполнение концевых операций цикла (15 мин);

Nц – количество циклов в смену(2);

Кк – коэффициент готовности комбайна (0,85-0,93);

Vвп – возможная скорость подачи комбайна в зависимости от

энергозатрат на разрушение угля (5 м/мин);

Vм – маневренная скорость комбайна (до 6 м/мин);

tз – время на замену одного зубка (0,6 - 0,85 мин);

F – площадь торца вынимаемой полосы (F = m1r = 3,4 ∙ 0,8 = 2,72 м2);

Z - расход зубков на 1 куб.м отбитого угля (0,05 – 0,15 шт/куб.м);

tв – удельные затраты времени на вспомогательные операции (0,03 – 0,06 мин/м).

м.

Можно говорить о том, что выбранная предварительно длина лавы (196 м) при проверке оказалась верной.

Длина очистного забоя должна быть проверена по газовому фактору

,                                       (1.8)

где Sл – площадь сечения забоя при минимальной ширине призабойного пространства, кв.м;

Vдв - допустимая по ПБ скорость движения воздуха по лаве (4 м/с);

d – допустимая по ПБ концентрация метана (1%);

Квп – коэффициент, учитывающий движение воздуха по выработанному пространству (1,1 – 1,5);

nц – количество циклов в сутки (6 шт.);

Кд – коэффициент естественной дегазации в период отсутствия работ по выемке угля (0,65 – 0,75);

qCH4 – относительное газовыделение (14 куб.м/т)

м.

Данная проверка показала, что применение систем дегазации не требуется, лава 30-48 проходит по длине.

После определения длины комплексно-механизированного очистного забоя рассчитывается суточная нагрузка на забой с учетом горнотехнических факторов (скорость подачи комбайна)

,                                                 (1.9)

где  Асут.н. – нормативная суточная нагрузка на очистной забой, т/сут.

Ац – количество угля с одного цикла, т;

Т – время работы в очистной забое за сутки, мин;

Тц – время, затрачиваемое за цикл, мин.

,                                            (1.10)

т.

Время работы в очистном забое за сутки Т, мин,

,                                              (1.11)

мин.

Время работы за один цикл

,                                  (1.12)

где  Vп – скорость подачи комбайна по выемке (5 м/мин);

Vз – скорость комбайна по зачистке (5 м/мин);

Tв – время на вспомогательные операции цикла (0,15 мин/м);

Ко – коэффициент, учитывающий норматив времени на отдых (1,1);

Кк –коэффициент, учитывающий затраты времени на концевые операции (1,1).

мин.

При этом суточная нагрузка на забой определяется

т/сут.

Уточним рабочую скорость подачи комбайна по энергозатратам на выемку угля с учетом сопротивляемости угля резанию и других технических факторов

,                                     (1.13)

где  Nуст – устойчивая мощность двигателя комбайна, кВт, в расчете можно принять Nуст = 0,9 · Рдв = 0,9 · 500 = 450 кВт;

А = 120 · fу   = 120 · 0,9 = 108 (- коэффициент крепости угля по шкале проф. Протодьяконова, 0,9).

м/мин.

Необходимо скорректировать суточную добычу с учетом полученной рабочей скорости подачи комбайна.

мин.

По полученному значению продолжительности цикла суточная нагрузка на забой определяется

т/сут.

Суточная нагрузка на очистной забой должна быть проверена по фактору проветривания (газовыделению)

,                                   (1.14)

где Sл – площадь сечения забоя при минимальной ширине призабойного пространства, кв.м;

Vдоп - допустимая по ПБ скорость движения воздуха по лаве (4 м/с);

d – допустимая по ПБ концентрация метана (1%);

Ку – коэффициент, учитывающий движение воздуха по выработанному   пространству (1,1 – 1,5);

Кед – коэффициент естественной дегазации в период отсутствия работ по выемке угля (0,65 – 0,75);

qCH4 – относительное газовыделение (14 );

Кнг  - коэффициент неравномерности газовыделения в лаве (Кнг  = 1,9).

т/сут.

Полученное значение суточной нагрузки по фактору проветривания показывает, что необходимы дополнительные меры по дегазации призабойного пространства для достижения суточной нагрузки на забой согласно горно-технических условий. Для этого на шахте применяется изолированный отвод метана за пределы выемочного участка.

При известной суточной добыче Асут.н. и относительной газообильности пласта qCH4 можно определить абсолютную газообильность очистного забоя qабс, /мин

,                                              (1.15)

 /мин.

Необходимое количество циклов для обеспечения принятой суточной нагрузки составляет

,                                                    (1.16)

цикла.

Примем окончательно количество циклов – 8 шт.

т/сут.

В дальнейшем полученную суточную нагрузку на забой нужно принимать как плановую суточную нагрузку на забой.

Теперь можем уточнить часовую нагрузку на лавный конвейер.

, т/час,                                            (1.17)

т/час.

Полученная величина нагрузки на конвейер более чем в 3 раза меньше паспортной нагрузки. Можем сделать вывод, что по фактору нагрузки забойный конвейер выбран верно.

1.12 Технология ведения очистных работ

Отработка запасов лавы 30-48 производится на мощность пласта  3,20-3,60 м. Выемка угля в лаве 30-48 производиться с помощью крепи МКЮ-4У 18/38 комбайном К-500Ю и конвейером “ПС 281”.  Комбайн оснащен шнековыми исполнительными органами с резцами типа РГ-501. При выемки угля комбайн перемещается по ставу забойного конвейера, расположенного на почве пласта, параллельно груди забоя. Перемещение комбайна осуществляется перекатыванием зубчатых колес блоков движителей механизма подачи по рейке РКД, или цевочной рейке, закрепленной на борту забойного конвейера. На забойном конвейере комбайн устанавливается с помощью завальных и забойных лыж. Завальные лыжи оснащены захватами, которыми охватывается направляющая конвейера. Крепление сопряжения лавы с конвейерным штреком осуществляется штрековой крепью КСПЮ-04, с вентиляционным штреком индивидуальной крепью.

1.13 Техника безопасности при ведении очистных работ

Все работы в очистных забоях производятся согласно паспорта выемочного участка.

Из каждой очистной выработки обязательно есть два ничем не загроможденных выхода: один на вентиляционный и другой на конвейерный штрек.

В случае остановки работ в очистной выработке на время свыше суток должны быть приняты меры по предупреждению обрушения кровли в призабойном пространстве и загазирования. Возобновление работ допускается с разрешения технического директора шахты или его заместителя после осмотра очистной выработки инженерно-техническими работниками участка.

В процессе работы производится проверка устойчивости кровли и забоя путем осмотра и остукивания. При наличии признаков опасности обрушения кровли, забоя производится оборка отслоившейся горной массы и устанавливается дополнительная крепь.

Ведение очистных работ и крепление очистных выработок от разрезной печи до первичной посадки основной кровли, а также сама посадка очистной кровли производятся по мероприятиям, предусмотренным паспортом выемочного участка, проведения и крепления подземных выработок. Первичная посадка основной кровли производится под руководством начальника участка или его заместителя.

Во всех очистных выработках применяется механизированная крепь с характеристикой, соответствующей горно-геологическим условиям. Размеры проходов для людей в лавах определяются конструктивными размерами механизированных крепей.

В лавах вдоль конвейера оборудованы линии громкоговорящей связи с приемопередающими устройствами, установленными через каждые 10 м, а также в верхнем и нижнем штреках.

Посадка кровли производится под непосредственным руководством инженерно-технического работника участка. Рабочие, занятые на посадке кровли, находятся в закрепленных местах.

В случае задержки обрушения кровли свыше установленного паспортом шага посадки применяется искусственное обрушение. В этих случаях запрещается производить работы в лаве по добыче угля до обрушения кровли.

Работы по подготовке к искусственному обрушению кровли производятся в соответствии с дополнительно разработанными мероприятиями, утвержденными главным инженером шахты.

Сопряжения очистных выработок с конвейерными и вентиляционными штреками закрепляются механизированной передвижной крепью.

Разрешается вести работы в лаве при концентрации метана не более 1%. Допускается местное скопление метана у комбайна до 2%.

Скорость движения воздушной струи допускается до 4 м/с.

1.14 Численность и производительность труда рабочего очистного забоя

Численность рабочих очистной бригады необходимо планировать с учетом перевыполнения норм выработки. Явочное число рабочих Nяв.гроз принимается обычно ниже полученного по нормам выработки общего числа человеко-смен с таким расчетом, чтобы нормы выработки выполнялись на 110 процентов.

Явочный состав рабочих по выемочному участку на сутки составит

,                  (1.18)

где  - количество смен в сутки по добыче (3 смены).

Явочный состав очистной бригады на сутки

                                            (1.19)

тогда

чел.

Звено по сменам может быть определено следующим образом: 3 – дежурных электрослесаря в каждую добычную смену; 10 электрослесарей выходят в ремонтно-подготовительную смену.

чел.

В добычную смену по одному, а в ремонтную – два, МГВМ. Для обслуживания погрузочного пункта в каждую добычную смену принимается по одному машенисту подземных установок Для безопасной работы участка в добычную смену выходит один человек (подземный горнорабочий) – в обязанности которого входит – доставка инертной пыли, осланцовка горных выработок, возведение и ремонт заслонов и т.д. Кроме этого в каждую смену выходят 2 подземных горнорабочих (вспомогательные работы – доставка материалов, выдача оборудования на поверхность, зачистка горных выработок и т.д.).

Явочный состав рабочих участка на сутки составит

чел.

Списочный состав рабочих выемочного участка на сутки

,                                              (1.20)

где     - коэффициент списочного состава, определится

,                                  (1.21)

где     Др.г - количество рабочих дней в году; принимается от 300 до 305 дней;

Дп.р, Дв, Дотп - соответственно число праздничных, выходных дней и дней    отпуска;

Кув - коэффициент, учитывающий неявку на работу по уважительным причинам (Кув = 0,95 - 0,97).

,

тогда

чел.

Определив явочный и списочный состав, определим производительность труда рабочего очистного забоя на выход, т/вых

         т/вых.                       (1.22)

               Производительность труда рабочего очистного забоя за месяц, т/мес∙чел

,                               (1.23)   

где   - добыча за месяц из очистного забоя.

,                                  (1.24)

где   Пр.д.мес - количество рабочих дней забоя за месяц (принимается фактическое число рабочих дней за любой календарный месяц или 25,6).

тогда

т/мес.

тогда

т/мес∙чел

Производительность труда рабочего добычного участка на выход, т/выход

,                                           (1.25)

  т/выход.

Производительность труда рабочего добычного участка за месяц

,                                             (1.26)

т/мес∙чел

2 Экономическая часть

2.1 Выбор режимов работы  предприятия, участка рабочих и расчёт трудовых показателей

Согласно тарифным соглашениям между Росуглепромом и Правительством РФ на 1995 и последующие годы продолжительность рабочего времени работников, занятых на подземных предприятиях, не может превышать 30 часов в неделю, для остальных работников 40 часов.

Проектом предусматривается шестичасовая рабочая смена для подземных рабочих, режим работы участка – 6 дней в неделю, трудящихся – 5 дней в неделю.

2.2 Определение явочной со списочной численности трудящихся

Коэффициент списочного состава рассчитывается для каждой категории рабочих отдельно исходя из того, что у них разное время отпусков и выходов на работу. Исходя из этих условий коэффициент списочного состава для рабочих составит:

                          (2.1)

где  Тк – календарное число дней в году;

Тпр – количество праздничных дней в году;

     Твых – количество выходных дней в году;

Твых. р. – количество выходных дней работника по графику, не

                 совпадающего с выходными днями предприятия;

           Топт -  продолжительность отпуска по категориям рабочих.

2.3 Расчёт трудозатрат на выполнение работ

Все расчёты по комплексной норме выработки и комплексной расценке сводятся в таблице 2.1.

Явочная численность рабочих принимается из условия выполнения норм выработки на 100% . В этом случае

чел.

Списочная численность рабочих определяется произведением явочной численности на коэффициент  списочного состава и ровна:

чел.

Принимается 172 человека по списку.

Комплексная  норма выработки рассчитывается по формуле

,                                               (2.2)

  т/выход.

Таблица 2.1 –  Норма выработок и расценок

Пласт 30           Вид работы: Выемка угля МКЮ, комбайн К 500 Ю

Наименование работ

Тариф, руб

Ед.изм.

Объем работ на смену

Норма выработки, тн

Чел/см на объем работ

Расценка, руб

Основание

1. Выемка угля

 

тн

1700,0

 

 

 

 

МГВМ

281,1

 

 

 

1

281,1

ЕНВЛ

ГРОЗ

241,68

 

 

 

10,242

2475,287

 

2. Демонтаж ставов:

 

 

 

 

 

 

 

а)  п/пожарного Ф114мм

241,68

м

3,99

21,05

0,189

45,764

НВ М т.24 п 2г

б)  сливного Ф114мм

241,68

м

1,99

69,8

0,029

6,901

НВ М т.24 п 9г

в)  напорного Ф50мм

241,68

м

1,99

47,6

0,042

10,119

НВ М т.59 п.8б

3.Укорачивание 2 ЛТ-100У

241,68

м

1,99

8,33

0,239

57,823

НВ М т.18 п 41б

4. Передвижка ПТК

241,68

м

1,99

20,8

0,096

23,157

т. 62

5. Бурение шпуров руч. элсверлом по углю для передвижки ПТК

241,68

шп/м

1,79

60,4

0,030

7,177

т.95

6. Установка анкеров для крепления цепей передвижки ПТК

241,68

анк

1,20

45,5

0,026

6,352

т.105

7. Бурение шпуров руч. элсверлом по породе для перемонтажа ЛПК 10Б

241,68

шп/м

1,20

21,4

0,056

13,505

т.95

8. Установка анкеров для крепления ЛПК

241,68

анк

0,80

45,5

0,018

4,234

т.105

9 Передвижка энергопоезда  на вент.штр. на L=20 м

241,68

тн

2,2

13,2

0,166

40,139

М.т33

10. Перемещение лебедки ЛПК 10Б на 20м

241,68

леб

0,1

0,77

0,129

31,277

НВ М т.5 п 6д

11. Демонтаж монорельсового пути

241,68

м

1,99

6,8

0,293

70,833

М.Н.

