Комбинированная система разработки месторождения

Определяем суммарную потребляемую мощность по высоковольтной нагрузке по формуле:

(4.1)

где УР_р - суммарная расчетная активная мощность, кВт;

УQ_р - суммарная расчетная реактивная мощность, кВар.

Определяем потребляемую мощность каждым низковольтным электроприемником и выбираем силовой трансформатор (табл.3) для его запитки:

(4.2)

где Р_р - расчетная активная мощность, кВт;

Q_р - расчетная реактивная мощность, кВар.

Принимаем для СБШ-250-55 силовой трансформатор ТМ-400-6/0,4

Принимаем для 2СБШ-200-40 силовой трансформатор ТМ-400-6/0,4

Так как освещения 3, потребляет мощность одним освещением S= 10 кВА, принимаем силовой трансформатор ТМ-25-6/0,4

Принимаем для ЦНС-60/8 силовой трансформатор ТМ-100-6/0,4

Определяем мощность главной понизительной подстанции, как сумму мощностей потребителей , по формуле:

S_ГПП = S_в/н + S_нн ,кВА (4.3)

S_ГПП = S_в/н + S_нн =1146,1+395,9+346,4+30+66,1=1984,5 кВА

Так как на участке находятся электроприемники второй категории по надежности электроснабжения, принимаем два трансформатора типа ТМ-2500-10/6.

Первый трансформатор - рабочий, второй - резервный.

4.5 Расчет сечений воздушных и кабельных ЛЭП

Перед началом расчета воздушных и кабельных линий электропередач принимаем:

-тип проводов - алюминиевые (А)

- тип гибкого кабеля для экскаватора - КГЭ-ХЛ, для буровых станков КГЭШ, КГ ХЛ.

-расстояние между опорами и высоту подвески проводов воздушных линий согласно ПУ

4.5.1 Расчет и выбор сечений воздушных и кабельных линий электропередач

Расчет начинаем с вычерчивания упрощенной схемы электроснабжения фидера.

Фидер 1

Фидер 2

Рисунок 4.1 - Упрощенная расчетная схема

Расчетный ток нагрузки для экскаваторов определяется по формуле:

(4.4)

где k_c - коэффициент спроса;

cos?- коэффициент мощности ;

з - КПД двигателя (для воздушных сетей з= 0,94 0,95.для кабельных - з = 0,97 0,99).

Выбор сечений проводов и кабелей производим по току нагрузки и по механической прочности.

Выбор сечений проводов и кабелей по механической прочности проводим по условиям, что минимальные сечения принимаются:

- для алюминиевых проводов - 35 мм²;

- для сталеалюминевых проводов - 25 мм²;

- стальных - 25мм².

Определяем расчетный ток нагрузки для экскаваторов:

Определяем расчетный ток нагрузки для водоотлива по формуле:

(4.5)

Определяем коэффициент трансформации трансформатора ТМ/6/0,4 по формуле:

(4.5.1)

где U₁ - напряжение с высокой стороны трансформатора, кВ;

U₂ - напряжение с низкой стороны трансформатора, кВ.

Определяем расчетный ток нагрузки с высокой стороны водоотлива:

(4.6)

Таблица 4.2 - Выбор воздушных и кабельных линий

Расчетный ток нагрузки участков фидерных (магистральных) ЛЭП рассчитывается как арифметическая сумма токов.

(4.7)

Фидер1:

L₁₂=L₁₁+L₁₀=38+0,9=38,9А

L₁₄=L₁₃+L₁₂=20,7+38,9=59,6А

L₁₆=L₁₅+L₁₄=59,6+0,9=60,5А

L₁₈=L₁₇+L₁₆=60,5+20,7=81,2А

Фидер2:

L₃=L₂+L₁=33,3+0,9=34,2А

L₅=L₄+L₃=34,2+87,9=122,1А

L₇=L₅+L₆=122,1+0,9=123А

L₉=L₈+L₇=123+6,3=129,3А

4.6 Проверка сечений кабелей по потерям напряжения при нормальном и пусковом режимах работы

Выбранные сечения воздушных и кабельных ЛЭП проверяем по потерям напряжения в номинальном и пусковом режимах

4.6.1 Проверка сечений кабелей по потерям напряжения в нормальном режиме

Выбранные сечения воздушных и кабельных ЛЭП проверяем по потерям напряжения в номинальном режиме работы

В длительном режиме электроприемников потери напряжения не должны превышать 5% от номинального.

Потерю напряжения в трехфазной ЛЭП, нагрузка в которой сосредоточена на конце провода определяется по формуле:

(4.8)

где - расчетный ток нагрузки, А;

- длина воздушной линии, км;

x₀ , r₀ - удельное индуктивное и активное сопротивление проводника на данном участке, Ом/км;

cos?_c, sin?_c - коэффициенты мощности средневзвешенные.

Длина фидера 1до наиболее отдаленного потребителя (бурового станка):

L_ф1=L₁₀+L₁₂+L₁₄ +L₁₆ +L₁₈=0,6+0,4+0,2+0,4+0,3=1,9км (4.9)

Длинна фидера 1 до наиболее мощного потребителя (ЭКГ-5И)

L_ф1.2=L₁₃+L₁₄+L₁₆ +L₁₈=0,8+0,2+0,4+0,3=1,7км

Потери напряжения в удаленной точке фидера 1:

Потери напряжения в мощной точке фидера 1:

Потери напряжения не превышают 5%, следовательно, сечения проводов подходят по данному условию.

