Энергосистема горного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• 1. Основные цели производственной практики
• 1.1 Цель практики
• 1.2 Задача практики
• 2. Общие сведения и природные условия
• 3. Технология и механизация горного предприятия
• 4. Краткое описание современного состояния электрификации
• 5. Энергосистема горного предприятия
• 5.1 Условия присоединения предприятия к энергосистеме
• 5.2 Потребители электроэнергии предприятия
• 5.3 Марки и сечения линий электропередач
• 5.4 Релейная защита и автоматика
• 5.5 Устройство защитного заземления
• 6. Схема электроснабжения предприятия
• 7. Энергетические показатели предприятия
• 7.1 Общие сведения о потреблении реактивной мощности. Коэффициент мощности
• 7.2 Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности
• 7.3 Способы компенсации реактивной мощности
• Заключение
• Список литературы

Введение

Процесс электрификации и автоматизации горного производства на высоком уровне должен решаться специалистами, которые кроме теоретических знаний обладают практическими навыками, в том числе, навыками электромонтажных и ремонтных работ. Это дает им уверенность и самостоятельность при организации, проведении и руководстве производственной деятельностью. Поэтому производственное обучение является важным элементом подготовки инженерных кадров для горного производства. Для этого каждый студент-практикант должен активно участвовать в производственной и общественной деятельности подразделения, где он проходит практику и набирается опыта.

Работа представляет собой отчет по производственной практике, проведенной на АО «Учалинский ГОК», Учалинский подземный рудник, г. Учалы.

1. Основные цели производственной практики

1.1 Цель практики

-- использование теоретических знаний на производстве с целью их закрепления;

-- углубленное знакомство с устройством электротехнических изделий и оборудования, с особенностями их конструкции;

-- знакомство с организационными мероприятиями, обеспечивающими проведение электромонтажных работ с высоким качеством и в установленные сроки;

-- освоение современных профессиональных приемов монтажа, ремонта, материалов и оборудования. Это особенно важно сейчас, при переходе на двухступенчатую систему высшего образования.

1.2 Задача практики

-- овладеть навыками и умением практического применения основных видов технологических операций монтажа и ремонта электрооборудования, уметь вести учет и оформление текущей инженерной документации, связанной с деятельностью электротехнического подразделения (звено, бригада и т.д.);

Задачи практики решаются:

-- личным участием студента в работе электротехнического подразделения;

-- использованием им теоретических знаний;

-- стремлением повысить квалификационный разряд;

-- оказанием помощи руководителю практики (бригадиру, мастеру).

2. Общие сведения и природные условия

Учалинское медноколчеданное месторождение расположено в Учалинском районе Республики Башкортостан, в черте города Учалы (рис 1).

Рельеф района мелкосопочный, участками грядово-холмистый с близмеридиональной ориентировкой гряд. Абсолютные отметки местности изменяются от +517 м до +563 м.

Район относится к лесостепной полосе. Большая часть земель распахана и используется для выращивания зерновых культур. Небольшие лесные массивы смешанного типа располагаются на восточном склоне хребта Урал-Тау, а также около озер Ургун, Карагайлы и Калкан, села Ахуново и деревни Карагайка.

Климат района континентальный, с жарким (до +34,1 ^°С в июле) летом и холодной (до минус 44,9 ^°С в январе) зимой, со средней температурой июля +17,2 ^°С и января минус 13,3 ^°С. Устойчивый снежный покров образуется в ноябре, средняя дата схода снежного покрова приходится на конец апреля. Высота снежного покрова за зиму средняя 33 см, максимальная 56 см, минимальная 17 см. Глубина промерзания грунта до 1,2-1,7 м. По данным метеостанции в с. Учалы годовое количество осадков в последнее время изменялось от 123,3 мм (в 1975 г.) до 488,4 мм (в 1981 г.), среднегодовое количество осадков 424,1 мм. Максимальное (до 200 мм) количество дождевых осадков выпадает в июле месяце. Преобладающее направление ветров: летом обычно западное, зимой, весной и осенью - юго-западное, средняя скорость ветра 2,3 м/с.

Поверхностные воды района представлены реками Урал и Уй и их притоками, а также озерами, из которых наиболее значительными являются Ургун, Калкан, Большие Учалы, Карагайлы, Гнилое и Чебачье. Режим рек тесно связан с количеством выпадающих осадков. Резкое увеличение расходов рек наблюдается во время весенних паводков и во время затяжных дождей.

Рисунок 1 - Обзорная карта месторождения. Масштаб 1:200 000

В экономическом отношении район является промышленно- сельскохозяйственным с ведущей горнодобывающей отраслью. На базе Учалинского месторождения в 1954 году создан Учалинский горно-обогатительный комбинат, осуществляющий его разработку с 1958 года. В настоящее время комбинат осуществляет добычу и переработку руд из месторождений: Молодежное, Узельгинское и Талганское, расположенных на территории Верхнеуральского района Челябинской области. Ведется строительство подземных рудников на месторождениях: Озерное, Западно-Озерное и Ново-Учалинское в пределах Республики Башкортостан. Сельскохозяйственное производство района специализируется на животноводстве и растениеводстве.

Административным центром района является г. Учалы, насчитывающий около 40 тысяч жителей. В пределах его, помимо АО «Учалинский ГОК», расположены картонно-рубероидный завод и завод железобетонных изделий, швейная фабрика, маслосырзавод и другие мелкие предприятия. Из других близко расположенных населенных пунктов наиболее крупными являются пос. Миндяк (6000 жителей) и пос. Межозерный (около 9000 жителей). Последний располагается в 25 км к югу от города Учалы и административно относится к Верхнеуральскому району Челябинской области.

Ближайшая железнодорожная станция Учалы Южно-Уральской железной дороги расположена в 7 км к северу от г. Учалы. Ведомственная одноколейная (с нормальной колеей) железная дорога соединяет станцию Учалы с обогатительной фабрикой и объектами Учалинского ГОКа вблизи месторождений «Учалинское», «Узельгинское» и «Молодежное». Поселок Межозерный связан с г. Учалы шоссейной дорогой с асфальтовым покрытием. Асфальтированная дорога проложена от г. Учалы до г. Белорецк (100 км к юго-западу) и г. Миасса (100 км к северу). Остальные местные дороги района имеют гравийное покрытие.

