Электроснабжение горных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Мирнинский политехнический институт (филиал )

Якутского Государственного Университета

им. М. К. Аммосова

Отчет по производственной практике

На тему: Электроснабжение горных предприятий

Выполнил студент группы ЭС-ОО: Голубев Ю.А.

Принял : Зав. кафедрой электроснабжения и горной

механики Юрченко А. В.

Мирный 2004 г.



Введение

Коренное месторождение алмазов трубки «Юбилейная» открыто в 1975 г. в 15 км к северо-западу от пос. Айхал. Строительство карьера «Юбилейный» и предприятия на его поверхности АТТ карьера «Юбилейный» начато в 1985 г. по проекту института Якутнипроалмаз

Кимберлитовая трубка состоит из трех рудных столбов: восточного, центрального и западного, сложенных различными типами руд, и характеризуется специфическими текстурно-структурными признаками, вещественным составом и содержанием алмазов.

Площадь центрального рудного столба с глубиной значительно снижается. Восточный и западный рудные столбы имеют лайкообразную форму.

Трубка находится в зоне сплошного распространения многолетнемерзлых пород.

Межмерзлотные воды на месторождении не отмечены, исключение составляют зоны талых грунтов под озерами. Поэтому в настоящее время в карьер поступают подземные воды, содержащиеся в подземных таликах озер Безымянного и Травянистого. Откачиваемые из таликов воды по составу пресные, гидрокарбонатные, кальциевые, магниевые с минерализацией от 200 до 500 мг/л.

Запасы месторождения обеспечивают работу карьера «Юбилейный» в течение 23 лет. Этот карьер среди родственных предприятий является одним из крупнейших.. Первоначальный проект неоднократно корректировался институтом, который и сейчас совместно со специалистами АГОКа является автором всех проектных проработок по данному месторождению.

По ныне действующему проекту годовая производительность карьера по добыче составляет 10 млн т кондиционной руды, по горной массе--19,8 млн.т. Система разработки -- транспортная с внешним отвалообразованием.

Высота рабочих уступов 15 м, ширина предохранительных берм 15--18 м, транспортных -- 36 м. Углы откосов уступов во вмещающих породах: поверхность -- отм. +560 м--45°, отм. 560 м -- отм. 530 м -- 750, отм. +515 м и ниже 750* Рабочая зона карьера при текущей глубине 150 м достигала следующих параметров: длина -- 1520 м, ширина 1260 м. Абсолютная отметка дна -- +470 м.

Карьер оснащен современным горнотранспортным оборудованием, производимым на отечественных и зарубежных заводах. Буровой парк для бурения взрывных скважин представлен 11 станками шарошечного бурения СБШ-250 МН Воронежского завода. ‚ взрывной отбойки горной массы на карьере используют рассыпные тротила содержание ВВ:

граммонит 79/21, грануллиты АС-4, АС-8, гранулотол. Не посредственное заряжание скважин осуществляется в основном вручную. Удельный расход ВВ составляет при отбойке руды -- 0,508, при отбойке породы -- 0,535 кг/м Относительно высокая стоимость ВВ ощутимо повышает себестоимость добытой руды. В целях снижения расходов по БВР компания «АЛРОСА» для Айхальского ГОКа произвела закупку завода по приготовлению эмульсионных взрывчатых веществ фирмы «Линамит Нобель» производительностью до 2000 т готовых ВВ в месяц. Выемочно-погрузочное оборудование включает 13 экскаваторов (ЭКГ-1 5, ЭКГ-1 2,5, ЭКГ-8И), два автопогрузчика фирмы «Леторно» с ковшом вместимостью 16 м.

Весь объем горной массы вывозится из карьера автосамосвалами БелАЗ-751 25 грузоподъемностью 120 т (30 шт.), БелАЗ-75 1 31 грузоподъемностью 136 т (1 шт.) и 0-51 ОЕ фирмы «Комаду--Арессер» грузоподъемностью 136 т (12 шт.). В ближайшее время автомобильный парк должен увеличиться до 52 единиц. На обслуживании горных работ в карьере и на отвалах заняты бульдозеры А-355А, А-9I Т-5ОО, ЛЭТ-25О, Т-1 70, а также колесные бульдозеры К-701,Са грейдеры ЛЗ-98.



1. Потребители

Характеристика электроприемников

Практически важной задачей в области электрификации горных работ является задача создания систем электроснабжения, гарантирующих необходимые надежность, безопасность и качество электроэнергии у ее приемников при наименьших затратах на их сооружение и эксплуатацию. Для этого необходимо знать такие характерные свойства и показатели электроприемников, как стабильность размещения, номинальная мощность, номинальное напряжение, вид тока, частота, режим работы, чувствительность к перерывам электроснабжения, которые определяют особенности СЭС горных предприятий.

