Thiết kế cung cấp điện cho một khu khai thác than hầm lò có khí bụi nổ hạng III

Tại trung tâm của khu khai thác đào lò thượng, từ đó mở ra hai cánh của khu khai thác. Số phân tầng là 4, số lò chợ hoạt động đồng thời là 3, số lò chuẩn bị bằng số lò chợ hoạt động đồng thời. Phương pháp khai thác theo phương án khấu đuổi

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thiết kế cung cấp điện cho một khu khai thác than hầm lò có khí bụi nổ hạng III

1 Phương pháp và kích thước khu khai thác (theo từng phương án ở trang 3).

a) Kích thước khu khai thác :

- Chiều dài theo vỉa a = 1000m;

- Chiều dài theo phương dốc b = (c + 20)*n =480m;

- Chiều dài lò chợ c = 100m;

- Bề dày vỉa d =2m;

- Góc dốc  = 0 ữ15 độ

b) Phương pháp khai thác :

Tại trung tâm của khu khai thác đào lò thượng, từ đó mở ra hai cánh của khu khai thác

Số phân tầng là 4, số lò chợ hoạt động đồng thời là 3, số lò chuẩn bị bằng số lò chợ hoạt độngđồng thời Phương pháp khai thác theo phương án khấu đuổi

2 Phương tiện khai thác và vận chuyển

- Khấu than ở lò chợ dùng máy liên hợp (com bai);

- Chiều sâu giếng L2 = 200m;

- Khoảng cách từ chân giếng đến chân thượng (chiều dài lò xuyên vỉa) L3 = 2000m;

- Tổng công suất của các phụ tải cao áp còn lại của mỏ là:

4 Yêu cầu thiết kế

a) Chọn phương án và thiết kế hệ thống cung cấp điện mạng hạ áp cho khu vực khai thác ;

b) Thiết kế mạng cao áp, các số liệu về phụ tải cho tuỳ theo từng phương án Trong đó các sốliệu để tính toán ngắn mạch mạng 6kV chọn như sau:

Scb = 100MVA, điện kháng tương đối cơ bản tính từ hệ thống năng lượng Quốc gia đến thanhcái 6kV của trạm biến áp xí nghiệp 35/6kV là: X*

cb = 6,55Điều kiện để tính cơ khí đường dây là:

ma x = 40oC khi tốc độ gió V = 0 m/s;

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

1

min = 5oC khi tốc độ gió V = 0 m/s;

bão = 25oC khi tốc độ gió bão V = 35 m/s

S, kVA; cos

đuổi

1400;0,6

Chương 1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHU KHAI THÁC

1.1 Kích thước khu khai thác

Căn cứ vào chiều dài và chiều rộng của ruộng mỏ, phân chia khu khai thác như sau:

1) Chiều dài theo vỉa a = 1000m

2) Chiều rộng theo phương dốc: b = (c + 20) n = 480m

3) Chiều dài lò chợ c = 100m;

4) Trụ bảo vệ lò thượng trung tâm: 20m;

5) Chiều rộng lò thượng: 3m

6) Chiều rộng lò song song vận chuyển: 2,8m;

7) Chiều rộng trụ bảo vệ trong than: 7m;

8) Chiều rộng lò thông gió: 2,2m;

9) Chiều rộng trụ bảo vệ lò thông gió: 5m;

10) Chiều dài một cánh khai thác là:

487

2

62010002

)3.2(20

Phân chia khu vực khai thác như hình vẽ 1.1 có 4 phân tầng khai thác và 3 lò chợ hoạtđộng đồng thời

Chương 2 CHỌN PHƯƠNG THIỆN KHAI THÁC

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

Dựa vào tình hình cụ thể, theo yêu cầu thiết kế và kích thước khu khai thác, có thể chọnđược các thiết bị khai thác than (theo phụ lục 1) như sau:

2.1 Lựa chọn thiết bị đào khấu và vận chuyển than ở lò chợ và lò vận chuyển

2.1.1Máy liên hợp

Theo chiều dài lò chợ, góc dốc và chiều dày của vỉa, chọn máy liên hợp theo phụ lục 1, kèm theo

là com bai trong tổ hợp có mã hiệu 04-2M, các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng 2.1.a và2.1.b

Động cơ Mã hiệu Công suất

(kw)

Tốc độ (vg/ph)

Udm(V)Combai

Kỉ1KÃ

2.1.2 Máng cào vận chuyển than trong lò chợ

Chọn máng cào lò chợ (theo phụ lục 1), các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng 2.2

B ng 2.2 ảng 2.2

Các thông

số chính

Năng suất(T/h)

Số lượngđộng cơ

Chiều dài(m)Máng cào

Động cơ Mã hiệu Công suất (kw)

Máng cào chân

2.1.4 Máy khoan điện cầm tay:

Chọn máy khoan điện cầm tay có mã hiệu íéẽ với các thông số kỹ thuật được ghi trongbảng 2.4

Dòng điệnphía sơ cấp, A

Dòng điện phía

2.2 Lựa chọn thiết bị cho lò chuẩn bị

Để đào lò chuẩn bị, sử dụng các thiết bị như sau:

- Khoan điện cầm tay;

- Khoan khí ép;

- Máy cào vơ;

- Quạt gió cục bộ;

- Máy ép khí cung cấp khí ép cho khoan

2.2.1 Máy khoan điện cầm tay:

Ở lò chuẩn bị cũng chọn loại máy khoan điện cầm tay mã hiệu íéẽ với các thông số kỹ thuật

như trong bảng 2.4 và bộ khởi động Aẽ có các thông số kỹ thuật như trong bảng 2.5

2.2.2 Khoan khí ép:

Trường hợp gặp đất đá cứng dùng khoan khí ép kết hợp nổ mìn, chọn loại ậÁC-4 với các

thông số kỹ thuật được ghi trong bảng 2.6

2.2.4 Máy cào vơ

Chọn máy cào vơ mã hiệu C-153 với các thông số kỹ thuật chủ yếu như sau:

kW công tác, mm

2.3 Lựa chọn thiết bị cho lò thượng

Chọn tời trục mã hiệu ÁÃ-800/63m với các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng 2.8

Đườngkínhcáp,mm

Chiề

u dàicápmm

Tỷsốtruyền

ilượngquyđổi,kg

Trọnglượng,kG

Số

lượn

g

Đườngkính,mm

Rộngmm

Tốcđộcáp

Tốcđộđộn

g cơ, vg/

ph

côngsuất , kW

720960

4560

850

0 7150

2.4 Tổng hợp thiết bị sử dụng trong khu khai thác

Tổng hợp thiết bị sử dụng trong khai thác được cho trong bảng 2.9

Máy khoan điện cầm tay 6

Chương 3 TÍNH TOÁN THẮP SÁNG

( Một đường lò tính theo phương pháp điểm, các đường lò còn lại tính theo phương pháp công suất riêng)Đặc điểm khu khai thác của mỏ có khí bụi nổ hạng III, do đó chọn thiết bị thắp sáng đảmbảo điều kiện an toàn nổ

3.1 Tính toán thắp sáng cho lò vận chuyển

Để tính toán thắp sáng cho lò vận chuyển dùng phương pháp điểm Hình 3.1 biểu diễnmặt cắt dọc của lò và sơ đồ bố trí đèn dọc theo lò, tính Emin ở A và Emax ở B

Khoảng cách từ tâm đèn đến mặt đường:

Theo phụ lục 2, độ rọi tối thiểu với đường lò này là: Emin = 2Lx

Hệ số: C = F/1000 = 980/1000 = 0,98

trong đó:

F - quang thông thực tế của đèn huỳnh quang éÂậ-20

Độ sáng ở A chủ yếu tạo nên bởi bóng đèn 2,3,4,5; các đèn khác vì ở xa ảnh hưởngkhông đáng kể nên có thể bỏ qua