Источником энергоснабжения является Уральское энергетическое кольцо с питанием от ЛЭП-110 киловольт г. Златоуст - г. Учалы.

Основным топливом района являлись каменный уголь и мазут, доставляемые по железной дороге. В настоящее время продолжается газификация промышленных объектов и жилого сектора Учалинского района Республики Башкортостан и Верхнеуральского района Челябинской области.

Значительная часть строительных материалов является привозной. Из местных стройматериалов используются песок, гравий, щебень, известняк и бутовый камень, разрабатываемые на Мансуровском гранитном и Санглыкском диоритовом карьерах (соответственно в 22 км к северу и в 10 км к западу от г. Учалы), Уразовском месторождении песчано-гравийной смеси (в 25 км к западу от г. Учалы) и Юлдашевском месторождении известняка (в 19 км к западу от г. Учалы). Породы вскрыши Учалинского месторождения используются как сырье для изготовления щебня различных фракций. Дробильные установки Учалинского комбината обеспечивают, в основном, собственные потребности, а также частично - нужды местных строительных организаций в этих материалах.

Источником питьевого водоснабжения г. Учалы и комбината служат подземные воды поймы р. Урал (Кургашский водозабор).

Учалинский район богат полезными ископаемыми. Наиболее важное значение имеют месторождения меди и золота, второстепенное - марганца и хрома, месторождения строительного и поделочного камня.

3. Технология и механизация горного предприятия

Горные работы на карьерах заключаются в выемке, перемещении и складировании полезных ископаемых, и вскрышных пород. Соответственно выделяют основные производственные процессы: подготовка пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение (транспортирование) горной массы, складирование (отвалообразование) пустых пород и разгрузка или складирование полезного ископаемого. Если на карьере производится первичное обогащение или переработка полезного ископаемого до конечного продукта, они также входят в состав основных процессов.

Каждому основному процессу соответствуют вспомогательные работы, производство которых позволяет осуществлять основной процесс или облегчает его.

Помимо этого на карьерах выполняется ряд общих вспомогательных процессов (электроснабжение, вентиляция, водоотлив, опробование полезных ископаемых, ремонты оборудования и др.), обеспечивающих производство горных работ.

Основными способами механизации производственных процессов являются экскаваторный, гидравлический и комбинированный (их сочетание). При экскаваторном способе основные производственные процессы осуществляют с помощью различных механических средств (экскаваторов, скреперов, механических видов транспорта и др.), а при гидравлическом - с помощью воды и специального оборудования. Экскаваторный способ универсален, посредством его выполняется до 95 % объемов горных и массовых земляных работ. Гидравлический способ применяется преимущественно для разработки пород, легко поддающихся размыву и транспортированию водой, при наличии источников воды и достаточно дешевой электроэнергии.

Подготовка горных пород к выемке производится с целью обеспечения безопасности горных работ, качества добываемого сырья, технической возможности и наилучших условий применения технических средств в последующих процессах. Подготовка включает осушение горных пород, подлежащих извлечению в данный период разработки (при экскаваторном способе механизации), разупрочнение и изменение их агрегатного состояния, разрушение (разрыхление) породного массива и другие виды воздействия на горные породы для облегчения их разработки.

Способ подготовки горных пород к выемке зависит, прежде всего, от вида, агрегатного состояния и физических свойств пород в массиве, мощности предприятия, наличия технических средств, предъявляемых требований к качеству добываемого сырья, а также от природных условий производства работ. Удельные затраты на подготовку горных пород к выемке в общих затратах на разработку изменяются от 5 до 40 %.

Выемка мягких связных, песчаных, естественно мелкоразрушенных пород и щебеночно-гравийной массы в обычном состоянии успешно производится всеми видами выемочно-погрузочного оборудования (подготовка совмещена с выемкой в пространстве, времени и по средствам механизации). При гидравлическом способе совмещенные подготовка и выемка пород заключаются в непосредственном размыве их струей воды. Выемка плотных и наименее прочных полускальных пород также может осуществляться непосредственно из массива выемочными машинами с повышенными усилиями резания. Если развиваемые усилия выемочных машин недостаточны, подготовка таких пород к выемке заключается в предварительном механическом разрыхлении или в редких случаях взрывании.

При гидравлическом способе предварительная подготовка плотных пород осуществляется путем напорного или безнапорного водонасыщения, механического рыхления или взрывным способом.

Мерзлые породы предыдущих типов только при небольших отрицательных температурах могут разрабатываться непосредственно выемочными машинами с повышенными усилиями резания; как правило, они требуют подготовки механическим или взрывным способом или предварительного оттаивания. Применяются также методы предохранения пород от промерзания.

Полускальные хрупкие и очень хрупкие породы могут успешно и экономично подготавливаться к выемке посредством механического разрыхления.

Скальные и полускальные породы обычно подготавливаются к выемке взрывным способом. Процессами подготовки в этом случае являются бурение скважин и взрывание.

Бурение скважин производится буровыми станками вращательного (шарошечного и шнекового), ударного, ударно-вращательного, огневого бурения. Применяются в основном аммиачно-селитренные взрывчатые вещества (ВВ). Для бурения шпуров используются пневматические перфораторы.

Вторичное дробление негабаритных кусков осуществляется взрывным способом (шпуровыми и иногда накладными зарядами) и реже механическим и электротермическим способами. Для выполнения этих работ применяются ручные и колонковые перфораторы и передвижные компрессоры, бутобои (в основном пневматические), электроконтактные установки и др.

Выемочно-погрузочные работы заключаются в извлечении горной массы из забоя (выемка), ее погрузке - перемещении и разгрузке в транспортные средства или в отвал. Обычно выемка и погрузка выполняются одной машиной или одним комплексом забойных машин.

