Модернизация электроснабжения системы электропривода подъемной установки ствола СС-3 рудника "Таймырский"

58 Введение …………………………………………………………………… . ….. 4 1. Горнотехнологическая часть.…………………………………………… . …. 6 2. Механическое оборудование.……………………………………………… 18 3. Электроснабжение горного предприятия …...………………………….… 26 4. Автоматизированный электропривод горных машин и установок.… . ….. 42 5. Автоматическое управление технологическими процессами, машинами и установками……… …………………………. …………………………………. 49 6. Специальная часть…………………………………...…………………… … 52 7. Обслуживание, ремонт и наладка энергетического оборудования и средств автоматизации …..…………………………………………………………… .. 88 8. Экономическая часть.………………………..…………………………… … 91 9. Охрана труда…………………………………………………………...… …. . 94 Заключение…………………………………………….……………………… 105 Библиографический список ………………………………………………… 106 Введение В админист р ативном отношении Талнахское и Октяб р ьское место р ождения, которое разрабатывает рудник “Таймырский”, р асположены в Дудинском р айоне Таймы р ского национального ок р уга К р асноя р ского к р ая. Они р асположены у юго-западного подножия плато Ха р аеллах в бассеинах р ек Талнах и Ха р аеллах , являющимися п р авыми п р итоками р еки Н о р ильской. От го р ода Н о р ильска место р ождения удалены на 20км к севе р у и связаны с ним шоссейной и железной до р огами. Снабжение элект р оэне р гией осуществляется от ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 и Хантайской ГЭС. Водоснабжение р удника “Таймы р ский” и города Талнах п р оизводится за счет Талнахского место р ождения подземных вод, вск р ытого р ядом скважин. Теплоснабжение осуществляется от ТЭЦ-2. Для технологической пе р е р аботки добываемых р уд Н о р ильский го р но-металлу р гический комбинат имеет: обогатительные фаб р ики №1 и № 2, никелевый завод, медный завод, Н адежденский металлу р гический завод. Талнахское место р ождение р асположено в к р аевой юго-западной части Ха р аеллахской мульды на месте ее пе р есечения с зоной Н о р ильско-Ха р аеллахского р азлома. Талнахский р удоносный инт р узив в поле р удника р азделен на севе р о-западную и севе р о-восточную ветви субме р идиональным Н о р ильско-Ха р аеллахским р азломом. К севе р озападной части п р иу р очено Талнахское место р ождение, к северовосточной - Октяб р ьское. Севе р о-восточная ветвь в попе р ечном сечении имеет фо р му плоско-выпуклой линзы. Это тело полого сечет вмещающие по р оды, пог р ужаясь на севе р . Н а юге оно залегает на контакте по р од тунгусской се р ии с эффузивами, к севе р у пог р ужается от туфолавовой толщи до ка р бонатно-глинистых по р од. Рудник “Таймырский” является одним из самых больших. Его годовая производительность составляет около 2,2 млн.т. Рудник построен сравнительно недавно (15 лет назад) и на нем используется прогрессивная современная техника. Рудник “Таймырский”, являясь элементарным звеном технологической цепочки производства, поставляет отбитую руду на обогатительную фабрику ОФ-2, которая по пульпопроводу отправляется на дальнейшую переработку. Задачи дальнейшего повышения эффективности работы предприятия горнодобывающей промышленности не могут быть решены без автоматизации производственных процессов. Эффективность замены устаревшей аппаратуры автоматизации на более прогрессивную, с расширенными возможностями должна заключаться в оптимизации процесса, увеличении нагрузки на автоматизированное оборудование, экономии энергетических и материальных ресурсов, повышении надежности оборудования. Целью данного дипломного проекта является анализ показателей качества электрической энергии, их контроль и автоматическое регулирование, и приведение данных показателей к нормируемым значениям. В настоящее время на НГМК поставленные вопросы остаются без внимания, которые, при дальнейшем развитии рыночных отношений, рано или поздно необходимо решать. Рациональное использование материальных и трудовых ресурсов, оснащение горнодобывающих предприятий с использованием новой высокопроизводительной техники и способов управления дают возможность резко повысить производительность труда и качество продукции. 1. Горнотехнологическая часть 1.1. Геологическое строение месторождения и горно-геологические условия эксплуатации Рудник «Таймырский» эксплуатируется на базе запасов богатых руд центральной части Октябрьского месторождения сульфидных руд медно – никелевых руд, приуроченных к Северо-западной (Хараелахской) ветви Талнахского рудоносного интрузива. Поле рудника включает в себя две рудные залежи: а) 1 Хараелахская до глубины 1500м. б) 2 Северная. Рудоносная интрузия локализуется в глинисто сульфатно-карбонатной толще девонских отложений и погружается в северо– восточном направлении под углом 12 – 18 градусов. Перекрывающая толща предоставлена сульфатно-карбонатными породами девона, песчано-глинистыми отложениями тунгусской серии, базальтами пермотриаса и четвертичными образованиями. 1.2. Стратиграфия и магматизм месторождения Геологический разрез района представлен кембрийско-ордовикскими карбонатными осадками, чередованием морских (известняки, доломиты) и лагунных (ангидриты, глины) отложений силура-девона, терригенными углекислыми образованиями перми-триаса, туфолавовой толщей триаса. Рыхлые четвертичные отложения развиты повсеместно. Оруденение пространственно и генетически связано с придонной центральной частью Хаерлахской ветви Талнахского рудоносного интрузива габбро-долеритов и представлено тремя промышленными типами. Богатые (сплошные сульфидные) руды представлены Первой Хаерлахской (основной) залежи, протянувшейся в субширотном направлении в виде плитообразного тела на 1.6км, шириной 0.75, 0.9км с погружением в восточном – северо-восточном направлении с глубины 1000м до 1750м. Мощность залежи в среднем равна 20м, варьируя от 1м до 44.1м. 1.3. Тектоника Главным структурным элементом талнахского рудного поля является зона Норильско-Хаерлахского разлома, которая представляет собой грабеноподобную структуру, проявившуюся серией сбросо-сдвиговых дислокаций. В зоне выделяют ряд субпараллельных швов с углами падения от 40 до 85 о , из них наиболее крутым является восточное нарушение – главный шов. Нарушения, расположенные к западу от Главного шва (система западных сбросов), имеют более пологие углы падения. Амплитуды смещения вдоль тектонических зон колеблются от 50 до 400 м. Зона разлома делит всю площадь на две части – восточную и западную. Для восточной наблюдается ограниченное количество сбросов параллельных основной зоне разлома, для западной (Октябрьское месторождение) интенсивная тектоническая нарушенность, широкое развитие пликативных и дизъюнктивных дислокаций. В центральной части 1 Хаерлахская залежь разбита серией субмередианальных субпараллельных дизъюнктивов на 4 клиновидных блока длиной 750-800м, смещенных вверх относительно залежи на 40 – 120м (Большой Горст), которые разделяют ее на западный блок (-1050, -1100) и восточный (1300, 1350, 1400). Угол падения залежи западного блока составляет 14-22 о . С юго-востока к этой залежи примыкает вторая Северная залежь богатых руд, имеющая сложную конфигурацию в плане, протянувшаяся в юго-восточном направлении на 2.15км. Средняя мощность этой залежи 6-7м, с изменением от 1 до 22.3м. Глубина залегания составляет 1300-1400м. На востоке залежь осложнена взбросом, поднятым на 120м. Угол падения рудного тела на этом участке 8-12 о . Интенсивное проявление разрывной тектоники в районе обусловило соответствующее развитие тектонической трещиноватости. Наиболее трещиноваты рассланцованные породы Тунгусской серии, наименее – толстоплитчатые карбонатные породы девона и габбро-диориты верхней половины рудоносной интрузии. В осадочных породах преобладают пологие трещины, в сплошных рудах – крутопадающие, в породах интрузии – наклонные и крутопадающие. По трещинам, особенно в породах нижней части рудоносной интрузии, расположены так называемые ослабляющие минералы типа хлорита, серпентина, талька, слюд, цеолита, вторичных сульфидов, графита и т.п. С приближением к тектоническому нарушению трещиноватость руд и пород, как правило, увеличивается, образуя зону повышенной (или высокой) сопутствующей трещиноватости шириной в 0.5 – 0.8 амплитуды смещения по данному разлому. Такая зона в большинстве случаев асимметрична, ее ширина в висячем боку в 2 – 6 раз больше, чем в лежачем. Для сплошных руд указанные зависимости менее характерны, так как в них тектонические нарушения чаще всего имеют один вид. «Пластовые» зоны высокой (или повышенной) трещиноватости мощностью до 5м отмечены в кровле и, реже, в почве сплошных руд, в непосредственной кровле горизонта существенно оливиновых разностей габбро-долеритов, в пикритовых габбро-долеритах и в кровле рудоносной интрузии. 1.4. Морфология тел полезного ископаемого Формация траппов включает комплекс интрузивных горных пород, среди которых выделяют недифференцированные пластовые интрузии (силлы), крутосекущие тела и дайки в основном долеритового и габбро-долеритового состава и дифференцированные сульфидоносные интрузии. Промышленный интерес представляет полнодифференцированная Талнахская интрузия Талнахского рудного поля, которая объединяет несколько сближенных интрузивных тел. Октябрьское месторождение приурочено к северо-западной ветви названного массива. Длина интрузии до 10км, ширина 1-1.5км, мощность до 200-250м. Горизонтом локализации интрузива являются ангидрито-мергелевые породы нижнего и среднего девона. Особенности внутренней структуры полнодифференцированных интрузий является их стратифицированность. В пределах Талнахского интрузива выделяют следующие горизонты: · Горизонт верхних контактовых габбро-долеритов; · Горизонт кварцсодержащих габбро-долеритов, габбро-диоритов и диоритов; · Горизонт оливиновых и оливино-биотитовых габбро-долеритов, эти минералы слагают до 30 % массива; · Горизонт пикритовых габбро-долеритов; · Горизонт такситовых и раномернозернистых габбро-долеритов; · Горизонт контактовых и порфировидных габбро-долеритов. К основным породообразующим минералам, слагающим интрузивный массив, относятся: оливин, пироксены, плагиоклазы. К второстепенной группе минералов относятся: магнетит, титаномагнетит, биотит, амфиболы. К вторичным – пренит, хлорит, кальцит и другие минералы. 1.5. Гидрогеология Гидрогеологические условия рудника определяются геоморфологическими, структурными и мерзлотными факторами. Подземные воды формируются за счет атмосферных осадков, проникающих в горные породы со склонов плато и в зоне сквозных таликов, питаются также водами поверхностных водоемов и водостоков. Мощность мерзлоты меняется в пределах рудного поля от 10м (район ПЗС) до 180м (ВС-5, ВС-6). Сток поверхностных и надмерзлотных вод на территории месторождения хорошо зарегулирован и происходит по западному склону горы Медвежьей, имеющий значительный уклон к долине р. Шумный. Водовмещающая толща коренных пород характеризуется незначительной водообильностью (общий водоприток по горизонтам составляет около 1 м 3 /час). Естественная обводненность горизонтальных и наклонных выработок представлена увлажнением, капежом из кровли и бортов выработок, а также кратковременными струйными изливами из скважин. Распространение водопроявлений носит локальный характер. Результаты химических анализов свидетельствуют о том, что количественный состав подземных вод и их минерализация весьма различны и зависят от литологии пород и гидродинамических особенностей (условия питания, разгрузки, глубина залегания и т.д.) обводненных горизонтов. С увеличением глубины химический состав химический состав изменяется от гидрокарбонатно-сульфатно-натриево-кальциевого до сульфато-натриево-кальциевого. Водопроявления в местах бурения шпуров и скважин приурочены, как правило, к зонам трещиноватости и отмечены на контакте интрузии с породой. Более высокой водообильностью отмечена зона Горста. Отмечены водопроявления с дебитом 0.01 м 3 /час. Но по мере срабатывания статистических запасов в линзах подземных вод уменьшается до 0.0005 м 3 , что указывает на низкий коэффициент фильтрации (к=0.00002 м/сутки), а также на отсутствие связи водоносных зон с крупными источниками питания. В пределах шахтного поля существует ряд водопроявлений, находящихся под режимным наблюдением. В местах выхода источника периодически проводится отбор проб на агрессивность по отношению к бетону, результаты анализов свидетельствует об отсутствии таковых. Основной водоприток в руднике формируется за счет обводненности стволов. Распределение дебита по стволам происходит следующим образом: · ВПС – 10-12 м 3 /час; · СС-3 – 4-5 м 3 /час; · ВС-5 – 5-6 м 3 /час; · ВС-6 – 6-7 м 3 /час; Суммарный водоприток по руднику составляет 32-35 м 3 /час. 1.6. Физико-механические свойства руд и вмещающих пород Объемные веса руд: · Богатые руды 1 Хаерлахской залежи – 4.2 т/м 3 ; · Богатые руды 2 Северной залежи – 4.0 т/м 3 ; · Вкрапленные руды 2 Северной залежи – 3.05 т/м 3 ; · Медистые руды – 3.3 т/м 3 ; Значение коэффициента крепости по шкале М.М. Протодъяконова: · Для богатых руд – 5-10; · Для медистых руд – 5-16; · Для вкрапленных руд – 5-10; · Для вмещающих пород – 5-10. Сульфидные руды склонны к окислению, разогреву, спеканию, самовозгоранию и слеживанию с выделением тепла (3400-4700 ккал на 1 м 3 поглощенного кислорода). Температура пород в поле рудника колеблется в пределах 23-36 о . В породах свободная кремнекислота отсутствует. Влажность руды в естественном залегании составляет 1-4 %, в отбитой массе – до 7 %. 1.7. Газоносность пород Все породы и руды, слагающие поле рудника, газоносны. Наличие горючих газов, связанных с угленосными отложениями тунгусской серии (интервал 20-350м) и грантолитовыми сланцами нижнего силура (глубина залегания около 2000м) из которых газы могут мигрировать в вышележащую зону толщ. Установлено наличие углекислого газа, метана, тяжелых углеводородов, азота и гелия в газовых выделениях. Общий ожидаемый дебит составляет 450 м 3 /сутки. 1.8. Качественная характеристика руд и рудных минералов Норильские медно-никелевые руды являются комплексными, из них современными технологическими методами извлекают цветные металлы: никель, медь, кобальт; благородные металлы: золото, серебро и главные элементы платиновой группы; кроме этого попутно получают селен, теллур и серу. Помимо названных компонентов, руды содержат целый ряд других элементов, из которых важно отметить железо, уходящее в шлаки и вредные примеси, из которых главными являются, селен цинк и мышьяк, спорадически встречающиеся в рудах. К числу шлакообразующих компонентов в первую очередь относятся окислы кремния, железа, алюминия, магния, кальция и некоторые другие. Сульфидное оруденение генетически связано с крупной дифференцированной интрузией габбро-долеритов и представлено тремя основными типами руд: · Сплошными (наиболее богатыми) · Вкрапленными и прожилково-вкрапленными в породах нижней части интрузии · Вкрапленными и прожилково-вкрапленными в породах, вмещающих интрузию (медистые) Минералы, слагающие норильские руды делятся на следующие четыре группы: 1. Главные: пирротин, троилит, пентландит, халькопирит, талнахит, моикухит, путоранит, кубанит, магнетит. 2. Второстепенные: горнит, марказит, миллерит, сфалерит, халькозин, минералы группы валерита. 3. Редкие: алабанит, виоларит, годлевскит, ковеллин, маухерит, никелин, молибденит, станин. 4. Минералы благородных металлов: сперрилит, урванцевит, самородные золото и серебро, минералы платины и палладия. 1.9. Типизация руд В качестве главного классификационного признака служит минеральный состав рудной части с учетом количественных соотношений главных рудных минералов. При микроскопическом изучении шлифов руд выделены следующие устойчивые рудные ассоциации: 1. Пентландит-халькоперит-пирротиновая. 2. Пиррит-пентландит-халькопирритовая (с борнитом и сфалеритом) 3. Пирротин-халькопирит-кубанитовая. 4. Пирит-халькопиритовая (с милеритом и магнетитом) 5. Борнит-халькопиритовая (с пиритом и милеритом) 6. Пирит-магнетит-пирротиновая. Изучение распределения различных рудных ассоциаций по разрезу показывает, что на Талнахском месторождении с полным основанием могут быть выделены одноименные минеральные типы руд (1 - 6). Вещественный состав рудных минералов. Пирротин: химическая формула меняется от FeS до Fe 4 S 5 Пентландит: ( Fe , Ni ) 9 S 8 Халькопирит: CuFeS 2 - главный медьсодержащий компонент. Талнахит: Cu 18 ( Fe , Ni ) 18 S 32 - впервые найден на данном месторождении. Кубанит: CuFe 2 S 3 - второй после халькопирита сульфид меди. Магнетит: FeFe 2 O 4 Пирит: FeS 2 Марказит: FeS 2 и кроме того Ni , Co , Fe , S . Миллерит: NiS - второй после пентландита минерал никеля. Борнит: Cu 5 FeS 4 Халькозин: Cu 2 S Валерит: Cu 3 Fe 4 S 7 Сфалерит: ZnS Галенит: Р bS Минералы платиновой группы норильских руд обособляются в три группы: 1. Самородные платиновые металлы и их сплавы друг с другом, железом, никелем, медью. Кобальтом. 