Схемы внешнего электроснабжения карьеров (разрезов)
В системе электроснабжения карьера (разреза) особое место отводится схеме внешнего электроснабжения.
Электроснабжение карьеров (разрезов) осуществляется от районных подстанций (РПС) систем по воздушным и кабельным линиям. Так как на карьерах (разрезах) имеются потребители 1-й и 2-й категории то число линий (или цепей) должно быть не менее двух. На некоторых карьерах (разрезах) в зависимости от величины электрических нагрузок и числа главных понизительных подстанций или распределительных пунктов сооружают две питающие линии и более.
Воздушные линии сооружаются с применением деревянных, железобетонных и стальных опор одноцепными или двухцепными. Величина напряжения питающих линий от РПС до подстанций карьеров (разрезов) составляет от 6 до 220 кВ. Принимается она в зависимости от: Удаленности карьеров (разрезов) от РПС;Величины напряжения на распределительных устройствах РПС;Установленной единичной мощности крупных экскаваторов;Системы транспорта на карьере (разрезе);Величины площади карьера (разреза) и ее конфигурации;Числа горных предприятий (карьеров, шахт, обогатительных фабрик и т.д.), расположенных в районе одной ГПП.
Питающие линии угольных и рудных карьеров чаще всего сооружаются на напряжение 35 и 110 кВ, реже – 220 кВ.
Наиболее характерные схемы внешнего электроснабжения и первичных цепей ГПП и ЦРП карьеров (разрезов) приведены на рисунке 1.
На карьерах (разрезах) с небольшой установленной мощностью электроприемников и близко расположенных от РПС сооружают центральные распределительные пункты (ЦРП) или распределительные пункты (РП) напряжением 6 кВ. Питание РП (рис. 1 а) небольших карьеров (разрезов), на которых работают 2-3 экскаватора, т.е. имеются потребители только3-й категории, осуществляется по одноцепной стационарной ВЛ-6 кВ или КЛ-6 кВ.
При большем числе экскаваттров и наличии потребителей 1-й и 2-й категорий, питание ЦРП или РП производится по ВЛ или КЛ от одной (рис. 1 б, в) или от двух РПС (рис. 1 г). РП добычных участков и поверхностного технологического комплекса обычно соединяются между собой кольцевой ЛЭП. РП вскрышных участков, а также гидромеханизации такой линии связи не имеют.
ЦРП и РП располагаются в нерабочей зоне горных разработок, обычно на поверхности или на рабочих уступах.
Электроснабжение более мощных карьеров (разрезов) и расположенных на значительном расстоянии от РПС осуществляется по ВЛ-35 кВ и выше (рис. 1 д, ж). Схемы рис. 1е и 1ж применяются для электроснабжения карьеров (разрезов) с большой территорией разработок. С целью приближения подстанции к центру электрических нагрузок на карьере (разрезе) сооружают две ГПП и более с первичным напряжением 35-220 кВ, питающихся от одной или двух РПС.
Электроснабжение карьеров (разрезов) большой производительностью, на которых применяются экскаваторы с различной установленной мощностью (ЭКГ-5А, ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5, ЭКГ-20, ЭШ-10/50, ЭШ-13/70, ЭР-1250-ОЦ, ЭРШР-5000 и т.д.) осуществляется по схеме рис. 1з. По этой схеме на карьере (разрезе) сооружается ГПП на два вторичных напряжения – 35 и 6 кВ. От РПС и ГПП сооружается двухцепная или две одноцепные ВЛ напряжением 110-220 кВ.
К шинам ЗРУ-6 кВ присоединяются установки поверхностных цехов, служб и потребители близко расположенных участков горных работ. К шинам ОРУ-35 кВ присоединяются ВЛ-35
кВ, питающие трансформаторные подстанции удаленных горных участков, а также участков, на которых работают мощные экскаваторы.
Такая схема применима и для электроснабжения нескольких горных предприятий, территориально близко расположенных друг от друга в районе одной РПС. В этом случае районная рудничная ГПП сооружается на поверхности наиболее мощного карьера (разреза), установки которого питаются от шин ЗРУ-6 кВ. На других карьерах (разрезах) сооружаются свои ГПП стационарного или передвижного типа, питающиеся по ВЛ от ОРУ-35 кВ районной рудничной ГПП.
Эта же схема применяется на карьерах (разрезах) с электрифицированным ж/д транспортом. В этом случае сооружается ГПП, совмещенная с тяговой подстанцией. К шинам ОРУ-35 кВ присоединяются трансформаторы преобразовательных агрегатов и ВЛ, питающие передвижные трансформаторные подстанции (ПКТП 35/6) удаленных горных участков и участков с мощными экскаваторами.
