Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий

Содержание

Вопрос №1

Вопрос №2

Вопрос №3

Вопрос №4

Вопрос №5

Вопрос №6

Литература

Вопрос №1

В подземных выработках шахт, рудников, в карьерах и на разрезах можно применять также рудничное нормальное электрооборудование, не имеющее какого-либо уровня и вида взрывозащиты, но выполненное по особым Правилам изготовления электрооборудования в рудничном исполнении с присвоением маркировки РН — ГОСТ 24754—81.

Рудничное электрооборудование должно удовлетворять следующим основным требованиям.

1. В нормальном исполнении. Оболочки должны иметь пыле-влагозащищенную конструкцию, обладать повышенной механической прочностью, выдерживать температуру нагрева наружных частей оболочки до 200 °С при длительном режиме работы. Изоляцию рассчитывают на длительный режим работы в условиях относительной влажности окружающей среды (98±2) % (с конденсацией влаги) при температуре (35±2) °С; для электрооборудования, встраиваемого в машины и механизмы, содержащие масло, она должна быть маслостойкой. В качестве опоры для неизолированных частей, находящихся под напряжением, применяют прочные, дугостойкие, теплостойкие материалы. Кабельные вводы необходимо устраивать при помощи глухих или штепсельных муфт. У штепсельных муфт розетки с контактными гнездами должны монтироваться со стороны источника электроэнергии. На неиспользуемых кабельных вводах в период эксплуатации должны стоять заглушки, обеспечивающие пылевлаго-защиту. Электрические аппараты, у которых необходимо производить зачистку контактных поверхностей, проверку и настройку защиты, должны иметь блокировку, которая допускала бы открывание только при отсутствии напряжения на токоведущих частях аппаратов. При этом конструкция блокировочных разъединителей должна обеспечивать видимый разрыв контактов. Токоведущие части необходимо выполнять из стойких к коррозии и обладающих высокой проводимостью материалов. Все зажимы должны иметь маркировку. Для местного заземления оболочек должны быть установлены два наружных заземляющих зажима, а у кабельных вводов должен быть один внутренний заземляющий зажим.

2. В исполнении повышенной надежности против взрыва. Данное электрооборудование должно удовлетворять требованиям, перечисленным в пункте 1, и дополнительно иметь следующие защитные средства и меры: взрывонепроницаемую оболочку, предотвращающую передачу взрыва при воспламенении смеси внутри оболочки от нормально искрящих частей (при возможных дуговых к. з. взрывонепроницаемость не обеспечивается); высококачественную изоляцию для токоведущих частей; надежное соединение токоведущих частей с соблюдением электрических зазоров (кратчайшего расстояния в окружающей среде между соседними металлическими частями разного потенциала или между частью, находящейся под напряжением, и заземляемой частью электрооборудования) между ними, исключающих возникновение искрения или электрической дуги; установление более низких температур нагрева электрооборудования и перегрева изоляции по сравнению с температурой самовоспламенения газойли пылевоздушной среды; пропитку обмоток электрических машин под вакуумом с покрытием лобовых частей эмалью или лаком; снабжение всех искрящих при нормальной работе элементов средствами взрывозащиты; наличие защитных устройств, предотвращающих прикосновение к токоведущим частям и проникновение к ним, а также к их электрической изоляции воды и пыли.

Вопрос №2

Аппаратами защиты называют устройства, которые автоматически отключают участки электрической сети в случаях нарушения нормального режима работы, что позволяет обеспечить безопасность обслуживающего персонала и сохранность электроустановок.

Основные виды защит — максимально-токовая, минимальная и нулевая, тепловая, от потери управляемости, от опасных утечек тока на землю, от частых включений контакторов и т. д.

Максимально-токовая защита предназначена для защиты от тока к. з. и недопустимых токовых перегрузок. Для этой цели применяют плавкие предохранители и реле максимального тока.

