В настоящее время акционерная компания «АЛРОСА» (ПАО) ведет активную разработку месторождений полезных ископаемых подземным способом. Обосновывается это экономической целесообразностью, снижаются затраты на вскрышные работы, требуется меньше специального транспорта. На данный момент на территории Республики Саха (Якутия) действуют четыре подземных рудника по добыче алмазосодержащих пород, 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.
Практически всё оборудование и механизмы на руднике имеют электрический привод, поэтому для бесперебойной подачи электроэнергии разрабатывается сложная система электроснабжения. Система электроснабжения 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 потребителей, регламентируется различными инструкциями. Для питания электроприемников рудника 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.
Электроснабжение рудника осуществляется от подстанции 110/6,6/6,3 кВ. На подстанции установлены два трехобмоточных трансформатора ТДТНШ-40000/110, технические характеристики трансформатора представлены в табл. 1.
Питание подстанции осуществляется по двум одноцепным воздушным линиям (ВЛ) 110 кВ. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ, определенная исходя из номинального тока отключения выключателя ВМТ-110Б-25/1250 УХЛ1, установленного перед вводом в трансформатор, составляет
Таблица 1
Технические данные трансформатора ТДТНШ-40000/110
|
Тип трансформатора |
Номинальная мощность, МВА |
Номинальные напряжения обмоток, кВ |
Потери мощности, кВт |
Uкз, % |
Iхх, % |
|||||
|
ВН |
СН |
НН |
Ркз |
Рхх |
ВН-СН |
ВН-НН |
СН-НН |
|||
|
ТДТНШ-40000/110 |
40 |
115 |
6,6 |
6,3 |
63 |
220 |
10,5 |
17,0 |
6,5 |
0,8 |
Фрагмент схемы электроснабжения от подстанции 110/6,6/6,3 кВ изображен на рис. 1.
Для ограничения токов короткого замыкания на стороне 6,6 и 6,3 кВ установлены токоограничивающие реакторы РБДГ-10-2500-0,35У3, РБСГ-10-2х1000-0,28У3, РБГ-10-1000-0,56У3. Параметры установленных токоограничивающих реакторов сведены в табл. 2.
В закрытом распределительном устройстве (ЗРУ) 6,3 кВ к секции шин, питающейся от второго трансформатора, присоединено нерегулируемое фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ) Allen-Bradley для компенсации 5, 7, 11, 13 высших гармонических составляющих тока и повышения коэффициента мощности. Технические характеристики ФКУ приведены в табл. 3.
В состав нелинейных электроприемников, питающихся от ЗРУ-1 6,3 кВ, входят:
– регулируемый электропривод постоянного тока подъемной машины скипового подъема скипового ствола (2500 кВт, 12-пульсный выпрямитель с питанием от двух двухобмоточных трансформаторов ТС3Р-2500, 6300/850 В);
– регулируемый электропривод постоянного тока подъемной машины клетьевого ствола (850 кВт, 6-пульсный преобразователь с питанием от трансформатора ТС3Р-1600, 6300/620 В; категория по бесперебойности электроснабжения – I);
– регулируемый электропривод постоянного тока подъемной машины клетьевого подъема скипового ствола 2Ц5х2,4Д-ТД2 (1500 кВт, 6-пульсный преобразователь с питанием от трансформатора ТС3Р-2500 6000/850В; категория по бесперебойности электроснабжения – I);
– регулируемый электропривод постоянного тока подъемной машины клетьевого ствола (1500 кВт, 6-пульсный преобразователь с питанием от трансформатора ТС3Р-2500, 6300/850В; категория по бесперебойности электроснабжения – I);
– частотно-регулируемый электропривод 3150 кВт вентилятора ВЦД-42,5 № 1 (высоковольтный преобразователь частоты с 18-пульсным управляемым выпрямителем с питанием от трансформатора 5000 кВА, 6300/2100/2100/2100 В; категория по бесперебойности электроснабжения – I);
– частотно-регулируемый электропривод 3150 кВт вентилятора ВЦД-42,5 № 2 (высоковольтный преобразователь частоты с 18-пульсным управляемым выпрямителем с питанием от трансформатора 5000 кВА, 6300/2100/2100/2100 В; категория по бесперебойности электроснабжения – I).