Выемка мягких и сыпучих пород может осуществляться экскаваторами всех видов и классов, землеройно-транспортирующими (при небольших расстояниях перемещения) и погрузочно-транспортирующими машинами (колесные скреперы, бульдозеры, одноковшовые погрузчики). Выемка плотных пород производится мехлопатами или роторными экскаваторами с повышенными усилиями копания. Выемка угля из тонких пластов возможна агрегатами вращательного бурения - шнекобуровыми машинами. Для подготовки и выемки пильного камня применяются камнерезные машины. Выемка взорванных пород осуществляется мехлопатами.

Вспомогательные работы при выемке и погрузке заключаются в планировке площадки для экскаватора, очистке их ковшей и ходовой части от налипшей и примерзшей породы, уборке просыпей при погрузке, зачистке кровли залежи, оборке откоса уступа, перемещении кабеля, доставке запасных частей и материалов и др.

Для выполнения этих работ используются бульдозеры, скреперы, отвальные плуги, навесные приспособления к ковшам экскаваторов, самоходные и навесные кабельные барабаны, специально оборудованные автомашины и железнодорожные платформы и др.

Процесс перемещения пород - наиболее трудоемкий и дорогостоящий (составляет 30-70 % общих затрат). На каждом карьере ежегодно разрабатывают и перемещают от десятков тысяч до сотен миллионов тонн горной массы. Расстояния транспортирования вскрышных пород из забоев в отвалы, а полезного ископаемого - к приемным бункерам потребителей составляют от нескольких десятков метров до десятков километров. Общая длина транспортных коммуникаций на крупных карьерах составляет сотни километров. Иногда породы от пункта погрузки до пункта разгрузки перемещают экскаваторами, скреперами, бульдозерами, земснарядами, но чаще - разнообразными средствами карьерного транспорта. Важнейшая особенность перемещения горных пород - нестационарное положение погрузочных (забоев) и разгрузочных пунктов на отвалах, вследствие этого транспортные коммуникации регулярно удлиняются или укорачиваются и передвигаются с выполнением трудоемких вспомогательных работ.

При экскаваторном способе выемки перемещение разрыхленных плотных, мягких и сыпучих пород может осуществляться всеми основными видами карьерного транспорта: железнодорожным, автомобильным и конвейерным. Разрушенные породы всех типов успешно перемещаются железнодорожным и автомобильным транспортом, а мелкоразрушенные - конвейерным в специальном исполнении.

Подвижной состав железнодорожного транспорта состоит из полувагонов или думпкаров и локомотивов (электровоз, тепловоз). Широко применяются автосамосвалы, реже - тягачи с полуприцепами и прицепами, автопоезда, дизель-троллейвозы. Из разнообразных типов конвейеров наибольшее распространение получили ленточные.

Перемещение одного и того же груза может осуществляться как одним, так и последовательно разными видами транспорта (комбинированный транспорт). В этом случае наиболее часто из забоев горная масса перемещается автосамосвалами, а далее железнодорожным или конвейерным, скиповым транспортом, по рудоспускам и рудоскатам, канатно-подвесным дорогам, гидравлическим транспортом. Для перегрузки пород из одних транспортных средств в другие устраиваются специальные перегрузочные пункты (эстакады, бункера и др.); они необходимы также при перегрузке полезного ископаемого из карьерных транспортных средств в вагоны МПС.

Вспомогательные транспортные работы заключаются в строительстве, текущем содержании и ремонте транспортных коммуникаций, периодическом перемещении части их по мере отработки уступов, текущем содержании подвижного состава.

Гидротранспортирование горной массы подразделяется на самотечное (по канавам, лоткам, трубам за счет уклона) и напорное - по трубопроводам (пульповодам) за счет перекачивания землесосами или с помощью гидроэлеваторов и других средств.

Отвалообразование заключается в приемке и размещении вскрышных пород и длительно складируемого полезного ископаемого на специально отводимых площадях; удельный вес расходов на отвалообразование составляет 5 - 20 %. Отвалообразование может выполняться как специальными отвальными машинами и механизмами, так и средствами механизации других производственных процессов.

При доставке разрыхленных плотных, мягких и сыпучих пород железнодорожным транспортом могут применяться мехлопаты и драглайны, многоковшовые отвальные экскаваторы, отвальные плуги, бульдозеры и колесные скреперы. При разгрузке мелко- и средневзорванных пород могут применяться мощные драглайны, бульдозеры и большегрузные скреперы. Мехлопаты, а также отвальные плуги практически могут использоваться при складировании любых взорванных пород.

При доставке всех типов пород автомобильным транспортом в качестве отвального оборудования применяются бульдозеры, а при доставке конвейерным транспортом - консольные отвалообразователи.

Совокупность взаимосвязанных производственных процессов, обеспечивающая изменение агрегатного состояния вскрышных пород и полезного ископаемого, а также их погрузку, перемещение и складирование составляет технологию разработки месторождения.

Технология и механизация горных работ базируются на принципах поточности, совмещения и независимости процессов, обеспечения кратчайшего расстояния перемещения горной массы, сокращения числа и объемов вспомогательных работ, минимума производственных затрат и максимума прибыли от реализации продукции.

На данный момент в Учалинском подземном руднике применяются буровые станки «ДМ-45» и «СБШ-250МН-32», на отгрузке - экскаваторы «ЭКГ 4,6», гидравлические экскаваторы с обратной лопатой «Вольво» и «ДЭУ», самосвалы «БелАЗ 7540», «АД-45». Доставка оборудование и техники с поверхности в карьер производится по подземному наклонному съезду. Руда с открытых горных работ транспортируется по подземным горным выработкам к стволу «Скиповой» и выдается по нему на поверхность.

Очистное бурение осуществляется буровыми установками «Соло», «Симба» и НКР-100. На отгрузке горной массы используются самоходная техника типа «Торо», «МПД», «МоАЗ», «АД-45». Заряжание восходящих скважин ведется с самоходной зарядной машины «Чармек». Оборка выработок производится механизированным способом при помощи специализированной машины «Паус». Геолого-разведочное бурение ведется буровым станком «Диамек». Специалистами участка автоматизации разработаны и воплощены в жизнь ряд установок, такие как НКР на самоходном ходу, пожарный автопоезд и заправщик на базе «КамАЗ», самоходная торкрет-установка, штанговочная машина и т.д.

