Электрооборудование и электроснабжение горных организаций (предприятий)

предлагаю использовать учебник Назарова АИ. «Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий»

г. Кировск 2006г. В качестве вспомогательной литературы – любые учебники для средних и высших учебных заведений «Электроснабжение промышленных предприятий», ПУЭ издание 7

Электроснабжение – комплекс мероприятий и технических средств по обеспечению потребителей электрической энергией.

от электроэнергетических систем. Временные (сезонные) или небольшие горнорудные (например карьеры

по добыче строительных материалов, золотодобычные предприятия и т.п.) обычно получают электроэнергию от собственных источников питания (дизельные и ветровые генераторы и т.п.).
Электроэнергетическая система – совокупность технических средств и организационных мероприятий по генерации (производству) электроэнергии ее передаче по электрическим сетям и распределения по потребителям.
Потребитель электрической энергии – электроприемник(и) объединенные общим технологическим процессом на территории промышленного предприятия.
Электрическая сеть - совокупность электроустановок для распределения электри-ческой энергии. В состав электрической сети входят понизительные (повыситель-ные) станции, распределительные устройства, воздушные (ВЛ) и кабельные (КЛ) линии электропередачи, токопроводы и вспомогательные устройства (элементы релейной защиты и автоматики, телемеханики, учета электроэнергии, устройства безопасности

на три группы:
I категория – электроприемники, перерыв в электроснабжении которых

может повлечь:
угрозу жизни и здоровья людей, значительный технологический ущерб предприятию или нару-шение функционирования коммунального хозяйства, массовый брак продукции, нарушение технологического процесса. На горных предприятиях к таким потребителям относятся – водоотлив, вентиляторно - калориферные установки, людские подъемные установки, обогатительные фабрики, системы пожаротушения.
Потребители I категории должны иметь не менее 2-х независимых источников питания.
Независимый источник питания – источник питания напряжение на котором сохраняется при исчезновении напряжения на другом (других) источниках питания. К числу независимых источников питания относятся две системы шин (две секции шин в старых методических пособиях и литературе) электростанции или подстанции. Так же должны соблюдаться следующие условия:
каждая система шин имеет питание от своего независимого источника;
системы шин не связаны между собой или имеют связь автоматически отличающуюся при нарушении нормальной работы одной из систем шин.

правило, все системы шин имеют секционирование.
Секционирование – разделение системы шин

на секции одной ступени напряжения посредством коммутационного аппарата. Каждая секция имеет независимый источник питания.
Перерыв в электроснабжении I категории электроприемников допускается только на время автоматического восстановления питания.
Из I категории электроприемников также выводится особая группа объектов электроснабжения, бесперебойная работа которых влияет на массовую угрозу жизни и здоровья людей, возможности несанкционированных взрывов и пожаров но дорогостоящем оборудовании. Такие объекты, как правило, имеют питание от двух взаиморезервирующихся источников питания по разным линиям электропередачи, которые никогда не идут вместе (на одних опорах ВЛ, в одних кабельных каналах КЛ). Так же для особой группы электроприемников должен быть предусмотрен третий источник питания.
II категория – электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь массовый недовыпуск продукции, простоям технологического процесса, нарушению работы транспорта, качества жизни населения. В горной промышленности к таким объектам относят центральные понизительные подстанции горизонтов, карьеры, цеха обогатительных фабрик.

правило осуществляется от двух взаиморезервируемых источников питания.
Перерыв электроснабжения электроприемников II

категории допускается на время включения электроэнергии от второго источника питания дежурным персоналом.
III категория – все остальные приемники, не попадающие под действие первых двух категорий электроснабжения.

вспомогательного оборудования вместе со зданиями, сооружениями и помещениями в которых

они установлены для производства, преобразования, трансформации, передачи и распределения электроэнергии.
Делятся :
по условиям электробезопасности на электроустановки низкого – до 1000В и высокого напряжения – выше 1000В. (в горной промышленности электроустановки на напряжение 1140 В относятся к низковольтным).
по напряжению – на электроустановки низкого напряжения (НН) – до 1 кВ (в горной промышленности электроустановки на напряжение 1,1 кВ относятся к низкому напряжению); среднего напряжения 2 (СН2) – от 1 кВ до 35 кВ; среднего напряжения 1 (СН1) – от 35 кВ до 110 кВ; высокого напряжения – 110кВ и выше.
по условиям эксплуатации – на наружные (открытые) – не защищенные от атмосферных воздействий; на внутренние (закрытые) – внутри зданий и сооружений (защищены от атмосферных воздействий).

установлены электроустановки (кроме элементов электроосвещения).
Электропомещения делятся:
по степени влажности на: сухие

– влажность воздуха до 60%; влажные – влажность воздуха 60 – 75%; сырые – влажность воздуха выше 75%; особо сырые - влажность воздуха около 100%;
по температуре эксплуатации электрооборудования на: нормальные – температура воздуха до +35 С; жаркие - температура воздуха выше +35 С;
по токопроводности пыли на: с токопроводящей пылью и с нетокопроводящей пылью.
Так же подразделяют помещения с активной химической или биологической средой.
По степени опасности поражения людей электрическим током на:
- помещения без повышенной опасности – отсутствуют особые условия опасности;
- помещения с повышенной опасностью – имеют следующие условия опасности
токопроводящяя пыль или сырость;
токопроводящий пол (металлический, земляной, железобетонный и т.д.)
в помещениях имеется возможность прикосновения человека к токопроводящим частям

условий:
особой сырости;
наличие активной химической или биологической

среды;
наличие двух и более факторов помещений с повышенной опасностью.

