М.П. Латышев Электрификация производственных процессов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Программа, методические указания, контрольные задания для студентов заочного обучения специальностей 100400, 180400

Составитель М.П. Латышев

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 25.10.2000

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией по специальности 100400 Протокол № 1 от 30.10.2000

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2001

1

ВВЕДЕНИЕ

Целью дисциплины "Электрификация подземных горных работ" является углубление и расширение теоретических знаний, полученных при изучении дисциплин "Электрические аппараты и средства автоматизации", "Основы электроснабжения" и "Основы электропривода" применительно к условиям подземных горных работ с учётом специфики работы шахт и рудников и применяемых горных машин и механизмов, а также практическое освоение методик выполнения электротехнических расчётов, необходимых в практической работе горного инженера-электрика.

В результате изучения данной дисциплины студент должен знать:

-особенности электрификации и перспективы развития электроснабжения и электрооборудования горных предприятий;

-устройство и характеристики рудничного электрооборудования;

-принципы, способы и средства защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током в условиях горного производства;

-методы расчёта и прогнозирования электропотребления горных предприятий;

-основы проектирования систем электрификации технологических процессов с использованием вычислительной техники.

В результате изучения данной дисциплины студент должен уметь:

-выполнять расчёты электропотребления и режимов работы электрифицированных участков шахт и разрезов;

-проектировать системы электроснабжения, выбирать электрическое оборудование и средства автоматизации, осуществлять их ввод в

работу и нормальную эксплуатацию;

-организовывать техническое обслуживание и обеспечивать рациональное, безаварийное и безопасное использование рудничного электрооборудования.

Основная задача при изучении данного курса является подготовка инженера, способного технически грамотно руководить эксплуатацией действующего электрохозяйства горных предприятий, а также создавать и внедрять новое и прогрессивное оборудование и технологии на основе широкого использования новейших достижений науки.

2

В данном курсе предлагается выполнение курсового проекта по проектированию систем электроснабжения для питания подземных горных работ. Курсовой проект целесообразно выполнять по заданию предприятия с целью решения вопросов развития и совершенствования системы электроснабжения предприятия, на котором работает студентзаочник.

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

ТЕМА 1.1. Условия работы и виды исполнения рудничного электрооборудования

Классификация помещений, предназначенных для установки и эксплуатации электроустановок.

Классификация электрооборудования по степени защиты от прикосновения, попадания твёрдых предметов и влаги. Классификация электрооборудования по климатическим условиям его работы. Классификация видов электрооборудования. Взрывозащищённое ЭО. Основные параметры, характеризующие взрывоопасность среды. Группы смесей по самовоспламенению безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ). Деление ЭО на I и II группы и три подгруппы согласно БЭМЗ. Принципы обеспечения взрывозащищённости ЭО. Виды исполнения взрывозащищённого ЭО. Взрывонепроницаемая оболочка. ЭО с видом взрывозащиты "Заполнение или продувка оболочки", ЭО с видом взрывозащиты "Масляное заполнение оболочки", с защитой вида "Е", специальным видом взрывозащиты. Искробезопасное исполнение ЭО. Расчёт и методы испытания электрических цепей на искробезопасность. Требования к конструкциям искробезопасного ЭО и его эксплуатации. Уровни взрывозащиты. Маркировка взрывозащищённого ЭО. Маркировка ЭО I и II групп. Особенности монтажа и эксплуатации взрывозащищённого ЭО.

Инструкция по осмотру и ревизии рудничного взрывобезопасного ЭО. Инструкция по применению ЭО в нормальном рудничном исполнении и ЭО общего назначения в шахтах, опасных по газу и пыли.

Л.[3], с.72 – 83; Л. [11], с. 49 – 148; [7], с.142 – 147; 313, 314; 345 – 351; Л. [8], с. 213 – 243; Л. [14], с.3 – 310.

3

Контрольные вопросы:

1. Какая существует классификация помещений, предназначенных для установки и эксплуатации ЭО?

2.Какая существует классификация электрооборудования по климатическим условиям его работы и защиты от прикосновения, попадания твердых предметов и влаги?