Для выполнения операций по доставке людей, грузов и материалов предусматривается применение оборудования, имеющегося на предприятии:

для перевозки людей - машина для перевозки людей типа «SWT-101L»;

для доставки грузов и материалов - машина для доставки материалов, грузов и оборудования типа «SWT-07К»;

для доставки и хранения ВВ - машина для доставки и хранения ВВ типа «SWT-101»;

для доставки горюче- смазочных материалов - машина для доставки горюче-смазочных материалов SWT- 07Р

4. Краткое описание современного состояния электрификации

Трудно представить себе нашу повседневную жизнь без электричества. Как и для любой другой отрасли, энергоснабжение для горной промышленности играет очень важную роль. Полноценная работа предприятий этого направления без электричества в наше время просто не представляется возможным. Иначе говоря, производительность таких предприятий упала бы практически до показателей, близких к нолю.

Предприятия горной промышленности подразделяются на две группы:

-- с подземной добычей ископаемого

-- с открытой добычей.

На предприятиях первого типа электроприемники расположены и на поверхности, и в подземных выработках. На поверхности располагаются такие типы электрического оборудования как подъемные установки, вентиляторные установки, компрессоры и прочее оборудование.

На подготовительных участках работают очистные проходческие комплексы. На открытых работах применяют насосы, экскаваторы, буровые станки, осветительное оборудование.

Все это говорит о том, что без применения электричества на предприятиях такого типа просто не обойтись. Система электроснабжения включает в себя источники питания, линии электропередач, разнообразные подстанции (распределительные, понизительные) которые соединяются всевозможными воздушными линиями. Подвод электричества к потребителям осуществляется по токопроводам.

Существует ряд требований, который предъявляется к электроснабжению горной промышленности. Эти требования зависят от того, какая мощность ими потребляется, какой характер нагрузки, каковы особенности технологического процесса, климатические условия, факторы окружающей среды.

Важно при проектировании, создании и эксплуатации электроснабжения горнодобывающих предприятий нужно стремиться к тому, чтобы система была гибкой, параметры были полностью оптимизированы для технических условий присоединения к системе.

Существуют несколько способов, с помощью которых осуществляется электроснабжение горных предприятий. Это автономные источники питания, собственные электростанции, энергетические системы.

У некоторых предприятий имеются собственные электростанции. Они используют в работе добываемое топливо.

Существуют внешние и внутренние системы электроснабжения. Во внешней системе электроснабжения обеспечивается передача энергии от источника питания до приемных подстанций предприятия. Во внутренней системе снабжение осуществляется за счет сетей, находящихся на территории предприятия.

Для нижних горизонтов подземного рудника приняты следующие основные системы напряжения:

- трехфазная 6 кВ с изолированной нейтралью - для питания трансформаторных подстанций;

- трехфазная 0,4 кВ с изолированной нейтралью - для питания силового электрооборудования;

- трехфазная 127 В с изолированной нейтралью - для освещения подземных выработок;

- трехфазная 36 В с изолированной нейтралью - для освещения насосных станций.

К низковольтным потребителям горизонтов относятся асинхронные электродвигатели вентиляторов местного проветривания, буровых установок и насосов участкового водоотлива.

По степени требований в отношении надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей горнопроходческое буровое оборудование относятся к третьей категории, вентиляторы местного проветривания, насосы участкового водоотлива - ко второй категории.

На горизонтах предполагается ведение горных работ на двух фронтах - на Северном и Южном участках.

На Южном и Северном участках горизонтов расположены насосные станции с погружными насосами Flugt мощностью 90 кВт и 70 кВт.

Для питания потребителей горизонтов предусмотрена установка участковых рудничных передвижных трансформаторных подстанций:

- на Северном участке - КТПВ 400-6/0,4 и КТПВ 250-6/0,4;

- на Южном участке - КТПВ 400-6/0,4 и КТПВ 250-6/0,4.

Питание подземных приемников осуществляется от распределительного устройства РУ-6кВ «Клетевая», расположенного на промплощадке УПР.

РПП гор.144м имеет два независимых ввода от РУ-6 кВ «Клетевая» - яч. №2 (ввод №1) и яч. №16 (ввод №2).

Насосы гор.144м подключены к РПП гор.144м через ячейки КРУРН-6. Низковольтные приемники гор. 144м. запитаны от 2 трансформаторов собственных нужд ТСВП-100/6. Питание приемников 0,4кВ гор.300м осуществляется от трансформатора ТСВП-250/6.

Питание электроприёмников 0,4кВ гор.300м. осуществляется от трансформаторов типа КТПВ (№52, №4, №56). Питание трансформаторов на стороне 6кВ осуществляется от ЦРТП гор.460м. (яч. №5 и №20).

Питание электроприемников 0,4 кВ гор.380, осуществляется от трансформатора типа ТСВП (№11). Все трансформаторы получают питание от РПП гор.144м. (яч. №13).

Питание дробильного комплекса (ДЗК) гор. 380м. осуществляется от 2-х трансформаторов ТСВП-250 (№1, №2). Питание трансформаторов по стороне высшего напряжения (В.Н.) осуществляется от РПП ДЗК гор.460м кабелем, проложенным по скважине. Питание РПП ДЗК гор.460м получает по двум вводам от ЦРТП гор.460м (яч. №2, 21).

Питание электроприемников 0,4 кВ гор.400м. осуществляется от трансформаторов типа ТСВП-250 (№27), которые в свою очередь запитаны от ЦРТП гор.460м (яч. №18). Питание приемников 0,4 кВ гор.430м, осуществляется от трансформаторов типа ТСВП-250 (№20), получающих питание от ЦРТП гор.460м (яч. №3).

Питание электропиемников 0,4кВ осуществяется от трансформатора КТПВ-100 №1 запитанного со стороны 6кВ от яч.№4 РПП гор.460м.Питание РПП гор.460м. осуществляется от ЦРТП гор.460м яч.№4, №17.