(

2

2

3 2 1

3 1

h k

C

k = 1,5 - hệ số dự trữ kể đến sự bụi bẩn, già hoá của bóng đèn;

cosỏ1, cosỏ2 - phụ thuộc vào chiều cao cheo đèn và khoảng cách giữa các đèn (sơ bộchọn theo phụ lục 2 hoặc theo giáo trình Điện khí hoá)

Chọn khoảng cách giữa các đèn: l= 7m

Ta có :

3,25,33,2

3,22

/

cos

2 2

2 2

,10)3,2(

3,22

/

cos

2 2

2 2

h



 2 = 78o

Dựa vào giá trị 1 và 2, biểu đồ phân bố cường độ sáng của loại đèn huỳnh quang phòng

nổ PBậ - 20, trang 140, tài liệu Giáo trình Điện khí hoá mỏ - Nguyễn Anh Nghĩa (chủ biên) Trần

Bá Đề

Ta có :

Cường độ sáng theo hướng 1, 2 của đèn quy ước trong mặt cắt ngang (do đặc thù của

mỏ nên ta chỉ quan tâm đến cường độ sáng trong mặt cắt ngang)

98,0

3,2cos

2 2 2

 Cường độ sáng trung bình

w/m27814,3.4

9804



F I

3,2.5,1

98,

9,4max

Số đèn cần thiết để thắp sáng lò cái vận chuyển:

707

Công suất thắp sáng cho lò cái vận chuyển: Pts = nd.Pd = 70.26 =1820W

3.2 Thắp sáng cho lò chợ, lò thượng, trạm biến áp, trạm tời và các lối đi

Diện tích cần thắp sáng cho 01 lò chợ:

S = c.d = 100.2 = 200m2Diện tích cần thắp sáng cho 2 lò thượng:

S = 2(3.b) = 2.3.480 = 2880m2trong đó:

b = 480 - chiều dài theo phương dốc

Diện tích cần thắp sáng cho một trạm biến áp khu vực:

S = 6 x 3 = 18m2Diện tích cần thắp sáng cho một trạm tời:

S = 3x6 =18m2Diện tích cần thắp sáng cho các lối đi: Sơ bộ dự tính S = 100m2 cho từng khu vực khaithác

Tính công suất thắp sáng cần thiết theo công thức:

Pts = S.ϖtrong đó:

2 Nhà xưởng 3-10

Số đèn thắp sáng cần thiết: nđ = Pts/Pđ,

trong đó:

Pđ - công suất của mỗi đèn thắp sáng đã chọn

3.3 Tổng hợp phụ tải thắp sáng cho một khu vực khai thác

Để thắp sáng cho lò vận chuyển, lò chợ dùng đèn huỳnh quang éÂậ-20, các lò còn lại vàcác trạm biến áp, trạm tời, các lối đi dùng đèn Pẽ Phụ tải thắp sáng của một khu vực khai thácđược thống kê trong bảng 3.2

B ng 3.2 ảng 2.2

(m)

Rộng (m)

Diện tích (S), m 2

Công suất riêng () (W/m 2 )

Công suất (W)

ts ts

P S



trong đó:

cosϕ - hệ số công suất trung bình (cosϕ = 1 đối với đèn sợi đốt; cosϕ = 0,5 đối với đènhuỳnh quang)

Để cung cấp điện cho các phụ tải thắp sáng ta chọn phương án: lò chợ, lò cái vận chuyển,trạm khu vực và các lối đi dùng chung một máy biến áp lấy điện từ MBA di động theo lò chợ;với lò thượng và trạm tời dùng riêng một máy biến áp đặt cố định

* Công suất thắp sáng lò chợ, lò cái vận chuyển, trạm khu vực và các lối đi

556,03182

1772162

20010001820

1)

162200(5,0)

