§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
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 α = 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
động đồng 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);
- Đào lò chuẩn bị:
+ Trong than dùng khoan điện cầm tay;
+ Trong đá dùng khoan khí ép kết hợp nổ mìn.
- Vận chuyển: ở lò thượng dùng tời trục, ở lò song song dùng tàu điện ắc quy, ở lò
chợ dùng máng cào.
- Thông gió các gương lò chuẩn bị dùng quạt cục bộ.
3. Vị trí và các phụ tải cao áp khác
- Khoảng cách từ trạm biến áp chính đến miệng giếng L1 = 1000m dùng đường dây
trên không;
- 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:
S = 1400kVA
Các số liệu này lấy theo cột 9 trang 3.
cosϕ = 0,6
Điện áp mạng cao áp 6kV; điện áp mạng hạ áp điện lực 660V; điện áp khoan và thắp
sáng 127V.
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
số liệu để tính toán ngắn mạch mạng 6kV chọn như sau:
1
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Scb = 100MVA, điện kháng tương đối cơ bản tính từ hệ thống năng lượng Quốc gia đến
thanh cái 6kV của trạm biến áp xí nghiệp 35/6kV là: X*cb = 6,55
Điều kiện để tính cơ khí đường dây là:
θ ma x = 40oC khi tốc độ gió V = 0 m/s;
θ min = 5 C
o
khi tốc độ gió V = 0 m/s;
θ bão = 25oC khi tốc độ gió bão V = 35 m/s.
Ở các nhiệt độ khác: V= 5 m/s.
Tính cơ khí đường dây cho một khoảng vượt trung gian, khoảng vượt thực tế tuỳ ý
chọn.
c) Thiết kế hệ thống tiếp đất bảo vệ cho mạng hầm lò.
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Phươn
TT a, m b, m c, m d,m n m g pháp S, kVA;
P/A khai cosϕ
thác
Khấu 1400;
28 1000 480 100 2 4 3
đuổi 0,6
2
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
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:
a − 20 − (2.3) 1000 − 20 − 6
L= = = 487 m
2 2
1.2. Phương pháp khai thác
Dùng phương pháp khai thác: Khấu duổi với số lò chợ hoạt động đồng thời là 3 (theo
phương án). Trong quá trình khai thác để lại các trụ than bảo vệ như hình vẽ 1.1. Đồng thời
với quá trình khấu than ở 3 lò chợ 3 lò chuẩn bị cùng tiến hành đào lò.
Phân chia khu vực khai thác như hình vẽ 1.1. có 4 phân tầng khai thác và 3 lò chợ hoạt
động đồng thời.
a
20
3 3
2,8 2 2 2,2
7 c 5
1 2
I
II
b
III
IV
H × 1. S¬® ph© chia khu vùc khai th¸c trªn ruéng m
nh 1 å n á
3
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Chương 2
CHỌN PHƯƠNG THIỆN KHAI THÁC
Dựa vào tình hình cụ thể, theo yêu cầu thiết kế và kích thước khu khai thác, có thể
chọn được 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 ∋∆Κ04-2M, các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng
2.1.a và 2.1.b
Bảng 2.1.a
Máy liên hợp
Các thông số chính, tên thiết bị
OKΠ − 70
Bề dày vỉa ,m 1,9-3,5
Góc dốc , độ 0-15
Combai Kỉ1KÃ
Vì chống thuỷ lực OKΠ − 70
Bơm thuỷ lực CHY5
Máng cào lò chợ OKΠ − 70 ,CP-70A
Chiều dài lò chợ , m 100
Máng cào chân lò chợ Π TK1
Bảng 2.1.b
Các thông Năng suất Động cơ Mã hiệu Công suất Tốc độ Udm
số chính (T/ph) (kw) (vg/ph) (V)
Combai
3 ∋∆Κ04-2M 105 1460 660
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
Bảng 2.2
Các thông Năng suất Tốc độ (m/ Động cơ: Công suất Số lượng Chiều dài
số chính (T/h) s) Mã hiệu (kW) động cơ (m)
Máng cào 200 1,024 ∋∆ΚΟΦ42/4 42 1 90
OKΠ − 70
2.1.3. Máng cào chân lò chợ:
Chọn máng cào chân lò chợ (theo phụ lục 1), thông số kỹ thuật được ghi trong bảng 2.3
Bảng 2.3
Các thông số Năng suất (T/ Chiều dài Động cơ Mã hiệu Công suất
4
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
chính h) (m) (kw)
Máng cào chân
lò chợ Π TK1 340 55 ∋∆ΚΟΦ 43/4 55
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
trong bảng 2.4.
