20. Основы электроснабжения горных предприятий

1 Общие положения. Работа предприятий горнопромышленного комплекса при разработке угольных, сланцевых, россыпных, рудных и не­рудных месторождений возможна только при использовании основного вида энергии - электри­ческой энергия, которую горные предприятия получают от энергосистем страны, а в отдаленных районах—от местных электро­станций. Получение других видов энергии: пневматической, гидравлической, механической ввиду больших объемов также возможно в основном путем преобразования электроэнергии.

Энергосистемой называют совокупность электростанций, элек­трических и тепловых сетей, связанных общностью режима в не­прерывном процессе производства, преобразования и распределе­ния электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. К электрической части энергосистемы относят совокуп­ность электроустановок электрических станций и электрических сетей. В Мурманской области такая энергосистема называется система КОЛЭНЕРГО.

Электроснабжением называют обеспечение потребителей элек­трической энергией, а системой электроснабжения - совокупность электроустановок, предназначенных для этого.

При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения горнопромышленных районов необходимо соблюдать следующие основные принципы: ориентации на использование электрической энергии в качестве основного вида энергии; соответствия степени резервирования горных предприятий установленным ПУЭ и на­дежности всех элементов системы, безопасности и удобства (соб­людение уровней отклонений и колебаний напряжения, стабиль­ности частоты); обеспечения требуемого количества электроэнер­гии; максимального приближения источников питания к центрам нагрузки; обособленного от поверхности питания подземных электроприемников шахт.

Основными определяющими факторами при проектировании и эксплуатации являются характеристики источников питания, мощность и категория потребителей электроэнергии. В проектах необходимо учитывать: перспективу развития энергосистем и систем электроснабжения, рационально сочетая вновь соору­жаемые ЛЭП с действующими одного класса напряжения и вновь сооружаемыми ЛЭП других классов напряжения; обеспе­чение комплексного централизованного электроснабжения всех электроприемников, которые расположены в зоне действия ЛЭП, независимо от их ведомственной принадлежности; ограничение токов к. з. предельными уровнями, которые определяют на пер­спективу; максимальное снижение потерь электрической энергии. При этом должны рассматриваться в комплексе вопросы внешнего и внутреннего электроснабжения горных предприятий.

К внешнему электроснабжению относят воздушные и кабельные ЛЭП от выводов районных подстанций или ответвле­ний от энергосистем до вводов на шины главных понизительных подстанций (ГПП) предприятий.

К внутреннему электроснабжению относят по­верхностные и подземные подстанции (стационарные и передвиж­ные), распределительные пункты высшего и низшего напряжений, воздушные и кабельные ЛЭП и электроприемники горных пред­приятий.

В настоящее время при проектировании электроснабжений но­вых горнопромышленных районов и реконструкции старых преду­сматривают системы глубокого ввода напряжением 35—220 кВ, т. е. электроэнергию высшего напряжения подают потребителям, сводя к минимуму количество ступеней про­межуточной трансформации.

Конкретное значение подводимого напряжения определяют на основе технико-экономических расчетов, в которых сравнивают первоначальные затраты на строительство, расходы на эксплуата­цию, показатели в отношении качества электроэнергии, перспек­тивность при дальнейшем развитии системы электроснабжения.

Электроснабжение горных предприятий должно производиться не менее чем по двум питающим ЛЭП независимо от значения напряжения. Расчет каждой ЛЭП производят, исходя из условия, что при выходе из строя одной из них оставшаяся в работе ЛЭП обеспечит (при максимально допустимых потерях напряжения) нормальную работу всех электроприемников шахты или 60—80 % электроприемников открытых разработок. В нормальном режиме все питающие ЛЭП должны находиться под нагрузкой и работать раздельно. Возможно применение и двухцепных воздушных ЛЭП на опорах, рассчитанных на повышенные ветровые и гололедные нагрузки (на ступень выше нормативов, установленных ПУЭ для данного района». В таком случае двухцепную ЛЭП рассматривают как две питающие линии за исключением случаев электроснабже­ния предприятий, отнесенных к III категории и сверхкатегорным по метану и опасных по внезапным выбросам. Это же относится к предприятиям, расположенным в IV и особом районах по голо­леду, и к шахтам с нормальным часовым притоком воды свыше 300 м³ , электроснабжение которых осуществляется в соответствии с особыми требованиями.