Питание электроприемников гор.460м осуществляется от трансформаторов типа КТПВ-250 (400); (№35, №67). Питание трансформаторов на стороне 6кВ осуществляется от яч. №7 РПП гор.480м. Питание РПП гор.480м. осуществляется от РПП гор.460м. яч.№2и №8.

Питание насосов в насосной гор.460м., имеющих высоковольтный электропривод, осуществляется от ЦРТП гор.460м. через яч. №6,7,8,14,15,16,22. Низковольтные потребители ЦРТП гор. 460 м. получают питание от трансформаторов ТСВП-160, КТПВ-400 (№1, №2,№54).

Электроприёмники ДЗК гор. 460м. питаются от двух трансформаторов КТПВ - 400 (№1, №2, №3) , находящихся в РПП ДЗК.

Питание низковольтных потребителей ДЗК гор. 500 м. осуществляется от КТПВ-250 (№1).

Питание электроприемников 0,4кВ гор.534м. осуществляется от двух трансформаторов собственных нужд ТСВП-250 РПП ДЗК гор.460м. по двум независимым вводам.

Питание электроприемников 0,4 кВ гор. 564м. осуществляется от трансформаторов КТПВ-100 и КТПВ-630 (№1, №2). Последний имеет на вторичной обмотке напряжение 660В и питает 2 насоса. Трансформаторы получают питание от РПП ДЗК гор.460м (яч. №3, №9).

Питание электроприёмников 0,4 кВ гор.480м. осуществляется от трансформаторов типа ТСВП (КТПВ) (№71, №30, №42). Питание трансформаторов на стороне 6 кВ осуществляется от ячеек №4, №8, №7 РПП гор.480м.

Питание электроприёмников 0,4 кВ гор.500м. осуществляется от трансформаторов типа ТСВП (КТПВ) №22. Питание трансформаторов на стороне 6 кВ осуществляется от ячейки №7 РПП гор.480м.

Питание электроприёмников 0,4 кВ гор.520м. осуществляется от трансформаторов типа ТСВП (КТПВ) (№19, №28 №53, №22). Питание трансформаторов на стороне 6 кВ осуществляется от ячеек №8, №7 РПП гор.480м.

Питание электроприёмников 0,4 кВ гор.540м. осуществляется от трансформаторов типа ТСВП (КТПВ) (№1, №21, №60, №61). Питание трансформаторов на стороне 6 кВ осуществляется от ячеек №5, №7 РПП гор.480м.

Питание электроприёмников 0,4 кВ гор.560м. осуществляется от трансформаторов типа ТСВП (КТПВ) (№57, №63). Питание трансформаторов на стороне 6 кВ осуществляется от ячеек №7, №8 РПП гор.480м.

Питание электроприёмников 0,4 кВ гор.580м. осуществляется от трансформатора КТПВ-400 (№33, №70, №76, №77, №2, №36, №31).Питание трансформаторов на стороне 6 кВ осуществляется от ячеек №5, №8 РПП гор.480м.

электроснабжение релейный реактивный мощность

5. Энергосистема горного предприятия

5.1 Условия присоединения предприятия к энергосистеме

Кроме требований, регламентирующих длительность перерывов электроснабжения отдельных категорий потребителей, любая система должна обеспечивать экономичность и безопасность всех элементов системы электроснабжения, потребность в электроэнергии высокого качества в полном объеме

Эти требования к системе электроснабжения карьера (разреза) в целом или отдельных его участков, экскаваторов, буровых станков, агрегатов, комплексов могут быть обеспечены рациональным построением схемы электроснабжения с применением электрооборудования, обладающего устойчивостью к работе в специфических условиях открытых горных разработок, а также организацией высокого уровня эксплуатации.

Передвижные трансформаторные подстанции (ПТП) и приключательные пункты (ПП), а также электрооборудование экскаваторов и других горных и транспортных машин должно надежно работать в условиях тряски, толчков и вибрации, обладать повышенной механической и электрической прочностью и быть устойчивыми к частым передвижкам, взрывной волне и ударам комьев породы, иметь достаточные уплотнения, препятствующие попаданию внутрь оболочек пыли и влаги. Все электрооборудование карьера (разреза) должно иметь конструкции, схему и специальные блокировки и защиты, обеспечивающие полную безопасность обслуживающего персонала.

Одним из главных требований, предъявляемых к построению системы электроснабжения карьера (разреза), является обязательное устройство электрической защиты от однофазных замыканий на землю в электрических сетях, обеспечивающей безопасность обслуживания электроустановок.

Качество электроэнергии характеризуется нормальными величинами частоты напряжения на вводах потребителей. Уровень частоты с колебаниями в пределах 0,2 Гц обеспечиваются энергосистемой, от которой осуществляется электроснабжение карьера (разреза).

Важным требованием при построении схемы распределительных сетей карьера (разреза) является поддержание величины напряжения на клеммах приводных асинхронных и синхронных экскаваторов (и другого горного и транспортного оборудования ОГР) на заданном уровне, обеспечивающее успешный их запуск, а также нормальную работу всех остальных электроприемников.

5.2 Потребители электроэнергии предприятия

Электроснабжение рудника осуществляется с понизительной подстанции ПС-63 «Шахта», расположенной на промплощадке УПР через сеть распределительных устройств РУ- 6кВ ПЗК», «Скиповая», «ВОД-21», «Клетевая», «Компрессорная», «СВС».

Основными электроприемниками рудника являются:

Главная вентиляторная установка ВОД-40 1 категории 1600 кВт

Подъемные машины шх. «Скиповая» 1 категории 2х2000 кВт

Подъемная машина шх. «Клетевая» 1 категории 800 кВт

Подъемная машина шх. «СВС» 1 категории 630 кВт

Помольно-закладочный комплекс 2 категории 1600 кВт

Насосная гор. 144 м 1 категории 5х315 кВт

Насосная гор. 460 м 1 категории 7х800 кВт

Турбокомпрессорная 2 категории 4х1600 кВт

Экскаваторы ЭКГ-4,6 2 категории 10х320 кВт

Питание РУ-6 кВ предусматривается осуществить двумя кабельными линиями с разных секций шин ПС-63 «Шахта».

