1.2. Источники электроснабжения открытых горных работ

Основные источники электроснабжения большинства карьеров мощные районные и объединенные энергетические системы. В рай­онах, удаленных от энергетических систем, карьеры питаются от местных электростанций.

Планирование и учет капитальных вложений на строительство объектов внешнего электроснабжения предприятий и других по­требителей электроэнергии производятся по отраслям, к которым они относятся как потребители электроэнергии. К внешнему элек­троснабжению предприятия, присоединяемого непосредственно к районной подстанции энергосистемы относятся ячейка присое­динения на районной подстанции; линии электропередачи незави­симо от напряжения, подающие питание на подстанцию предприятия; подстанция предприятия.

Увеличение трансформаторной мощности районной подстанции и усиление питающей ее электросети осуществляют за счет средств по отрасли «Электроэнергетика». При появлении нагрузок, связан­ных с расширением существующих предприятий или новым строи­тельством и не учтенных в пятилетнем плане развития электро­энергетики, они финансируются путем долевого участия заинте­ресованных предприятий – потребителей электроэнергии.

Исходные данные для проектирования внешнего электроснаб­жения карьера - технические условия на присоединение к энерго­системе. В соответствии с правилами энергоснабжающая орга­низация после получения заявки от предприятия-заказчика или от генеральной проектной организации выдает предварительные техусловия на электроснабжение вновь строящихся или реконструи­руемых предприятий.

После соответствующих проработок вариантов и расчетов энергоснабжающая организация выдает окончательные техусловия на подключение предприятия к электросетям с указанием точки присоединении напряжения питающих линий, расчетные значения токов к.з., требование по релейной защите и автоматике, по компенсации реактивной мощности и учету электроэнергии, по регу­лированию суточного графика нагрузки потребителя. В техусловия обязательно включаются обоснованные требования по усиле­нию существующей сети энергоснабжающей организации в связи с подключением нового потребителя. Выполнение техусловий, выданных энергоснабжающей организацией, обязательны для потре­бителей-заказчиков и проектных организаций, разрабатывающих проект электроснабжения.

Основной вопрос, который должен быть решен при проектиро­вании системы внешнего электроснабжения – выбор напряжения, числа и способа выполнения питающих воздушных или кабельных линий, оптимального сечения проводников, а также подстанции карьера.

1.3. Выбор рациональной системы электроснабжения

Передача электроэнергии независимо от характера и энергоемко­сти производственного процесса связана с преобразованием элек­троэнергии. Наиболее часто для изменения параметров передавае­мой электроэнергии – значений токов и напряжений – служат трансформаторы. Напряжение каждого из звеньев системы (или ступени трансформации) выбирают с учетом напряжения смеж­ных звеньев, чтобы обеспечить наиболее экономичный и стабиль­ный вариант электроснабжения в целом.

Вариант схемы электроснабжения карьера определяется размерами и конфигурацией площадей карьерных полей, мощностью и числом электроприводов горных машин и механизмов. Размеры карьерного поля в плане, конечная глубина карьера определяют общие объемы горных работ и возможную производственную мощ­ность карьера. Карьерные поля по их размерам в плане делятся на малые – площадью 0,3-2 км² и общим объемом горной массы 10-100 млн. м³, средние – соответственно площадью 1,5-6 км² с объемом 100-500 млн. м³, крупные – соответственно площадью 4-20 км² и объемом 500-2000 млн. м³.

На современных карьерах применяют высокопроизводительные энергоемкие горные машины – буровые станки, экскаваторы, ро­торные комплексы. Суммарная мощность электродвигателей роторного комплекса достигает 12 000 кВт. Единичные мощности электродвигателей составляют 1,5-4 тыс. кВт. Потребляемая мощ­ность карьеров колеблется в пределах 10-30 тыс. кВ*А и более.

В условиях роста мощностей и электронагрузок карьеров по­вышается и питающее напряжение, а также предъявляются повы­шенные требования к схемам питания, качеству электроэнергии, надежности и экономичности системы электроснабжения.

