5. Электроснабжение, водоснабжение и карьерный водоотлив

Электроснабжение района осуществляется за счет Свирской гидроэлектростанции. Электроснабжение Белоручейского рудоуправления (БРУ) осуществляется от подстанции «Водораздельная» 35/6 кВ ВРЭС ПО "Вологдаэнерго" МРСК «Северо-Запад» напряжением 6 кВ. Две линии (фидер № 4 и фидер № 5) от подстанции «Водораздельная» до распределительного высоковольтного устройства РУ-6 кВ на ДСФ (дробильно-сортировочная фабрика) выполнены на железобетонных опорах проводом АС-95 протяженностью 3000 м каждая. Две линии от РУ-6 кВ ДСФ до бортовых ячеек карьера КРУПЭ-6 выполнены на железобетонных опорах проводом АС-95 протяженностью 2900 метров каждая. Линии подключены от ячеек КСО 292 в РУ-6 кВ на ДСФ.

В РУ-6 кВ через высоковольтные масляные выключатели подключены трансформаторы искусственного повышения тока замыкания на землю на отходящие в карьер линии электропередач.

На территории БРУ расположены 16 трансформаторных подстанций общей мощностью 10440 кВА, в т.ч.:

- в карьере для обеспечения работы водоотлива и освещения территорий и помещений шесть трансформаторных подстанций общей мощностью 3250 кВА с изолированной нейтралью;

- на участке ремонта горнотранспортного оборудования для обеспечения работы ремонтного оборудования, освещения территорий и помещений три трансформаторных подстанции общей мощностью 1130 кВА;

- на участке ДСФ для обеспечения работы дробильно-сортировочного оборудования, портальных кранов, ремонтного оборудования, освещения территории и помещений семь трансформаторных подстанций общей мощностью 6060 кВА.

Перечисленного количества трансформаторных подстанций достаточно для работы всего оборудования БРУ с общей потребляемой мощностью в месяц 5715 кВт.

Произведем выбор электрических аппаратов, установленных на стороне ВН и НН подстанции.

В подстанции типа КТПВШ, РУВН второго типа оборудовано вакуумным выключателем BB\TEL-10-20-1000 внутренней установки выкатного исполнения и микропроцессорной релейной защитой Sepam T42, индикацией наличия напряжения на вводе. Вводные выключатели устанавливаем в шкафах КРУ типа КМ-1Ф-10-20У3.

РУНН подстанции с возможностью местного управления и дистанционного отключения (ПДО), оснащается стандартными блоками ПМЗ либо MT3-5. Блоками АЗУР, БДУ и автоматическим выключателем, имеющим ручной взвод.

РУНН имеет коробку выводов с двумя вводами для силовых кабелей и пятью вводами для контрольных гибких кабелей: цепи освещения подстанции; дополнительного заземления Дз; аппарата газовой защиты (два ввода); поста дистанционного отключения. Для доступа к проходным зажимам в коробке выводов имеется съемная крышка, которая крепится болтами, корпус снабжен быстрооткрываемой крышкой. На корпусе имеются смотровые окна для визуального наблюдения за показаниями вольтметра, амперметра, килоомметра и сигнальными лампами. Закрывание быстрооткрываемой крышки обеспечивается болтовым соединением. Один из этих болтов - невыпадающий со специальной головкой. Этот болт отвинчивается специальной рукояткой. Рукоятка - съемная блокировочная ручка, снятие ее возможно только при отключенном аппарате РУВН.

Выбор автоматического выключателя.Определим максимальный расчетный ток силового трансформатора для выбора вводных выключателей с учетом допустимой аварийной перегрузки

Выбираем вводные выключатели типа ВВ/TEL-10-20/1000У2 и устанавливаем в шкафах КРУ типа КМ-1Ф-10-20У3 внутренней установки выкатного исполнения. U_н = 10 кВ; U_max = 12 кВ; I_н.а = 630 А; I_{пр.сквоз} = 20 кА (действующие значение периодической составляющей); I_{пр.сквоз} = 51 кА (амплитудное значение); I_тер./t = 20/3 кА/с; t_в = 0,045 с (время отключения с приводом); I_н.откл = 20 кА (номинальный ток отключения).

Таблица 5.1

Выбор и проверка выключателей

Параметр	Обозначение	Формула
Номинальное напряжение, кВ	Uн.а
Номинальный длительный ток, А	Iн.а
Номинальный ток отключения, кА	Iн.о
Допустимый ударный ток К.З., кА	iн.д
Ток термической стойкости за время tн.т.с, кА	Iн.т.с
Номинальная мощность отключения, МВА	Sн.о

Ток термической стойкости за время t_н.т.с. = 3 с

где: I_ – установившееся значение тока К.З., кА:

t_п – приведенное время КЗ, с t_п = 0,55 с;

t_н.т.с. – длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с;

S_н.о – номинальная мощность отключения выключателя, МВ·А.

