Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств
| | | | |L2 = 986 |S2 = 3х120 |
|ЦПП |4509 |358 |801 |L1 = 1360 |S1 = 3х150 |
|конвейеризаци| | | |L2 = 1400 |S2 = 3х150 |
|и | | | | | |
|ЦПП-центр |9616 |121 |1671 |L1 = 2213 |S1 = 3х150 |
| | | | |L2 = 21100 |S2 = 3х150 |
| | | | |L3 = 2200 |S3 = 3х150 |
| | | | |L4 = 2110 |S4 = 3х150 |
|ЦПП-725-ю |4579 |4945 |811 |L1 = 780 |S1 = 3х150 |
| | | | |L2 = 795 |S2 = 3х150 |
|ЦПП-620-ю |6512 |1120 |1121 |L1 = 1485 |S1 = 3х150 |
| | | | |L2 = 1615 |S2 = 3х150 |
| | | | |L3 = 1515 |S3 = 3х150 |
| | | | |L4 = 1515 |S4 = 3х150 |
|ЦПП-620-с |3177 |115 |445 |L1 = 1367 |S1 = 3х150 |
| | | | |L2 = 1400 |S2 = 3х150 |
|ЦПП -270 |1901 |48 |250 |L1 = 840 |S1 = 3х120 |
| | | | |L2 = 850 |S2 = 3х120 |
Питание подземных потребителей горизонта –270 (ЦПП –270)
осуществляется по вводам №1 и №4, обеспечивая нормальный и аварийный режим.
Питание подземных потребителей горизонта –620 околоствольного двора
(ЦПП–620–с) осуществляется по вводам №3 и №6, обеспечивая нормальный, но,
не обеспечивая аварийный режим работы.
После компенсации реактивной мощности, питание подземных потребителей
по вводам №3 и №6 будет обеспечивать и нормальный, и аварийный режим
работы, что наглядно показывает диаграмма для определения числа и сечения
стволовых кабелей (ДП.180400.07, рис.10.2).
Питание подземных потребителей ЦПП–центр осуществляется по вводам №2,
№5, №9 и №10, обеспечивая нормальный, но, не обеспечивая аварийный режим
работы.
Питание подземных потребителей РПП–4–с осуществляется двумя кабельными
линиями №48 и №52, обеспечивая нормальный и аварийный режим.
Питание подземных потребителей РПП–3–с осуществляется двумя кабельными
линиями №40 и №45, обеспечивая нормальный и аварийный режим.
Питание подземных потребителей РПП–2–с осуществляется двумя кабельными
линиями №42 и №46, обеспечивая нормальный и аварийный режим.
Питание подземных потребителей РПП–1–с осуществляется двумя кабельными
линиями №36 и №38, обеспечивая нормальный, но не обеспечивая аварийный
режим работы.
Питание подземных потребителей ЦПП конвейеризации осуществляется по
вводам №7 и №8, обеспечивая нормальный и аварийный режим.
[pic]
Рис.10.2 Диаграмма для определения числа и сечения стволовых кабелей
Питание подземных потребителей ЦПП–620–ю осуществляется по вводам №1,
№2, №3 и №4 (от РУ–6кВ – Вентиляционный ствол №1) обеспечивая нормальный и
аварийный режимы работы.
Питание подземных потребителей ЦПП–725–ю осуществляется по кабельным
линиям №95 и №96, обеспечивая нормальный и аварийный режим.
Проанализировав существующую схему электроснабжения, определили места
наибольшей нагрузки. Ими являются: ЦПП–центр, РПП–1–с, ЦПП–620–ю. А
наиболее отдаленным потребителем является ПУПП №55 и №90 (энергопоезд лавы
412–с пласта «Четвертого»).
Для данных потребителей произведем расчет компенсации реактивной
мощности при помощи конденсаторных батарей.
Данные для расчета приведены в табл. 10.2
Таблица 10.2
|Место |Рсум. расч |cos( |tg( |
|установки |, кВт | | |
| | |До |после |до |после |
| | |компенсации|компенсации|компенсации|компенсации|
|РПП–4С |2114 |0,6 |0,8 |1,33 |0,75 |
|РПП–3С |3822 |0,6 |0,8 |1,33 |0,75 |
|РПП–2С |2192 |0,6 |0,8 |1,33 |0,75 |
|РПП–1С |7183 |0,6 |0,9 |1,33 |0,48 |
|ЦПП |4509 |0,7 |0,9 |1,02 |0,48 |
|конвейеризаци| | | | | |
|и | | | | | |
|ЦПП–центр |9616 |0,65 |0,95 |1,17 |0,33 |
|ЦПП-725-ю |4579 |0,6 |0,8 |1,33 |0,75 |
|ЦПП–620-ю |6512 |0,6 |0,9 |1,33 |0,48 |
|ЦПП-620-с |3177 |0,6 |0,8 |1,33 |0,75 |
|ЦПП-270 |1901 |0,7 |0,9 |1,02 |0,48 |
Информация о cos( предоставлена главным энергетиком шахты
Комсомольская.
Расчитаем tg( (до компенсации) и tg'( (после компенсации):
[pic]
РПП-4С:
[pic] [pic]
РПП-3С:
[pic] [pic]
РПП-2С:
[pic] [pic]
РПП-1С:
[pic] [pic]
ЦПП-конвейеризации:
[pic] [pic]
ЦПП-центр:
[pic] [pic]
ЦПП-725-ю:
[pic] [pic]
ЦПП-620-ю:
[pic] [pic]
ЦПП-620-с:
[pic] [pic]
ЦПП-270:
[pic] [pic]
Результаты вычислений занесем в таблицу.
Рассчитаем мощность компенсирующих устройств для данных ЦПП:
[pic]
где Р – суммарная нагрузка ЦПП;
tg( – тангенс угла сдвига фаз до компенсации (средневзвешенный
годовой);
tg'( – тангенс угла сдвига фаз после компенсации (проектный);
РПП-4С:
[pic]
РПП-3С:
[pic]
РПП-2С:
[pic]
РПП-1С:
[pic]
ЦПП-конвейеризации:
[pic]
ЦПП-центр:
[pic]
ЦПП-725-ю:
[pic]
ЦПП-620-ю:
[pic]
ЦПП-620-с:
[pic]
ЦПП-270:
[pic]
Расчета мощности компенсаторных установок можно выполнить графическим
способом (ДП.180400.07, рис. 10.3).
[pic]
Рис. 10.3 Номограмма для выбора требуемой мощности компенсирующих
устройств
cos(1 – до компенсации; cos(2 – после компенсации; на пересечении линий
данных косинусов опускаем перпендикуляр на ось X, получаем множитель,
который необходимо умножить на установленную полную мощность.
Использование промышленных конденсаторных установок в обычном
исполнении, в угольных шахтах, запрещено ПБ.
В настоящее время промышленность выпускает конденсаторные установки в
РВ исполнении только одной модификации.
Технические данные конденсаторной установки ККУВП:
Номинальное напряжение – 6,3 кВ;
Номинальная мощность (реактивная) – 450 кВА;
Номинальный проходной ток сборных шин обходящих соединений – 460 А;
Главный коммутационный аппарат – РУВН вакуумный;
Конденсаторная установка типа ККУВП в РВ-4В.
Компенсировать полностью реактивную мощность экономически не
целесообразно из-за высокой стоимости конденсаторных батарей.
Целесообразно компенсировать примерно половину реактивной мощности, а
остальное брать из сети.
Рассмотрим компенсацию реактивной мощности на РПП-4С:
Расчетом определили, что нужно скомпенсировать 1200 кВА. Технически
возможно скомпенсировать – 900 кВА (2х450).
Предлагаем установить на РПП-4С конденсаторные установки ККУВП в
количестве двух штук, по одной на каждый ввод.
РПП-3С необходимо скомпенсировать 2200 кВА, за минусом 900 кВА
скомпенсированных на РПП-4С.
Предлагаем установить на РПП-3С конденсаторные установки ККУВП в
количестве двух штук, по одной на каждый ввод.
РПП-2С – 1250 кВА. Ставим ККУВП в количестве двух штук, по одной на
каждый ввод.
РПП-1С – 6100 кВА, за минусом 2700 кВА. Ставим ККУВП в количестве шести
штук, по три на каждый ввод.
ЦПП-конвейеризация – 2435 кВА. Ставим ККУВП в количестве четырех штук,
по две на каждый ввод.
ЦПП-центр – 8080 кВА, за минусом 5400 кВА. Ставим ККУВП в количестве
четырех штук, по два на каждый ввод.
ЦПП-725-ю – 2655 кВА. Ставим ККУВП в количестве шести штук, по три на
каждый ввод (по одной на каждом вводе оставляем в резерве, в виду
дальнейшего развития мощностей присоединяемых к ЦПП-725-ю).
ЦПП-620-ю – 5535 кВА, за минусом 2700 кВА. Ставим ККУВП в количестве
шести штук, по три на каждый ввод.
ЦПП-620-с – 1840 кВА. Ставим ККУВП в количестве двух штук, по одной на
каждый ввод.
ЦПП-270 – 1020 кВА. Ставим ККУВП в количестве двух штук, по одной на
каждый ввод.
Для полной компенсации реактивной мощности на шахте Комсомольская
необходимо 36 компенсирующих устройств. Полная компенсация реактивной
мощности не выгодна как с экономической (см. экономическую часть), так и
технической точки зрения.
Предлагаем установить компенсирующие устройства на РПП наиболее
удаленные от ГПП, т.к. они разгружают всю шахтную сеть.
Наиболее удаленными являются – РПП-4С, РПП-3С, РПП-2С, ЦПП-725-ю.
Для этого необходимо ККУВП в количестве 12 штук.
10.2 Компенсация реактивной мощности у наиболее удаленного потребителя
Наиболее удаленным потребителем считаем участковую передвижную
подземную подстанцию №55 (энергопоезд участка №9). Данные для расчета
сведем в таблицу.
|Место |Рсум. уст ,|Cos( |tg( |
|установки |кВт | | |
| | |До |после |до |после |
| | |компенсации|компенсации|компенсации|компенсации|
|К/ш 412-с |630 |0,6 |0,8 |1,33 |0,75 |
[pic] [pic]
|Место |Рсум. расч |Iф , А |Lвводн.каб ,|Sвводн.каб ,|
|установки |, кВт | |м |мм2 |
| | |Н.Н. |В.Н. | | |
|К/ш 412-с |812 |351 |61 |L1 = 3223 |S2 = 3х35 |
[pic]
При установке компенсирующего устройства у наиболее удаленного
потребителя происходит почти 100% компенсация реактивной мощности, что
экономически не целесообразно (большая стоимость компенсирующего устройства
не окупится за время работы добычного участка по отработке данной лавы).
В связи с тем, что промышленностью выпускаются конденсаторные установки
в РВ исполнении только одной модификации, компенсация реактивной мощности
подземных потребителей имеет практически и экономически выгодное только
одно решение. Установку компенсирующих устройств на наиболее удаленных РПП.
11. Экономический расчёт затрат на внедрение БК
11.1. Расчёт затрат на БК
Полную стоимость БК определим по формуле:
П = Ртр + Цо (11.1)
где Ртр = 15 – расходы на транспортировку, % от оптовой цены;
Ртр = 0,15 ( 71500 = 10725 руб.
Тогда
П = 10725 + 71500 = 82225 руб.
Затраты на амортизацию определим по формуле:
[pic] (11.2)
где На = 2,27% – норма амортизационных отчислений в месяц.
Тогда
[pic] руб.
Затраты на КБ приведены в таблице 11.1.
Таблица 11.1
Затраты на БК
|Наименование показателя |Затраты, руб |
|Приобретение аппаратуры |71500 |
|Затраты на БК |10725 |
|Налог на добавочную стоимость |14300 |
|Амортизационные отчисления в месяц |1865 |
|Амортизационные отчисления на 01.04.200 |27975 |
|года | |
Монтаж БК предлагаем осуществить на действующих РПП. Поэтому затраты на
монтаж не учитываются.
11.2. Определение нормативной численности электрослесарей на техническое
обслуживание и ремонт БК участка ПУРСА
Для обслуживания БК электрослесарями подземными принимаем 5 чел/см.
Количество рабочих по разрядам находим из условия:
- электрослесарь подземный 5 разряда – до 30%;
- электрослесарь подземный 3 и 4 разряда – остальная часть норматива
численности рабочих.
Общая нормативная численность электрослесарей подземных 4 и 5 разрядов:
– электрослесарь 5 разряда: 5 ( 0,3 = 1,5 чел/см.
Принимаем 2 чел/см.
– электрослесари 3 и 4 разрядов принимаем соответственно 3 чел/см.
11.3. Экономические аспекты задачи компенсации мощности
Все параметры режима работы сети зависят от активной и реактивной
мощности. Однако если для изменения активной мощности требуется изменять
технологический режим работы потребителей энергии, то изменение реактивной
мощности достигается более просто – с помощью компенсирующих устройств
(КУ), наиболее распространенными из которых являются батареи конденсаторов
(БК).
Установка дополнительных БК связана с затратами средств на
приобретение, доставку, монтаж и обслуживание как самих БК, так и
дополнительного оборудования. Эти затраты приближенно могут быть
представлены в виде линейной зависимости от мощности БК:
[pic],
(11.3)
где зК – удельные затраты на БК, руб/квар в год.
Потери мощности и энергии в сети при установке БК снижаются в
соответствии с квадратичной зависимостью. Затраты на потери выражаются
формулой:
[pic], (11.4)
где с0 – удельная стоимость потерь, руб/кВт в год; ЗПР и ЗПQ – затраты на
потери, обусловленные потоками активной и реактивной мощности, руб/год.
Ввиду того что основную часть затрат на БК производят единовременно
(затраты на приобретение, доставку и монтаж оборудования), а снижение
потерь происходит в течение всего срока службы БК, единовременные затраты
приводят к годовым, умножая на коэффициент нормативной эффективности
капиталовложений рн = 0,12. Коэффициент рн означает, что экономически
целесообразными считаются капиталовложения, дающие ежегодный эффект не
менее 12% их объема (т.е. окупающиеся за срок tок= 100 / 12 ( 8 лет и
менее). Так как кроме единовременных затрат на БК необходимо производить
ежегодные затраты на их обслуживание, ремонт, отчисления на амортизацию, а
также учитывать потери активной мощности в самих БК, годовые удельные
приведенные затраты на БК определяют по формуле, руб/квар в год:
[pic], (11.5)
где ро – нормативы отчислений на обслуживание и ремонт; рА – на
амортизацию; КК и КВ –единовременные затраты на приобретение БК и ввод их в
действие (приобретение дополнительного оборудования, его доставка и
монтаж), руб/квар; ск—стоимость потерь в БК, руб/квар в год.
В соответствии с действующими нормативами ро + ра = 0,1 и формула
(11.6) приобретает вид:
[pic] (11.7)
где зк.К – составляющая затрат, определяемая стоимостью БК; зв –
составляющая затрат, определяемая стоимостью монтажных работ,
дополнительного оборудования и его доставки к месту назначения.
Чем больше мощность БК, тем больше затраты на их установку и тем меньше
затраты на потери в сети. Целью оптимизационной задачи является определение
такой мощности БК, при которой суммарные затраты З = Зк + ЗП принимают
возможное наименьшее значение. На рис. 11.1 приведены качественные
зависимости Зп, 3К и 3 от мощности Q, передаваемой по сети. При начальной,
нескомпенснрованной нагрузке узла Qн затраты на БК Зк = 0, затраты на
составляющие потерь соответствуют отрезкам З’пр и 3’ПQ, а суммарные затраты
– точке 3’. При снижении Q затраты на БК возрастают линейно, затраты на
передачу реактивной мощности снижаются в соответствии с квадратичной
зависимостью, а на передачу активной Зпр остаются неизменными. При полной
компенсации реактивной нагрузки затраты на БК соответствуют точке З”к, а
затраты на потери – точке З’’п = 3’пр. Суммарные затраты вначале снижаются,
затем, достигнув точки 0, начинают увеличиваться. В точке 1 они принимают
значение, равное 3’, а при полной компенсации 3’’.
Оптимальная (экономическая) мощность БК Qк.э, при которой 3 = 3MIN,
соответствует точке 0. Мощность Оэ = QН – QК.Э целесообразно передавать в
данный узел от электростанций или других источников реактивной мощности
энергосистемы, так как ее компенсация приводит к увеличению суммарных
затрат. Для нахождения оптимального решения используют тот факт, что в
точке 0 производная d3 / dQ = 0 (касательная к кривой 3 принимает
горизонтальное положение). Поэтому для получения оптимального решения
необходимо записать аналитическое выражение целевой функции, взять его
производную по реактивной мощности, приравнять нулю и из полученного
уравнения найти QкЭ и соответствующее ему Qэ.
[pic]
Рис. 11.1. Зависимость целевой функции и ее составляющих от мощности КУ
Аналитическое выражение целевой функции
[pic] (11.8)
где а, b, c – коэффициенты уравнения параболы:
[pic] (11.9)
[pic] (11.10)
[pic] (11.11)
Производная от целевой функции (9.8):
[pic] (11.12)
Полученную производную от целевой функции приравняем к нулю:
[pic] (11.13)
Тогда
[pic]
В сложной сети целевая функция зависит от нагрузок многих узлов,
поэтому приходится брать ее частные производные по нагрузке каждого узла и
решать систему уравнений, число которых равно числу узлов. В результате
получают взаимоувязанные оптимальные значения Qэ для всех узлов.
Расчеты компенсации реактивной мощности в целом по предприятию и по
отдельным потребителям после обработки показали, что целесообразней
компенсировать 45(55% реактивной мощности, а остальное получать из сети.
Заключение
Электровооруженность труда обеспечивает возможность дальнейшего
проведения комплексной механизации и автоматизации, и на основе этого
возрастает производительность труда, но нормальная работа горного
предприятия зависит от качественного электроснабжения.
При качественном электроснабжении паспортные характеристики горных
машин практически не отличаются от номинальных, что было установлено в
комплексной работе.
На качество электроснабжения токоприемников шахты ''Комсомольская''
большое влияние оказывает коэффициент мощности, повысив его разгрузим
шахтную сеть и улучшим работу электроприемников.
Принятые решения в комплексной работе отвечают требованиям правил
техники безопасности.
Список использованных источников
1. Информация. Шахта «Комсомольская» п/о «Воркутауголь». Общие сведения. а)
отдел главного энергетика, б) маркшейдерский отдел, в) технический отдел,
г) отдел главного механика, д) участок ВТБ, е) участки №6, №9, №10, ж)
участок ''подъем'', з) экономический отдел.
2. metronad@komi.com – стандарт РК;
3. e-mail@Russia_on-lain.com – энергия РК;
4. e-mail@IJP.com – IJP-механизация;
5. www.rgantd.saminfo.ru/123_08.phtml – Уральская горная академия;
6. Правила составления и оформления пояснительной записки”: Методические
указания / (Сост.: И. Е. Ефимов, Г.И. Коломоец), 3-е изд., перераб. и доп.
– Воркута: РИО ВГИ СПбГИ(ТУ), 1997.—25с.
7. ''Правила безопасности в угольных шахтах'': –Самара, Самарский дом
печати, 1995. – 292 с.
8. ''Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к
внезапным выбросам угля, породы и газа'' (М., РД 05 – 350 – 00 2000 г.)
9. ''Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах,
разрабатывающих пласты, опасные по горным ударам''(М, РД – 05 – 328 – 99
2000 г.).
10. ''Горные машины и оборудование'': учебное пособие Санкт-Петербургский
горный институт. Составитель В. В. Габов. Л, 1994г.
11. Транспортные машины и комплексы. Расчет ленточных конвейеров:
Методические указания / Санкт-Петербургский горный институт; Сост. К. А.
Васильев. СПб, 1995,
12. Программа расчета ленточных конвейеров Сост. К. А. Васильев. СПб, 1995.
13. Найденеко И. С., Белый В. Д. Шахтные многоканатные подъемные установки
Изд. 2, перераб. и доп. М., Недра, 1979,
14. Электрооборудование на 1140 В для угольных машин и комплексов Е. С.
Траубе и др. Под ред Е.С.Траубе. – М.: Недра, 1991..
15. Сафохин М.С. и др. Горные машины и оборудование. М., Недра, 1995
16. Рекламные проспекты АО «Гипроуглемаш»
17. Гетопанов В.Н. Проектирование и надежность средств комплексной
механизации. Учебник для вузов. М., Недра, 1986
18. Солод В.И. и др. Проектирование и надежность средств комплексной
механизации. Учебник для вузов. М., Недра, 1982
19. Григорьев В. Н., Дьяков В. А., Пухов Ю. С. Транспортные машины для
подземных разработок. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.,
Недра, 1984, 383с.
20. Зеленский О. В., Петров А. С. Справочник по проектированию ленточных
конвейеров. – М.: Недра, 1986. – 223 с.
21. Татаренко А. М., Максецкий И. П. Рудничный транспорт: Учеб. для
техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1990. – 318 с.: ил.
22. Транспортные машины и комплексы. Расчет ленточных конвейеров.
Методические указания для курсового и дипломного проектирования для
студентов специальностей 1705, 0202, 0206, 0209, 0210, 0402, 0603, 0634.
Ленинград, 1985.
23. Электропривод и электрификация подземных горных работ: учебник для
вузов/ В.И. Щуцский, Ю.Д. Глухарев, А.К. Малиновский. М., Недра, 1981 – 319
с.
24. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода: учеб. для ВУЗов. –М.
ГосЭнергоИздат., 1993. – 722 с.
25. Башарин А.В., Голубев Ф.Н., Кепперман В.Г. Примеры расчета
автоматизированного электропривода: учеб. для ВУЗов. –С-П, Элегия., 1998. –
440 с.
26. Бутаев Ф.И., Эттингер Е.Л. Вентильный электропривод: мет. пособие, С-П
электротехнический университет. –С-П, 2000. – 272 с.
27. Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи, ч.3: учеб. для
ВУЗов. –М. ГосЭнергоИздат., 1993. – 528 с.
28. Шубенко В.А., Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с
фазовым управлением: учеб для ВУЗов. –М. Элегия., 1993. – 543 с.
29. Костенко М.П. Электрические машины: учебники для ВУЗов. –М.
Энергоиздат., 1985. – том I (общая часть) – 342 с, том II (спец. часть) –
513 с.
30. Нормы технического проектирования угольных и сланцевых шахт. ВНТП-1-86/
Минуглепром СССР.( М.: Недра, 1986.
31. Борисенко К.С., Боруменский А.Г., Дулин В.С. Горная механика.( М.:
32. Смородин С.С., Верстаков Г.В. Шахтные стационарные машины и установки.(
М.: Недра, 1975.
33. Умнов А.Е. Охрана труда в горнорудной промышленности.( М.: Недра, 1979.
34. С.Т. Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова Выполнение электрических
схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 325 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|