Национальный горный университет — соответствие Времени



УДК 621.311
С40
ББК 31.19
С 40  

Г.Г. Півняк, Ф.П. Шкрабець, В.Т.Заїка, Ю.Т. Разумний

Системи ефективного енергозабезпечення вугільних шахт / За ред. акад. НАН України Г.Г.Півняка. - Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2004. - 206 с.

Розглядається проблема розвитку наукових та методологічних основ електропостачання і електрозбереження для об’єктів електроенергетичного комплексу вугільної шахти, а також їх надійність та безпечність. Дано обґрунтування принципів декомпозиції систем електропостачання за рівнем узагальнення електричних навантажень, розкриті нові властивості і характер залежностей техніко-економічних показників шахтних різнорідних електричних мереж стосовно точності визначення розрахункових електричних навантажень, виявлені зв'язки і співвідношення між енергетичними і технологічними параметрами гірничих машин, визначений потенціал електрозбереження на виробничих ділянках і межі регулювальної спроможності енергоємних установок, обґрунтовані нові підходи до енергоконтролю гірничої техніки на підземних роботах.

Для фахівців, які працюють у вугільній галузі, а також для аспірантів та студентів електротехнічних спеціальностей гірничих вузів та факультетів.


Рецензенти:

д-р техн. наук, професор О.В.Садовий (Дніпродзержинський державний технічний університет); канд. техн. наук В.М.Герасимович (Державне ВАТ "Інститут "Дніпродіпрошахт").


 

Рекомендовано до видання вченою радою Національного гірничого університету.


ISBN 966-8271-66-1
© Г.Г. Півняк, Ф.П. Шкрабець, В.Т.Заїка, Ю.Т. Разумний, 2004
© Національний гірничий університет, 2004



З М І С Т

    Стр
ВСТУП 3

1. ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ І УПРАВЛІННЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯМ
5

1.1.

Режими й умови роботи електрифікованого устаткування
5
1.2. Електричні навантаження вугільних шахт 9
1.3. Вимоги до інформаційно-методичного забезпечення розрахунку електричних навантажень 16
1.4. Розрахункові моделі і критерій оцінки їх ефективності 18
1.5. Види обмежень і вимоги до регулювання електроспоживання 22
1.6. Оцінки регулювальної здатності споживачів-регуляторів 27
1.7. Підготовка гірничого виробництва до регулювання режимів електроспоживання 33
1.8. Управління електроспоживанням основними стаціонарними установками 36
1.9. Технічні засоби енергоконтролю і диспетчерського управління електроспоживанням 57
1.10. Забезпечення стійкості роботи гірничого виробництва 63

2. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БЕЗПЕКИ І НАДІЙНОСТІ ПІДЗЕМНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ НАПРУГОЮ 6 кВ
69

2.1.

Аварійні режими, їх причини і наслідки
69
2.2. Режими роботи нейтралі шахтних мереж напругою 6 кВ 71
2.3. Однофазні замикання на землю 76
2.4. Амплітудні і фазові характеристики аварійних струмів при однофазних замиканнях на землю 90
2.5. Подвійні замикання на землю 97
2.6. Оцінка умов електробезпеки шахтних мереж при несиметричних ушкодженнях 102
2.7. Працездатність засобів захисту від замикань на землю 108
2.8. Новий принцип контролю параметрів ізоляції високовольтних мереж 115
2.9. Синтез пристроїв спрямованого захисту від витоків і замикань на землю для розподільних мереж напругою 6 кВ 119
2.10. Пристрій АПВ з випереджальним контролем ізоляції 126
2.11. Система діагностики і керування комплектними розподільними пристроями 129

3. ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ПРИ ВИДОБУТКУ ВУГІЛЛЯ
132

3.1.

Передумови і мотивація енергозбереження
132
3.2. Структура енерговитрат вугільної шахти 136
3.3. Потенціал і заходи ресурсо-електрозбереження 141
3.4. Оперативний контроль рівня енерговикористання 145
3.5. Методи підвищення енергоефективності 155
3.6. Технології і засоби енергозабезпечення 160
3.7. Оцінка ефективності комплексних енергозберігаючих проектів 165

4. ЗНИЖЕННЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ТА ВТРАТ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ
168

4.1.

Основні положення
168
4.2. Оцінка економії електроенергії за рахунок навантаження і режимів роботи 170
4.3. Економія електричної енергії на основних технологічних споживачах 177
4.4. Зменшення втрат електроенергії в лініях електропередачи 195
4.5. Зниження втрат електроенергії в силових трансформаторах 197
4.6. Економія електроенергії на освітлювальних установках 199
4.7. Заходи зменьшення споживання реактивної потужності 200

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
203



ВСТУП

Вугільні шахти - це складні виробничі системи, порушення ефективної роботи яких знижує енергетичну безпеку України. Таких об'єктів на Україні біля 200. їх виробнича потужність дорівнює приблизно 100 млн. тонн вугілля на рік, а добувається в даний час біля 80.

Не останню роль у забезпеченні стійкої роботи шахт відіграють системи електропостачання, їх надійність, безпека, економічна ефективність. Залежать ці показники від багатьох факторів, але в основному від розрахункових навантажень, що використовуються для вибору параметрів елементів системи електропостачання. У той же час для умов вугільних шахт вони продовжують визначатися зі значною погрішністю: до 27 % - для підстанцій видобувних і підготовчих дільниць; до 80 % - для центральних підземних підстанцій і більше 100 % - для головної знижувальної підстанції. Причому не зовсім ясний механізм формування такого явища і причини непорушності нормативу погрішності, що рекомендується, рівного ± 10 %, і однакового для всіх рівнів розподілу електроенергії. І це, незважаючи на різноманіття конструктивного виконання елементів системи електропостачання і неоднакові економічні наслідки при завищенні розрахункових навантажень.

У вугільній галузі зберігається тенденція зростання питомої витрати електроенергії на тонну добутого вугілля, незважаючи на використання потужної і високопродуктивної техніки. За даними Інституту гірничої справи ім. А.А. Скочинського, він в часи СРСР по українських шахтах у середньому був удвічі вище, ніж по вугільній промисловості в цілому. У період спаду виробництва він ще збільшився і склав у середньому по галузі 135 кВт.г/т (1997 р), а частка електроенергії в собівартості видобутку вугілля, у залежності від вуглевидобувного регіону України, досягла 7 - 21 % (2000 р).

Таким чином, енергозбереження стає для галузі безальтернативним джерелом зниження собівартості видобутку вугілля на найближчу перспективу. І хоча цій проблемі приділялась раніше значна увага, із методологічної і наукової точки зору невирішеними для підземних робіт залишаються такі питання як визначення фактичного потенціалу електрозбереження, виявлення взаємозв'язків технологічних і енергетичних параметрів гірничої техніки, виділення об'єктів і видів енергоконтролю для них, без чого неможливо проводити реальну роботу ні по ресурсо-, ні по електрозбереженню.

Вирішити ці задачі можна тільки при наявності приладового обліку електроенергії. Проте саме на підземних виробничих дільницях і технологічних ланках такий облік відсутній. Пояснюється це важкими кліматичними умовами, в яких повинна експлуатуватися апаратура контролю, вимогами по вибухозахисту, іскробезпеці, а також непридатністю розподільних пристроїв систем підземного електропостачання до виконання функцій обліку електроенергії, що перетворює задачу розроблення засобів енергоконтролю для підземних робіт у додаткову достатньо складну науково-технічну проблему.

Основними критеріями вибору системи електропостачання вугільних шахт, крім економічності варто вважати надійність і безпеку. Безпосередній вплив на відзначені критерії вибору систем електропостачання роблять можливі аварійні режими, тобто різні види ушкоджень в електричних мережах і устаткуванні. Відзначені досить жорсткі умови експлуатації систем електропостачання гірничих підприємств "забезпечують" пошкоджуваність розподільних мереж і устаткування, що значно перевищує рівень аналогічних ушкоджень в електричних мережах підприємств не гірничої галузі. Основна маса ушкоджень у мережах вугільних шахт зв'язана з ушкодженням ізоляції фаз мережі щодо землі, тобто появою несиметричних ушкоджень.

Значна перевага однофазних замикань на землю в мережах напругою 6 кВ над іншими видами ушкоджень, не явно виражений аварійний характер роботи мережі при такому ушкодженні, а також значний діапазон зміни параметрів нульової послідовності, привели до розробки великої кількості дуже різноманітних пристроїв захисту, працездатність яких на сьогодні не зовсім відповідає вимогам надійності і безпечності електропостачання вугільних шахт.


© 2006-2017 НГУ Інформація про сайт