Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств

ЦПП-620-с

3177

115

445

L₁ = 1367

L₂ = 1400

S₁ = 3х150

S₂ = 3х150

ЦПП -270

1901

48

250

L₁ = 840

L₂ = 850

S₁ = 3х120

S₂ = 3х120

Питание подземных потребителей горизонта –270 (ЦПП –270) осуществляется по вводам №1 и №4, обеспечивая нормальный и аварийный режим.

Питание подземных потребителей горизонта –620 околоствольного двора (ЦПП–620–с) осуществляется по вводам №3 и №6, обеспечивая нормальный, но, не обеспечивая аварийный режим работы.

После компенсации реактивной мощности, питание подземных потребителей по вводам №3 и №6 будет обеспечивать и нормальный, и аварийный режим работы, что наглядно показывает диаграмма для определения числа и сечения стволовых кабелей (ДП.180400.07, рис.10.2).

Питание подземных потребителей ЦПП–центр осуществляется по вводам №2, №5, №9 и №10, обеспечивая нормальный, но, не обеспечивая аварийный режим работы.

Питание подземных потребителей РПП–4–с осуществляется двумя кабельными линиями №48 и №52, обеспечивая нормальный и аварийный режим.

Питание подземных потребителей РПП–3–с осуществляется двумя кабельными линиями №40 и №45, обеспечивая нормальный и аварийный режим.

Питание подземных потребителей РПП–2–с осуществляется двумя кабельными линиями №42 и №46, обеспечивая нормальный и аварийный режим.

Питание подземных потребителей РПП–1–с осуществляется двумя кабельными линиями №36 и №38, обеспечивая нормальный, но не обеспечивая аварийный режим работы.

Питание подземных потребителей ЦПП конвейеризации осуществляется по вводам №7 и №8, обеспечивая нормальный и аварийный режим.

Рис.10.2 Диаграмма для определения числа и сечения стволовых кабелей

Питание подземных потребителей ЦПП–620–ю осуществляется по вводам №1, №2, №3 и №4 (от РУ–6кВ – Вентиляционный ствол №1) обеспечивая нормальный и аварийный режимы работы.

Питание подземных потребителей ЦПП–725–ю осуществляется по кабельным линиям №95 и №96, обеспечивая нормальный и аварийный режим.

Проанализировав существующую схему электроснабжения, определили места наибольшей нагрузки. Ими являются: ЦПП–центр, РПП–1–с, ЦПП–620–ю. А наиболее отдаленным потребителем является ПУПП №55 и №90 (энергопоезд лавы 412–с пласта «Четвертого»).

Для данных потребителей произведем расчет компенсации реактивной мощности при помощи конденсаторных батарей.

Данные для расчета приведены в табл. 10.2

Таблица 10.2

Информация о cosj предоставлена главным энергетиком шахты Комсомольская.

Расчитаем tgj (до компенсации) и tg'j (после компенсации):

РПП-4С:

РПП-3С:

РПП-2С:

РПП-1С:

ЦПП-конвейеризации:

ЦПП-центр:

ЦПП-725-ю:

ЦПП-620-ю:

ЦПП-620-с:

ЦПП-270:

Результаты вычислений занесем в таблицу.

Рассчитаем мощность компенсирующих устройств для данных ЦПП:

где Р – суммарная нагрузка ЦПП;

tg j – тангенс угла сдвига фаз до компенсации (средневзвешенный годовой);

tg' j – тангенс угла сдвига фаз после компенсации (проектный);

РПП-4С:

РПП-3С:

РПП-2С:

РПП-1С:

ЦПП-конвейеризации:

ЦПП-центр:

ЦПП-725-ю:

ЦПП-620-ю:

ЦПП-620-с:

ЦПП-270:

Расчета мощности компенсаторных установок можно выполнить графическим способом (ДП.180400.07, рис. 10.3).

Рис. 10.3 Номограмма для выбора требуемой мощности компенсирующих устройств

cosj ₁ – до компенсации; cosj ₂ – после компенсации; на пересечении линий данных косинусов опускаем перпендикуляр на ось X, получаем множитель, который необходимо умножить на установленную полную мощность.

Использование промышленных конденсаторных установок в обычном исполнении, в угольных шахтах, запрещено ПБ.

В настоящее время промышленность выпускает конденсаторные установки в РВ исполнении только одной модификации.

Технические данные конденсаторной установки ККУВП:

Номинальное напряжение – 6,3 кВ;

Номинальная мощность (реактивная) – 450 кВА;

Номинальный проходной ток сборных шин обходящих соединений – 460 А;

Главный коммутационный аппарат – РУВН вакуумный;

Конденсаторная установка типа ККУВП в РВ-4В.