По признаку «Стабильность размещения» все ЭП принято делить на три вида:

стационарные -- для эксплуатации без перемещения (подъемные машины, вентиляторы главного проветривания и т. п.);

передвижные -- для работы с перемещением с одного места на другое без нарушения их готовности к работе (добычные и проходческие комбайны, буровые станки, экскаваторы и т. п.);

переносные -- индивидуальные светильники, электросверла.

Номинальная мощность ЭП зависит от производственного назначения технологического механизма и количества полезной работы, совершаемой с его участием в процессе добычи полезного ископаемого. Для электродвигателей как наиболее распространенных ЭП за номинальную принимают полезную механическую мощность на его валу (Рном). Ее значение для горных машин и механизмов колеблется в самых широких пределах.

Номинальное напряжение электроприемников регламентируется ГОСТ 21128--83 (до 1000 В) и ГОСТ 721 --(выше 1000 В).В соответствии с этими ГОСТами напряжение 127 и 220В используется на карьерах только для осветительных установок и маломощного силового электрооборудования. Напряжения 380 и 660 В имеют (большее распространение, для электросилового электрооборудования рекомендуется применять в основном напряжение 660 В. Это позволяет увеличить пропускную способность участковых электрических сетей, повысить пусковые и перегрузочные моменты электродвигателей горных машин.

Силовое оборудование мощных стационарных установок изготавливается на номинальное напряжение 6 кВ. В ближайшем будущем для таких установок и распределения электроэнергии по разработкам ожидается применение напряжения 10 кВ.

При ведении открытых горных работ питание горных машин осуществляется напряжением 6--10 или 35 кВ.

Более конкретные рекомендации по применению других номинальных напряжений даны в ВСН 12.25.003--80.

По виду тока ЭП подразделяются на ЭП, для питания которых используется ток: переменный промышленной частоты; переменный повышенной или пониженной частоты, постоянный или выпрямленный.

Основная часть ЭП работает на переменном токе частотой 50 Гц. Для некоторых горно-транспортных машин эффективен регулируемый электропривод на постоянном токе либо частотно-регулируемый электропривод.

Широкое применение для экскаваторов получил привод постоянного тока, источником которого служат машинные и тиристорные преобразователи. Для вспомогательных приводов экскаваторов (вентиляторы, компрессоры, насосы и т. д.) используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Режим работы ЭП принято характеризовать совокупностью значений параметров (мощность, напряжение, ток и т. п.) в каждый момент на заданном интервале времени с учетом их последовательности и длительности.

Ряд наиболее характерных для ЭП режимов работы принято именовать особо.

Установившийся режим -- режим, при котором значения всех параметров практически не изменяются или изменяются периодически. Переход от одного установившегося состояния к другому называется переходным режимом работы ЭП.

Номинальный режим -- режим, при котором значения каждого параметра имеют номинальные значения.

Нормальный режим -- режим, значения каждого из параметров которого находятся в допустимых пределах.

Ненормальный режим -- режим, при котором значение хотя бы одного из параметров выходит за допустимый верхний или нижний предел изменения рабочего параметра.

Представляет интерес деление ЭП по режиму работы в зависимости от значения и характера нагрузки, что определяет условия нагрева ЭП и элементов СЭС, их надежность и срок службы. Согласно ГОСТ 183--74, по этим признакам электрические машины подразделены на четыре основных (S1, S2, S3, S6) и четыре дополнительных (S4, S5, S7, S5) режима. Для ЭП горных разработок характерны режимы S1--S4 (рис. 1.3) со следующими показателями:

продолжительный S1--работа при постоянной или мало меняющейся нагрузке до достижения установившейся температуры ху всех частей ЭП при постоянной температуре окружающей среды хо;

кратковременный S2 -- работа с длительностью периода неизменной номинальной нагрузки 10, 30, 60 и 90 мин. При этом период работы tР ЭП не настолько длителен, чтобы температура хм отдельных его частей могла достигнуть установившегося значения, а период их отключения достаточен для того, чтобы они успели охладиться до температуры окружающей среды;

повторно-кратковременный 53 -- работа с определенной продолжительностью включения. Для этого режима характерно чередование периодов кратковременной неизменной нагрузки и отключения ЭП. При этом за время работы tр с нагрузкой температура элементов ЭП не достигает установившегося значения, а во время паузы to не успевает снизиться до температуры окружающей среды;

повторно-кратковременный S4 -- работа с частыми пусками и определенной продолжительностью включения. Характер нагрузки аналогичен режиму S3. Дополнительно регламентируется число включений в час: 30, 60, 120, 240. Анализ режимов работы потребителей карьеров, угольных. и рудных шахт показывает, что в классическом виде указанные режимы обычно не реализуются, но всегда можно выделить режим, который наиболее близок к действительному режиму работы соответствующего ЭП. Так, для ЭП, работа которых связана с технологическими механизмами и установками непрерывного действия, характерен продолжительный режим работы. Привод большого числа горных машин работает в повторно-кратковременном режиме с относительной продолжительностью включения за цикл ПВ=tр100/(tР+tо).