Схемы электроснабжения нелинейных электроприемников изображены на рис. 2, 3.
Рис. 1. Фрагмент схемы электроснабжения от подстанции 110/6,6/6,3 кВ
Таблица 2
Данные токоограничивающих реакторов
|
Тип реактора |
Номинальное напряжение, кВ |
Длительно допустимый ток, А |
Номинальное индуктивное сопротивление, Ом |
Номинальные потери на фазу, кВт |
Ток электродинамической стойкости (амплитуда), кА |
Принадлежность к шинам ПС |
|
РБГ-10-1000-0,56У3 |
10 |
1000 |
0,56 |
7,8 |
24 |
ЗРУ 6,6 кВ |
|
РБДГ-10-2500-0,35У3 |
10 |
2000 |
0,35 |
20,5 |
37 |
ЗРУ 6,3 кВ |
|
РБСГ-10-2х1000-0,28У3 |
10 |
2×1000 |
0,28/0,856/0,132* (коэффициент связи 0,53) |
10 |
45 |
ЗРУ 6,6 кВ |
Примечание. * – индуктивное сопротивление номинальное/двух ветвей при последовательном их соединении/одной ветви при встречных токах.
Рис. 2. Схема электроснабжения двигателей постоянного тока
Рис. 3. Схема электроснабжения синхронных двигателей с частотно регулируемым приводом вентиляторной установки главного проветривания
Таблица 3
Технические характеристики ФКУ
|
Номер гармоники |
С1, мкФ |
С2, мкФ |
L, мГн |
Резонансная частота, Гц |
|
5-я |
22,99 |
15,33 |
11,1 |
244,3 |
|
7-я |
22,99 |
15,33 |
5,68 |
341,1 |
|
11-я |
30,66 |
30,66 |
1,44 |
535,6 |
|
13-я |
30,66 |
30,66 |
1,05 |
627,2 |
Таблица 4
Расчетные нагрузки нелинейных электроприемников
|
Тип ЭП |
Секция шин |
Рном, кВт |
Кс |
cos φ |
Рр, кВт |
Qр, квар |
Sр, кВА |
Iр, А |
|
Эл. привод пост. тока ПМ СПСС |
6,3 кВ 2Т |
2500 |
0,7 |
0,8 |
1750 |
1312,5 |
2187,5 |
200,5 |
|
Эл. привод пост. тока ПМ КС |
6,3 кВ 1Т |
850 |
0,7 |
0,8 |
595 |
446,3 |
743,75 |
68,2 |
|
Эл. привод пост. тока ПМ КПСС |
6,3 кВ 2Т |
1500 |
0,6 |
0,7 |
900 |
918,2 |
1285,71 |
117,8 |
|
Эл. привод пост. тока ПМ КС |
6,3 кВ 1Т |
1500 |
0,6 |
0,7 |
900 |
918,2 |
1285,71 |
117,8 |
|
Эл. привод вентилятора |
6,3 кВ 1Т |
3150 |
0,8 |
0,9 |
2520 |
1220,5 |
2800 |
256,6 |
|
Эл. привод вентилятора |
6,3 кВ 2Т |
3150 |
0,8 |
0,9 |
2520 |
1220,5 |
2800 |
256,6 |
Расчет мощностей электрических нагрузок производился методом коэффициента спроса с учетом рекомендаций РТМ 36.18.32.4-92 для промышленности. Расчетные значения нагрузок нелинейных электроприемников приведены в табл. 4.
Таким образом, можно сделать заключение о том, что суммарная мощность нелинейных электроприемников подземного рудника, присоединенных к секции шин 6,3 кВ питающейся от первого трансформатора, равна 4829 кВА, а от второго трансформатора – 6273 кВА, что в сумме составляет более 11 МВА. Полученные расчетные данные в дальнейшем будут использованы при выборе компенсаторных устройств и при проведении анализа качества электроэнергии.