
1490
.pdfЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ВЕРХНЕКАМСКОГО
КАЛИЙНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
ОАО “СИЛЬВИНИТ”, ЗАО “НИПО” ПГТУ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ВЕРХНЕКАМСКОГО КАЛИЙНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Учебное пособие
Под общей редакцией Б.В.Васильева
г. Пермь - 2000 г.
УДК 621.31 621.33
Рецензент: |
Ваулин Владимир Васильевич |
Составители: Васильев Борис Владимирович, Завадский Егор Егорович, Тюленёв Михаил Евгеньевич
Электроснабжение предприятий Верхнекамского -калийного место рождения. Б.В.Васильев, Е.Е.Завадский, М.Е.Тюленёв, ЗАО “НИПО” ПГТУ, г. Пермь, 2000 г.
В книге изложены основные вопросы электроснабжения калийных предприятий. При этом основное внимание уделено особенностям по строения схем электроснабжения рудников Верхнекамского месторожде ния калийных солей, а также устройству силового коммутирующего и за щитного электрооборудования.
Книга излагает систематизированный материал и предназначена в качестве учебного и справочного пособия для работников службы Главно го энергетика ОАО “Сильвинит”, а также может быть полезна учащимся учебных заведений электротехнических специальностей.
Право переиздания и индивидуального распространения принадлежит ЗАО “НИПО” и ОАО “СИЛЬВИНИТ”
|
Содержание |
|
Введение............... |
8 |
|
Глава первая. Общие сведения о системах электроснабжения......... |
10 |
|
1.1. |
Основные положения и определения......................................... |
10 |
1.2. |
Линии передач внешней системы электроснабжения............ |
14 |
1.3.Оптимальное напряжение для внешней схемы
|
электроснабжения............................................................................ |
15 |
1.4. |
Классификация электрических сетей....................................... |
16 |
1.5. |
Показатели качества электроэнергии....................................... |
18 |
1.6.Негативные последствия при снижении качества
электрической энергии....... |
23 |
1.7.Категории электроприёмников по надёжности
|
электроснабжения........................................................................... |
26 |
Глава вторая. Электроснабжение поверхностного |
|
|
производственного комплекса................................................................... |
29 |
|
2.1. |
Схемы электроснабжения рудоуправлений................................ |
29 |
2.2. |
Подстанции поверхностного комплекса........... |
42 |
2.3. |
Электрические сети поверхностного комплекса........................ |
54 |
2.4. |
Схемы электроснабжения основных потребителей................... |
58 |
2.5. |
Высоковольтное электрооборудование подстанций................ |
61 |
Глава третья. Электроснабжение и электрооборудование |
|
|
подземного производственного комплекса............................................. |
71 |
|
3.1. |
Особенности электроснабжения подземных горныхработ...... |
71 |
3.2. |
Система электроснабжения подземных выработок.................. |
72 |
3.3. |
Высоковольтное электрооборудование рудников..................... |
81 |
3.4.Рудничная аппаратура управления и защиты в сетях
до 1000 в....................................... |
130 |
3.5.Электрооборудование и электроснабжение при электровоз
|
ной откатке.................................................................................... |
177 |
Глава четвёртая. Электроснабжение горных машин и установок.... |
190 |
|
4.1. Участковые электрические сети и потребители |
|
|
|
электроэнергии............................................................................... |
190 |
4.2. |
Электроснабжение комбайновых комплексов........................... |
191 |
Глава пятая. Расчёт схемы электроснабжения участков..................... |
199 |
|
Глава шестая. Шахтные кабели............................................................ |
210 |
|
6.1. |
Общая характеристика кабелей................................................... |
210 |
6.2. |
Область применения и маркировка кабелей............................... |
213 |
6.3. Конструктивное исполнение шахтных кабелей......................... |
213 |
6.4.Особенности монтажа и прокладки шахтных кабелей в
|
подземных выработках................................................................... |
221 |
Глава седьмая. Электробезопасность при электрификации |
|
|
шахт и рудников.......................................................................................... |
225 |
|
7.1. |
Особые условия эксплуатации электрооборудования |
|
|
в подземных выработках... |
225 |
7.2. |
Действие электрического тока на организм человека.............. |
226 |
7.3.Условия безопасности в электрических сетях с разными
|
режи мам и работы....... |
230 |
7.4. |
Меры защиты от поражения электрическим током.................. |
236 |
Глава восьмая. Виды исполнения рудничного |
|
|
электрооборудования............... |
262 |
|
8.1. |
Принципы взрывобезопасности.................................................... |
262 |
8.2. |
Принцип искробезопасности........................................................ |
264 |
8.3.Классификация и маркировка рудничного
|
электрооборудования... |
265 |
Глава |
девятая. Защита электроустановок............................. |
2 |
9.1. |
Защита электроустановок поверхностного комплекса.............. |
270 |
9.2.Защита кабелей и электрооборудования в подземных выработках...........................................................