Установлены значения ПВ 15, 25, 40 и 60% (продолжительность одного цикла 10 мин). Правилами устройства установок (ПУЭ) введены три основные категории ЭП:

I-- перерыв в электроснабжении может повлечь опасность для жизни людей, нанести значительный ущерб народному хозяйству, вызвать повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов народного хозяйства. Из состава ЭП этой категории выделяется особая группа ЭП, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства в целях предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорого стоящего основного оборудования;

II-- перерыв в электроснабжении приводит к значительному недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности населения;

III-- все остальные ЭП, не подходящие под определения двух первых категорий.

Согласно инструкции по проектированию электроустановок карьеров, разрезов и обогатительных фабрик (ВСН 12.25.003--80) на горных предприятиях имеются ЭП всех трех категорий.

На открытых горных работах к ЭП категории I относят подъемные установки для спуска и подъема людей на глубоких карьерах, котельную, противопожарную насосную станцию, электроустановки дренажных шахт того же назначения, что и на угольных.

ЭП карьерных водоотливной станции и устройств сигнализации, централизации и блокировки железнодорожного, транспорта относятся к категории II.

Все остальные электроустановки на подземных и открытых горных работах относятся к категории III.

Чтобы свести к минимуму ущерб, вызываемый перерывами электроснабжения, для ЭП каждой категории ВСН 12.25.003-- 80 установлен определенный уровень и вид резервирования.



1.1 Основные потребители карьера, площадок и предприятий его поверхности

На территории карьера « Юбилейный» основными видами потребителей являются различного вида двигателя различных приводов . Это двигатели приводов различных кранов (кран-балок) , электродвигатели привода автоматического открывания ворот у

гаражей карьерной техники. Так же это вентиляторы искусственной вентиляции , насосы тепло пункта , водоотливные установки карьера (главные насосы ) ,двигатели привода экскаваторов , прожектора , различные светильники , насосы гидроузла , насосы автозаправочной станции .

Так же к ним относятся электросварочные аппараты , прожектора уличного освещения , осветительные установки и лампы для помещений , различная бытовая техника (компьютеры) в здании конторы .

Электрооборудование экскаватора ЭКГ - 15,0

Таблица 1

Всё электрооборудование экскаватора разделяется на две основные группы:
- электрооборудование главных приводов; - электрооборудование вспомогательных приводов.
В состав главных приводов входят:
- привод подъема; - привод напора; - привод поворота (рассматриваемый в индивидуальном задании) - привод хода;
- привод открывания днища ковша; - привод кабельного барабана.
В состав вспомогательных механизмов входят:
- электродвигатели вспомогательных лебедок; - электродвигатели вентиляторов; - электродвигатели вентиляторов, смазки и т.д.



2. Схема электроснабжения

На карьере «Юбилейный» и предприятия его поверхности АТТ «Юбилейный» электроэнергия подается на питание экскаваторов , насосов водоотливных установок, теплопункты , АЗС , гаражи , склад , освещение территории карьера .

Вся электроэнергия идущая на питание нагрузок карьера «Юбилейный» подается с Чернышевской ГЭС и на сам карьер идет через подстанцию « АЛМАЗ».

С подстанции « АЛМАЗ» электроэнергия по масляным бронированным кабелям распределяется на стационарные комплектные трансформаторные подстанции мощностью 400 МВА , 630 МВА , 1000МВА и передвижные .

С комплектных трансформаторных подстанций электроэнергия подается на распределительные устройства различные распределительные шкафы и щиты , а уже с них подается к потребителям .

Передача электроэнергии от распределительных шкафов осуществляется алюминиевыми и медным кабелями. Схема электроснабжения устроена таким образом , при котором электроэнергия поступает через понижающие трансформаторы , при этом как и положено по условиям крайнего севера имеются их дублирующие трансформаторы ( резервные ) .

В сам карьер от КТП электроэнергия передается по воздушной линии , для удобства питания экскаваторов в карьере используется кольцевая схема электроснабжения.

Экскаваторы в карьере получают питание от воздушной сети трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6 кВ по гибкому кабелю КШГВ сечением 3х50 + 1х16 мм2. Через пункт подключения , имеющий средства защиты от короткого замыкания и пониженного напряжения, кабель подключается к зажимам кольцевого токоприемника кабельного барабана, установленного на ходовой тележке экскаватора. От кольцевого токоприемника кабельного барабана напряжение по кабелю, проложенного по ходовой тележке, подается к зажимам высоковольтного кольцевого токоприемника, который установлен в центре вращения поворотной платформы. От высоковольтного кольцевого токоприёмника напряжение подается к высоковольтному устройству, а от него по двум направлениям:

а) через трех полюсный разъединитель и масляный выключатель к приводному синхронному двигателю преобразовательного агрегата;

б) через высоковольтные трубчатые предохранители ПКЭ - 6 к силовому трехфазному трансформатору напряжением 380В; от силового трансформатора питается электрооборудование вспомогательных механизмов экскаватора.