По схеме рисунка 1и на карьере (разрезе) сооружаются не в стационарном исполнении, а рассредоточению по периметру карьера (разреза) устанавливаются ПКТП 35-110/6 кВ, одна из которых предназначается для питания электроприемников поверхностного комплекса. Для создания резервного питания установок 1-й и 2-й категорий РУ-6 кВ этой подстанции соединяется линией связи с РУ-6 Кв другой подстанции.
На карьерах (разрезах) с установленной мощностью трансформаторов более 16 МВА рекомендуется устанавливать на ГПП трансформаторы с первичным напряжением 110-220 кВ с расщепленными вторичными обмотками напряжением 6 кВ. В этом случае ЗРУ-6 кВ сооружается из четырех секций (рис. 1к).
15.Схема главной понизительной подстанцией с масляным выключателем на ОРУ. Наибольшее распространение получили упрощенные схемы ОРУ 35-220 кВ ГПП, основанные на «блочном принципе». На таких ГПП отсутствуют сборные шины ОРУ 35-220 кВ, а трансформаторы питаются по схеме блок – линия – трансформатор. На рисунке 2 показана схема ОРУ 35-220 кВ ГПП карьера (разреза) с масляными (воздушными) выключателями. Масляные и воздушные выключатели по сравнению с бесмасляными коммутационными аппаратами являются более дорогим оборудованием, требующем значительных эксплуатационных расходов. Однако ОРУ с масляными выключателями наиболее надежны в условиях карьеров (разрезов), где возможна значительная запыленность воздуха и резкие изменения микроклимата.
Электроснабжеие горных предприятий
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ (а. power supply of mines; н. Stromversorgung der Bergbaubetriebe; ф. approvisionnement en energie electrique des entreprises minieres, alimentation electrique des entreprises minieres; и. suministro de energia electrica de minas) — обеспечение электрооборудования горных предприятий электрической энергией.
Первое промышленное внедрение электроэнергии на горных предприятиях для сигнализации, связи и стационарного освещения относится к 80-90-м гг. 19 в. Вместе с тем только на базе электрификации стало возможным повысить уровень энерговооружённости горных машин, необходимый для эффективного ведения горных работ. В 1885-1906 в Германии составляются правила изготовления взрывозащищённого электрооборудования (сохранившиеся в своей основе и ставшие прототипом современных правил), начинается его применение на газовых шахтах. На рубеже веков в горных машинах преимущественно использовался электропривод постоянного тока. Начало 20 века характеризуется применением электропривода на основе трёхфазного переменного тока. В этот период созданы электродвигатели, пусковая аппаратура, кабели. В 20-40-е гг. создаётся более совершенная пусковая аппаратура, внедряется дистанционное управление. В 50-х гг. происходит коренной технический переворот в электроснабжении горных предприятий: выпускаются взрывобезопасные трансформаторы, высоковольтные выключатели с безмасляным гашением дуги, пускатели с искробезопасными цепями управления. Рост мощности горного оборудования вызвал необходимость перехода на более высокое напряжение, внедрения передвижных подстанций, негорючих экранированных кабелей, переключательных пунктов, системы опережающего отключения и автоматической газовой защиты.
Установленная мощность современных шахт в зависимости от их производственной мощности, глубины залегания пластов или рудных тел, размеров шахтного поля, водообильности, уровня механизации, автоматизации и др. факторов достигает десятков MBA. В связи с этим структура системы электроснабжения горных предприятий включает несколько блоков, имеющих свою специфику в части технической реализации, технических характеристик и исполнения электрооборудования. По этому принципу можно выделить системы: внешнего электроснабжения, электроснабжения потребителей поверхности, электроснабжения подземных горных работ напряжением выше 1 кВ, стационарных и полустационарных установок, а также участков, которые могут питаться от главной понизительной подстанции (ГПП) по скважинам, штольням или от центральной подземной подстанции (ЦПП). Электроснабжение горных предприятий может осуществляться от энергосистем; автономных источников питания; собственных электростанций, связанных с энергосистемой.