Глава десятая. Компенсация ёмкостных токов замыкания |
|
на землю... |
303 |
10.1. Положительные свойства компенсированных сетей |
|
электроснабжения........... |
303 |
10.2. Функциональная схема компенсирующего устройства и |
|
принципы автоматической настройки компенсации................. |
306 |
10.3. Тиристорная схема компенсации ёмкостных токов с |
|
автоматическим регулятором настройки..................................... |
311 |
Глава одиннадцатая. Компенсация реактивной мощности в |
|
сетях электроснабжения... |
316 |
11.1. Коэффициент мощности............................................................... |
316 |
11.2. Способы повышения коэффициента мощности....................... |
318 |
11.3. Определение мощности конденсаторной установки............... |
321 |
11.4. Схемы электрических соединений конденсаторных батарей |
|
и размещение КБ в электрических сетях предприятия........... |
322 |
11.5. Регулирование мощности компенсирующих устройств........ |
326 |
Глава двенадцатая. Нелинейные нагрузки в системах |
|
электроснабжения и пути решения проблем, связанных |
|
с их применением............................................................................ |
333 |
12.1. Проблемы, создаваемые нелинейными нагрузками................. |
333 |
12.2. Причины возникновения проблем, связанных |
|
с применением тиристорных преобразователей........................ |
340 |
12.3. Высшие гармоники в системах электроснабжения................... |
344 |
12.4. Пути решения проблем негативного влияния |
|
нелинейных потребителей на питающую сеть........................... |
351 |
12.5. Средства компенсации реактивной мощности и высших |
|
гармоник для сетей с тиристорными электроприводами....... |
360 |
12.6. Расчёт и выбор элементов фильтро-компенсирующих |
|
устройств........................................................................................ |
363 |
Глава тринадцатая. Сетевая автоматика.............................................. |
370 |
13.1. Автоматическое включение резервного питания (АВР)........... |
370 |
13.2. Автоматическое повторное включение (АВР)....................... |
384 |
Глава четырнадцатая. Перспективные устройства и системы в |
|
сетях электроснабжения................... |
395 |
Глава пятнадцатая. Плата за электроэнергию........... |
411 |
Глава шестнадцатая. Техническое обслуживание и ремонт |
|
электроустановок............... |
414 |
16.1. Основные положения и определения....... |
416 |
16.2. Объём и периодичность технического обслуживания и |
|
ремонта....... |
423 |
16.3. Нормативы технического обслуживания и ремонта |
|
электрических сетей........................................................................... |
426 |
16.4. Нормативы технического обслуживания и ремонта силовых |
|
трансформаторов и аппаратуры напряжением выше 1000 В... |
438 |
16.5. Нормативы технического обслуживания и ремонта |
|
электрических•аппаратов напряжением до 1000 В..................... |
474 |
Литература... |
487 |
Введение
К настоящему времени предприятия Верхнекамского калийного ме сторождения оснащены сложными разветвлёнными системами электро снабжения с весьма разнообразным перечнем применяемого оборудова ния. Причём этот перечень постоянно пополняется за счёт поступления новой техники. Только за последних пять лет на калийных предприятиях стали применяться высоковольтные распредустройства с вакуумными выключателями, бесконтактные пускатели, тиристорные регуляторы пе ременного напряжения и устройства автоматического ввода резерва, но вые типы автоматов, магнитных пускателей и другого оборудования. Особо следует отметить тот вполне закономерный факт, что в устройст вах управления работой коммутирующей аппаратуры выпускаемой для систем электроснабжения всё чаще стали использоваться электронные схемы. Таким образом, системы электроснабжения калийных предпри ятий располагают сложным, а порой уникальным оборудованием, кото рое требует от обслуживающего персонала высокой квалификации.