Компенсировать полностью реактивную мощность экономически не целесообразно из-за высокой стоимости конденсаторных батарей. Целесообразно компенсировать примерно половину реактивной мощности, а остальное брать из сети.

Рассмотрим компенсацию реактивной мощности на РПП-4С:

Расчетом определили, что нужно скомпенсировать 1200 кВА. Технически возможно скомпенсировать – 900 кВА (2х450).

Предлагаем установить на РПП-4С конденсаторные установки ККУВП в количестве двух штук, по одной на каждый ввод.

РПП-3С необходимо скомпенсировать 2200 кВА, за минусом 900 кВА скомпенсированных на РПП-4С.

Предлагаем установить на РПП-3С конденсаторные установки ККУВП в количестве двух штук, по одной на каждый ввод.

РПП-2С – 1250 кВА. Ставим ККУВП в количестве двух штук, по одной на каждый ввод.

РПП-1С – 6100 кВА, за минусом 2700 кВА. Ставим ККУВП в количестве шести штук, по три на каждый ввод.

ЦПП-конвейеризация – 2435 кВА. Ставим ККУВП в количестве четырех штук, по две на каждый ввод.

ЦПП-центр – 8080 кВА, за минусом 5400 кВА. Ставим ККУВП в количестве четырех штук, по два на каждый ввод.

ЦПП-725-ю – 2655 кВА. Ставим ККУВП в количестве шести штук, по три на каждый ввод (по одной на каждом вводе оставляем в резерве, в виду дальнейшего развития мощностей присоединяемых к ЦПП-725-ю).

ЦПП-620-ю – 5535 кВА, за минусом 2700 кВА. Ставим ККУВП в количестве шести штук, по три на каждый ввод.

ЦПП-620-с – 1840 кВА. Ставим ККУВП в количестве двух штук, по одной на каждый ввод.

ЦПП-270 – 1020 кВА. Ставим ККУВП в количестве двух штук, по одной на каждый ввод.

Для полной компенсации реактивной мощности на шахте Комсомольская необходимо 36 компенсирующих устройств. Полная компенсация реактивной мощности не выгодна как с экономической (см. экономическую часть), так и технической точки зрения.

Предлагаем установить компенсирующие устройства на РПП наиболее удаленные от ГПП, т.к. они разгружают всю шахтную сеть.

Наиболее удаленными являются – РПП-4С, РПП-3С, РПП-2С, ЦПП-725-ю.

Для этого необходимо ККУВП в количестве 12 штук.

10.2 Компенсация реактивной мощности у наиболее удаленного потребителя

Наиболее удаленным потребителем считаем участковую передвижную подземную подстанцию №55 (энергопоезд участка №9). Данные для расчета сведем в таблицу.

При установке компенсирующего устройства у наиболее удаленного потребителя происходит почти 100% компенсация реактивной мощности, что экономически не целесообразно (большая стоимость компенсирующего устройства не окупится за время работы добычного участка по отработке данной лавы).

В связи с тем, что промышленностью выпускаются конденсаторные установки в РВ исполнении только одной модификации, компенсация реактивной мощности подземных потребителей имеет практически и экономически выгодное только одно решение. Установку компенсирующих устройств на наиболее удаленных РПП.

11. Экономический расчёт затрат на внедрение БК

11.1. Расчёт затрат на БК

Полную стоимость БК определим по формуле:

П = Р_тр + Ц_о (11.1)

где Р_тр = 15 – расходы на транспортировку, % от оптовой цены;

Р_тр = 0,15 × 71500 = 10725 руб.

Тогда

П = 10725 + 71500 = 82225 руб.

Затраты на амортизацию определим по формуле:

(11.2)

где Н_а = 2,27% – норма амортизационных отчислений в месяц.

Тогда

руб.

Затраты на КБ приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1

Затраты на БК

Монтаж БК предлагаем осуществить на действующих РПП. Поэтому затраты на монтаж не учитываются.

11.2. Определение нормативной численности электрослесарей на техническое

обслуживание и ремонт БК участка ПУРСА

Для обслуживания БК электрослесарями подземными принимаем 5 чел/см.

Количество рабочих по разрядам находим из условия:

- электрослесарь подземный 5 разряда – до 30%;

- электрослесарь подземный 3 и 4 разряда – остальная часть норматива численности рабочих.