Плавкие предохранители выпускают пробочного и трубчатого типов. Первые в основном применяют для защиты осветительных сетей с токами до 60 А, вторые — для защиты электродвигателей и силовых цепей. Трубчатые предохранители выпускают на ток до 1000 А. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, которое гасит дугу, возникающую после плавления вставки. Трубчатые предохранители изготовляют для применения на поверхности с кварцевым заполнителем неразборными типа НПН и разборными типа ПН. В шахтной аппаратуре применяют предохранители ПР (рис.) с закрытыми разборными патронами без заполнителя. Предохранитель состоит из фибровой трубки / повышенной механической прочности с концевыми латунными обоймами 3, на которые навернуты колпачки 4. Внутри трубки вставлена плавкая штампованная цинковая вставка 2, связанная с выводными зажимами 6 болтовым соединением и удерживаемая внутри трубки в фиксированном положении двумя пластинами 5. Выводные зажимы соединены гайками с токоведущим болтом, к которому подводится питание гибкими проводами в изоляционной оплетке. Вставка в зависимости от напряжения имеет до четырех узких участков, которые облегчают ее плавление. Электрическая дуга при сгорании плавкой вставки не выходит за пределы трубки. Диаметр трубки (патрона) меняется в зависимости от номинального тока, а длина предохранителя по оси зависит от напряжения (при меньшей длине — меньшая отключающая способность). Время плавления зависит от протекающего тока. Так, при токе плавления, в 4 раза большем номинального тока плавкой вставки, время плавления —2,5 с, а если ток плавления больше номинального в 1,6 раза, время плавления составит 1 ч. Отсюда видно, что плавкие предохранители не обеспечивают защиту электродвигателей, которые при перегрузке в 1,5 раза перегреваются в течение 2 мин.

Достоинства предохранителей: простота, дешевизна, надежность защиты при к.з. Недостатки — отсутствие реакции на незначительные, но вредные для электродвигателей перегрузки, невозможность отключения всех трех фаз; трудность регулировки при изменении режимов работы двигателей. Номинальные токи плавких вставок предохранителей приведены в табл. 8.1, а порядок выбора плавких вставок предохранителей изложен в разд. 8.3 Реле максимального тока (рис. 3.2) служат для мгновенной: отключения цепей. Такое реле имеет катушку /, насаженную на неподвижный сердечник 2, соединенный с подвижным якорем 8, который механически связан с бойком 7 и регулировочной пружиной 6. К нижней части сердечника прикреплена градуиро ванная шкала токовых уставок 4 с указателем 5. При токе в катушке /, превышающем значение тока на шкале, якорь мгновенно притягивается к сердечнику, преодолевая натяжение пружины, и боек воздействует на отключающий механизм аппарата. Такого типа реле называют максимальными расцепителями. Для проверки их работоспособности на сердечнике укреплена контрольная катушка 3, включаемая в сеть параллельно через выключатель. Перед проверкой отключают аппарат, ставят указатель шкалы в соответствии с напряжением силовой цепи, включают аппарат, а затем выключатель катушки. При этом должно произойти от включения аппарата.

Достоинства реле: одновременное отключение всех трех фаз и относительно малый промежуток времени на повторное включение. Недостатки: прямое включение катушки в разрыв силовой цепи, большой разрыв между делениями шкалы, деформации пружины.

Эти недостатки устранены в унифицированной максимальной токовой защите УМЗ, которую встраивают в магнитные пускателя ПВИ, ПВ-1140, станции управления СУВ-350 и др. Принципиальная схема УМЗ, приведена далее, состоит из двух одинаковых цепей, содержащих трансформаторы тока ТА, шунтирующие резисторы , проверочные резисторы , регулировочные резисторы , выпрямительные мосты V, исполнительные реле К и кнопки проверки S. Общие контакты исполнительных реле включены: размыкающий контакт К.2 в цепь питания катушки контактора магнитного пускателя или станции управления, а замыкающий контакт К-1 в цепь сигнальной лампы тех же аппаратов, сообщающей о срабатывании защиты. Исполнительные реле К включены в цепь как реле напряжения. Особенность данного вида защиты состоит в том, что параметры реле и шунтирующих резисторов выбраны такими, чтобы во время пуска двигателей, несмотря на наличие больших пусковых токов, срабатывания реле не происходило, так как магнитный поток в магнитопроводе не достигает потока трогания реле. Это дает возможность практически отстраивать защиту УМЗ по фактическому пусковому току электродвигателя, что позволяет значительно расширить зону действия защиты.