В завершающем десятилетии прошлого века резко сократился вы пуск технической литературы различных производственных направле ний. Фактически сегодня наша страна испытывает информационное го лодание во многих областях техники. Не являются исключением и сис темы электроснабжения. Нужную книгу 90-х годов найти не всегда представляется возможным, даже в технических библиотеках, а новые книги если и выпускаются, то малым тиражом.
При подготовке рабочих и инженерно-технических работников, а также проведении курсов повышения квалификации на предприятиях в качестве литературы для занятий используются имеющиеся в весьма ог раниченном количестве известные учебники и справочники, в которых рассматриваются вопросы общепромышленного электроснабжения. Особенности схем электроснабжения и устройство силового электрообо рудования калийных предприятий в данных изданиях представлены не достаточно полно, а информация по новым устройствам вообще отсутст вует, что требуют дополнительного их освещения. Кроме того, ввиду от сутствия систематизированного материала поиск требуемой информа ции сопровождается непроизводительными, а в ряде случаев бесполез ными затратами времени.
Данное учебное пособие нацелено на определённую компенсацию перечисленных недостатков и, на наш взгляд, окажет обслуживающему персоналу калийных предприятий существенную помощь в работе и при повышении квалификации. В нём, наряду с изложением общих понятий и определений, приводятся достаточно подробные сведения по схемам
электроснабжения производственных комплексов ОАО “Сильвинит” а также особенностям построения и устройства высоковольтного и низко вольтного коммутационного электрооборудования, защитных аппаратов применяемых при производстве горных работ.
Систематизированное изложение материала в разработанном учеб ном пособии позволит получить необходимые знания и комплексное представление об электроснабжении и электрооборудовании калийных предприятий. В данном пособии приведена достаточно подробная ин формация по такому мало освещённому в учебной литературе вопросу, как компенсация ёмкостных токов замыкания на землю. Подробно рас смотрены проблемы связанные с возрастающим применением нелиней ных нагрузок в системах электроснабжения и изложены предлагаемые пути их решения. Приведена краткая информация по новым разработкам для систем электроснабжения.
Некоторые материалы, приводимые в пособии, публикуются впер
вые.
При составлении учебного пособия ставилась задача познакомить читателя с общими принципами построения, устройства и работы систем электроснабжения, что создаёт базу для дальнейшего познания на прак тике всех тонкостей их функционирования и эксплуатации.
Работа над учебным пособием распределилась следующим обра зом: Васильев Б.В. - общее руководство работами, компоновка материа лов и общее редактирование текста пособия, написаны введение, содер жание, главы 10,12,14 и 16, раздел 1.6 главы 1, Завадский Е.Е. - главы 1
-9,11,13,15; Тюленёв М.Е. - глава 5.
Воформлении пособия принимали Ильченко Т.Р., Зорина В.Е., Балашов С.Ю. и Васильев Б.В.
Коллектив авторов выражает благодарность руководству ОАО
«Сильвинит» в лице Сабирова Р.Х. за поддержку и предоставленную возможность в работе над данным учебным пособием.
Наибольшая заслуга в формировании условий для выполнения поставленной задачи и оказании практической помощи принадлежит главным специалистам ОАО «Сильвинит» Ваулину В.В. и Иванову А.А., а также начальнику отдела подготовки кадров Безматерных Т.Н.
Авторы благодарят рецензента Ваулина В.В. за проделанную ра боту и ценные советы по улучшению содержания пособия.
Авторы будут признательны всем, кто выскажет замечания по со держанию книги, которые следует направлять в отдел подготовки кадров ОАО «Сильвинит».
Замечания и пожелания по книге направлять составителям пособия, работающим на кафедре ЭАГП ПГТУ
Глава первая. Общие сведения о системах электроснабжения
1.1. Основные положения и определения
Современные калийные предприятия содержат сложный комплекс электроустановок, размещенных на поверхности и в подземных выработках. В зависимости от производительности предприятия, уровня механизации и автоматизации, глубины залегания пластов, размеров шахтного поля, газового и пылевого режима, водообильности и других горно-геологических факторов, общая установленная мощность электропотребителей на этих предприятиях достигает десятков МВ-А.
