Студент гр. ЭР-96зИ Калантыренко Дмитрий Николаевич.
Тема дипломного проекта: Перевод электроснабжения подземных участков шахты «Интинская» на U =1140В.
Вопросы
1. Условия включения трансформаторов на общую сеть.
2. Нагрев и охлаждение эл. машин. Понятие номинальной длительной мощности электродвигателя.
3. Кабельные ЛЭП.
4. Определение сечений проводов и кабелей.
5. Назначение и функции встраиваемых средств контроля метана.
6. Безлюдная выемка углей подземным способом, её особенности и направления развития.
7. Автоматизация периода дотягивания ШПУ с асинхронным приводом.
8. Преимущества и недостатки автотрансформаторов.
9. Принципиальная схема преобразователя частоты со звеном постоянного тока и возможности использования в приводе.
10. Определение расчетных электрических нагрузок.
1. Условия включения трансформаторов на общую сеть.
Включение трансформаторов на общую сеть происходит при их параллельной работе, при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичных сторонах.
Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов при следующих условиях:
1. При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации. При несоблюдении этого условия в режиме XX возникает уравнительный ток, который накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с меньшим коэффициентом трансформации оказывается перегруженным, а с большим – недогруженным.
2. Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U, под действием которого возникнет значительный уравнительный ток.
3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения КЗ. Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальной мощности. При неравенстве Uк.з. параллельно работающих трансформаторов больше нагружается трансформатор с меньшим напряжением к.з., а недогружается с большим напряжением к.з..
2. Нагрев и охлаждение эл. машин. Понятие номинальной длительной мощности электродвигателя.
В зависимости от характера изменения нагрузки различают три основных режима работы электрических машин.
Продолжительный номинальный режим. Это режим работы при неизменной номинальной нагрузке, продолжающийся столько времени, что превышение температуры всех частей машины при неизменной температуре окружающей среды достигает установившихся значений tуст (рис а). Условное обозначение режима S1.
Кратковременный номинальный режим. Это реим работы, при котором периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения машины; при этом периоды нагрузки tн настолько кратковременны, что температура всех частей машины не достигает установившегося значения, а периоы отключения машины настолько длительны, что все части ее успевают охладиться до температуры окружающей среды (рис б). Условное обозначение режима S2.
Повторно-кратковременный номинальный режим. Это режим работы, при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки tн чередуются с периодами отключения машины (паузами) tп , причем за период нагрузки превышение температуры всех частей машины не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части машины не успевают охладиться до температуры окружающей среды. При этом общее время работы разбивается на периодически повторяющиеся циклы tц +tн +tп . Условное обозначение режима S3.
При повторно-кратковременном режиме работы кривая нагревания машины имеет пилообразный вид (рис в). При достижении частями машины установившихся значений превышения температуры, соответствующих повторно-кратковременному режиму tуст.к. , превышение температуры этих частей продолжает колебаться от tmin до tmax меньше установившейся температуры перегрева при продолжительном режиме работы tуст .
Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью включения (%) ПВ=(tн /tц ) 100.
ГОСТ 183-74 предусматривает номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ, составляющими 15; 25; 40 и 60%. Для продолжительного режима ПВ=100%.
Так как при номинальных кратковременном и повторно-кратковременном режимах температура перегрева машины ниже, чем при номинальном продолжительном режиме, то при переводе машины из продолжительного режима в кратковременный или повторно-кратковременный режим работы ее полезная мощность может быть увеличена. Например, при ПВ=60% полезная мощность машины может быть увеличена до 1,3P∞ ; при ПВ=40% - до 1,6P∞ ; при ПВ=25% - до 2P∞ , где P∞ - номинальная мощность машины припродолжительном режиме.
Кроме перечисленных трех основных номинальных режимов еще возможны: повторно-кратковременный с частыми пусками с ПВ=15,25,40,60% и числом включений в час 30, 60, 120, 240, условное обозначение режима S4.
Номинальная мощность электродвигателя:
,
где η – К.П.Д. Эл. двигателя
A – теплоотдача двигателя – количество теплоты, отдаваемой двигателем в окружающую среду в единицу времени при разнице температур в 1о C.
Tу – установившаяся температура перегрева машины, т.е. наибольшее возможное превышение температуры машины над температурой окружающей среды в данных условиях, о С.
1. Кабельные ЛЭП.