2. Интерметаллиды - Соединения платиновых металлов со свинцом, висмутом, оловом, теллуром, мышьяком и сурьмой. 3. Сульфиды и арсениды платиновых металлов. Все эти минералы находятся в рудах в тесной ассоциации друг с другом, образуя полиминеральные срастания среди сульфидов или на контакте сульфидов с магнетитом или силикатами. 1.10. Вскрытие и подготовка месторождения Поле рудника «Таймырский» занимает площадь к востоку и юго-востоку от поля рудника «Октябрьский». Граница между рудниками по горному сбросу. Восточная граница отметок глубины 1500м. Месторождение в пределах поля рудника характеризуется весьма сложным геологическим строением. Поле рудника объединяет две основные залежи: 1 Хараелахскую и 2 Северную. В свою очередь 1 Хараелахская залеж серией сбросов делится на несколько отдельных рудных тел. Рудные тела резко отличаются по условиям залегания. 1.11. Схема вскрытия В результате предпроектных проработок различных вариантов вскрытие богатых руд предусмотрено и осуществлено шестью вертикальными стволами и двумя откаточными горизонтами. На основной площадке расположены стволы: клетевой №3 (КС – 3), скиповой №3 (СС – 3); на вспомогательной – породозакладочный (ПЗС) и воздухоподающий (ВПС); вентиляционные стволы №5 и №6 (ВС – 5 и ВС – 6) расположены на северном фланге залежи. От вертикальных стволов залежь вскрыта горными выработками откаточных горизонтов – 1050м и – 1300м. Размещение стволов определялось с учетом ряда факторов, а именно: условия залегания рудных тел, рельеф местности, гидрогеологические данные разведочного и контрольного стволового бурения, меры охраны стволов от вредного влияния горных работ т.п. Немаловажным является также фактор размещения поверхностных объектов рудника во взаимосвязи с существующими и строящимися объектами и коммуникациями. Сечения стволов определены проектом из условий размещения в них подъемных сосудов и пропуска расчетного количества воздуха. 1.12. Характеристика стволов Скиповой ствол №3 (СС - 3). Размещается в 198м к юго-востоку от скипового ствола №2 (рудник «Октябрьский»). · диаметр ствола в свету – 6.5м; · глубина – 1503м; · высота над уровнем моря – 103м; · сопряжения на отметках: -1130 м, -1330 м (дозаторные), -1050 м, -1100 м, -1300 (ходки), -1400 м (зумпфовый водоотлив). Ствол оснащен двумя многоканатными подъемными установками типа МК 5х4 грузоподъемностью 25 т с навеской четырех скипов 2СН 11-24 емкостью 11м 3 каждый и служит для подъема руды с горизонтов – 1050 м и – 1300 м. Клетевой ствол №3 (КС - 3). Расположен в 198м к юго-востоку от клетевого ствола №2 рудника «Октябрьский». - диаметр ствола в свету – 8м; - глубина – 1532м; - высота над уровнем моря – 106.3м; - сопряжения на отметках: -1050м,-1100м,-1200м, -1300м, -1130м (заезд в дозаторную), -132.5м (зумпфовый водоотлив). Ствол оборудован двумя клетевыми подъемными установками, одна из которых оборудована многоканатной подъемной машиной МК 5х4 грузоподъемностью 25 т и клетью 1КН - 7.2 (размеры в плане 7.2х2.8 м) с противовесом. В клети осуществляется спуск-подъем людей и грузов (в том числе крупногабаритного самоходного оборудования). Вторая подъемная установка оборудована многоканатной подъемной машиной типа ЦШ 4х4 грузоподъемностью 14 т и клетью 1КП - 4.5 (размеры в плане 4.5х1.5 м) с противовесом. Клеть предназначена для спуска-подъема людей и, материалов и оборудования в вагонах или на платформах. По стволу проложены трубопроводы главного водоотлива, сжатого воздуха и кабели. Породозакладочный ствол (ПЗС). Распологается в 1100м от вспомогательно-закладочного ствола рудника «Октябрьский». - диаметр ствола в свету – 6.5м; - глубина – 1413м; - высота над уровнем моря – 92.2м; - сопряжения на отметках: -896м,-946м,-1046м, -1146м, -1096м, -1146м, -1196м, -1296м, -1336м (дозаторная), -1390.5м (зумпфовый водоотлив). Назначение ствола – подъем породы, спуск-подъем людей, подача свежего воздуха. Ствол оснащен двумя клетевыми подъемными установками, оборудованных многоканатными подъемными машинами ЦЩ 3.25х4 и двумя клетями 1КН - 4.5 - I с противовесами. По стволу прокладывается четыре става труб диаметром 325 мм для подачи закладочной смеси. Воздухоподающий ствол (ВПС). Распологается в 300м к востоку от ПЗС. - диаметр ствола в свету – 8м; - глубина – 1430м; - высота над уровнем моря – 98.5м; - сопряжения на отметках: -895м,-946м (сбойка с ПЗС), -1045м, -1070м (временная дозаторная), -1095м, -1195м, -1295м. (зумпфовый водоотлив). Ствол оборудован двумя скиповыми подъемными установками. Западная двухскиповая подъемная установка с подъемной машиной 2Ц - 6х2. 8Д выдает горную массу с гор. – 1050 м, восточная двухскиповая подъемная установка с подъемной машиной 2Ц - 5х2.3 выдает горную массу с гор. – 1300 м. Емкость скипов западного подъема – 4.6 м 3 , восточного – 5.2 м 3 . По ставу проложены два бетоновода, трубопровод сжатого воздуха и противопожарный трубопровод. Ствол предназначен для подъема породы и подачи свежего воздуха. Вентиляционный ствол №5 (ВС - 5). Распологается в 1100м к востоку от ВС - 3 рудника «Октябрьский». - диаметр ствола в свету – 6.5м; - глубина – 1347.1м; - высота над уровнем моря – 2 93.0м; - сопряжения на отметках: -950м, -975м, -1025м, -1000м, -1043м (зумпфовый водоотлив). Ствол оснащен двумя одноканатными подъемными установками ШПМ 1-5х3 с навеской клети и бадьи емкостью 3 м 3 . Предназначен для выдачи исходящей струи с горизонтов – 1050 м – 1100 м. У устья ствола установлен вентилятор ВЦД – 47м. Вентиляционный ствол №6 (ВС - 6). Распологается в 150м к востоку от ВС - 5. - диаметр ствола в свету – 6.5м; - глубина – 1600м; - высота над уровнем моря – 278.0м; - сопряжения на отметках: -950м, -1100м, -1047м, -1200м, -1250м, -1278м, -1302м (зумпфовый водоотлив). Ствол оснащен двумя одноканатными подъемными установками ШПМ 1-5х3 с навеской клети и бадьи емкостью 3м 3 . Предназначен для выдачи исходящей струи с нижних горизонтов, служит запасным выходом. У устья ствола установлен вентилятор ВЦД – 47м. 1.13. Эксплуатационные горизонты Поле рудника «Таймырский» разделено на четыре горизонта, имеющие связь со стволами СС - 3, КС - 3, ПЗС, ВПС. Горизонт – 1050 м. Служит для вскрытия и отработки запасов верхней (у границы рудника «Октябрьский») и средней (взброшенной) частей 1 Хаерлахской залежи. Горизонт – 1150 м. Служит для вскрытия и отработки запасов средней части 1 Хаерлахской залежи. Горизонт – 1300 м. Служит для вскрытия и отработки запасов верхей части 2 Северной залежи. Горизонт – 1345 м. Служит для вскрытия и отработки запасов нижней части обеих залежей. 1.14. Системы р аз р аботки п р именяемые на р уднике “Таймы р ский” Большая глубина залегания и неблагоп р иятные физико-механические свойства вмещающих по р од Талнахского место р ождения п р едуп р едили вск р ытие ве р тикальными стволами. Исходя из опыта отечественной и за р убежной п р актики , вск р ытие осуществлено на всю глубину место р ождения, так как п р и этом нет необходимости п р и эксплуатации останавливать очистные р аботы для углубки стволов. Н а р уднике “Таймы р ский” п р именяется следующая система р аз р аботки: сплошная слоевая с бетонной /тве р деющей/ закладкой от р аботаного п р ост р анства с п р именением мощного самоходного обо р удования с дизельным п р иводом. П р именяются два ва р ианта системы: 1) выемка восходящими го р изонтальными или слабо наклонными слоями 2) каме р но-целиковая выемка Сущность восходящего по р ядка выемки слоев состоит в том, что р удное тело р азделяется на ленты ши р иной 8 м, ши р ина очистного п р ост р анства п р инята с учетом р езультатов испытаний физико-механических свойств и на р ушенности р уд и по р од р удника “Таймы р ский”, а также п р актика, п р именения каме р но-целиковых систем р аз р аботки на д р угих р удниках, кото р ые от р абатываются слоями снизу вве р х с оставлением между к р овлей слоя и закладкой свободного п р ост р анства. Ленты длинной сто р оной р аспологаются по п р ости р анию так, чтобы их почва имела уклон, р авный углу р астекания закладки (5-6г р ад.) Очистные р аботы начинают с выемки цент р альной ленты, и р азвивают в дальнейшем в обе сто р оны (по падению и восстановлению) к фланговым уклонам. Для заезда самоходного обо р удования с каждой сто р оны поля п р ойдены два т р анспо р тных уклона. Р асстояние между ними 328,5м. Затем на флангах т р анспо р тного уклона п р оходят панельные кве р шлаги в к р ест п р ости р ания залежи и р азделяют поле на панели ши р иной 120м. Из панельного кве р шлага в каждой панели п р оходится диагональный уклон до к р овли залежи, из кото р ой на р езаются слоевые о р ты. Вентиляционный и откаточный го р изонты имеют общую схему подготовки и связаны с очистными вы р аботками системой р удоспусков и вентиляционных восстающих, кото р ые служат для вентиляции и пе р еспуска р уды. Выемку запасов п р оизводят в т р и стадии: 1) от р аботка нижнего слоя; 2) от р аботка основного слоя; 3) от р аботка подк р овельного слоя. П р и каме р но-целиковой системе р аз р аботки панель р азделяют на секции, включающие т р и ленты по 8 мет р ов, от р абатваемые в две оче р еди: в пе р вую - нечетные ленты слоями снизу вве р х, а во вто р ую оче р едь с р еднюю ленту (целик) ве р тикальными слоями на всю мощность р удного тела, после полной выемки и закладки п р имыкающих к ней лент. Подготовка и технология очистной выемки слоями снизу вве р х остается без изменений. Для обеспечения доступа самоходного обо р удования в р айон каме р , необходимые вы р аботки сох р аняют в панельном целике. Конст р укция днища каме р может быть р удной и бетонной. Для офо р мления р удного днища в почве смежной с каме р ой ленты оставляют р удный слой мощностью 3,5-4 мет р а, в кото р ом п р оходят по границе оставляемого р удного слоя, кото р ый от р абатывают после выпуска р уды из каме р ы и ее закладки. 2. Механическое оборудование 2.1. Подземный т р анспо р т Совокупность опе р аций по заг р узке и пе р емещению г р узов в п р еделах го р ного п р едп р иятия, как в шахте, так и на пове р хности носит название “ р удничный т р анспо р т”. Р удничный т р анспо р т имеет весьма важное значение для всей р аботы р удника. Лишь п р и четкой и беспе р ебойной р аботе т р анспо р та наиболее полно р еализуются технические возможности выемочного обо р удования, создаются условия для р оста добычи, повышение п р оизводительности т р уда и снижение себестоимости п р одукции. Все т р анспо р тные уст р ойства и их р абота должны быть технически и о р ганизационно увязаны между собой в общем комплексе го р ных р абот. Основными т р ебованиями, п р едъявляемыми к т р анспо р тному обо р удованию, являются своев р еменное и беспе р ебойное пе р емещение полезного ископаемого и по р оды из забоев. В связи с этим т р анспо р тные установки должны иметь п р оизводительность, соответствующую п р оизводительности забоев п р и п р именении наиболее сове р шенных и п р ог р ессивных с р едств механизации. Н есмот р я на относительно высокий у р овень механизации и воз р астающую техническую оснащенность внут р ишахтный т р анспо р т до настоящего в р емени является еще весьма т р удоемким и до р огостоящим п р оцессом и не всегда обеспечивает беспе р ебойную высокоп р оизводительную р аботу очистных и го р ноп р оходческих комплексов. О р ганизационная р абота на т р анспо р те должна иметь следующее соде р жание: взаимоувязка всех звеньев т р анспо р тной системы по п р опускной способности и во в р емени; р ациональная р асстановка вагонного па р ка; выбо р наиболее р ациональных ма р ш р утов движения; выделение необходимого в р емени на п р офилактическое обслуживание т р анспо р тных с р едств; опе р ативное р егули р ование р аботы т р анспо р та. Основой о р ганизации р аботы внут р ишахтного т р анспо р та является р абота всех его звеньев по за р анее составленому г р афику. Г р афики р аботы нестациона р ных т р аспортных с р едств, называемых г р афиками движения, составляютрся на основе р ассчета п р одолжительности одного цикла ( р ейса), с учетом длины т р анспо р ти р ования, ско р ости движения т р анспо р тных с р едств и п р остоев в местах р азг р узки,пог р узки и р азминовок. П р одолжительность одного р ейса: Т = v г / L+ v п / L + t п + t р , (2.1) где: Т р - п р одолжительность одного р ейса, мин.; L - п р отяженность ма р ш р ута, м.; v г и v п - с р едние ско р ости движения поезда соответственно с г р узом и по р ожним составом, м/с; t г и t п - п р одолжительность манев р ов соответственно п р и погрузке и разгрузке составов, мин. Число элект р овозов, необходимых для обслуживания каждого ма р ш р ута участка, оп р еделяется по фо р муле: N = К н ( Q / Т р Т оп ), (2.2) где: Q - сменный плановый г р узопоток; К н - коэффициент не р авноме р ности г р узопотока; Т р - число вагонов в составе; Т оп - в р емя р аботы элект р овоза по т р анспо р ти р овке г р уза. П р именяемое обо р удование на подземном т р анспо р те р удника “Таймы р ский”: - Элект р овоз К Р -2А, сцепной вес 14т, п р именяется для т р анспо р ти р овки р уды и по р оды; - Элект р овоз 10 К Р , сцепной вес 10т, п р именяется для пе р евозки людей и манев р овых р абот; - Элект р овоз АМ8 (аккумулято р ный), сцепной вес 8,5т, п р именяется для т р анспо р ти р овки по р оды п р и п р оходческих р аботах; - Вагоны УВГ-4, емкость 4м 3 , для т р анспо р ти р овки р уды; - Вагоны УВБ-4, емкосеь 4м 3 , для т р анспо р ти р овки по р оды и д р угих г р узов; - Вагоны ВП-18 , пассажи р ский вагон на 18 мест; - Платфо р мы для т р анспо р ти р овки обо р удования и мате р иалов; - Виб р олюки и люки для пог р узки го р ной массы; - К р уговые оп р окиды для выг р узки вагонов УВГ-4; - Р ельсы Р -38 и Р -43; - Ст р елочные пе р еводы ма р ки 1/5,1/7 Р -43. О р ганизация р абот по т р анспо р ти р овке р уды. Т р анспо р ти р овка р уды с добычных участков до скипового подъема осуществляется контактными элект р овозами по кольцевой схеме г р ужеными составами под уклон, по р ожними на подъем. Пог р узка р уды в вагон осуществляется люковым р абочим добычного участка, кото р ый р уководит манев р овыми р аботами п р и пог р узке, р егули р ует не р авноме р ность и своев р еменность отг р узки р уды со своего участка, дает заявку опе р ато р у В Р Т на подачу оче р едного по р ожняка. После заг р узки состава машинист элект р овоза в одном лице, самостоятельно без зап р оса, т р анспо р ти р ует г р уз ст р ого соблюдая установленную схему откатки и, р уководствуясь двухсветовой безконтактной сигнализацией, к скиповому подъему на к р уговой оп р окид. До р азг р узки вагонов р аботники ОТК с каждого состава бе р ут п р обу на анализ. Р азг р узка р уды на к р уговом оп р окиде осуществляется оп р окидчиком - р абочим участка ВШТ, кото р ый осуществляет р аботу оп р окида с дистанционного пульта уп р авления и ведет учет количества р азг р узившихся вагонов с каждого участка. Ха р акте р истика подвижного состава. Контактный элект р овоз типа 14 К Р -2А. ши р ина колеи - 750мм; сцепной вес - 14 т; сила тяги в часовом р ежиме - 2400 кт; Г р узовая вагонетка типа УВГ-4 . Емкость - 4м.