Электрооборудование и электроснабжение горного производства Характеристики электроприемников
Основные понятия § § § Энергетическая система (энергосистема) – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. Электрическая часть энергосистемы - совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы. Электроснабжение - обеспечение потребителей электрической энергией.
q Электроустановка - совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии. q Открытые или наружные электроустановки - электроустановки, не защищенные зданием от атмосферных воздействий. q Электроустановки, защищенные только навесами, сетчатыми ограждениями и т. п. , рассматриваются как наружные.
Открытые распределительные устройства §Открытое распределительное устройство (ОРУ) - это такое распределительное устройство, оборудование которого располагается на открытом воздухе. §Все элементы ОРУ размещаются на бетонных или металлических основаниях. § Расстояния между элементами выбираются согласно ПУЭ.
ГПП с гибкой ошиновкой
ГПП с жесткой ошиновкой
§ Закрытые или внутренние электроустановки - электроустановки, размещенные внутри здания, защищающего их от атмосферных воздействий. Электропомещения - помещения или отгороженные (например, сетками) части помещения, в которых расположено электрооборудование, доступное только для квалифицированного обслуживающего персонала. Квалифицированный обслуживающий персонал – специально подготовленные работники, прошедшие проверку знаний в объеме, обязательном для данной работы (должности), и имеющие группу по электробезопасности, предусмотренную действующими правилами охраны труда при эксплуатации электроустановок.
Пример комплектного распределительного устройства (КРУ) внутренней установки
§ § Система электроснабжения - совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. Централизованное электроснабжение - электроснабжение потребителей электрической энергии от энергосистемы. Приемник электрической энергии (электроприемник ) - аппарат, агрегат и др. , предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Потребитель электрической энергии – электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
§ § Номинальное значение параметра - указанное изготовителем значение параметра электротехнического устройства. Нормальный режим потребителя электрической энергии - режим, при котором обеспечиваются заданные значения параметров его работы. Послеаварийный режим - режим, в котором находится потребитель электрической энергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления нормального режима после локализации отказа. Независимый источник питания - источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.
Понятие о независимом источнике питания К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий: Ø каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания; Ø секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.
Пример схемы с двумя независимыми ИП
Нейтраль – общая точка соединения в звезду обмоток электрооборудования. Схема соединения «звезда»
Схема соединения «треугольник»
§ § § Глухозаземленная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Изолированная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление. Токопроводящая часть - часть, которая может проводить электрический ток. Токоведущая часть - проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под напряжением. Открытая токопроводящая часть - доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.
Основные характеристики электроприемников Номинальная мощность: Ø для двигателей - Рн , к. Вт; Ø для трансформаторов, электрических печей – Sнт , к. ВА § Номинальное напряжение - Uн, В или к. В: Ø Uн> 1000 В ( для шахт Uн> 1200 В) – высокое напряжение: 3, 6, 10, 35, 110, 220 к. В; Ø Uн<1000 В ( для шахт Uн<1200 В ) – низкое напряжение: 127, 220, 380, 660 (в шахтах 1140 В). § Род тока: Ø электродвигатели переменного тока (асинхронные и синхронные); Ø электродвигатели постоянного тока. §
Коэффициент мощности – Cos φ §Треугольник мощностей: ØР – активная потребляемая мощность, преобразуется в другой вид энергии, к. Вт; ØQ - реактивная потребляемая мощность, необходима для создания электромагнитных полей, к. ВАр; ØS – полная потребляемая мощность, к. ВА.
Из треугольника мощностей следует: 1) 2) 3) - коэффициент реактивной мощности Электроприемники, у которых , называют чисто активной нагрузкой: Ø лампы накаливания; Ø ксеноновые лампы; Ø электрические печи сопротивления.
Номинальные режимы работы электродвигателей Режимы работы стандартизованы. Различают три основных режима: Ø продолжительный (обозначается символом S 1), Ø кратковременный (S 2), Ø повторно-кратковременный (S 3). § Продолжительный режим работы S 1 - работа ЭД при неизменной нагрузке достаточно длительное время для достижения неизменной температуры всех ее частей. § Кратковременный режим работы S 2 — работа машины при неизменной нагрузке в течение времени, недостаточного для достижения всеми частями машины установившейся температуры, после чего следует остановка машины на время, достаточное для охлаждения машины до температуры, не более чем на 2°С превышающей температуру окружающей среды.