Рис.1.Ввод№1 и №2 схемы наружных сетей электроснабжения АТТ трубки «Юбилейная».

На рис.1. показано распределение электроэнергии на поверхности карьера АТТ « Юбилейный » с комплектной трансформаторной подстанции 6/0,4кВ с трансформаторами ТМ1000 мощностью 1000КВА . С распределительного пункта РП-6кВ ( яч.№7 и яч. №16 ) через распределительные шкафы питание подается в агрегатный цех , участок наладки , участок ОГМ , на РШ с1-9 и с 14-22 , на отметку 8.5м .

Рис.2.Ввод 6кВ РП-6 схемы наружных сетей электроснабжения АТТ трубки «Юбилейная».

На рисунке 2 показана схема ввода 6кВ ( ячейка №10 ) с трансформатора ТМФ400 АТТ к-р « Юбилейный » . Электроэнергия подается на рабочее освещение здания КТП , освещение поверхности карьера, на 1, 2, 3, 4, 5 распределительные пункты .



Рис.3.Ввод ном.1 6кВ РП-6 схемы наружных сетей электроснабжения АТТ трубки « Юбилейная ».

На рис.3. показан ввод №1 распределительного пункта 6кВ ( ячейка №6) с трансформаторов ТМ400 6/0,4кВ АТТ к-ра « Юбилейный » .

Электроэнергия подается на АЗС , основную компрессорную поверхности карьера , в цеха вспомогательного предприятия САБК ЦРГТО к-ра « Юбилейный » , на электрические нагрузки в здании столовой ( АБК ) « Юбилейный » , на РУ-3-КТП АБК , на ЩАО с 1-9 .

Данные основных трансформаторов .

Таблица 2 - КТП №1 (Ячейка№9 КЛ-6кВ от РП-6)

СА4У-И672М (кВт/ч)
450об. (кВт/ч)
3х380\220V 3х5А 50Гц
ГОСТ6570-75 №402170
Трансформаторы тока фазные 1500/5 Кл.Т 0,5 -10 V. А
Трансформатор тока нулевой последовательности 600/5 Кл.Т 0,5- 5 V.А
СР4У-И673М
450об. Kvar.h 3х380V 3х5А 50Гц №264870

Таблица 3 - КТП№2(Ячейка№14 КЛ-6кВ от РП-6)

СА4У-И672М
450об. (кВт/ч)
3х380/220V 3х5А №154350
Трансформаторы тока фазные ТШ-40 1500/5 10V.А
Трансформатор тока нулевой 600/5 5V.А Кл.Т. 0,5
СР4У-И673М
450об. Kvar.h
3х380V 3х5А 50Гц №208295

На рисунке 4 показана схема ввода №2 с подстанции « АЛМАЗ » АТТ к-ра « Юбилейный » на которой установлены трансформаторы ТМ400 , ТМ630 , ТМ1000 .Отсюда через бронированные кабеля с масляной изоляцией электроэнергия распределяется в здание АБК , автобазу , в цеха ЦРГТО , где через распределительные шкафы РШ с1-19 питаются различные станки , кран и освещение . Один кабель идет для резерва .

Рис.4.Ввод ном.2 с п/с «АЛМАЗ» схемы наружных сетей электроснабжения АТТ трубки «Юбилейная» .

3. Принципы построения и схемы внешнего электроснабжения

Электроснабжение горных предприятий принято условно разделять на внешнее и внутреннее. Внешнее электроснабжение -- это комплекс сооружений, обеспечивающих передачу электроэнергии от выбранной точки присоединения к энергосистеме, до приемных подстанций предприятия. Внутреннее электроснабжение-- комплекс линий и подстанций, расположенных на территории предприятия.

Схемы электроснабжения горных предприятий имеют ступенчатое построение. Число ступеней зависит от мощности предприятия и характера размещения электрических нагрузок на его территории. В большинстве случаев применяют две-три ступени. Многоступенчатые схемы усложняют защиту и эксплуатацию электрооборудования.

В схеме первой ступени распределения электроэнергии (внешнее электроснабжение) имеется сетевое звено между источником питания предприятия и подстанциями глубоких вводов (ПГВ), если распределение производится при напряжении 35--330 кВ, или между главной понизительной подстанцией (ГПП) и высоковольтным распределительным пунктом (РП), если распределение производится при напряжении 6-- 10 кВ.

На второй ступени распределения электроэнергии (внутреннее высоковольтное электроснабжение) предусматривается сетевое звено между РП, либо распределительным устройством (РУ) вторичного напряжения ПГВ и трансформаторными подстанциями (ТП) или отдельными ЗП напряжением 6--10 кВ,

Для третьей ступени распределения электроэнергии (внутреннее низковольтное электроснабжение) характерно сетевое звено между ТП и ЭП напряжением до 1000 В.

