Внешнее электроснабжение открытых горных работ.

1.1.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМАМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. КАТЕГОРИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Система электроснабжения карьеров, состоящая из сетей высо­кого и низкого напряжения, трансформаторных, распределительных и преобразовательных подстанции, служит для передачи и распределения электроэнергии от источника питания до электропотребителей. К электроснабжению карьеров предъявляют требо­вание обеспечить высокое качество электроэнергии у электропотребителей (стабильность напряжения и частоты); потребное карь­еру количество электроэнергии; надежность электроснабжения; экономичность и безопасность всех элементов системы электро­снабжения.

Эти требования к системе электроснабжения карьера в целом или отдельных его участков, экскаваторов, буровых станков, до­бычных и вскрышных комплексов могут быть обеспечены макси­мальным приближением более высокого напряжения к электропотребителям, рациональным построением схемы электроснабжения с применением электрооборудования, работающего надежно в специфических условиях открытых разработок, а также организацией высокого уровня эксплуатации.

При выборе схемы электроснабжения следует учитывать: мощность, потребляемую электроприемникими карьера; размещение электроприемников по карьеру; число и мощность подстанций; на­пряжение электроприемников, напряжение и удаленность источ­ников; гибкость в эксплуатации и возможность расширения карьера.

Проектирование схем электроснабжения карьеров необходимо производить в соответствии с классификацией электроприемников по категориям обеспечения надежности электроснабжения. Со­гласно ПУЭ, все потребители электроэнергии в отношении обеспе­чения надежности электроснабжения подразделяют на три катего­рии (I, II, III). Отнесение потребителей к той или иной категории производят на основе анализа последствий нарушений их электро­снабжения, так как степень резервирования электроснабжения влияет на капитальные затраты.

Особо повышенные, требования в отношении надежности электроснабжения предъявляют к потребителям категории I. На карь­ерах электроприемниками категории I являются дренажные шахты, сетевые и питательные насосы котельной, противопожар­ные насосные станции. Эти потребители должны питаться от двух независимых источников с применением АВР. Большую группу потребителей карьеров, обеспечивающих добычные и транспортные работы, составляют потребители категории II. К ним относятся водоотливные насосные установки, СЦБ электровозного транспорта, экскаваторы, конвейерный и электровозный транспорт, техкомплекс промплощадки. Нарушение их электроснабжения при­водит к простою взаимосвязанного комплекса машин, транспорта, обслуживающего персонала, значительному недоотпуску продук­ции. Электроприемники категории II рекомендуется питать от двух независимых источников или от разных секций шин ГПП. Для электроприемников категории III, к которым относятся машины, применяемые на вскрышных и отвальных работах, механические мастерские, склады, автогаражи, наружное освещение, резервное питание не предусматривается.

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; линииэлектропередачи 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, расчетныезначения 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 требованияпо 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 иконфигурацией 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. Привыборе 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 ГПГ1 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.

1.4. СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КАРЬЕРОВ

В системе электроснабжения карьеров важное место отводится схеме внешнего электроснабжения. Схемы внешнего электроснабжения весьма разнообразны, а их построение зависит от многих факторов: площади и глубины карьера, способов разработки ме­сторождения, мощности главных приводов горных машин, системы транспорта, технических параметров, схемы и расстояния до бли­жайшего источника питания и т.д.

В настоящее время в связи с развитием энергетических систем электроснабжение карьеров осуществляется от районных подстан­ций систем по воздушным и кабельным линиям. При наличии на карьерах потребителей категорий I и II от РПС до ГПП карьера прокладывается не менее двух линий. Воздушные линии (ВЛ) со­оружаются одно- или двухцепными с применением различных ти­пов деревянных, железобетонных и металлических опор. Напря­жение питающих линий от РПС до главных понизительных подстанций карьеров составляет от 6 до 220 кВ.

При электроснабжении малых карьеров, расположенных на близком (1-3 км) расстоянии от РПС, сооружаются центральные распределительные пункты или распределительные пункты напря­жением 6 кВ. Питание РП малых карьеров, на кото­рых имеются только потребители категории III, осуществляется на одной стационарной воздушной (ВЛ) или кабельной (КЛ) ли­нии 6 кВ. Для близко расположенных от РПС карьеров, имеющих потребителей категорий I и II по надежности электроснабжения, применяются схемы, при которых ЦРП или РП питается по двум ВЛ или КЛ от одной илидвух РПС.

В большинстве случаев открытые распредустройства (ОРУ) главных понизительных подстанций оборудуют по упрощенному варианту без выключателей на первичномнапряжении с установкой короткозамыкателей и отделителей.

Главные понизительные подстанции (ГПП) размещают на нерабочем борту карьера возможно ближе к центру электрических нагру­зок для сокращения длины ЛЭП и вне зоны действия взрывных работ. Совмещенные тягово-распределительные подстанции располагают на борту карьера в районе выездной траншеи. Схема коммутации ГПП должна обеспечивать раздельную работу питающих линий и трансформаторов при нормальном режиме эксплуатации. Их параллельная ра­бота допустима только на время переключе­ний при ликвидации аварии в системе элек­троснабжения.

Помимо основных систем внешнего элек­троснабжения – схем питания карьеров, су­ществуют схемы электроснабжения объектов промышленной площадки (промплощадки). Электроснабжение отдельных электроустано­вок и цехов на промплощадке осуществляется кабельными и воз­душными линиями 6-10 кВ непосредственно от шин ГПП или через ТП 6-10/0,4 кВ.