Длина фидера 2 до наиболее отдаленного потребителя (бурового станка):

L_ф2=L₁+L₃+L₅+L₇ +L₉=1,0+0,1+0,3+0,1+0,3=1,7км (4.10)

Длинна фидера 2 до наиболее мощного потребителя (ЭШ-10/70):

L_ф2.2=L₄+L₅+L₇+L₉=0,7+0,3+0,1+0,3=1,4км

отери напряжения в удаленной точке фидера 2:

Потери напряжения в мощной точке фидера 2:

4.6.2 Проверка сечений кабелей по потерям напряжения в пусковом режиме

Проверка по падению напряжения по условию пуска производиться для самого мощного сетевого двигателя экскаватора.

Уровень напряжения на зажимах синхронного электродвигателя в момент его пуска должен удовлетворять условию:

(4.11)

(4.12)

где - напряжение на шинах ГПП при нормальном режиме работы всех электропотребителей участка, исключая наиболее мощный, ;

- номинальное напряжение сети, ;

- номинальный пусковой ток электродвигателя, А.

(4.13)

Определяем номинальный ток трансформатора собственных нужд:

(4.14)

Определяем пусковой ток экскаватора по формуле:

(4.15)

, - соответственно суммарное активное индуктивное сопротивление цепи от ГПП до зажимов электродвигателя, Ом;

(4.16)

(4.17)

- длина воздушной линии, км;

x₀ , r₀ - удельное индуктивное и активное сопротивление проводника на данном участке, Ом/км.

, Ом (4.18)

,Ом (4.19)

=0,641+0,897=1,53

где R_ТР и X_ТР - активное и индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом.

Определяем активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора по формуле:

(4.20)

где ?Р - потери мощности при к.з.;

S_ТР - номинальная мощность трансформатора, кВА.

Определяем индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора по формуле:

(4.21)

где U_К.З. % - напряжение к.з.

Расчет электрической сети производиться при условии работы всех асинхронных двигателей в длительном режиме с расчетной нагрузкой.

4.7 Расчет токов короткого замыкания

Вычисление токов короткого замыкания производим для:

- сопоставления и выбора наиболее рационального варианта построения схемы электроснабжения

- определения условий работы потребителей при аварийных режимах

- выбора и проверки электрических аппаратов, шин, изоляторов, силовых кабелей

- проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики

-проектирования защитных заземлений

-выбора средств ограничения токов короткого замыкания

- анализа происходящих аварий

4.7.1 Расчет токов короткого замыкания в высоковольтных сетях

Расчет производим методом относительных единиц, учитываем только индуктивные сопротивления отдельных элементов электрической цепи.

Задаемся базисными величинами: S_Б = = 100МВА; U_Б1 = 37 кВ; U_Б2 = 6,3 кВ

На расчетной схеме проставляем точки короткого замыкания.

Фидер 1

Фидер 2

Рисунок 4.2- Однолинейная схема фидера

Фидер 1

Фидер 2

Рисунок 4.3 - Схема замещения фидера

Определяем сопротивление трансформатора по формуле:

(4.25)

где S_Н - номинальная мощность силового трансформатора, МВА;

S_Б - базисная мощность силового трансформатора, МВА.

Определяем сопротивление каждого участка воздушной линии электропередач по формуле:

(4.26)

где U_Б2 - напряжение базисное, кВ.

Фидер 1:

Фидер 2:

Определяем сопротивление гибкого кабеля по формуле:

(4.27)

Фидер 1:

Фидер 2:

Определяем суммарное сопротивление до каждой точки короткого замыкания по формулам:

Фидер1:

УХ_К18= Х_ТР+Х_ВЛ18=2,6+0,098=2,69 (4.28)

УХК₁₆=Х_ТР+Х_ВЛ18+Х_ВЛ16=2,6+0,098+0,13=2,82

УХК₁₄=Х_ТР+Х_ВЛ18+ Х_ВЛ16 +Х_ВЛ14=2,6+0,098+0,13+0,065=2,89

УХК₁₂=Х_ТР+Х_ВЛ18+ Х_ВЛ16 +Х_ВЛ14+Х_ВЛ12=2,6+0,098+0,13+0,065+013=3,02

УХК₁₀=Х_ТР+Х_ВЛ18+Х_ВЛ16+Х_ВЛ4+Х_ВЛ12+Х_ВЛ10=2,6+0,098+0,13+0,065+0,13+0,19==3,21

УХК₁₇=Х_ТР+Х_ВЛ18+ Х_ВЛ17+Х_ГК1=2,6+0,098+0,26=2,95

УХК₁₅=Х_ТР+Х_ВЛ18+ Х_ВЛ16 +Х_ВЛ15=2,6+0,098+0,13+0,19=3,01

УХК₁₃=Х_ТР+Х_ВЛ18+Х_ВЛ16+Х_ВЛ14+Х_ВЛ13+Х_ГК3=2,6+0,098+0,13+0,065+0,26=3,15

УХК₁₁=Х_ТР+Х_ВЛ18+Х_ВЛ16+Х_ВЛ14+Х_ВЛ12+Х_ВЛ11=2,6+0,098+0,13+0,065+0,13+0,065=3,088

Фидер 2:

УХ_К9= Х_ТР+Х_ВЛ9=2,6+0,098=2,69

УХ_К7= Х_ТР+Х_ВЛ9+Х_ВЛ7=2,6+0,098+0,032=2,73

УХ_К5=Х_ТР+Х_ВЛ9+ Х_ВЛ7+Х_ВЛ5=2,6+0,098+0,032+0,098=2,82

УХ_К3= Х_ТР+Х_ВЛ9+ Х_ВЛ7+Х_ВЛ5+Х_ВЛ3=2,6+0,098+0,032+0,098+0,032=2,86

Х_ТР+Х_ВЛ9+Х_ВЛ7+Х_ВЛ5+Х_ВЛ3+Х_ВЛ1=2,6+0,098+0,032+0,098+0,032+0,32=3,18

УХ_К8= Х_ТР+Х_ВЛ9+Х_ВЛ8=2,6+0,098+0,19=2,88

УХ_К6=Х_ТР+Х_ВЛ9+Х_ВЛ7+Х_ВЛ6=2,6+0,098+0,032+0,065=2,79

УХ_К4=Х_ТР+Х_ВЛ9+Х_ВЛ7+Х_ВЛ5+Х_ВЛ4+Х_гк8=2,6+0,098+0,032+0,098+0,22=3,04

УХ_К2=Х_ТР+Х_ВЛ9+Х_ВЛ7+Х_ВЛ5+Х_ВЛ3+Х_ВЛ2=2,6+0,098+0,032+0,098+0,032+0,065==2,92

Определяем базисный ток короткого замыкания по формуле:

(4.29)

Определяем трехфазный ток короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

,кА (4.30)

Определяем двухфазный ток короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

(4.31)

Определяем ударный ток короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

(4.32)

где k_У - ударный коэффициент, k_У = 1,8.

Определяем действующее значение токов короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

,кА (4.33)

Определяем мощность короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

,МВА (4.34)

Данные расчетов сводим в таблицу 4.3

Таблица 4.3 - Токи короткого замыкания в высоковольтных сетях.

4.7.2 Расчет токов короткого замыкания в низковольтных сетях

Расчет токов короткого замыкания в низковольтных сетях ведем методом именованных единиц, выражая: напряжение в кВ, мощность в кВА, сопротивление в мОм.

Фидер 1

Фидер 2

Рисунок 4.4 - Расчетная схема

Фидер 1

Фидер 2

Рисунок 4.5 - Схема замещения

Определяем сопротивление питающей системы по формуле:

(4.35)

где S_к.з - мощность короткого замыкания до данной точки короткого замыкания, кВА

Фидер 1:

Фидер2:

Определяем индуктивное сопротивление трансформатора по формуле:

(4.36)

Фидер1:

Фидер 2:

Определяем активное сопротивление трансформатора по формуле:

(4.37)

Фидер1:

Фидер2:

Определяем индуктивное сопротивление гибкого кабеля по формуле:

(4.38)

Фидер1:

Фидер2:

Определяем активное сопротивление гибкого кабеля по формуле:

(4.39)

Фидер 1:

Фидер 2:

Определяем суммарное индуктивное сопротивление до точек короткого замыкания по формулам:

УХ_К2 = Х_С15 + Х_Тр1 + Х_ГК2 , (4.40)

Фидер 1:

УХ_К2 = 4,829+288+9,4=302,229 мОм

УХ_К4 = 4,926+288+9,4=302,326мОм

УХ_К5 = 5,150+18+17=10,15 мОм

Фидер2:

УХ_К6 = Х_С3 + Х_Тр4 + Х_ГК6 , мОм

УХ_К6 = 4,616+72+9,4=86,016 мОм

УХ_К7 = 4,462+288+23,5=315,962 мОм

УХ_К9 = 4,766+288+23,5=316,266мОм

УХ_К10 = 5,097+18+17=40,097 мОм

Определяем суммарное активное сопротивление до точек короткого замыкания по формулам:

УR_К2 = R_ТР1 + R_Г.К2 ,мОм (4.41)

Фидер 1:

УR_К2 =112+153,6=265,6 мОм

УR_К4 =112+153,6=265,6 мОм

УR_К5 =47,5+5,5=53 мОм

Фидер 2:

УR_К2 = R_ТР4 + R_Г.К6 ,мОм

УR_К6 = 112+31,52=143,52 мОм

УR_К7 = 280+153,6=433,6 мОм

УR_К9 = 280+153,6=433,6 мОм

УR_К10= 47,5+5,5=53 мОм

Определяем полное сопротивление до точек короткого замыкания по формуле:

(4.42)

Определяем трехфазный ток короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле::

кА (4.43)

Определяем двухфазный ток короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

(4.44)

Определяем ударный ток короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

(4.45)

Определяем действующее значение токов короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

,кА (4.46)

Определяем мощность короткого замыкания в каждой точке короткого замыкания по формуле:

(4.47)

Данные расчета сводим в таблицу 4.4

Таблица 4.4 - Токи короткого замыкания в низковольтных сетях

4.8 Выбор приключательных пунктов для подключения экскаваторов. Выбор ПКТП для запитки низковольтной аппаратуры. Расчет и выбор уставок тока

Электрические аппараты, изоляторы, токоведущие устройства в условиях эксплуатации работают в трех основных режимах:

- Надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается правильным выбором их по режимам работы. Аппараты выбираем по номинальным значениям тока и напряжения.

- Для запитки высоковольтной аппаратуры выбираем приключательные пункты типа КРУПЭ-10-для экскаваторов, ЯКНО-10У - линейные приключательные пункты, для питания низковольтной аппаратуры принимаем трансформаторные подстанции типа ПКТП.

4.8.1 Расчет и выбор уставок тока в высоковольтных сетях

Определяем пусковой ток сетевого двигателя экскаватора по формуле:

Определяем номинальный ток трансформатора собственных нужд по формуле:

Определяем пусковой ток экскаватора по формуле:

Определяем ток трансформатора по формуле:

(4.48)

Принимаем трансформатор тока ТПЛ10-100/5

Принимаем трансформатор тока ТПЛ10-200/5

Определяем ток реле по формуле:

(4.49)

где К_ТТ - коэффициент трансформации трансформатора тока;

k_З - коэффициент запаса, k_З= 1,1.

Из стандартного ряда: 5,2; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5; 20. Принимаем ток уставки реле I_УР = 5,2

Определяем ток уставки с высокой стороны по формуле:

(4.50)

Проверка:

(4.51)

ЭКГ-5А:

13,45 ?1,5

ЭКГ-5А:

12,55 ?1,5

ЭШ 10/70:

5,2 ?1,5

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.5.