Bảng 2.4
Pyc, kW Uđm, V Iđm, A nđc, vg/ph nT, vg/ph cosϕ
1,4 127 8,5 2750 400 ÷ 600 0,72
Chọn thiết bị điều khiển khoan là bộ khởi động Aẽ có các thông số kỹ thuật được ghi
trong bảng 2.5.
Bảng 2.5
Điện áp Dòng điện
Điện áp phía Dòng điện phía
Mã hiệu bên sơ cấp, phía sơ cấp, η cosϕ
thứ cấp, V thứ cấp, A
V A
Aẽ-3,5 660 133 3,15 15,2 0,95 0,9
Aẽ-4 660 133 3,52 17,5 0,95 0,9
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
Bảng 2.6
Tốc độ tiến Động cơ điện Động cơ khí ép
mũi khoan, n,
Mã hiệu P, kW Mã hiệu n, vg/ph H, at N,m3/ ph
m/s vg/ph
0,0035 BAọ-42 4,2 1450 ẽéẩ-10 1500 3,5 7,36
2.2.3. Máy ép khí
5
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Để cung cấp khí ép cho khoan, chọn máy ép khí có mã hiệu 3ốụứờõ-10 với công suất
định mức của động cơ là 40kW.
2.2.4. Máy cào vơ
Chọn máy cào vơ mã hiệu C-153 với các thông số kỹ thuật chủ yếu như sau:
- Năng suất bốc: 50T/h;
- Động cơ mã hiệu: MA-143-2/4, công suất : 17 kW.
2.2.5. Quạt gió cục bộ
Chọn quạt gió cục bộ có mã hiệu CBM-6 có các thông số kỹ thuật ghi trong bảng 2.7
Bảng 2.7
Pdm, Đường kính bánh
Q,m3/ph H,mm H20 n, ng/ph Uđm,V
kW công tác, mm
200 ÷ 400 200 ÷ 80 14 2950 660 600
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.
Bảng 2.8
Tang Động cơ Khố
Đườ Chi Tốc i Trọn
Tải Tỷ Tố
Đườ ng ều độ lượ g
Mã Số Rộn trọn số c công
ng kính dài độn ng lượn
hiệu lượ g g, truy độ suất
kính, cáp, cáp g cơ quy g,
ng mm kG ền cá , kW
mm mm mm , vg/ đổi, kG
p
ph kg
Áậ120
0/ 100 250 1,5 720 45 850
1 1200 17,5 515 30 7150
1030- 0 0 2 960 60 0
2M
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
Bảng 2.9
TT Tên khu vực Số lượng Thiết bị sử dụng Số lượng
Máy combai 3
1 Lò chợ 3 Máng cào lò chợ 3
Máng cào họng sáo 3
Máy khoan điện cầm tay 6
6
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
2 Lò vận chuyển Tàu điện ắc quy
Máy cào vơ 3
Máy khoan khí ép 3
3 Lò chuẩn bị 3 Máy ép khí 3
Quạt gió cục bộ 3
Khoan điện cầm tay 3
4 Lò thượng 2 Tời trục 2
Căn cứ vào các thiết bị điện ở khu khai thác như trên, tính toán thiết kế và chọn
phương án cung cấp điện.
7
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
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
đảm bảo 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
diễn mặt cắt dọc của lò và sơ đồ bố trí đèn dọc theo lò, tính Emin ở A và Emax ở B.