Питание подземных приемников предусматривается от распределительного устройства РУ - 6 кВ «Клетевая», расположенного на промплощадке УПР

5.3 Марки и сечения линий электропередач

На РУ - 6 кВ «Клетьевая» применяются кабели марки ЦААБл 3х120.

ЦААБл 3х120 - это силовой бронированный лентами кабель - 3 на 120 мм², с алюминиевой жилой, с пропитанной бумажной изоляцией, алюминиевой оболочкой, наружный покров из битума и пряжи. предназначен для электропередачи в неподвижных установках в сетях на напряжение переменного тока - 6кВ-10кВ, с частотой 50 Гц

На РПП г.144 м применяются кабели марки ААШВу 3х90, на РПП г.300 м, ЦРТП г.460 м, РПП ДЗК и РПП г.564 м - ААШВу 3х70, на РПП г.460 м - ААШВу 3х185, на РПП г.480 м - ААШВу 3х120.

ААШВу - алюминиевый кабель силовой, с пропитанной бумажной изоляцией. Предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках для сетей на напряжение тока 1 кВ, 6 кВ и 10 кВ частотой 50 Гц.

Марка кабеля ААШВу применяется для эксплуатации в сухих и влажных производственных помещениях, в земле с низким и средним уровнем активности коррозии грунтов с наличием или отсутствием блуждающих токов. И кроме того используется для прокладки в производственных помещениях, на технологических эстакадах, в каналах, кабельных полуэтажах, шахтах, коллекторах и на открытом воздухе. Следует учитывать, что нежелательно в процессе эксплуатации кабеля ААШВУ подвергать его растягивающим усилиям.

5.4 Релейная защита и автоматика

Система электроснабжения - это сложный производственный комплекс, все его элементы участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера - коротких замыканий (КЗ) в электрических установках. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при широкой их автоматизации. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, состоящий из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования.

Устройства автоматического управления. Среди них первостепенное значение имеют устройства релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок. Наиболее опасные и частые повреждения - короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в системах с глухозаземленными нейтралями. В электрических машинах и трансформаторах наряду с указанными повреждениями возникают замыкания между витками обмотки одной фазы. Вследствие КЗ нарушается нормальная работа системы электроснабжения с возможным выходом синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей из синхронизма из-за несвоевременного их включения в сеть и нарушения режима работы электроприемников. Опасность представляют также термическое и динамическое действие токов КЗ как в месте повреждения, так и при прохождении его по неповрежденному оборудованию.

Для предотвращения развития аварии и уменьшения размеров разрушений при КЗ необходимо быстро выявить и отключить поврежденный элемент системы электроснабжения. Релейная защита автоматически выявляет поврежденный элемент и воздействует на отключение его выключателей. Основным выявительным элементом релейной защиты является специальный аппарат - измерительное реле.

Однофазные замыкания на землю в сетях с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями не сопровождаются возникновением больших токов (токи не превышают нескольких десятков ампер). Междуфазные напряжения при этом, не изменяются и работа системы электроснабжения не нарушается, поэтому необходимости в быстром отключении поврежденного участка нет, и устройства релейной защиты от замыканий на землю обычно действуют на сигнал. Исключение составляют горные предприятия, где по требованиям техники безопасности защиты действуют на отключение.

Кроме указанных ненормальных режимов работы, иногда в эксплуатации возникают режимы, вызванные перегрузкой оборудования или внешними КЗ, возникающими в других элементах. При этом по неповрежденному оборудованию протекают токи перегрузки, приводящие к преждевременному старению изоляции. От перегрузки предусматривается защита, действующая на сигнал. Релейная защита ликвидирует токи КЗ путем отключения элементов системы электроснабжения.

Однако одной релейной защиты недостаточно для обеспечения надежности и бесперебойности электроснабжения. Необходимость в устройствах автоматического включения резерва (УАВР) возникает в случаях двух и более секций шин на подстанциях и распределительных пунктах.

Воздушные линии электропередачи после их аварийного отключения можно включить повторно, т. к. повреждение может самоустраняться. Поэтому они оборудуются устройством автоматического повторного включения (УАПВ).

Повреждение одного из элементов системы электроснабжения и его отключение отражается, как правило, на работе всей системы. Например, отключение части потребителей приводит к повышению частоты и напряжения в системе, и наоборот - при отключении мощного генератора появляется дефицит электроэнергии, что может привести к снижению частоты и напряжения, расстройству работы электроприемников, выходу из синхронизма генераторов и нарушению устойчивости работы всей энергосистемы. Для восстановления нормального режима работы в системах используются устройства автоматической частотной разгрузки (УАЧР).

Устройства автоматического регулирования. Для поддержания напряжения в системе электроснабжения применяются устройства автоматического регулирования возбуждения (УАРВ) синхронных генераторов. Напряжением в системе электроснабжения можно управлять путем автоматического изменения реактивной мощности, вырабатываемой компенсирующими устройствами: непрерывно синхронными компенсаторами и перевозбужденными синхронными электродвигателями (ЭД) (изменением тока возбуждения УАРВ) и дискретно компенсирующими конденсаторными установками (изменением числа включенных секций конденсаторов автоматическими устройствами управления, компенсирующими установками).

Широко применяются также устройства автоматического регулирования коэффициентов трансформации трансформаторов с УРПН (устройствами регулирования под нагрузкой).

5.5 Устройство защитного заземления

В данной предприятии используются схемы изолированной и глухозаземленной нейтрали.

Изолированная нейтраль. Изолированная нейтраль нашла достаточно широкое применение в отечественных энергетических системах. Данный способ заземления применяется для генераторов или трансформаторов. В этом случае их нейтральные точки не соединяются с заземляющим контуром. В распределительных сетях на 6-10 киловольт нейтральной точки может не быть вообще, поскольку соединение трансформаторных обмоток выполняется методом треугольника.

В соответствии с ПУЭ, режим изолированной нейтрали может быть ограничен емкостным током, представляющим собой ток однофазного замыкания на землю сети.

Рисунок 2 - Сеть с глухозаземленной и изолированной нейтралью.

