Раздел второй ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Глава IX
ГЛАВНЫЕ ПОНИЗИТЕЛЬНЫЕ ПОДСТАНЦИИ И ЛЭП ПОВЕРХНОСТИ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНОВ
При разработке угольных, сланцевых, рудных и нерудных месторождений основным видом энергии является электрическая энергия, которую горные предприятия получают от энергосистем страны, а в отдаленных районах — от местных электростанций.
Энергосистемой называется совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. К электрической части энергосистемы относится совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей.
Обеспечение потребителей электрической энергией называется электроснабжением, а совокупность электроустановок, предназначенных для этой цели, — системой электроснабжения.
При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения горнопромышленных районов необходимо соблюдать следующие основные принципы: ориентацию на использование электрической энергии в качестве основного вида энергии; соответствие степени резервирования горных предприятий установленным ПУЭ категориям по бесперебойности электроснабжения; экономичность и надежность всех элементов системы; безопасность и удобство эксплуатации; обеспечение высокого качества электроэнергии (соблюдение уровней отклонений и колебаний напряжения, стабильности частоты); обеспечение требуемого количества электроэнергии; максимальное приближение источников питания к центрам нагрузки; обособленное от поверхности питание подземных электроприемников шахт.
Основными определяющими факторами являются характеристики источников питания, мощность и категория потребителей электроэнергии. В проектах необходимо учитывать требования ограничения т. к. з., установки простой и надежной релейной защиты, средств автоматики и телеуправления; возможности установки электрооборудования на открытом воздухе, где это допустимо по виду исполнения электроустановок, климатическим условиям, загрязненности окружающей среды и загруженности промышленных площадок предприятий.
Проектирование электроснабжения производится из перспектив развития горного предприятия на ближайшие 10 лет. Проекты должны разрабатываться на основе соответствующих документов, утвержденных министерствами и ведомствами. Так, например, в угольной и сланцевой промышленности действуют «Основные направления и нормы технологического проектирования угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик» [39 ] и «Указания по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик» [401.
Горные предприятия имеют две системы электроснабжения: внешнюю и внутреннюю. К первой относятся воздушные и кабельные ЛЭП от выводов районных подстанций или ответвлений от электросистем до вводов на шины главных понизительных подстанций (ГПП) предприятий. При проектировании электроснабжения новых горнопромышленных районов и реконструкции старых предусматривают системы глубокого ввода напряжением 35—220 кВ, т. е. электроэнергию высшего напряжения подают потребителям, сводя к минимуму количество сетевых звеньев к ступеней промежуточной трансформации. Для высокопроизводительных горных предприятий предусматривают осуществление двух глубоких вводов и более.
Конкретная величина подводимого напряжения определяется на основе технико-экономических расчетов, в которых сравнивают первоначальные затраты на строительство, расходы на эксплуатацию, показатели в отношении качества электроэнергии, перспективность при дальнейшем развитии системы электроснабжения.
Электроснабжение горных предприятий должно производиться не менее чем по двум питающим ЛЭП независимо от величины напряжения. Расчет каждой ЛЭП производится исходя из условия, что при выходе из строя одной из них оставшаяся в работе ЛЭП обеспечит (при максимально допустимых потерях напряжения) нормальную работу всех электроприемников шахты или 60—80% электроприемников открытых разработок. В нормальном режиме все питающие ЛЭП должны находиться под нагрузкой и работать раздельно. Возможно применение и двухцепных воздушных ЛЭП на опорах, рассчитанных на повышенные ветровые и гололедные нагрузки (на ступень выше нормативов, установленных ПУЭ для данного района). В таком случае двухцепная ЛЭП рассматривается как две питающие линии за исключением случаев электроснабжения предприятий, отнесенных к Ш категории и сверхкатегорным по метану и опасных по внезапным выбросам. Это же относится к предприятиям, расположенным в IV и особом районах по гололеду, и к шахтам с нормальным часовым притоком воды свыше 300 м3, электроснабжение которых осуществляется в соответствии с требованиями, изложенными в § 3 данной главы.