Таблица 4.5 - Выбор уставок тока в высоковольтных сетях

4.8.2 Расчет плавких вставок предохранителей и уставок АВМ для защиты низковольтных электроприемников

Определяем пусковой ток освещения по формуле:

(4.55)

Определяем ток уставки для освещения по формуле:

(4.56)

Принимаем автоматический выключатель А3700, I_УСТ = 40А.

Проверка:

Фидер 1:

12,4 ? 1,5

12,42 ? 1,5

Фидер 2:

9,3 ? 1,5

9,3 ? 1,5

Определяем ток плавкой вставки для защиты высокой стороны трансформатора по формуле:

(4.57)

Принимаем предохранитель ПК-6Н, I_пл.вст = 2А.

Определяем пусковой ток двигателя компрессора бурового станка по формуле:

(4.58)

Определяем номинальный ток бурового станка по формуле:

(4.59)

Определяем пусковой ток бурового станка по формуле:

(4.60)

Определяем ток уставки для бурового станка по формуле:

(4.61)

Принимаем автоматический выключатель АВМ, I_УСТ = 2000А.

Принимаем автоматический выключатель АВМ, I_УСТ = 1700А.

Проверка:

(4.62)

Фидер 1:

Фидер 2:

Определяем ток плавкой вставки для защиты высокой стороны трансформатора по формуле:

(4.63)

Принимаем предохранитель ПК-6Н, I_ПЛ.ВСТ = 150А.

Определяем пусковой ток тех.комплекса по формуле:

(4.64)

Определяем ток уставки для тех.комплекса по формуле:

(4.65)

Принимаем автоматический выключатель АВМ, I_УСТ = 500А.

Проверка:

(4.66)

Определяем ток плавкой вставки для защиты высокой стороны трансформатора по формуле:

(4.67)

Принимаем предохранитель ПК-6Н, I_пл.вст = 15А.

4.9 Устройство и расчет сети заземления

В соответствии с ПТЭ и ПТБ при эксплуатации электроустановок при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом должны быть сооружены защитные заземляющие устройства, к которым надежно подключаются металлические части электроустановок и корпуса электрооборудования, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением в случае пробоя изоляции.

Заземления осуществляем с помощью устройств, которые представляют собой совокупность заземлителя и проводников соединяющих заземляемые части электроустоновок с заземлением.

На разрезах заземление выполняется общим для всех электроустановок и его сопротивление не должно превышать 4 Ом до самой удаленной точки

4.9.1 Расчет сети заземления

Расчет сопротивления заземления выполняем из условия:

(4.68)

где R_З.пр - сопротивление магистрального провода, Ом;

R_З.ж - сопротивление заземляющих жил кабелей, Ом;

R_{З.к -} сопротивление заземляющего контура, Ом.

В качестве магистрального заземляющего проводника принимаем АС-70, R₀ = 0,46 Ом/км.

Определяем сопротивление заземляющего магистрального провода по формуле:

(4.69)

Фидер 1:

Фидер 2:

где L - длина воздушной ЛЭП с учетом отпаек, определяется по формуле:

Фидер1:

(4.70)

Фидер 2:

Определяем сопротивление заземляющих жил гибких кабелей по формуле:

(4.71)

Фидер 1:

Фидер 2:

где г - удельная проводимость меди, г = 58м/Ом·мм²;

S - сечение заземляющей жилы кабеля, мм².

Определяем общее сопротивление заземляющих жил гибких кабелей по формуле:

(4.72)

Фидер 1:

Фидер 2:

Определяем максимально допустимое сопротивление заземляющего контура по формуле:

(4.73)

Фидер 1:

Фидер 2:

Для выполнения заземляющего контура принимаем заземлители - стальные трубы диаметром d_тр = 5,8см, длиной ? _тр.=300см. Трубы соединяются между собой стальным прутом диаметром d_пр = 1см, длиной ? _пр.=3000см. Трубы заглубляются в грунт на расстоянии 50см от поверхности земли. В качестве грунта принимаем алевролиты.

Определяем сопротивление одной трубы по формуле:

(4.74)

где с_{0 -} удельная проводимость грунта;

?_тр - длина трубы, см;

d_тр - диаметр трубы, см;

t -расстояние от поверхности земли до середины трубы, определяется по формуле:

(4.75)

где t ^/ - расстояние от поверхности земли до прута, см.

Определим количество труб в заземляющем контуре по формуле:

Фидер 1:

(4.76)

Фидер 2:

Принимаем ближайшее большее четное число n_тр. = 10шт.

Определяем сопротивление соединительного прута по формуле:

(4.77)

Определяем общее сопротивление заземляющего контура с принятым числом труб, с учетом экранирования по формуле:

Фидер 1:

(4.78)

Фидер 2:

где з_пр , з_тр коэффициенты экранирования заземлителей и соединительного прута.

Определяем общее сопротивление сети заземления по формуле:

Фидер 1:

(4.79)

(4.80)

Фидер 2:

Условие выполняется, что удовлетворяет требованиям ПТБ и ПТЭ в электроустановках при разработке месторождений полезных ископаемых на ОГР.

Результаты сводим в таблицу 4.6.

Таблица 4.6- Расчет сети заземления

5. Экономическая часть

5.1 Выбор режима работы участка и рабочих

Участок работает 30 дней в месяц. Рабочие работают по скользящему графику по 12 часов в смену, режим работы двухсменный. Каждый рабочий делает по 16 выходов.

5.2 Расчет производительности добычного экскаватора и определение месячной нагрузки на очистной забой

Эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле

, м³/час (5.1)

где Е - емкость ковша, м³;

- коэффициент заполнения ковша;

- коэффициент разрыхления горной массы;

, время цикла, сек;

- коэффициент использования оборудования во времени.