В системе внешнего электроснабжения горных предприятий применяют следующие значения напряжения: 220, 110, 35, 10 кВ. В системе внутреннего электроснабжения для различных нужд предприятия используют следующие напряжения:

35 кВ - для высокомеханизированных комплексов карьеров при разработке рассыпных месторождений,

10 кВ – для всех объектов поверхностного комплекса, промплощадок, населенных пунктов,

6 кВ – для стационарных и передвижных машин и установок в карьерах и шахтах,

10 кВ (6 кВ) —для стационарных приемников, передвижных трансформаторных подстанций, машин и механиз­мов, применяемых при проходке стволов, а также для высоко­производительных силовых передвижныхмашин карьеров. Напряжение 10 кВ разрешается применять в отдельных случаях для стационарных установок подземных рудников и шахт и стационарных подземных подстанций только с разрешения отраслевых министерств по согласованию с Госгортехнадзором РФ;

1140 В — для высокопроизводительных забойных машин и ме­ханизмов в подземных выработках шахт;

660 В и 380 В — для сетей, питающих силовые электроприемники на поверхности, в подземных выработках и на открытых горных разработках;

380/220В — для сетей, питающих силовые и осветительные электроприемники на поверхности предприятий ;

380 В – максимально допустимое напряжение для осветительных установок с газоразрядными лампами,

220В или 127В —для питания ручного инструмента и освети­тельной сети в подземных выработках шахт.

36 В—для питания переносных светильников и инструментов в особо опасных условиях.

12 В - для питания электроприборов в металлических емкостях.

Для создания рациональных систем электроснабжения необхо­димо применять комплектные трансформаторные подстанции, трансформаторы с автоматическим регулированием напряжения, обособленное питание потребителей подземных выработок шахт от трансформаторов с расщепленными вторичными обмотками или разделительных трансформаторов с коэффициентом трансфор­мации, равным единице.

Проектирование электроснабжения производится исходя из перспек­тив развития предприятия на ближайшие 10-15 лет. Проекты должны разрабатываться на основе соответствующих нормативных документов.

Согласно ПУЭ электроустановки в отношении мер электро­безопасности разделяют на электроустановки напряжением: выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю); выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю); до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью; до 1 кВ с изолированной нейт­ралью.

Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью на­зывают трехфазную электрическую сеть напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю (отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замы­кания на землю другой или двух других фаз к разности потенциа­лов между фазой и землей вэтой точке до замыкания) не пре­вышает 1,4.

Глухозаземленной нейтралью называют нейтраль трансформа­тора или генератора, присоединенную к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока). Сети с глухозаземлен­ной нейтралью используют на поверхности горных предприятий и бытовых сетях для получения двух ступеней напряжений, например 380/220 В, или 660/380 В. Такой режим нейтрали применяется в общепромышленных и бытовых сетях при напряжении до 1 кВ, а также при напряжении 110 кВ и выше.

Изолированная нейтраль — это нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление. В таких сетях имеют одно значение напряжения, например 127, 220, 380, 660 или 1140 В. В подземных рудниках и в карьерах применяется только система с изолированной нейтралью. При напряжении от 1 кВ до 35 кВ в любых электроустановках – также с изолированной нейтралью.

В сетях с глухозаземленной нейтралью на каждой фазе ставят реле максимального тока или плавкий предохранитель. В сетях с изолированной нейтралью такую защиту устанавливают только на двух любых фазах, так как однофазное к. з. в таких сетях отсут­ствует, а для защиты от однофазных замыканий на землю в сетях до 1000 В применяют реле утечки, а при напряжении свыше 1000 В—реле и датчики тока земляной защиты.