куб; вес вагонетки - 2950кг; г р узоподьемность - 10т; вес вагонетки п р и но р мальном заполнении: а) по р ода р п =2 т/м 3 , Р п = 2 4 = 8 т ; б) р уда р р = 2,7 т/м 3 , Р р =2,7 4 = 10,8 т. Вес богатой р уды п р евышает г р узоподьемность вагонетки. Поэтому п р и пог р узке следует учитывать не наполнение, чтобы не п р евышать максимальную г р узоподьемность - 10 т. Величина состава поезда п р инята (с учетом г р уза) согласно р ассчету по условию то р можения - 8 вагонов. После выг р узки вагонетки с р удой на к р уговом оп р окиде машинист элект р овоза пос р едством телефонной связи получает указания отопе р ато р а ВШТ, на какой участок он должен следовать для последующей отг р узки р уды. И так циклы повто р яются неп р е р ывно. В связи с не р авноме р ностью пог р узки вагонеток на пог р узочных пунктах по в р емени в р еделах от 10 до 30 и более минут, в р емя за один цикл колеблется в ши р оких п р еделах и за 7 час. р аботы составляет в с р еднем 70 мин, что п р евышает р асчетное в р емя на 18 мин или составляет 6 р ейсов в смену с п р оизводительностью 48 вагонеток на один локомотиво-состав. Для обеспечения своев р еменной отг р узки р уды с добычных участков на откатке ежемесячно р аботает 10 локомотивосоставов. Р абота по отг р узке р уды с добычных участков о р ганизована к р углосуточно, за исключением п р аздничных дней. Смены машинистов элект р овозов по 8 часов, из них по 30 мин на п р ием и сдачу элект р овозов и подвижного состава. Итого р абочего в р емени 7 часов. В дневную смену до 12.00 отг р узка р уды не п р оизводится (п р офилактический р емонт обо р удования по р уднику). В это в р емя подвижной состав используется на зачистке откаточных го р ных вы р аботок по участкам. Для т р анспо р ти р овки го р ной массы с п р омежуточных участков п р именяются аккумулято р ные элект р овозы АМ-8 и вагоны УВБ-4. Доставка мате р иалов и обо р удования осуществляется согласно заявок, поданных участками под р азделений р уднка. Т р аспо р ти р овка р абочих р удника от р удного ствола к месту р аботы и об р атно осуществляется в вагонах ВП-18 согласно р асписанию движения пассажи р ских поездов, утве р жденного главным инжене р ом. Виб р оленты-питатели для р удоспусков. Виб р оленты-питатели типа В Р Л-1,В Р Л-2,В Р Л-3 - устанавливаются на пог р узочных пунктах в р удоспусках для создания возмущающей силы на нап р авляющей для выпуска р уды. Таблица 2.1. Техническая ха р акте р истика вибраторов. Н аименование показателей Ед. В Р Л-1 В Р Л-2 В Р Л-3 Техническая п р оизводительность т/ч 350 500 500 Г р узо-несущя способность Т. без ог р аничения Р азме р ы кондиционного куска Мм 500 800 800 Вес двигателя кг 200 550 700 Возмущающая сила виб р ато р ов кг 800 1000 1300 Частота колебаний 1/об 2800 2800 2800 Мощность эл.двигателя кВт 0,6 1,5 1,5 Угол наклона к го р изонту Г р ад 20 20 20 Тип виб р ато р а ИВ-21 ИВ-24 ИВ-24 К р уговой оп р окид. Оп р окидыватель типа ОКЭ-2 п р едназначен для р азг р узки глухих вагонов емкостью 4 м.куб. без р асцепления состава путем пово р ота р ото р а с вагоном вок р уг оси в р ащения на 360 г р адусов. Таблица 2.2. Техническая ха р акте р истика ОКЭ-2. Н аименование показателей Ед. Величины Габа р итные р азме р ы Длина Ши р ина Высота мм 11790 6300 4480 Длина р ото р а по оси дисков мм 7700 Диамет р концевых дисков мм 4400 Диамет р п р иводных р оликов мм 500 Общее пе р едаточное число 320 Количество однов р еменно Р аботющих п р иводов шт 4 Тип элект р одвигателя - мощность - число обо р отов КВт 1/мин АО-2-61-10 1 970 П р оизводительность Оп р окидывателя Ваг/ч 200 2.2. Комплексы самоходного обо р удования, п р именяемого на р уднике “Таймы р ский” Выемку запасов п р оизводят в т р и стадии: от р аботка нижнего, основного и подк р овельного слоя. Комплекс для от р аботки нижнего слоя. В состав комплекса входят: - бу р овая самоходная установка типа: “Меди - Бо р ” и “Буме р ”; - пог р узо-доставочная машина типа: “ЛФ-27” и “КССМ-6”; - самоходная ка р етка для обо р ки и осмот р а к р овли “ПЕК-22” и “КССМ-6”; - то р к р ет-установка “Алива-300”. Комплекс от р аботки основного слоя с отбойкой р уды восстающими шпу р ами, в кото р ый входит обо р удование: - бу р овая самоходная установка типа “Буме р -135”; - пог р узо-доставочные машины типа “ЛФ-12”, “АФ-12”, “КССМ-9”; - самоходная ка р етка для обо р ки и осмот р а к р овли типа “ПЕК-22”, “ПЕК-24”. Комплекс для от р аботки подк р овельного слоя, в кото р ый входит следующее обо р удование: - бу р овая самоходная установка типа “БУМЕ Р -135”; - пог р узо-доставочная машина типа “АФ-12” и “КССМ-12”; - самоходная ка р етка для осмот р а и обо р ки к р овли “ПЕК-24”; - то р к р ет-установка “АЛИВА-300”. Комплекс для от р аботки целика п р и каме р но – целиковой системе р аз р аботки, в кото р ый входит следующее обо р удование: - бу р овая установка типа “Меди-Бо р ” и “Буме р -127” - п р и п р оходке т р анспо р тно-доставочного шт р ека, ве р хнего и нижнего р аз р езного шт р ека; - бу р овая установка типа “Фэн-Д р илл” - для р азбу р ивания целика; - самоходная ка р етка для осмот р а и обо р ки к р овли типа “ПЕК-24” ; - то р к р ет-установка типа “АЛИВА-300”. 2.3. Вентиляция рудника 2.3.1. Общие положения Большая глубина разработки месторождения, наличие в рудах и вмещающих породах метана, высокие температуры руд и пород, высокая окисляемость отбитых сульфидных руд, применение ВВ на отбойке горной массы, а также самоходного оборудования с дизельным приводом на бурении, доставке, зачистке, креплении выработок и на вспомогательных работах требуют применения искусственного проветривания поверхностными вентиляторами. 2.3.2. Схема и способ проветривания рудника Проветривание рудника «Таймырский» осуществляется всасывающим способом по фланговой схеме. Свежий воздух с поверхности в подземные выработки на рабочие горизонты – 950м, - 1100м, - 1300м поступает по вертикальным стволам: КС – 3, СС – 3, ПЗС, ВПС, за счёт общешахтной депрессии, создаваемой главными вентиляторными установками на вентиляционных стволах ВС – 5, ВС – 6. Далее по откаточным и транспортным выработкам поступает в очистные, подготовительные, нарезные выработки и технологические камеры. После проветривания очистных работ, подготовительных и нарезных проходческих забоев и камерных выработок исходящая струя воздуха выдаётся на выработки вентиляционно– закладочных горизонтов – 950м, - 1000м, - 1200м и далее направляется к стволам ВС – 5 и ВС – 6, по которым вентиляторами ВЦД - 47м «Север» выбрасывается на поверхность в атмосферу. Все воздухоподающие стволы рудника оборудованы калориферными установками для подогрева свежего воздуха в холодные периоды года. Каждая калориферная установка состоит из системы калориферов марок ТРВВ – 8 и ВО – 146/1510 – 71 – Н – УХЛ4. Подогретый воздух калориферными вентиляторами ВОД – 40 на стволах КС – 3 и ПЗС смешивается с холодным атмосферным воздухом в смесительных камерах и направляется по вентиляционным каналам в стволы. Вентиляторные установки ВЦД - 47м «Север» на стволах ВС – 5 и ВС – 6 имеют по два агрегата (вентилятора) каждый – рабочий и резервный, которые работают поочередно согласно графика. Каждая вентиляторная установка оборудована приборами контроля подачи (производительности) и давления (депрессии). Очистные выработки на руднике проветриваются за счёт общешахтной депрессии. Проветривание тупиковых проходческих забоев осуществляется вентиляторами местного проветривания ВМ – 12 и ВМЭ – 6 нагнетательным способом и сжатым воздухом после взрывных работ. Камерные выработки – склады ВМ, камеры ГСМ, камеры СДО, депо аккумуляторных электровозов проветривается обособленной струей воздуха. Вентиляционная схема проветривания рудника предусматривает возможность реверсирования воздушной струи в аварийных случаях. При реверсировании воздушной струи в холодное время года проектно предусмотрен подогрев подаваемого в шахту воздуха по ВС – 5, ВС – 6 с помощью газового воздухонагревателя ВГС – 6,3, установленного у каждой вентиляционной установки на поверхности и соединённого с ней вентиляционным каналом. Калориферные установки на КС – 3 и ПЗС в аварийном режиме (остановка калориферного вентилятора) работают на прямотоке с поступлением наружного воздуха в стволы. Эквивалентное отверстие – 22,99 м 2 . Количество воздуха необходимое для проветривания рудника Q=808,6 м 3 /с. Таблица 2.3. Потери воздуха. Утечки М 3 /с от Q В , % Внешние утечки Утечки через копёр ВС – 5. 48 9,6 Утечки через копёр ВС – 6. 35 9,0 Внутренние утечки Гор.- 950 м. 10 Гор.- 1200 м. 32 Таблица 2.4. Характеристика вентиляторов главного проветривания. Наименование ГВУ ВС-5 ГВУ ВС-6 Вентиляторы ВЦД-47м «Север» ВЦД-47м «Север» Диаметр рабочего колеса вентилятора, мм 4700 4700 Число ступеней (рабочих колёс). 2 2 Производительность до реверсирования, м 3 /с. 501 391 То же после реверсирования, м 3 /с. 436 383 Развиваемая вентилятором депрессия до реверсирования, мм. вод. ст. 270 300 То же после реверсирования, мм. Вод. Ст. 270 260 Номинальная скорость вращения колеса вентилятора, об/мин. 450 490 с закр. УСМ на 45 Способ управления реверсивными и переключающими устройствами. Полуавтомат Полуавтомат Время перехода вентилятора на реверсивный режим работы, мин. 5 5 Таблица 2.5. Баланс воздуха по руднику. Входящая струя М 3 /с Исходящая струя М 3 /с Клетьевой ствол №3 Скиповой ствол №3 Породо – закладочний ствол (ПЗС) Воздухо – подающий ствол (ВПС) Сжатый воздух 266,0 100,0 244,0 178,0 30,0 Вентиляционный ствол №5 (ВС-5) Вентиляционный ствол №6 (ВС-6) 457,0 361,0 3. Электроснабжение горного предприятия Для покрытия всей нагрузки основной площадки сооружена отдельно стоящая ГПП-33 с трансформаторами 2 х 32 мВА. Ру-6кВ ГПП-33 выполняется с одинарной системой шин, секционированной из 4 секций с АВР на секционном выключателе и комплектуется из камер серии К-ХХ III , К-ХХ IV с выключателями ВЭМ-6 ( S откл = 350 МВА). На отходящих от ГПП линиях устанавливаются токоограничивающие реакторы. При турбокомпрессорной и надшахтном здании КС-3 сооружаются распределительные подстанции РП-305 и РП-363, от которых радиальными линиями питаются трансформаторные подстанции, эл.двигателей 6кВ и подземные центральные и распределительные подстанции. Передача электрической энергии от ГПП-ЗЗ к Турбокомпрессорной и стволам КС-З и СС-З осуществляется по кабельным линиям. На площадках рудника “Таймырский” сооружены три главных понизительных подстанции. На основной площадке ГПП-33 с трансформаторами 2х32 МВА; на площадке вспомогательных стволов ГПП-32 с трансформаторами 2х25 МВА; на площадке вентиляционных стволов №5 и №6 ГПП-35 с трансформаторами 2х16 МВА. Схемы коммутации ГПП приняты без выключателей на стороне высшего напряжения с установкой отделителей в цепях трансформаторов и передачей отключающего импульса на головной выключатель питающей линии по высокочастотным каналам. Для питания электрической энергией рудника “Таймырский” сооружены две ВЛ-1 10кВ от секции ЗРУ-110кВ ТЭЦ-2. От РП-305 питаются электродвигатели турбокомпрессоров и насосов оборотного водоснабжения. От РП-363 поверхность и подземные потребители комплекса КС-3. В надшахтном здании ПЗС сооружена распределительная подстанция 6 кВ - РП- 352. От РП-352 питаются подъемные машины ПЗС и трансформаторные подстанции в районе ствола ПЗС. На площадке вентиляционных стволов № 5 и 6 сооружается отдельно стоящая ГПП-35. Основными потребителями электроэнергии являются две вентиляторные установки ВЦД-47, подъемные машины на ство лах № 5 и 6 и подземные электроустановки. В здания вентиляторных установок встраиваются РП-360 и ТП-360 на ВС-5 и РП-361 и ТП-361 на ВС-6. От РП получают питание электродвигатели 6кВ вентиляторных установок, трансформаторные подстанции и подземные подстанции. Предусматриваются следующие виды защиты. На силовых трансформаторах ГПП-33, ГПП-35: - продольная дифференциальная защита; - на ГПП-35 – максимальная токовая защита на стороне высшего напряжения с двумя выдержками времени; - На ГПП-33 - максимальная токовая защита с выдержкой времени; максимальная токовая защита с выдержкой времени на вводах 6 кВ; - газовая защита в баке трансформатора действующая на отклонение и сигнал; - газовая защита в баке переключающего устройства, действующая на отключение; - реле уровня масла с действием на сигнал; - защита от перегрузки на вводах 6кВ с действием на сигнал; От защит дифференциальной, газовой, максимальной со стороны высшего напряжения предусматривается передача отключающего импульса на головной выключатель питающей линии 110кВ на ТЭЦ-2 и ПП-110кВ, после отключения, которого в бестоковую паузу поизводится отключение поврежденного трансформатора с помощью отделителя. Для передачи сигналов телеотключения применяется аппаратура типа ВЧТО-М. Каналы связи организуются по линиям электропередач 110кВ. На секционных масляных выключателях ГПП и РП: Предусматривается максимальная токовая защита с выдержкой времени ускорением при действии АВР. На линиях, питающих РП предусматривается максимальная токовая защита с выдержкой времени, земляная защита с выдержкой времени с действием на сигнал. На линиях, питающих ТП, предусматривается максимальная токовая защита с выдержкой времени, токовая отсечка и газовая защита для внутрицеховых ТП. На линиях, питающих подземные электросети 6кВ, предусматривается максимальная токовая защита с выдержкой времени, направленная защита нулевой последовательности с действием на отключение, защита минимального напряжения с действием на отключение. Предусматриваются следующие автоматические устройства: - АВР на секционных выключателях 6кВ ГПП-33 и ГПП-35 при отключении одного из трансформаторов или питающей линии. АВР с частотным пуском и контролем направления мощности; - АВР на секционных выключателях 6кВ РП-360, 361, 363, 305. АВР с частотным пуском и контролем направления мощности; - АВР на щитах 0,4кВ на ГПП; - АПВ вводов 6кВ при отключении на длительное время одного из трансформаторов, которое вводится вручную на оставшемся в работе трансформаторе; - АЧР, на ГПП-33 отключаются линии скиповых машин, на РП-305 - линии компрессоров; - автоматическое управление переключателем напряжения под нагрузкой на силовых трансформаторов ГПП; - автоматическое управление обдувкой трансформаторов ГПП; - автоматические осциллографы для записи аварийных процессов на ГПП-33, ГПП-35, ПП-110; - АВР на секционировании линий 110кВ, на переключательном пункте; АПВ линий 110кВ на переключательном пункте. Управление вводными и секционными выключателями 6кВ на ГПП предусматривается со щита управления, на котором размещается также аппаратура защиты и автоматики силовых трансформаторов и секционных выключателей. Управление выключателями линий 6кВ производится с помощью ключей, установленных на камерах КРУ и КСО. 3.1. Диспетчеризация Предусматривается двухступенчатая диспетчеризация объектов электроснабжения: от диспетчера сетей и подстанций Талнахского района и от диспетчера энергоснабжения рудника “Таймырский”. Предусматривается следующий объем телемеханизации. На ГПП: - телесигнализация положения выключателей вводов, секционных, отходящих линий на РП, секционных и линейных отделителей, короткозамыкателей в нуле; - телесигнализация неисправности трансформаторов, земли в сети 6кВ, аварии, неисправности пожарной опасности; - телеуправление секционным масляным выключателем. На переключательном пункте: - телеуправление всеми выключателями 110кВ; - телесигнализация аварии, неисправности пожарной опасности. На РП: сигнализация положения выключателей вводов и секционных, сигнализация аварии, неисправности пожарной опасности. В качестве каналов связи для телемеханики используются свободные телефонные пары в телефонной сети, проверенные на затухание. 3.2. Канализация электрической энергии Воздушные линии электропередач 110кВ. Магистральные линии от ТЭЦ-2 до отпайки к ГПП-33 провод марки АСО-240, от отпаек на ГПП-33 до отпаек на ГПП-32 – АСО-150. Отпайки ВЛ к ГПП-33 выполняются проводом АС-120 на деревянных опорах. Отпайки ВЛ к ГПП-32 выполняются проводом АС-95. Отпайки ВЛ к ГПП-35 выполняются проводом АС-95 на деревянных опорах, рассчитанных для IV гололедного района, ввиду большого перепада высот по трассам ВЛ. Проектируемые линии от грозовых перенапряжении защища ются тросами по всей длине ВЛ. Все тросовые опоры подлежат заземлению. На пересекаемых трубо и газопроводах устанавливаются защитные решетки, и предусматривается устройство повторных заземлителей. Для пихания собственных нужд ПП-110 предусматривается сооружение воздушной линии б кВ от ГПП-30 ( второе питание по кабельной линии от ГПП-32). Линия выполняется проводом АС-50 па деревянных опорах. Внецеховые кабельные сети 6 и 0,4 кВ. Внецеховые сети площадок рудника, электрические связи между главными понизительными, распределительными и трансформаторными подстанциями решены кабельными линиями. Кабели приняты бронированные, с алюминиевыми жилами. Прокладка кабелей выполняется в кабельных тоннелях, каналах, на кабельных конструкциях по стенам зданий, в земляных троншеях, по кабельным эстакадам. Подстанции. ГПП-33, на основной площадке рудника, устанавливаются два силовых трансформатора ТРДН-32000/110, с расщепленной обмоткой НН, с регулированием напряжения под нагрузкой. Схема коммутации ГПП-33 принята с установкой отделителей в цепях трансформаторов и устройством перемычки со стороны трансформаторов. В перемычке устанавливаются разъеденитель и отделитель. Короткозамыкатели в цепях трансформаторов устанавливаются для резервирования передачи отключающего импульса. Распределительное устройство 6кВ выполняется закрытого типа. Схема РУ-6 кВ выполнена с одинарной системой шин, секционированной на 4 секции, с АВР на секционных выключателях. Оперативный ток на ГПП-33 – постоянный. Закрытая часть выполняется двухэтажной с расположением на 2-м этаже РУ-6 кВ, токоограничивающих реакторов на отходящих линиях и щита управления; на первом этаже – кабельное помещение, камеры для установки разъеденителей за реакторами и КТП-2х250кВА для собственных нужд ГПП-33. На ГПП-35 устанавливаются два силовых трансформатора ТДН-16000/110, с регулированием напряжения под нагрузкой. РУ-6 кВ комплектуется шкафами серии КРУ-2-6Э с выключателями ВМП-10К с приводами ПЭ-11. ПП-110кВ выполняется закрытого типа, распологается на площадке вспомогательных стволов. РУ-110кВ ПП состоит из 5 ячеек с воздушными выключателями ВВН-110А-6 и 2 ячеек с трансформаторами напряжения и разрядниками. Ошиновка РУ-110кВ выполняется гибкими сталеалюминиевыми проводами. На открытой части ПП-110 устанавливаются приемные порталы и аппаратура В.