книги из ГПНТБ / Дубинский, И. М. Электроснабжение передвижного оборудования при открытой добыче угля [практ. пособие]

21

План сети

Рис. 7. Электроснабжение одпотупнкового отвала с отвалообразоватслем к

конвейерным транспортом с воздушной ЛЭП

§ 4. Расчет нагрузок

При проектировании и эксплуатации системы электроснаб­ жения основным вопросом является правильное определение электрических нагрузок. На основании полученных величин устанавливают сечения линий электропередач, типоразмеры ком­ мутационной аппаратуры, аппаратуру защиты и контрольно-из­ мерительные приборы, а также устройства по компенсации ре­ активной мощности. От правильного определения нагрузки за-

22

висят капитальные затраты на сооружение системы электро­ снабжения, расход цветных металлов, величина потерь электро­ энергии II эксплуатационные расходы. Отклонение ожидаемой расчетной нагрузки от фактической в сторону уменьшения вызы­ вает повышение потерь электроэнергии, ускорение износа элект­ рооборудования и может ограничить производительность как отдельных агрегатов, так и предприятия в целом. Отклонение же расчетной нагрузки в сторону увеличения приводит к излиш­ ним капитальным затратам и неполному использованию элект­ рооборудования.

В соответствии с руководящими указаниями определять электрические нагрузки на разрезах следует с применением ко­ эффициентов спроса и совмещения максимумов. При этом за расчетную активную нагрузку надо принимать максимальное значение нагрузки за 30 мин.

К о э ф ф II ц и е и т о м с п р о с а по а к т и в н о и м о щ и о- стп называется отношение расчетной активной мощности к поминальной.

К о э ф ф и ц и е н т о м с о в м е щ е н и я м а к с и м у м о в на­ зывается отношение суммарного расчетного максимума актив­ ной мощности к сумме расчетных максимумов отдельных групп электропрнемников.

За исходную величину при использовании указанной мето­ дики принимается номинальная мощность электроприемника /і„, которая обозначена на заводской табличке или в паспорте электродвигателя и трансформатора. Для токоприемников с

Реактивная мощность в этом случае находится умножением расчетного значения на величину tg срп, соответствующую номи­ нальному значению коэффициента мощности.

23

При определении расчетных нагрузок п однородных по ре­ жиму работы потребителей электроэнергии искомые значения находятся из выражений:

ны в табл. 5); tgcp — значение тангенса, соответствующее харак­

машин.

2. Нижннй предел дан для легких, верхний — для тяжелых грунтов.

Расчет нагрузки по участку (разрезу) в целом, на котором эксплуатируется q групп однородных токоприемников, произво­ дится с учетом совмещения максимумов

24

При расчете нагрузки на шинах подстанции в целом от электрооборудования вскрышных, добычных или отвальных ра­ бот значение коэффициента может быть принято 0,8—0,9. Для нескольких токоприемников, присоединенных к одному фидеру, значения коэффициентов приведены в табл. 6.

ной нагрузки (табл. 7); Гмр— то же, реактивной нагрузки (при отсутствии более точных данных может быть принято на 15— 20% большим, чем значение 7%).

25

§ 5. Энергетические показатели при электроснабжении передвижного оборудования

Мощность и режимы работы оборудования разрезов (в п е р о ­ вую очередь передвижного) определяют расход электроэнергии па отдельные технологические процессы п потребление ее в це­ лом по разрезу. Важным энергетическим показателем производ­ ства. позволяющим выполнять предварительные энергетические расчеты и сравнительный анализ работы в различных условиях, является удельный расход электроэнергии, характеризующий среднее потребление электроэнергии на единицу продукции, папример, количество киловатт-часов, расходуемых на экскавацию 1 м3 горной массы или на бурение 1 м скважины. Удельный по­ казатель может быть установлен как для отдельной технологи­ ческой машины или процесса, так и для всего разреза в целом.

Величина удельного расхода зависит не только от установ­ ленной мощности агрегата, ио и от состояния его механизмов и электрооборудования, качества их ремонта, параметров сети электроснабжения, крепости пород, организации производства и других факторов. Поэтому аналитическое определение удель­ ных расходов является трудоемким процессом и не дает досто­ верных результатов. Более точные данные получают эксперимен­ тальным путем. Усредненные значения большого числа замеров используют при соответствующих расчетах. Удельные расходы электроэнергии для некоторых типов передвижного оборудова­ ния приведены в табл.8.

В работе [34] приведены удельные расходы электроэнергии одноковшовых экскаваторов в зависимости от категории грун­

26

Т а б л и ц а 9

Удельные расходы электроэнергии одноковшовых экскаваторов

Приведенные в таблице значения удельных расходов опре­ делены при угле поворота экскаваторов в забое на 135°.

Снижение удельного расхода электроэнергии, и в первую очередь при работе оборудования на вскрыше и добыче, явля­ ется важной задачей, решение которой значительно влияет на снижение себестоимости. Так как потребление мощности зависит от многих факторов, снижение расхода электроэнергии может быть достигнуто благодаря улучшению ведения горных работ, правильному выбору в соответствии с технологией оборудова­ ния и максимальной его загрузки, совершенствованию схем уп­ равления главных приводов, качественному ремонту, правильно­ му выбору сечений распределительных сетей систем электро­ снабжения, повышению коэффициента мощности и другим ме­ роприятиям.