Продолжительный режим работы электродвигателя S 1
Кратковременный режим работы электродвигателя S 2 Для кратковременного режима работы нормируется продолжительность рабочего периода 15, 30, 60, 90 мин.
Повторно-кратковременный режим работы S 3 - последовательность идентичных циклов работы, каждый из которых включает: Ø время работы при неизменной нагрузке, за которое ЭД не нагревается до установившейся температуры; Ø время простоя, за которое ЭД не охлаждается до температуры окружающей среды. В этом режиме цикл работы таков, что пусковой ток не оказывает заметного влияния на превышение температуры. Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия и не превышает 10 мин. Режим характеризуется величиной продолжительности включения в процентах: ПВ = (tр / (tр + tп)) х 100%
Повторно-кратковременный режим работы S 3 Нормируемые значения продолжительности включения: 15, 25, 40, 60 %
Степень защиты электрооборудования § Условное обозначение степени защиты электрооборудования состоит из букв IP (International Protection), указывающих на международную систему обозначений и двух цифр: v Первая цифра от нуля до шести обозначает степень защиты персонала от соприкосновения с движущими частями электрооборудования и от попадания внутрь оболочек твердых посторонних тел и пыли. v Вторая цифра от 0 до 8 указывает степень защиты оборудования от проникновения внутрь оболочек воды.
По характеру размещения: В зависимости от места установки и условий эксплуатации различают: § Стационарные электроприемники; v на шахтах к нему относятся: Ø подъемные установки; Ø насосы главного водоотлива; Ø главные вентиляторы ; Ø механизмы околоствольного двора и др. v на разрезах: Ø электрооборудование , размещенное на промплощадке разреза.
Передвижные электроприемники – это электрооборудование, которое в процессе эксплуатации перемещают вслед за подвиганием фронта горных работ. v На шахтах к нему относятся: Ø электрооборудование очистных комбайнов и комплексов; Ø лавные распределительные пункты; Ø передвижные участковые подстанции и др. v На участках разрезов к нему относятся: Ø участковые главные понизительные подстанции (ГПП); Ø электрооборудование экскаваторов, буровых станков; Ø насосные водоотливные станции.
v На промплощадке разреза к нему относятся: электрооборудование кран-балок и мостовых кранов; Ø передвижные сварочные трансформаторы и агрегаты. § Переносные электроприемники– это электрооборудование, которое в процессе эксплуатации переносится вручную. К нему относятся: Ø ручные электросверла; Ø различные электроинструменты; Ø переносные светильники. Ø
Классификация электрооборудования По климатическому исполнению с учетом воздействия климатических факторов, воздействующих на электрооборудование при его эксплуатации: Ø У - для умеренного климата; Ø УХЛ - для умеренного и холодного климата; Ø ТВ - для влажного тропического климата; Ø ТС - для сухого тропического климата; Ø Т - для сухого и влажного тропического климата; Ø О – общеклиматическое исполнение. §
Категория размещения электрооборудования В зависимости от места эксплуатации электрооборудования установлены пять категорий размещения: v Категория 1 - на открытом воздухе, т. е. на электрооборудование воздействует дождь, снег и прямые лучи солнца; v Категория 2 - под навесом, в палатках, закрытых кузовах и прицепах, металлических помещениях без отопления и теплоизоляции со сравнительно свободным доступом воздуха.
v Категория 3 - в закрытых неотапливаемых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий; v Категория 4 – в закрытых отапливаемых и вентилируемых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями; v Категория 5 - в неотапливаемых и вентилируемых помещениях с повышенной влажностью (шахтах, подвалах, судовых отсеках), в которых возможна длительное наличие воды или частая конденсация влаги на стенах и потолке.
Климатическое исполнение и категория размещения электрооборудования указывается в технической документации на их поставку и в обозначении типа электрооборудования: Ø Высоковольтная ячейка КРУВ-6 В-УХЛ 5; Ø Шахтный магнитный пускатель ПВИ-250 БТ-У 5; Ø Светильник наружного освещения РКУ 02 -400 УХЛ 1; Ø Высоковольтный кабель КГЭ-ХЛ.
Степень защиты электрооборудования Условное обозначение степени защиты электрооборудования состоит из букв IP (International Protection), указывающих на международную систему обозначений и двух цифр: v Первая цифра от нуля до шести обозначает степень защиты персонала от соприкосновения с движущими частями электрооборудования и от попадания внутрь оболочек твердых посторонних тел и пыли. v Вторая цифра от 0 до 8 указывает степень защиты оборудования от проникновения внутрь оболочек воды.