Общее время срабатывания защиты без учета горения дуги не превышает 0,1 с. Для установки уставок срабатывания защиты используют шкалу регулировочных резисторов, имеющую 11 относительных единиц, что позволяет производить более точную плавную настройку защиты.

Вопрос №3

Характер воздействия электротока на человека.

Механизм действия электротока на организм человека можно представить следующим образом. Электроток проходит по всему телу и дезорганизует действие, биотоков по всему пути их прохождения. Проходя через центральную нервную систему, электроток вызывает различные реакции организма. В случае чрезмерного раздражающего действия электротока сигналы центральной нервной системы могут вызвать опасную для жизни реакцию организма. Это так называемое рефлекторное действие электротока на организм человека.

Одновременно с рефлекторным действием электроток оказывает и прямое, непосредственное воздействие на ткани и органы, вызывая непроизвольные сокращения мышц (электрическое, термическое и т. п.). При этом могут возникать различные нарушения в организме, включая механические повреждения тканей, а также нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения (электрический удар).

Наибольшую опасность при поражении электротоком, представляют прекращение дыхания и наступление фибрилляции сердечной мышцы. Прекращение дыхания наступает в результате длительного воздействия электротока на дыхательную мускулатуру, а фибрилляция может быть результатом сравнительно кратковременного протекания, электротока через сердечную мышцу. Местные электротравмы представляют собой локальные поражения тканей и органов человека: металлизация кожи, электрические знаки, ожоги, электрические удары и др.

Металлизация кожи происходит при разбрызгивании металла под действием электрической дуги, а также путем электролиза при соприкосновении с токоведущими частями. При этом мельчайшие частицы металла проникают в кожу человека и оказывают определенное раздражение. Однако с течением некоторого времени больная кожа сходит и пораженный участок приобретает нормальный вид.

Электрические знаки или метки появляются при плотном контакте тела с токоведущей частью. Они представляют собой запекшиеся, иногда обугленные места в виде припухлостей овальной или круглой формы, с углублениями в центре, желтовато-белого цвета. Возникают они чаще всего в результате прохождения относительно больших электротоков через малые поверхности тела.

Ожоги возникают чаще всего под воздействием электрической дуги, а также при прохождении через человека значительного электротока и выделения вследствие этого тепла. Поскольку кожа обладает относительно большим сопротивлением, чем внутренние ткани тела, то в ней и выделяется больше тепла. В зависимости от степени поражения ожог может вызвать покраснение кожи, образование пузырей, омертвление кожи, обугливание тканей тела. К электротравмам относятся механические повреждения тела, явившиеся следствием прохождения через тело человека электротока (разрывы кожи, кровеносных сосудов, тканей, ушибы, вывихи, переломы и т.д.).

Исследованиями установлены пороговые значения ощутимого, неотпускаемого и фибрилляционного электротоков и характер их воздействия на человека при касании рукой. Видно, что ощутимый ток, т. е. электроток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения, составляет 0,5—1,5 мА для переменного и 5—7 мА для постоянного тока. Он является не опасным для человека, если действует непродолжительно. Неотпускаемый ток, т. е. электроток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат провод, составляет 10-15 мА а отпускающий — 6 мА (при времени действия 3—10 с).

Исход поражения человека электротоком зависит не только от его величины, но и от ряда других факторов: продолжительности действия и пути прохождения электротока через тело пострадавшего, рода и частоты тока, способности организма сопротивляться и т. п.

Чем длительнее воздействие электротока на организм человека, тем больше вероятность тяжелого или смертельного поражения.