Реклама
Под системой внешнего электроснабжения понимают комплекс технических устройств, обеспечивающих передачу электроэнергии от источника питания до приёмных подстанций горном предприятия, включающих подстанции глубокого ввода (ПГВ) и линий электропередач, а от них до ГПП. Ввод на ПГВ может осуществляться напряжением 35, 110, 150, 220 кВ, а на ГПП (в зависимости от условий) — от 6 до 220 кВ. Проектируют системы электроснабжения горных предприятий в соответствии с классификацией электропотребителей по надёжности электроснабжения. По характеру ущерба, который может быть нанесён горному предприятию из-за перерывов в электроснабжении, все потребители электроэнергии делятся на 3 категории (I, II, III). Электроснабжение горных предприятий осуществляют не менее чем по двум линиям от двух независимых источников питания (независимо от величины напряжения). Все питающие линии электропередач должны находиться под нагрузкой.
ГПП, входящие в систему электроснабжения горных предприятий, представляют собой, как правило, распределительно-трансформаторную подстанцию, в которой устанавливают 2 трансформатора (рис. 1).
Мощность каждого из них обеспечивает 100%-ную нагрузку, или при аварийном отключении одного из трансформаторов оставшийся обеспечивает питание потребителей I категории и основных потребителей II категории на время ликвидации аварии.
Схемы и конструкции ГПП разнообразны. Независимо от района расположения предусматриваются открытые распредустройства (ОРУ) на напряжение 35-220 кВ с наружной установкой силовых трансформаторов и закрытые распредустройства (ЗРУ) на напряжение 6-10 кВ. Схемы электрических соединений подстанций выбирают исходя из нагрузки предприятия, схемы и прилегающих сетей энергосистемы, количества и мощности силовых трансформаторов и линий, требуемой степени надёжности электроснабжения, уровня токов короткого замыкания, электрооборудования необходимых параметров и надёжности. Схемы первичных соединений ГПП могут выполняться с выключателями на стороне 35-220 кВ. Однако на современных горных предприятиях наибольшее распространение получили упрощённые схемы ОРУ на 35-220 кВ, основанные на «блочном принципе». На таких ГПП отсутствуют сборные шины ОРУ на 35-220 кВ, а трансформаторы питаются по схеме блок «линия — трансформатор». Схемы ОРУ с короткозамыкателями и отделителями применяют на ГПП с трансформаторами мощностью 10 000 кВА и выше. Каждый трансформатор питается по отдельной радиальной линии 35-220 кВ, присоединённой к шинам подстанции энергосистемы через выключатель или к магистральной воздушной линии. Отделитель в этом случае предназначен для отключения только повреждённого трансформатора.
При необходимости иметь на ГПП несколько вторичных напряжений (например, 35 и 10 кВ) на карьерах (разрезах) устанавливают трёхобмоточные трансформаторы и выполняют раздельные РУ. На шахтах, в силу специфики подземных условий, установка трёхобмоточных или разделительных трансформаторов обязательна. При выборе местоположения ГПП на генплане предприятия обеспечивается возможность удобных заходов и выходов линий электропередач всех напряжений, зона ГПП и трасса воздушной линии выбирается с учётом розы ветров, характера и концентрации выделяемой угольной пыли, зоны её оседания.
При строительстве и, особенно, реконструкции шахт в целях экономии земельных отводов используются двухъярусные (двухэтажные) подстанции, в которых на первом этаже располагаются ЗРУ 6-10 кВ, статические конденсаторы, трансформатор собственных нужд, панели защиты и автоматики, служебные помещения, а на втором ярусе (этаже) — открытое распредустройство 35-220 кВ. Понизительные трансформаторы устанавливают рядом на специально спланированной площадке.
В качестве подстанций глубокого ввода напряжения 35-220 кВ могут применяться комплектные трансформаторные подстанции (типа КТП-35 и КТП-110) с одним или двумя трансформаторами. Комплектные подстанции устанавливают при ограниченном времени использования, а также в случаях, когда в процессе эксплуатации целесообразна их переноска. Когда время работы подстанции на одном месте (электроснабжение через скважины, питание во время строительства) не превышает 1-3 (5) лет и возникает необходимость её перемещения, предусматривают передвижные подстанции на напряжение 6-10/0,4; 0,23 кВ, смонтированные на салазках. На подстанциях применяют комплексные распредустройства (КРУ). Для ответственных установок или узлов нагрузки рекомендуется использовать КРУ с выкатными выключателями, а при простых схемах коммутации и на временных электроустановках — КРУ типа KCO. На присоединениях малой и средней мощности неответственных потребителей при напряжении 6-10 кВ применяют выключатели нагрузки в комплекте с предохранителями, когда их параметры удовлетворяют режимам работы установки. Для обеспечения необходимого резервирования подземных электроустановок, вентиляторов главного проветривания, людских и грузолюдских подъёмных установок в распредустройствах 6-10 кВ предусматриваются резервные КРУ.