Эксплуатационная производительность добычного экскаватора ЭКГ-5А определяется по формуле

, м³/час (5.1)

где Е - емкость ковша, м³;

- коэффициент заполнения ковша;

- коэффициент разрыхления горной массы;

, время цикла, сек;

- коэффициент использования оборудования во времени.

м³/час.

Определяем сменную производительность добычного экскаватора по формуле:

, м³/см. (5.2)

где - продолжительность смены, час.

м³/см.

Добыча за смену определяется по формуле:

, т (5.3)

где - объемный вес угля, 1,3т/м³.

т.

Определяем суточную производительность добычного экскаватора

, м³/сутки. (5.4)

где - количество смен, см.

м³/сутки.

Добыча за сутки определяется по формуле:

, т (5.5)

где - объемный вес угля, 1,3т/м³.

т.

Определяем месячную производительность добычного экскаватора

, м³/см. (5.6)

где - количество рабочих дней по добыче, дней.

м³/мес.

Добыча за месяц определяется по формуле:

, т (5.7)

где - объемный вес угля, 1,3т/м³.

т

Эксплуатационная производительность добычного экскаватора ЭКГ-5А определяется по формуле

, м³/час (5.2.1)

где Е - емкость ковша, м³;

- коэффициент заполнения ковша;

- коэффициент разрыхления горной массы;

, время цикла, сек;

- коэффициент использования оборудования во времени.

м³/час.

Определяем сменную производительность добычного экскаватора по формуле:

, м³/см. (5.2.2)

где - продолжительность смены, час.

м³/см.

Добыча за смену определяется по формуле:

, т (5.2.3)

где - объемный вес угля, 1,3т/м³.

т.

Определяем суточную производительность добычного экскаватора

, м³/сутки. (5.2.4)

где - количество смен, см.

м³/сутки.

Добыча за сутки определяется по формуле:

, т (5.2.5)

где - объемный вес угля, 1,3т/м³.

т.

Определяем месячную производительность добычного экскаватора

, м³/см. (5.2.6)

где - количество рабочих дней по добыче, дней.

м³/мес.

Добыча за месяц определяется по формуле:

, т (5.2.7)

где - объемный вес угля, 1,3т/м³.

т

Komatsu PC-3000

м³/час. (5.3.1)

Определяем сменную производительность вскрышного экскаватора по формуле:

, м³/см. (5.3.2)

где - продолжительность смены, час;

м³/см.

Определяем суточную производительность вскрышного экскаватора

, м³/сутки. (5.3.3)

где - количество смен, см.

м³/сутки.

Определяем месячную производительность вскрышного экскаватора

, м³/см. (5.3.4)

где - количество рабочих дней по добыче, дней.

м³/мес.

ЭШ10/70

м³ (5.4.1)

Определяем сменную производительность вскрышного экскаватора по формуле:

, м³/см. (5.4.2)

где - продолжительность смены, час.

м³/см.

Определяем суточную производительность вскрышного экскаватора

, м³/сутки. (5.4.3)

где - количество смен, см.

м³/сутки.

Определяем месячную производительность вскрышного экскаватора

, м³/см. (5.4.4)

где - количество рабочих дней по добыче, дней.

м³/мес.

Полученные данные сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Производительность экскаваторов

Определяем сменную производительность автосамосвалов по вскрыше по формуле:

, т/см (5.5)

где - грузоподъемность самосвала, м^3;

- длительность смены, час;

- время одного рейса, мин;

- коэффициент использования оборудования во времени.

м³/см.

м³/см.

Определяем число автосамосвалов для бесперебойной работы экскаватора:

, шт (5.6)

где - эксплуатационная производительность экскаватора, м³;

- сменная производительность автомобиля, м³.

Komatsu PC-3000 - - принимаем 2 автосамосвала

ЭКГ 5А - - принимаем 2 автосамосвала.

ЭКГ 5А - - принимаем 2 автосамосвала.

Определяем объем бульдозерных работ по формуле

, м³ (5.7)

где - коэффициент заваленности забоя.

м³

Определяем число работающих бульдозеров по формуле:

, шт (5.8)

где П_б - производительность бульдозера, м³.

принимаем 4 бульдозера.

5.3 Расчет норм выработки

При погрузке полезного ископаемого в автотранспорт норма выработки определяется по формуле

, м³ (5.9)

где - продолжительность смены, 20 мин;

- время на выполнение подготовительно-заключительных операций, 25-30 мин;

- время на личные надобности, 5-15 мин;

- время технологических перерывов из-за неравномерности подачи автотранспорта под погрузку, 30 мин;

- время погрузки автотранспорта, 3 мин;

- время установки автомобиля под погрузку, 1-2 мин;

- объем горной массы в автосамосвале, м³;

- коэффициент перевода на 12-и часовую смену, 1,714;

- коэффициент температурный, 0,83;

- горно-геологический коэффициент, 0,8.

м³

м³

м³

При экскавации горной массы в отвал:

Н_выр=(Т_см - Т_пз - Т_отд - Т_лн - Т_рп)•, м³; (5.10)

где Т_см - продолжительность смены, мин.;

Т_пз - время на выполнение подготовительно-заключительных операций, мин.;

Т_отд - время на отдых, мин.;

Т_лн - время на личные надобности, мин.;

Т_рп - время регламентированных перерывов, мин.;

Т_ц - оперативное время на цикл экскавации, сек.;

Q_к - объём горной массы в ковше, м³.

Q_к = Е k_экск =10•0,8 =8м³;

где Е - объём ковша, м³;

k_экск - коэффициент экскавации.