1001820(

P S

tb

ts

556,0

B ng 3.3 ảng 2.2

Hình thức chếtạo và lĩnhvực áp dụng

Caoáp,V Hạ áp,VTCỉ-

3.4 Tổng hợp phụ tải thắp sáng cho lò thượng

Ptb = Pts(lò thượng) + Pts(trạm tời)Nếu dùng đèn sợi đốt (cosϕ = 1):

ts

ts

S  1Phụ tải thắp sáng của lò thượng và trạm tời cho ở bảng 3.4

B ng 3.4 ảng 2.2

khu vực

Dài (m)

Rộng (m)

Diện tích (S), m 2

Công suất riêng () (W/m 2 )

Công suất (W)

Hình thức chếtạo và lĩnh vực

áp dụng

Caoáp,V Hạ áp,VTCỉ-

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

11

Chương 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN HẠ ÁP CHO KHU KHAI THÁC 4.1 Xác định công suất máy biến áp khu vực

4.1.1 Xác định phụ tải của một gương lò chợ

Phụ tải trong gương lò chợ bao gồm máy combai, máng cào lò chợ, máng cào chân lòchợ, máy khoan, thắp sáng Các thiết bị này có liên hệ chặt chẽ với nhau theo dây truyền côngnghệ

Các phụ tải trong gương lò chợ được thống kê trong bảng 4.1

4.1.2 Xác định phụ tải cho một gượng lò chuẩn bị

Các phụ tải trong gương lò chuẩn bị được thống kê trong bảng 4.2

Stt =

cos

52,282105 = 0,642

P

= 6,0

38,181

400

30,8 462/268 3,0 2,0 1100 3865

4.1.3 Xác định phụ tải của lò thượng và chiếu sáng

Các phụ tải của lò thượng và thắp sáng được thống kê trong bảng 4.4

120.6,0



trong đó:

kyc = 0,6 - hệ số yêu cầu của tời trục;

Pt - tổng công suất lắp đặt của tời;

Pts - tổng công suất thắp sáng;

cost = 0,75 - hệ số công suất của tời;

cos ts =1- hệ số công suất của đèn thắp sáng

4.1.4 Chọn phương án cung cấp điện cho khu khai thác

Vì các khu vực khai thác cách xa trạm biến áp trung tâm hầm lò nên cần phải đưa sâuđiện cao áp tới gần khu vực khai thác để cung cấp cho các phụ tải Dùng chung một máy biến áp

di động cung cấp cho cả lò chợ và lò chuẩn bị, một máy biến áp cung cấp cho tời và chiếu sáng lòthượng Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện được biểu diễn trên hình 4.1

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

4.2.1 Tính toán lựa chọn cáp theo điều kiện dòng nung nóng cho phép và độ bền cơ học ( S 16mm 2 )

Chiều dài của cáp chính và cáp mềm cho cụ thể như sau:

10 3

d

i

U P

Theo phụ lục 3 kết hợp cùng với điều kiện về độ bền cơ học, chọn loại cáp cung cấp chocác phụ tải

Xác định dòng thực tế chạy trong cáp chính theo công thức sau:

Itt =

tb

cos.U.3

.10ΣPP.kd

3 d yc

1

1 1

.cos



Thay số ta được:

4,140171412,14,15542105

72,0.4,1075.,4072,0.1775,0.145,0.12,172,0.4,186,0.5585,0.4288,0.105

1 

tbl

Cos

742,04

,1401714

72,0.4,1075.,4072,0.1775,0.14

4.2.2 Xác định tiết diện cáp theo điều kiện tổn hao điện áp cho phép

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

15

Xác định tổn thất điện áp trong cáp mềm cung cấp cho phụ tải xa nhất và có công suấtlớn nhất theo biểu thức:



 i d

i i cm

U S

l P U

10 3





Xác định tổn thất trong máy biến áp theo công thức:

Uba = (Ua cos + UP sin)Tổn thất điện áp cho phép trong cáp chính:

Ucc = Ucf - Uba - UcmXác định tiết diện cáp chính theo điều kiện tổn hao điện áp cho phép :