В практике проектирования электрических сетей широко распространены две основные системы распределения электроэнергии--радиальная и магистральная. При совместном применении этих систем образуется смешанная система.

При радиальной системе распределение электроэнергии осуществляется от источника питания или ГПП предприятия через независимые питающие линии к каждому потребителю, РП или ТП. Радиальная система целесообразна там, где имеются крупные сосредоточенные нагрузки, расположенные в различных направлениях от источника питания. При резкопеременных нагрузках, вызывающих значительные колебания напряжения, благодаря радиальному питанию уменьшается их влияние на работу других ЭП. Эта система питания обладает большой гибкостью и удобствами в эксплуатации: повреждение или ремонт линии отражается на работе только одного потребителя.

Магистральная система распределения электроэнергии предусматривает питание нескольких потребителей через одну или две параллельные линии. Магистральные схемы выполняют одиночными и двойными, с односторонним и двусторонним питанием. Эти схемы позволяют наиболее экономично осуществлять принцип дробления подстанций и приближать высшее напряжение к потребителям электроэнергии. В схемах с одиночными магистралями отключение одного ЭП по условиям производства приводит к отключению остальных ЭП. Схемы с двойными магистралями применяют для питания ответственных и технологических слабо связанных между собой ЭП.

Смешанные схемы питания получили распространение на крупных предприятиях, имеющих различные группы как по мощности и характеру графика нагрузки, так и по требованиям к надежности электроснабжения. Указанные схемы имеют много разновидностей по степени надежности питания, каждая из них может быть применена для питания ЭП любой категории. Окончательный выбор типа схемы производится технико-экономическим сопоставлением вариантов.

На первой ступени распределения электроэнергии применяют: воздушные или кабельные линии глубоких вводов напряжением 35--330 кВ и жесткие или гибкие токопроводы напряжением 6--35 кВ.

Наиболее распространенная система электроснабжения горных предприятий -- глубокий ввод, что представляет собой систему электроснабжения с максимально возможным приближением высшего напряжения к ЭП и с минимальный числом ступеней промежуточной трансформации и аппаратов. Применение глубокого ввода позволяет сократить одну или даже две ступени трансформации.

На отдельных предприятиях (например, шахты) сооружают, как правило, одну ПГВ, от которой осуществляется питание всех ЭП. При электроснабжении мощных потребителей (например, горно-обогатительные комбинаты) обычно строят несколько ПГВ. В этом случае линии глубоких вводов проходят по территории горно-обогатительного комбината в виде радиальных или магистральных линий электропередачи с ответвлениями к наиболее крупным приемным пунктам электроэнергии. В этом случае происходит разукрупнение ПГВ. Число разукрупненных ПГВ на предприятии определяется технико-экономическим расчетом и зависит от потребляемой мощности, взаимного расположения отдельных производств и других факторов. Подстанции глубоких вводов возможно выполнять также по упрощенной схеме: без выключателей и сборных шин на стороне высшего напряжения. Этим обеспечивается предельная компактность ПГВ. Располагать ПГВ целесообразно рядом с производственными корпусами, для питания которых они предназначены, а их распределительные устройства напряжением 6--10 кВ -- выполнять встроенными в эти корпуса.

Использование ПГВ напряжением 110--330/6--10 кВ исключает промежуточные распределительные пункты напряжением 6--10 кВ, которые необходимы при сооружении крупной ГПП. В этом случае их функции выполняют распределительные устройства 6--10 кВ ПГВ, что сокращает число ступеней трансформации. Соответственно упрощается коммутация и уменьшаются токи КЗ, благодаря чему в ряде случаев можно обойтись без реагирования. Кроме того, заметно сокращается протяженность дорогих кабельных линий напряжением 6-- 10 кВ, что наряду с экономией затрат значительно повышает надежность системы электроснабжения. Аварии в кабельных ЛЭП приводят к длительным перерывам электроснабжения. Применение глубокого ввода и разукрупнение подстанций упрощает задачи развития электроснабжения. При этом возможно сооружение новых ПГВ в центрах вновь возникающих электрических нагрузок, не влияющих на работающие подстанции и их сети низшего напряжения.

Глубокие вводы могут быть выполнены по двум схемам:

радиальных ЛЭП, питающих ПГВ по схеме блока линия -- трансформатор (рис. 2.1);

магистральных ЛЭП, проходящих по территории крупных электрических нагрузок и питающих несколько ПГВ с применением короткозамыкателей и отделителей (рис. 2.2).

Радиальные глубокие вводы рекомендуются при загрязненной окружающей атмосфере (иногда при нормальной окружающей среде). Магистральные глубокие вводы целесообразны в условиях нормальной окружающей среды (реже при мало загрязненной окружающей среде) и при условии, что прохождение воздушных ЛЭП возможно по территории предприятия, а размещение ПГВ -- возле корпусов.