Главными элементами КЛ являются: кабель, соединительные, концевые и стопорные муфты; подпитывающие аппараты и система сигнализации давления масла для маслонаполненных кабелей; кабельные сооружения. К основным элементам силового кабеля любого напряжения относят: токопроводящие жилы; изоляцию или изолирующий покров (оболочку), отделяющий жилы друг от друга и от земли; защитную оболочку, предохраняющую изоляцию от вредных воздействий влаги, кислот и механических повреждений.
Для КЛ применяют силовые кабели с медными или алюминиевыми жилами в свинцовой, алюминиевой или поливинилхлоридной оболочке для прокладки в земле, воде или по воздуху. Согласно ГОСТ 2243-77, основные токопроводящие жилы могут быть следующих сечений: 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000 мм2 . Токопроводящие жилы сечением до 16 мм2 выполняют однопроволочными, а выше 16 мм2 – многопроволочными. По числу жил выпускают одно-, дву-, трех- и четырехжильные кабели. У последних четвертая жила является нулевой и ее выполняют меньшим сечением, чем сечение силовых жил. По форме сечения жилы бывают круглыми, сегментными и секторными. Одножильные кабели и кабели с отдельно освинцованными жилами имеют круглую форму жил. Секторная и сегментная форма жил уменьшает наружный диаметр кабеля, сокращает затраты на изоляцию и защитные оболочки. Изоляцию жил выполняют кабельной бумагой толщиной 0,08-0,17 мм. Изоляцию жил кабелей напряжением до 25 кВ включительно пропитывают минеральным маслом с канифолью, а маслонаполненных кабелей 110-220 кВ – маловязким минеральным маслом с высокой электрической прочностью.
Элементы условных обозначений марок кабелей расшифровываются следующим образом: А – алюминиевая жила; АА – алюминиевая жила и алюминиевая оболочка; Б – броня из плоских стальных лент; В – поливинилхлоридная оболочка; Г – отсутствие наружного покрова; К или П – бронепокров из стальных оцинкованных проволок круглого или плоского сечения; Н – резиновая малостойкая оболочка, не распространяющая горение; О – отдельная оболочка каждой жилы; Р – резиновая изоляция жил; С – свинцовая оболочка; СТ – стальная гофрированная оболочка; Ц – бумажная изоляция, пропитанная нестекающим составом, содержащим церезин; Шв – наружный покров из полихлорвинилового шланга; Шп – наружный покров из полиэтиленового шланга; Э – наличие в кабеле экранов; л(2л) – лент; н – в конце обозначения – наружный негорючий защитный покров; В – в конце обозначения (через дефис) – кабель с обеднено-пропитанной изоляцией. Во всех марках кабелей медные жилы, бумажная пропитанная изоляция, нормального исполнения подушка и нормальный наружный покров обозначений не имеют. Согласно ГОСТ 18409-73 и ГОСТ 18410-73, силовые кабели предназначены для эксплуатации при темпераутре окружающей среды от -50 до +50о С и относительной влажности воздуха 98% при температуре 35о С. Допустимые токовые нагрузки на кабели приведены в таблице.
На рисунке показана конструкция бронированного кабеля, который состоит из трех токопроводящих жил, свитых из медных или алюминиевых проволок. Каждая жила покрыта слоем фазной изоляции из пропитанной маслоканифолиевым составом кабельной бумаги, которая при напряжении 6 кВ и сечении жил от 10 до 240 мм2 имеет толщину полного слоя 2 мм. Пространство между жилами заполнено жгутами из сульфатной бумаги. Поверх жил наложена поясная изоляция, имеющая ту же структуру, что и фазная изоляция. Для защиты от коррозии на поясную изоляцию надета оболочка из свинца или алюминия, которая покрыта пропитанной битумным составом кабельной пряжей. Для защиты от механических повреждений кабель покрыт стальной броней, также защищенной от коррозии наружным слоем кабельной пряжи. Броня может быть выполнена из двух стальных лент, стальных оцинкованных проволок круглого или плоского сечения.