1 2 3 4 5 6
a
α α α α α α
H
2 1 1 3 5
4
h
A B
l l/2 l/2
H × 3. S¬® bè trÝ®n däc theo lß
nh 1 å Ì
Khoảng cách từ tâm đèn đến mặt đường:
h = H - a = 2,5 - 0,2 = 2,3 m
trong đó:
H = 2,5m - chiều cao lò;
a = 0,2 m - khoảng cách từ tâm đèn đến nóc lò;
Theo phụ lục 2 chọn đèn có mã hiệu éÂậ-20 với các thông số kỹ thuật ghi trong bảng
3.1
Bảng 3.1
Công suất bóng, W Quang Hiệu suất
Loại đèn Mã hiệu Công suất tổng, W cosϕ
thông, Lm đèn
Huỳnh quang éÂậ-20 20/26 980 0,65 0,5
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.
8
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Độ sáng ở A chủ yếu tạo nên bởi bóng đèn 2,3,4,5; các đèn khác vì ở xa ảnh hưởng
không đáng kể nên có thể bỏ qua.
Do đó:
2C
EA = 2
( I α 1 cos 3 α 1 + I α 2 cos 3 α 2 )
k .h
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 bộ
chọn theo phụ lục 2 hoặc theo giáo trình Điện khí hoá).
Chọn khoảng cách giữa các đèn: l= 7m
Ta có :
h 2,3 2,3
cos α 1 = = = = 0,55
h + ( l / 2) ( 2,3) + ( 3,5) 4,19
2 2 2 2
⇒ α1 = 57o
h 2,3 2,3
cos α 2 = = = = 0,2
h + ( l + l / 2) (2,3) + (10,5) 10,75
2 2 2 2
⇒ α2 = 78o
Dựa vào giá trị α1 và α2, 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 α1, α2 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)
I’α1 = 116Cđ
I’α2 = 122Cđ
⇒ Cường độ sáng theo hướng α1 , α2 của đèn PBậ - 20
Iα1 = C. I’α1 = 0,98 . 116 = 114Cđ
Iα2 = C. I’α2 = 0,98 . 122 = 120Cđ
⇒ EA =
2.0,98
1,5.( 2,3)
2
[
114.( 0,55) + 120.( 0,2) = 4,9( Lx )
3 3
]
Độ sáng ở B chủ yếu do các đèn 3,4,5 tạo nên.
Do đó:
C C
EB = 2
( I 0 .cos3 0 + 2 Iα 3 .cos3 α 3) = 2
( I 0 + 2 Iα 3 cos3 α 3 )
k .h k .h
Cũng tương tự như trên, giá trị cosỏ3 phụ thuộc vào chiều cao cheo đèn và khoảng
cách giữa các đèn.
9
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
h 2,3 2,3
cos α 3 = = = = 0,3
h2 + l 2 ( 2,3) 2 + ( 7 ) 7,4
2
⇒ α3 = 73o
Cường độ sáng theo hướng α3 của đèn quy ước trong mặt cắt ngang
I’α3 = 113Cđ
⇒ Cường độ sáng theo hướng α3 của đèn PBậ – 20
Iα3 = C. I’α3 = 0,98 . 113 = 111Cđ
⇒ Cường độ sáng trung bình
F 980
I0 = = = 78w/m2
4π 4.3,14
⇒ EB =
0,98
1,5.( 2,3)
[2
3
]
78.13 + 2.111.( 0,3) = 10( Lx )
E min 4,9
β= = = 0,49
Độ điều hoà ánh sáng: E max 10
So sánh kết quả tính toán với điều kiện tiêu chuẩn:
Emin ≥ Eqc
õ ≥ õqc
Nếu các điều kiện trên không thoả mãn, yêu cầu giảm khoảng cách giữa các đèn hoặc
tăng công suất của mỗi đèn.