Род и частота тока также существенно влияют на опасность поражения человека. Пороговые значения ощутимого, неотпускаемого и фибрилляционного токов для постоянного тока больше, чем для переменного частотой 50—60 Гц, поэтому считают, что постоянный ток менее опасен, чем переменный. Однако при напряжении свыше 127 В действия постоянного и переменного токов по степени опасности являются практически равноценными, а при напряжении свыше 400— 500 В более опасным является постоянный ток.

Максимально опасен переменный ток частотой 20— 100 Гц, при больших и меньших частотах опасность ниже.

Вопрос №4

Выбрать пускатель и уставку УМЗ для двигателя ЭДКОФ- 42/4, мощностью 45 кВт, при напряжении 660 В.

Ссылаясь на характеристику электродвигателя выбираем пускатель типа ПВИ – 120М. Режим №2 выбираем в соответствии с расчетами уставки, ток будет равным 312 А300,3А.

N=42

I

=46,26,5=300,3А

Номинальный ток А=125

Номинальное напряжение В=660

Отключающая способность А=2500

Включающая способность А=4600

Вопрос №5

Производим расчет осветительной сети очистного забоя длинной 200м. Принимаем светильники типа РВЛ-20м. В очистном забое светильники устанавливают через 4м. их количество будет равно: 200:4=50 штук.

По формуле рассчитываем мощность осветительного трансформатора.

=20х50/1000х0,95х0,65х0,5=3,3кВ А

К установке принимаем осветительный трансформатор АОС-4В мощностью 4кВ А напряжением 1140/127В

По формуле определяем сечение жилы кабеля, предварительно определив момент нагрузки. т.к. в шахтных кабелях три силовые жилы, а для работы светильника требуется две, то мы имеем равномерно распределенную нагрузку и момент нагрузки будет равен половине суммарной нагрузки, умноженной на всю длину кабеля.

М=20х50х200/2х1000=100кВт м

Тогда сечение кабеля будет равно

К прокладке принимаем гибкий кабель марки ГРЭШ 3х4+1х2,5 с сечением жили 4

Вопрос №6

Определить потерю напряжения в трансформаторе передвижной подстанции ТСВП-250/6 мощностью кВ А, если расчетная мощность трансформатора кВ А, напряжение вторичной обмотки трансформатора , средневзвешенный коэффициент мощности потребителей участка

Решение:

Потери напряжения в силовом трансформаторе (%) определяют по формуле

(1)

Переводим процент потери напряжения в вольты;

Где S- уточненная расчетная мощность трансформатора, кВ А;

S- номинальная мощность принятого трансформатора;

 условный средневзвешенный коэффициент мощности;

синус угла, соответствующий приведенному

соответственно активная и реактивная составляющие напряжения к. з., %. Значения (%) определяем по формулам

Где Ри - соответственно потери и напряжение к.з. трансформатора (табл.).

Используемая литература

1.                Бородино Л. С. Горная электротехника.— М.: Недра, 1981.—304с

2.                Медведев Г. Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий,—М.: Недра, 1988.—356 с.

3.                Цапенко Е. Ф., Мирский М. И., Сухарев О. В. Горная электротехника.—М.: Недра, 1986.- 431 с.

4.                Антонов В. Ф., Ахмедов Ш. Ш., Волотковский С. А. и др. Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных шахт. Под общ. ред. Дегтярева В. В. и др.—М.: Недра, 1988.— 727 с.

5.                Беккер Р. Г, Дегтярев В. В. и др. Электрооборудование и электроснабжение участка шахты. Справочник.— М.: Недра, 1983.— 503 с.

6.                Взрывобезопасное электрооборудование на 1140 В для угольных шахт (Под ред. Траубе Е. С—М.: Недра, 1991—283 с.

7.                Дзюбан В. С, Риман Я. С., Масалий А. К. Справочник энергетика угольной шахты.— М.: Недра, 1989.— 542 с.

8.                Колосюк В. П. Техника безопасности при эксплуатации рудничных электроустановок.— М,: Недра, 1987.— 407 с.

9.                Кораблев А. А. Справочник подземного электрослесаря.— М.: Недра, 1993.—319 с.

10.           Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах.— М.: Недра, 1986.—447 с.