12. Крепление сопряжения на конв. штреке

241,68

 

 

 

 

 

 

а)установка стоек ГВКУ под пластину Р=75 кг

241,68

комп

1,00

29,9

0,033

8,055

т.34п.11,г

б) уборка ГВКУ

241,68

ст

3,0

175,8

0,017

4,110

т.36 п11

д) установка рудстоек h=3,2м

241,68

ст

3,99

18,9

0,211

50,970

т.153 п.4г

е) передвижка крепи  сопряжения

241,68

м

1,99

48,76

0,041

9,878

т. 39

13. Крепление сопряжения на вент. штреке

241,68

 

 

 

 

 

 

а)установка стоек ГВКУ под пластину

241,68

комп

1,33

29,9

0,044

10,739

т.34п.11,г

б) уборка ГВКУ

241,68

ст

4,0

185

0,022

5,207

т.36 п10

14. Правка секций

241,68

сек

4,98

40,5

0,123

29,732

ЕНВ77 т.56 п4б

15. Разбивка негабаритов

241,68

мз

1,25

0,75

1,661

401,387

 

16. Доставка леса по лаве

241,68

 

 

 

 

 

 

а) руд стойки L=3,2 м

241,68

м3

0,48

16,83

0,028

6,835

т173 п.15

б) пластины

241,68

м3

0,36

11,88

0,030

7,263

т.173 п21

17. Выдача труб вручную на 40м

241,68

тн

0,07

2,07

0,034

8,098

М т.

Итого:

 

 

 

 

11,130

3617,721

 

Комплексная норма выработки по объемам работ на смену и расценка на 1тн

152,75

 

2,128

 

Расчёт фонда зарплаты  и численности повременщиков и руководителей участка сведён в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Расчёт фонда оплаты труда

Профессия

Раб. числ.

Спис. числ.

Фонд з/п (руб)

ГРОЗ

50

103

2441400

Электрослесари

19

39

840600

МПУ и т/ рабочие

12

25

484800

Поверхностные рабочие

5

5

51800

Итого рабочих по участку

86

172

Итого руководителей

8

8

272000

Итого специалистов

1

1

34400

Итого по участку

95

181

Доплата за работу

В ночное время

Доплата за управление бригадой

2000

Всего по участку (с ночными и бригадирскими)

3855000

Сменная производительность труда по участку рассчитывается по формуле

,                                                (2.3)

  т/выход.

Среднемесячная производительность труда рабочего по участку определяется как

,                                                      (2.4)

т/мес.

Со всей оплаты труда рабочих и руководителей участка производятся  отчисления в фонды в размере 44,1%, что составляет

руб.

Себестоимость 1т добычи угля по элементу «затраты на оплату труда» считается по формуле

т. руб./т.                                               (2.5)

Себестоимость 1 т добычи угля по элементу «отчисления на социальные нужды» определяется как

т. руб./т.                                             (2.6)

В  численном виде себестоимость по этим элементам составляет соответственно

руб./т.

руб./т.

2.4   Расчёт расходов по элементу «материальные затраты»

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Нормы расхода отдельных видов материалов принимаются по расчётным данным шахты, а сам расчёт сводится в табл. 2.3.

Таблица 2.3 Расчёт материальных затрат для обеспечения технологического процесса (вспомогательные материалы )

Наименование материалов

Затраты, тыс. руб.

Лес

114,5

Запчасти

745

ГСМ

317

Малоценные

Прочие

ИТОГО:

1176,5

 

Материальные затраты для обеспечения технологического процесса на 1т добычи определяются как

руб./т.                                               (2.7)

где  – материальные затраты за месяц, руб.

Численно затраты составляют:

руб./т.

                    

2.4.1 Определение затрат шахты на оплату электроэнергии

           

Шахта «Большевик» по тарифу за пользование электроэнергией относится к потребителям 1 группы, то есть к потребителям, при расчёте с которыми взимается плата за заявленную активную мощность предприятия, участвующую в максимуме нагрузки энергосистемы, и потребляемую энергию, так называемый  двуставочный тариф. Плата за электроэнергию шахты определяется по формуле.

 руб · кВт ·ч/мес,                                     (2.8)

где   – заявленный максимум активной мощности предприятия,
                                участвующей в максимуме нагрузки энергосистемы, кВт;

  – плата за 1кВт заявленной мощности, руб/мес;

 – расход активной энергии шахтой за месяц, кВт ч ;

– дополнительная плата за 1 кВт · ч  израсходованной

     электроэнергии, руб./мес.

Расчётный заявленный максимум нагрузки шахты определяется по формуле

кВт,                                             (2.9)

где  ∑Ра – суммарная расчётная нагрузка шахты, полученная как     результат расчёта табл. 2.4;

К –   коэффициент участия в максимуме нагрузки по отдельным   

группам электроприёмников шахты, согласно  ( 5, с.50) К  = 0,8.

Таблица 2.4 получена в результате расчётов нагрузки потребителей I и  II категорий.

Заявленный максимум нагрузки шахты в численном виде равен

кВт.

Плата за электроэнергию основная и дополнительная соответственно ровна.

= 260руб/мес;

а = 0,828руб/мес.

Таблица 2.4 – Расчёт заявленного максимума активной мощности и расхода электрической энергии шахты.

Группа электроприёмников

Мощность

, кВт

Коэффициент

спроса,

Расчётная мощность

Число часов работы в сутки

Суточный расход активной молщности кВт*ч

,

кВт

,

кВАр

Подземные потребители

1-ая категория

Водоотлив

630

0.9

0.89

0.51

567

290.47

20

11340

2-ая категория

Высоковольтный конвейерный транспорт

1750

0.7

0.88

0.54

1225

661.5

20

24500

Очистной участок

1134

0.45

0.6

1.33

510.3

680.23

24

12247.2

Подготовительные участки

858

0.35

0.6

1.33

300.3

40.3

24

7207.2

ВШТ

240

0.7

0.7

1.02

168

171.36

24

4032

ИТОГО ПО ШАХТЕ

2770.6

1843.594

59326.4

Затраты шахты на оплату электроэнергии равны.

. руб. · кВт ч/мес.

2.4.2 Определение затрат участка шахты на оплату электроэнергии

Расход электроэнергии шахтой распределяется по отдельным участкам энергетиком шахты в зависимости от количества  электропотребителей, их мощности и режима работы. Для этого следует определить расчётный максимум нагрузки на проектируемый участок и количество потребляемой им энергии. Этот расчёт сводится  в табл. 2.5

Таблица 2.5 – Расчёт максимума нагрузки участка шахты и потребляемого им количества электроэнергии.

Наименование

потребителей

Тип

электродвигателя

Количество

Номинальная мощность, кВт

Число часов работы в сутки

Суточный расход энергии кВт· ч

К-500Ю

ДКВ-250

АИУМВВ200L4

АИУМВВ200L4

2

2

1

250

35

35

18

10890

КСЮ-381

ДКВ-355L4

2

250

18

9000

УНР

БЖ-45

АПШ1

ЛПК-1ОБ

УКВШ

ЗЛП

УНР-01

ДР1000Ю

ПС-281

ВР-160-4М

ВАО-42-4У5

ВР-180-4S

ВР-225-4М

ВР-180-4S

ВР-160-4М

ВР-280-4S

ДКВ-385-М4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

18

5

4

22

55

22

18

110

200

20

18

24

18

20

18

18

18

18

360

90

96

396

1100

396

324

1980

3600

2ЛТ-100У

СНЕ

СНЕ

ЧЛ-1

ВР-280-4S

ЭДКОФ-250

ЭДКОФ-250

ВАО-42-4У5

3

1

1

1

110

110

110

5

20

20

20

18

6600

2200

2200

90

ИТОГО

39322

 

Расчётный заявленный максимум нагрузки участка определится как

, кВт,                                                (2.10)

где  Кс- коэффициент спроса для группы потребителей;

     ∑ Рн - суммарная установочная мощность группы потребителей, кВт.

кВт.

Месячное потребление электрической энергии участок с достаточной для практики мощностью может быть определено как:

,                                        (2.11)

где Кмв – коэффициент машинного времени, для лучших бригад

                    Кузбасса  Кмв = 0,4 – 0,42;

         tс - продолжительность смены по добыче;

           nр, nm – соответственно число добычных смен в сутки и число

                                  рабочих дней в месяце.

кВт ч/мес.

Плата за заявленный максимум нагрузки и плата за израсходованную энергию соответственно находятся   

                                               (2.12)

руб·кВт/ мес.

                                                 (2.13)

руб·кВт  ч/мес.

2.5.  Расчёт амортизации основных фондов

 

Для расчёта амортизации основных фондов рассчитывается сумма амортизационных отчислений  на полное восстановление основных производственных фондов, счисленных, исходя из их балансовой стоимости и утверждённых норм. Результаты расчёта сводятся в табл. 2.6

Таблица 2.6 - Расчёт  «амортизация основных фондов» по участку

Наименование оборудования

Кол.

Балансовая стоимость, т.руб

Общая стоимость, т.руб

Месячная норма аморт., %

Сумма амортиза-ционных отчислений, т.руб

Комплекс МКЮ-У4

1

166568

166568

2,08

3464,6144

Комбайн К-500Ю

1

12909

12909

1,55

200,0895

Конвейер КСЮ-381

1

11142

11142

2

222,84

Перегружатель ПС-281

1

3769

3769

3,2

120,608

Дробилка    ДР1000Ю

1

466

466

2,5

11,65

СНЕ-180/32

2

2115

4230

2,9

122,67

Итого

199084

4142,472

Неучтенные расходы 10%

414,247

Всего

4556,72

Себестоимость 1т угля по элементу «амортизация основных фондов» рассчитывается как

руб/т,                                              (2.14)

где  3а – сумма амортизации за проектируемый период.

 А  - объём добычи за этот же период проектируемого участка,т.

руб/т.

2.6. Затраты на монтаж и демонтаж оборудования проектируемого участка

Затраты на 1 т. по этим  элементам рассчитывается по формуле

тыс. руб./тн,                                             (2.15)

где Зм.д. =29862600 руб. – затраты на монтажные работы всего       оборудования   по участку составляют 15% от стоимости оборудования.

         А – отрабатываемые запасы проетируемого участка.

руб./т

   

2.7. Затраты на проведение подготовительных выработок оконтуривающих выемочный участок

Все  расчёты затрат на проведение подготовительных выработок сводятся в таблице 2.7

Таблица 2.7 – Расчёт затрат на проведение подготовительных выработок.

Наименование выработок

Сечение выработки

в свет, м2

Протяженность,м

Себестоимость  

1 т.  

руб/м

Затраты, руб

Вентиляционный штрек 30-49

13

860

23682

20366520

Конвейерный штрек 3049

16,3

860

24341

20933260

Монтажная камера

20

196

25464

4990944

Всего

46290724

Себестоимость 1т подготовительных запасов по  проектируемому участку составляет

тыс.руб./т.                                           (2.16)

где  Згв – затраты на проведение подготовительных выработок тыс/руб.

   А – обрабатываемые запасы проект. участка.

 руб./т.

Таблица 2.8 – Сводная таблица показателей работы по проектируемому                                                       участку.

Показатели

Ед. измерения.

Проектир.

Факт.

1

2

3

4

5

1.

Добыча угля.

Суточная

т

5460

3900

Месячная

т

139776

100000

2.

Проведение выработок на 1000т добычи

м/1000т

3,34

3,34

3.

Сменная производительность труда

т/см

63,5

59,1

4.

Среднемесячная производительность труда

т/мес

812,651

757,5

5.

Материальные затраты

т.руб/т

12,917

11,72

6.

Затраты на оплату труда

т.руб/т

27,58

28,3

7.

Отчисления  в фонды

т.руб/т

12,6

12,9

8.

Амортизация основных фондов

т.руб/т

32,6

34,2

9.

Общие затраты на 1т

т.руб/т

85,697

87,12

2.8 Показатели экономической эффективности

В качестве показателя экономического эффекта от внедрения новой техники принято снижение себестоимости:    

C=(Cб2)(Д2 –Д1),                                             (2.17)

где  Cб- средневзвешенная себестоимость 1т добычи по шахте, выполненная с помощью всех видов техники в базовом году, руб.,

С2-себестоимость запроектированной дополнительной по сравнению с базовым годом добычи 1т угля, производимой с помощью внедренной в проекте новой техники, руб.

Д1 и Д2-объемы добычи новой техники соответственно в базовом и проектируемом годах, т.

С=(87,12-85,697)(139776-10000)=56601,25руб

2.9. Смета затрат на содержание и эксплуатацию машин и оборудования

Таблица 2.9 – Смета затрат на содержание и эксплуатацию машин и оборудования

Виды расходов

Характеристика и содержание расходов, руб./мес.

1

2

3

1

Амортизация оборудования и транспортных средств

3772000

2

Эксплуатация оборудования

2.1. ГСМ – 317400

2.2. Оплата труда - 2620200

2.3. Отчисления в фонды – 864700

2.4.

- Электроэнергия – 390600

- Топливо – 68600

- Теплоэнергия – 276700

3.

Ремонт оборудования и транспортных средств

Запчасти – 745000

4.

Прочие расходы

2858200

ИТОГО:

11913400

3 Электроснабжение

3.1 Выбор схемы питания шахты и величины питающего напряжения

В дальнейшем будут рассматриваться две схемы питания электроприёмников шахты:

  1.  Схема обособленного питания потребителей шахты с разделительными трансформаторами;
  2.  Схема обособленного питания потребителей шахты с применением трёхобмоточных трансформаторов.