Общая нормативная численность электрослесарей подземных 4 и 5 разрядов:

– электрослесарь 5 разряда: 5 × 0,3 = 1,5 чел/см.

Принимаем 2 чел/см.

– электрослесари 3 и 4 разрядов принимаем соответственно 3 чел/см.

11.3. Экономические аспекты задачи компенсации мощности

Все параметры режима работы сети зависят от активной и реактивной мощности. Однако если для изменения ак­тивной мощности требуется изменять технологический режим работы потребителей энергии, то изменение реак­тивной мощности достигается более просто – с помощью компенсирующих устройств (КУ), наиболее распростра­ненными из которых являются батареи конденсаторов (БК).

Установка дополнительных БК связана с затратами средств на приобретение, доставку, монтаж и обслужи­вание как самих БК, так и дополнительного оборудова­ния. Эти затраты приближенно могут быть представлены в виде линейной зависимости от мощности БК:

, (11.3)

где з_К – удельные затраты на БК, руб/квар в год.

Потери мощности и энергии в сети при установке БК снижаются в соответствии с квадратичной зависимостью. Затраты на потери выражаются формулой:

, (11.4)

где с₀ – удельная стоимость потерь, руб/кВт в год; З_ПР и З_{П Q} – затраты на потери, обусловленные потоками активной и реактивной мощности, руб/год.

Ввиду того что основную часть затрат на БК произ­водят единовременно (затраты на приобретение, доставку и монтаж оборудования), а снижение потерь происхо­дит в течение всего срока службы БК, единовременные затраты приводят к годо­вым, умножая на коэффи­циент нормативной эффективности капиталовложений р_н = 0,12. Коэффициент р_н означает, что экономически целесообразными считают­ся капиталовложения, даю­щие ежегодный эффект не менее 12% их объема (т.е. окупающиеся за срок t_ок = 100 / 12 » 8 лет и менее). Так как кроме единовременных затрат на БК необходимо производить ежегодные затраты на их обслуживание, ремонт, отчисления на амортизацию, а также учитывать потери активной мощности в самих БК, годовые удель­ные приведенные затраты на БК определяют по форму­ле, руб/квар в год:

, (11.5)

где р_о – нормативы отчислений на обслуживание и ре­монт; р_А – на амортизацию; К_К и К_В –единовременные затраты на приобретение БК и ввод их в действие (при­обретение дополнительного оборудования, его доставка и монтаж), руб/квар; с_к —стоимость потерь в БК, руб/квар в год.

В соответствии с действующими нормативами р_о + р_а = 0,1 и формула (11.6) приобретает вид:

(11.7)

где з_к.К – составляющая затрат, определяемая стоимо­стью БК; з_в – составляющая затрат, определяемая стои­мостью монтажных работ, дополнительного оборудова­ния и его доставки к месту назначения.

Чем больше мощность БК, тем больше затраты на их установку и тем меньше затраты на потери в сети. Целью оптимизационной задачи является определение такой мощности БК, при которой суммарные затраты З = З_к + З_П принимают возможное наименьшее значение. На рис. 11.1 приведены качественные зависимости З_п , 3_К и 3 от мощности Q, передаваемой по сети. При начальной, нескомпенснрованной нагрузке узла Q_н затраты на БК З_к = 0, затраты на составляющие потерь соответст­вуют отрезкам З’_пр и 3’_{П Q} , а суммарные затраты – точке 3’. При снижении Q затраты на БК возрастают линей­но, затраты на передачу реактивной мощности снижают­ся в соответствии с квадратичной зависимостью, а на передачу активной З_пр остаются неизменными. При пол­ной компенсации реактивной нагрузки затраты на БК соответствуют точке З”_к , а затраты на потери – точке З’’_п = 3’_пр . Суммарные затраты вначале снижаются, за­тем, достигнув точки 0, начинают увеличиваться. В точке 1 они принимают значение, равное 3’, а при полной ком­пенсации 3’’.

Оптимальная (экономическая) мощность БК Q_к.э , при которой 3 = 3_MIN , соответствует точке 0. Мощность О_э = Q_Н – Q_К.Э целесообразно передавать в данный узел от электростанций или других источников реактивной мощности энергосистемы, так как ее компенсация приво­дит к увеличению суммарных затрат. Для нахождения оптимального решения используют тот факт, что в точке 0 производная d3 / dQ = 0 (касательная к кривой 3 при­нимает горизонтальное положение). Поэтому для полу­чения оптимального решения необходимо записать ана­литическое выражение целевой функции, взять


29-04-2015, 04:15