Ч. связи. В щитовом блоке располагаются: щиты защиты и управления воздушеными выключателями, аккумуляторная батарея СК-3, компрессорная для подачи сжатого воздуха к приводам выключателей и разъеденителей и трансформаторная подстанция 2КТП-250 для питания собственных нужд ПП-110. Распределительные и трансформаторные подстанции. Распределение электрической энергии на напряжении 6кВ к высоковольтным электродвигателям и трансформаторным подстанциям 6/0,4 кВ по поверхностным сооружениям площядок рудника предусматривается как с шин ГПП, так и от рапределительных подстанций 6кВ. РП-6кВ располагается в местах сосредоточения нагрузок электрических потребителей, и комплектуются из шкафов типа КРУ2-6Э и КСО-266. Распределение электрической энергии на напряжении 400/230 В для питания силовых электроприемников цехов и освещения производится от цеховых ТП 6/0,4 кВ. Цеховые ТП выполнены по типовому проекту – комплектные трансформаторные подстанции (КТП) двухтрансформаторные с мощностью трансформаторов 630-1000 кВА. 3.3. Расчет электроснабжения комплекса поверхности Составим укрупненную однолинейную схему . Определим расчетную нагрузку ГПП-33 По методу коэффициента спроса принимаем Для всей нагрузки принимаем cos =0,8 , (3.1) , (3.2) , (3.3) для ЭКГ-190 , , . Результаты остальных расчетов сведены в таблице. Таблица 3.1. Ведомость электрических нагрузок на ГПП-33. Наименование Кол-во, шт. Руст. КВт Кс Cos Рр, КВт Q р, КВАр S р , КВА РП-309: ЭКГ-190 1 250 0,7 0,8 175 131 219 ЭКГ-121 1 250 0,7 0,8 175 131 219 ТП-309 1 800 0,7 0,8 560 420 700 Двиг. Конвейеров СС-3 2 320 0,7 0,8 224 168 280 Двиг. Конвейеров СС-3 2 500 0,7 0,8 350 263 438 ТП-312 1 1600 0,7 0,8 1120 840 1400 РП-363 Насосы 3 500 0,7 0,8 350 263 438 ТП-363 1 1600 0,7 0,8 1120 840 1400 ПМ1 клетьевой подъем 1 1600 0,7 0,7 1120 840 1400 ПМ2 клетьевой подъем 1 3500 0,7 0,7 2450 1838 3063 ВОД-40 (СД) 1 1600 0,7 -0,9 1120 0 1120 РП-365 ПМ скиповой подъем 2 5000 0,7 0,7 3500 2625 4375 ТП-365 ТМЗ 1 800 0,7 0,8 560 420 700 РП-305 Компрессоры СД 8 3200 0,7 -0,9 2240 0 2240 Насосы 1250 0,7 0 ,8 875 656 1094 Вспом. Привода 1000 0,7 0,8 700 525 875 Суммарная расчетная нагрузка всей ГПП-33 , Q р =11860кВАр. На основе данного расчета, при проектировании на перспективу, по табл. 27.8 [1] наметим к установке на ГПП-33 два трансформатора типа ТРДН-40000/110 поскольку трансформаторы типа ТРДН-32000/110 сняты с производства. Проверка на перегрузочную способность при установке на ГПП-33 двух трансформаторов. - условие выполняется. 3.4. Расчет высоковольтных кабельных линий Поверочный расчет производим для кабелей от ГПП-33 до РП-365. Согласно ПУЭ [2], расчет производим по: 1) экономической плотности тока расчетный ток кабельной линии , (3.4) ; по условию прокладки кабеля и температуре О.С. , (3.5) где к 1 =к 2 =1 – коэффициенты учитывающие условия прокладки кабеля (на эстакадах) и температуру О.С.=15 о С. , (3.6) где j Э =1,7А/мм 2 – экономическая плотность тока при числе часов использования максимума нагрузки 3000-5000. ; по табл. 4.14. [3] выбираем кабель марки ААБГ- 3х240. 2) по допустимому току нагрева условие: I р A5%. Наметим к установке СРФ на каждую подъемную машину. Для подъемных машин КС-3: ; По номограммам рис.8.2.[4] определить возможность подключения вентильной нагрузки исходя из допустимого уровня коэффициента несинусоидальности затруднительно, т.к. полученная точка находится на границе зоны недопустимости установки БК. Для более точной оценки воспользуемся формулой: , (6.3) где , (6.4) Кр=4 при двенадцати пульсной схеме выпрямления Кр=0 при шести пульсной схеме выпрямления Для большой подьемной машины: ; %. Для малой подьемной машины: ; %. СС-3: Реактивная нагрузка группы преобразователей ; Допустимое значение реактивной нагрузки группы преобразователей ; Реактивная мощность группы преобразователей подлежащая компенсации ; 6.8. Расчет силовых резонансных фильтров Существующая практика применения резонансных фильтров основывается на использовании комплекта фильтров, настроенных по возможности точно на частоты гармоник, преобладающих в амплитудном спектре токов нелинейных нагрузок. Такой подход определялся, главным образом, стремлением снизить уровень гармоник в сети до минимального значения (теоретически до нуля). Применение фильтров малой и средней мощности (с отношением мощности батарей фильтра Q р к мощности короткого замыкания сети Sкз порядка Кр = Q р/ S кз < 0,01 ) обусловливало повышенные требования к точности настройки с целью избежать усиление отдельных гармоник напряжения в сети, перегрузки фильтров и других неблагоприятных явлений. Возрастание удельного веса нелинейных нагрузок, имеющих низкий коэффициент мощности, привело к необходимости применять в составе фильтров батареи конденсаторов весьма большой мощности (Кр > 0,015 ), что позволило значительно снизить требования к точности настройки фильтров. Следует также отметить, чт о ущерб, обусловленный высшими гармониками тока и напряжения в сети максимален при значительных величинах напряжения гармоник и уменьшается в квадратичной зависимости. Поэтому необходимость полного снижения уровней гармоник на основе экономических соображений, практически отсутствует; достаточно снизить их до предела, определяемого техническими требованиями, например, до значения коэффициента несинусоидальности 5%, допустимого согласно ГОСТ 13109-67. При таком подходе в рассматриваемом случае (Кр>0,0 15 ) отпадает необходимость устанавливать большое число фильтров. Действующее значение основной и высших гармоник ; где - порядковый номер гармоники ; ; ; ; Реактивная мощность преобразователя подлежащая компенсации Q =7,43/2=3,715МВАр; По табл.16-19 [6] выбираем конденсатор: тип КС2-6,3-100-2УЗ емкость С=8,03мкФ; цена Ц=2,15у.е./кВАр. Вариант распределения реактивной мощности между фильтрами Ф11 Q =1,5МВАр – 5 параллельно включенных конденсаторов в каждой фазе Ф13 Q =1,5МВАр – 5 параллельно включенных конденсаторов в каждой фазе Ф23 Q =0,9МВАр – 3 параллельно включенных конденсаторов в каждой фазе Фильтр 25 гармоники не устанавливаем, т.к. имеем перекомпенсацию реактивной мощности. Рассмотрим необходимость установки Ф23 гармоники с точки зрения обоснования точности настройки СРФ. Ф11 ; Ф13 ; Ф23 ; Т.к. , то снижать требования к точности настройки СРФ нельзя и необходимо использовать все 3 СРФ. ; 6.9. Анормальные гармоники, генерируемые вентильными преобразователями При симметрии управляющих импульсов систем импульсно-фазового управления вентильные преобразователи являются источниками нечетных высших гармоник тока, которые могут быть найдены по соответствующим формулам или кривым. При гармоническом анализе кривых линейных токов управляемых преобразователей в ряде случаев имеет место асимметрия управляющих импульсов; углы управления по отдельным каналам системы управления могут отличаться друг от друга и от установочного значения на величину ошибки. Наличие ошибок углов управления в статическом режиме работы преобразователя обусловливается разбросом параметров элементов, из которых собраны устройства импульсно-фазового управления, а также несовершенством частотных фильтров на входе этих устройств; последнее существенно при питании их от сети с несинусоидальным напряжением. Появление значительных ошибок возможно также при некачественной настройке систем импульсно-фазового управления. При 6-фаз-ной схеме в спектре тока преобразователя содержатся как гармоники канонических порядков ( =5; 7; 11;13 ), так и неканонические, или анормальные гармоники ( =2; 3; 4; 6; 8; 9; 10...). Распределение ошибок углов зажигания управляемых вентилей подчиняется нормальному закону . Это объясняется в первую очередь тем, что на величину ошибки влияет большое число независимых случайных факторов. Величины анормальных гармоник тока, генерируемых вентильными преобразователями, очень малы; они не могут создать значительных гармоник напряжения в питающей сети. 6.10. Параметры силовых фильтров Цепи фильтров включаются в звезду с изолированной нейтралью, соединение в треугольник не применяется из опасения, что перекрытие изоляции одной фазы конденсаторов, приводящее к междуфазному замыканию, может вызвать большие повреждения фильтров. К нулевой точке в большинстве случаев подключаются реакторы; при этом корпусная изоляция конденсаторов имеет напряжение относительно земли на несколько процентов меньше, чем в случае, когда к нулевой точке подключены , конденсаторы; это соображение считается существенным и такое включение является рекомендуемым. В соответствии с техническими условиями эксплуатации батарей конденсаторов, принятыми в большинстве европейских стран, длительно допустимые превышения напряжения и тока сверх номинальных значений лимитируются некоторыми величинами соответственно Си и Ci (в долях от номинальных значений) . Согласно ГОСТ 1282-68 Си ==1,1 и С i ==1,3; длительные перегрузки конденсаторов приводят к сокращению срока службы их. Для конденсаторов, работающих в схемах силовых фильтров, стремятся не допускать превышения напряжения в сравнении с номинальным значением (С u = 1) Фазное напряжение промышленной частоты на зажимах батареи конденсаторов фильтра определяется по формуле , (6.5) где Un — фазное напряжение промышленной частоты на шинах подстанции. , (6.6) Коэффициент характеризует степень увеличения напряжения на батарее, в сравнении с напряжением на шинах за счет последовательного включения реактора. ; ; ; Напряжение -й гармоники на конденсаторах при соединении в звезду , (6.7) где I б — ток -й гармоники, протекающий в батарее кон денсаторов; — емкостное сопротивление ее при промышленной частоте. ; ; ; Номинальный ток батареи конденсаторов: , (6.8) Ф11 ; Ф13 ; Ф23 ; Проверка выбранных батарей конденсаторов производиться по условию допустимой перегрузки по напряжению: , (6.9) где ; Ф11 ; Ф13 ; Ф23 ; Проверка выбранных батарей конденсаторов по условию допустимой перегрузки по току: , (6.10) Учитывая возможность проникновения в фильтр других гармоник помимо той, на которую он настроен, целесообразно выбрать коэффициент С i с некоторым запасом; окончательно второе условие для выбора батарей фильтров представим в виде , (6.11) Ф11 , - условие не выполняется. В реальных условиях необходимо принимать во внимание отклонения емкости от номинальных значений. Данное отклонение рассмотрим ниже. Ф13 , - условие выполняется; Ф23 , - условие выполняется; Выбор реактора производим по уравнению идеального резонанса. При идеальной настройке в резонанс и номинальных значениях индуктивности L ном и емкости Сном справедливо следующее соотношение: , (6.12) , (6.13) Ф11 ; Ф13 ; Ф23 ; По табл.4-30 [3] выбираем: Ф11 тип РБА-6-200-4 ; Р=5,1кВт на фазу, Ц=1720у.е. По табл.16-38 [6] выбираем: Ф13 тип РБАС-6-2х1000-4 ; Р=8,5кВт на фазу По табл.16-38 [6] выбираем: Ф23 тип РБАС-6-2х600-4 - одной ветви Р=7,5кВт на фазу Отклонения индуктивности и емкости от номинальных значений. Индуктивность L имеет отклонение, обусловленное несовершенством технологии изготовления реакторов: ; (6.14) где относительное отклонение индуктивности от номинального значения . Согласно ГОСТ 1479-69 допускается относительное отклонение индуктивности в пределах 0— 15%. В реальных условиях вследствие изменения геометрических размеров реактора в зависимости от температуры нагрева индуктивность его несколько возрастает с температурой; однако это изменение незначительно и им можно пренебречь. Емкость батарей конденсаторов С также имеет отклонение С от номинального значения, обусловленное в первую очередь разной толщиной бумаги, пропитываемой синтетическими жидкостями: , (6.15) где относительное отклонение емкости от номинального значения . Согласно ГОСТ 1282-68 допускается относительное отклонение емкости конденсаторов в пределах -5 +10%. Зависимость емкости батареи конденсаторов С t от температуры нагрева определяется известным соотношением , (6.16) Здесь Со - величина емкости при температуре 20 °С; t = t ° -20°; — температурный коэффициент емкости; для конденсаторов с пропиткой синтетическими жидкостями он равен -4— 8• 10 -4 1/°С. Таким образом, выражение для емкости конденсаторов одной фазы фильтра можно представить в виде , (6.17) С учетом выше изложенного, сделаем перерасчет для фильтра 11 гармоники по допустимой перегрузки по току. ; ; Ф11 , 1,14 1,12 – превышение допустимого тока на 1,7%. Индуктивное и емкостное сопротивления фильтра изменяются с изменением частоты питающей сети. Обозначив через отклонение частоты от номинального значения , можем записать: , (6.18) где относительное отклонение частот от номинального значения . Абсолютная величина реактивного сопротивления фильтра гармоники X ф при расстройке резонансного контура вследствие отклонений индуктивности и емкости от номинальных значений представляется выражением , (6.19) Реальные значения и пределы изменения величин, входящих в формулу, следующие: t=0— 60 °С; = -0,02 -0,01. Ф11 ; = = -83Ом – отклонение носит емкостной характер. Ф13 ; = = -70Ом – отклонение носит емкостной характер. Ф23 , = = -12Ом – отклонение носит емкостной характер. Относительное отклонение реактивного сопротивления фильтра от величины емкостного сопротивления при идеальной резонансной настройке выражается формулой , (6.20) Ф11 ; Ф13 ; Ф23 ; — это коэффициент, характеризующий расстройку фильтра в зависимости от возможных отклонений индуктивности и емкости, обусловленных технологическими и эксплуатационными условиями. Требуется, чтобы 0,1, таким образом, возможная расстройка может достигать двух порядков. Оценим величину относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра на нерезонансных частотах в частности на частоте =13. Реактивное сопротивление фильтра на частоте гармоники порядка : , (6.21) ; - отклонение реактивного сопротивления фильтра на нерезонансных частотах можно не учитывать. 6.11. Особенности работы силового фильтра при отклонениях от резонансной настройки Идеальный фильтр гармоники полностью потребляет ток этой гармоники I , генерируемый нелинейными нагрузками в питающую сеть. При конечных значениях активного и реактивного сопротивлений фильтра потребляемый им ток может быть больше или меньше тока гармоники, генерируемого всеми источниками. Обозначим коэффициентом загрузки фильтра -й гармоники током этой гармоники или, для краткости, коэффициентом загрузки по току. , (6.22) где , (6.23) Qr – условная добротность фильтра, определяемая отношением реактивного сопротивления реактора и активного сопротивления цепи фильтра при промышленной частоте; принимаем Qr 10, - относительное отклонение полного сопротивления фильтра от величины индуктивного (емкостного) сопротивления при резонансе , (6.24) Анализ цепей фильтров с учетом возможных вариантов компоновок их показывает, что для фильтров 5, 7, 11 и 13-й гармоник с мощностью батарей конденсаторов 1 500 квар и более практически всегда можно обеспечить Qr >10. При этих условиях с достаточной для практики точностью можно считать . При пренебрежении активным сопротивлением фильтра (Qr ), формула переходит в более простую , (6.25) В формуле берется знак “плюс”, если проводимость фильтра носит индуктивный характер. Ф11 =1,5, ; Коэффициент эффективности работы фильтра (сокращенно — коэффициент эффективности) характеризует относительное уменьшение гармоники напряжения в сети и определяется отношением проводимости сети и эквивалентной проводимости сети и фильтра (а также и отдельных батарей конденсаторов, если они имеются) на частоте этой гармоники. Коэффициент эффективности определяется по формуле , (6.26) где ; ; Ф13 =2, ; ; . 