Магистральные схемы электроснабжения напряжением 6-- 10 кВ с применением мощных токопроводов -- прогрессивные системы распределения энергии на первой ступени. Их применяют при длительном использовании максимума, высоких удельных плотностях нагрузок или концентрированном расположении основных потребителей; благоприятном для осуществления магистрального питания, т. е. когда число направлений основных потоков энергии минимально. В большинстве случаев применяют схемы с двойными двухниточными магистральными токопроводами (рис. 2.3), что необходимо как для увеличения их пропускной способности, так ,и для обеспечения надежного питания потребителей. Если энергия распределяется но токопроводам, то применяют схему блока трансформатор -- токопровод без сборных шин на первичном и вторичном на пряжениях (рис. 2.4). Схемы с магистральными токопроводами пригодны для потребителей любой категории, так как обеспечивают надежность питания. В целях повышения экономичности токопроводов необходимо такое прохождение их трассы, чтобы обеспечивалось питание от токопроводов примерно 70-- 75% всех электрических нагрузок предприятия.

Схемы внешнего электроснабжения зависят от требований, предъявляемых к ним в отношении заданной надежности, потребляемой мощности, наличия зон с загрязненной или агрессивной средой, а также потребителей с резкопеременной или ударной нагрузкой и ряда других факторов. Недоучет этих и других специфических особенностей вследствие плохого знания технологии производства приводит к неоправданным затратам на резервирование, либо к занижению его уровня. При проектировании электроснабжения, как правило, необходимо ориентироваться на централизованное электроснабжение, т. е. электроснабжение потребителей непосредственно от энергосистемы.

Основные требования, предъявляемые к схемам электроснабжения:

обеспечение заданной надежности питания потребителей. При проектировании и построении следует применять глубокое секционирование шин во всех звеньях системы распределения энергии -- от узловой подстанции до шин низшего напряжения подстанций. Питание ЭП параллельных технологических потоков, как правило, осуществляется от разных ТП, РП, магистралей или различных секций шин одной подстанции. Все взаимосвязанные технологические агрегаты одного потока должны питаться от одной секции шин (одного РП, магистрали и т. п.). Схемы электроснабжения следует строить таким образом, чтобы все их элементы постоянно находились под напряжением;

удовлетворение экономичности, соответствующей минимуму расчетных затрат. При проектировании схем электроснабжения необходимо предусматривать экономическую их работу в период малых нагрузок (ночной период, выходные и праздничные дни) по возможности без больших затрат на дополнительные сетевые устройства. Источники питания следует максимально приближать к ЭП;



поддержание (в соответствий с требованиями ГОСТа) (высокого качества электроэнергии, в частности, минимума отклонений и колебаний напряжения в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах за счет мероприятий, предусматриваемых при построении систем электроснабжения;

обеспечение роста электрических нагрузок (как в схемной, так и в конструктивной части), связанных (как с их увеличением при интенсификации производства, так и при его реконструкции. Работу всех элементов схемы (линии, трансформаторы) следует предусматривать обычно раздельной, так как при параллельной работе увеличиваются токи к. з. и усложняются устройства и схемы релейной защиты;

безопасность, простота и удобство в эксплуатации.

Для оценки надежности электроснабжения необходимо правильно определять категорию ЭП. Количественные показатели надежности системы электроснабжения зависят от правильного ее построения и выбора параметров отдельных звеньев (силовые трансформаторы, выключатели, линии электропередачи и т. п.) с учетом их перегрузочной способности и возможности резервирования. Надежность электроснабжения потребителей первой категории обеспечивается за счет питания их от двух независимых источников питания и установкой автоматического включения, резерва (АВР). Для особо ответственных потребителей первой категории необходимо предусматривать питание от трех независимых источников питания также с использованием АВР.

Производственная мощность предприятий горной промышленности не остается постоянной, непрерывно или периодически увеличиваясь. Поэтому система электроснабжения должна предусматривать возможность роста электрических нагрузок на ближайшие 8--10 лет.

Для безопасности и удобства в эксплуатации требуются соблюдение Правил устройства электроустановок и Правил технической эксплуатации, внедрение автоматизации и защитных блокировок, установка комплектного электрооборудования и аппаратуры управления и защиты .

Источники питания.

Схемы внешнего электроснабжения горных предприятий выполняются при различных модификациях сетей напряжением 6--330 кВ с питанием от узловой распределительной подстанции (УРП), от подстанции энергосистемы, от собственной ТЭЦ или от нескольких источников питания. Основные источники питания большинства современных предприятий -- районные энергосистемы, в редких случаях -- местные электростанции.

Источниками питания служат:

собственные электростанции или генераторы предприятия;

подстанции, связывающие систему электроснабжения предприятия с сетями или станциями энергосистем;

отдельные секции сборных шин электростанции или подстанции, оборудованные несколькими генераторами или трансформаторами.