3.Каким образом взрывоопасные смеси делятся на категории и группы?

4.О чем говорит уровень взрывозащиты электрооборудования?

5.Перечислите область применения электрооборудования в исполнении РН, РП, РВ, РО.

6.Какие требования предъявляются к электрооборудованию в исполнении РН, РП, РВ, РО?

7.Перечислите виды (способы) взрывозащиты и опишите основные их особенности.

8.Какими видами (способами) взрывозащиты может быть обеспечен уровень РП, РВ, РО?

9.Перечислите основные способы обеспечения искробезопасности

электрических цепей.

10.Какие цепи могут быть выполнены в искробезопасном исполнении? 11.Что такое взрывоустойчивость и взрывонепроницаемость оболочки? 12.Как маркируется рудничное и нерудничное взрывозащищённое обо-

рудование?

Контрольное задание по теме 1.1

Задача 1. Дайте расшифровку буквенно-цифровых обозначений различных условий работы, степени защиты оболочек и маркировки взрывозащищённого электрооборудования, приведённых по вариантам в табл. 1.1.

Задача 2. Перечислите основные способы обеспечения искробезопасности слаботочных цепей. Приведите для каждого способа принципиальную электрическую схему.

Таблица 1.1

5

ТЕМА 1.2. Рудничная аппаратура и электрические защиты

Рудничная аппаратура ручного и дистанционного управления до 1200 В: пускатели, автоматические выключатели, магнитные станции управления.

Назначение защит в рудничных электроустановках и их классификация. Плавкие вставки и предохранители: их назначение, устройство и выбор. Электромагнитные максимально-токовые реле. Их назначение, устройство, выбор. Тепловое реле. Температурная защита. Нулевая защита. Защита от обрыва фаз. Фильтровая защита. Специальные виды защит рудничных электроустановок. Искробезопасность цепей управления. Защита и контроль непрерывности цепи заземления. Защита от потери управления. Защита от самовключения при повышении напряжения. Блокировки коммутационно-защитных аппаратов при утечках на землю. Защиты и блокировки реверсивных пускателей. Перспективы развития рудничных электрических защит.

Л.[2], с. 166 – 221; Л. [3], с. 83 – 138; Л.[7], с. 372 – 374.

Контрольное задание по теме 1.2

Задача 3. Нарисуйте принципиальные электрические схемы самых современных защит, применяемых в рудничной аппаратуре:

а) от токов КЗ; б) от перегрузки электрооборудования;

в) цепей управления от потери управляемости (от самовключе-

ния);

г) приведите схемы с различными способами осуществления нулевой защиты.

Методические указания

Данную тему целесообразно изучать совместно с лабораторными работами:

2.3."Автоматические выключатели";

2.4."Пускатели магнитные";

2.5."Станции управления";

2.6."Соединительная аппаратура, рудничные пускатели и блоки управления".

6

Задача 4. На участке автоматизации шахты произведите проверку участков 10-и блоков УМЗ и ПМЗ. Результаты проверки представьте в виде таблицы. Представьте принципиальную схему испытательного стенда. Опишите цель и последовательность проверки.

ТЕМА 1.3. Электродвигатели горных машин и механизмов

Основные типы электродвигателей и их характеристика. Основные параметры и конструктивные особенности. Условные обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа. Способы охлаждения. Классификация изоляции. Режимы работы. Условные буквенноцифровые обозначения электродвигателей. Типы электродвигателей, применяемых для добычных комбайнов, ленточных и скребковых конвейеров, для ВМП, лебёдок, насосных установок, электровозного транспорта и стационарных установок.

Л.[4], с. 98 – 159; Л. [5], с. 200 – 237; Л. [17], с.436 – 560.

Методические указания

Основная цель данной темы - научить студентов расшифровывать буквенно-цифровые обозначения, характеризующие конструктивные особенности электрических двигателей. Необходимо научиться по данным, приводимым в каталогах, давать полную характеристику электрических машин и грамотно производить их выбор при проектировании и эксплуатации.