Số đèn cần thiết để thắp sáng lò cái vận chuyển:
L 487
nd = = = 70
a 7
trong đó:
L - chiều dài một cánh;
a- khoảng cách giữa các đèn.
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 = 200m2
Diện tích cần thắp sáng cho 2 lò thượng:
S = 2(3.b) = 2.3.480 = 2880m2
trong đó:
b = 480 - chiều dài theo phương dốc.
Diện tích cần thắp sáng cho một trạm biến áp khu vực:
S = 6 x 3 = 18m2
Diện tích cần thắp sáng cho một trạm tời:
10
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
S = 3x6 =18m2
Diện tích cần thắp sáng cho các lối đi: Sơ bộ dự tính S = 100m2 cho từng khu vực khai
thác.
Tính công suất thắp sáng cần thiết theo công thức:
Pts = S.ϖ
trong đó:
S - diện tích cần thắp sáng, m2;
ϖ - định mức thắp sáng, W/m2 (tra theo phụ lục 2).
TT Vị trí công tác Công suất riêng (ϖ ) W/m2
1 Nhà ở và nhà tập thể 3,5-12
2 Nhà xưởng 3-10
3 Lò chợ và lò chuẩn bị 5
4 Lò vận chuyển trung gian 3
5 Lò cái vận chuyển, các lối đi 1-2
6 Nhà trạm 8-10
7 Các đường lò xung quanh giếng 6-8
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
và các trạm biến áp, trạm tời, các lối đi dùng đèn Pẽ. Phụ tải thắp sáng của một khu vực
khai thác được thống kê trong bảng 3.2.
Bảng 3.2
Công suất Công suất
Dài Rộng Diện tích
STT Tên khu vực riêng (ϖ ) (W)
(m) (m) (S), m2 2
(W/m )
1 Lò cái vận chuyển - 2,8 1820
2 Lò chợ 100 2 200 5 1000
3 Các lối đi - - 100 2 200
4 Trạm biến áp 6 3 18 9 162
∑ 3182
Số đèn thắp sáng cần thiết: nđ = Pts/Pđ = 3182/26= 123 đèn
Chọn mã hiệu và số lượng máy biến áp thắp sáng cho một khu vực khai thác (phụ lục
2):
11
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Pts
S ts = , kVA
cos ϕ tb
trong đó:
cosϕ - hệ số công suất trung bình (cosϕ = 1 đối với đèn sợi đốt; cosϕ = 0,5 đối với
đèn huỳnh 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.
(1820 + 100).0,5 + (200 + 162).1 1772
⇒ cos ϕ tb = = = 0,556
1820 + 1000 + 200 + 162 3182
Pts 3182
⇒ S ts = = = 5723VA = 5,723kVA
cos ϕ tb 0,556
Theo phụ lục 2 ta chọn hai MBA thắp sáng an toàn nổ TCỉ- 2,5/0,5 với các các thông số
như bảng 3.3
Bảng 3.3
Uđm η khi tải định Hình thức
Mã Sđm, mức và chế tạo và
Cao Unm % Io %
hiệu kVA Hạ áp,V cosϕ =1 lĩnh vực áp
áp,V
dụng
TCỉ-
4 660 380;133 4,5± 0,45 20+1 0,945 PB-thắp sáng
4/0,7
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):
Pts
S ts =
= Pts
1
Phụ tải thắp sáng của lò thượng và trạm tời cho ở bảng 3.4
Bảng 3.4
Tên Dài Rộng Diện tích Công suất riêng Công suất
STT
khu vực (m) (m) (S), m2 (ϖ ) (W/m2) (W)
1 Lò thượng 480 3 1440 2 2880
2 Trạm tời 6 3 18 9 162
∑ 3042
Hai khu vực này thắp sáng bằng đèn sợi đốt nên :
Ptb = Pts(lò thượng) + Pts(trạm tời) = 3,042 (kw)
12
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Sts = Pts = 3,042 kVA
Theo phụ lục 2 ta chọn MBA thắp sáng an toàn nổ TCỉ- 4/0,5 với các các thông số
như bảng 3.5
Bảng 3.5
Uđm η khi tải định Hình thức chế
Mã Sđm,
Cao Unm % Io % mức và tạo và lĩnh
hiệu kVA Hạ áp,V
áp,V cosϕ =1 vực áp dụng
TCỉ-
4x2 660 380;133 4,5± 0,45 20+1 0,945 PB-thắp sáng
4/0,7
13
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
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 lò
chợ, máy khoan, thắp sáng. Các thiết bị này có liên hệ chặt chẽ với nhau theo dây truyền
công nghệ.