Комплекс электроснабжения предприятий по производству калийных солей состоит из нескольких основных звеньев, имеющих свою специфику в части построения, технических характеристик и исполнения применяемого электрооборудования, а также предъявляемых к ним требованиям. По этому принципу комплекс электроснабжения таких предприятий может быть разделен на системы: внешнего электроснабжения и внутреннего электроснабжения, включающего электроснабжение поверхностного технологического комплекса горного
предприятия |
и |
электроснабжение подзем |
От ГРЭС |
||||||||
ного комплекса. В |
обоих |
случаях |
электро |
||||||||
|
|||||||||||
снабжение |
потребителей |
может |
произво |
а) |
|||||||
диться |
напряжением |
выше |
или |
ниже |
|
||||||
1000 В. |
Структурная |
схема |
системы |
|
|||||||
электроснабжения |
горного |
предприятия |
|
||||||||
приведена на рис. 1.1. |
|
|
|
|
|
|
|||||
В |
общем |
случае |
электроснабжение |
|
|||||||
горных |
предприятий |
|
осуществляется |
|
|||||||
следующими основными способами: |
|
|
|||||||||
|
от электростанций, не связанных с |
|
|||||||||
|
энергосистемой; |
|
|
|
|
|
|||||
|
от |
собственных |
электростанций, |
|
|||||||
|
связанных с энергосистемой; |
|
|||||||||
|
от энергосистем. |
|
|
|
|
|
|||||
Электроснабжение шахт и рудников |
Рис. 1.1. |
||||||||||
от автономных электростанций характерно |
Структурная схема системы |
||||||||||
для районов |
севера, |
например, |
Инты, |
электроснабжения (ЭС) рудника: |
|||||||
Воркуты, Норильска и других, отдаленных |
а -зона внешнего ЭС. |
||||||||||
б,в -зоны внутреннего ЭС |
|||||||||||
от линий электропередач энергосистемы. |
б - поверхностные ЭС. |
||||||||||
Большинство |
же |
шахт и рудников |
в - подземные ЭС. |
||||||||
|
страны, в том числе и калийные предприятия Верхнекамского месторождения, питаются от энергосистем, мощность которых в десятки - сотни раз превосходят электрические нагрузки отдельных предприятий.
Энергетической системой, в соответствии с Правилами устройств электроустановок (ПУЭ) [1], называют совокупность электростанций, линий электропередач, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью производства и распределения электрической и тепловой энергии.
Составными частями типовой энергетической системы являются: электрические станции, подстанции, линии электропередачи и тепловые сети.
Электрическими станциями называются электроустановки, служащие для производства электрической и тепловой энергии и других видов энергии. Электростанции сооружаются с учетом возможности широкого использования природных энергетических ресурсов. Электростанции по виду преобразуемой энергии бывают тепловыми (ТЭС, ТЭЦ), гидравлическими (ГЭС) и атомными (АЭС).
Подстанциями называются электроустановки, служащие для преобразования и распределения электроэнергии и состоящие из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, аккумуляторных батарей, устройств управления и вспомогательных сооружений. Различают районные подстанции энергосистемы (РПЭС), подстанции глубокого ввода (ПГВ), главные понизительные подстанции (ГПП) и центральные подземные подстанции (ЦПП).
Подстанцией глубокого ввода (ПГВ) называется подстанция с высшим напряжением 35 - 220 кВ, выполненная по упрощенным схемам коммутации на первичном напряжении, получающая питание непосредственно от энергосистемы.
Главной понизительной подстанцией (11Ш) предприятия называется трансформаторная подстанция, получающая питание непосредственно от энергосистемы и распределяющая энергию на более низком напряжении по всему поверхностному и подземному комплексу предприятия или его части. Горное предприятие может иметь несколько ГПП.
Центральные подземные подстанции (111111) служат для распределения электроэнергии по всем подземным потребителям.
Распределительным устройством (РУ) называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и состоящая из коммутационных аппаратов, устройств защиты и автоматики, измерительных приборов, сборных и соединительных шин и вспомогательных устройств.