Сквозная мощность при К.З. определяется:

Таблица 5.2

Данные по выбору выключателя ВВ/TEL-10-20/1000У2 на отходящие фидеры на трансформаторы типа ТМЗ-1000/10У3 подстанции ТП

Наименование	Параметры		Формула выбора
	по каталогу	расчетные
Uн.а., кВ	10	6
Iн.а., А	630	128,5
Iн.о., кА	20	13,74
iн.д., кА	51	38,09
Iн.т.с, кА	20	6,4
Sн.о., МВА	218	124,58

Выбор пускателей. Для включения и отключения электродвигателей предусматриваются пускатели на базе контакторов, помещённые в защитную оболочку и оснащенные защитой от перегрузки электроприёмника.

Выбор в явном виде приводится для одного электроприемника (насос ГНОМ), для остальных электроприемников результаты выбора сведены в таблицу 4.4.

1. Выбор рудничных пускателей по исполнению: РП, РВ, РО;

2. Выбор по категории применения: АС-3 – прямой пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором;

3. Выбор по коммутационной износостойкости:

Ориентировочный срок службы

где – механическая износостойкость пускателя, циклов включений-отключенй; – число коммутаций в день; 365 – число дней в году.

4. Выбор по необходимости реверса: не реверсивный. Насос ГНОМ является заливочным и в реверсировании не нуждается. Реверсирование остальных электроприёмников выполняется по команде блока управления приводами задвижек.

5. Выбор по напряжению главных контактов:

;

.

. Выбор по длительно допустимой токовой нагрузке главных контактов контактора:

;

≥ ;

,

где – номинальный ток главных контактов контактора в заданной категории применения (АС-3), А;

– расчётный ток номинального режима, равен номинальному току, для отдельных электроприёмников, А;

– допустимая активная мощность нагрузки, коммутируемой контактором в заданной категории применения (АС-3),

– расчётная активная мощность электроприёмника, подключенного к контактору, кВт.

7. Предварительная оценка отключающей способности пускателя подземного применения:

≥ ,

1,7 кА<9,7 кА,

где – отключающая способность пускателя,кА,

– начальное действующее значение периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания без учёта подпитки от электроприёмников, кА.

Проверка не выполняется, значит этот аппарат не может являться отключающим.

8. Предварительный выбор уставки максимальной токовой защиты:

,

где – коэффициент запаса, для силовых электроприёмников согласно приложению 4 [49], – пиковый ток линии, равный пусковому току двигателя, при одном электроприёмнике, по табл. 1.1. За фактическое значение уставки МТЗ принимается ближайшее большее стандартное значение уставки выбираемого пускателя .

9. Выбор уставки от перегрузки.

Поскольку выбранный автоматический выключатель не защищает двигатель от перегрузки, необходимо предусмотреть эту защиту в пускателе. Уставка регулируемая, поэтому расчётное значение должно попадать в диапазон регулирования:

,

,

где – расчётный ток защищаемого электроприёмник, А; – коэффициент разброса срабатывания расцепителя, выполняющего функцию защиты от перегрузки ( ); – коэффициент запаса, учитывающий неточность в определении расчётного тока ( – для цепей, в которых возникают перегрузки в случае пуска двигателя); – расчётный ток защищаемого электроприёмника, А;  – минимальное и максимальное значение фактической уставки от перегрузки, А.

Пускатель ПВВ-80 представляет собой взрывонепроницаемую прямоугольную оболочку, содержащую вводное, выводное и аппаратное отделения, 4 кабельных вводных устройства и механическую блокировку. В аппаратном отделении расположена силовая панель, на которой установлен вакуумный контактор, реверсивный разъединитель, трансформатор напряжения, предохранители цепей управления, кнопочный выключатель «Стоп», датчики тока и промежуточные реле.

Водопотребление в карьере и на отвалах необходимо для удовлетворения технологических нужд – полива и орошения дорог, пылеподавления (орошение забоя, взорванной горной массы).

Для производственных нужд участков используется очищенная карьерная вода, которая доставляется до места потребления посредством поливочной машины на базе БелАЗ 7547, заправляемая в карьере водой с водозаливочной установки, подключенной к напорному водоводу.

В зимнее время вода на производственные нужды в карьере не требуется.

Объём водопотребления по участкам карьер и ДСФ воды с карьера для технических нужд в сутки составляет 241,6 м³ (это 8 рейсов по 30,2 м³ в сухую погоду), годовая потребность в технологической воде составит порядка 30 тыс. м³/год.

На участке по ремонту горнотранспортного оборудования используется подземный источник водоснабжения – артезианская скважина №185 – для хозяйственно-бытовых, производственных (технологических) и противопожарных нужд согласно Лицензии на пользование недрами серии ВОЛ № 01557 ВЭ от 11.10.2011 г.[18] Год бурения скважины – 1980. Глубина скважины – 53,4 м, производительность 25,2 м³/час, фактическое потребление воды со скважины составляет 7,75 м³/час. Источник водоснабжения – артезианская скважина №185 – в процессе реализации проектных решений остаётся без изменений.

Для удовлетворения питьевых нужд на участках используется бутилированная привозная вода.