Các phụ tải trong gương lò chợ được thống kê trong bảng 4.1
Bảng 4.1
Tên thiết bị Số lượng động cơ Pdm, kW cosϕ ểPdm
Combai 1 105 0,88
Máng cào lò chợ 1 42 0,85
Máng cào chân lò chợ 1 55 0,86
Khoan điện cầm tay 2 1,4 0,72
Thắp sáng - 1,12 0,5
Tổng cộng 205,92
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
Bảng 4.2
Số lượng động
Tên thiết bị Pdm, kW cosϕ ểPdm
cơ
Quạt gió cục bộ 1 14 0,75
Máy cào vơ 1 17 0,72
Máy ép khí 1 40 0,75
Khoan điện cầm tay 1 1,4 0,72
Khoan khí ép 1 4,2 0,85
Tổng cộng: 76,6
Xác định công suất của trạm biến áp khu vực khai thác :
n
Ptt = k yc Σ Pdi
1
trong đó:
Pmax
kyc = 0,43+ 0,57
ΣPdi
Ptt
Stt =
cos ϕ
trong đó:
Pmax = 105 kw
∑Pdi = 282,52kW
14
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
cos ϕ = 0,6
Thay vào công thức trên ta có :
Pmax 105
Kyc = 0,43 + 0,57 = 0,43 + 0,57 = 0,642
ΣPdi 282,52
n
Ptt = k yc Σ Pdi = 0,642.282,52 =181,38kW
1
Ptt 181,38
Stt = = = 302,3kVA
cos ϕ 0,6
Từ Stt tìm được các thông số kỹ thuật của trạm biến áp di dộng trong bảng 4.3
Bảng 4.3
Uđm ,V Iđm ,A Pnm ,W
Sđm Unm
Mã hiệu Io % Không Ngắn
kVA Cao Hạ Cao Hạ %
tả i mạch
TKỉBΠC- 400
320 6000± 4% 30,8 462/268 3,0 2,0 1100 3865
320/6 690
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
Bảng 4.4
Tên thiết bị Số lượng Pdm , kW cosϕ ểPdm
Tời trục 2 60 0.75 120
Thắp sáng 0.162 1 0.162
k yc .Pt Pts
Ptt = kyc .Pt + Pts ⇒ Stt = +
cos ϕt cos ϕts
0,6.120 0.162
Stt = + = 96,162kVA
0.75 1
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 ϕ t = 0,75 - hệ số công suất của tời;
cos ϕ 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 sâu
điện cao áp tới gần khu vực khai thác để cung cấp cho các phụ tải. Dùng chung một máy biến
15
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
áp di động cung cấp cho cả lò chợ và lò chuẩn bị, một máy biến áp cung cấp cho tời và chiếu sáng lò
thượng. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện được biểu diễn trên hình 4.1
BAK VI II III
L1
L1
TPP
L2
L3
S=
cos ϕ =
ạ × 4. ạ ®
4.2. Tính toán mHng cáp 1 áp å nguyªn lý cung cÊ ® n cao ¸p
nh h S¬ p iÖ
Sơ đồ thay thế tính toán mạng cáp hạ áp theo phương án khấu đuổi như hình 4.2.