Источники питания выбирают в каждом конкретном случае. Типичная схема электроснабжения горно-промышленного района имеет обычно несколько источников питания, соединенных между собой подстанциями и линиями электропередачи. Выбор числа источников питания зависит от категории потребителей и приемников электроэнергии, убытков (ущерба) производства при прекращении электроснабжения. Так как на горных предприятиях имеются приемники электроэнергии первой категории, то, согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), они должны иметь не менее двух независимых источников питания. Приемники второй и третьей категорий могут иметь один, два и более источников питания.

Источники питания считаются независимыми, если нарушение режима или повреждение одного из них не влечет за собой нарушения или прекращения работы другого. Напряжение на источнике питания должно быть в допустимых пределах, необходимых для устойчивой работы потребителей электроэнергии. Напряжение должно сохраняться на уровне не ниже 60% от номинального при срабатывании средств АВР для обеспечения самозапуска электродвигателей, потерявших питание от основного источника питания. Независимым источником питания следует считать: две электростанции; два генератора двух электростанций; два генератора одной электростанции, если их шины не связаны между собой или если такая связь автоматически отключается при нарушении нормальной работы одного из генераторов; две секции или системы шин одной либо двух электростанций (подстанций) при питании шин от независимых источников и секции (системы) шин, не связанные между собой. Нагрузка между источниками питания предприятия распределяется в зависимости от их: мощности, удаленности, экономичности и сезонности работы. Источники маломощные, неэкономичные или удаленные обычно используют только для резервирования.

Количество приемных пунктов на предприятии определяется общей схемой электроснабжения, потребной мощностью, территориальным размещением нагрузок, требуемой степенью бесперебойности, а также наличием или отсутствием собственного источника питания. Тип приемного пункта зависит от подводимой мощности, расстояния от источника питания, значения питающего напряжения и требуемой степени бесперебойности питания. Все пункты приема электроэнергии от системы должны быть также связаны между собой и собственными электростанциями с помощью кабельных (воздушных) линий или токопроводов.

Если предприятие потребляет небольшую мощность, производственные здания не разбросаны и нет особых требований к бесперебойности электроснабжения, то электроэнергию целесообразно подводить от источника питания к одному трансформаторному (ТП) или распределительному (РП) пункту при напряжении 6--10 кВ. Если предприятие потребляет значительную мощность (более 40 MBА), источник питания удален и группы ЭП расположены в удаленных друг от друга местах, то к бесперебойности электроснабжения предъявляются повышенные требования. В этих условиях питание необходимо подводить к двум и более приемным пунктам при более высоком напряжении -- 35--220 кВ, а в отдельных случаях на очень крупных предприятиях -- от электростанций по линиям напряжением 330 и 500 кВ. В этих случаях прием электроэнергии производится на узловых распределительных подстанциях.



4. Подстанции АСУ ТП и распределительные устройства

электроприемник подстанция распределительный карьер

Трансформаторные подстанции представляют собой электроустановки для преобразования напряжения сетей в целях экономичного распределения ЭЭ между потребителями (электроприемниками) либо дальнейшей ее передачи. Они состоят из следующих базовых элементов: одного или нескольких трансформаторов, РУ высшего напряжения, РУ пониженных [низшего и (или) среднего] напряжений и вспомогательных устройств. На подстанции могут быть установлены реакторы, компенсирующие (КУ) и фильтрокомпенсирующие (ФКУ) устройства.

Главную схему подстанций выбирают после проработки схемы СЭС в целом. Окончательно принятая схема подстанции должна обеспечивать:

надежное электроснабжение присоединенных к подстанции потребителей в нормальном и послеаварийном режимах в соответствии с их категориями;

надежный транзит мощности через РУВН ГПП;

экономически целесообразное значение КЗ на стороне низшего и среднего напряжения;

возможность поэтапного расширения подстанции;

возможность автоматизации в экономически целесообразном объеме.

Трансформаторы на ГПП устанавливают, как правило, не более двух. Мощность каждого трансформатора выбирают 0,65--0,75 суммарной максимальной нагрузки подстанции на период освоения шахтой проектной мощности. В случае повреждения одного трансформатора второй должен с допустимой перегрузкой обеспечивать нормальное электроснабжение потребителей. При росте нагрузок мощности двух трансформаторных подстанций увеличивают, как правило, путем замены трансформаторов на более мощные. Пропускная способность аппаратуры и проводников в главных цепях трансформаторов не должна ограничивать такую возможность. При высшем напряжении 110 кВ на ГПП обычно устанавливают специальные трех обмоточные трансформаторы ТДТНШ с напряжением вторичных обмоток 6,3 и 6,6 кВ. Трансформаторы ТДТНШ предназначены для СЭС шахт с обособленным питанием подземных ЭП и обеспечивают повышение безопасности и надежности применения электроэнергии.