Scc =

10

d cc

cc di yc

U U

l P k

(

dmi yc

1.836,0

52,282.642,0

1.cos

dm tb

dmi yc

S

P k





%2,1100.320000

3865100



dm

n a

S

P U

678,0)sin.cos

(

U ba  U a tb U p tb

V U



 i d

i cm

U S

l P U

10 3



918,0.660.35.50

10.150.05,1

Tổn thất điện áp trong cáp chính :

Ucc = Ucf – (Uba + Ucm max) = 63 – (11,3 + 15,6) = 36,1VTiết diện cáp chính theo điều kiện tổn hao điện áp cho phép

2 3

3

97,23660

.2,26.50

150.05.1.10.6,285.66,0

10

mm U

U

l P k S

d cc

cc dmi yc

Cuối cùng so sánh tiết diện của cáp chính theo hai điều kiện và chọn giá trị lớn hơn.

Kết quả tính toán lựa chọn được thống kê trong bảng 4.5

Ghi chú: 1) Cáp chính chọn loại 3 lõi có vỏ bọc thép CÁ,ẹÁÃ

2) Cáp mềm chọn loại 7 lõi có màn chắn:

3) Cáp mềm dùmg cho khoan điện cầm tay:

ỉéÁ5 x 6 hoặc ỉéÁ 5 x 4

4.2.3 Kiểm tra điều kiện khởi động động cơ có công suất lớn nhất và xa nhất trong khi các động

cơ khác đang làm việc bình thường (đây là điều kiện nặng nhọc nhất).

a Kiểm tra cho động cơ có công suất lớn nhất là động cơ Combai

Điện áp khởi động tối thiểu cho phép:

Umin = 1,1.Ud a

k

= 2,2 513,35V

1,1.660.1,

trong đó:

k - bội số mômen mở máy tối thiểu;

a - bội số mômen mở máy định mức

+ Xác định tổn thất điện áp trong máy biến áp khi khởi động động cơ:

Ubam = Uba ba

bam

I I

 '  2 ' 2

sin.sin

.cos

.cos

P k

I

tb dm

n

i dmi yc

833,0.660.3

10)

10552,282.(

642,0cos

3

10

1

3 '

A U

U I U

U I

I

dm

dm dm

md

660

35,513.7,114.6

.6

I U U

ba

bam ba

68,119

676.3,11







+ Xác định tổn hao điện áp trong cáp chính khi động cơ khởi động:

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

17

Uccm = 3 Iccm (Rcc cosccm + Xcc sinccm)trong đó:

Iccm = Ibam = 676A

464,0676

4,0.3,535833,0.68,119.cos.cos

.cos

tb ba

+ Xác định tổn hao điện áp trong cáp mềm khi mở máy động cơ:

Ucmm = 3 Idcm (rcm cosm + xcm sinm)trong đó :

b Kiểm tra cho động cơ xa nhất là động cơ Máy ép khí

Điện áp khởi động tối thiểu cho phép:

Umin = 1,1.Ud a

k

= 2 538,4V

1,1.660.1,

trong đó:

k - bội số mômen mở máy tối thiểu;

a - bội số mômen mở máy định mức

+ Xác định tổn thất điện áp trong máy biến áp khi khởi động động cơ:

Ubam = Uba ba

bam

I I

 '  2 ' 2

sin.sin

.cos

.cos

A U

P k

I

tb dm

n

i dmi yc

833,0.660.3

10)

4052,282.(

642,0cos

3

10

1

3 '

A U

U I U

U I

I

dm

dm dm

md

660

4,538.6,57.6

.6

I U U

ba

bam ba

5,163

6,426.3,11







+ Xác định tổn hao điện áp trong cáp chính khi động cơ khởi động:

Uccm = 3 Iccm (Rcc cosccm + Xcc sinccm)trong đó:

Iccm = Ibam = 426,6A

583,06

,426

4,0.9,281833,0.5,163.cos.cos

.cos

tb ba

150.(

02,0

+ Xác định tổn hao điện áp trong cáp mềm khi mở máy động cơ:

Ucmm = 3 Idcm (rcm cosm + xcm sinm)trong đó :

Nhận thấy Utt > Umin nên động cơ xa nhất khởi động bình thường

4.3 Tính toán ngắn mạch

Để lựa chọn thiết bị và chỉnh định bảo vệ, cần phải xác định dòng ngắn mạch

Xác định điện trở của máy biến áp theo công thức:

2 2

d nm d

nm

S

U P I

P

320.10  0,018

690.3865

2 3 2

Điện kháng của máy biến áp:

Xba =

d

d n d

d n

S

U U I

U U

.100

%

.3.100

10.320.100

690.3

3 2

Tổng trở từ máy biến áp đến điểm tính ngắn mạch được xác định theo biểu thức:

Z = (R ba R c)2 (x ba x c)2

trong đó:

Rc , xc - điện trở và điện kháng của cáp từ máy biến áp đến điểm tính ngắn mạch

Tổng trở từ máy biến áp đến điểm tính ngắn mạch được tính trong bảng 4.7

.95,0) 2 (

Tính dòng ngắn mạch 3 pha ở đầu đường dây để lựa chọn thiết bị:

4.4 Lựa chọn và chỉnh định thiết bị điều khiển và bảo vệ

+ Điều kiện lựa chọn thiết bị:

- Ud (thiết bị )  Ud (mạng);

- Id (thiết bị )  Itt ;

- Ingắt (thiết bị )  1,2 In.m(3)

Chỉnh định bảo vệ trong áptomát:

Bảo vệ bằng rơle cực đại: Icd = 1,2 



cd

nm

I I

Chỉnh định bảo vệ trong khởi động từ:

Bảo vệ bằng rơle cực đại: Icđ = 1,2.Ikđ

Kiểm tra độ nhậy: kn = 1,5

) 2 (



cd

nm

I I

Bảo vệ bằng cầu chì: Icđ = Imđ /(1,6 2,5)

kn  4  7

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

21

Chỉnh định bảo vệ thắp sáng:

Icd = 3Itt

kn = 1,5

) 2 (



cd

nm

I I

Kết quả lựa chọn và chỉnh định thiết bị được thống kê trong bảng 4.9

B ng 4.9 ảng 2.2

Đoạn

P d , kW

U d ,

V I đm , A

I ngắt , kA

B ng 4.10 ảng 2.2

chế tạo

U d , V

R ’

c , k

R ” , k

R th ,

nhánh

Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của khu khai thác được biểu thị trên hình 4.3

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

23

ГP

Ш Э 3x 1 +1x 1 +3x 4

L=

ГP

Ш Э L=

L=

ГP

Ш Э L=

L=

ГP

Ш Э L=

L=

ГP

Ш Э

L=

ГP

Ш Э 3x

+1 x1 0 +3x 4

ГP

Ш Э

Chương 5 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CAO ÁP

CỦA KHU KHAI THÁC 5.1 Tính chọn máy biến áp chính của xí nghiệp

Công suất tính toán của máy biến áp chính:

Si - tổng công suất của khu vực khai thác;

S =1400kVA- tổng công suất của các phụ tải cao áp còn lại

tải

Ngắnmạch

5.2 Tính chọn đường dây cao áp

5.2.1 Tính chọn dây dẫn theo điều kiện dòng nung nóng cho phép

Chọn dây dẫn theo điều kiện dòng nung nóng cho phép theo công thức:

trong đó:

Stt - công suất truyền tải thực tế trên các đoạn dây;

Dựa theo Itt chọn dây dẫn theo phụ lục 3, kết quả tính chọn được ghi trong bảng 5.2Các đoạn L1 và L2 là 2 mạch nên dòng sẽ phân phối đều cho 2 mạch song song

B ng 5.2 ảng 2.2

Đoạn mạng Ký hiệu Chiều dài,

m

Itt,A

S,

mm2

Icf, A

Mã hiệudây

Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50

25