Промышленность страны выпускает кабели отрезками длинной от 200 до 600 м в зависимости от сечения. Для соединения отрезков применяют муфты, основное назначение которых состоит в герметизации жил кабелей в местах соединений и оконцеваний. Согласно ГОСТ 13781.0-86, муфты для силовых кабелей делятся на типы с обозначениями: С – соединительная; О – ответвительная; Ст – стопорная; СтП – стопорная переходная; КН – концевая наружной установки; КМ – концевая мачтовая; КВ – концевая внутренней установки. Для кабелей напряжением до 1 кВ применяют: Э – эпоксидные или Ч – чугунные муфты; при напряжениях 6 – 10 кВ – эпоксидные или С – свинцовые трехфазные, а при напряжении 35-кВ – О – однофазные из свинца или Л – латуни. В зоне промерзания почвы, а также при наличии грунтовых вод применяют чугунные кожухи герметичного типа КзЧг, во всех остальных случаях – негерметичного типа КзЧ. На однофазных муфтах используют пластмассовые кожухи марки КзП.
Силовые кабели прокладывают: в земляных траншеях, имея снизу подсыпку слоем мелкой земли, не содержащей камней, строительного мусора и шлака; в кабельных блоках, трубах и железобетонных лотках; в кабельных сооружениях: этажах, туннелях, галереях, эстакадах. Кабели на всем протяжении должны быть защищены от механических повреждений: при 35 кВ и выше – железобетонными плитами толщиной не менее 50мм; ниже 35 кВ – плитами или глиняным обыкновенным кирпичом в один слой поперек трассы кабелей.
Преимущества кабельных ЛЭП: неподверженность атмосферным воздействиям; скрытость трассы и недоступность для посторонних лиц. Недостатки: по сравнению с воздушными ЛЭП они более трудоемки в сооружении, требуют больше времени на отыскание и ликвидацию повреждений, больших затрат цветных металлов.
2. Определение сечений проводов и кабелей.
Выбор сечений проводов и жил кабелей производят с учетом влияния нескольких факторов. К техническим факторам, влияющим на выбор сечения, относят следующее: способность проводника выдерживать длительную токовую нагрузку при нормальном режиме работы с учетом допустимого нагрева; термическая стойкость в работе при режиме к.з.; потери (падение) напряжения в проводниках от проходящего по ним тока в нормальном и пусковом режимах; механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке; коронирование в сетях напряжением 35 кВ и выше – фактор, зависящий от значения напряжения, сечения провода и окружающей среды. К экономическим факторам относится экономическая плотность тока.
1. Выбор по длительному расчетному току производят сравнением расчетного тока с длительно допустимым током нагрузки на проводник определенного сечения. По таблицам выбирают сечение проводника, которое допускает ближайший больший или одинаковый с расчетным ток.
2. Выбор проводника по термической стойкости (способности электрических аппаратов и кабелей выдерживать при к.з. повышенную температуру) производится по формулам
или
где I∞ - установившийся ток к.з., α – термический коэффициент для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами α=7, с алюминиевыми жилами α=12; С – коэффициент (при напряжении до 10 кВ включительно) для меди С=165, для алюминия С=90, ля стали С=60÷70; tф – время прохождения тока к.з. (принимается равным времени действия защитного реле плюс собственное время отключения силового выключателя), с; Smin – минимально допустимое сечение токоведущей жилы кабеля по условию нагрева токами к.з., мм2 .
Температура нагрева определяется как значением тока к.з., так и временем его прохождения. Допустимая температура нагрева для кабелей напряжением 10 кВ равна 200о С; из алюминия – 160-200о С.
3. Выбор сечений жил кабелей и проводов по потере напряжения необходим для проверки обеспечения стабильности напряжения у приемников электрической энергии. Поддержание нормированных уровней напряжения в центрах питания и непосредственно у потребителей имеет большое значение для нормальной работы электрооборудования предприятий. Отклонение напряжений в ту или иную сторону наносит значительный ущерб.
ГОСТ 13109-67 на нормы качества электрической энергии допускает следующие отклонения напряжения на зажимах различных электроприемников: на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления в пределах от -5 до +10% номинального; на зажимах остальных приемников электрической энергии допускаются отклонения напряжения в пределах ±5% номинального. При номинальном напряжении 6 кВ отклонение в -5% составит 300В, отклонение в +10% составит 600В.
Выбранное сечение (мм2 ) проводов или жил кабелей с учетом допустимых отклонений напряжений между источником тока и электроприемником проверяют по формуле
/
,
где Ip – расчетный ток электроприемника, А; l – длинна воздушной или кабельной ЛЭП, м; Cosφ – коэффициент мощности электроприемника; γ – удельная проводимость проводника, м/(Oм. мм2 ). При температуре + 20о С для меди γ=53, ля алюминия γ=32 м/(Oм. мм2 ); ∆U – допустимое значение потери напряжения, В.