Учет фактического расхода электроэнергии производится счетчиками. Для денежных расчетов за израсходованную элект­ роэнергию счетчики активной и реактивной энергии устанавли­ вают на границе раздела сети энергосистемы и разреза. При техническом учете потребления энергии, для сравнения показа­ телей работы различных участков и видов горного оборудова­ ния, расчета удельных норм и т. п. место установки счетчиков определяется целью учета.

Коэффициент мощности является одним из основных энерге­ тических показателей электрохозяйства. При его снижении воз­ растают потери напряжения и активной мощности в сетях, тре­ буется увеличение сечения сетей и установленной мощности трансформаторов. Величина cos ср на разрезах определяется за­ грузкой трансформаторов и электродвигателей и, в первую оче­ редь, передвижного оборудования, являющегося основным по­ требителем электроэнергии. Горнотрапспортные машины изго­ товляются с определенной мощностью приводов. В то же время на различных разрезах, и даже в пределах одного предприятия,

27

фактическая загрузка машин зачастую оказывается ниже номи­ нальной, что приводит к снижению коэффициента мощности. К тем же результатам приводит неравномерный характер нагрз'зкн электроустановок разреза как в пределах рабочих цик­ лов машин, так и в течение рабочей смены.

Средние значения cos ф одиночных машин приведены

втабл. 5.

Мероприятия по повышению естественного значения cos tp под которыми понимается его повышение без специальных мер компенсации реактивной мощности, сводятся к созданию нор­ мальной загрузки асинхронных электродвигателей и трансфор­ маторов, отключению их во время простоев и перерывов в ра­ боте. Повышению естественного значения cos ф способствует так­ же упорядочение технологического процесса, при котором раз­ личными организационными мероприятиями добиваются умень­ шения времени работы электрооборудования с неполной загруз­ кой. Кроме того, для достижения требуемой величины cos ф наи­ более мощные потребители электроэнергии на разрезах осна­ щают приводами по системе Г—Д. При этом генераторы посто­ янного тока приводятся во вращение синхронными электродви­ гателями, регулированием тока возбуждения которых добива­ ются необходимой компенсации реактивной мощности.

При невозможности достижения требуемых значений cos ф за счет синхронных машин необходимо предусматривать уста­ новку косинусных конденсаторов, что является весьма эффектив­ ным способом повышения коэффициента мощности. Косинусные конденсаторы могут быть установлены как на карьерных под­ станциях, так и непосредственно вблизи электродвигателей. Последний вариант предпочтительней, так как от реактивной мощности разгружаются не только линии внешнего электро­ снабжения, но и внутрикарьерные сети и трансформаторные под­ станции. Однако это связано с дополнительными затратами и эксплуатационными расходами, поэтому место установки кон­ денсаторов выбирают исходя из соответствующих экономиче­ ских расчетов.

Уровень эксплуатации электрооборудования горных машин характеризуется также стоимостью 1 квт • ч электроэнергии,, оплачиваемой энергосистеме. Это связано с тем, что для расче­ та с такими крупными предприятиями, как угольные разрезы, предусматривается двухставочный тариф, в соответствии с кото­ рым оплата производится не только за каждый киловатт-час из­ расходованной энергии (цена определяется прейскурантом), но и за каждый киловатт максимальной получасовой мощности в часы суточного максимума нагрузки энергосистемы или за каждый киловольт-ампер присоединенной мощности. Кроме то­ го, с тарифа на электроэнергию предусматриваются скидки или надбавки, в зависимости от того, выше или ниже величина сред­ невзвешенного коэффициента мощности, установленной для

28

cos cp нейтральной зоны 0,9—0,92. Эти пределы в определенных

Таким образом, при хорошо организованном ведении элект­ рохозяйства, рациональных схемах электроснабжения, макси­ мальной загрузке трансформаторов и минимальном их числе, сдвиге максимума собственной нагрузки разреза по отношению к максимуму энергосистемы можно добиться снижения оплаты за израсходованную электроэнергию.

§ 6. Защита элементов и автоматика систем электроснабжения

Повреждения, возникающие в карьерных сетях электроснаб­ жения, в основном обусловлены тяжелыми условиями их эк­ сплуатации. При сильных ветрах и взрывных работах возникают схлестывания или обрывы проводов ЛЭП. Наезды на кабели транспортных средств и экскаваторов, удары кусками горной массы, а также другие механические и атмосферные воздействия приводят к обрыву жил и пробою изоляции. Нарушение изоля­ ции происходит и в результате загрязнений и механических раз­ рушений изоляторов. Большую опасность также представляют перенапряжения в высоковольтных сетях, возникающие при гро­ зовых явлениях и приводящие к электрическим пробоям.

Короткие, замыкания в сетях могут привести к дальнейшему развитию аварии и повреждению электрооборудования, а следо­ вательно, простоям технологических машин и большим затратам па проведение ремонтов. Однофазные замыкания на землю в карьерных сетях, хотя и не оказывают на электрооборудование разрушительного действия, создают опасность поражения элект­ рическим током обслуживающего персонала.

Для предотвращения последствий нарушений нормальных режимов работы служит релейная защита, основным назначе­ нием которой является автоматическое отключение поврежден­ ного элемента с сохранением питания на остальном электрообо­ рудовании.

В системах электроснабжения карьеров в основном приме­ няют защиту от междуфазных коротких замыканий, однофазных замыканий на землю, перегрузок и перенапряжений, а также от снижения сопротивления изоляции ниже допустимого уровня. Аппаратура защиты должна обеспечивать селективность и бы­ стродействие, быть чувствительной и надежной. Кроме того, при­

29