6.12. Анализ частотных характеристик сетей с фильтрами и отдельно устанавливаемыми батареями конденсаторов Включение в сеть батареи конденсаторов без защитных реакторов , приводит к изменению эквивалентной реактивной проводимости сети. Влияние емкости батарей на эквивалентную частотную характеристику возрастает с ростом номера гармоники. Подключение батареи обуславливает уменьшение величины емкостного сопротивления прямой последовательности сети, вследствие чего нуль частотной характеристики сдвигается в область меньших частот. При этом возможно возникновение резонанса токов на частотах, как правило, 11-й и 13-й гармоник, что весьма опасно для сети и батареи. Поэтому в случае, когда в сети имеются силовые фильтры, батарею конденсаторов следует включать после подключения фильтров. Для исключения резонанса токов на частотах гармоник относительно невысокого порядка ( =17, 19) при наличии батарей конденсаторов без защитных реакторов необходимо устанавливать силовые фильтры повышенной мощности, в особенности на частоты гармоник порядков =11, 13; мощность конденсаторов фильтров в сравнении с расчетной увеличивается на 15— 20%. Совместное использование силовых фильтров и батарей конденсаторов без защитных реакторов вполне допустимо, однако необходимо дополнительно учитывать возможность появления нулей частотной характеристики на частотах гармоник 17— 25-го порядков. Проведенный анализ позволяет также построить рациональную систему защитных отключений фильтров при аварийном отключении одного из них. Если включены фильтры 11-й и 13-й гармоник, то при аварийном отключении фильтра 11-й гармоники должен отключаться также фильтр 13-й гармоники; при отключении фильтра 13-й гармоники фильтр 11-й гармоники может быть оставлен в работе. Батарея конденсаторов, подключенная к шинам без защитного реактора может быть оставлена в работе. 6.13. Выбор комутационной аппаратуры Рабочий ток фильтра: ; ; По табл.31.7.[1] выбираем разъеденитель тип: РВ-6/400 Предельный сквозной ток I =41кА Предельный ток термической стойкости/время прохождения тока термической стойкости 16кА/4с. Проверку производим по термической устойчивости: , (6.26) . Выбор вакуумного выключателя. По табл.31.4. [1] намечаем к применению тип: ВВ-10-20/630УЗ Ток динамической устойчивости I дин=52кА Предельный ток термической стойкости/время прохождения тока термической стойкости 20кА/3с. Время отключения 0,075с. Время включения 0,1с. Привод пружинный. Ц=161у.е. Проверка: Проверку производим по термической устойчивости: ; ; по динамической стойкости: i ном.дин. i уд., 52кА 47,4. Выбор предохранителей. Согласно ПУЭ [2] номинальный ток плавкой вставки предохранителя I в, не должен превышать 160% номинального тока защищаемого им конденсатора, т. е. , (6.27) Рабочий ток фильтра: , (6.28) Ф11 ; , ; Ф13 , ; Ф23 ; , ; По табл.31.14. [1] выбираем Ф11,13 тип: ПКТ 102-6-31,5УЗ I ном=50А Ф23 тип: ПКТ 102-6-31,5УЗ I ном=80А 6.14. Расчет батарей конденсаторов Составим уравнение баланса реактивной мощности , ; По табл.31.25.[1] намечаем к применению конденсаторную установку типа: УКЛ-6,3-1800У1 из 4 ячеек. Выбор комутационной аппаратуры. Рабочий ток ячейки конденсаторов: ; По табл.31.7.[1] выбираем разъеденитель тип: РВ-6/400 Предельный сквозной ток I =41кА Предельный ток термической стойкости/время прохождения тока термической стойкости 16кА/4с. Проверку производим по термической устойчивости: , ; Выбор вакуумного выключателя. По табл.31.4. [1] намечаем к применению тип: ВВ-10-20/630УЗ Ток динамической устойчивости I дин=52кА Предельный ток термической стойкости/время прохождения тока термической стойкости 20кА/3с. Время отключения 0,075с. Время включения 0,1с. Привод пружинный. Ц=161у.е. Проверка: Проверку производим по термической устойчивости: , ; по динамической стойкости: Выбор предохранителей. Согласно ПУЭ [2] номинальный ток плавкой вставки предохранителя I в, не должен превышать 160% номинального тока защищаемого им конденсатора, т. е. ; ; По табл.31.14. [1] выбираем тип: ПКТ 101-6-20УЗ I ном=31,5А 6.15. Измерения, управление, сигнализация и блокировка Измерение тока в цепи конденсаторной установки позволяет контролировать нормальную работу конденсаторов. Равенство емкостей всех трех фаз конденсаторной установки должно измеряться тремя амперметрами, указывающими ток в каждой фазе установки, либо одним амперметром с переключателем. По показаниям амперметров можно судить о загрузке конденсаторов токами как основной, так и высших гармоник. Для подключения трех амперметров достаточно двух трансформаторов тока, третий амперметр включается на сумму токов, проходящих в двух других фазах. Для нормальной эксплуатации конденсаторных установок необходимо контролировать напряжение на зажимах конденсаторов, которое не должно превышать допустимое для них напряжение. Целесообразно подключать вольтметр к шинам распределительного устройства, так как при этом представляется возможным измерение напряжения в сети при отключенной конденсаторной установке. Так же включается вольтметр при отсутствии разрядного трансформатора напряжения, когда применяются конденсаторы со встроенными разрядными сопротивлениями. Учет выработанной конденсаторной установкой реактивной энергии осуществляется счетчиками реактивной энергии, которые устанавливают на присоединениях конденсаторных установок мощностью 100 кВАр и выше при условии, если отдача ими реактивной энергии учитывается при расчете с предприятием по коэффициенту мощности. Данные о количестве реактивной энергии, выработанной конденсаторной установкой, и данные о потреблении активной энергии позволяют определить коэффициент мощности электроустановки. Присоединение конденсаторных установок возможно к сети как ниже, так и выше 1 000 В. Включение конденсаторных установок может производиться рубильником или разъединителем при ручном управлении или выключателем при дистанционном управлении на переменном или постоянном опе ративном токе. Однако эти способы не могут обеспечить быстроты оперативного управления и требуют наличия на подстанциях обслуживающего персонала. Целесообразно отдавать предпочтение автоматическому управлению конденсаторными установками. Схемы управления присоединениями КУ аналогичны схемам управления трансформаторами, электродвигателями. При этом необходимо особое внимание обратить на следующее. Включение и отключение присоединения КУ следует производить по возможности быстрее во избежание повторных зажиганий при переключении. При дистанционном автоматическом управлении присоединением КУ следует предусматривать в схеме включения КУ после ее отключения выдержку времени порядка 3— 5 мин., которая необходима для разрядки КУ до безопасного напряжения (не выше 50 в). Выдержку времени порядка 3— 5 мин. необходимо предусматривать и в схеме автоматического управления, которая необходима для отстройки от кратковременных изменений режимов работы сети. В схеме автоматического управления предусматривается установка переключателя для перевода на ручное или автоматическое управление. При этом должна быть учтена возможность обязательного ручного аварийного отключения выключателя конденсаторной установки. Конденсаторная установка должна принудительно отключаться при возможном исчезновении напряжения в сети. В схеме управления должно быть предусмотрено запрещение повторного включений конденсаторной установки при ее отключении от действия релейной защиты вследствие внутренних повреждений в конденсаторах или нарушении режима работы сети; при этом должен быть подан звуковой сигнал от установленного для этой цели указательного реле. В схемах сигнализации с автоматическим регулированием нет необходимости подавать звуковой сигнал при автоматическом отключении или включении конденсаторной установки или предусматривать указанное реле. В этом случае следует устанавливать счетчик числа операций срабатывания автоматики. Конденсаторные установки напряжением выше 1 000 В обязательно должны иметь блокировки. Помимо обычной блокировки между выключателем и разъединителем блокировка устраивается дополнительно на выключателе с действием на замок двери конденсаторной установки. Блокировка должна быть устроена таким образом, чтобы двери КУ нельзя было открыть при включенном выключателе и нельзя было бы включить выключатель при открытых дверях в КУ. В конденсаторных установках, состоящих из нескольких секций, разъединители этих секций должны быть снабжены блокировкой с основным выключателем установки, которая запрещает управление разъединителями секций при включенном выключателе. 6.16. Релейная защита Каждая конденсаторная установка должна иметь общую защиту всей установки в целом от токов короткого замыкания, осуществляемую в соответствии с ПУЭ. Конденсаторные установки напряжением 3— 6— 10 кВ в соответствии с Правилами устройства электроустановок должны иметь следующие защиты: от короткого замыкания, общую для всей конденсаторной установки, выполняемую в виде максимальной токовой защиты, действующей на отключение без выдержки времени; от короткого замыкания в самих конденсаторах, не снабженных встроенной индивидуальной защитой; от перегрузки токами высших гармоник, если такая перегрузка возможна; от повышения напряжения, когда известно, что уровень напряжения в месте присоединения конденсаторной установки будет превышать 110% номинального напряжения. Для надежного действия максимальной токовой защиты при коротких замыканиях необходимо, чтобы расчетный ток короткого замыкания был больше тока срабатывания защиты. Так как защита действует без выдержки времени, то она должна быть отстроена при нормальной работе от рабочего тока, тока включения, тока разряда в сеть. Ток включения и ток разряда в сеть конденсаторной установки вызываются переходными процессами. Ток включения возникает при подаче напряжения на конденсаторы, а ток разряда в сеть — при коротких замыканиях в сети, к которой присоединены конденсаторы. Величина и время прохождения этих токов определяются параметрами конденсаторной установки и питающей сети. Однако эти токи очень быстро затухают, хотя бывают в несколько раз больше номинального тока конденсаторной установки. Во избежание ложного срабатывания общей защиты конденсаторной установки от коротких замыканий ток уставки максимальной защиты принимают примерно в 2 раза больше номинального тока конденсаторной установки. В схемах защиты конденсаторных установок применяются обычные электромагнитные токовые реле мгновенного действия, могут быть использованы также индукционные токовые реле с ограниченно зависимой выдержкой времени. Эти реле обеспечивают не только защиту от токов короткого замыкания, но и от пере грузки. Защита конденсаторной установки от перегрузки может работать надежно в том случае, если количество включенных конденсаторов не изменяется. Но — если в условиях автоматического регулирования мощности конденсаторных установок под один главный выключатель присоединено несколько конденсаторных установок и каждая имеет свой переключатель, то при включении или отключении части установки ток, протекающий через токовые реле, будет изменяться. Производить изменение уставок реле при всяком изменении включенной мощности установки не допускается. В этом случае устанавливают на каждой секции установки отдельный комплект трансформаторов тока с токовыми реле, которые действуют на главный выключатель, предусматривающий отключение всей установки в целом. Селективность действия общей защиты конденсаторной установки должна также обеспечиваться соответствующим выбором индивидуальной защиты самих конденсаторов. Индивидуальная защита конденсаторов нужна для конденсаторных установок, в которых применяют конден саторы на напряжение 3, 6, 10 кВ. Отличие этих конденсаторов от конденсаторов напряжением до 1 000 В заключается в том, что они не имеют встроенной индивидуальной защиты. При коротком замыкании в конденсаторах очень важно не допускать в них возрастания энергии дуги короткого замыкания, возникающей внутри поврежденного конденсатора, до величины, при которой корпус конденсатора может быть разрушен. Невыполнение этого требования может привести не только к разрушению самих конденсаторов, но и к повреждению находящегося вблизи них оборудования. Защиту конденсаторов на напряжение 3— 10 кВ от токов короткого замыкания осуществляют быстродействующими и токоограничивающими плавкими предохра нителями типа ПК. При правильном выборе предохранителей своевременно локализуется повреждение защищаемых конденсаторов. Основными условиями при выборе силовых предохранителей для защиты конденсаторов являются следующие: номинальное напряжение предохранителей должно соответствовать напряжению сети, в которой устанавливаются конденсаторы; предохранители должны выдерживать значительные колебания нагрузки, обычные в условиях нормального режима работы конденсаторов; предохранители должны быть рассчитаны на периодические переходные токи. Для конденсаторов малой мощности броски тока по отношению к номинальному при включении имеют большую кратность, чем для мощных конденсаторов; при параллельном соединении конденсаторов предохранители должны выдерживать максимальный разрядный ток, протекающий от неповрежденных конденсаторов к поврежденному; предохранители должны быстро отключать поврежденный конденсатор, обеспечивая при этом требования селективности; разрывная мощность предохранителей должна быть не меньше возникающей на выводах конденсатора мощности короткого замыкания; при пробое отдельных соединенных последовательно секций конденсатора номинальный ток плавкой вставки предохранителя не должен значительно превышать номинальный ток конденсатора. 6.17. Потери в кабелях связанные с низким коэффициентом мощности Принимаем начальный cos =0,7; с учетом компенсации cos =0,95. Потери учитываем только в кабельной линии от ГПП-33 до РП-365, т.к. коэффициент мощности увеличивается только до места установки компенсирующих устройств. Сопротивление кабеля ААБлГ-4(3х185), l =707м от ГПП-33 до РП-365 Рабочий ток при cos =0,8 Рабочий ток при cos =0,95 Потери активной энергии при cos =0,7 Потери активной энергии при cos =0,95 Разность потерь активной энергии за год 6.18. Добавочные потери от высших гармоник в электрических машинах Потери в электрических машинах. При работе синхронных и асинхронных двигателей в условиях несинусоидального напряжения возникают добавочные потери мощности, обусловленные высшими временными гармониками тока в цепях статора и ротора. Появляются также добавочные потери в стали статора и ротора; однако эти потери малы и ими можно пренебречь. Основная часть добавочных потерь от гармоник в синхронных машинах приходится на долю демпферной клетки и обмотки статора; потери в обмотке ротора, как правило, оказываются меньшими. В асинхронных двигателях высокого напряжения потери в статоре и роторе примерно одинаковы. Оценка величин потерь от высших временных гармоник в синхронных двигателях производим по кривым рис.3-6. [7] , на которых представлены отношения этих потерь Р Д при напряжении, равном одному проценту напряжения основной частоты, к суммарным номинальным потерям Рном. Удельные потери для одной гармоники будут различными в зависимости от того, какую последовательность образует система векторов напряжения этой гармоники, поскольку различной оказывается частота токов в роторе и демпферной системе. Используем средние значения удельных потерь, рассчитанных для случая прямого и обратного следования фаз векторов напряжения гармоник. Для СД компрессорной станции Суммарные потери Р , % определяемые всеми гармониками напряжения , (6.29) для СД Р ном =0,003Р ном =0,003*3200*8=81,6кВт по кривым рис. 3-6. [7] определяем отношения: %; %; . Для трансформаторов подъемных машин КС-3. Потери активной мощности от токов высших гармоник в трансформаторах выражаются формулой , (6.30) где I Т — ток -й гармоники, протекающий через трансформатор; r т - сопротивление трансформатора при промышленной частоте; к Т - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления короткого замы кания для высших гармоник вследствие влияния поверхностного эффекта и эффекта близости. Для силовых трансформаторов можно принять к 11 =3,2 и к 13 =3,7. Для трансформаторов ТП-365, ТП-363, ТП-312, ТП-309: , (6.31) по табл. 27.6. [1] принимаем Рм= Рх.х.+ Рк.