Вода на питьевые нужды поставляется в полиэтиленовых бутылках. В соответствии с п.12.17 СанПиН 2.2.3.1384-03 «Гигиенические требования к организации строительного производства и строительных работ» [19] среднее количество питьевой воды, потребное для одного рабочего, определяется 1,0 - 1,5 л зимой; 3,0 - 3,5 л летом. Температура воды для питьевых целей должна быть не ниже 8°С и не выше 20°С.

Расчетное явочное количество рабочих по участкам, задействованных в работе, составит в зимний период 17 чел в сутки, в летний период 36 чел в сутки. Тогда потребное количество питьевой воды составит:

- зимой: 17×1,5 = 25,5 л/сут.

- летом: 36×3,5 = 126 л/сут.

Карьерный водоотлив.

В карьере для откачки воды используется плавучая насосная установка с четырьмя насосами 1Д 1250-63 с теоретической производительностью 1250 м3/час каждый, с электродвигателями мощностью 315 кВт. С автоматической системой управления технологического процесса АСУТП. Два насоса в работе, два в резерве (на паводковый период подключается пятый резервный насос). Для учета количества откачиваемой воды установлены два ультразвуковых расходомеров – счетчиков УРСВ-010М-«Взлет РС».

Водосборник, устроенный в южной части карьера (отметка дна зумпфа 88 м) обеспечивает трехчасовой приток воды. Сброс воды осуществляется по двум водоводам диаметром 530 мм в русло Ново-Мариинского канала, в котором для осветления карьерных вод сооружен отстойник.

В 2017 году по восточному борту карьера построена подпорная дамба и сформирована водоотводная нагорная канава.

Водоприток за счёт подземных вод указан в таблице 5.3. [5]

Таблица 5.3

Результатов расчетов притоков подземных вод

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Положение горных работ на:
			01.01.2019	01.01.2028	конец отработки
Приведенный радиус «большого колодца»	ro	м	648	776	895
Мощность водоносного горизонта	Н	м	56
Понижение уровня в карьере	S	м	23	23	23
Радиус влияния	R	м	1548	1674	1795
Коэффициент фильтрации	К	м/сут	5
Расстояние от дна карьера до водоупора	Т	м	33	33	33
Притоки подземных вод	Q	м3/час	1945	2104	2256
		м3/сут	46694	50495	54145

Водопритоки за счёт притока поверхностных талых вод указаны в таблице 5.4.

Таблица 5.4

Исходные данные и результаты расчетов притока талых вод

Наименование показателей	Обозначение	Ед. изм.	Положение горных работ на:
			01.01.2019	01.01.2028	конец отработки
Слой осадков за холодный период года	hτ	мм	210	210	210
Коэффициент стока талых вод с учетом частичного испарения	ψτ	−	0,5	0,5	0,5
Общая водосборная площадь карьера	F	га	180,71	248,36	286,93
Годовой приток талых вод	Wτ	м3/год	189746	260778	301277
Количество дней весеннего снеготаяния	N	сут	35	35	35
Часовой приток талых вод	Qτ	м3/час	226	310	358
		м3/сут	5421	7450	8608

Водопритоки за счёт атмосферных осадков указаны в таблице 5.5.

Таблица 5.5

Сводная таблица результатов расчетов атмосферных осадков

Наименование показателей	Обозначение	Ед. изм.	Положение горных работ на:
			01.01.2019	01.01.2028	конец отработки
Коэффициент, учитывающий неравномерность выпадения дождя по площади	К	−	1,0	1,0	1,0
Слой суточных осадков при периоде его однократного превышения за 5 лет	h	мм	40,0	40,0	40,0
Среднее значение общего коэффициента суточного стока	ψ	−	0,084	0,084	0,084
Общая водосборная площадь карьера	F	га	180,71	248,36	286,93
Приток дождевых вод	Q	м3/час	253	348	402
		м3/сут	6072	8345	9641

Расчёт водосборника указан в таблице 5.6.

Таблица 5.6

Расчет объема водосборника

Расчетный период	Водоприток в карьер, м3/сут, за счет			Суммарный суточный приток, м3/сут		Суммарная производительность насосной станции, м3/сут * в знаменателе приведено значение с учетом резервных насосов		Нормал ьный часовой приток, м3/час		Емкость водосборника, м3
	Подземных вод	Технологических вод	Приток дождевых вод Q в карьер при периоде однократного превышения 5 лет, м3/сут
01.01.2019	46694	21	6072		52786		75000 100000		1947		5850
01.01.2028	50495	29	8345		58869		75000 100000		2105		6320
КО	54145	37	9641		63823		75000 100000		2258		6780

В данное время в карьере сооружен отстойник ёмкостью в 8750м³. Максимальный уровень воды в водосборнике следует принимать на 0,5 м ниже поверхности дна карьера – это уровень на отметке +91,5 м, а минимальный – в соответствии с допустимой высотой всасывания насосных агрегатов. Минимальный уровень воды должен быть выше дна водосборника не менее чем на 2 м – это уровень на отметке +90 м, обеспечивающий плавучесть насосной станции.