Его компенсация с помощью дугогасящих реакторах предусматривается при следующих значениях:

-Ток свыше 30 ампер, напряжение 3-6 киловольт;

-Ток свыше 20 ампер, напряжение 10 киловольт;

- Ток свыше 15 ампер, напряжение 15-20 киловольт;

-Ток свыше 10 ампер, напряжение 3-20 киловольт, с металлическими и железобетонными опорами воздушных ЛЭП

- Все электрические сети с напряжением 35 киловольт.

- В блоках «генератор-трансформатор» при токе 5 ампер и генераторном напряжении 6-20 киловольт.

Компенсация тока замыкания на землю может быть заменена резистивным заземлением нейтрали с помощью резистора. В этом случае алгоритм действия релейной защиты будет изменен. Впервые заземление в режиме изолированной нейтрали было применено в электроустановках со средним значением напряжения.

Глухозаземленная нейтраль. Более прогрессивным способом считается режим глухозаземленной нейтрали. В этом случае нейтраль генератора или трансформатора непосредственно соединяется с заземляющим устройством. В некоторых случаях соединение осуществляется с использованием малого сопротивления, например, трансформатора тока. В отличие от защитного, такое заземление нейтрали называется рабочим. Значение сопротивления заземляющих устройств, соединенных с нейтралью, не должно превышать 4 Ом в электроустановках с напряжением 380/220 вольт.

Рисунок 3.-. Сеть с глухозаземленной и изолированной нейтралью

В электроустановках, где используется глухозаземленная нейтраль, поврежденный участок должен быстро и надежно отключаться в автоматическом режиме в случае возникновения замыкания между фазой и заземляющим проводником. С связи с этим, при напряжении до 1000 вольт, корпуса оборудования должны обязательно соединяться с заземленной нейтралью установок. Таким образом, обеспечивается быстрое отключение поврежденного участка в случае короткого замыкания с помощью реле максимального тока или предохранителя. Особенности глухого заземления Заземление нейтрали в глухом режиме предусмотрено для четырехпроводных сетей переменного тока. В таких случаях выполняется глухое заземление нулевых выводов силовых трансформаторов. Соединяются все части, подлежащие заземлению и нулевой заземленный вывод. Нулевой провод должен быть цельным, без предохранителей и каких-либо разъединяющих приспособлений. В качестве глухозаземленной нейтрали воздушных линий с напряжением до 1 киловольта используется нулевой провод, прокладываемый вместе с фазными линиями на тех же опорах.



Рисунок 4 - Сеть с глухозаземленной нейтралью.

Все ответвления или концы воздушных линий, длиной свыше 200 метров подлежат повторному заземлению нулевого провода. То же самое касается вводов в здания, где имеются установки, подлежащие заземлению. В качестве естественных заземлителей могут использоваться железобетонные опоры, а также заземляющие устройства, защищающие от грозовых перенапряжений. Таким образом, изолированная и глухозаземленная нейтраль обеспечивает нормальную работу релейной защиты генераторов и трансформаторов. Кроме того, они надежно защищают людей от поражения электрическим током.

6. Схема электроснабжения предприятия

Рис. 5

7. Энергетические показатели предприятия

Правильный выбор мощности трансформаторов, двигателей горных машин и механизмов, улучшение их энергетических и технологических показателей, а также рациональное построение электрических сетей на карьерах имеют большое народнохозяйственное значение. Соблюдение нормированного удельного расхода электроэнергии, снижение потребления реактивной мощности, (т.е. повышение коэффициента мощности) позволит, в свою очередь, снизить себестоимость полезного ископаемого, а также сэкономить значительное количество электроэнергии. Техническое состояние и эксплуатация электрохозяйства карьера характеризуются следующими основными энергетическими показателями: потреблением активной, реактивной и полной мощности от системы, коэффициентами мощности и реактивной мощности, удельным расходом электроэнергии.

7.1 Общие сведения о потреблении реактивной мощности. Коэффициент мощности

Потребителями реактивной мощности на карьере являются асинхронные двигатели, трансформаторы, преобразователи, реакторы, сварочные трансформаторы и другие электроприемники.

В отличие от активной мощности, полезно используемой в работе, реактивная мощность не выполняет полезной работы, а создает лишь магнитные поля в индуктивных электроприемниках, постоянно циркулируя между источником и приемником.

Величина реактивной мощности, потребляемой асинхронными двигателями, почти не зависит от их загрузки и составляет от 20 до 40%, а потребляемой трансформаторами -- 7-10% от полной (кажущейся) мощности.

Отношение активной мощности Р к полной мощности S называется коэффициентом мощности.

Отношение реактивной мощности к активной называется коэффициентом реактивной мощности.

Величина коэффициента мощности cos ц асинхронных электродвигателей при холостом ходе не превышает 0,25--0,35 и достигает наибольшего номинального значения (0,8--0.92) при их полной загрузке.

Коэффициент мощности приемника электроэнергии карьера не является постоянной величиной и изменяется в соответствии с величиной и характером нагрузки. Для характеристики потребителя исходят из средневзвешенной величины коэффициента мощности, под которым понимается отношение активной энергии (кВт*ч), потребленной в установке за определенное время, к кажущейся энергии (кВ*А*ч), потребляемой за то же время. В условиях эксплуатации средневзвешенный коэффициент мощности может быть определен следующими способами:

1. Непосредственным измерением величины cos ц с помощью фазометра. При этом принимается среднее значение показаний прибора, фиксируемых через каждые 10--30 мин за длительный промежуток времени (например, за час, смену, сутки, месяц).

2. По средним значениям показаний киловаттметра, вольтметра и амперметра.

3. По показаниям счетчиков активной и реактивной энергии

При проектировании электроустановок средневзвешенный коэффициент мощности может быть определен по графику суточной нагрузки подстанции, а также по таблице, составляемой для определения нагрузок и мощности карьерной подстанции.

Основной причиной низкого коэффициента мощности является неполная загрузка асинхронных электродвигателей и трансформаторов. Электродвигатели горных машин и трансформаторы на карьерах за время цикла, смены и суток загружены неравномерно. Средняя нагрузка за цикл приводного асинхронного электродвигателя преобразовательного агрегата экскаваторов ЭКГ-4 с ковшом вместимостью 5 м³ не превышает 0,5Р_НОМ.

