книги из ГПНТБ / Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции

а н а л и з Сущ ествую щ и х систем э л е к т р о с н а б ж е н и я

ШАХТ ЗАПАДНОГО ДОНБАССА

С. Р. МАЙМИН. В. И. ТЕСЛЕНКО, В. Т. ЗАИКА, Н. Н, РЯБЕНЬКИЙ

(Днепропетровский горный институт)

Развитие угольной промышленности в СССР идет по пути значительного повышения концентрации и интенсификации гор­ ных шахт показал, что в настоящее время применяется несколько добычных машин и комплексов и, как следствие, повышения энергоемкости угольных шахт. Одним из основных условий эф­ фективного использования нового подземного оборудования яв­ ляется применение на шахтах рациональных систем электро­ снабжения. Анализ состояния электроснабжения участков уголь­ ны хшахт показал, что в настоящее время применяется несколько вариантов схем электроснабжения, забойных электроприемников

(ЭП).

В большинстве случаев (43% от числа обследованных участ­ ковых схем электроснабжения) питание комбайновых электро­ двигателей осуществляется напряжением 660 В от подземных передвижных трансформаторных подстанций (ПУПП) совместно с приводом забойных конвейеров и частью вспомогательных ЭП (электросверла, насосы местного водоотлива и т. п.). При этом электродвигатели конвейеров сборного штрека питаются от отдельной ПУПП.

Широкое распространение (21%) нашли схемы питания, когда электродвигатель комбайна и вспомогательные ЭП лавы питаются от отдельной ПУПП, а двигатели забойных конвейеров

— от другой, совместно с электродвигателями конвейеров сбор­ ного штрека. Рассмотренные схемы питания нашли применение для выемочных участков, оборудованных современными ком­ плексами.

Оценка параметров низковольтной электросети, питающей очистные комбайны, показала, что протяженность бронирован­ ного кабеля до распределительного пункта (РП) лавы достигает 800 м, распределяясь равномерно по интервалам в 100 л от 0 до наибольшего значения, причем большие значения имеют место при применении широкозахватных очистных комбайнов.

Длина гибкого кабеля от РП лавы до комбайна определяется, в основном, длиной лавы и колеблется в пределах от 150 до 300 м. Наиболее часто встречается длина 180—260 м.

Установлено, что сопротивление кабельной сети от ПУПП до электродвигателя комбайна лежит в пределах 0,10—0,27 Ом. Сеть с сопротивлением 0,16—0,21 Ом имеет несколько большее распространение.

240

Анализ состава ЭП выемочных участков позволил сделать вывод, что асинхронный электропривод является типичным и пока единственным потребителем электроэнергии. Следует отме­ тить, что двигатели единичной поминальной мощностью 40 кВт и менее составляют 90% от общего числа забойных ЭП, а их суммарная установленная мощность составляет 63,5% от общей установленной мощности ЭП добычных и подготовительных

участков.

Значительная часть работы посвящена исследованию каче­ ства напряжения на главных понизительных подстанциях (ГГ1Г1). Установлено, что уровни напряжения на ГПП непрерывно меня­ ются, а отклонения напряжения от поминального значения иногда превышают нормы. Необходимо также отметить, что большин­ ство распределений уровней напряжения имеют полимодальный характер. Последнее свидетельствует о доминирующем влиянии па уровни напряжения таких факторов, как неравномерность графика потребления электроэнергии, отсутствие или неправиль­ ное использование встречного регулирования и компенсирующих устройств, наличие отдельных крупных ЭП, питающихся от ГПП, и т. п.

На основании выполненных исследований установлено следу­ ющее:

1.Схема построения системы электроснабжения участка и параметры отдельных ее элементов зависят от мощности при­ вода комбайна, длины лавы и принятой системы отработки полезного ископаемого.

2.Отклонения напряжения как в подземных сетях, так и на ГПП шахт превышают нормируемые, что обусловливает необхо­

димость применения централизованного и местного регулирова­ ния напряжения под нагрузкой.

РАСЧЕТ ШАХТНОЙ УЧАСТКОВОЙ СЕТИ С УЧЕТОМ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ

(Днепропетровский горный и н сти тут)

Качество электроснабжения горных машин, с точки зрения обеспечения их.заданной производительности, определяется вели­ чиной напряжения, отнесенной к зажимам двигателя комбайна в режиме опрокидывания [1].