Производительность бурового станка рассчитывается по формуле:

Н_б=м/смену; (5.11)

где Т_см - продолжительность смены, мин.;

Т_пз - время на выполнение подготовительно-заключительных операций, мин.;

Т_о - время на выполнение основных операций, приходящихся на 1 м. бурения, (10 мин);

Т_в - время на выполнение вспомогательных операций, приходящихся на 1 метр бурения, (2 мин);

k_о - коэффициент на отдых, (k_о=0,08-0,15).

5.4 Расчет явочного и списочного состава трудящихся по участку

Численность рабочих основных профессий по вскрыше и по добыче полезного ископаемого, рабочих сдельщиков, определяется по формуле:

, чел (5.12)

где - суточная производительность экскаватора, м³;

- состав звена, (2 человека);

- норма выработки звена, т;

- коэффициент выполнения норм выработки.

Коэффициент выполнения норм выработки определяется по формуле:

, (5.13)

где - сменная производительность экскаватора, м³/см.

человека по вскрыше для Komatsu PC-3000

человека по добыче для ЭКГ5А

человека по добыче для ЭКГ5А

человека по экскавации для ЭШ 10/70

Списочная численность определяется путем умножения явочной численности на коэффициент списочного состава

, человек (5.14)

Если участок работает с непрерывной рабочей неделей, то коэффициент списочного состава можно определить по следующей формуле:

, (5.15)

где Т_к. - календарное число дней в году (365);

Т_пр - число праздничных дней в году (11);

Т_вд - число выходных дней рабочего по графику (104);

Т_о - средняя продолжительность отпуска, дни (28,33,35,42);

Т_п - прочие неявки, (1-2).

Расчет сводим в таблицу 5.2

Таблица 5.2 - Расчет списочного состава работников

Явочная численность рабочих по участку определяется как сумма сдельщиков и повременщиков:

человек (5.16)

Списочная численность рабочих по участку определяется как сумма сдельщиков и повременщиков:

человек (5.17)

Списочная численность трудящихся по участку определяется как сумма рабочих и РСС:

человек (5.18)

5.5 Расчет производительности труда

Производительность рабочего по добыче на выход определяется по формуле:

т/чел (5.19)

где - суточная производительность экскаватора, м³;

- явочная численность рабочих по добыче, человек.

Среднемесячная производительность рабочего по добыче определяется по формуле:

т/чел (5.20)

где - месячная производительность экскаватора, м³;

- списочная численность рабочих по добыче, человек.

Средняя производительность трудящегося определяется по формуле:

т/чел (5.21)

где - месячная производительность экскаватора, м³;

- списочная численность трудящихся, человек.

5.6 Расчет затрат на производство по элементам

5.6.1 Расчет затрат по элементу «Оплата труда»

Прямая сдельная заработная плата рабочих бригады составит:

р. (5.22)

где -месячный объем работ, т;

- комплексная расценка, р.

р. (5.23)

Прямая сдельная заработная плата рабочих бригады

р - Komatsu PC-3000

р - ЭКГ-5А

р - ЭКГ-5А

ЭШ 10/70

Заработная плата рабочих сдельщиков начисляется по формуле:

р. (5.24)

где - месячная прямая зарплата рабочих-сдельщиков, р.;

- сумма премии по итогам работы за месяц, р (80% от прямой зарплаты);

- доплата за руководство бригадами, р.;

- доплата за работу в вечерние и ночные смены, р.;

- районный коэффициент, 1,3.

Сумма премии:

, р. (5.25)

.

Доплата за работу в вечерние и ночные смены

р. (5.26)

р.

Средняя заработная плата рабочего сдельщика составит

р. (5.27)

где - сумма зарплаты рабочих-сдельщиков, р.;

- списочная численность рабочих сдельщиков, человек;

Расчет зарплаты рабочих-повременщиков сведем в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Расчет зарплаты рабочих-повременщиков

Расчет зарплаты РСС сводим в таблицу 5.4.

Таблица 5.4- Расчет зарплаты руководителей, специалистов и служащих

Фонд заработной платы по участку составит:

, р (5.28)

где З_сд- сумма зарплаты рабочих-сдельщиков , р;

З_повр - сумма зарплаты рабочих-повременщиков, р;

З_окл - сумма зарплаты руководителей , р.

р

Себестоимость 1т угля (1м выработки) по элементу "Оплата труда" составит:

р. (5.29)

где З_уч - фонд зарплаты по участку, р.;

Д_мес - месячный объем работ, т.

5.6.2 Расчет затрат по элементу «Отчисления на социальные нужды»

Затраты на социальные нужды вычисляются по формуле:

р. (5.30)

где З_уч - фонд зарплаты по участку, руб.;

К_%- процент начисления на социальные нужды, %.

Себестоимость 1т по элементу "Отчисления на социальные нужды" вычисляется по формуле:

р. (5.31)

где З_соц.н - затраты на социальные нужды, р.;

Д_мес - месячный объем добычи по участку, т.

5.6.3 Расчет затрат по элементу «Амортизация»

Расчет амортизационных отчислений ведется с учетом полной первоначальной стоимости применяемого оборудования (основных фондов) и норм амортизации на полное восстановление.

Расчет ведется по следующей формуле:

, р. (5.32)

где П_о - полная первоначальная стоимость каждого вида оборудования, р.;

Н_А - годовая норма амортизации на данный вид оборудования, %;

12 - двенадцать месяцев в году.

Для определения размера амортизационных отчислений за месяц применяем табличный метод.

Таблица 5.5 - Расчет амортизационных отчислений

Себестоимость 1т по элементу "Амортизация" составит:

р (5.33)

где А_м - месячная сумма амортизации, р.;

Д_мес - месячный объем работ, т.