4. По условиям механической прочности на воздушных ЛЭП напряжением до 35 кВ минимальным сечением является: 16 мм2 – для сталеалюминиевых, 25 мм2 – для алюминиевых проводов. При напряжении свыше 35 кВ допускается применять многопроволочные провода с минимальным сечением: 35мм2 – для алюминиевых; 25мм2 – для сталеалюминиевых и стальных проводов.
5. Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение s мм2 , определяется из соотношения
,
где Ip – расчетный ток в час максимума энергосистемы, А; jэк – нормативное значение экономической плотности тока, А/мм2 , для заданных условий работы, выбираемое по таблице.
Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляют до ближайшего стандартного сечения. Проверке по данным условиям не полежат: сборные шины электроустановок, осветительные сети промышленных предприятий.
3. Назначение и функции встраиваемых средств контроля метана.
Метан-реле для забойных машин ТМРК-3 предназначено для автоматического отключения электроэнергии, подаваемой на забойную машину, при концентрации метана выше нормы в шахтах, опасных по газу и пыли.
4. Безлюдная выемка углей подземным способом, её особенности и направления развития.
К основным направлениям безлюдной выемки углей подземным способом относятся:
1. Безлюдные технологии подземной угледобычи. Гидравлический способ добычи угля наиболее полно отвечает основной тенденции развития технологии подземной угледобычи, которая заключается в переходе от многооперационных к малооперационным, непрерывно-поточным и полностью автоматизированным процессам, выполняемым без постоянного присутствия людей в забое. Эти преимущества позволяют обеспечить высокоэффективную и безопасную работу во все усложняющихся горно-геологических условиях, связанных с переходом на более глубокие горизонты.
Процесс гидроотбойки угля заключается в разрушении угля струей воды высокого давления. Ля выемки крепких и вязких углей перед гидроотбойкой может применяться предварительное ослабление угольного массива с помощью буровзрывных работ или нагнетание воды в пласт. Однако наиболее эффективной следует считать технологию с гидроотбойкой без предварительного ослабления угольного массива.
Основными средствами высоконапорной гидроотбойки являются гидромониторы с дистанционным управлением, которые работают при давлении 10-12 МПа. При крепких углях более эффективной является механогидравлическая выемка угля с помощью легких механогидравлических машин типа комбайна К56МГ, «Урал-38».
Сущность механогидравлической выемки угля заключается в сочетании механической отбойки и гидравлического транспортирования угля.
Отбитый струей воды голь поступает по желобам, проложенным в выемочных печах и штреках, в зумпф участкового углесоса. Куски угля размером более 60 мм измельчаются дробилкой.
Участковый углесос перекачивает пульпу в камеру гидроподъема по трубопровоу. Пульпа из трубопровода поступает во всас углесоса гидроподъема и под напором по трубопроводу выдается на поверхность в пульпосборник.
Высоконапорный углесос подает пульпу из пульпосборника на обогатительную фабрику, где уголь обогащается и обезвоживается. На вибрационном грохоте обогатительной фабрики отделяется и обезвоживается уголь фракцией более 6 мм, который направляется на склад. Уголь с фракциями менее 6 мм обезвоживается в центрифугах и поступает на склад, а вода осветляется в отстойнике.
Осветленная вода стекает в резервуар высоконапорной станции, откуда насосами нагнетается под большим давлением по трубопроводу к гидромониторам, установленным в забоях.
Таким образом, вода на гидрошахте совершает замкнутый цикл: высоконапорный насос – гидромонитор (забой) – углесос – обогатительная фабрика – высоконапорный насос. Системы вскрытия и подготовки шахтных полей гидрошахт принципиально не отличаются от этих систем на шахтах с обычной технологией. Особенностью является только необходимость проведения выработок с уклоном не менее 0,05для обеспечения самотечного гидротранспортирования угля.
2. Механизация безлюдной выемки. Наиболее освоенной системой разработки весьма тонких пологих пластов является система с бурошнековой выемкой. Данная система применяется для разработки пологих пластов мощностью 0,4-1,6 м при любых кровлях (включая легкообрушающиеся и ложные), пластов со сложной гипсометрией сильно нарушенных участков, а также для погашения охранных целиков угля.
При бурошнековой выемке уголь выбуривается специальными установками, размещенными в выемочных штреках. Серийные бурошнековые установки позволяют бурить скважины длиной до 40
29-04-2015, 04:08