В настоящее время Акционерная компания «АЛРОСА» (ОАО) ведет активную разработку месторождений полезных ископаемых подземным способом. На данный момент на территории Республики Саха (Якутия) действуют три подземных рудника, и один находится на стадии строительства. Качество алмазов добываемых в них существенно улучшается из-за меньшей кусковатости руды, которая поступает на обогатительную фабрику и проходит меньше этапов дробления, нежели руда, поступающая с карьера. Исходя из горно-геологических и горнотехнических условий отработки месторождения, на основании исследований и проектных проработок, а также отечественного и зарубежного опыта работы горнорудных предприятий, для отработки запасов на подземном руднике «Интернациональный» принята слоевая система разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Выбранный вариант камерно-целиковой системы разработки со слоевой выемкой восходящими слоями позволяет одновременно вести работы на двух уровнях. Низкие прочностные характеристики руды и вмещающих пород позволили принять механический способ разрушения горных пород с помощью комбайнов типа АМ-75 и его модификаций.
В соответствии с этим и с разрешением Ростехнадзора по применению горно-шахтного оборудования, соответствующего требованиям взрыво и пожаробезопасности, определены технологические машины и комплексы, которые могут использоваться при добычных работах на руднике:
• добычной комплекс, состоящий из проходческого комбайна типа АМ-75 (или его модификаций); погрузочно-доставочной машины (ПДМ) типа TORO-500 (или TORO-1400) и шахтного автосамосвала типа МТ-2010;
• проходческий комплекс при проходке по породе крепостью f более 6, состоящий из буровой установки типа Boomer 281SL и ковшевой погрузочно-доставочной машины (ПДМ) типа ST-3,5S или ST-710;
• для доставки людей по руднику вспомогательные каретки типа «Мультимек»;
• для крепления горных выработок и выполнения вспомогательных работ импортные крепеустановщики анкерной крепи типа Roof Master 2.0 AR-D или типа Robolt H320-30С;
• навеска сетки с использованием самоходной кассетной системы «МиШтес»;
• торкретирование выработок с применением специальных машин типа Spraymec 6050-W или торкрет-установок типа «АЛИВА».
Многое перечисленное оборудование и механизмы имеют электрический привод, поэтому для бесперебойной подачи электроэнергии на добычной участок разработана сложная система электроснабжения. Система электроснабжения подземных горных работ должна обеспечивать надежное и бесперебойное питание электроэнергией основных потребителей, требуемое качество электроэнергии, экономичность всех элементов системы, гибкость и мобильность, обособленное от сетей поверхности питание подземных электроприемников, безопасность в отношении пожаров, взрывов рудничной атмосферы и поражения людей электрическим током.
Выбор напряжения зависит от назначения и расположения подземных потребителей регламентируется различными инструкциями. Для питания подземных электроприемников применяется напряжение 6000, 1140,660 и 380 В переменного тока. Для питания ручного электроинструмента принято напряжение 127 В, а для освещения – 220, 127 и 36 В.
Основными потребителями электроэнергии на шахтах и рудниках являются добычные механизированные комплексы, проходческие комбайны, погрузочно-доставочные машины, конвейерный и электровозный транспорт. Суммарная установленная мощность электроприемников участков высокопроизводительных шахт составляет 500-1000 кВт и более. Электроснабжение таких участков осуществляется напряжением 1140 В.
Исходя из схемы электроснабжения района и месторасположения рудника, для него спроектирована следующая схема распределения электроэнергии:
• на главную понизительную подстанцию (ГПП) из районной подстанции электроэнергия подается напряжением 110 кВ;
• на ГПП располагается два трансформатора 110/6 кВ для повышения степени надежности питания электроприемников (ЭП) I категории, к которым относятся подъемные установки, вентиляторы главного проветривания и водоотливная станция;
• электроустановки, сооружаемые на поверхности, не должны быть электрически связаны с подземными электрическими сетями – для обеспечения этого требования в центральной распределительной подстанции (ЦРП) установлены разделительные трансформаторы 6/6,3 кВ;
• питание подземных ЭП осуществляем кабелями 6 кВ проложенными по клетьевому стволу от ЦРП к центральной подземной подстанции (ЦПП);
• ЦПП установлена в околоствольном дворе рудника и собрана из комплектных распределительных устройств (КРУ) во взрывобезопасном исполнении;
• от ЦПП на напряжении 6 кВ получают питание электродвигатели насосов главного водоотлива, трансформаторные подстанции, питающие низковольтные ЭП околоствольного двора и камеры насосной станции на напряжение 660 В;
• питание рабочего освещения принято на напряжении 380/220 В, переносного освещения – 36 В, групповые линии освещения питаются от трансформаторов 660/127 В.
Целью моделирования является построение характеристики зависимости мощности, потребляемой объектами, от суточного времени работы оборудования. Исходными данными являются технические характеристики установленного на объекте оборудования.
Для моделирования необходимо рассчитать недостающие параметры для трансформатора, сопротивления линий и др. Найдём значения сопротивления и индуктивности для трансформатора:
кВА;
кВ; 
Ом;
кВ;
Ом;
А;
Гн;
А;
Гн.
После проведенных расчетов подставляем все значения в модель трансформатора. Сопротивление в кабельных линиях находим путём суммирования сопротивлений и умножением их на длину кабеля. В качестве параметров потребителей используем реальные значения из задания или расчётов. После расчётов составляем сводную таблицу по всем данным, которые мы будем использоваться при моделировании схемы электроснабжения. Подставляем рассчитанные параметры в модель.
Рис. 1. Модель схемы электроснабжения добычного участка
Модель схемы электроснабжения представляет собой набор силовых блоков из библиотеки SimPowerSystem, расположенных и соединенных в определённой последовательности. В результате моделирования мы должны проверить совпадение рассчитанных параметров мощности и токов КЗ с данными, которые получатся в результате моделирования. В схеме моделирования допускаются небольшие расхождения параметров с расчётными на 3-5%.
При моделировании с помощью таймеров задаются рабочие параметры механизмов: время запуска, работы и остановки. Для каждого механизма эти значения выставляются индивидуально. Они влияют на суточный график нагрузки, который нам в итоге необходимо получить. Сначала получим график суточных нагрузок для главного оборудования подборщика добычного комбайна, а затем суммарный график.
Рис. 2. Суммарный суточный график нагрузки всего оборудования добычного участка
На суммарном графике нагрузки отображена работа всего оборудования, установленного на участке, в течение суток. Добычной комбайн работает в три смены (четвертая ночная – ремонтная). Работа комбайна и всего его оборудования видна на промежутке с 7 до 24 часов. С 0 до 6 часов работает оборудование, необходимое для ремонта или других видов работ, не связанных с добычей полезного ископаемого. Также в это время могут вестись буро-взрывные работы при появление более крепких видов пород.
Моделирование короткого замыкания произведём в соответствии с расчётами в двух точках: сразу после трансформатора и непосредственно перед самым мощным двигателем (режущий орган комбайна). Также следует учесть разницу между трёхфазным коротким замыканием и ударным током КЗ. Так как наше оборудование является низковольтным (до 1 кВ), то ток короткого замыкания может во много раз превышать номинальный ток оборудования.
Рис. 3. Ток короткого замыкания всей системы электроснабжения добычного участка
Таким образом, мы получили показатели трёхфазного и ударного токов короткого замыкания.
В результате проделанного моделирования мы видим, что наблюдаются небольшие расхождения с расчётными и промоделированными параметрами, но эти расхождения не выходят за рамки допустимых (3-5 %). Моделирование будем считать успешным, а параметры – работоспособными.