5.6.3 Расчет затрат по элементу «Материальные затраты»

Затраты на запасные части определяем по формуле:

(5.34)

где - сумма амортизационных отчислений по участку, р;

- процент стоимости запасных частей, %.

Расчет затрат на горюче-смазочные материалы рассчитываются по формуле:

(5.35)

где - норма расхода горюче-смазочного материала за месяц, кг

- стоимость единицы ГСМ, р.

Определяем затраты на горюче-смазочные материалы по каждому виду оборудования и данные заносим в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 - Затраты на горюче-смазочные материалы

Расчет затрат на использование канатной продукцией можно определить по формуле:

(5.36)

где - норма расхода канатов на 1000000 м³ горной массы, м;

- стоимость 2 метра каната, р.

Определяем затраты на канатную продукцию по каждому экскаватору и данные заносим в таблицу 5.7.

Таблица 5.7 - Затраты на канатную продукцию

Для определения затрат на электроэнергию необходимо установить мощность двигателей используемых экскаваторов и мощности трансформаторов. Данные занесем в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 - Мощности двигателей экскаваторов

Определяем мощности экскаваторов по формуле:

,кВт (5.37)

где - мощность главных приводов сетевого двигателя, кВт;

- мощность двигателя собственных нужд, кВт;

- коэффициент мощности трансфоматора,0,7.

кВт.

кВт.

Далее находим заявочную мощность экскаваторов:

, кВт (5.38)

где - коэффициент участия предприятия в максимальных нагрузках, (0,5-0,8).

кВт.

кВт.

Определяем суммарное количество потребляемой электроэнергии по формуле:

, кВт (5.39)

где - коэффициент использования оборудования во времени;

- время работы экскаватора за месяц, час.

кВт

кВт

Находим общую стоимость расходуемой электроэнергии.

Расчет ведем по следующей формуле:

, р (5.40)

где - стоимость 1 кВт заявленной мощности, р.;

- стоимость 1кВт потребляемой энергии, р.

р.

Для расчёта затрат на взрывчатые материалы необходимо произвести следующие расчёты:

Таким образом, общие затраты по элементу «Материальные затраты» равны:

, р (5.41)

где - затраты на запасные части, р;

- затраты на горюче-смазочные материалы, р;

- затраты на замену канатов, р;

- затраты на потребляемую электроэнергию, р.

Себестоимость 1т угля по элементу "Материальные затраты" составит:

р (5.42)

где З_м - сумма материальных затрат по участку, р.;

Д_мес - месячный объем работ, т.

5.6.4 Расчёт стоимости услуг на производство буровзрывных работ

Расчёт затрат на производство буровзрывных работ, оказываемых сторонней организацией можно определить по следующим формулам:

Затраты на бурение:

З_бур=n_скв n_взр L_скв Ц_м , р. (5.43)

З_бур=200 1 250 16= 800000 р.

З_бур=235 1 250 19= 1116250 р.

где - n_скв - необходимое количество скважин для проведения БВР, шт.;

n_взр - необходимое количество взрывов, шт.;

L_скв - длина скважины, м.;

Ц_м - стоимость 1 метра бурения скважины, р.

Затраты на услуги мастеров-взрывников определяются из расчёта стоимости разрыхленной взрывом горной массы:

З_м-в=Q_мес Ц_изм , р. (5.44)

З_м-в= 775195,2 150= 116279280 р.

где - Q_мес - месячный объём вскрышных работ, м³;

Ц_изм - стоимость измельчения 1 м³ горной массы, р.

Общие затраты на проведение буровзрывных работ равны:

З_бвр= З_бур+З_м-в , р. (5.45)

З_бвр= 1916250+116279280 = 118195530 р.

где - З_бур - затраты на бурение, р.;

З_м-в - затраты услуг мастеров-взрывников, р.

Себестоимость 1 тонны угля по элементу «Услуги БВР» составит:

С_бвр= , р./т; (5.46)

С_бвр== 271,44 р/т

Где - З_бвр - сумма затрат по участку на производство БВР, р.;

Д_мес - месячный объём добычи по участку, тонн.

5.6.5 Расчет расходов на транспортировку вскрышных пород и угля

Затраты на транспортировку горной массы и полезного ископаемого можно определить по формуле:

, р; (5.47)

где - объем перевозимой горной массы, м³;

- стоимость перевозки 1 м³ горной массы, р/км;

- длина транспортировки, км.

Расчет для транспортировки вскрышных пород и угля производим отдельно и полученные данные заносим в таблицу 5.8.

Таблица 5.8 - Услуги по транспортировке угля и породы

Себестоимость 1т угля по элементу "Транспортировка" составит:

р (5.48)

где З_тр - сумма затрат на транспортировку, р.;

Д_мес - месячный объем работ, т.

5.7 Расчет структуры себестоимости

Расчет структуры себестоимости 1 тонны угля сводим таблицу.

Структура себестоимости определяется по формуле:

(5.49)

Таблица 5.9 - Расчет структуры себестоимости

5.8 Расчет показателей использования основных фондов

Фондоотдача - показывает, сколько продукции в натуральном или денежном выражении приходится на рубль основных фондов или на 1000 рублей:

т/р. (5.50)

где Д_м - месячный объем продукции, т;

П_о - первоначальная стоимость, р.

Фондоемкость - показывает, сколько рублей основных фондов приходится на выпуск единицы продукции (обратный показатель фондоотдачи).

(5.51)

Фондовооруженность - показывает, сколько рублей основных фондов приходится на одного списочного человека.

р/чел. (5.52)

где П_о - полная первоначальная стоимость основных фондов, р.;

N_cп - списочная численность (рабочих-сдельщиков и повременщиков).