з. Ом 6.19. Управление и регулирование батарей конденсаторов и СРФ Необходимо четко разграничивать понятия автоматического управления и автоматического регулирования БК. При автоматическом управлении в качестве задающего органа на входе цепи управления может использоваться измерительный орган, например реле, реагирующий на электрическую величину. При достижении электрической величиной уставки срабатывания измерительного органа последний воздействует на коммутирующий аппарат, включающий в работу БК. Если ее включение не ока зывает существенного влияния на измеряемую изме рительным органом электрическую величину, то обратного действия от изменения режима сети на вход цепи управления не происходит. Направление воздействий проходит по “открытой” цепи управления. Подобное управление режимом БК может осуществляться в том случае, когда вопрос о ее работе решается двояко: либо включена, либо отключена. Отключение БК происходит при снижении измеряемой электрической величины до уставки возврата измерительного органа. Таким образом, вопрос может решаться лишь в том случае, если приходится иметь дело с односекционной установкой. В случае многосекционной установки мощность последней изменяется многократно во времени в соответствии с требованием режима узла электрической сети. Предположим, что в результате роста нагрузок узла электрической сети (возмущающее воздействие) возникают отклонения регулируемого параметра от заданного и для восстановления регулируемой величины до заданного значения необходимо включить в работу одну секцию БК. Зафиксированное измерительным органом автоматического регулятора отклонение параметра сопровождается появлением регулирующего воздействия, которое приводит к включению коммутирующего аппарата первой секции. После этого параметр восстанавливается до желательного уровня. Это фиксируется измерительным органом регулятора, который прекращает дальнейшую посылку сигнала на увеличение мощности БК. Если в дальнейшем в связи с ростом нагрузки величина Q дополнительно изменится, то регулятор может повторно послать регулирующее воздействие на дополнительное увеличение мощности БК. При изменении регулируемого параметра в обратную сторону будет послан импульс на уменьшение мощности БК. Здесь после приведения в действие измерительного органа регулятора воздействие проходит от звена к звену, к “регулируемой величине”. В результате образуется замкнутая цепь регулирования, действующая до наступления установившегося состояния. Регулятор путем сравнения заданного значения регулируемой величины, получаемого от задающего органа, и фактического ее значения производит измерение отклонения регулируемой величины и соответственно воздействует на объект. Регулятор прекращает свое действие после полного исчерпания регулирующего диапазона, так как после включения всех секций дополнительное увеличение мощности БК невозможно (аналогично уменьшение мощности БК после отключения всех секций). Сравнивая приведенные примеры можно определить автоматическое управление как управление по незамкнутой схеме, а автоматическое регулирование — как управление по замкнутой схеме. От того, осуществляется ли управление по разомкнутой или замкнутой схеме, зависит выбор параметров регулирования. При замкнутой схеме в качестве параметра регулирования можно использовать комбинацию лишь таких величин, которые существенно изменяются с изменением режима БК, к примеру, напряжение сети в сочетании с напряжением, пропорциональным реактивной составляющей тока питающего участка сети. Регулирование режима БК по замкнутой схеме должно применяться для многосекционных батарей. При управлении по разомкнутой схеме односекционной установкой не требуется автоматического регулятора. В этом случае можно использовать реле управления, реагирующее на любой параметр режима электрической сети, даже практически не изменяющийся в результате включения или отключения БК. В качестве такого параметра может быть использовано напряжение или ток элемента электрической сети. К устройствам, действующим по разомкнутой схеме, относятся также временные программные устройства, циркулярная система телеуправления и т. п. С учетом выше сказанного для четырех секционной батареи конденсаторов применим схему автоматического регулирования в функции тока нагрузки с применением бесконтактных элементов, показанную на чертеже. Определим ступень регулирования Q . Максимальные ступени увеличения напряжения при включении конденсаторной установки во избежание резких колебаний напряжения не должны превышать 1-2% номинального напряжения сети. Регулирующий эффект при включении одной секции конденсаторной установки определим по формуле: , (6.31) где Хс – реактивное сопротивление элементов сети, ближайших к установке. U %= % Регулируемыми делаем все секции БК. Зона нечувствительности регулирования режима БК. Включение и отключение секций БК осуществляется при несколько отличающихся параметрах, поступающих на измерительный орган U 1 и U 2. Разность этих параметров U = U 1- U 2 определяет нечувствительность регулирования, которая должна превосходить изменение результирующего напряжения на измерительном органе, наблюдающееся при включении и отключении секции БК. Если контролируется активный ток или независимый реактивный ток, то включение и отключение секции не сопровождаются изменением тока. Напряжение в этих случаях является единственно изменяющейся величиной и зона нечувствительности может быть небольшой. Погрешность, связанная с изменением уставки регуляторов по напряжению, по относительному значению меняется в соответствии с изменением этой уставки. Обычно предельное значение изменения уставки по напряжению составляет 10%, что гораздо больше 0,9% повышения напряжения вследствии включения 1 секции БК. 6.20. Принципиальная схема автоматического регулирования в функции тока нагрузки секциями БК В схеме автоматического регулирования датчиком является индуктивная катушка L , состоящая из провода, намотанного на сердечник, состоящий из пластин прямоугольной формы. Катушка расположена в непосредственной близости от одной из шин. Схема работает следующим образом. При прохождении тока нагрузки по шине в катушке L наводится ЭДС. Переменное напряжение, выпрямленное мостом, состоящим из четырех диодов VD 1- VD 4 подается на конденсатор С1, служащий фильтром, и С2, который заряжается через потенциометр R 1, осуществляющий регулировку времени заряда. Напряжение с этого конденсатора подается на делители напряжения, число которых соответствует количеству регулируемых секций БК. Делитель напряжения состоит из двух резисторов R 2 и R 4 и одного потенциометра R 3 , которым регулируется напряжение, подаваемое на базу каждого из транзисторов , VT 1, VT 3, VT 5 и VT 7 . Если ток нагрузки невелик, то напряжение на конденсаре С2 тоже будет незначительно. В этом случае транзисторы VT 1, VT 3, VT 5 и VT 7 будут закрыты, так как напряжение на стабилитроне VD 9 будет приложено к базам этих транзисторов через резистор R 5 и делитель R 3 и R 4.При этом транзисторы VT 2, VT 4, VT 6 и VT 8 будут открыты и катушки реле К1,К2,К3 и К4 будут притянуты. При возрастании тока нагрузки напряжение на конденсаторе С2 также будет возрастать с задержкой по времени, определяемой постоянной времени цепочки R 1С2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет определенного значения, напряжение, подаваемое с делителя R 2- R З- R 4 на базу транзисторов VT 1, VT 3, VT 5 и VT 7 , становится достаточным для их открытия, что соответственно вызывает закрытие тр анзисторов VT 2, VT 4, VT 6 и VT 8 с последующим отключением катушек реле К1,К2,К3 и К4 в цепях коллекторов этих транзисторов. Напряжение, сравнения в данной схеме можно плавно регулировать потенциометром делителя. Реле К1,К2,К3 и К4 размыкающими контактами соответственно включают катушки промежуточных реле К5,К6,К7 и К8 контакты которых включают включающие катушки вакуумных выключателей секций БК— К13,К14,К15 и К16. При уменьшении тока нагрузки напряжение на конденсаторе С2 также будет снижаться с задержкой по времени, определяемой постоянной времени разряда С2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет определенного значения, напряжение, подаваемое с делителя R 2- R З- R 4 на базу транзисторов VT 1, VT 3, VT 5 и VT 7 , становится минимальным для их закрытия, что соответственно вызывает открытие тр анзисторов VT 2, VT 4, VT 6 и VT 8 с последующим включением катушек реле К1,К2,К3 и К4 в цепях коллекторов этих транзисторов. Реле К1,К2,К3 и К4 замыкающими контактами соответственно включают катушки промежуточных реле К9,К10,К11 и К12 контакты которых включают отключающие катушки вакуумных выключателей секций БК— К17,К18,К19 и К20. В цепи отключающих катушек вакуумных выключателей включены четыре выключателя SB 1, SB 2, SB 3, SB 4 для ручного отключения на случай ревизии или ремонта БК. Транзистор V Т9 в схеме служит для стабилизации напряжения. Данная схема показала себя надежной в работе, состоит из серийных элементов и проста в обслуживании. 6.21. Управление батареями конденсаторов в аварийных режимах Наравне с управлением местными источниками реактивной мощности в нормальных режимах работы актуальна проблема управления ими в аварийных режимах, когда возникают глубокие снижения напряжения вследствие коротких замыканий с последующими затрудненными самозапусками двигателей технологического оборудования, а также явления “лавины напряжения” в узлах энергосистемы и нагрузочных узлах. Воздействие на режим БК при переходных процессах в электрической системе нежелательно, так как это может привести к большому числу лишних коммутационных операций, а, следовательно, к преждевременному износу коммутационной аппаратуры. Поэтому нецелесообразно воздействовать на БК в случаях снижения напряжения, когда короткие замыкания отключаются без последствий для работы технологического оборудования. Управление БК в аварийных ситуациях может быть двояким. Поскольку часть секций многосекционных БК в некоторых режимах сети находится в отключенном состоянии, целесообразно осуществлять включение этих секций при авариях. Такое включение можно производить по сигналу прибора, выявляющего глубокое снижение напряжения, с небольшой выдержкой временя во избежание чрезмерно частого включения бк. Если короткое замыкание отключается в пределах этого времени и напряжение восстанавливается, то посылка сигнала на включение секций БК не производится. Если же после отключения короткого замыкания сохраняется глубокое снижение напряжения, что является показателем затяжного самозапуска двигателей технологического оборудования или нарушения устойчивости узла нагрузки, то включаются все отключенные секции. Следует, однако, учитывать, что повышение напряжения за счет включения отключенных секций БК является в ряде случаев незначительным. Усложнение же автоматической аппаратуры, предусматривающей аварийное включение всех секций, оказывается существенным. Поэтому такая возможность должна предусматриваться только для крупных БК системного значения. Для северной подъемной машины СРФ подключаем без регулирования, т.к. коэффициент несинусоидальности в течение всех суток больше нормированного значения. Для СРФ южной подъемной машины применим схему автоматического управления в функции времени суток. В качестве датчиков при таком регулировании используются электрические втроричные сигнальные часы типа ЭВЧС-24, имеющие 24-часовую программу переключений СРФ. 6.22. Принципиальная схема автоматического управления СРФ Принцип работы схемы заключается в следующем. В течении 1-ой и 2-ой смены работы предприятия коэффициент несинусоидальности находится в пределах нормируемого значения и в 3 смену повышается выше допустимого значения. В начале третьей смены в 16 часов необходимо включить все СРФ. В этом случае замыкается контакт электрических часов К1.1, К1.3, К1.5 и все три включающие катушки К2,К4,К6 с выдержкой времени через соответствующие реле времени КТ1,КТ3,КТ5 получают питание, которые в свою очередь подают питание на включающие катушки вакуумных выключателей. В 24 часа размыкаются контакты К1.1, К1.3, К1.5 и включаются контакты К1.2, К1.4, К1.6 и все три отключающие катушки К3,К5,К7 с выдержкой времени через соответствующие реле времени КТ2,КТ4,КТ6 получают питание, которые в свою очередь подают питание на отключающие катушки вакуумных выключателей. В схеме предусмотрено ручное управление с помощью включающих SB 2, SB 4, SB 6 и отключающих SB 3, SB 5, SB 7 кнопок. 6.23. Контроль за потреблением реактивной мощности При известном потреблении реактивной энергии за Д дней в целом и отдельно за ночные и вечерние смены значение - фактическое значение минимальной потребляемой реактивной мощности определяется по формуле , (6.32) t д — продолжительность дневного периода суток. Ввиду того что величины и неизвестны, принимаем следующие допущения: 1) средняя за все ночные смены реактивная мощность приблизительно равна ее среднему значению за часы максимальных нагрузок системы; , (6.33) 2) отношение / приблизительно равно отношению по требления активной мощности в те же периоды (последнее считает ся известным): , (6.34) В случае, когда КУ работают в течение ночной и вечерней смен, что характерно для двух- и трехсменных предприятий, показания счетчиков, соответствующие естественным нагрузкам (без КУ), могут быть определены добавлением к фактическим показаниям величин и соответственно. Для этих скорректированных показаний условие 2) будет соблюдаться, т. е. , (6.35) при , (6.36) , (6.37) при , (6.38) при семидневной рабочей неделе ( =1,2), , =0,7, К q =1 , (6.39) ; В дневную смену рекомендуется отключать некоторые секции БК. Для контроля за фактическим потреблением Q на шинах ГПП-33 по табл. 18.4. [3] намечаем к применению счетчик реактивной мощности тип: СР4-И689, класс точности 1,5 , подключение через трансформаторы тока и напряжения. Включение в трехпроводную цепь. I ном.первич.=5кА, I ном.вторич.=5А, U ном.первич.=6кВ, U ном.вторич.=100кВ. Выбор трансформатора тока: По табл.31.9. [1] выбираем тип: ТПШЛ-10УЗ, I ном=4кА, класс точности=0,5, Электродинамическая стойкость – кратность=20, Термическая стойкость 35кА/3с. Проверка на динамическую устойчивость ; 20кА>6,7кА Кратность односекундного тока термической стойкости: ; Выбор трансформатора напряжения. По табл.31.13.[1] выбираем тип: НОМ-6-У4, U вторич.=100В, класс точности=0,5, номинальная мощность 50ВА. 7. Обслуживание, ремонт и наладка энергетического оборудования и средств автоматизации Конденсаторные установки должны удовлетворять требованиям ПУЭ [2], .