Нагрузка электродвигателей конвейеров за время смены также сильно колеблется. Неравномерно загружены электродвигатели буровых станков, трансформаторы преобразовательных агрегатов и передвижных подстанций (ПТП).

Недогрузка трансформаторов и асинхронных двигателей объясняется еще и тем, что при проектировании их мощность выбирается с известным запасом.

Низкий коэффициент мощности электрических установок снижает эксплуатационную мощность генераторов, вызывает перерасход топлива на электростанциях и необходимость увеличения мощности трансформаторов подстанций, в связи с чем повышаются затраты и эксплуатационные работы.

Снижение коэффициента мощности обусловливает также дополнительные потери мощности на нагрев проводов, кабелей и шин, а также увеличение их сечения.

Мощность, теряемая на нагрев проводов, прямо пропорциональна квадрату активного составляющего тока и обратно пропорциональна квадрату cos ц.

Отсюда следует, что при неизменном сечении проводов снижение cos ц вызывает увеличение потерь мощности в электрических сетях, т.е. при снижении cos ц необходимо увеличивать сечение проводов.

7.2 Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности

Снижение потребления реактивной мощности от энергосистемы может быть достигнуто двумя способами:

1. выполнением мероприятий, не требующих специальных компенсирующих устройств.

2. установкой в электрических сетях карьера специальных компенсирующих устройств.

Снижение потребления реактивной мощности по первому способу достигается как при проектировании, так и при эксплуатации электрических установок карьера выполнением следующих мероприятий:

1. Правильный выбор асинхронных двигателей по мощности и типу. При этом необходимо учитывать, что асинхронный двигатель работает с наилучшими энергетическими показателями при загрузке от 75 до 100%. При одинаковых мощностях на валу и равных частотах вращения асинхронный двигатель с к. з. ротором и электродвигатель открытого исполнения потребляют меньшую реактивную мощность, чем соответственно двигатель с фазным ротором и двигатель закрытого исполнения.

2. Замена асинхронных двигателей, загруженных меньше чем на 60%, двигателями меньшей мощности. Целесообразность замены определяется технико-экономическим расчетом.

3. Установка ограничителей холостой работы, машин и механизмов с приводом от асинхронных двигателей, сварочных трансформаторов и других установок.

4. Повышение качества ремонта электродвигателей. Обточка ротора, расточка пазов, укладка секций обмотки с меньшим сечением или числом обмоточных проводов приводит к увеличению воздушного зазора и, следовательно, увеличению реактивного тока двигателя.

5. Отключение трансформаторов от сети в выходные дни и нерабочие смены, а также при загрузке, не превышающей 30% их номинальной мощности, с переводом питающих нагрузок с отключаемого трансформатора на оставленный в работе.

6. Замена асинхронных двигателей синхронными на технологических установках с нерегулируемым электроприводом и с постоянным режимом работы.

7. Упорядочение технологического процесса в отношении улучшения энергетического режима оборудования и снижения расчетного максимума реактивной нагрузки.

Проведение перечисленных выше мероприятий на карьерах, на которых не эксплуатируются экскаваторы и другие машины с синхронными двигателями, позволяет снизить реактивную нагрузку на 10--15%.

7.3 Способы компенсации реактивной мощности

Снижение потребления реактивной мощности от энергосистемы или ее компенсация до оптимальных значений на карьерах может быть обеспечена синхронными двигателями приводов главных преобразовательных агрегатов экскаваторов, мощных вентиляторов, насосов и проведением указанных выше мероприятий. Если же на карьере отсутствуют горные машины и установки с приводом от синхронных двигателей или их мощность недостаточна, то снижение потребляемой реактивной мощности от энергосистемы может быть достигнуто установкой в сетях специальных источников реактивной мощности. Источники реактивной мощности устанавливаются в сетях карьера, т. е. вблизи основных потребителей реактивной мощности. В этом случае обмен реактивной мощности происходит не между потребителями и генераторами электростанций системы, а между потребителями и специальными источниками реактивной мощности, таким образом, генераторы электростанции и все сети системы до ГПП карьера освобождаются от реактивной нагрузки.

Источниками реактивной мощности, устанавливаемыми в сетях предприятий, могут служить синхронные компенсаторы и двигатели, а также статические конденсаторы.

Синхронным компенсатором называется синхронная машина, работающая в режиме генератора реактивной мощности с регулируемым током возбуждения. На промышленных предприятиях, в том числе на карьерах, применение синхронных компенсаторов допускается лишь с разрешения энергосистемы, когда необходимая мощность компенсирующих устройств превышает 10000 квар.

Заключение

Во время прохождения практики в АО «Учалинский ГОК», Учалинский подземный рудник, г. Учалы я ознакомился с основными задачами предприятия. В процессе практики были изучены следующие вопросы:

1. Усвоение технологических приемов и методов монтажа электрооборудования, закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков в области эксплуатации теплоэнергетического и электрического оборудования, теплоэнергетических и электрических установок, тепловых и электрических сетей.

2. Приобретение навыков выполнения основных операций по монтажу электрооборудования и ведения текущей инженерной документации на практике, изучение механизмов, инструментов и электротехнических материалов, применяемых при электромонтажных работах, изучение защитных мер электробезопасности при электромонтажных работах.

3. Закрепление практических навыков по монтажу (электропроводок в производственных помещениях, кабельных линий электропередачи, воздушных линий электропередачи, средств автоматизации, электрических двигателей и нагревательных установок, трансформаторных подстанций),освоение технологии соединения, ответвления и оконцевания проводов и кабелей (пайки медных и алюминиевых жил проводов и кабелей, опрессовки жил, оконцевания жил проводов и кабелей при помощи пресс-клещей и изолированных наконечников.

4. Изучение периодичности, объемов работ по техническому обслуживанию и ремонту тепло- и электрооборудования, овладение практическими навыками по организации энергетической службы, планированию операций технического обслуживания и текущего ремонта энергетического оборудования и установок.

...