В то же время в проектной практике, когда параметры шахт­ ной участковой сети выбираются по нагреву, зачастую оказыва­ ется, что они не обеспечивают технически допустимого уровня напряжения в перегрузочных режимах, тогда как поддержание достаточного уровня напряжения на электродвигателе комбайна в этих режимах дает значительный экономический эффект [2].

Чтобы исключить частые опрокидывания электродвигателя ком­ байна в режимах перегрузки, необходимо обеспечивать требуе­ мый уровень напряжения на его зажимах, который по данным ВНИИВЭ рекомендуется принимать равным 0,85 U„. Этого можно достичь увеличением сечения гибкого или магистрального кабелей, либо уменьшением длины последнего (протяженность гибкого кабеля определяется системой разработки и в конкрет­ ном случае может быть изменена в незначительных пределах). В первом случае затраты на сеть возрастают при одновременном снижении потерь электроэнергии в ней. Во втором случае, когда уменьшается длина магистрального кабеля, затраты на сеть уменьшаются, но растут расходы на передвижку участковой подстанции.

Принимая во внимание то, что обеспечение качественной электроэнергией забойных электроприемников должно осуществ­ ляться с минимальными затратами и что одним из критериев ее качества является уровень напряжения у комбайнового электро­ двигателя в режиме опрокидывания, решим задачу экономичного распределения допустимой потери напряжения в сети, питающей электродвигатель комбайна.

Приведенные расчетные затраты на сеть, состоящую из маги­ стрального и гибкого кабелей, могут быть представлены в сле­ дующем виде

длина гибкого кабеля; В — повторные затраты на передвижку участковой передвижной подстанции; L3.t— годовое продвигание забоя; у— стоимость 1 кВт-ч потерянной электроэнергии; о— удельное сопротивление меди; / оп — время, за которое опрокид­ ной ток вызывает в электрической сети участка такие же потери электроэнергии, что и действительный ток за действительное

242

В итоге получаем уравнение 4-ой степени относительно актив­

Так как полученное уравнение в общем виде не решается, то рассмотрим случай, когда его коэффициенты заданы численно, т. е. когда параметры, определяющие коэффициенты сц извест­ ны. Вычисления были проведены для наиболее распространенно­ го на шахтах Западного Донбасса типа забоя, оборудованного комплексом КМК-97 с узкозахватным комбайном МК-67; уста­ новленная мощность электрооборудования — 380 кВт. источник питания — трансформаторная подстанция ТКШВП — 320—

6/ 0,66.

Отыскание корней уравнения производилось методом проб на ЭЦВМ при условии обеспечения на зажимах комбайна в опро­ кидном режиме напряжения 0,85 U„. В результате обработки машинных данных построены кривые распределения допустимой потери напряжения между гибким и магистральным кабелями в зависимости от соотношения их длин (рис. 1). Эти зависимости аналитически могут быть записаны в виде

трансформаторной подстанции из опыта эксплуатации и проек­

ласть «2», ограниченная прямыми 1 и 2), то распределение поте­

Если значение а. лежит в области «I» или «3», то необходимо изменить шаг перемещения трансформаторной подстанции, что­ бы значение а сместилось в область «2».

Если указанное мероприятие не дает положительного резуль­ тата, это означает, что невозможно произвести распределение

243

потери напряжения в соответствии с кри\ рием минимума расчетных затрат при данных параметрах сети.

Таким образом, для заданных электрической нагрузки забоя и допустимой потери напряжения в опрокидном режиме могут быть получены свои коэффициенты а, позволяющие выбрать сеть с минимумом расчетных затрат.

Рис. 1. Зависимость коэффициента экономичного распределения потери напряжения от соотношения длин гибкого и магистрального кабелей:

1— прямая ограничения по нагреву кабелей; 2 — прямая ограничения по сечению кабелей;

«1» и «3» — области значений а, не удовлетворяющих накладываемым ограничениям;

«2» — область значений i , удовлетворяющих накладываемым ограниче­ ниям.

Чтобы обеспечить возможность выбора эконохмичной сети в условиях накладываемых ограничений и широком диапазоне изменения длин кабелей и нагрузки, необходимо расширить об­ ласть значений а повышением уровня напряжения в шахтной участковой сети.