Первая цифра Краткое определение 0 1 Защита отсутствует 2 Защита от проникновения пальцев или предметов длиной более 80 мм и твердых тел размером более 12 мм Защита от проникновения внутрь оболочки руки человека или твердых тел размером более 50 мм Вторая цифра Краткое определение 0 1 Защита отсутствует 2 Защита от капель воды под углом до 15 градусов (каплезащищенное) Защита от капель воды, вертикально падающих
Первая цифра Краткое определение Вторая Краткое определение цифра 3 Защита от проникновения инструмента, проволоки толщиной более 2, 5 мм и твердых тел размером более 2, 5 мм 3 Защита от дождя, падающего на оболочку под углом 60 градусов от вертикали (дождезащищенные) 4 Защита от проникновения проволоки и твердых тел размером более 1 мм 4 Защита от брызг (брызгозащищенное) 5 Защита от проникновения пыли осуществлена не 5 Защита от водяных струй (струезащищенное).
Первая Краткое определение цифра Вторая Краткое определение цифра 6 Проникновение пыли предотвращено полностью (пыленепроницаемое) 6 Защита от волн (волнозащищенное). При захлестывании волной вода не должна попадать внутрь оболочки. 7 - 7 8 - 8 Защита при погружении электрооборудования в воду на определенное время (водозащищенное) Защита при погружении в воду на
§ § Классификация рудничного электрооборудования Рудничное нормальное электрооборудование; Рудничное взрывозащищенное электрооборудование. Рудничное нормальное электрооборудование не имеет средств взрывозащиты, но имеет степень защиты от воздействий окружающей среды, которая обеспечивает его надежную и безопасную эксплуатацию в шахтах, не опасных по газу и пыли. Рудничное взрывозащищенное электрооборудование - это электрооборудование, имеющее средства взрывозащиты и предназначенное для эксплуатации в шахтах, опасных по газу и пыли. Взрывозащита - это свойство электрооборудования, устраняющее или затрудняющее воспламенение метано-воздушной смеси.
Рудничное взрывозащищенное электрооборудование может иметь различные уровни взрывозащиты. Уровень взрывозащиты - это степень надежности электрооборудования и его безопасной эксплуатации в условиях взрывоопасной среды. По уровню взрывозащиты рудничное электрооборудование подразделяется на: Рудничное электрооборудование повышенной надежности против взрыва - РП; Ø Рудничное взрывобезопасное – РВ; Ø Рудничное особо взрывобезопасное – РО. Ø
Рудничное электрооборудование повышенной надежности против взрыва – это взрывозащищенное электрооборудование , в котором взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме его работы. Рудничное взрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты.
Рудничное особо взрывобезопасное электрооборудование – это взрывозащищенное электрооборудование , в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, обеспечивающие его взрывобезопасность при любых повреждениях , возможных в процессе эксплуатации, кроме средств взрывозащиты. Уровни взрывозащиты обеспечиваются различными видами взрывозащиты. Вид взрывозащиты - это совокупность специальных мер и средств , предусмотренных в электрооборудовании с целью предотвращения воспламенения окружающей взрывоопасной среды.
Виды взрывозащиты Обозначение Заполнение или продувка оболочки под избыточном давлении p Кварцевое заполнение оболочки q Взрывонепроницаемая оболочка d Защита вида «е» e
Виды взрывозащиты Обозначение Искробезопасные цепи уровня ia ia Искробезопасные цепи уровня ib ib Искробезопасные цепи уровня ic ic Герметизация компаундом m Специальный вид защиты s
Взрывонепроницаемая оболочка - «d» - оболочка, выдерживающая давление взрыва внутри нее и предотвращающая распространение взрыва из оболочки в окружающую взрывоопасную среду, т. е. облолочка, обладающая свойствами взрывоустойчивости и взрывонепроницаемости. Ø Взрывоустойчивость - это способность оболочки выдерживать максимальное давление взрыва взрывоопасной среды внутри оболочки без повреждений и остаточных деформаций. Взрывоустойчивость обеспечивается прочностью корпуса. Ø Взрывонепроницаемость - это способность мест сопряжения отдельных деталей и узлов оболочки не передавать взрыв изнутри оболочки в окружающую среду.