Контрольное задание по теме 1.3

Задача 5. Расшифруйте условные буквенные и цифровые обозначения, которые указываются в каталогах и справочниках для характеристики электрических машин. Определите климатические условия и категорию размещения; степень защиты от прикосновений, попадания твёрдых предметов и влаги; условные обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа; условное обозначение способа охлаждения; конструкцию и размеры конца вала; класс нагревостойкости изоляции; режимы работы электрических машин. Укажите назначение электродвигателя и на каких машинах и механизмах он может быть ус-

7

тановлен. Ниже в табл.1.2 приведены электродвигатели, которые необходимо описать.

ТЕМА 1.4. Опережающий контроль изоляции и защитное отключение

Назначение устройств защитного отключения и устройств опережающего контроля изоляции. Особенности электрических сетей с изолированными режимами нейтрали. Принцип действия защитного отключения. Контроль изоляции напряжением нулевой последовательности, источниками постоянного тока, вертикальными схемами. Требования к характеристикам защиты от утечек. Требования, предъявляемые к защитному отключению.

Способы включения измерительных элементов. Методы обеспечения самоконтроля и исправности реле утечки. Измерительные элементы устройств защиты. Устройства компенсации токов утечки. Устройства защитного отключения в сетях постоянного тока.

8

Опережающий контроль блокировочными реле утечки БРУ. Защита от электропоражения закорачиванием на землю повреждённой фазы.

Л.[2], с. 221 – 284.

Контрольное задание по теме 1.4

Задача 6. Проведите анализ электрических схем реле утечек типа УАКИ, АЗАК, АЗПБ, АЗШ, 530-1140, АЗУР и др. и ответьте на вопросы:

1. Каким требованиям удовлетворяют и не удовлетворяют данные реле утечки?

2.Каков принцип их работы?

3.Как выполнена и включена измерительная схема?

4.Как обеспечен самоконтроль исправности схемы?

5.Обеспечивает ли схема опережающий контроль изоляции?

6.Как обеспечивается компенсация ёмкостной составляющей тока утечки?

Методические указания

Контрольную работу целесообразно выполнять совместно с лабораторной работой 2.7 "Аппаратура защитного отключения рудничных электроустановок".

ТЕМА 1.5. Электроснабжение подземных горных работ

Особенности электроснабжения подземных горных работ. Электроснабжение шахт и рудников с обособленным питанием подземных электроприёмников. Электроснабжение горных работ через ствол. Электроснабжение подземных горных работ через шурфы и скважины.

Л. [1], с. 115 – 127; 456 – 500; Л. [3], с. 3 – 34; 180 – 189; Л. [7], с. 140 – 142.

Контрольное задание по теме 1.5

Задача 7. Произвести технико-экономический расчёт по выбору экономического способа питания подземных горных работ (через ствол

9

шахты или энергетические скважины) для условий шахты, на которой вы работаете.

При сравнении вариантов необходимо учитывать: а) затраты на сооружение линий;

б) затраты на сооружение и перемещение энергетических сква-

жин;

в) затраты на эксплуатацию линий; г) надёжность электроснабжения;

д) стоимость потерь электрической энергии; е) условия безопасности.

ТЕМА 1.6. Подземные подстанции

Основное электрооборудование подземных подстанций. Комплектные распределительные устройства. Шахтные трансформаторы. Центральные подземные подстанции. Распределительные подземные пункты и стационарные трансформаторные подстанции. Передвижные трансформаторные подстанции.

Л. [1], с. 456 – 500; Л. [3], с. 146 – 163; Л. [7], с.152, 153, 424 – 428.

Контрольное задание по теме 1.6

Задача 8. Перечислите нормы и правила устройства ЦПП, РПП-6, ПУПП и энергопоездов согласно ПБ, ПТЭ. Приведите конкретные электрические схемы и рисунки.

Методические указания

Тему целесообразно изучать и защищать совместно с выполнением лабораторной работы 2.1 "Комплектные распределительные устройства" и 2.2 "Комплектные передвижные трансформаторные подстанции".

ТЕМА 1.7. Электрические сети в подземных выработках

Общие сведения о подземных сетях. Бронированные кабели, типы, обозначения, конструкции, назначение и область их применения. Гибкие и особогибкие кабели. Прокладка кабелей в подземных выработ-