В ЦПП, как и на ГПП, для обеспечения надёжности электроснабжения применяют секционированную систему шин. От ЦПП электроэнергия по кабельным линиям передаётся к участковым подстанциям (при незначительном удалении фронта очистных и подготовительных работ от околоствольного двора) или к распределительным подземным пунктам РПП 6 (10) кВ (при значительном удалении работ). Если работы ведутся на несколько горизонтах, то на основном из них сооружают ЦПП, а на остальных — ЦРП.
При питании подземных электропотребителей через скважины или шурфы возможны 2 варианта построения системы электроснабжения горных предприятий — на напряжение до 1200 В и 6-10 кВ. В первом случае на поверхности у скважины устанавливается передвижной трансформаторный киоск или передвижная КТП. От секций шин ГПП электроэнергия подаётся по воздушной линии. Во втором случае электроэнергия напряжением 6-10 кВ от шин ГПП подводится по воздушной линии к скважине или шурфу; в подземных выработках напряжение трансформируется. Распределение и преобразование электроэнергии в подземных выработках осуществляется стационарными и передвижными подстанциями: ЦПП, РПП, участковыми стационарными и передвижными. Основным оборудованием подземных подстанций являются КРУ, силовые трансформаторы, преобразовательные агрегаты, коммутационная аппаратура напряжением до 1 кВ. КРУ предназначены для распределения электроэнергии напряжением 6-10 кВ, а также защиты сетей и управления электроприёмниками напряжением выше 1 кВ. На рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли, применяются КРУ в нормальном (ВЯП-6) или в рудничном (КРУРН-10) исполнении. В шахтах, опасных по газу или пыли, в эксплуатации находятся КРУ РВД-6 (исполнение РП), ЯВ-6400 и КРУВ-6 с электромагнитным выключателем. Для питания очистных и подготовительных участков применяются передвижные трансформаторные подстанции ТСВП (ТСВЭ), а для пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, — подстанции типа ТСВП-160/6-КП и ТСВП-400/6-КП. Для зарядки аккумуляторных батарей электровозов используют зарядные устройства типа ЗУК и УЗА, а для питания контактных электровозов — тяговые подстанции АТП и АТПШ. Распределение электроэнергии в подземных выработках, питание стационарных и передвижных машин и механизмов производят кабели специального назначения напряжением до и свыше 1 кВ, которые по своей конструкции делятся на бронированные, гибкие повышенной прочности (полугибкие), гибкие и особогибкие. Для аппаратуры опережающего отключения используется кабель с расщеплёнными жилами. Тяжёлые условия эксплуатации в подземных выработках, особенно на шахтах, опасных по газу или пыли, требуют применения специального взрывозащищённого электрооборудования, в котором приняты меры по обеспечению его пригодности для использования во взрывоопасной атмосфере (см. Взрывозащита).
Электрооборудование очистных и проходческих комплексов вместе с электрооборудованием погрузочных пунктов, осветительной сетью, распределительными пунктами, участковыми подстанциями и питающими кабелями составляет систему электроснабжения подземного участка. В зависимости от горно-геологических условий, системы разработки и др. электрооборудование располагают на конвейерном либо на вентиляционном штреке (рис. 2).
Разнообразие систем разработок и способов питания определило и различные схемы электроснабжения подземных электроустановок в различных угольных бассейнах страны.
Определённую специфику имеет электроснабжение горных предприятий при открытых разработках. Современные карьеры — полностью электрифицированные горные предприятия с установленной мощностью до нескольких десятков MBA. Характерная их особенность — расположение карьерных электроустановок на значительной площади. Экскаваторы, буровые станки непрерывно или периодически перемещаются, эксплуатируются на открытом воздухе, в запылённой среде, подвергаясь значительным механическим воздействиям при взрывах, передвижениях и т.п. Электроприёмники питаются напряжением 6-10 кВ и 0,4 кВ. Основные элементы системы электроснабжения карьера: одна или несколько ГПП, ЦРП, карьерные линии электропередач, карьерные распределительные пункты КРП, передвижные УТП, переключательные пункты ПП и передвижные пункты защиты. Схемы распределительных сетей карьера подразделяют на радиальные, магистральные и комбинированные. В зависимости от расположения линий электропередач относительно фронта работ их разделяют на продольные (рис. 3) и поперечные.
Питание нескольких потребителей или РП в первом случае осуществляется по бортовой линии, располагаемой за пределами рабочих горизонтов. Передвижные приёмники питаются от воздушных линий электропередач гибкими кабелями через стационарные или передвижные ПП, которые располагаются через 200-300 м. Напряжение 0,4 кВ подаётся от ПКТП, для освещения — через общий или местный осветительный трансформатор. При поперечной схеме электроприёмники и ТП карьера питаются через ПП от поперечных линий, соединённых с стационарными линиями электропередач, проложенными вдоль бортов карьера вне границы поля разрабатываемого месторождения. Комбинированная схема карьера представляет собой открытую бортокольцевую систему с воздушными и кабельными линиями электропередач, проложенными в продольном и поперечном направлениях по отношению к фронту работ. Такая схема может иметь одностороннее или двустороннее питание с включением линий электропередач на параллельную работу.
На приисках электроснабжение драг осуществляется от береговой подстанции, к которой подводится воздушная линия электропередач 35 кВ, а отходит линия электропередач 6 кВ с приключательными пунктами. С помощью гибкого дражного кабеля длиной 200 м и более, удерживаемого плотами или понтонами, электроэнергия поступает во вводную камеру драги. Плавучие земснаряды получают питание по линий электропередач 6 кВ, к которой подключён ПП, а гибкий кабель от него к земснаряду прокладывается совместно с напорным трубопроводом на понтонах.
Современные обогатительные фабрики (ОФ) представляют собой высокомеханизированные предприятия с установленной мощностью различного рода машин и механизмов 100-150 МВт. Разнообразные агрегаты объединяются в несколько параллельных технологических линий, работают в строгой последовательности, а при необходимости ещё разветвляются на параллельные тракты. Подобная структура предъявляет жёсткие требования к системам электроснабжения (СЭ).
Концентрация электрических нагрузок, высокая энергоёмкость процессов и особенности технологического цикла в наибольшей степени характерны для железорудных горно-обогатительных комплексов (ГОК), в состав которых, кроме ОФ с комплексом дробления, входят фабрики окомкования и агломерации. Современный ГОК, перерабатывающий, например, 40 млн. т сырой руды в год, оснащён оборудованием с установленной мощностью порядка 700 МВт. Снабжение таких предприятий электроэнергией целесообразно осуществлять напряжением 110-220 кВ с устройством одной — двух подстанций глубокого ввода (ПГВ). Схемные решения подстанций и выбор защитно-коммутационной аппаратуры определяются ТЭО.
Система внутреннего электроснабжения ОФ представляет собой совокупность цеховых подстанций, РП, РУ, кабельных и воздушных линий в пределах промплощадки. Цеховые подстанции и РУ 6-10 кВ пристраиваются к технологическому корпусу или встраиваются в него. Питание РУ осуществляется по кабельным линиям. Для передачи электроэнергии в сетях внутреннего электроснабжения фабрик, наряду с кабелями, широкое распространение получили шинопроводы (нагрузка свыше 1000 А при напряжении 6-10 кВ).
Для распределения электроэнергии внутри производственных корпусов и между ними (если они питаются от одной подстанции) сооружаются распределительные линии по радиальным магистральным и комбинированным (кольцевым) схемам. Широкое распространение получили схемы с шинными магистралями. РУ главных и цеховых подстанций выполняются двухсекционными с устройством ABP.
Для агломерационных фабрик наиболее рациональным и надёжным является «блочный» принцип построения схемы внутреннего электроснабжения, при котором количество секций главной РУ в агломерационном корпусе соответствует числу аглолент и к каждой секции РУ подключаются механизмы одной аглоленты.
Для фабрик окомкования с двумя обжиговыми машинами в одном корпусе характерен тот же принцип построения СЭ. Выполняется она на два напряжения — 6 и 10 кВ: при большом количестве электродвигателей мощностью до 1000 кВт — 6 кВ, а при мощности порядка 4000 кВт — 10 кВ. На ГПП при этом устанавливаются понизительные трансформаторы, например, 110/6 и 110/10 кВ.
Схемы электроснабжения строятся, в основном, с применением гибких токопроводов: двух- и трёхобмоточных трансформаторов, а также с расщеплённой обмоткой низшего напряжения; масляных, электромагнитных и вакуумных выключателей; комплектных распредустройств и комплектных трансформаторных подстанций.
Электрооборудование для открытых горных работ
Увеличение объемов добычи руд черных и цветных металлов, угля, строительных материалов и других видов минерального сырья с применением новой геотехники большой единичной мощности, а также постоянное усложнение и ухудшение горно-технических и горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых с ростом глубины карьеров требуют создания и внедрения нового электрооборудования и электросетевых устройств с улучшенными техническими и энергетическими характеристиками.
Особенностью электроснабжения открытых горных работ является рассредоточение электроустановок по всей территории и глубине карьеров.
Для распределения электроэнергии по уступам карьеров и подключения карьерных электроустановок к карьерным электрораспределительным сетям наиболее рациональными и эффективными являются схемы электроснабжения с использованием карьерных передвижных распределительных пунктов (КРП) и специальных распредустройств (КРУ), называемых приключательными пунктами (ПП) с вакуумными коммутационными аппаратами с различной компоновкой встраиваемого электрооборудования.
Энергоэффективность применения передвижных КРП обусловлена возможностью быстро перемещать КРП с одного уступа на другой и, следовательно, повысить мобильность и маневренность системы электроснабжения, сократить протяженность внутрикарьерных линий электропередачи напряжением 6 кВ. Применение КРП напряжением 6-10 кВ сокращает также объем строительных и монтажных работ и сроки их сооружения.
В 1999 г. на предприятии «Электроаппаратстрой» разработан, освоен в производстве и прошел промышленные испытания в условиях Восточной Сибири КРП типа БКРУ-6(10)УХЛ1 в мобильном контейнерном исполнении с элементами транспортирования, внешнего освещения и теплоизоляции. Блочные комплектные распределительные устройства типа БКРУ-6(10)УХЛ1 предназначены для работы в сетях трехфазного переменного тока напряжением 6 и 10 кВ., частоты 50 и 60 Гц для систем с изолированной нейтралью, на общепромышленных подстанциях, роторных комплексах, нефтебуровых установках, а также для управления электроприводами ленточных карьерных конвейеров и насосных станций. КРП типа БКРУ выгодно отличаются от ранее применявшихся и имеет следующие технические характеристики:
Питание КРП предусмотрено как одностороннее, так и двухстороннее.
КРП с односторонним питанием имеет одну ячейку ввода, одну ячейку трансформатора собственных нужд, одну ячейку трансформатора напряжения и не более шести ячеек отходящих линий.
КРП с двухсторонним питанием состоит из двух ячеек ввода, из двух ячеек трансформатора собственных нужд, из двух ячеек трансформатора напряжения, из одной ячейки секционирования и не более одиннадцати ячеек отходящих линий.
По результатам промышленной эксплуатации установлено, что применение схемы внутреннего электроснабжения карьеров с использованием КРП с вакуумными выключателями обеспечивает снижение продолжительности отказов системы электроснабжения горного участка в 4 раза, что, в свою очередь, снижает простои экскаваторов и буровых станков в 8 раз. Применение в схемах электроснабжения карьеров КРП с вакуумными выключателями снижает затраты на техническое обслуживание и ремонт одной ячейки в 12 раз, затраты на устранение отказов — в 4 раза, затраты, связанные с вынужденными простоями — в 7 раз. В целом суммарные эксплуатационные затраты на обслуживание одной ячейки КРП снижаются в 7,5 раз.
БКРУ по воздействию климатических факторов внешней среды предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом, при этом для умеренного климата температура окружающей среды должна быть не выше 40 градусов (при эффективной температуре не выше 45 градусов) и не ниже минус 40 градусов, высота над уровнем моря не более 1000 м, относительная влажность окружающего воздуха не более 98% при плюс 25 градусах, без конденсации влаги на встроенных в БКРУ элементах. Для холодного климата температура окружающей среды должна быть не выше 40 градусов (при эффективной температуре не выше 45 градусов) и не ниже минус 60 градусов, высота над уровнем моря не более 1000 м, относительная влажность окружающего воздуха не более 98% при температуре 25 градусов, без конденсации влаги на встроенных в БКРУ элементах.
Окружающая среда эксплуатации БКРУ невзрывоопасная. Допустимое содержание коррозионно-активных агентов:
По воздействию механических факторов внешней среды БКРУ, предназначенные для работы на экскаваторах и нефтебуровых установках, обеспечивают нормальную работу в следующих условиях:
БКРУ, предназначенные для работы в стационарных условиях, в части воздействия механических факторов выдерживают нагрузки, имеющие место при транспортировании.
КРП типа БКРУ-6(10)УХЛ1 изготавливаются в контейнерах-блоках, которые по заказу изготавливаются с теплоизоляцией. Внутри контейнера предусмотрен отсек для установки силового трансформатора для собственных нужд мощностью до 63 кВА.
Для подключения карьерных электроприемников к карьерным электрораспределительным сетям (КРС) применяются приключательные пункты (ПП) типа ЯКНО-6(10)У1В. На большинстве горных предприятий применяются ПП устаревшей конструкции и с масляными выключателями, которые имеют низкую эксплуатационную надежность, не обеспечивают надлежащую безопасность при обслуживании и эксплуатации.
Основными недостатками масляных выключателей являются:
Использование масла в качестве дугогасящей и изолирующей среды отрицательно сказывается на надежность выключателей и безопасность их обслуживания.
Перечисленные недостатки масляных выключателей носят принципиальный характер и позволяют характеризовать масляный выключатель как ненадежный элемент приключательного пункта и требующий больших эксплуатационных затрат на поддержание его работоспособности. Эксплуатационные характеристики ПП значительно могут быть улучшены путем замены в них масляных выключателей вакуумными.
Вакуумные выключатели обладают следующими достоинствами:
Существенные недостатки имеются также в конструкции самих ПП, а также в схемных решениях. Существующие конструкции ПП не отвечают современным требованиям условий эксплуатации. Оболочки ПП не обеспечивают надежной защиты встроенной в них аппаратуры от воздействия окружающей среды, вследствие чего около 25% отказов ПП происходит по причине перекрытия загрязненных изоляционных конструкций. Существующие ПП имеют недостаточную жесткость и механическую прочность, что приводит к их частым поломкам.
Конструкторские, компоновочные и схемные решения приключательных пунктов требуют повышенной степени защищенности их от ошибочных или неквалифицированных действий обслуживающего персонала.
Источником оперативного напряжения для схем управления и освещения в этих ПП служат трансформаторы напряжения НАМИ (ЗНОЛ), НОЛ-11 или же однофазный силовой трансформатор ОМП-10.
Существующие схемы главных соединений практически всех типов приключательных пунктов обеспечивают возможность включения освещения и проведения работ по присоединению высоковольтного кабеля к выводным контактам силового выключателя и работ по обслуживанию оборудования в отсеке выключателя только при включении вводного разъединителя и отключении его заземляющих ножей, т.е. при наличии высокого напряжения на трансформаторе напряжения, на верхних контактах силового выключателя и на других аппаратах и токоведущих частях приключательного пункта, расположенных до силового выключателя.
Включение разъединителя и подача напряжения на трансформатор напряжения при открытой задней двери невозможно из-за наличия механической блокировки между силовым выключателем и разъединителем не допускающей включение разъединителя при открытой двери отсека силового выключателя и при отключенных заземляющих ножах разъединителя.
Следовательно, при существующих схемах главных соединений приключательных пунктов типа ЯКНО появляется возможность сознательного нарушения обслуживающим персоналом требований безопасности заключающегося в том, что обслуживающий персонал при производстве работ в отсеке силового выключателя, вынужден выводить из работы блокировку двери отсека силового выключателя, открывать дверь, включить разъединитель для подачи напряжения на трансформатор напряжения и тем самым обеспечить наличие оперативного напряжения и внутреннего освещения приключательного пункта.
При этом обслуживающий персонал вынужден работать при наличии высокого напряжения внутри корпуса ПП, и, что самое опасное, при наличии высокого напряжения на верхних контактах силового выключателя, расположенных в непосредственной близости от места подключения отходящего кабеля. Малейшая неосторожность при проведении работ в отсеке силового выключателя может привести к поражению обслуживающего персонала электротоком.
Во избежание этого при разработке новых конструкторских и схемных решений приключательных пунктов была предусмотрена установка трансформатора напряжения до высоковольтного разъединителя на вводе в шкаф ПП, что исключила возможность нарушения требований безопасности при обслуживании ПП.
Но при появлении замыкания высоковольтной обмотки на «землю» в одном из трансформаторов напряжения срабатывают защиты от замыканий на «землю» во всех присоединенных к линии приключательных пунктах, т.к. трансформатор подключен непосредственно к линии без разъединителя. Для обнаружения поврежденного трансформатора напряжения приходится снимать напряжение со всей питающей линии, отсоединять трансформатор в одном из при-ключательных пунктов, испытывать его изоляцию и устанавливать его на место, если он исправен.
Такую операцию необходимо проводить поочередно в каждом приключательном пункте до тех пор, пока не будет обнаружен поврежденный трансформатор напряжения.
Это связано с большими потерями из-за простоя технологических электропотребителей, присоединенных к линии приключательными пунктами. Поэтому трансформаторы напряжения, чаще всего повсеместно, заранее выводятся из работы.
Отсюда следует, что единственной мерой безопасной эксплуатации приключательных пунктов ЯКНО может быть подведение к ним линии низкого напряжения от постороннего источника питания, обеспечивающего освещение внутри шкафа и вокруг него независимо от положения вводного разъединителя в приключательных пунктах, особенно, при проведении работ по присоединению отходящего от ПП кабеля при наличии напряжения на вводе.
В специфических условиях карьеров подвод линии низкого напряжения к ЯКНО является сложной задачей и практически не применяется.
С учетом этого в настоящее время предприятие «Электроаппаратстрой» разработало и освоило в производстве новый тип одиночного высоковольтного приключательного пункта типа ЯКНО-(6)10У1В-9.
Приключательный пункт типа ЯКНО-(6)10У1В-9 — это традиционная и привычная для горных предприятий конструкция шкафа двухстороннего обслуживания с воздушным или кабельным вводом и кабельным выводом, со стационарной установкой высоковольтного электрооборудования (без выкатных элементов, плохо работающих в передвижных электроустановках).
Приключательный пункт может поставляться предприятиям как с салазками, так и без них.
Отличительной особенностью конструкции этого приклю-чательного пункта является более совершенная схема главных соединений, которой предусмотрено наличие, кроме трансформатора напряжения НАМИ (ЗНОЛП), дополнительного трансформатора собственных нужд (ТСН) мощностью от 0,8 до 3,75 кВА, установленного в обособленном отсеке корпуса и подсоединенного к вводу через отдельный разъединитель.
Такое конструктивное и схемное решение исключает все упомянутые выше конструкторские, компоновочные и схемные недостатки всех существующих в настоящее время одиночных приключательных пунктов и обеспечивает надежность, экономичность и безопасность энергообеспечения технологических электропотребителей карьеров.
Кроме того, наличие дополнительного трансформатора собственных нужд решает вопрос автоматического обогрева шкафа при низких температурах.
Конструктивно и схемой главных соединений на выводах силового выключателя предусмотрена установка нелинейных ограничителей перенапряжений типа ОПН-КР/ТЕL, защищающих кабель и присоединяемое к ним оборудование от коммутационных перенапряжений. Рисунок 1.
Предусмотрена по требованию заказчика установка высоковольтного приборного кабельного разъема РВШ-6(10)УХЛ1 на отходящей кабельной линии, что исключает необходимость доступа в высоковольтный отсек для отключения и присоединения отходящего кабеля.
Конструкция воздушного ввода питающей линии в корпус ПП выполнена в виде съемного короба из листового металла, на котором установлены проходные изоляторы и кронштейн с линейными разрядниками РВО (ОПН), входящими в комплект поставки приключательного пункта.
Это конструктивное решение исключает необходимость установки проходных изоляторов на крыше ПП и установки сетчатого ограждения.
Недостатком сетчатого ограждения высоковольтного ввода является то, что сетка снижает скорость движения воздушного потока внутри ограждения и, как следствие, установленные на крыше ПП проходные изоляторы и шины к ним покрыты слоем снега, намного превышающим среднее значение толщины снежного покрова.
По требованию заказчиков защита вводной линии выполняется ограничителями грозовых перенапряжений ОПН-КС/ТЕL-6(10)УХЛ1, устанавливаемыми внутри шкафа на вводных контактах вводного разъединителя или на вводном коробе.
В верхней части приключательного пункта с фасадной стороны установлена сигнальная лампа с желтым светофильтром, сигнализирующая об аварийном отключении силового выключателя защитой от замыкания на «землю» и видимая на большом расстоянии от него.
Для увеличения жесткости конструкции ячеек, толщина материала корпуса увеличена до 3 мм, применена сварка в среде углекислого газа, конструкция сетчатых ограждений отсеков вводных высоковольтных разъединителей выполнена в виде несъемных сетчатых дверей.
На ряду с новой разработкой предприятием выпускается девять типоисполнений ЯКНО-6(10)У1В, позволяющие реализовать различные типы подключений питающей линии и электропотребителей.
Выпускаемые предприятием «Электроаппаратстрой» КРП типа БКРУ и ПП типа ЯКНО имеют сертификат соответствия Госстандарта России и разрешение на применение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № РРС 00-23858
Продолжаются работы по дальнейшему совершенствованию БКРУ и приключательных пунктов типа ЯКНО на основе внедрения модулей микропроцессоров, модуля управления и модуля бесперебойного питания, направленные на повышение электробезопасности обслуживающего персонала, снижение затрат на ремонт и техническое обслуживание и сокращение потерь от вынужденных простоев технологического оборудования карьеров из-за перерывов энергообеспечения.
С. Н. БАШМАКОВ,
директор ЗАО ПКО «Электроаппаратстрой».