244

электромеханика и автоматика», вып. 25, Харьков, изд-во «Вшца школа» при

ХГУ, 1974.

2. В о л о т к о в с к и й С. А., Т е с л е н к о В. И., З а и к а В. Т. Влияние качества напряжения на экономичность и надежность систем электроснабже­ ния горных предприятий. Электробезопасность на предприятиях черной метал­ лургии (Доклады республиканской научно-технической конференции), 1972.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ НАПРЯЖЕНИЯ

ВРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ СЕВЕРНОГО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА

Вл. Д. ТРИФОНОВ, В. X. ЧИРВА, Ю. В. КУВАЕВ (Днепропетровский горный институт)

Северный горно-обогатительный комбинат является одним из наиболее крупных и энергоемких железорудных предприятий Кривбасса. Электроснабжение комбината осуществляется от системы Днепроэнерго воздушными ЛЭП-154 кВ.

Питание понизительных подстанций напряжением 6/0,4 кВ осуществляется кабельными линиями и шинопроводами, проло­ женными в блоках и галереях. Трансформаторы снабжены ПБВ на ±2X2,5%. Автоматическое регулирование напряжения в цен­ трах питания (ЦП) отсутствует. Распределительные сети вы­ полнены на напряжение 6 и 10 кВ, что обусловлено спецификой технологического процесса и применяемого электрооборудования.

Известно, что отклонение уровней напряжения неблагоприят­ но отражается на работе электроустановок. Это требует осу­ ществления контроля качества напряжения.

Для получения реальной картины о качестве напряжения в распределительных сетях 6 и 0,4 кВ СевГОКа кафедрой электри­ фикации горных работ и промышленных предприятий Днепро­ петровского горного института в течение 1972—1973 гг. проведе­ ны экспериментальные исследования уровней напряжения. Оп­

с помощью самопишущих приборов типа Н-370 и Н-390, а также статическими анализаторами качества напряжения САКН-1.

Исследование качества напряжения на шинах распредели­ тельных подстанций (РП) и трансформаторов (ТП) комбината представляет собой сложную и трудоемкую задачу. Поэтому вы полнено обоснование и выбор ограниченного количества ТП и точек в сети 6 кВ, достаточного для определения закона регули­ рования напряжения в центре питания и выбора ответвлений распределительных трансформаторов.

Количество контрольных точек выбиралось но характеру нагрузки ТП и предельным величинам потерь напряжения от шин ЦП до рассматриваемых ТП. Измерение напряжения на шинах 6 кВ ряда подстанций комбината показало существенное отклонение уровней напряжения от номинального.

245

Приборы подключались на шинах 0,4 кВ распределительных трансформаторов (РТ), от которых получали питание разнооб­ разные виды нагрузок. Питание РТ осуществлялось радиальны­ ми и магистральными линиями. В центрах питания установлены силовые трансформаторы мощностью 60 МВ.А каждый. Автома­ тическое регулирование напряжения производилось на районной подстанции, где установлены автотрансформаторы. Силовые трансформаторы, установленные в ЦП, снабжены РПН 150+8ХБ25 и ПБВ на ±2X2,5, а распределительные — ПБВ на 2±2Х2,5 и ±5% .

Для оценки качества напряжения САКН-1 включались одно­ временно и непрерывно в течение недели в декабре—январе и июне—июле месяцах. Наличие достаточной информации о ста­ тистических характеристиках отклонений напряжения на шинах 6 к В ГПП и 0,4 к В отдельных ТП позволяет скорректировать коэффициенты трансформации этих ТП и уставки автоматичес­ кого регулятора в центре питания.

О правильном режиме работы электрической сети можно су­ дить по статистическим характеристикам распределения откло­ нений напряжения. Значения статистических характеристик для центров питания и ряда распределительных трансформаторов со

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает о необ­ ходимости контроля качества напряжения на горно-обогатитель­ ных комбинатах.

247

Исследование уровней напряжения в. осветительных сетях корпусов обогащения и дробления показывают, что напряжение изменяется в пределах 210—240 В. Для фабрики окомковання и других потребителей, питающихся от ГПП-3, величина напря­ жения составляет 218—270 В. Поскольку силовые и осветитель­ ные сети выполнены совместно, то высокий уровень напряжения приводит к массовому перегоранию ламп и значительному ущербу.

МЕТОД ДЕКОМПОЗИЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПОДСИСТЕМ КОНТРОЛЯ

ИУЧЕТА СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ИЭЛЕКТРОВОЗНОГО ТРАНСПОРТА ШАХТ

А. А. ИВАНОВ, В. Ф. ТУРОВЦЕВ, В. Г. ШАРУДА, В. В. КОВАЛЬЧУК (Днепропетровский горный институт)

Основой создания АСУ на шахтах являются информацион­ ные подсистемы. Одной из них является подсистема контроля и учета состояния основного горношахтного оборудования, охва­ тывающая также оборудование электроснабжения и электровоз­ ного транспорта.

При проектировании подсистемы с целью выбора средств отбора, передачи, обработки и представления информации, фор­ мирования задач, решаемых в подсистеме, необходимо рассмат­ ривать все технологические процессы шахты и все механизмы, выявлять все управляющие и возмущающие воздействия, влияю­ щие на ход технологических процессов и безопасность ведения работ.

Если эту задачу решить для конкретной шахты, то можно изобразить па схеме все машины и механизмы и показать все управляющие и возмущающие воздействия, а также определить связи между ними. На такой схеме будет указана зона влияния каждого воздействия, а шахта может быть разбита на три иерархические ступени:

1.Машина (электроустановка, механизм).

2.Отдельный технологический комплекс (лава, подготови­ тельный забой, сеть электроснабжения, внутришахтный транс­ порт и т.п.).

3.Шахта в целом.

Таким образом будет составлена информационная схема всей шахты.

Однако в действительности задача значительно сложнее. Шахты отличаются большим разнообразием комбинаций различ­ ных технологических комплексов.

Практически информационную схему необходимо составлять для каждой шахты. Сколько шахт, сколько различных громозд­ ких и трудоемких схем. Такой подход делает решение задачи невозможным.

248

Задача оказывается вполне разрешимой, если применить ме­ тод декомпозиции технологических схем. Сущность метода заключается в следующем. Технологическая схема шахты раз­ бивается на отдельные информационные блоки, которые от шах­ ты к шахте меняются или отсутствуют совсем. Затем, компонов­ кой полученных блоков представляется технологическая схема любой шахты.

При таком подходе можно набрать все возможные варианты технологических схем из отдельных информационных блоков, число которых сравнительно невелико, составить для этих бло­ ков схемы воздействий на технологические процессы, показать на них связи с соседними блоками. После этого можно из этих блоков набрать схему воздействий на технологические процессы для любой конкретной шахты. При этом число разновидностей таких схем ничем не ограничено.

Анализируя существующие и вновь проектируемые техноло­ гические схемы шахт, авторы выделили 58 информационных блоков. Так, например, для электровозной откатки и электро­ снабжения шахты выделены 10 блоков: поверхностная тяговая подстанция, подземная зарядная подстанция, тяговая подземная подстанция, контактная сеть, электровозный транспорт, главная поверхностная подстанция, высоковольтный кабель, централь­ ная подземная подстанция, участковая подстанция, низковольт­ ный кабель. Это позволяет осуществлять компоновку практичес­ ки любой схемы откатки и электроснабжения шахты.

Для каждого информационного блока указаны возмущающие воздействия, как внешние по отношению к блоку, так и внутрен­ ние, а также управляющие воздействия; приведены существую­ щие технические средства отбора информации.

Принятый способ рассмотрения технологических процессов с точки зрения управления позволяет достаточно просто устано­ вить и проанализировать воздействия, которые определяют ра­ боту как отдельных объектов, так и всей технологической цепи шахты.

При определении воздействий, влияющих на работу основного оборудования шахты, необходимо стремиться к учету всех воз­ действий, которые, строго говоря, учесть практически невозмож­ но. Система автоматизированного контроля получится при этом весьма сложной и неработоспособной.

Чтобы получить работоспособную систему контроля, рас­ смотрены не все возможные воздействия, а только те из них, которые являются следствием целой группы других воздействий, т. е. являются интегральными воздействиями. Такой подход тре­ бует знания условий работы оборудования в шахте. Так как специалистов, обладающих такими знаниями много, выбор ин­ тегральных воздействий произведен на основе опроса экспертов, т. е. специалистов в данной области, а также обработки резуль­ татов хронометражных наблюдений за работой оборудования на шахтах.

249