Схемы распределения устройств высшего напряжения РУВН определяются положением подстанции в сети (проходная, на ответвлениях, концевая), напряжением и числом присоединений. Нормы технологического проектирования подстанций ориентируются на обязательное применение типовых схем. К примеру, для РУ высшего напряжения 35-- 220 кВ ГПП шахт рекомендуется применять преимущественно упрощенные (блочные и мостиковые) схемы, т. е. схемы без сборных шин, и, как правило, выключателей на стороне высшего напряжения.

Блочную схему рекомендуется применять для концевых (тупиковых) подстанций напряжением до 330 кВ или ответвительных подстанций, присоединяемых к одной или двум линиям до 220 кВ включительно. Ремонтная перемычка из разъединителей обеспечивает возможность присоединения обоих трансформаторов к одной линии при ремонте второй.

Распределительные устройства высшего напряжения проходных (транзитных) подстанций 35--220 кВ на линиях с двусторонним питанием рекомендуется выполнять по схеме мостика с выключателем в перемычке и ремонтной перемычкой из двух нормально отключенных разъединителей (ремонтная перемычка при напряжении 35 кВ может не устанавливаться). При такой схеме в случае повреждения одной из линий отключению подлежит поврежденный участок вместе с трансформатором. Работа трансформатора может быть быстро восстановлена после отключения разъединителя поврежденной линии и повторного включения выключателя. В случае повреждения трансформатора и отключения соответствующего участка линии поврежденный трансформатор должен быть отсоединен, а линия включена вновь.

При тяжелых климатических условиях, когда установка отделителей и короткозамыкателей недопустима, типовые унифицированные схемы РУвн ГПП несколько видоизменяются -- вместо отделителей устанавливаются выключатели. Такие схемы применяют при напряжении ПО и 220 кВ.

Схемы распределительных устройств среднего напряжения. Для ГПП шахт в качестве среднего напряжения применяют напряжение 35 кВ. Этого обычно достаточно, чтобы комплексно решить задачу электроснабжения близлежащих потребителей (насосные общего назначения и т. п.).

Для РУ напряжением 35 кВ таких подстанций при числе присоединений до двенадцати включительно рекомендуется применять одиночную секционированную систему шин. При большем числе присоединений допускается схема с двумя системами сборных шин.

Схемы распределительных устройств низшего напряжения РУНН строят с учетом обособления питания подземных ЭП и ограничения влияния мощных тиристорных приводов подъемных установок на другие ЭП. Как и схемы РУВН, схемы РУнн унифицированы. Подразделяются они по числу одиночных секционированных шин на три типа:

1) схема РУ 6--10 кВ с одиночной секционированной выключателем системой шин (рис. 8.5, здесь и далее разъединители для упрощения не показаны) применяется при двух трансформаторах, присоединенных каждый к своей секции шин. Для ограничения тока КЗ секционный выключатель при нормальной работе должен быть разомкнут. При необходимости дальнейшего ограничения тока КЗ применяют токоограничивающие реакторы;

схема РУ 6--10 кВ с двумя одиночными системами сборных шин, секционированных выключателями (рис. 8.6), обеспечивает обособленное питание подземных ЭП с помощью разделительных трансформаторов типа ТМШ и выделение ЭП с нелинейными ударными нагрузками на отдельные секции шин. Такая схема реализуется с помощью трансформаторов с расщепленными обмотками либо сдвоенных реакторов и двух обмоточных трансформаторов;

схема РУ 6--10 кВ с тремя или четырьмя одиночными системами шин, секционированных выключателями, может быть создана с помощью двух трансформаторов с расщепленными обмотками и сдвоенных реакторов (рис. 8.7). Достоинство этой схемы РУ состоит в том, что для обособленного питания подземных ЭП не требуются специальные разделительные трансформаторы типа ТМШ и уменьшено отрицательное влияние нелинейных нагрузок на другие ЭП.

Для центральных распределительных пунктов (ЦРП) и распределительных пунктов стационарных установок обычно применяют одиночную систему сборных шин, секционированную выключателем.

Помимо РУ ГПП, ЦРП и РП на применяют одно- или двухтрансформаторные распределительные комплектные (КТП) и стационарные (ТП) подстанции. Распределительные устройства на первичном напряжении для этих подстанций обычно не устраивают. При радиальном питании кабельными линиями по схеме блок «линия -- трансформатор» используют глухое присоединение трансформаторов. При магистральном питании КТП (ТП) установка отключающего аппарата перед трансформатором обязательна, если не обеспечивается полное взаиморезервирование установленных на подстанции трансформаторов. Мощность трансформаторов КТП и ТП следует принимать из расчета их загрузки в нормальном режиме до 80%. При питании от них потребителей категории I и II по надежности электроснабжения допускается загрузка трансформаторов на 65--70%. При этом 100%-ный резерв мощности необходимо предусматривать только для потребителей категории I. Промышленностью изготавливаются КТП с трансформаторами мощностью от 25 до 1600 кВА. Распределительные устройства высокого напряжения КТП представляют собой шкафы ввода высшего напряжения.

Размещено на Allbest.ru