Питание шахты «Большевик» района «Есаульский 3-4»будем осуществлять от отпаек линии 110кВ подстанции «Юбилейная», от этой же подстанции питается шахта «Полосухинская», а так же остальные потребители шахты «Большевик» не входящие в район «Есаульский 3-4».

Поэтому, при выборе трансформаторов, будет учитываться суммарная расчетная мощность.

Полосухинская:

кВт, кВАр, тогда кВА.

Большевик(остальные потребители, не входящие в данную схему):

кВт, кВАр, тогда кВА.

3.2 Выбор силовых трансформаторов

Передаваемая расчётная активная мощность шахты определяется по формуле

,                                             (3.1)

где PР.i-расчётная суммарная активная мощность шахты, из таблицы потребителей PР.i=2843,6 кВт;

kΣ-коэффициент участия в максимуме, принимается согласно [5, с. 50, табл. 4.7]. kΣ=0.85.

Тогда

Расчётная мощность ГПП определяется по формуле

                                (3.2)

где cos φк – коэффициент мощности с учётом компенсации реактивной нагрузки, принимается cos φк=0.97.

Для обеспечения бесперебойного питания потребителей первой и части второй категорий принимается двухтрансформаторная ГПП. Трансформаторы выбираются с учётом того, что один из них может быть выведен из работы, и второй будет обеспечивать электроэнергией потребителей первой и второй категорий.

Мощность каждого силового трансформатора двухтрансформаторной ГПП шахты согласно

Принимается стандартная номинальная мощность трансформатора Sн=25000 кВ.А.

К рассмотрению принимается трансформатор ТДТНШ-25000/110-84У1, техническая характеристика которого приведена в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Техническая характеристика трансформатора ТДТНШ-25000/110-84У1

Величина

Единица измерения

Значение

Номинальная мощность, Sн

кВ.А

25000

Напряжение с высокой стороны, UBH

кВ

115

Напряжение со средней стороны, UCH

кВ

6,3

Напряжение с низкой стороны, UHH

кВ

6,6

Потери холостого хода, PXX

кВт

42

Потери мощности короткого замыкания, PK

кВт

140

Напряжение между высокой и средней сторонами, UK.BH-CH

%

10,5

Напряжение между высокой и низкой сторонами, UK.BH-HH

%

17,0

Напряжение между средней и низкой сторонами, UK.CH-HH

%

6,0

От обмотки 6,3 кВ будут получать энергию поверхностные потребители шахты, а от обмотки 6,6 кВ - подземные.

Рассчитываем потери мощности в трансформаторах ТДТНШ.

       (3.3)

где kз.вн, kз.сн, kз.нн – коэффициенты загрузки соответственно высшей, средней и низшей обмоток.

                                 (3.4)

Потребители поверхности составляют 31.67 % всей нагрузки шахты, а подземные – 68.33 %.

Потери мощности на принудительное охлаждение. В условиях Кузбасса можно принять Pоу=0.

Для трёхобмоточного трансформатора потери короткого замыкания

                         (3.5)

Тогда

3.3 Расчет воздушных и кабельных линий электропередач

Электроснабжение шахты будет осуществляться по двум воздушным линиям. Каждую линию будем рассчитывать на пропуск 75% всей нагрузки и на пропуск 100% нагрузки потребителей I и II категорий.

Максимальная токовая нагрузка ВЛ (КЛ) определяется по формуле

,                                             (3.6)

где  Uн-номинальное напряжение в линии;

n-количество цепей линии.

Сечение жил линии

                                                  (3.7)

где iэк - экономическая плотность тока в рассматриваемом проводнике, выбирается согласно [5, с. 158, табл. 9.3].

Выбор воздушных и кабельных линий по длительно допустимой нагрузке производится исходя из соотношения

                                                 (3.8)

где Iд.д – длительно допустимый ток линии в зависимости от сечения, принимается согласно [2, с. 26, таблица 1.3.15]

Выбранные кабельные линии проверяются по потерям напряжения. Минимально допустимое напряжение у потребителя 5700 вольт, то есть позволительная потеря напряжение в линии от трансформатора до потребителя 900 вольт.

Потери напряжения в кабельных линиях 6 кВ определяются по формуле

,                                       (3.9)

где -расчётный ток соответствующего участка сети;

li - длина i-ого участка линии;

r0i, x0i - соответственно удельные активное и реактивное сопротивления i-ого участка линии, определяемые по [5, с. 509, таблица 20.1].

3.3.1 Воздушная линия, питающая ГПП

3.3.1.1 Выбор ВЛ по экономической плотности тока

Uн = 110 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 1,1,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается провод АС – 95, S = 95 мм2 с Iдд = 330 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А,

3.3.1.2 Расчет ВЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

3.3.1.3 Проверка ВЛ по потери напряжения

При расчёте потерь напряжения в линии напряжением 110 кВ необходимо учитывать влияние ёмкости сети. Определение потерь напряжения в этой линии ведётся в следующем порядке:

Вычисляются активная и реактивная мощности, передаваемые по одной цепи ВЛ по формулам

где tgφк – коэффициент реактивной мощности с учётом компенсации реактивной нагрузки,

тогда

Определяется активная составляющая напряжения на вводе ГПП по формуле

где U1 – напряжение в начале ВЛ, U1=115 кВ;

r0, x0 – соответственно удельные активное и реактивное сопротивления ВЛ, определяются по [5, с.156, табл. 9.1], r0=0.33 Ом/км, x0=0,429 Ом/км;

lвл – длина ВЛ, lвл=8 км.

Вычисляется реактивная составляющая напряжения на вводе ГПП по формуле

Определяется подводимое к трансформатору ГПП напряжение как

Фактическая величина падения напряжения на ВЛ

ΔUФ.ВЛ=U1-U2=115-114.6134=0.3866 кВ.

3.3.2 Воздушная линия, питающая РП-6кВ

3.3.2.1 Выбор ВЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 1,1,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается провод А – 95, S = 95 мм2 с Iдд = 320 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

Для того чтобы уменьшить потери напряжения принимается сечение токоведущей жилы 120 мм2 . Электроэнергия к шахте будет подводиться по ВЛ А – 120, S = 120 мм2 с Iдд = 375 А

3.3.2.2 Расчет ВЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

3.3.2.3 Проверка ВЛ по потери напряжения

,

где  IРА – расчетный ток соответствующего участка сети;

li – длина i-го участка линии;

r0, x0 – соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В аварийном режиме работы:

В.

3.3.3 Кабельная линия, питающая РП-6 кВ(КЛ 1)

3.3.3.1 Выбор КЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 2,5,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается кабель СБн – 3×50, S = 50 мм2 с Iдд = 145 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

3.3.3.2 Расчет КЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

Принимается кабель СБн 3×120 с Iдд = 250 А.

С перспективой развития шахты (увеличение очистных и проходческих забоев) окончательно принимается кабель СБн 3×150 с Iдд = 290 А.

3.3.3.3 Проверка КЛ по потери напряжения

,

где  IРА – расчетный ток соответствующего участка сети;

li – длина i-го участка линии;

r0, x0 – соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В аварийном режиме режиме работы:

В.

3.3.4 Кабельная линия, питающая  ЦПП (КЛ 2)

;

кВ∙А;

кВ∙А;

кВ∙А;

кВ∙А.

3.3.4.1 Выбор КЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 2,5,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается кабель СБГ – 3×35, S = 35 мм2 с Iдд = 110 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

3.3.4.2 Расчет КЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

Выбранный кабель не проходит по токовой нагрузке.

С перспективой развития шахты (увеличение очистных и проходческих забоев) окончательно принимается кабель СБГ 3×120 с Iдд = 250 А.

3.3.4.3 Проверка КЛ по потери напряжения

,

где  IРА – расчетный ток соответствующего участка сети;

li – длина i-го участка линии;

r0, x0 – соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В нормальном режиме работы:

В.

3.3.5 Кабельная линия, питающая участок №1 (КЛ 3)

,

кВ∙А.

3.3.5.1 Выбор КЛ по экономической плотности тока

Uн = 6,6 кВ,

n = 2,

А,

iэк = 2,5,

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Принимается кабель СБн – 3×35, S = 35 мм2 с Iдд = 110 А;

В аварийном режиме:

n = 1,

А.

3.3.5.2 Расчет КЛ по нагреву

- длительно допустимый ток

- расчетный ток при аварийном режиме работы.

3.3.5.3 Проверка КЛ по потери напряжения

,

где  IРН – расчетный ток соответствующего участка сети;

li – длина i-го участка линии;

r0, x0 – соответственно активное и реактивное сопротивления 1-го км участка линии.

В нормальном режиме работы:

В.

Таблица 3.3 – Падение напряжения в линиях

Величина

Формула

Значение, В

ΔUΣ1

ΔUвл2+ ΔU1+ ΔU2

772,327

ΔUΣ2

ΔUвл2+ ΔU1+ ΔU2+ ΔU3

809,75

Характеристики выбранных кабелей приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4  - Характеристики выбранных кабелей

Обозначение

линии

на схеме

Сечение

жил, мм2

Марка кабеля

(линии)

Удельное

активное

сопротивление

r0, Ом/км

Удельное

реактивное

сопротивление

x0, Ом/км

Удельное общее

сопротивление

z0, Ом/км

ВЛ

95

АС-95

0.33

0.429

0.54124

ВЛ№2

120

А-120

0.27

0.327

0.4241

КЛ1

150

СБн 3x150

0.123

0.073

0.143

КЛ2

120

СБГ 3x120

0.176

0.076

0.191708

КЛ3

35

СБн 3x35

0.6

0.087

0.606275

3.4 Расчет токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания необходим для правильного выбора и проверки элементов схемы электроснабжения и параметров релейной защиты. При расчёте определяются токи трёхфазного тока короткого замыкания и установившееся значение мощности короткого замыкания.

рис. 3.1 Схема к расчету токов короткого замыкания

По рис 3.1 составляется схема замещения данной цепи (рисунок 3.2).

рис. 3.2 - Схема замещения к расчету токов короткого замыкания

Расчётные точки короткого замыкания выбираются на вводе ГПП, на вторичной стороне силовых трансформаторов ГПП, на шинах РП и ЦПП, на первичной и вторичной ПУПП участка (рис.3.2).

Для простоты расчётов за базисную величину мощности принимается Sб=100 МВА. За базисное напряжение рассматриваемой ступени принимается величина на 5 % большая номинального напряжения этой ступени.

В соответствии с принятыми базисными величинами для рассматриваемой ступени трансформации определяется величина базисного тока, А.

                                                  (3.10)

где SБ – базисная мощность, SБ=100 МВ·А;

UБi – базисное напряжение рассматриваемой ступени, UБ=1.05·UН.

Относительные активное и реактивное сопротивления участка линии

                                                (3.11)

                                                (3.12)

Относительное реактивное сопротивление трансформатора

                                            (3.13)

где UК(%) – напряжение короткого замыкания трансформатора,

UК(%)=17 %;

Sн.тр – номинальная мощность трансформатора, Sн.тр=10 МВ·А.

.

Относительное сопротивление

Для каждой точки короткого замыкания определяется полное суммарное сопротивление короткозамкнутой цепи в относительных единицах по формуле

                                           (3.14)

где r*Σi, x*Σi – соответственно сумма относительных значений активных и реактивных сопротивлений всех элементов сети, по которым проходит ток короткого замыкания.

Сопротивление энергосистемы определяется по формуле

                                    (3.15)

где S(3)к – установившееся значение мощности короткого замыкания энергосистемы на шинах головной подстанции, к которой подключена шахта, для сетей 110 кВ принимается  S(3)к=10000 МВ·А.

Значения относительных сопротивлений участков линии сводятся в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Относительные сопротивления участков кабельных линий

Участок линии

Базисная

мощность,

МВ·А

Базисное

напряжение,

кВ

r0

Ом/км

x0

Ом/км

L,

км

r*

x*

ВЛ1

100

115.5

0.33

0.429

8

0.0198

0.0257

Трансформатор

100

6.93

-

-

-

0

0.68

ВЛ2

100

6.93

0.27

0.327

5.445

3.0612

3.7075

№1

100

6.93

0.123

0.073

0.015

0.0038

0.0023

№2

100

6.93

0.176

0.076

1.35

0.4947

0.2136

№3

100

6.93

0.6

0.087

0.57

0.7121

0.1033

ПУПП

100

1.26

-

-

-

0

5.555

Мощность энергосистемы относительно возможной мощности короткого замыкания на вводе ГПП шахты можно считать бесконечной. Исходя из этого, сверхпереходный ток короткого замыкания в рассматриваемых точках определится как

.                                                   (3.16)

Ударный ток короткого замыкания определяется по формуле

                                             (3.17)

где ку – ударный коэффициент, определяемый как

                                             (3.18)

где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, определяемая по выражению

                                             (3.19)

Мощность короткого замыкания для каждой точки определится как

                                                  (3.20)

Результаты расчёта сводятся в таблицу 3.6

Точка

Кз

,  МВА

, кВ

, с

, А

 , А

, МВА

К1

100

115,5

499.8704

0.0198

0.0257

0.0325

0.244978

1.96

15400.73

42688.69

3080.945

К2

100

6,93

8331.173

0.0198

0.7057

0.706

0.0089305

1.3264

11800.46

22134.74

141.6422

К3

100

6,93

8331.173

3.081

4.4132

5.3823

0.2223359

1.956

1547.886

4281.807

18.57945

К4

100

6,93

8331.173

3.0849

4.4155

5.3864

0.2224981

1.9561

1546.716

4278.641

18.56541

К5

100

6,93

8331.173

3.5796

4.6291

5.8517

0.2462666

1.9602

1423.719

3946.764

17.08906

К6

100

6,93

8331.173

4.2917

4.7324

6.3886

0.2888168

1.966

1304.065

3625.691

15.65284

К7

100

1,197

45821.45

4.2917

10.287

11.147

0.132861

1.9275

4110.758

11205.48

8.971252

3.5 Проверка кабельных линий по току короткого замыкания

Проверка кабелей по термической стойкости осуществляется в целях обеспечения пожаробезопасности кабелей при дуговых коротких замыканиях посредством выбранных защитных аппаратов с заданным быстродействием отключения максимальных токов трехфазного короткого замыкания. Проверка производится исходя и условия

                                                  (3.21)

где Iп – предельно допустимый кратковременный ток короткого замыкания в кабеле. Он определяется по формуле

                                                 (3.22)

где С - коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил при коротком замыкании, для кабелей с медными жилами с бумажной изоляцией на напряжение 6 кВ  С=147 А∙с1/2/мм. [8, с. 192, таблица 3.14];

Si - выбранное сечение жилы кабеля;

tп - приведённое время отключения, для ячеек типа КРУВ-6 tп=0.17 с; для выключателей, установленных в КРУ общепромышленного применения .

3.6 Компенсация реактивной мощности

С целью уменьшения и полной ликвидации отрицательных последствий повышенного потребления реактивной мощности её следует компенсировать.

Мощность компенсирующего устройства определится

Qку=PΣр∙(tgφе-tgφк),                                          (3.23)

где  tgφе - естественный коэффициент реактивной мощности, tgφе=QΣр/PΣр,

tgφк - коэффициент реактивной с учётом компенсации реактивной нагрузки, соответствующий cosφк.

Количество компенсирующих устройств определяется по формуле

                                       (3.24)

где Qн - номинальная реактивная мощность компенсирующего устройства, берётся из ряда номинальных мощностей конденсаторных установок (400, 600, 900, 1350, 2700 кВ·Ар).

Для поверхностных потребителей:

Тогда

Принимается n1=2.

Для подземных потребителей:

Принимается n2=2.

К установке на ГПП принимаются 2 компенсирующих устройства мощностью по на поверхностные потребители, на подземные потребители – 2 компенсирующих устройств мощностью по .

3.7 Определение потерь мощности и электроэнергии

Потери активной мощности на передачу активной нагрузки предприятия определяется как

                                     (3.25)

где n – число цепей ВЛ.

Потери активной мощности на передачу реактивной нагрузки предприятия определяется как

                                      (3.26)

где QΣр – суммарная реактивная нагрузка, определяемая как

                   (3.27)

Тогда

Суммарные потери активной энергии на передачу активной и реактивной нагрузки шахты определяются как

                                          (3.28)

где τа – число часов использования максимума активных потерь [5, с.52, таблица 4.10], τа=4000 ч.

Потери активной энергии в трансформаторе

   (3.29)

где Тп – полное число часов присоединения трансформатора к сети , определяемое как

Тп=365·24=8760 ч,

Тр – число часов работы трансформатора под нагрузкой за расчётный период, с небольшой погрешностью можно принять Тра=4000 ч.

3.8 Источники оперативного тока

Для питания цепей управления, сигнализации, автоматики и связи, аварийного освещения, приводов выключателей и других систем и механизмов собственных нужд берётся источник оперативного тока.

В качестве последнего принимаются два трансформатора ТМ мощностями по 63 кВт, которые будут подключаться непосредственно к выходным зажимам силовых трансформаторов ГПП на стороне 6.3 кВ.

Техническая характеристика трансформаторов ТМ-63/10-65У1

Номинальная мощность кВ·А,

Номинальное высшее напряжение кВ,

Номинальное низшее напряжение кВ,

Группа соединений обмоток ,

Потери мощности холостого хода Вт,

Потери мощности короткого замыкания Вт,

Напряжение короткого замыкания %,

Ток холостого хода %.

Для питания земляной защиты в сетях 6-10 кВ принимаются трансформаторы тока типа ТЗЛМУЗ.

Его технические данные: наибольший внешний диаметр охватываемого кабеля - 120 мм, односекундный ток термической стойкости - 0,14 кА, масса - 5 кг.

Для питания цепей контроля сопротивления изоляции и подключения счетчиков принимаются трансформаторы напряжения внутренней установки типа НОМ-10-66У3 и НАМИ-10-У3. Их характеристика приведена в таблице 7.

Для защиты трансформаторов напряжения принимаются разрядники типа РВО-6У1. Его техническая характеристика приведена в таблице 3.7.

Таблица 3.7 –Техническая характеристика трансформаторов напряжения

Величина

Значение

НАМИ-10-У3

НОМ-10-66У3

Класс напряжения, кВ

10

10

Номинальное напряжение обмоток,В

первичной

6000

6300

основной вторичной

100

100

Номинальная мощность, В·А, при классе точности

0.5

75

75

1

150

150

3

300

300

Предельная мощность, В·А

640

640

Схема соединения

Y0/Y0/Δ-0

1/1/10

Для питания выпрямительным током аппаратуры релейной защиты, сигнализации и управления, выполненной на номинальное напряжение 110 и 220 В. и имеющих номинальную мощность до 1500 Вт в кратковременном режиме принимаются блоки питания серии БП-1002 (типов БПН-1002 и БПТ-1002). Техническая характеристика приведена в таблице 3.8.

Таблица 8 – Техническая характеристика БПН-1002 и БПТ-1002

Параметры

БПТ-1002

БПН-1002

Номинальное напряжение

входное

100

220

380

выходное

110

220

110

220

Среднее значение выходного напряжения не более, в режиме холостого хода

при нагрузке, Ом

136

160

140

280

не менее, А

90

180

80

86

100

172

Сопротивление нагрузки, Ом

10

40

5

10

20

40

Длительно допустимый ток нагрузки, А

7

3.5

6.4

3.2

Допустимый ток в первичной обмотке насыщающегося трансформатора в течении 5 с при указанном сопротивлении нагрузки, А

50

Намагничивающая сила первичной обмотки насыщающегося трансформатора блока, при котором наступает феррорезонанс при отсутствии нагрузки,А

840-1000

Длительно допустимый ток в первичной обмотке насыщающегося трансформатора при отсутствии нагрузки, А

до наступления феррорезонанса

Не превышает ток феррорезонанса

после наступления феррорезонанса

9.5

Длительно допустимое напряжение, % номинального входного

110

Потребляемая мощность на фазу, ВА:

при холостом ходе, не более

25

при нагрузке

750

750

1500

750

1500

750

3.9 Выбор оборудования ГПП

3.9.1 Выбор КРУ для ГПП

Камеры и шкафы комплектного распределительного устройства (КРУ) изготавливаются различных серий с различными схемами первичных и вторичных цепей. Наличие шкафов с различными схемами первичных цепей позволяет комплектовать их согласно принятой схеме электрических соединений ГПП.

Для установки на ГПП принимаются стационарные камеры серии КМ-1-10 с технической характеристикой, приведённой в таблице 3.9.

Таблица 3.9 – Техническая характеристика КРУ типа КМ-1-10-20УЗ

Величина

Ед. изм.

Значение

Номинальное напряжение

кВ

6

Номинальный ток сборных шин

А

3200

Номинальный ток

А

1600

Номинальный ток отключения выключателя

кА

20

Стойкость главных цепей к токам короткого замыкания

- электродинамическая (амплитуда)

- термическая (ток/время)

кА

кА/с

51

20/3

Тип выключателя

ВКЭ -10

3.9.2 Выбор выключателей

При выборе выключателя ориентируются на тип и параметры КРУ. К установке принимается выключатель ВКЭ-10-20/1600У3. Его техническая характеристика приведена в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Техническая характеристика выключателя ВКЭ-10-20/1600У3

Величина

Ед. изм.

Значение

Номинальное напряжение

кВ

10

Наибольшее рабочее напряжение

кВ

12

Номинальный ток

А

1600

Номинальный ток отключения выключателя

кА

20

Полное время отключения

с

0.09

Ток термической стойкости / допустимое время его действия

кА/с

20/3

Предельный сквозной ток

- наибольший пик

- начальное действующее значение периодической составляющей

кА

кА

52

20

Отключающая способность выключателей проверяется по симметричному току отключения по следующему соотношению

                                                  (3.30)

где - номинальный ток отключения выключателя;

 - ток короткого замыкания в точке установки выключателя.

Для выключателей ВКЭ-10   20 кА > 11,8 кА.

3.9.3 Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей

Расчётный тепловой импульс в воздушной линии

                                                  (3.31)

где – приведённое время действия короткого замыкания, с.

.

Выбранное оборудование проверяется по соотношению

                                                  (3.32)

где  – предельный ток термической стойкости;

 – номинальное время протекания тока короткого замыкания.

Для установки принимаются разъединители РНДЗ-110/1000У1 с технической характеристикой, приведённой в таблице 3.11.

Таблица 3.11 – Техническая характеристика РНДЗ-110/1000У1

Величина

Значение

Номинальное напряжение, кВ

110

Номинальный ток, А

1000

Стойкость при сквозных токах короткого замыкания

Главных ножей

Предельный сквозной ток, кА

80

Ток термической стойкости, кА/   допустимое время его действия, с

31.5/3

Масса, кг

231

Тип привода

ПР-У1

2976.75

Для установки на трансформаторной подстанции принимаются отделители типа ОД-110/1000УХЛ1 и короткозамыкатели КЗ-110УХЛ1, характеристика которых приведена в таблице 3.12.

Таблица 3.12 - Техническая характеристика ОД-110/1000УХЛ1 и КЗ-110УХЛ1

Величина

Значение

ОД-110/1000УХЛ1

КЗ-110УХЛ1

Номинальное напряжение, кВ

110

110

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

-

126

Номинальный ток, А

1000

-

Стойкость при сквозных токах короткого замыкания

Главных ножей

Предельный сквозной ток (амплитуда), кА

80

51

Ток термической стойкости, кА/   допустимое время его действия, с

31.5/3

20/3

Полное время, с

Включения (без гололёда/при гололёде)

-

0.4/0.2

Отключения (без гололёда/при гололёде)

0.38/-

-

Масса, кг

аппарата

270

150

привода

80

80

Тип привода

ПРО-1У1

ПРК-1У1

2976.75

1200

3.9.4 Защита от перенапряжений

Для защиты оборудования от атмосферных перенапряжений на ГПП шахты предусматривается установка вентильных разрядников типа РВС-110МУ1. Его техническая характеристика приведена в таблице 3.13.

Таблица 3.13  – Техническая характеристика РВС-110МУ1 и РВО-6У1

Величина

Значение

РВС-110МУ1

РВО-6У1

Номинальное напряжение, кВ

110

6

Наибольшее допустимое напряжение (действующее), кВ

100

7.6

Пробивное напряжение при частоте 50 Гц (в сухом состоянии и под дождём) (действующее значение), кВ

не менее

200

16

не более

250

19

Импульсное пробивное напряжение (при разрядном времени не более 2-20 мкс), кВ

285

32

Наибольшее остающееся напряжение при импульсном токе с длиной фронта волны 8 мкс и амплитудой, А

3000

315

25

5000

335

27

10000

367

-

Масса, кг

230

3.1

3.10 Выбор оборудования ЦПП

Выбор КРУ

Для комплектации ЦПП принимаются ячейки во взрывобезопасном исполнении КРУВ-6. Техническая характеристика КРУ приведена в таблице 3.14.

Таблица 3.14 – Техническая характеристика КРУ типа КРУВ-6

Величина

Ед. изм.

Значение

Номинальное рабочее напряжение

кВ

6

Наибольшее рабочее напряжение

кВ

7200

Номинальный ток

- сборных шин, разъединителей и выключателей

- вводных и секционных шкафов КРУ

- КРУ отходящих присоединений

А

А

А

630

100, 160,200,320,400,630

20, 32, 40, 80, 100, 160, 200, 320, 400

Мощность отключения

МВА

100

Номинальный ток отключения

кА

10

Стойкость главных цепей к токам короткого замыкания

электродинамическая (амплитуда)

термическая (ток/время)

кА

кА/с

25

10/1

4 Электроснабжение очистного участка

Для питания электроприемников очистного участка принимаются четыре трансформаторные подстанции.

Потребителем передвижной участковой понизительной подстанции (ПУПП) №1 является очистной комбайн К-500, напряжение сети 1140 В.

Потребителем электроэнергии от ПУПП №2 является скребковый конвейер КСЮ-381, напряжение сети 1140 В.

Потребителем от ПУПП №3 являются два насоса УНР, лебедка БЖ-45, лебедка ЛПК-10, лебедка ЗЛП, лебедка ЭБГП, насос УКВШ, дробильная установка ДР1000, перегружатель ПС-281, два пусковых агрегата АПШ1, напряжение сети 660 В.

Данные три подстанция расположены на конвейерном штреке и периодически перемещается с шагом передвижки до 100 метров.

От ПУПП №4 питаются две насосные станции типа СНЕ, ленточный конвейер 2ЛТ-100У, лебедка ЧЛ-1, напряжение сети 660 В.

Характеристики всех потребителей сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Характеристика токоприемников всего участка

Обозначение

по схеме

Наименование

потребителей

Тип

электродвигателя

Количество

Номинальная мощность, кВт

Номинальный ток, А

Пусковой ток, А

Коэффициент мощности cosφ

КПД η

ПУПП №1

К-500Ю

ДКВ-250

АИУМВВ200L4

АИУМВВ200L4

2

2

1

250

35

35

159

23

23

972

150

150

0,85

0,86

0,86

0,94

0,91

0,91

ПУПП №2

КСЮ-381

ДКВ-355L4

2

250

160

1120

0,88

0,9

ПУПП №3

УНР

БЖ-45

АПШ1

ЛПК-1ОБ

УКВШ

ЗЛП

УНР-01

ДР1000Ю

ПС-281

ВР-160-4М

ВАО-42-4У5

ВР-180-4S

ВР-225-4М

ВР-180-4S

ВР-160-4М

ВР-280-4S

ДКВ-385-М4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

18

5

4

22

55

22

18

110

200

20,34

6,5

25

62

25

20,34

118,2

227,2

142,4

39

142,5

378,2

142,5

142,4

827,1

1591

0,86

0,88

0,88

0,85

0,88

0,86

0,89

0,87

0,9

0,87

0,885

0,915

0,885

0,9

0,915

0,885

ПУПП №4

2ЛТ-100У

СНЕ

СНЕ

ЧЛ-1

ВР-280-4S

ЭДКОФ-250

ЭДКОФ-250

ВАО-42-4У5

3

1

1

1

110

110

110

5

118,2

120

120

6,5

827,1

840

840

39

0,89

0,86

0,86

0.88

0,915

0,932

0,932

0.87

4.1 Расчет ПУПП №1

Потребителем ПУПП №1 является комбайн К-500, напряжение сети 1140 В. Данная подстанция устанавливается на конвейерном штреке и периодически перемещается с шагом передвижки до 100 метров. Характеристика токоприемников ППУП №1 представлена в таблице 4.1.1.

Таблица 4.1.1. - Характеристика токоприемников ПУПП №1

Обозначение

по схеме

Наименование

потребителей

Тип

электродвигателя

Количество

Номинальная мощность, кВт

Номинальный ток, А

Пусковой ток, А

Коэффициент мощности cosφ

КПД η

ПУПП №1

К-500Ю

ДКВ-250

АИУМВВ200L4

АИУМВВ200L4

2

2

1

250

35

35

159

23

23

972

150

150

0,85

0,86

0,86

0,94

0,91

0,91

4.1.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №1 представлена на рисунке 2.1.

ВВ

П1

П2

К

-500Ю

l

2

=400

M

l

3

=400

M

l

1

=40

M

П

P

3

=35

Квт

P

4

=35

Квт

ПУПП №1

П

P

2

=250

Квт

P

1

=250

Квт

P

5

=35

Квт

Шнека

Подача

Насос

П

3

l

4

=400

M

П

Рисунок 4.1.1 -  Схема кабельной сети ПУПП №1

Определяется расчетная мощность ПУПП по формуле

,                                            (4.1)

где - коэффициент спроса;

- суммарная установленная мощность электроприемников участка (без учета резервных);

- условный средневзвешенный коэффициент мощности, для группы электроприемников очистных и подготовительных забоев .

Коэффициент спроса для очистных работ комплексов с механизированной крепью определяется

,                                      (4.2)

где - номинальная мощность наиболее крупного электродвигателя в группе.

Так как к данной ПУПП подключен  всего один комбайн, то.

Следовательно,

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять следующему условию

,                                                  (4.3)

где - коэффициент, учитывающий нагрузочную способность участкового трансформатора и его использование по мощности.

.

Условие выполняется, следовательно, выбирается ПУПП типа TСВП-1000/6-1.2 со следующими данными: ; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.1.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор кабелей по допустимой нагрузке производится по условию

,                                                  (4.4)

где - длительно допустимый по нагреву ток кабеля с соответствующим сечением;

- рабочий ток кабеля.

                                           (4.5)

где - коэффициент спроса для группы потребителей, получающих питание по магистральному кабелю, определяется аналогично вышеприведенным формулам;

- суммарная установленная мощность группы потребителей, получающих питание по выбираемому магистральному кабелю;

- средневзвешенный коэффициент мощности, .

Тогда

,

,

.

Следовательно,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем 2 кабеля в параллель КГЭШ 3x70+1x10 .

,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем кабель КГЭШ 3x70+1x10 .

,

А.

Выбирается кабель КГЭШ 3x70+1x10, А.

.

А.

Выбирается кабель КГЭШ 3x16+1x10, А.

.

Выбор типа и сечений кабелей сводится в таблицу 4.1.2.

Таблица 4.1.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме

Коэффициент спроса

Расчетный ток кабеля, А

Принятый тип кабеля

Длительно допустимый ток, А

0.896

457.56

2КГЭШ

3х70+1xl0

500

1

211,02

КГЭШ

3х70+1x10

250

0,926

222,76

КГЭШ

3х70+1xl0

250

1

59.08

КГЭШ

3х16+1xl0

105

4.1.3 Проверка кабельной сети участка по допустимым потерям напряжения при нормальном режиме

Суммарные потери напряжения определяются

,                                          (4.6)

где   – потери напряжения в трансформаторе;

– суммарные потери напряжения в рассматриваемой кабельной ветви участка.

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле

                             (4.7)

где –  коэффициент загрузки трансформатора;

.

, относительные величины соответственно активной и реактивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора, %.

Относительные величины и вычисляются соответственно по формулам

,                                            (4.8)

,                                         (4.9)

где    – потери мощности короткого замыкания в трансформаторе;

–  напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Тогда

,

.

Следовательно,

% .

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определятся по формуле

,                                           (4.10)

где - вторичное напряжение трансформатора при холостом ходе, В.

Тогда

.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле

,                             (4.11)

где   рабочий ток в кабеле;

, – соответственно  активное и индуктивное сопротивления рассматриваемого кабеля.

Тогда

,

,

,

.

Активное сопротивление для температуры +65оС принимается по [7, стр. 178].

Расчет сопротивлений кабелей сведен в таблицу 2.3.

Таблица 4.1.3 - Определение сопротивления кабелей

Обозначение кабеля на схеме

Марка кабеля

Длина, м

Удельное сопротивление, Ом/км

Сопротивление кабеля, Ом

2КГЭШ

3х70+1x10

40

0.151

0.0395

0.00604

0.00158

КГЭШ

3х70+1x10

400

0.302

0.079

0.1208

0.0316

КГЭШ

3х16+1x10

400

0.302

0.079

0,1208

0,0316

КГЭШ

3х16+1x10

400

1.32

0.09

0,528

0,036

Тогда

.

Допустимая потеря напряжения в сети определяется по выражению

,         (4.12)

где 0.05 - допустимое отклонение напряжения на зажимах электродвигателей (ГОСТ 13109-87).

Сеть удовлетворяет условиям, т.к.   .

4.1.4 Проверка кабельной сети по потерям напряжения при пуске наиболее мощного и удаленного электродвигателя

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по формуле

                                      (4.13)

где - номинальный момент электродвигателя;

- номинальный пусковой момент электродвигателя;

- минимальная кратность пускового момента электродвигателя, обеспечивающая трогание с места и разгон исполнительного органа рабочей машины. ( - для добычных комбайнов при пуске под нагрузкой).

Тогда

В.

Напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по формуле

,

где - потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей (кроме запускаемого) при номинальном напряжении в тех участках сети, через которые получает питание комбайновый электродвигатель;

- суммарный  начальный пусковой ток двигателей включаемых одновременно, согласно таблице 4.1.1.

А,

, - соответственно суммарные активные и индуктивные сопротивления трансформатора и кабелей, по которым проходит пусковой ток запускаемого электродвигателя;

- коэффициент мощности электродвигателя в пусковом режиме, принимается равным 0.5;

Суммарные активные и индуктивные сопротивления трансформатора и кабелей, по которым проходит пусковой ток запускаемого первого электродвигателя, примут значения:

Ом,

Ом.

Потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей определяется по формуле

где - средневзвешенный коэффициент загрузки работающих электродвигателей, кроме пускаемого комбайнового ();

- установленная мощность группы ЭД, питающихся по первому  фидерному кабелю, через который подключен комбайновый ЭД (кроме комбайнового);

Тогда

Таким образом,

Следовательно, условие выполняется, т.к. .

4.1.5 Проверка кабельной сети по сопротивлению изоляции и емкости

Для устойчивой работы реле утечки должно выполняться следующее условие

,                                            (4.14)

где - фактическое сопротивление изоляции фазы относительно земли, кОм/фазу;

- критическое сопротивление изоляции сети, принимаем по паспортным данным реле утечки кОм.

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле

,                                   (4.15)

где , , , , – соответственно количество двигателей на забойных машинах и на других механизмах, количество защитной и коммутационной аппаратуры (в том числе и пусковых агрегатов), силовых трансформаторов и кабелей;

, , , , – минимальное допустимое сопротивление изоляции этих элементов сети, МОм/фазу.

Тогда

кОм/фаза,

.

Сопротивление изоляции сети удовлетворяет условию (4.14).

Расчет емкости кабельной сети сводится в таблицу 4.1.4.

Таблица 4.1.4 - Определение емкости кабельной сети участка

Обозначение кабеля на схеме

Тип кабеля

Длина кабеля, м

Средняя величина емкости, мкФ/км

Емкость кабеля, мкФ/фазу

2КГЭШ

3х70+1x10

40

0.675

0.054

КГЭШ

3х70+1x10

400

0.675

0.27

КГЭШ

3х70+1x10

400

0.675

0.27

КГЭШ

3х16+1x10

400

0.365

0.146

Итого:

0.74

Общая емкость сети определяется как

,                                               (4.16)

где – суммарная емкость кабельной сети.

Тогда

мкФ.

4.1.6 Расчет токов КЗ

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №1 представлена на рисунке 4.1.2.

ВВ

П1

П2

К

-500Ю

l

2

=400

M

l

3

=400

M

l

1

=40

M

П             

P

3

=35

Квт

P

4

=35

Квт

ПУПП №1

П

P

2

=250

Квт

P

1

=250

Квт

P

5

=35

Квт

Шнека

Подача

Насос

П

3

l

4

=400

M

К

1

К

2

К

3

К

5

К

6

К

4

 

Рисунок 4.1.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания

Ток двухфазного короткого замыкания (к.з.) в любой точке низковольтной сети участка шахты определяется по формуле

                   (4.17)

где - суммарное активное сопротивление кабелей, при рабочей температуре жил 65°С, по которым последовательно проходит ток к.з. до рассматриваемой точки, определено в разделе "Проверка кабельной сети по потерям напряжения";

- суммарное переходное сопротивление и элементов аппаратов, а также переходное сопротивление в месте к.з., принимается равным 0,005 Ом на один коммутационный аппарат, включая точку к.з.;

– число коммутационных аппаратов, через контакты которых последовательно проходит ток к.з., включая АВ ПУПП;

– сопротивление высоковольтной распределительной сети, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора;

– индуктивное сопротивление трансформатора;

– суммарное индуктивное сопротивление кабелей, по которым последовательно проходит ток к.з. до рассматриваемой точки.

Индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети находится по формуле

                                                     (4.18)

где - мощность к.з. на вводе ПУПП, принимается 50 МВА.

Тогда

Ом.

Токи трехфазного к.з. в тех же точках, для которых рассчитаны токи двухфазного к.з., определяются по формуле

                                           (4.19)

где 1.6 - суммарный переводной коэффициент расчетного тока двухфазного к.з., определяемого для условий, способствующих его минимальному значению, к току трехфазного к.з., определяемому для условий, способствующих его максимальному значению.

В точке короткого замыкания К1 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

 А.

В точке короткого замыкания К2 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

 А.

В точке короткого замыкания К3 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К4 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К5 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К6 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

A.

Полученные результаты расчета сведены в таблицу 4.1.5.

Таблица 4.1.5 - Расчет сопротивлений кабелей

Точка

КЗ.

Номера кабелей до

точки КЗ.

Активное сопротивление кабелей для 65°С, Ом

Индуктивное сопротивление кабелей, Ом

Суммарное сопротивление контактов аппарата и места кз.

Полное сопро-тивление цепи к. з.(с учетом , )

Ток двухфазного К.З., А

Ток трехфазного КЗ.,

А

К1

0

0

0.01

0.0952

5989

9582

К2

0.00604

0.00158

0.015

0.1

5693

9109

КЗ

0.00604

0.00158

0.02

0.102

5586

8937

К4

0.12684

0.03318

0.02

0.205

2787

4459

К5

0.12684

0.03318

0.02

0.205

2787

4459

Кб

0.534

0.03758

0.02

0.584

977

1563

4.1.7 Проверка кабелей по термической устойчивости

По термической устойчивости токам к.з. проверяются кабели с сечением жилы 35 мм2 и менее. Термическая устойчивость кабелей принимается по данным [5, табл. 20.6]. Проверка проводится по максимальному возможному току трехфазного к.з. в начале проверяемого кабеля и сводится в таблицу 4.1.6.

Таблица 4.1.6 - Проверка кабелей по термической устойчивости

Обозначение на схеме

Тип кабеля

Ток трехфазного к.з., А

Тип защитного аппарата

Ток термической устойчивости

КГЭШ

3х16+1x10

1563

АВ-400

7227

4.1.8 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий

,                                                          (4.20)

где - номинальный ток выбираемого аппарата;

  - рабочий ток магистрального кабеля, определяемого по формуле (4.5), или номинальный ток потребителя, принимаемый по таблице 4.1.1.

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.1.1. При определении суммарного тока следует суммировать токи одновременно работающих потребителей.

Также выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)

До25

От 25

до 63

От 63 до 250

Свыше 250

Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более

3,0

2,5

2,0

1,2

Отключающая способность аппарата должна соответствовать условию

                                                   (4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.1.7.

Таблица 4.1.7 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме

Тип аппарата

Номинальный ток аппарата, А

Расчетный ток линии, А

Транзитный ток, А

Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А

Отключающий ток аппарата, А

Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А

Ток уставки , А

Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А

Обоз-

начение

ВВ

АВ-400 ДО2

400

457.56

480

11000

9109

1600

5586

П1

ПВР-250

250

211,02

282

500

3000

8937

1125

2787

П2

ПВР-250

250

222,76

59

500

3000

8937

1250

2787

П3

ПВР-125Р

125

59.08

157.5

3000

8937

375

977

Для всех пускателей  не выполняется условие (4.21), поэтому для их защиты используется уже имеющийся в схеме выключатель, уставка срабатывания которого соответствует требованию

,

где - отключающий ток аппарата (пускателя).

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на одну - две ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае А.

4.2 Расчет ПУПП №2

Потребителем электроэнергии от передвижной участковой понижающей подстанции №2 является скребковый конвейер КСЮ-381, напряжение сети 1140 В. Данная подстанция устанавливается на конвейерном штреке и периодически перемещается с шагом передвижки до 100 метров. Характеристика электроприемников сведена в таблицу 4.2.1.

Таблица 4.2.1 - Характеристика токоприемников ПУПП №2

Обозначение

по схеме

Наименование

потребителей

Тип

электродвигателя

Количество

Номинальная мощность, кВт

Номинальный ток, А

Пусковой ток, А

Коэффициент мощности cosφ

КПД η

ПУПП №1

КСЮ-381

ДКВ-355L4

2

250

160

1120

0,88

0,9

4.2.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №2 представлена на рисунке 4.2.1.

ВВ

П1

П2

КСЮ-381

l

2

=150

M

l

3

=400

M

l

1

=40

M

П

P

1

=250

Квт

P

2

=250

Квт

ПУПП №2

П

Рисунок 4.2.1 - Схема кабельной сети ПУПП №2.

Определяется расчетная мощность ПУПП по (4.1). Коэффициент спроса для очистных работ комплексов с механизированной крепью определяется по формуле (4.2).

Т.к. к ПУПП подключен всего один потребитель,.

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять условию (4.3).

Следовательно,

.

Условие выполняется, следовательно, выбирается ПУПП типа TСВП-1000/6-1.2 со следующими данными: ; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.2.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор кабелей по допустимой нагрузке производится по условию (4.4)

.

Расчетный ток кабеля определяется по формуле (4.5)

.

Коэффициент для группы потребителей определяется по формуле (4.2), но с исходными данными рассматриваемой группы потребителей.

Тогда

.

Следовательно,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем 2 кабеля в параллель КГЭШ 3x70+1x10, .

,

А.

По длительно допустимой нагрузке принимаем кабель КГЭШ 3x70+1x10, .

,

Выбор типа и сечений кабелей сводится в таблицу 4.2.2.

Таблица 4.2.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме

Коэффициент спроса

Расчетный ток кабеля, А

Принятый тип кабеля

Длительно допустимый ток, А

1

422,04

2КГЭШ

3х70+1xl0

500

1

211,02

КГЭШ

3х70+1x10

250

1

211,02

КГЭШ

3х70+1x10

250

4.2.3 Проверка кабельной сети участка по допустимым потерям напряжения при нормальном режиме

Суммарные потери напряжения определяются по формуле (4.6)

.

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле (4.7)

.

Относительные величины и вычисляются соответственно по формулам (4.8) и (4.9):

,

.

Тогда

,

.

Следовательно,

%.

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определяются по формуле (4.10).

В.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле (4.11)

.

Тогда

,

,

.

Активное сопротивление для температуры +65оС принимается по [7, стр. 178].

Расчет сопротивлений кабелей сведены в таблицу 4.2.3.

Таблица 4.2.3 - Определение сопротивления кабелей

Обозначение кабеля на схеме

Марка кабеля

Длина, м

Удельное сопротивление, Ом/км

Сопротивление кабеля, Ом

2КГЭШ

3х70+1x10

40

0.151

0.0395

0.00604

0.0158

КГЭШ

3х70+1x10

150

0.302

0.079

0.0453

0.01185

КГЭШ

3х70+1x10

400

0.302

0.079

0.1208

0.0316

Тогда

.

Допустимая потеря напряжения в сети определяется по выражению (4.12).

В.

Сеть удовлетворяет условиям, т.к. .

4.2.4 Проверка кабельной сети по потерям напряжения при пуске наиболее мощного и удаленного электродвигателя

Параметры схемы электроснабжения должны обеспечивать на зажимах запускаемого наиболее мощного и удаленного электродвигателя уровень напряжения, достаточный для его трогания с места и разгон.  Т.к. оба двигателя одинаковы, то наиболее тяжелыми будут условия пуска двигателя верхнего привода конвейера.

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по выражению (4.13).

Тогда

В,

то есть потери напряжения при пуске не должны превышать:

В.

Суммарные потери напряжения при пуске для наиболее нагруженной ветви определятся как

,

где - потери напряжения в трансформаторе при пусковом токе;

– суммарные потери напряжения в рассматриваемой кабельной ветви участка при пусковом токе.

Потери напряжения при протекании пускового тока в трансформаторе определяются по выражению

,                         (4.22)

где      - пусковой ток двигателя.

Тогда

 В.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле

.                            (4.23)

Следовательно, потери напряжения в кабеле составят

В,

В.

Суммарные потери напряжения составят

В.

.

Сеть удовлетворяет условиям эксплуатации.

4.2.5 Проверка кабельной сети по сопротивлению изоляции и емкости

Для устойчивой работы реле утечки должно выполняться условие (4.14).

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле (4.15).

Тогда

кОм/фаза,

, т.е. условие выполняется.

Расчет емкости кабельной сети сводится в таблицу 4.2.4.

Таблица 4.2.4 - Определение емкости кабельной сети участка

Обозначение кабеля на схеме

Тип кабеля

Длина кабеля, м

Средняя величина емкости, мкФ/км

Емкость кабеля, мкФ/фазу

2КГЭШ 3х70+1x10

40

0.675

0.054

КГЭШ 3х70+1x10

150

0.675

0.10125

КГЭШ 3х70+1x10

400

0.675

0.27

Итого:

0.4253

Общая емкость сети определяется по формуле (4.16).

Тогда

мкФ.

4.2.6 Расчет токов КЗ

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №2 представлена на рисунке 4.2.2.

ВВ

П1

П2

КСЮ-381

l

2

=150

M

l

3

=400

M

l

1

=40

M

П

P

1

=250

Квт

P

2

=250

Квт

ПУПП №

2

П

К

1

К

2

К

3

К

4

К

5

Рисунок 4.2.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания

Ток двухфазного короткого замыкания (к.з.) в любой точке низковольтной сети участка шахты определяется по формуле (4.17).

Индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети находится по формуле (4.18).

Тогда

Ом.

Токи трехфазного к.з. в тех же точках, для которых рассчитаны токи двухфазного к.з., определяются по (4.19).

Тогда в точке короткого замыкания К1 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

 А.

В точке короткого замыкания К2 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

 А.

В точке короткого замыкания К3 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К4 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

В точке короткого замыкания К5 ток двухфазного к.з. равен:

А,

ток трехфазного к.з. при этом равен:

А.

Полученные результаты расчета сведены в таблицу 4.2.5.

Таблица 4.2.5 - Расчет сопротивлений кабелей

Точка

КЗ.

Номера кабелей до

точки КЗ.

Активное сопротивление кабелей для 65°С, Ом

Индуктивное сопротивление кабелей, Ом

Суммарное сопротивление контактов аппарата и места кз.

Полное сопротивление цепи к. з.(с учетом , )

Ток двухфазного К.З., А

Ток трехфазного КЗ.,

А

К1

0

0

0.01

0.0952

5989

9582

К2

0.00604

0.00158

0.015

0.1

5693

9109

КЗ

0.00604

0.00158

0.02

0.102

5586

8937

К4

0.05134

0.02765

0.02

0.1474

3866

6185

К5

0.12684

0.03318

0.02

0.205

2787

4459

4.2.7 Проверка кабелей по термической устойчивости

По термической устойчивости токам к.з. проверяются кабели с сечением жилы 35 мм2 и менее. В расчете данной ПУПП кабелей такого сечения нет.

4.2.8 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.2.1.

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий (4.20)

.

Выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)

До25

От 25

до 63

От 63 до 250

Свыше 250

Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более

3,0

2,5

2,0

1,2

Для обеспечения надежного отключения аппаратом максимальных токов к.з.,  которые могут возникнуть на выходных зажимах, необходимо, чтобы аппарат обладал достаточной отключающей способностью.

При этом отключающая способность аппарата должна соответствовать условию (4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.2.6.

Таблица 4.2.6 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме

Тип аппарата

Номинальный ток аппарата, А

Расчетный ток линии, А

Транзитный ток, А

Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А

Отключающий ток аппарата, А

Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А

Ток уставки , А

Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А

Обозначение

ВВ

АВ-400 ДО2

400

422,04

480

12000

9109

2200

5586

П1

ПВИ-250МР

250

211,02

211,02

500

4000

8937

1125

3866

П2

ПВИ-250МР

250

211,02

500

4000

8937

1125

2787

Для всех пускателей  не выполняется условие (4.21), поэтому для их защиты используется уже имеющийся в схеме выключатель, уставка срабатывания которого соответствует требованию

,

где - отключающий ток аппарата (пускателя).

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на одну - две ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае А.

4.3 Расчет ППУП №3

Потребителем электроэнергии от ПУПП №3 являются два насоса УНР, лебедка БЖ-45, лебедка ЛПК-10, лебедка ЗЛП, лебедка ЭБГП, насос УКВШ, дробильная установка ДР1000, перегружатель ПС-281, два пусковых агрегата АПШ1. Данная подстанция расположена на конвейерном штреке и перемещается с шагом передвижки до 100 м, напряжение сети 660 В.

Характеристика электроприемников сведена в таблицу 4.3.1.

Таблица 4.3.1 - Характеристика токоприемников ПУПП №3

Обозначение

по схеме

Наименование

потребителей

Тип

электродвигателя

Количество

Номинальная мощность, кВт

Номинальный ток, А

Пусковой ток, А

Коэффициент мощности cosφ

КПД η

ПУПП №3

УНР

БЖ-45

АПШ1

ЛПК-1ОБ

УКВШ

ЗЛП

УНР-01

ДР1000Ю

ПС-281

ВР-160-4М

ВАО-42-4У5

ВР-180-4S

ВР-225-4М

ВР-180-4S

ВР-160-4М

ВР-280-4S

ДКВ-385-М4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

18

5

4

22

55

22

18

110

200

20,34

6,5

25

62

25

20,34

118,2

227,2

142,4

39

142,5

378,2

142,5

142,4

827,1

1591

0,86

0,88

0,88

0,85

0,88

0,86

0,89

0,87

0,9

0,87

0,885

0,915

0,885

0,9

0,915

0,885

4.3.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №3 представлена на рисунке 4.3.1.

ВВ

П1

П2

l

3

=60

M

l

4

=100

M

l

1

=50

M

П

P

2

=200

Квт

P

1

=110

Квт

ПУПП №3

П

П

3

l

2

=440

M

П

П

4

l

5

=15

M

П

P

3

=22

Квт

П

5

l

6

=20

M

П

P

4

=5

Квт

П

6

l

7

=20

M

П

P

5

=18

Квт

П

7

l

8

=20

M

P

6

=55

Квт

П

8

l

9

=20

M

П

P

7

=22

Квт

П

9

l

10

=20

M

П

P

8

=18

Квт

АПШ-1

АУЗМ

СГС

l

11

=28

0

M

20шт.

П

П

П

Рисунок 4.3.1 - Схема кабельной сети ПУПП №3

Расчетная мощность ПУПП определяется по формуле (4.1), коэффициент спроса по формуле (4.2),

Тогда

,

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять условию (4.3).

Тогда

.

Условие выполняется, следовательно, выбираем ПУПП типа ТСВП-630/6 со следующими данными:; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.3.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор типа и сечений кабелей выполнен аналогично предыдущим расчетам и сводится в таблицу 4.3.2.  

Таблица 4.3.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме

Коэффициент спроса

Расчетный ток кабеля, А

Принятый тип кабеля

Длительно допустимый ток, А

0.664

439,5

2КГЭШ

3х70+1xl0

500

0,747

103,46

КГЭШ

3х25+1xl0

136

1

160.38

КГЭШ

3х35+1xl0

168

1

291.6

2КГЭШ

3х50+1xl0

400

1

32.1

КГЭШ

3х16+1xl0

105

1

7,29

КГЭШ

3х16+1xl0+3х2.5

105

1

26,24

КГЭШ

3х16+1xl0+3х2.5

105

1

80,2

КГЭШ

3х16+1xl0

105

1

32.1

КГЭШ

3х16+1xl0

168

1

26,24

КГЭШ

3х16+1xl0

168

-

-

КОГРЭШ 3х6

-

4.3.3 Расчет токов короткого замыкания

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №3 представлена на рисунке 4.3.2.

ВВ

П1

П2

l

3

=100м

l

4

=60м

l

1

=50м

П

P

2

=200

Квт

P

1

=110

Квт

ПУПП №

3

П

П

3

l

2

=440м

П

П

4

l

5

=15м

П

P

3

=22

Квт

П

5

l

6

=20м

П

P

4

=5

Квт

П

6

l

7

=20м

П

P

5

=18

Квт

П

7

l

8

=20м

P

6

=55

Квт

П

8

l

9

=20м

П

P

7

=22

Квт

П

9

l

10

=20м

П

P

8

=18

Квт

АПШ-1

АУЗМ

СГС

l

11

=28

20шт.

П

П

П

К

1

К

2

К

3

К

8

К

7

К

6

К

5

К

4

К

9

К

10

К

11

К

12

К

13

К

14

Рисунок 4.3.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания ПУПП №3

Расчет тока к.з. в сетях производится методом приведенных длин и сведен в таблицу 4.3.3.

Таблица 4.3.3 - Расчет токов короткого замыкания

Обозначение на схеме

Рабочий ток, А

Сечение кабеля,

мм2

Длина кабеля, м

Приведенная длина кабеля, м

Ток трехфазного К.З. , A

Ток

двухфазного К.З. , А

Точка

К.З.

20

12853

8033

К1

439,5

2х70

50

48

10776

6735

К2

58

10088

6305

К3

160.38

35

100

199

4861

3038

К4

291.6

2х50

60

88

8267

5167

К5

32.1

16

15

103.9

7643

4777

К6

7,29

16

20

119.2

7040

4400

К7

26,24

16

20

119.2

7040

4400

К8

103,46

25

440

924.8

1232

770

К9

934.8

1218

761

К10

80,2

16

20

996

1147

717

К11

32.1

16

20

996

1147

717

К12

26,24

16

20

996

1147

717

К13

-

6

280

228

93

58

К14

Ток уставки АПШ1 принимается равным 42 А.

4.3.4 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.3.1.

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий (4.20)

.

Выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)

До25

От 25

до 63

От 63 до 250

Свыше 250

Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более

3,0

2,5

2,0

1,2

Для обеспечения надежного отключения аппаратом максимальных токов к.з.,  которые могут возникнуть на выходных зажимах, необходимо, чтобы аппарат обладал достаточной отключающей способностью.

При этом отключающая способность аппарата должна соответствовать условию (4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.3.4.

Таблица 4.3.4 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме

Тип аппарата

Номинальный ток аппарата, А

Расчетный ток линии, А

Транзитный ток, А

Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А

Отключающий ток аппарата, А

Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А

Ток уставки , А

Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А

Обозна-

чение

ВВ

АВ-400 ДО

400

422.04

-

480

20000

10776

2000

6305

П1

ПВИ-250БТ

250

103.46

397.2

500

4000

10088

500

761

П2

ПВИ-250БТ

250

160.38

279

500

4000

10088

875

3038

П3

ПВР-315

315

291.6

52

378

5000

10088

1600

5167

П4

ПВР-125

125

32.1

27

250

3750

10088

250

4777

П5

ПВР-125Р

125

7.29

25

250

3750

10088

250

4400

П6

ПВР-125

125

26.24

-

250

3750

10088

250

4400

П7

ПВИ-125БТ

125

80.2

45.3

250

2500

1218

437

717

П8

ПВР-125Р

125

32.1

20.3

250

3750

1218

250

717

П9

ПВИ-125БТ

125

26.24

-

250

2500

1218

250

717

Для некоторых пускателей  не выполняется условие (4.21), поэтому для их защиты используется уже имеющийся в схеме выключатель, уставка срабатывания которого соответствует требованию

.

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на одну - две ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае А.

4.4 Расчет ПУПП №4

От ПУПП №4 питаются две насосные станции типа СНЕ, ленточный конвейер 2ЛТ-100У, лебедка ЧЛ-1, напряжение сети 660 В. Даная подстанция расположена на конвейерном штреке . Характеристика электроприемников сведена в таблицу 4.4.1.

Таблица 4.4.1 - Характеристика токоприемников ПУПП №4

Обозначение

по схеме

Наименование

потребителей

Тип

электродвигателя

Количество

Номинальная мощность, кВт

Номинальный ток, А

Пусковой ток, А

Коэффициент мощности cosφ

КПД η

ПУПП №4

2ЛТ-100У

СНЕ

СНЕ

ЧЛ-1

ВР-280-4S

ЭДКОФ-250

ЭДКОФ-250

ВАО-42-4У5

3

1

1

1

110

110

110

5

118,2

120

120

6,5

827,1

840

840

39

0,89

0,86

0,86

0.88

0,915

0,932

0,932

0.87

4.4.1 Выбор ПУПП

Схема кабельной сети ПУПП №4 представлена на рисунке 4.4.1.

ВВ

П1

П2

l

2

=15

M

l

3

=15

M

l

1

=50

M

П

P

1

=110

Квт

P

2

=110

Квт

ПУПП №

4

П

П

3

l

4

=15

M

P

3

=110

Квт

П

П

4

l

5

=10

M

P

4

=5

Квт

П

П

5

П

6

l

7

=20

M

l

8

=20

M

П

P

5

=110

Квт

P

6

=110

Квт

l

6

=20

M

Рисунок 4.4.1 - Схема кабельной сети ПУПП №4.

Расчетная мощность ПУПП определяется по формуле (4.1), коэффициент спроса по формуле (4.2).

Тогда

,

.

По расчетной мощности выбирается ПУПП, которая должна удовлетворять условию (4.3).

,

.

Условие выполняется, следовательно, выбираем ПУПП типа ТСВП-400/6-0.6 со следующими данными:; В; В; ; ; ; ; Ом; Ом.

4.4.2 Выбор и проверка кабельной сети участка по допустимой нагрузке

Выбор типа и сечений кабелей выполнен аналогично предыдущим расчетам и сводится в таблицу 4.4.2.

Таблица 4.4.2 - Выбор типа и сечения кабелей

Обозначение кабеля по схеме

Коэффициент спроса

Расчетный ток кабеля, А

Принятый тип кабеля

Длительно допустимый ток, А

0.519

420

2КГЭШ

70+1xl0

500

1

160.37

КГЭШ

50+1xl0

200

1

160.37

КГЭШ

50+1xl0

200

1

160.37

КГЭШ

50+1xl0

200

1

7.29

КГЭШ

16+1xl0

105

0.7

224.53

КГЭШ

70+1xl0

250

1

160.37

КГЭШ

50+1xl0

200

1

160.37

КГЭШ

50+1xl0

200

4.4.3 Расчет токов короткого замыкания

Расчетная схема токов короткого замыкания для ПУПП №4 представлена на рисунке 4.4.2.

ВВ

П1

П2

l

2

=15

M

l

3

=15

M

l

1

=50

M

П

P

1

=110

Квт

P

2

=110

Квт

ПУПП №

4

П

П

3

l

4

=15

M

P

3

=110

Квт

П

П

4

l

5

=10

M

P

4

=5

Квт

П

П

5

П

6

l

7

=20

M

l

8

=20

M

П

P

5

=110

Квт

P

6

=110

Квт

l

6

=20

M

К

1

К

2

К

3

К

4

К

5

К

6

К

7

К

8

К

9

К

10

К

11

Рисунок 4.4.2 - Расчетная схема токов короткого замыкания ПУПП №4

Расчет тока к.з. в сетях производится методом приведенных длин и сведен в таблицу 4.4.3.

Таблица 4.4.3 - Расчет токов короткого замыкания

Обозначение на схеме

Рабочий ток, А

Сечение кабеля,

мм2

Длина кабеля, м

Приведенная длина кабеля, м

Ток трехфазного К.З. , A

Ток

двухфазного К.З. , А

Точка

К.З.

20

11174.4

6984

К1

420

2х70

50

48

9633.6

6021

К2

58

9136

5710

К3

160.37

50

15

73

8440

5275

К4

160.37

50

15

73

8440

5275

К5

160.37

50

15

73

8440

5275

К6

7.29

16

10

88.6

7760

4850

К7

224.53

70

20

72.4

8448

5280

К8

82.4

8016

5010

К9

160.37

50

20

102.4

7184

4490

К10

160.37

50

20

102.4

7184

4490

К11

4.4.4 Выбор и проверка низковольтной аппаратуры управления и защиты

Рабочий ток, проходящий через фидерный выключатель, определяется по формуле (4.5), через магнитный пускатель - по данным таблицы 4.4.1.

Фидерный выключатель, магнитный пускатель выбирается из условий (4.20)

.

Выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы. Допустимая нагрузка на вводные зажимы может быть определена по кратности суммарной величины тока, приведенной ниже:

Допустимый ток вывода (номинальный ток аппарата, А)

До25

От 25

до 63

От 63 до 250

Свыше 250

Кратность суммарной величины тока (включая транзитный) по отношению к допустимому не более

3,0

2,5

2,0

1,2

Для обеспечения надежного отключения аппаратом максимальных токов к.з.,  которые могут возникнуть на выходных зажимах, необходимо, чтобы аппарат обладал достаточной отключающей способностью.

При этом отключающая способность аппарата должна соответствовать условию (4.21)

Выбор и проверка защитной аппаратуры сводится в таблицу 4.4.4.

Таблица 4.4.4 - Выбор и проверка защитной аппаратуры

Номер аппарата по схеме

Тип аппарата

Номинальный ток аппарата, А

Расчетный ток линии, А

Транзитный ток, А

Допустимая нагрузка на вводные зажимы, А

Отключающий ток аппарата, А

Ток трехфазного к.з. на выходе аппарата, А

Ток уставки , А

Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А

Обозначение

АВ

АВ-400 ДО

400

420

-

480

20000

9633.6

2000

5710

П1

ПВИ-250БТ

160.37

250

328

500

4000

9136

875

5275

П2

ПВИ-250БТ

160.37

250

168

500

4000

9136

875

5275

П3

ПВИ-250БТ

160.37

250

7.29

500

4000

9136

875

5275

П4

ПВР-125Р

7.29

125

-

250

3750

9136

250

4850

П5

ПВИ-250БТ

160.37

250

160.37

500

4000

8016

875

4490

П6

ПВИ-250БТ

160.37

250

-

500

4000

8016

875

4490

Уставка максимальной токовой защиты ПУПП принимается на 1 - 2 ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата. В данном случае   А.

4.5 Выбор высоковольтного оборудования

4.5.1 Выбор высоковольтной ячейки

Питание ПУПП №1, №2, №3 будет производиться от одного комплектного распределительного устройства, т. к. согласно [4,с. 158] это допускается, если подстанции в свою очередь питают энергией технологически связанные машины участка.

Номинальный ток высоковольтной ячейки при питании одной и группы подстанций соответственно определится как

где – номинальный ток ПУПП на стороне 6 кВ;

– суммарный номинальный ток всех ПУПП, получающих питание от выбираемого распредустройства.

Номинальный ток ПУПП на стороне 6 кВ определяется как

,

где    – суммарный номинальный ток потребителей на низкой стороне;

  –  коэффициент трансформации силового трансформатора.

Исходя из этого суммарный номинальный ток ПУПП №1, №2, №3 будет равен

А.

Принимается высоковольтная ячейка типа КРУВ-6 с номинальным током 200А.

Суммарный номинальный ток ПУПП №4 будет равен

А.

Принимается высоковольтная ячейка типа КРУВ-6 с номинальным током 80А.

4.5.2 Выбор и проверка высоковольтного кабеля

Ток нагрузки высоковольтного кабеля, питающего ПУПП, определяется как

.

Ток нагрузки высоковольтного кабеля, при питании нескольких ПУПП определится как

.

Ток кабеля, питающего энергопоезд А.

Принимается кабель ЭВТ 3x50+1x10+4х4 на номинальное напряжение 6 кВ. Длительно допустимый ток кабеля 210 А.

Ток кабеля, питающего ПУПП №4 А.

Принимается кабель ЭВТ 3x16+1x10+4x4 на номинальное напряжение 6 кВ. Длительно допустимый ток кабеля 116 А.

4.5.3 Выбор и проверка уставок токовых реле высоковольтных КРУ

Выбор уставки максимальной токовой защиты высоковольтных КРУ осуществляется по условию

где – коэффициент надёжности токовой защиты, принимается равным 1,2 ÷ 1,4;

– рабочий максимальный ток защищаемой линии.

Рабочий максимальный ток защищаемой линии определяется как

,

где – номинальный пусковой ток наиболее крупного электродвигателя, получающего питание от ПУПП;

– коэффициент трансформации силового трансформатора.

Выбранная уставка реле КРУ должна быть проверена по току двухфазного к.з. на вторичной обмотке защищаемого трансформатора. Уставка выбрана правильно, если сохраняется соотношение

,                                       (4.24)

где – расчётный ток двухфазного к.з. на стороне низкого напряжения ПУПП.

Рабочий максимальный ток линии, питающей энергопоезд

А.

Уставка КРУ по условию  А, принимается равной 550 А.

Рабочий максимальный ток линии, питающей потребителей вентиляционного штрека (ПУПП №4)

А.

Уставка КРУ по условию  А, принимается равной 200 А.

Проверяется уставка КРУ, питающего энергопоезд по условию (4.24)

,

следовательно, уставка выбрана правильно.

Проверяется уставка КРУ, питающего ПУПП №4 по условию (4.24)

,

следовательно, уставка выбрана правильно.

4.6 Газовая защита

Для проветривания шахты принят нагнетательный способ. Воздух в шахту подается вентиляторной установкой, состоящей из двух вентиляторов ВОД-30.

Для автоматического контроля содержания метана на выемочном участке лавы 30-48 используется аппаратура АС.

Предусматривается установка 3-х датчиков метана и аппаратуры сигнализации АС в непосредственной близости от ПУПП№3, питающей всех потребителей вентиляционного и конвейерного штреков, в т.ч. и АУЗМ. Срабатывание любого из датчиков вызовет отключение выключателя ПУПП№3 и снятие напряжения с аппаратуры АУЗМ, что в свою очередь вызовет отключение двух автоматических выключателей питающих очистной комбайн и лавный конвейер. Т.о. произойдет отключение всех потребителей очистного участка.

Датчик 1 устанавливается для контроля местного скопления метана в районе «кутка» лавы и настраивается на 2,0%.

Датчик 2 устанавливается на расстоянии 20 м от сопряжения лавы с вент. штреком и настраивается на 1,0%.

Датчик 3 устанавливается на расстоянии 10-15 м от конца выемочного столба и настраивается на 1%.

4.7 Энергетические и экономические показатели

Годовой расход активной электроэнергии на участке определяется как ,

где – коэффициент использования электропотребителей, принимается равным коэффициенту спроса ;

ч – продолжительность смены по добыче;

– количество добычных смен в сутки;

– число рабочих дней в году;

– коэффициент машинного времени;

– суммарная установленная мощность электродвигателей на участке, кВт.

.

Удельный расход электроэнергии на одну тонну добычи участка определится как

,

где – годовая добыча участка, т.

Тогда

.

5 Охрана труда

5.1 Правила поведения людей в аварийной ситуации 

Пожар (взрыв)

При обнаружении идущего навстречу дыма в лаве 30-49 необходимо включиться в самоспасатель и двигаться по ходу вентиляционной струи  по вентиляционному штреку 30-49, далее через сбойку, на конвейерный уклон пл.30. Двигаться по конвейерному уклону до ближайшей сбойки на вентиляционный уклон пл.30, по  вентил. уклон пл.30, на путевой шт.пл.30, через сбойку на квершлаг №19, на бремсберг 30-50 и на поверхность. В случае  обнаружения задымления на конвейерном уклоне пл.30, выходим на конв. шт. пл.30, квершлаг №20, путевой шт. пл.30, через сбойку на квершлаг №19, выйти на бремсберг 30-50 и на поверхность.

Загазирование (проникновение сильнодействующих веществ)

  1. Прекратить всякие работы и вывести людей из загазированной выработки в безопасное место, запретить движение людей и монорельса по примыкающим выработкам  с исходящей вентиляционной струёй.
  2. Отключить электроэнергию в загазированной выработке и на пути исходящей из нее вентиляционной струи.
  3. Выставить из числа членов ВГС, ИТР посты в безопасных местах для предотвращения доступа  людей к загазированной выработке и аппаратуре включения электроэнергии.
  4. Сообщить главному инженеру, начальнику участка, на котором произошло загазирование.
  5. Произвести разгазирование в соответствии с «Инструкцией по разгазированию горных выработок, расследованию, учету и предупреждению загазирований».

   При проникновении сильнодействующих ядовитых веществ проветривание и подачу сжатого воздуха прекратить после вывода людей.

  1. При невозможности проветривания загазированных выработок эти работы выполняются горноспасательными частями в соответствии с мероприятиями, разработанными в установленном порядке.

Внезапная остановка главного вентилятора

Прекратить все работы на участке, отключить механизмы и электроэнергию, выйти на свежую струю. При остановке более 30 мин. вентилятора выйти запасными выходами на поверхность (за исключением горного мастера ВТБ и дежурного электрослесаря). Разрешить возобновление работ после проветривания и обследования горных выработок лавы 30-48.

Общешахтное отключение электроэнергии

Зафиксировать время отключения электроэнергии. Сообщить главному инженеру, главному механику, энергетику шахты. Прекратить всякие работы в шахте, отключить механизмы и направить людей к воздухоподающему стволу. Выяснить причину и ориентировочное время отключения электроэнергии, на основе чего принять решение о выводе людей из шахты. Принять меры по проветриванию выработок за счет естественной тяги.

Поражение электротоком

Отключить электроэнергию на участке, вызвать ВГСЧ, дежурного врача из медпункта. Членам ВГС установить посты возле электроаппаратуры для предотвращения ее включения и допуска к ней каких бы то ни было лиц до прихода специальной комиссии. Подготовить средства перевозки пострадавших на поверхность.

Несчастный случай (травмирования)

Направить к месту несчастного случая для оказания первой помощи доврачебной помощи: дежурного фельдшера медпункта; членов ВГС и надзора с ближайших рабочих точек. Вызвать на шахту реанимационно-противошоковую группу ВГСЧ, а при ее отсутствии-  реанимационную бригаду скорой помощи. Сообщить о несчастному случае главному инженеру (заместителю по ТБ) и начальнику участка. Обеспечить готовность средств механизированной перевозки людей (монорельсовая дорога) и сопровождающего для незамедлительной доставки реанимационно – противошоковой бригады и ее возвращения на поверхность с пострадавшим.

Затопление водой (заиловка)

Взять самоспасатель и выйти на вышележащий горизонт по ближайшим выработкам по ходу движения воды.

Обрушение

Люди, застигнутые обрушением, должны принять меры к освобождению пострадавших, находящихся под завалом.

При невозможности выхода через купольную часть выработки установить дополнительную крепь и приступить к разборке завала. В случае, когда это невозможно, ждать прихода горноспасателей, подавая сигналы по коду о металлические (твердые) предметы.

Землятресение

Выйти на поверхность запасными путями, сосредоточиться на расстоянии 50-100 м от зданий, сооружений и др. строений.

 

5.2 Безопасность при эксплуатации конвейерного транспорта

По назначению конвейеры, применяющиеся на подземном транспорте, делятся на грузовые, грузолюдские, людские. По устройству они делятся на ленточные, скребковые, пластинчатые, винтовые, роликовые и инерционные.

Факторы, определяющие возможность возникновения опасных ситуаций на конвейерном транспорте: обрыв ленты, сход ленты, заштыбовка ленты, обрыв тяговой цепи, снятие грузов с конвейера, попадание работающих под движущиеся части, падение при переходе через работающий конвейер.

Выработки, предназначенные для установки ленточных конвейеров (кроме специальных), должны быть прямолинейными на всей длине става конвейера. Выработку необходимо ежесменно очищать от просыпавшегося угля или породы, а также от посторонних предметов.

Эти меры предотвращают проскальзывание и заклинивание ленты, трение ее о неподвижные предметы и, следовательно, возможность возникновения пожара.

Сход ленты в сторону может произойти при некачественной стыковке, серповидности ленты, загрузке материалов не по центру, неудовлетворительном монтаже конвейерного става (допущена кривизна) и налипании транспортируемого материала на ролики и барабаны.

Центрирование ленты осуществляют регулированием положения концевых барабанов и роликоопор, применением специальных конструкций центрирующих устройств. Загрузочные устройства должны направлять материалы на середину ленты, способствовать поступательному движению загружаемого материала, снижению до минимума вертикальной скорости падения. Высота падения не должна превышать 300 мм, при большей высоте должны быть предусмотрены меры по уменьшению силы удара о ленту, для чего используют отбойные листы и другие средства. Формирование материала на ленте осуществляется ограждающими бортами, расстояние между которыми принимается равным 2/3 ширины ленты.

Во избежание заштыбовки конвейерные ленты необходимо оборудовать устройствами по очистке лент и барабанов. Очистка лент осуществляется с помощью скребков различной конструкции. Для эффективной очистки устанавливают несколько скребков подряд. Для предупреждения попадания кусков материала и других предметов между лентой и барабаном на нижней ветви ленты перед хвостовым барабаном устанавливают сбрасыватели.

Некоторые выработки  шахты «Большевик» имеют угол наклона более 6°, поэтому конвейеры должны снабжаться тормозными устройствами для предотвращения самопроизвольного сползания ленты при отключении привода.

Люди могут получить травму при обрыве ленты, поэтому в наклонных выработках с уклоном более 10° конвейеры оборудуют ловителями, в конструкции которых предусмотрено устройство, отключающее привод. Для конвейеров, оснащенных резинотросовыми лентами, дополнительно к ловителям необходимо устанавливать контрольную аппаратуру, которая позволяет своевременно обнаружить дефекты в тросовой основе и предупредить порыв ленты.

На бремсберговых конвейерах при определенных условиях скорость может возрасти за счет сил гравитации. При превышении скорости на 8 % возможно неуправляемое движение ленты вниз. Для предупреждения этого явления применяют датчики превышения скорости.

Реле скорости устанавливают для своевременного отключения конвейера при снижении скорости ленты до 75 % номинальной ее величины за счет пробуксовки, которая может вызвать пожар. Повторное включение конвейера, если причина не устранена, выполнить невозможно из-за блокировки.

Датчики контроля допустимого уровня загрузки устанавливаются в местах перегрузки и подключаются к цепям управления приводом конвейера.

Натяжные и приводные головки конвейера ограждают для предотвращения травмирования людей в пространстве между лентой и барабаном.

Запрещаются ремонт, смазка и очистка конвейеров во время их работы. У пункта включения конвейера в этом случае должна быть поставлена предупредительная табличка "Не включать! На конвейере работают люди!"

В местах пересечения выработок, у приводных и натяжных головок конвейера устраивают мостки для перехода людей. Вдоль лестницы мостков и их настила с двух сторон устраивают перила. Высота прохода людей над мостками должна быть не менее 0,8 м, ширина мостков 0,6 м.

Все конвейерные установки оборудуют средствами сигнализации, звуковой сигнал от которых слышен по всей длине конвейера. Продолжительность сигнала 5 с. Кроме того, в целях быстрого отключения конвейера предусматривают устройство, позволяющее это сделать из любой точки по его длине.

Значительное число несчастных случаев происходит во время обслуживания скребковых конвейеров при натяжении цепи с использованием двигателя конвейера или комбайна, срыве и развороте натяжных и приводных головок, расштыбовке нижней ветви конвейера без его остановки и неправильных приемах разгрузки скребкового конвейера. Для его расштыбовки и натяжения цепи необходимо применять приспособления и устройства заводского изготовления, поставляемые вместе с конвейерами.

Перевозка людей ленточными конвейерами должна полностью соответствовать Требованиям безопасности при перевозке людей ленточными конвейерами.

Перевозку людей осуществляют на специально сконструированных для этих целей людских и грузолюдских конвейерах, позволяющих перевозить людей в обе стороны. Расстояние от несущего полотна ленты до кровли выработки, переходных мостков и других устройств должно быть не менее 1 м. В местах установки площадок это расстояние должно составлять не менее 1,5 м и выдерживаться по длине конвейера не менее 10 м.

Площадки для посадки и схода людей состоят из опорного каркаса, настила, перил и ступенек до почвы выработки. Настил площадки схода располагается ниже, а площадки посадки выше или на одном уровне с лентой. Превышение и понижение площадок не должно превышать 50 мм. Длина площадок посадки не менее 1,5 м, схода -8 м, ширина площадок 0,7 м. Ролики конвейера у площадок ограждают, чтобы предотвратить соприкосновение с ними людей. Зазор между лентой и площадкой перекрывают.

Максимальный угол наклона выработки для перевозки людей конвейером не должен превышать 18°, скорость движения ленты 3,16 м/с, ширина ленты - не менее 800 мм.

Ленты участковых конвейерных линий шахты «Большевик» имеют ширину 1000 мм., магистральные конвейерные линии имеют ширину ленты 1200 мм. Скорость всех ленточных конвейеров не превышает 3,16 м/с. Однако некоторые выработки имеют угол наклона более 18 градусов, согласно требованиям ТБ, конвейеры этих выработок не оборудуются для перевозки людей.  

Конвейеры для перевозки людей оснащаются следующими средствами безопасности:

• устройствами для отключения привода конвейера в случае проезда людьми площадок схода, причем датчик расположен таким образом, чтобы исключалась возможность проезда человека под ним на высоте 300 мм от ленты;

• устройством для экстренной остановки привода с любого места конвейера, которое располагается в выработке с неходовой стороны на высоте 200 - 400 мм от ленты;

• устройствами, предупреждающими о подъезде людей к площадке схода, которые выполняются из пеньковых канатов или полос конвейерной ленты, подвешиваемых на специальной раме на расстоянии 8 — 10 м перед площадкой сходам, и конец которых висит над лентой на высоте 300 мм.

На расстоянии 15 м от начала площадки схода устанавливают желтый световой сигнал, над площадкой схода - красный; конвейеры снабжают датчиками бокового схода ленты и устройствами, отключающими конвейер при превышении скорости на 8 %.

Перевозка людей разрешается после приемки конвейера специальной комиссией. Ответственность за безопасность перевозки людей возлагается на начальника участка, в ведении которого находится конвейерная линия, а в смене - на горного мастера, который перед началом смены обязан проверить исправность конвейерных установок. Начальник участка или его помощник обязан не реже одного раза в сутки производить осмотр крепления выработок, зазоров для прохода людей и средств безопасности, которыми оснащен конвейер.

Перевозка людей в течение суток осуществляется по графику, утвержденному главным инженером шахты.

На каждом пункте посадки людей должна быть вывешена инструкция о порядке перевозки и правилах поведения людей с указанием значений сигналов. Световая и звуковая сигнализация подается при пуске и остановке конвейера. Посадку на ленточный конвейер производят по одному человеку с соблюдением интервала не менее 5 м, а при перевозке людьми инструментов - 10 м. Перевозка инструментов массой не более 20 кг разрешается только в чехлах. Положение людей при перевозке на ленточном конвейере должно быть "лежа на локтях".

При ненормальном движении ленты (сход в сторону, рывки, дергание и т.п.) необходимо остановить конвейер средствами аварийной остановки и сойти с него. При обрыве ленты все люди должны сойти с конвейера.

Новый запуск конвейера можно производить только после устранения неисправностей.

Во избежание несчастных случаев запрещается: посадка и сход вне площадок или когда последние неисправны; проезд на загруженной ленте конвейера; проезд с выключенными индивидуальными светильниками; перевозка горнорабочих, имеющих при себе взрывчатые материалы; перевозка людей на мокрых лентах конвейеров при углах наклона более 10°.

6 Охрана окружающей среды

Очистка сточных вод

Сточными водами обогатительных фабрик называют удаляемые за пределы фабрик воды, загрязненные отходами и вредными примесями. Характеристика сточных вод зависит от состава обогащаемых руд и способов их обогащения, а также от свойств применяемых реагентов. Правильное решение водно-шламового хозяйства обогатительных фабрик сводится к тому, чтобы движение воды на фабрике было замкнутым, т. е. все осветленные воды на обогатительной фабрике после тщательной очистки полностью возвращались бы в процесс обогащения.

Выбор схем оборотного водоснабжения зависит от типа перерабатываемых полезных ископаемых и различных методов обогащения. 

Загрязняющие вещества, содержащиеся в сточных водах, могут быть минеральными и органическими; по физическому состоянию они делятся на нерастворенные, коллоидные и растворенные.

К минеральным загрязняющим веществам относятся глина, песок, шлак, кислоты, соли и щелочи; к органическим — остатки растений, плодов, овощей, бумага, физиологические выделения людей и животных, органические кислоты, бактерии и др. Значительная часть нерастворенных загрязняющих веществ в процессе очистки в