Электрефикация рудника Октябрьский

    Принимаем  I_У=100А 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ 

   6.1. Определение стоимости электроэнергии

   Стоимость электроэнергии С (руб.) по двухставочному тарифу за расчетный период (квартал)

   

где - годовая плата за 1 кВт максимальной мощности, руб/кВт; Р_М.Р –максимальная расчетная мощность предприятия, участвующая в максимуме энергосистемы, кВт; b – плата за 1 кВт×ч потребленной активной энергии согласно тарифу, руб/(кВт×ч); W_А – потребление активной энергии предприятием за расчетный период, зафиксированное счетчиком, кВт×ч

       По данным практики известно, что потребление активной энергии за квартал

составляет W_А=960000 кВт×ч, годовая плата за 1 кВт максимальной мощности

=56 руб/кВт и плата за 1 кВт×ч потребленной активной энергии согласно тарифу

b=3 руб/(кВт×ч).

                   

   6.2. Электровооруженность труда

   Электровооруженность  труда определяем как расход электроэнергии на каждый затраченный человекочас (чел×ч):

   

где Э – электровооруженность труда, W_А – общий расход активной электроэнергии по шахте за расчетный срок, кВт×ч; N – среднесписочное число производственных рабочих на шахте, чел; t_СМ – длительность рабочей смены,                           ч; n_ДН – число рабочих дней за расчетный срок.                                                         

      По данным практики известно, что среднесписочное число производственных рабочих N=20чел, длительность рабочей смены t_СМ=6ч и число рабочих дней за расчетный срок n_ДН=120дней.

                                                      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ 

   7.1. Общие сведения. Расчет емкости кабельных сетей

   В подземных выработках применяются электрические сети только с изолированной нейтралью трансформаторов как более безопасные по сравнению с сетями с глухозаземленной нейтралью трансформаторов.

   Но  совершенная электробезопасность  в сетях с изолированной нейтралью в смысле защиты человека от поражения электрическим током, предотвращения взрывов и пожаров может быть обеспечена только совместным применением защитных заземлений, автоматического контроля изоляции жил кабелей относительно земли (защиты от утечек тока на землю), быстродействующей максимальной токовой защиты, специальной конструкцией кабелей и электрооборудования.

   Рассмотрим, при помощи каких средств достигается  каждый вид защиты.

   Основные  причины электротравматизма в подземных  выработках шахт могут быть разделены  на две группы.

   К первой группе можно отнести поражения, происходящие в результате прикосновения  человека к частям электрооборудования, нормально не находящимся под напряжением, но которые оказались под напряжением в результате повреждения изоляции или небрежного монтажа электрооборудования и особенно присоединенных кабелей. Ко второй группе относятся поражения, происшедшие в результате прикосновения человека к частям электрооборудования, нормально находящимся под напряжением, при осмотре, ремонте, различных регулировках (при неисправных и преднамеренно выведенных блокировках) и при подсоединениях электрооборудования под напряжением [3].

   Разделение  причин поражения на такие группы целесообразно, потому что эти причины  требуют принятия различных мер  защиты.

   В первом случае надежная защита может быть достигнута применением защитных заземлений. Несчастные случаи второй группы могут быть предотвращены лишь при наличии защитного отключения и недопущения эксплуатации электрооборудования в условиях, когда сопротивление изоляции снижается ниже предельно допустимого значения.

   Следует отметить, что контроль изоляции и  защитное отключение являются также эффективными мерами защиты и от несчастных случаев, возникших в условиях первой группы.

   Таким образом, только одновременное осуществление обоих рассмотренных видов защиты (защитное заземление и защита от токов утечки) может предотвратить электротравматизм в шахтах.

   Причиной  взрыва или пожара может быть возникновение  опасного искрения, энергия которого, выделяемая в искровой промежуток, достаточна для воспламенения взрывоопасной среды или возникновения электрической дуги, воспламеняющей посторонние предметы.

   Применение  защиты от утечек тока и экранированных кабелей с неизолированной заземляющей жилой существенно снижает также вероятность возникновения взрыва или пожара, что объясняется двумя причинами.

   Первая  причина состоит в том, что  уставки защиты по току утечки соизмеримы с искробезопасным значением тока, поэтому длительно могут существовать незамеченными только токи утечки, близкие по значению к искробезопасным. Вторая причина заключается в том, что токи утечки, значительно превышающие искробезопасные, могут быть только  кратковременными (в сетях напряжением 380 и 660 В не более 0,2 с, напряжением 1140 В - 0,12 с).

   Кроме того, благодаря наличию заземляющей жилы в кабелях отключение таких токов будет происходить при замкнутой цепи утечки, когда возникновение опасной искры маловероятно.

   Следует отметить еще одно важное обстоятельство. Защита от утечек тока и специальная  конструкция шахтных экранированных кабелей в значительной мере предотвращают глухое КЗ между фазами в кабельной сети (а значит и возникновение дуги). Объясняется это тем, что каждая силовая жила заключена в токопроводящий экран, находящийся в контакте с неизолированной (голой) заземляющей жилой. Поэтому утечка тока между фазами сводится к утечке тока на землю; и прежде, чем произойдет глухое КЗ между фазами, сработает аппарат защиты от утечки отключением сети.

   Однако  конструктивные и схемотехнические решения современных аппаратов общесетевой защиты от утечек тока на землю таковы, что они могут надежно выполнять свои защитные функции при определенной емкости относительно земли контролируемой кабельной сети. Поэтому в сетях до 1140 В общая длина кабелей, присоединенных к одному или параллельно работающим трансформаторам, должна ограничиваться емкостью относительно земли не более 1 мкФ на фазу.

   Для обеспечения защитных характеристик  общесетевой защиты от утечек тока рассчитываем общую емкость относительно земли одной фазы кабельной сети напряжением до 1140 В по условию

                                                

,                                          (6.1)

где С_i - удельная емкость i-го кабеля сети до 1140 В относительно земли,

       мкФ/км (см. приложение 6.1); l_i - длина i-го кабеля, м; k - число кабелей, подключенных к данной ПУПП; С_Д - предельно допустимая емкость сети при принятой в ней общесетевой защиты от утечек (С_Д = 1 мкФ).  

   Если  это условие не соблюдается, то принимаются  меры по снижению этой емкости сокращением длин кабелей и перераспределением питания электроприемников между несколькими ПУПП.

   Что же касается высоковольтной распределительной  сети напряжением 6 кВ, то согласно ПБ электроснабжение передвижных подстанций (ПУПП), расположенных в выработках с исходящей струей воздуха в шахтах, опасных по внезапным выбросам, разрабатывающих крутые пласты, должно осуществляться обособленно от электрических сетей, находящихся на поверхности, с защитой от утечек тока. ПУПП и РПП-6 участка должны отключаться аппаратами с короткозамыкателями без выдержки времени.

   МакНИИ  разработан аппарат общесетевой  защиты от утечки для сетей напряжением 6 кВ типа АЗО-6. Он может применяться  в кабельных сетях, питающихся через  разделительные трансформаторы 6/6 кВ, а также от отдельных обмоток трансформаторов 35/6-6 или 110/6-6 кВ при суммарной емкости сети до 2 мкФ на фазу и максимальной емкости отдельного отходящего присоединения до 1 мкФ на фазу. Предназначен аппарат для осуществления совместно с высоковольтной ячейкой защитного отключения при появлении одно-, двух- и трехфазной утечки на землю и для непрерывного контроля сопротивления изоляции в обособленных кабельных сетях шахт, опасных по газу и пыли.

   Согласно  технической характеристике аппарата АЗО-6 длина отходящей линии не должна превышать 3 км (как и для низковольтных сетей, что обусловлено предельным значением емкости).

   Таким образом, одна из основных задач обособленного  питания - это разделение разветвленной  шахтной электросети на отдельные  участки с целью обеспечения надежной работы реле утечки.

   Поэтому при расчете высоковольтной распределительной  сети напряжением 6 кВ также необходимо проводить оценку общей емкости относительно земли одной фазы кабельной сети, которая не должна превышать 1 мкФ. 

   7.2. Расчет защитного заземления подземных электроустановок

   Согласно  §521 ПБ [8] и §508 ЕПБ [4] заземлению подлежат металлические части электротехнических устройств, нормально не находящихся под напряжением (корпуса электродвигателей, аппаратов, трансформаторов, каркасы РУ, металлические оболочки кабелей и т.п.). Заземление осуществляется присоединением названных частей электроустановок к местным заземлителям, которые соединяются стальной магистралью заземления с главным заземлителем. Обычно главный заземлитель в виде пластины площадью F³0,75 м², длиной l³2,5м, шириной а³0,3 м и толщиной в³0,05м помещается на ребро в воду в зумпфе и в водосборнике, резервируя друг друга.

   Местные заземлители выполняются либо в  штрековых сточных канавах стальными  полосами F³0,6м, l³2,5м,  в³0,03м, либо в выработках, где нет сточной канавы, из труб l³1,5м и диаметром d³0,03м.

   Пренебрегая электрическим сопротивлением естественных заземлителей, местных заземлителей, полос связи и магистрали заземления, приведем пример расчета сопротивления главного заземлителя (R_З).

   Для пластинчатого заземлителя, помещенного  на ребро в воду, площадью F=0,75м², l=2,5м, а=0,3м расчетное сопротивление заземления составит

 Ом,           (6.2)

где r - удельное сопротивление грунта, Ом×м (см. приложение 6.2); F – площадь пластины, м²; t – расстояние от поверхности воды до центра пластины (м), принимается равным 0,5 м.

   Полученное  расчетное значение R_З.Р=0,36 Ом меньше нормы R_З=2 Ом для подземных электроустановок [8,4], следовательно, окончательно оставляем принятые размеры главного заземлителя.