Примеры обеспечения взрывонепроницаемости оболочки Пример лабиринтного соединения электрической машины
o o o § Искробезопасная электрическая цепь – это электрическая цепь, выполненная так, что электрический разряд или ее нагрев не может воспламенить взрывоопасную среду при предписанных условиях испытания: ia - РО ib - РВ ic - РП Кварцевое заполнение оболочки- «q» - находящиеся под напряжением токоведущие неподвижные части электрооборудования встраиваются в оболочку , заполненную кварцевым песком.
§ § Защита вида «е» - вид взрывозащиты электрооборудования , заключающийся в том, что в электрооборудовании или его части, не имеющем нормально искрящихся частей, принят ряд мер дополнительно к используемым в электрооборудовании общего назначения, затрудняющих появление опасных нагревов, электрических искр и дуг. Герметизация компаундом – «m» - взрывозащита, при которой части электрооборудования, способные воспламенить метано-воздушную смесь за счет искрения или нагрева, заливаются компаундом (эпоксидный компаунд).
§ § Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением –» р» - уменьшение концентрации взрывоопасных смесей внутри оболочки достигается заполнением или продувкой оболочек воздухом или инертным газом (азот, аргон). Специальный вид взрывозащиты - «s» заключение частей электрооборудования в герметичную оболочку или герметизация герме- ками, кроме компаундов. Пример маркировки : РВ Ех dia I.
Маркировка взрывозащищенного рудничного ЭО РОССИЙСКАЯ МАРКИРОВКА (ГОСТ Р 51330. 0 -99) ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ: 1. Уровень взрывозащиты (РП, РВ, РО или 2, 1, 0 соответственно для общепромышленного ЭО); 2. Знак Ех, указывающий, что электрооборудование соответствует стандартам на взрывозащиту; 3. Обозначение вида взрывозащиты; 4. Обозначение группы электрооборудования: I – для электрооборудования, предназначенного для подземных выработок шахт и рудников. 5. Для электрооборудования группы II. 6. Дополнительная маркировка.
Категории потребителей по надежности электроснабжения В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на три категории: Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь: Ø опасность для жизни людей; Ø угрозу для безопасности государства; Ø значительный материальный ущерб; Ø расстройство сложного технологического процесса; Ø нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. § Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийной остановки производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Электроприемники II категории – электроприем-ники, перерыв электроснабжения которых приводит: Ø к массовому недоотпуску продукции; Ø массовым простоям рабочих механизмов и промышленного транспорта; Ø нарушению нормальной жизнедеятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под опреде-ления первой и второй категорий.
Обеспечение требуемой надежности электроснабжения Электроприемники I категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснаб-жения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания (автоматического включения резерва –АВР). Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников источники бесперебойного питания (ИБП), аккумуляторные батареи и т. п.
Радиальные цеховые электрические сети
Электроприемники II категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания: Ø действиями дежурного персонала; Ø выездной оперативной бригады. Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
Условные сокращения, используемые в СЭС угольных предприятий СЭС – система электроснабжения; ИП - источник питания; РПС - районная подстанция; ГПП - главная понизительная подстанция; ТП - трансформаторная подстанция; КТП – комплектная трансформаторная подстанция; ПКТП - передвижная комплектная трансформаторная подстанция; ПП - приключательный пункт; КРП - карьерный распределительный пункт; ЛЭП - линия электропередач;
ВЛ - стационарная воздушная линия; ПВЛ - передвижная воздушная линия; КЛ - кабельная линия; ЦПП – центральная подземная подстанция; РПП – ВН (РПП-6) – распределительный подземный пункт высокого напряжения; РПП-НН (РПП-1, 2) - распределительный подземный пункт низкого напряжения; УПП - стационарная участковая подземная подстанция ПУПП - передвижная участковая подземная подстанция; РУВН - распределительное устройство высшего напряжения; РУНН - распределительное устройство низшего напряжения; МТЗ - максимально-токовая защита;
ПМЗ – полупроводниковая максимально-токовая защита; БРУ - блокировочное реле утечки; БКИ - блок контроля изоляции; ТЗП - токовая защита от перегрузки; ДО - дистанционное отключение; КЗ - короткое замыкание; АВ - автоматический выключатель; МП - магнитный пускатель; ЭП – электроприемник.
Условные графические обозначения
Скачать презентацию Электрооборудование и электроснабжение горного производства Характеристики электроприемников
Характеристики ЭП.pptx