которые распространяются на установки напряжением до 220 кВ, присоединяемые параллельно индуктивным элементам электрических систем переменного тока частотой 50 Гц (установки для поперечной компенсации). К наиболее существенным особенностям электрооборудования, влияющим на компоновку конденсаторных установок, относится форма его исполнения, определяющая, для каких условий эксплуатации это оборудование предназначено: в закрытом помещении или на открытом воздухе. Имеет также значение, является ли конденсаторная установка комплектной или выполняется из отдельных элементов. Расположение установки на генплане оказывает влияние на компоновку в зависимости от того, устанавливается ли она совместно с другим оборудованием в одном помещении или отдельно. Если компоновка позволяет заменить кабельные связи шинными — это, как правило, приводит к повышению надежности. Приближение конденсаторной установки к потребителю реактивной мощности, совмещение в общем помещении конденсаторной установки с другим электрооборудованием экономически выгодно. Конструкция каркаса конденсаторных ячеек должна обеспечивать хорошую обозреваемость конденсаторов, изоляторов, предохранителей и другого оборудования при осмотре их под напряжением. К конденсаторам, предохранителям и контактам шин должен быть свободный доступ во время производства ремонта при снятом напряжении, а также возможность свободной замены конденсаторов и предохранителей без разборки всей ячейки. Конденсаторные установки выпускаются как для одностороннего, так и для двустороннего обслуживания. Для внутренних установок предпочтительно применение конденсаторных установок с односторонним обслуживанием. Для удобства эксплуатации конденсаторных установок при снятии и установке конденсаторов массой 60— 100 кг желательно комплектно с конденсаторной установкой иметь рычажное или простое передвижное подъемное устройство. В предназначенных для установки конденсаторов помещениях устройство окон и отопление не требуются. Следует учитывать, что для северных районов при применении конденсаторов с синтетическим диэлектриком (соволом), который допускает работу при температуре не ниже — 10 °С, устанавливать конденсаторные установки необходимо только в закрытых помещениях, где поддерживается температура не ниже — 10 °С. В южных районах конденсаторные установки необходимо располагать по возможности с северной стороны здания. Конденсаторные установки можно устанавливать и на открытом воздухе. При разработке узлов и отдельных элементов конденсаторных установок должны учитываться следующие требования: конструкции должны обеспечивать необходимую степень надежности и быть удобными в монтаже и эксплуатации ; они должны выдерживать без повреждения усилия, которые могут возникать как в период эксплуатации, например при коротком замыкании, так и при транспортировке. Последнее особенно следует учитывать при крупноблочных электроконструкциях. Конденсаторы работают со сравнительно высокими напряженностями поля в диэлектрике. Совместное действие этих напряженностей и высокой рабочей температуры приводит к сокращению срока службы конденсаторов. Поэтому вентиляция конденсаторных установок должна обеспечивать хорошую циркуляцию воздуха вокруг каждого конденсатора. Большое значение это имеет для конденсаторов, которые установлены в несколько ярусов один над другим. Для обеспечения хорошей вентиляции следует избегать горизонтальных межъярусных перегородок. При этом необходимо учитывать определенные расстояния между соседними конденсаторами и окружающими стенками, для того чтобы можно было всю поверхность конденсатора полностью использовать для отвода тепла. Помещения, где устанавливаются конденсаторные установки, должны иметь естественную вентиляцию; если последняя не обеспечивает снижения температуры воздуха в помещении до уровня максимально допустимой, необходимо применять искусственную вентиляцию. Температура окружающего воздуха в помещении конденсаторных установок не должна превышать 35 °С. Конденсаторные установки не допускается устанавливать в цехах с насыщенной токопроводящей пылью, с химически активной и взрывоопасной средой, а также в цехах, где конденсаторы могут подвергаться постоянным сотрясениям, вибрациям и ударам. При размещении конденсаторных установок в отдельном помещении для защиты от случайных прикосновений, к частям оборудования, находящимся под напряжением, должно предусматриваться сетчатое ограждение высотой не менее 1,7 м от пола. При установке же в производственных помещениях могут предусматриваться сплошные ограждения из листовой стали с отверстиями для вентиляции. Корпуса (баки) конденсаторов, металлические конструкции, на которых они стоят, сетчатые ограждения, и другие нетоковедущие части конструкции конденсаторной установки должны быть заземлены и присоединены к общему контуру заземления подстанции, цеха. В ячейке ввода конденсаторной установки должны быть предусмотрены зажимы для присоединения переносных заземляющих устройств. Конденсаторные установки (если их установлено две или несколько рядом или в одном помещении) с общей массой масла более 600 кг должны быть расположены в отдельном помещении с выходом наружу или в общее помещение I и II степеней огнестойкости по пожарным требованиям, при этом под конденсаторной установкой напряжением выше 1 000 В должен быть устроен маслоприемник, рассчитанный, на 20% общей массы масла, содержащегося во всех конденсаторах. 8. Экономическая часть 8.1. Экономическая эффективность применения компенсирующих устройств и СРФ. Капитальные затраты на установку оборудования компенсирующих устройств и СРФ. Стоимость батарей конденсаторов: по табл.16-19. [6] принимаем стоимость 1кВАр=2,15 у.е. Ц БК =2,15*1800=3870 у.е. Стоимость коммутационной аппаратуры: 4 вакуумных выключателя Ц=4*161=644 у.е. 4 разъеденителя Ц=4*16,5=66 у.е. Стоимость батарей конденсаторов СРФ и реакторов: Ц БК =2,15*7800=16770 у.е. Ц Р =1720*18=30960 у.е. Стоимость коммутационной аппаратуры для СРФ: 6 вакуумных выключателя Ц=6*161=966 у.е. 4 разъеденителя Ц=6*16,5=99 у.е. Потери активной энергии в конденсаторах БК и СРФ: Р БК = Р*5000*С, где С=0,009 у.е. за 1 квт*ч Р БК =5,4*10 3 *3000*0,009=150 у.е. Р СРФ =23,4*10 3 *3000*0,009=630 у.е. Потери активной энергии в реакторах СРФ: Р СРФ =6,5*10 3 *18*3000*0,009=3000 у.е. Затраты, связанные с проектированием и эксплуатацией компенсирующих устройств. Приведенные затраты, связанные с проектированием и эксплуатацией КУ, могут быть записаны в виде Зк=Гк+ р Н Кк, (8.1) где Гк — годовые эксплуатационные расходы; Кк — сметная стоимость КУ, т. е. капитальные затраты на их установку; р Н — нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат. На стадии проектных проработок обычно пользуются укрупненными технико-экономическими показателями. В данном случае капитальные затраты и годовые эксплуатационные расходы удобнее представлять в функции удельных капитальных затрат k у.к и установленной мощности КУ Q к. При этих условиях можно записать | Кк= k у.к Q к, (8.2) Гк=р к k у.к Q к+ р у.к Q кТ к.макс , (8.3) где р к — отчисления на амортизацию, текущий ремонт и обслуживание КУ; р у.к — удельные потери мощности в КУ; Тк. макс — время использования максимальной мощности КУ; — стоимость 1 кВт • ч потерянной энергии. Принимаем k у.к =1, р Н =1,1, р к =0,01Кк, k у.к =2,15 у.е./кВАр, р у.к =0,003 кВт/кВАр, Т=3000ч., =0,009 у.е./кВт Кк=Ц БК +Ц комм.апп =3870+710=4580 у.е. Зк=4580*0,1*2,15*1800+0,003*1800*3000*0,009+1,1*4580=1777644 у.е Экономическая эффективность минимизации уровня гармоник. Оценка экономической эффективности минимизации гармоник основывается на формуле приведенных затрат З=рК осн +И н , (8.4) где Косн — единовременные капитальные вложения; Ин — ежегодные издержки производства; р — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений. Для сравниваемых вариантов в формулу входят лишь составляющие, которые обусловлены наличи ем гармоник или средств, минимизирующих уровни их, с учетом дополнительного эффекта, обусловленного минимизацией. Ежегодные. издержки производства в рассматриваемом случае состоят из амортизационных отчислений на реновацию Ир и капитальный ремонт Ик.р, стоимости текущих ремонтов Ит.р, стоимости потерь электроэнергии Ип и прочих эксплуатационных расходов Иэ: Ин=Ир+Ик.р+Ит.р+Ип+Иэ, (8.5) Косн=Цк+Цр+Цкомм.апп.=16770+30960+846+99=48675 у.е. Ир=0,2*48675=9735 у.е. Ик.р=0,2*48675=9735 у.е. Ит.р.=0,01*48675=487 у.е. Ип=630+3000=3630 у.е. Иэ=0,01*48675=487 у.е. З=1,1*48675+9735*2+487*2+3630=79700 у.е. Суммарные затраты З=1777644+79700=1857344 у.е. Экономический эффект от модернизации. Дополнительные потери активной мощности при передаче реактивной Ц= Р*С*Т, Ц=559*10 3 *0,009*5000=25000 у.е. Потери в кабельных линиях от низкого коэффициента мощности Ц=495 у.е. Потери в электрических машинах от несинусоидального напряжения Синхронные двигатели можно не учитывать. Потери в трансформаторах Ц=600*10 3 *0,009*5000=28700 у.е. Плата за потребление реактивной мощности. По табл. 3.6. [8] С=0,0007 у.е./кВАр Ц=(7800+1800)*0,0007*5000=33600 у.е. Затраты на установку и обслуживание реакторов на ГПП-33 Стоимость реакторов Ц=4*6000=24000 у.е. Зк=Гк+ р Н Кк, где Гк=З аморт. +З тек.рем. +З обслуж. – эксплуатационные затраты, Кк — сметная стоимость реакторов, т. е. капитальные затраты на их установку; р Н — нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат. З аморт. =0,12Кк, З тек.рем. = З обслуж. =0,3*З аморт , Зк=0,12*24000+0,036*24000*2+1,1*24000=31008 у.е. Суммарная эффективность З=25000+495+28700+33600+31008=118833 у.е. Окупаемость модернизации составит Т= . 9. Охрана труда 9.1. Опасность поражения электрическим током в рудничных условиях Действие электрического тока на организм. Проходя через организм, электрический ток производит термическое, электролитическое и биологическое действия. Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и т. п. Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывающем значительные нарушения их физико-химических составов. Биологическое действие является особым специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани. Оно выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и легких. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения. Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям и рефлекторным, т. е. через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этих тканей. Все это многообразие действий электрического тока приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам. Электрические травмы — это четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи и механические повреждения. Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока непосредственно через тело человека, а также воздействием электрической дуги на тело. В первом случае ожог возникает как следствие преобразования энергии электрического тока в тепловую и является сравнительно легким (покраснение кожи, образование пузырей). Ожоги, вызванные электрической дугой носят, как правило, тяжелый характер (омертвение пораженного участка кожи и обугливание тканей). Электрические знаки — это четко очерченные пятна серого, бледно-желтого цвета диаметром 1— 5 мм на поверхности кожи чело века, подвергшегося действию тока. Электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается, как правило, благополучно. Металлизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Обычно с течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и исчезают болезненные ощущения. Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Механические повреждения возникают очень редко. Электрический удар — это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Различают следующие четыре степени ударов: I — судорожное сокращение мышц без потери сознания; II — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца; III — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV — клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения. Клиническая («мнимая») смерть — переходный процесс от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет. Однако в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла, ибо ткани его умирают не все сразу и не сразу угасают функции различных органов. В первый момент почти во всех тканях продолжаются обменные процессы, хотя и на очень низком уровне и резко отличающиеся от обычных, но достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. Эти обстоятельства позволяют, воздействуя на более стойкие жизненные функции организма, восстановить угасающие или только что угасшие функции, т. е. оживить умирающий организм. Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. Поэтому длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга; в большинстве случаев она составляет 4— 5 мин, а при гибели здорового человека от случайной причины, например от электрического тока, — 7— 8 мин. Биологическая (истинная) смерть — необратимое явление, характеризующееся прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур; она наступает, но истечении периода клинической смерти. Исход воздействия электрического тока зависит от ряда факторов, в том числе от электрического сопротивления тела человека, величины и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока и индивидуальных свойств человека. Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей. Кожа, вернее ее верхний слой, называемый эпидермисом, имеющий толщину до 0,2 мм и состоящий в основном из мертвых ороговевших клеток, обладает большим сопротивлением, которое и определяет общее сопротивление тела человека. Сопротивление внутренних тканей человека незначительно и составляет 300— 500 Ом. При сухой чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека колеблется в пределах от 2 тыс. до 2 млн. Ом. При увлажнении и загрязнении кожи, а также при повреждении кожи (под контактами) сопротивление тела оказывается наименьшим — 300— 500 Ом, т. е. доходит до значения, равного сопротивлению внутренних тканей тела. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом. Величина тока, протекающего через тело человека, является глав ным фактором, от которого зависит исход поражения: чем больше ток, тем опаснее его действие. Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты (50 Гц) относительно малого значения: 0,1 — 1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током. Ток 10— 15 мА (при 50 Гц) вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц рук, которые человек преодолеть не в состоянии, т. е. он не может разжать руку, которой касается токовсдущой части, не может отбросить провод от себя и оказывается как бы прикованным к токоведущей части. Такой ток называется пороговым неотпускающим. При 25— 50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания. При длительном воздействии этою тока — в течение нескольких минут — может наступить смерть вследствие прекращения работы легких. При 100 мА ток оказывает непосредственное влияние и на мышцу сердца, вызывая его остановку или фибрилляцию, т. е. быстрые хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце перестает работать как насос. В результате в организме прекращается кровообращение и наступает смерть. Длительность протекания тока через тело человека влияет на исход поражения вследствие того, что со временем резко возрастает ток за счет уменьшения сопротивления тела и накапливаются отрицательные последствия воздействия тока на организм. Род и частота тока в значительной степени определяют степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой от 20 до 1000 Гц. При частоте меньше 20 или больше 1000 Гц опасность поражения током заметно снижается. При постоянном токе пороговый ощутимый ток повышается до 6— 7 мА, а пороговый неотнускающчй ток — до 50 — 70 мА. Токи частотой свыше 100 000 Гц не оказывают раздражающего действия на ткани и поэтому не вызывают электрического удара. Однако они сохраняют опасность по условиям термических ожогов. 9.2. Первая помощь человеку, пораженному электрическим током Первая доврачебная помощь при несчастных случаях от электрического тока состоит из двух этапов: освобождение пострадавшего от действия тока и оказание ему медицинской помощи. Освобождение пострадавшего от действия тока может быть осуществлено несколькими способами. Наиболее простой и верный способ — это отключение соответствующей части электроустановки. Если отключение быстро произвести почему-либо нельзя (например, далеко расположен выключатель), можно при напряжении до 1000 В перерубить провода топором с деревянной рукояткой или оттянуть пострадавшего от токоведущей части, взявшись за его одежду, если она сухая, отбросить от него провод с помощью деревянной палки и т. п. При напряжении выше 1000 В следует применять диэлектрические перчатки, боты и, в необходимых случаях, изолирующую штату или изолирующие клещи. Меры первой медицинской помощи пострадавшему от электрического тока зависят от его состояния. Если пострадавший в сознании, но до этого был в обмороке или продолжительное время находился под током, ему необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача или срочно доставить в лечебное учреждение. При отсутствии сознания, но сохранившемся дыхании нужно ровно и удобно уложить пострадавшего на мягкую подстилку, растегнуть пояс и одежду, обеспечить приток свежего воздуха. Следует давать нюхать нашатырный спирт, обрызгивать водой, растирать и согревать тело. При отсутствии признаков жизни надо делать искусственное дыхание и массаж сердца. И с к у с с т в е н н о е д ы х а н и е должно быть начато немедленно после освобождения пострадавшего от действия тока и выявления его состояния. Оно должно производиться методами известными под названием “изо рта в рот” и «изо рта в нос». Эти методы заключаются в том, что оказывающий помощь вдувает воздух из своих легких и легкие пострадавшего через его рот или через нос. Установлено, что воздух, выдыхаемый из легких, содержит достаточное для дыхания количество кислорода. При этом способе пострадавшего укладывают на спину, открывают ему рот и удаляют изо рта посторонние предметы и слизь. Для раскрытия гортани оказывающий помощь запрокидывает голову пострадавшего назад, положив под его затылок одну руку, а второй рукой надавливает на лоб или темя пострадавшего до такой степени, чтобы подбородок оказался на одной линии с шеей. После этого оказывающий помощь делает глубокий вдох и с силой выдыхает воздух в рот пострадавшего. При этом он должен охватить своим ртом весь рот пострадавшего и своим лицом зажать ему нос. Затем оказывающий помощь откидывается, назад и делает новый вдох. В этот период грудная клетка пострадавшего опускается, и он делает пассивный выдох. В одну минуту следует делать 10— 12 вдуваний. Вдувание воздуха можно производить через марлю, носовой платок или специальную трубку. При возобновлении у пострадавшего самостоятельного дыхания некоторое время следует продолжать искусственное дыхание до полного приведения пострадавшего в сознание, приурочивая вдувание к началу собственного вдоха пострадавшего. Н аружный массаж сердца имеет целью искусственно поддержать в организме кровообращение и восстановить самостоятельную деятельность сердца. Определив прощупыванием место надавливания, которое должно находиться примерно на два пальца выше мягкого конца грудины, оказывающий помощь кладет на него нижнюю часть ладони одной руки, а затем поверх первой руки кладет под прямым углом вторую руку и надавливает на грудную клетку пострадавшего, слегка помогая при этом наклоном всего корпуса. Надавливать следует примерно один раз в секунду быстрым толчком так, чтобы продвинуть нижнюю часть грудины вниз в сторону позвоночника на 3— 4 см, а у полных людей — на 5— 6 см. После быстрого толчка руки остаются в достигнутом положении примерно в течение 0,5 с. После этого оказывающий помощь должен слегка выпрямиться и расслабить руки, не отнимая их от груди. Одновременно с массажем сердца нужно выполнять искусственное дыхание (вдувание). Вдувание надо производить в промежутках между надавливанием или же во время специальной паузы через каждые 4— 5 надавливаний. Если помощь оказывает один человек, он обязан чередовать операции: после двух вдувании воздуха производить 15 надавливаний на грудную клетку. О восстановлении деятельности сердца у пострадавшего судят по появлению у него собственного, не поддерживаемого массажем регулярного пульса. Для проверки пульса необходимо прервать массаж на 2— 3 с. 9.3. Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях В рудничных условиях, согласно ПУЭ [2], применяют сети с изолированной нейтралью, что обуславливает некоторые особенности при анализе опасности поражения током. Случаи поражения человека током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение. Опасность такого прикосновения, оцениваемая величиной тока, проходящего через тело человека, или же напряжение прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, изоляции токоведущих частей от земли и т.п. Схемы включения человека и цепь, могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две: между двумя проводами и между одним и землей. Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей. Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую — однофазным. Двухфазное включение, т. е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение — линейное, и поэтому через человека пойдет больший ток. Нетрудно представить, что двухфазное включение является оди наково опасным в сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралями. При двухфазном включении опасность поражения не уменьшится и в том случае, если человек надежно изолирован от земли, т. е. если он имеет на ногах резиновые галоши или боты, либо стоит на изолирующем (деревянном) полу, или на диэлектрическом коврике. Однофазное включение происходит значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное включение, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в 1,73 раза. Соответственно меньше оказывается ток, проходящий через человека. Кроме того, на величину этого тока влияют также режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы. В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека, при прикосновении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы определяется следующим выражением: , (9.1) где r и С – соответственно сопротивление изоляции провода и емкость провода относительно земли. Из выражения следует, что в сетях с изолированной нейтралью, обладающих незначительной емкостью между проводами и землей, что имеет место в воздушных сетях небольшой протяженности, опасность для человека, прикоснувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается. Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние в целях своевременного выявления и устранения возникших неисправностей. Однако в сетях с большой емкостью относительно земли, что характерно для кабельных сетей, роль изоляции проводов в обеспечении безопасности прикосновения утрачивается. При аварийном режиме работы сети с изолированной нейтралью, т.е. когда возникло замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление ток через человека, прикоснувшегося к неповрежденной фазе будет больше, т.к. напряжение под которым окажется человек, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети. Причины поражения электрическим током и основные меры защиты. Основные причины несчастных случаев от воздействия электрического тока следующие. 1. Случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением. 2. Появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования — корпусах, кожухах и т. п. — в результате повреждения изоляции и других причин. 3. Появление напряжения на отключенных токоведущих частях на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки. 4. Возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю. Основными мерами защиты от поражения током являются: обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения; защитное разделение сети; устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, применением двойной изоляции, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.; применение специальных защитных средств — переносных приборов и приспособлений; организация безопасной эксплуатации электроустановок. Защитное разделение сети. В разветвленной электрической сети, т. е. обладающей большой протяженностью, вполне исправная изоляция может иметь малое сопротивление, а емкость проводов относительно земли — большую величину. Эти обстоятельства являются крайне нежелательными по условиям безопасности, так как в таких сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью утрачивается защитная роль изоляции проводов и усиливается угроза поражения человека током в случае прикосновения его к проводу сети (или к какому-либо предмету, оказавшемуся под фазным напряжением). Этот существенный недостаток может быть устранен путем, так называемого защитного разделения сети, т. е. разделения разветвленной (протяженной) сети на отдельные небольшие по протяженности и электрически не связанные между собою участки. Разделение осуществляется с помощью специальных разделительных трансформаторов. Изолированные участки сети обладают большим сопротивлением изоляции и малой емкостью проводов относительно земли, благодаря чему значительно улучшаются условия безопасности. Применение пониженного напряжения. При работе с переносным ручным электроинструментом — дрелью, гайковертом, электрическим зубилом и т. п., а также ручной переносной лампой человек имеет длительный контакт с корпусами этого оборудования. В результате для него резко повышается опасность поражения током в случае повреждения изоляции и появления напряжения на корпусе, особенно, если работа производится в помещении с повышенной опасностью, особо опасном или вне помещения.. Для устранения этой опасности необходимо питать ручной инструмент и переносные лампы пониженным напряжением не выше 36В. Кроме того, в особо опасных помещениях при особо неблагоприятных условиях (например, работа в металлическом резервуаре, работа, сидя или лежа на токопроводящем полу и т. п.) для питания ручных переносных ламп требуется еще более низкое напряжение — 12В. Защитное заземление. Защитное заземление — преднамеренное соединение с землей металлических частей оборудования, не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановки. Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. е. при «замыкании на корпус». Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных «замыканием на корпус». Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по величине к потенциалу заземленного оборудования. Область применения защитного заземления — трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали . Зануление. Занулением называется присоединение к неоднократно заземленному нулевому проводу питающей сети корпусов и других конструктивных металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но вследствие повреждения изоляции могут оказаться под напряжением. Задача зануления та же, что и защитного заземления: устранение опасности поражения людей током при пробое на корпус. Решается эта задача автоматическим отключением поврежденной установки от сети. Принцип действия зануления — превращение пробоя на корпус в однофазное короткое замыкание (т. е. замыкание между фазным и нулевым проводами) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматические выключатели, устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты от токов короткого замыкания. Скорость отключения поврежденной установки, т. е. время с момента появления напряжения на корпусе до момента отключения установки от питающей электросети, составляет 5— 7 с. при защите установки плавкими предохранителями и 1— 2 с. при защите автоматами. Область применения зануления — трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью. Обычно это сети напряжением 380/220 и 220/127 В, широко применяющиеся в машиностроительной промышленности. Назначение нулевого провода — создание для тока короткого замыкания цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты. 9.4. Защитные средства, применяемые в электроустановках В процессе эксплуатации электроустановок нередко возникают условия, при которых даже самое совершенное их выполнение не обеспечивает безопасности работающего и требуется применение специальных защитных средств. Например, при работах вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением, существует опасность прикосновения к этим частям и поэтому требуется специальная изоляция инструмента и работающего. При работах на отключенных токоведущих частях — шинах, проводах и т. п. имеется опасность случайного появления напряжения на них, поэтому должны быть приняты меры, исключающие ошибочную подачу напряжения к месту работ и вместе с тем устраняющие опасность поражения током работающих в случае включения электроустановки под напряжение. Такими защитными приспособлениями, дополняющими стационарные конструктивные защитные устройства электроустановок, являются так называемые защитные средства — переносные приборы и приспособления, служащие для защиты персонала, работающего в электроустановках, от поражения током, от воздействия электрической дуги и продуктов горения. Защитные средства условно делятся на три группы: изолирующие, ограждающие и вспомогательные. Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные. Основные изолирующие з ащитные средства способны длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением, и работать на них. К таким средствам относятся: в электроустановках напряжением до 1000 В — диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолированными рукоятками и токоискатели; в электроустановках напряжением выше 1000 В — изолирующие штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, а также указатели высокого напряжения. Дополнительные изолирующие защитные средства обладают недостаточной электрической прочностью и поэтому не могут самостоятельно защитить человека от поражения током. Их назначение — усилить защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться. К дополнительным изолирующим защитным средствам относятся: в электроустановках напряжением до 1000 В — диэлектрические галоши, коврики и изолирующие подставки; в электроустановках напряжением выше 1000В — диэлектрические перчатки, боты, коврики и изолирующие подставки. Изолирующие штанги предназначены для отключения и включения однополюсных разъединителей, для наложения переносных заземлений и других операций. Изолирующие клещи применяют при обслуживании находящихся под напряжением трубчатых предохранителей. Токоизмерительные клещи являются переносными приборами, они служат для измерения тока, протекающего в проводе, кабеле и т. п. Указатель высокого напряжения и токоискатели используют для проверки наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях электроустановок напряжением выше 1000 В и до 1000 В соответственно. Резиновые диэлектрические перчатки, галоши, боты и коврики, как дополнительные защитные средства применяют при операциях, выполняемых с помощью основных защитных средств. Кроме того, перчатки используют как основное защитное средство при работах под напряжением до 1000 В, а галоши и боты используют в качество средства защиты от шаговых напряжений. Изолирующие подставки применяются в качестве изолирующего основания. Монтерский инструмент с изолированными рукоятками применяется при работах под напряжением в электроустановках до 1000 В. Ограждающие защитные средства предназначены: для временного ограждения токоведущих частей (временные переносные ограждения — щиты, ограждения-клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки); для предупреждения ошибочных операций (предупредительные плакаты); для временного заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности поражения работающих током при случайном появлении напряжения (временные защитные заземления). Вспомогательные защитные средства предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий. К ним относятся защитные очки, противогазы, специальные рукавицы и т. п. Исправность защитных средств должна проверяться осмотром перед каждым их применением, а также периодически через 6— 12 месяцев. Изолирующие защитные средства, а также накладки и колпаки периодически подвергаются электрическим испытаниям. Заключение. В результате выполненной работы произведена компенсация реактивной мощности собсотвенными силами предприятия, т.к. реактивная мощность задаваемая энергосистемой (ТЭЦ-2) не регламентируется. Применение фильтрокомпенсирующих устройств, высоковольтных батарей конденсаторов и синхронных двигателей компрессорной станции позволило полность компенсировать дефицит реактивной мощности рудника. При идеальной настройке в резонанс силовые резонансные фильтры полностью поглащают высшие гармонические составляющие, на которые они настроены. Т.к. в реальных условиях происходит отклонение от идеальной настройки вследствии ухода номинала элементов фильтра и других причин, то дать количественную оценку коэффициента несинусоидальности после применения СРФ представляется затруднительно. Библиографический список. 1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. / Под общ. ред. А.А. Федорова. Т.2 Электрооборудование. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 592 с. 2. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 640 с. 3. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. / Под общ. ред. А.А. Федорова. Т.1 Электроснабжение. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 568 с. 4. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368с. 5. Техническая информация о выполнении I этапа хоздоговора 082-255 на тему: “Исследование показателей качества электрической энергии в узлах нагрузки с тиристорными преобразователями рудника Таймырский”. Научный руководитель темы Г.В. Иванов. 6. Электротехнический справочник: в 3-х т. Т.2. Электротехнические устройства / Под общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова, П.Г. Грудинского, Л.А.Жукова и др. – 6-е изд., испр. и доп. – М. Энергоиздат, 1981. – 640 с. 7. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М., Энергия, 1974. – 184 с. 8. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. – М. Энергоатомиздат, 1989. – 176 с. 9. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 288 с. 10. Баркан Я.Д. Автоматическое управление режимом батарей конденсаторов. – М. Энергия, 1978. – 112 с. 11. Ильяшов В.П. Конденсаторные установки промышленных предприятий. М., Энергия, 1972. – 248 с. 12. Жежеленко И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях. – К.: Техника, 1981. 160 с. 13. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 224 с. 14. Красник В.В. Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 136 с. 15. Поспелов Е.Г. и др. Компенсирующие и регулирующие устройства в электрических системах. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. – 112 с. 16. Охрана труда в машиностроении. Под ред. Е.Я. Юдина. Уч. для вузов. М., Машиностроение, 1976. – 335 с.