l3
N3 - Combai
N l1 N1 l4
N4 – M¸ng cµo lß chî
l5
N5 – M¸ng cµo ch© lß chî
n
l6
N6 – K hoan ® n
iÖ
l7
N7 – Th¾ s¸ng
p
l8
N8 – Qu¹t giã côc bé
l2 N2
l9
N9 – M¸y cµo v¬
16
l10
N10 – M¸y Ð khÝ
p
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
l11
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50 N11 – K hoan ® n
iÖ
H × 4. S¬® tÝ to¸n m¹ng c¸p h¹ ¸p
nh 2 å nh
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
4.2.1. Tính toán lựa chọn cáp theo điều kiện dòng nung nóng cho phép và độ bền cơ học ( S ≥ 16mm2)
Chiều dài của cáp chính và cáp mềm cho cụ thể như sau:
l1= l2= 150m; l3 = c+50m; l4 = l5 =l8 =l9 = l10 = 50m.
Xác định dòng thực tế chạy trong cáp mềm theo công thức sau:
Pi .10 3
Itt =
3.U d . cos ϕ .η
Theo phụ lục 3 kết hợp cùng với điều kiện về độ bền cơ học, chọn loại cáp cung cấp
cho các phụ tải.
Xác định dòng thực tế chạy trong cáp chính theo công thức sau:
k yc . ΣPd .10 3
Itt =
3. U d . cos ϕ tb
trong đó:
n
∑ cos ϕ . p i i
Cosϕ tb1 = i =1
n
∑P
i =1
i
Thay số ta được:
105.0,88 + 42.0,85 + 55.0,86 + 1,4.0,72 + 1,12.0,5 + 14.0,75 + 17.0,72 + 40.,075 + 1,4.0,72
Cosϕ tbl1 =
105 + 42 + 55 + 1,4 + 1,12 + 14 + 17 + 40 + 1,4
Cosϕ tbl1 = 0,836
14.0,75 + 17.0,72 + 40.,075 + 1,4.0,72
Cosϕ tbl 2 = = 0,742
14 + 17 + 40 + 1,4
Kyc1 = 0,642; Kyc2 = 1(n=4)
Kết quả tính toán và lựa chọn cáp kết hợp với yêu cầu về độ bền cơ học được thống
kê trong bảng 4.5
17
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Bảng 4.5
Đoạn cáp Cosϕ P(kW) U(V) η% Itt(A) Loại cáp S(mm2) Icp(A)
l1 0,833 282,52 660 - 190,44 ẹÁÃ 70 225
l2 0,742 76,6 660 - 90,26 ẹÁÃ 25 105
l3 0,88 105 660 0,91 114,7 ÃPỉí 25 125
l4 0,85 42 660 0,89 48,56 ÃPỉí 16 80
l5 0,86 55 660 0,89 62,85 ÃPỉí 16 80
l6 0,72 1,4 127 0,93 9,5 ÃPỉí 16 80
l7 0,5 1,12 127 0,9 11,3 ÃPỉí 16 80
l8 0,75 14 660 0,9 18,14 ÃPỉí 16 80
l9 0,72 17 660 0,77 26,8 ÃPỉí 16 80
l10 0,75 40 660 0,81 57,6 ÃPỉí 16 80
l11 0,72 1,4 127 0,93 9,5 ÃPỉí 16 80
4.2.2. Xác định tiết diện cáp theo điều kiện tổn hao điện áp cho phép
Xác định tổn thất điện áp trong cáp mềm cung cấp cho phụ tải xa nhất và có công
suất lớn nhất theo biểu thức:
Pi l i .10 3
∆U cm =
γ .S i .U dη
Xác định tổn thất trong máy biến áp theo công thức:
∆Uba = β(Ua cosϕ + UP sinϕ)
Tổn thất điện áp cho phép trong cáp chính:
∆Ucc = ∆Ucf - ∆Uba - ∆Ucm
Xác định tiết diện cáp chính theo điều kiện tổn hao điện áp cho phép :
k yc .ΣPdi .l cc 10 3
Scc =
γ .∆.U cc .U d .
trong đó:
Tổn thất trong máy biến áp:
∆U ba % Pn
∆U ba =
100
.U dt ; U a =
S dm
.100 ; U p = (U nm % ) 2 − (U a % ) 2
∆U ba % = β .(U a . cos ϕ tb + U p .sin ϕ tb )
β = k yc .