(преобразования) электрической энергии и последующей выдачи ее в электрические сети

систем электроснабжения и (или) непосредственно к потребителям. Делятся:
по виду использованной для генерации (преобразования) энергии: атомные станции (АЭС) – используют энергию расщепляющихся материалов; теплоэлектростанции (ТЭС, ГРЭС, КЭС (конденсационные станции) –используют образующуюся при сжигании энергию угля, газа, нефтепродуктов, органических производных (биотопливо, дрова, брикеты и т.д.); гидроэлектрические станции (ГЭС) – используют энергию разности уровней водных потоков; фотоэлектростанции (ФЭЭС – название неофициальное) – используют энергию прямого преобразования света в электрический ток при помощи фотопреобразовательных элементов; солнечные электростанции (СЭС) – используют тепловую энергию солнца; ветроэлектростанции (ВЭС) – используют энергию ветровых потоков; приливные электростанции (ПЭС) - используют силу приливных течений морей; геотермальные (гидротермальные) станции (ГТЭС) – используют внутреннее тепло Земли.
по принципу преобразования энергии: тепловые (АЭС,ТЭС, КЭС, ГРЭС,СЭС, ГТЭС) – перегретый пар подается на лопасти генераторов; с механическим преобразованием энергии (ГЭС, ПЭС, ВЭС) – непосредственно передают энергию гидравлических потоков на лопасти генераторов;

солнечный свет в электроэнергию.
В Российской Федерации почти

все электростанции объединены в районы электроснабже-ния, а те в свою очередь, в единую энергосистему (ЕЭС) России. Так же в нее входит ряд, сопредельных с Российской Федерацией государств.
В любом районе электроснабжения есть электростанция задающая частоту электрических сетей. Это электростанция с наиболее большим объемом генерирующих мощностей. В Мурманской области это Кольская атомная станция. Это необходимо по следующей причине:
в случае повреждения внешних сетей ВН (например из-за короткого замыкания) может возникнуть сбой частоты электрической сети, чтобы недопустить этого необходим мощный генератор, который бы не дал электрической системе войти в резонанс и ухудшить качество электроснабжения.
На всех электростанциях установлены генераторы которые вырабатывают напряжение 6, 10, 15, 20, 24, 27 кВ. Электроэнергия от генераторов идет к повысительным подстанциям и увеличивается до нужного значения.

и распределения электроэнергии. Состоит из распределительного устройства высшего напряжения(РУВН), силовых

трансформаторов и преобразователей, распределительного устройства низшего напряжения(РУНН), устройств защиты, управления и телемеханики. Так же в состав подстанции входит вспомогательное оборудование (аккумуляторное хозяйство, компрессорное хозяйство и т.п.). Подстанции делятся:
РПС – районная подстанция; ГПП – главная понизительная подстанция; ЦРП (ГРП) – центральный или главный распределительный пункт; РП – распределительный пункт; ПРП –передвижной распределительный пункт (в основном применяется в условиях карьеров); ТП-трансформаторная подстанция (установлены только трансформаторы); КТП – комплектная трансформаторная подстанция (имеет в составе также РУВН и РУНН); ЦПП –центральная подземная подстанция (питание горизонта (нескольких горизонтов)); УПП –участковая подземная подстанция

получают электрическое питание по следующей цепи:
электростанция

ФСК (Федеральная сетевая компания
(сети ВН обычно 220 кВ и выше)) МРСК (Межрегиональ-
ная сетевая компания (сети ВН (до 220 кВ) и СН1 и СН2))
предприятие (сети ВН, СН1, СН2, НН)

- 50 Гц (отклонение 0,5 Гц).
Уровни напряжения – ВН

– до 220 кВ (150 кВ для АО «Апатит»)
СН1 – 110 кВ
СН2 – 35 кВ, 27 кВ (только ж/д транспорт), 10 кВ, 6 кВ (переменный ток)
- 3,3 кВ – постоянный ток (ж/д транспорт)
НН - 1100 В, 660 В, 380 В, 220 В, 127 В, 42 В (36 В – старый стандарт),
24В, 12В (переменный ток)
275 В, 400 В (постоянный ток для локомотивной откатки шахт и
рудников)
По напряжению допускается отклонение +5%, - 10%.
Напряжение делится на базисное (на шинах РУНН трансформатора (генератора)) и номинальное (в сети). Они отличаются примерно на 5% для компенсации потерь напряжения в ВЛ и КЛ (например номинальное 380В – базисное 400В или номинальное 6 кВ – базисное 6,3 кВ).

кВ с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на

землю) – сети 110 кВ и выше;
электроустановки выше 1 кВ с эффективно изолированной нейтралью нейтралью (с малыми токами замыкания на землю) – сети 6 – 35 кВ;
электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью (применяются в общепромышленных предприятиях и на поверхности рудников и шахт);
электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью (применяются в подземных условиях).

заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии

с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» - комбинированный и раздельный.
T — заземление.
N — подключение к нейтрали.
I — изолирование.
C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.
В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.
1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)
Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами

нулевых проводников.
Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется

подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является

традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..
Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .
Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический выключатель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в особоопасных помещениях.
В настоящее время данная система заземления сохранилась только в старых постройках, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и

внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было

создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» - ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».
Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую

защиту проводника комбинирован-ной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.
При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения (УЗО), а также осуществление технических мер грозозащиты.

нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но

не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такая система используется для питания подземных электроприемни-ков, в лабораториях, медицинских учреждениях.
Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

сущность «ноля» в электроустановках.