5.9 Расчет условно-годовой экономии

Расчет условно-годовой экономии за счет снижения себестоимости определяется как разность между фактической себестоимостью единицы продукции по участку и расчетной (проектной) себестоимостью единицы продукции умноженной на годовой выпуск продукции.

Э_{усл.год.} = (С_ф - С_уч) ^. Д_г = (384-383,25)•5225126,4=3918844,8 (5.53)

где С_уч - проектная себестоимость единицы продукции, р;

С_ф - фактическая себестоимость единицы продукции, р;

Д_год - объем работ годовой, т (м).

Основные технико-экономические показатели сводим в таблицу 5.10.

Таблица 5.10 - Технико-экономические показатели

6. Специальная часть

6.1 Компенсация емкостных токов однофазного замыкания на землю

Рост протяженности карьерных сетей, широкое применение и внедрение кабельных линий и электрооборудования большой единичной мощности приводит к возрастанию емкостных токов замыкания на землю. Согласно действующим нормативам, в сетях угольных разрезов, как правило, емкостный ток металлического однофазного замыкания на землю не должен превышать 15А.

Одно из наиболее распространенных средств уменьшения тока замыкания на землю - это включение в нейтраль системы регулируемого индуктивного сопротивления. В сети возникает соответствующий индуктивный ток, компенсирующий емкостный ток однофазного замыкания на землю.

В компенсированной сети через место замыкания на землю проходят емкостный ток замыкания на землю L_c, индуктивный ток компенсирующего устройства I_L, сдвинутый на угол, близкий к 180°, а также активный ток I_а. При наличии гармоник результирующий ток замыкания на землю

(6.1)

где (i--порядок гармоники; n --число гармоник.

При пренебрежении активной составляющей и высшими гармониками ток замыкания окажется равным

(6.2)

где I_c = 3•U_ф•??•С; IL= U_ф/??•L_к.

В этом случае полная компенсация сети будет возможна, если I_L=I_c, а индуктивное сопротивление компенсирующего устройства X_L=??•L_k=(3??•С)^-1. Соответствующее такому режиму резонансной настройки значение индуктивности L_к= (3•??•2•C)^-1.

В общем случае при резонансной настройке остаточный ток через место замыкания на землю имеет минимальное значение и содержит в основном нескомпенсированный активный ток I_а (обусловлен активными сопротивлениями компенсирующего устройства, проводов, обмоток, трансформаторов) и токи высших гармоник I_г. При отклонении от резонансной настройки компенсации (I_L?I_c) в остаточном токе замыкания будет также нескомпенсированный емкостный или перекомпенсированный индуктивный ток.

Рекомендуемая область применения компенсации -- карьерные сети с токами замыкания на земле более 10-15А. Для целей компенсации в основном используют однофазные компенсирующие аппараты - дугогасящие реакторы (ДГР). В большинстве случаев вторичные обмотки питающих трансформаторов соединены в треугольник, поэтому ДГР наиболее часто подключают между нейтралью обмотки высшего напряжения трансформаторов собственных нужд или специальных заземляющих трансформаторов и землей.

Мощность ДГР подсчитывают по формуле:

Q_p = m•I_C•U_ф, (6.3)

где m -- коэффициент, учитывающий развитие сети (m=1,25);

U_ф -- фазное напряжение сети.

С учетом сравнительно небольших токов замыкания на землю I_C, подлежащих компенсации в карьерных сетях, достаточно предусматривать один ДГР соответствующей мощности, устанавливаемый в наиболее удобном месте сети.

ДГР подразделяют на устройства со ступенчатым (дискретным) и плавным (непрерывным) регулированием индуктивности. К первым относятся ДГР с изменением числа витков, ко вторым -- ДГР с регулируемым воздушным зазором в магнитной цепи (плунжерные) и с подмагничиванием магнитной системы постоянным током.

В серийных ДГР с отпайками (типа РЗДСОМ) имеется несколько ответвлений обмотки компенсации и индуктивность регулируется ступенчато в диапазоне 1--2. Такие ДГР просты по конструкции, имеют линейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) и практически не расходуют электроэнергию на настройку.

За счет более рационального секционирования обмотки и замены механического переключателя тиристорными ключами возможно мелкоступенчатое автоматическое переключение индуктивности. При этом увеличивается глубина регулирования индуктивного тока до 3--5, а шаг регулирования тока обеспечивает настройку компенсации с отклонением от резонанса не более 31%; обеспечивается высокое быстродействие -- ток на любое дискретное значение переключается дистанционно за сотые доли секунды. Принципиальная электрическая схема реактора с тиристорными ключами, представляющими блок из встречно-параллельно соединенных силовых управляемых тиристоров. Управляющие импульсы на ключи поступают от системы автоматического регулирования.

У плунжерных ДГР индуктивность регулируется плавно за счет изменения воздушного зазора между подвижными частями магнитопровода (плунжерами) без предварительного отключения ДГР. Глубина регулирования индуктивности 6-10 при малых нижних пределах индуктивного тока. Серийно выпускаются ДГР плунжерного типа РЗДПОМ - 120/6У1 на напряжение 6,6/ кВ и предельные токи 5,2--26,2 А.

В ДГР с подмагничиванием индуктивность регулируется изменением тока подмагничивания от тиристорных систем управления. На среднем стержне трехстержневого магнитопровода реактора расположена обмотка переменного тока, а на крайних -- включенные встречно-последовательно соединенные одинаковые обмотки подмагничивания постоянного тока. Преимущества таких ДГР -- отсутствие подвижных частей и высокое быстродействие (время изменения индуктивного тока 0,5--2 с).

С учетом значительной динамики карьерных сетей необходимо применять автоматическое регулирование настройки ДГР. В зависимости от того, на какую величину компенсированной сети реагируют автоматические устройства, применяют следующие способы автоматической настройки компенсирующих аппаратов: