Абрамович Б.Н. Электропривод и электроснабжение горных предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

Б.Н.АБРАМОВИЧ, Д.А.УСТИНОВ

ЭЛЕКТРОПРИВОД

И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Учебное пособие

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2004

УДК 658.26:621.31(075.80)

ББК 31.29-5

А 162

В учебном пособии изложены фундаментальные положения теории

электроснабжения предприятий горной промышленности; основные принципы

построения систем электроснабжения; методы определения расчетных нагрузок,

моделирования и расчета показателей установившихся и переходных режимов,

компенсации реактивной мощности; расчет токов короткого замыкания;

определение показателей термической и электродинамической стойкости элементов

систем электроснабжения; принципы выбора оптимального варианта систем

электроснабжения на основе данных технико-экономических расчетов.

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения,

обучающихся в СПГГИ и его филиалах по направлению 551300 «Электротехника,

электромеханика и электротехнологии» и по специальности 180400

«Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических

комплексов» специализации 180401 «Электромеханическое оборудование и

автоматизация машин и установок горного производства» и 180405

«Электромеханическое оборудование и автоматизация машин и установок при

подземном строительстве». Могут быть использованы магистрами и аспирантами

данного профиля, а также студентами специальности 170100 «Горные машины и

оборудование».

Рецензенты: кафедра электроснабжения Северо-Западного

государственного заочного политехнического университета; заместитель

генерального директора по энергетическим комплексам и системам АО «Звезда»

д.т.н. ОрловMА.В.

АбрамовичБ.Н.

А 162. АбрамовичБ.Н. Электропривод и электроснабжение горных

предприятий: Учебное пособие / Б.Н.Абрамович, Д.А.Устинов. Санкт-

Петербургский государственный горный институт. СПб, 2004. 84Mc.

ISBNM5-94211-192-8

УДК 658.26:621.31(075.80)

ББК 31.29-5

ISBNM5-94211-192-8  Санкт-Петербургский горный

институтMим.MГ.В.Плеханова, 2004Mг.

1.ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЕ

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ

1.1.Состав энергетической системы

Электрическая энергия – основной вид энергии,

используемой человеком в хозяйственной деятельности. Энергетика

является ключевой отраслью хозяйства любой страны, поэтому

крайне важны знания процессов производства, передачи,

распределения и преобразования электроэнергии в другие виды

энергии.

Совокупность устройств для производства, передачи,

распределения и преобразования электроэнергии называется

электрической системой. Состав энергетической системы показан на

рис.1.1.

Электрическая система включает в себя электростанции,

подстанции, распределительные устройства, линии электропередачи

потребители электроэнергии.

Электростанции – это электроустановки, предназначенные

для производства электроэнергии из других видов энергии.

Подстанцией называются электроустановки,

предназначенные для приема, преобразования и распределения

электроэнергии. Они состоят из трансформаторов или других

преобразователей, устройств управления (УУ) и устройств защиты

электросетевой автоматики (РЗА), распределительных устройств,

источников оперативного тока.

Распределительным устройством (РУ) называется

электроустановка, предназначенная для приема и распределения

электроэнергии. РУ состоит из коммутационной аппаратуры,

сборных шин, УУ и РЗА, источников оперативного тока.

Распределительное устройство разделяют на РУ высокого

напряжения (РУВН) и РУ низкого напряжения (РУНН).

Линией электропередачи (ЛЭП) называется система

проводов служащих для передачи электроэнергии от генераторов

электростанций (электроподстанций) к электроустановкам

(электроприемникам).

Электроприемником называется индивидуальная

электроустановка преобразующая электроэнергию в другие виды

энергии.

Электростанция

РУНН

Повышающая подстанция

РУВН

Районная

подстанция

Понижающая подстанция

6,3; 10,5; 21 кВ

ЛЭП 35-110MкВ

Межсистемная связь

35; 110; 150;

220MкВ

Участковая подстанция

Потребители электроэнергии

Потребители тепловой энергии

Рис.1.1.MСостав энергетической системы

Энергетические

сети

Система

внешнего

электроснабжения

Система внутреннего электроснабжения

35; 110; 150;

220MкВ

6; 10MкВ

0,23; 0,4; 0,69; 1,2MкВ

РУВН

РУНН

РУВН

РУНН

РУВН

РУНН

Группа приемников электроэнергии, объединенных по

технологическому или иному признаку называется потребителем

электроэнергии.

Подстанции и линии электропередачи образуют

электрические сети.

Электростанции вырабатывающие тепловую и

электрическую энергию, называются теплоэлектроцентралями

(ТЭЦ). Системы трубопроводов служащих для передачи тепловой

энергии от ТЭЦ к потребителям образуют тепловые сети.

Электрическая система и тепловые сети, связанные

общностью режима и непрерывностью производства и

распределения электрической и тепловой энергии, образуют

энергетическую систему.

Часть электрической системы, осуществляющая передачу

электрической энергии от районной электроподстанции или

отдельного генератора к электроустановкам промышленного

предприятия, образует систему электроснабжения (СЭС)

промышленного предприятия. СЭС включает в себя систему

внешнего и систему внутреннего электроснабжения. Система

внешнего электроснабжения обеспечивает передачу электроэнергии

от районной подстанции к главной понизительной подстанции

(ГПП) предприятия. Система внутреннего электроснабжения

осуществляет передачу электроэнергии от ГПП к отдельным

потребителям и электроустановкам.

При производстве, распределении и потреблении

электроэнергии следует учитывать следующие номинальные

напряжения:

Mпри производстве электроэнергии – уровни напряжения

0,23; 0,4; 0,69; (3,15); 6,3; 10,5; 21 кВ;

Mпри передаче электроэнергии – 37; 115; 230; 347; 525; 787;

1160; 1600 кВ;

Mноминальные напряжения электроприемников – 127; 220;

380; 660; 1140; (3000); 6000; 10000MВ.

Номинальные напряжения генераторов и сетей должны быть

не менее чем на 5M% выше номинального напряжения

электроприемников. Это необходимо для обеспечения нормальной

работы электроустановок с учетом потерь в сетях.

Электроснабжение горных предприятий осуществляется

напряжением 35; 110; 150; 220MкВ.

1.2.Типы электростанций, участвующих

в выработке электроэнергии

В настоящее время в выработке электроэнергии участвуют

следующие виды электростанций: тепловые (ТЭС), гидравлические

(ГЭС), гидроаккумулирующие (ГАЭС), атомные (АЭС), дизельные,

солнечные, геотермальные, приливные и ветроэлектростанции.

Установленная мощность тепловых электростанций

составляет 70M% от общей мощности всех электростанций,

участвующих в выработке электроэнергии в России, гидравлических

электростанций соответственно 15M% и атомных электростанций –

10M%.

Тепловые электростанции подразделяются на

конденсационные и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Конденсационные электростанции вырабатывают только

электрическую энергию. Отработанный пар в этих электростанциях

направляется в конденсаторы, где скрытая теплота теряется в

охлаждающей воде. Конденсационные электростанции по

возможности строятся вблизи месторождений полезных

ископаемых. Коэффициент полезного действия таких

электростанций составляет 30-40M%.

ТЭЦ в процессе комбинированного энергопроизводства

вырабатывают электрическую и тепловую энергию и имеют КПД,

равный 60-70M%. ТЭЦ строятся как можно ближе к потребителю

тепловой и электрической энергии.

ГАЭС преобразуют электроэнергию в часы минимума

нагрузки энергосистемы в потенциальную энергию воды. При

обратном преобразовании, в часы максимума нагрузки, накопленная

энергия отдается в энергосистему для покрытия пиков нагрузки.

Гидротехнические сооружения ГАЭС состоят из двух

расположенных на разных уровнях бассейнов и соединяющих их

трубопроводов.

К системам электроснабжения горных предприятий

предъявляются следующие требования:

Mобеспечение надежного и бесперебойного

электроснабжения;

Mобеспечение качества электроэнергии в соответствии с

ГОСТ 13109-97;

Mобеспечение электробезопасности и экономичности

режимов электропотребления.

Выполнение этих требований осуществляется путем

принятия оптимальных решений на стадии проектирования и

высоким уровнем эксплуатации.

1.3.Категории электроприемников по надежности

и бесперебойности электроснабжения

Все электроприемники по надежности и бесперебойности

электропитания делятся на три категории: первую, вторую и

третью.

К первой категории относятся электроприемники, перерыв

электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для

жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный

материальный ущерб, расстройство сложного технологического

процесса, нарушение функционирования особо важных элементов

коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

В первой категории выделяется особая группа

электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для

безаварийной остановки производства с целью предотвращения

угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

В горной промышленности к потребителям первой

категории относятся электроприемники клетьевых подъемных

установок, вентиляторы главного проветривания, насосные

установки противопожарных агрегатов, центральные подземные

подстанции и др.

Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв

электроснабжения которых приводит к массовым недоотпуску

продукции, простоям рабочих, механизмов и промышленного

транспорта, нарушению нормальной жизнедеятельности городских

или сельских жителей.

В горной промышленности к потребителям второй категории

относятся электроприемники скиповых подъемов, большинство

электроустановок обогатительных фабрик, подземный рельсовый и

конвейерный транспорт, электроустановки грузовых канатных дорог

при отсутствии складов и др.

К третьей категории относятся электроустановки, не

вошедшие в первую и вторую категории, в том числе

электроустановки добычных и проходческих участков,

преобразовательные установки электровозной откатки,

административно-бытовых комбинатов и др.

Электроснабжение потребителей первой категории должно

осуществляться от двух независимых, взаимно резервируемых

источников питания. Перерыв электроснабжения может быть

допущен только на время автоматического включения резерва

(АВР). АВР  автоматическое подключение потребителей к

резервному источнику питания при отказе основного за время, не

превышающее 3Mс.

Независимыми источниками питания являются различные

генераторы одной электростанции, различные электростанции, а

также различные секции шин электростанций и подстанций при

одновременном выполнении следующих условий:

Mкаждая из секций шин получает питание от независимого

источника;

Mсекции шин, не связанные между собой или имеющие

связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной

работы одной из секций.

Для нормальной работы устройств электросетевой

автоматики в период аварийных режимов напряжение на зажимах

независимых источников должно быть не менее 60M% от

номинального.