Напряжение питающих линий выбирают на основании технико-экономического сравнения вариантом по приведенным затратам, расходу цветных металлов и др. При выборе вариантов преимущественно необходимо отдавать варианту с более высоким напряжением. Для питания крупных карьеров или горно-обогати­тельных комбинатов с входящими в их состав карьерами на пер­вых ступенях распределения энергии следует применять напряже­ние 110,150, 220 и 330 кВ.

Внешнее электроснабжение карьеров необходимо выполнять по системе глубокого ввода, при которой электроэнергия к карьеру подводится при напряжении районной сети. Понизительные под­станции располагаются на промплощадке или нерабочем борту карьера, а электроэнергия распределяется с минимальным числом ступеней трансформации. В большинстве случаев непосредственно в карьер подводят линии напряжением 35 или 6-10 кВ. В тех слу­чаях, когда крупные карьеры построены на значительных рассто­яниях от районных подстанций, они получают питание напряже­нием 110 кВ и выше посредством отпаек от магистральных линий районных подстанций энергетических систем.

Число приемных пунктов на любом предприятии, в том числе и на карьере, определяется общей схемой электроснабжения, по­требной мощностью, территориальным размещением нагрузок, тре­буемой категорией надежности электроснабжения, а также нали­чием или отсутствием местного резервного источника питания. Все пункты приема электроэнергии от энергосистем, сооружаемые на карьере, должны быть соединены между собой (закольцованы) кабельными или воздушными линиями.

Схемы электроснабжения карьеров строятся по ступенчатому принципу и состоят, как правила из трех ступеней напряжения и соответствующих им сетевых звеньев между источниками пита­ния и подстанциями или распределительными пунктами у потребителя.

Для приема электроэнергии от районной подстанции (РПС) на территории карьера сооружают один или несколько приемных пунктов (ПП). Один приемный пункт сооружается на карьере малой производительности при отсутствии специальных требований к надежности электроснабжения и близком расположении электроприемников. Два или более ПП сооружают при наличии на карьерах мощных (1250 кВт и более) и удаленных групп элект­роприемников, специальных требований к надежности электроснаб­жения, целесообразности сооружения приемных пунктов при поэтапном расширении карьера в перспективе.

На крупных карьерах на первой ступени внешнего электроснаб­жения в качестве ПП сооружают подстанции глубоких вводов (ПГВ), соединяемые с источниками питания электрическими се­тями напряжением 35-220 кВ, или главные понизительные под­станции (ГПП), на которых подводимое от РПС напряжение по­нижается до напряжения распределительной сети карьера или до значений, соответствующих номинальным напряжениям потреби­телей.

Число ПГВ пли ГПГ напряжением до 220 кВ на карьере оп­ределяется технико-экономическим расчетом и зависит от потреб­ляемой мощности, взаимного расположения отдельных объектов и участков и т.п. Питающие электрические, сети напряжением 35-220 кВ и выше от РПС энергосистемы до ПГВ на карьерах выпол­няются одно- и двухцеппыми на металлических, железобетонных или деревянных опорах. Наиболее широко применяются магистральные, кольцевые и радиальные схемы питания, а также ответвления от магистральных линий районных электрических сетей.

На средних по производительности карьерах, расположенных на небольших (до 5 км) расстояниях от РПС, электроэнергия подво­дится при напряжении, совпадающем с напряжением распределительной сети. В качестве приемных пунктов сооружают централь­ные распределительные пункты (ЦРП) или распределительные пункты (РП). На небольших карьерах в качестве ПП сооружают трансформаторные подстанции (ТП), совмещенные с РП.

На крупных карьерах, как правило, имеются электроприемники категории I и ответственные нагрузки категории II, бесперебойная работа которых необходима для нормального функционирования производства. В этом случае электроэнергия от РПС к приемному пункту должна подаваться по двум магистральным линиям или по ответвлениям от двойной магистральной линии энергосистемы. Приемные пункты, к которым присоединены потребители категории I, должны получать питание от двух независимых источников, которыми являются две подстанции энергосистемы или две секции сборных шин подстанции при условии, что каждая из секций имеет питание от независимого источника.