∑P dmi
.
1
cos ϕ tb S dm
Kyc = 0,642; Cosϕ tb = 0,833 ; Sinϕ tb = 0,55 ; Sdm = 320kVA; Udt = 690V
Thay số vào ta có:
β = k yc .
∑P dmi
.
1
= 0,642.
282,52 1
. = 0,678
cos ϕ tb S dm 0,836 320
18
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
Pn 3865
Ua = .100 = .100 = 1,2%
S dm 320000
Up = (U nm % ) 2 − (U a % ) 2 = 32 − 1,2 2 = 2,57%
∆U ba % = β .(U a . cos ϕ tb + U p . sin ϕ tb ) = 0,678.(1,2.0,836 + 2,57.0,55) = 1,638%
∆U ba % 1,638
∆U ba = .U dt = .690 = 11,3V
100 100
Tổn thất điện áp trên cáp cung cấp cho động cơ combai:
Pi li .10 3 105.1,05.150.10 3
∆U cm = = = 15,6V
γ .S i .U dη 50.35.660.0,918
Tổn thất điện áp trong cáp chính :
∆Ucc = ∆Ucf – (∆Uba + ∆Ucm max) = 63 – (11,3 + 15,6) = 36,1V
Tiết diện cáp chính theo điều kiện tổn hao điện áp cho phép
k yc .ΣPdmi.l cc 10 3 0,66.285,6.10 3.1.05.150
S cc = = = 23,97mm 2
γ .∆U cc .U d 50.26,2.660
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:
k 1,1
1,1.660. = 513,35V
Umin = 1,1.Ud a = 2,2
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:
I bam
∆Ubam = ∆Uba I ba
19
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50
§å ¸n m«n häc§iÖn khÝ ho¸
GVHD: PGS.TS NguyÔn Anh NghÜa
I bam = (I '
ba . cos ϕ + I mt . cos ϕ m ) + (I
2 '
ba . sin ϕ + I mt . sin ϕ m ) 2
Với :
n −1
k yc .∑ Pdmi .10 3
0,642.(282,52 − 105).10 3
I '
ba = i =1
= = 119,68 A
3.U dm . cos ϕ tb 3.660.0,833
(Đây là dòng chạy qua biến áp trừ dòng của động cơ mở máy)
U min U 513,35
I mt = I md . = 6.I dm . min = 6.114,7. = 535,3 A
U dm U dm 660
cosϕ m = 0,4 => sinϕ m = 0,91
cosϕ = 0,833 => sinϕ = 0,55
∆Uba = 11,3 V
Thay số tính được :
Iba m = 676A
I bam 676
∆U bam = ∆U ba . '
= 11,3. = 63,8V
I ba 119,68
+ Xác định tổn hao điện áp trong cáp chính khi động cơ khởi động:
∆Uccm = 3 .Iccm (Rcc cosϕ ccm + Xcc sinϕ ccm)
trong đó:
Iccm = Ibam = 676A
I ba . cos ϕ tb + I mt . cos ϕ m . 119,68.0,833 + 535,3.0,4
'
cos ϕ ccm = = = 0,464
I ccm 676
sinϕ ccm = 0,88
l 150
Rcc = ρ = 0,02. = 0,043Ω
s 70
X cc = x0 .l = 0,07.0,15 = 0,0105Ω
=>∆Uccm = 3.676.( 0,043.0,464 + 0,0105.0,88) = 34,1V
+ Xác định tổn hao điện áp trong cáp mềm khi mở máy động cơ:
∆Ucmm = 3 .Idcm (rcm cosϕ m + xcm sinϕ m)
trong đó :
Idcm = 6.114,7 = 688,2A
20
Sinh viªn: TrÞnh H÷u BÝch
Líp:§iÖn KhÝ Ho¸ K50