К системе внутреннего электроснабжения относят поверхностные и подземные подстанции (стационарные и передвижные), распределительные пункты высшего и низшего напряжений, воздушные и кабельные ЛЭП я электроприемники горных предприятий.
В системе внутреннего электроснабжения (цепи переменного тока) используются следующие величины напряжения:
6 кВ — для стационарных приемников электрической энергии, передвижных трансформаторных подстанций, машин и механизмов, применяемых при проходке стволов, а также для мощных силовых передвижных установок открытых разработок. В отдельных случаях для стационарных установок угольных и сланцевых шахт и стационарных подземных подстанций рудных и нерудных шахт допускается с разрешения Госгортехнадзора применять напряжение 10 кВ;
660 В — для сетей, питающих силовые электроприемники в подземных выработках и на открытых горных разработках;
1140 В — для высокопроизводительных забойных машин угольных шахт;
380/220 В — для сетей, питающих силовые и осветительные электроприемники на поверхности горных предприятий по трех- или четырехпроводной системе от общих трансформаторов.
Для создания рациональных систем электроснабжения необходимо применять комплектные трансформаторные подстанции, трансформаторы с автоматическим регулированием напряжения, обособленное питание потребителей от трансформаторов с расщепленной обмоткой (трехобмоточных или разделительных).
§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ, ПОДСТАНЦИЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Электрической станцией называется промышленное предприятие (электроустановка), которое служит для производства электрической энергии, а иногда одновременно и для выработки тепловой энергии. Электрические станции отличаются друг от друга своим назначением, родом вырабатываемого тока, видом используемого топлива или энергии и типом первичных машин.
В зависимости от вида используемого топлива или энергии различают тепловые электростанции (ТЭС и ГРЭС), гидроэлектрические (ГЭС), атомные (АЭС). На электростанциях нашей страны в. основном установлены синхронные генераторы, которые вырабатывают переменный ток промышленной частоты 30 Гц при напряжении 6, 10, 15, 20, 24, 27 кВ. По типу первичных машин электростанции делят на станции с паровыми, гидравлическими, газовыми турбинами, с атомными реакторами, двигателями внутреннего сгорания. Станции с паровыми турбинами могут быть конденсационными (КЭС) и теплофикационными (ТЭЦ).
Подстанцией называется электроустановка, которая служит для преобразования и распределения электроэнергии. Подстанция состоит из силовых трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств высшего и низшего напряжения, аккумуляторной батареи, устройств управления, защиты и вспомогательных сооружений.
Поверхностные подстанции горных предприятий могут быть классифицированы по двум признакам: назначению и конструктивному оформлению. По назначению они имеют следующие сокращенные названия:
ГПП — главная понизительная подстанция, которая получает электроэнергию от энергосистемы или непосредственно от электростанции и распределяет эту энергию электроприемникам предприятия.
ЦРП — центральный распределительный пункт; получает питание аналогично ГПП и распределяет полученную энергию электроприемникам всего предприятия или отдельной его части. В основном ЦРП применяют на открытых разработках.
КТП — комплектные трансформаторные подстанции, состоящие из одного или нескольких трансформаторов, распредусгройств высшего и низшего напряжений с защитно-коммутационной аппаратурой. При установке на открытом воздухе их называют КТПН (наружной установки).
В зависимости от конструктивного оформления подстанции бывают: открытыми, закрытыми отдельно стоящими, закрытыми встроенными или пристроенными к объектам поверхностного комплекса. Наиболее экономичными считаются подстанции открытого типа и передвижные.
Электрические сети горных предприятий выполняют воздушными иля кабельными линиями.
Воздушной линией электропередачи называется устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматур к различного рода опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.). За начало и конец воздушной линии принимают линейные порталы распределительных устройств.
Кабельной линией называется линия для передачи электроэнергии, состоящая из одного или нескольких кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями.
