Содержание к диссертации
Стр
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ ПОДЗЕМНОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ В СВЕТЕ ИЗМЕНЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИИ И МЕХАНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОБЫЧИ УГЛЯ 8
1.1 Технологические предпосылки совершенствования систем
подземного электроснабжения 8
1.2 Анализ эволюции механического оборудования,
обеспечивающего технологический процесс добычи угля 22
1.3 Анализ направлений наращивания энерговооруженности
подземных очистных, проходческих и транспортных машин .. .40
1.4 Анализ технической и методической готовности угольной
отрасли к переходу на новый уровень питающего напряжения
шахтных подземных электрических сетей 49
-
Задачи научного исследования 57
-
Выводы 58
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА ПЕРСПЕКТИВНОГО
УРОВНЯ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ШАХТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ 60
2.1 Обоснование возможных перспективных уровней
питающего напряжения шахтных электрических сетей 60
2.2 Технологический и технико-экономический базис решения
задачи по выбору перспективного уровня питающего напряжения
шахтных электрических сетей 64
-
Методические основы выбора перспективного уровня напряжения для подземных электрических сетей высокопроизводительных шахт 74
-
Обобщенный алгоритм выбора перспективного уровня напряжения шахтных подземных электрических сетей 82
2.5 Выводы 89
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ УРОВНЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ
ПОДЗЕМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
УГОЛЬНЫХ ШАХТ 91
3.1 Мониторинг, обработка и представление технико-
экономических показателей функционирования шахтных
электрических сетей с различными уровнями питающего
напряжения 91
3.2 Выбор перспективного уровня питающего напряжения
шахтных электрических сетей 104
3.3 Оценка технико-экономического эффекта от внедрения
перспективного уровня питающего напряжения шахтных
электрических сетей 129
3.4 Выводы 137
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ И НОРМАТИВНЫХ
ДОКУМЕНТОВ ПО ЭФФЕКТИВНОМУ ПЕРЕВОДУ НА ПЕРСПЕКТИВНЫЙ
УРОВЕНЬ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ШАХТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ 139
4.1 Задачи, решаемые при переводе шахтных электрических
сетей на перспективный уровень питающего напряжения 139
4.2 Выбор электротехнических параметров шахтных
электрических сетей, функционирующих с перспективным
уровнем питающего напряжения 152
4.3 Рекомендации по совершенствованию нормативной базы для
внедрения перспективного уровня питающего напряжения
шахтных электрических сетей 156
4.3.1 Технические требования к силовым гибким
экранированным кабелям на напряжение 3300 В для питания
подземного горно-шахтного оборудования 158
4.3.2 Технические требования к комплектным устройствам
управления на напряжение 3300 В 162
4.3.3 Технические требования к передвижным комплектным
трансформаторным подстанциям для питания горных машин
напряжением 3300 В 168
4.3.4 Технические требования к комбайновым асинхронным
электродвигателям на напряжение 3300 В 172
4.3.5 Рекомендуемые схемы электроснабжения очистных
участков с напряжением питания 3000 (3300) В 183
4.4 Выводы 188
заключение 189
ЛИТЕРАТУРА 191
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Кабели силовые гибкие шахтные экранированные
на напряжение 3,3 кВ марки КГЭкШ производства ОАО «НИКИ»
(г.Томск) 201
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Методические указания по электроснабжению, выбору и проверке электрических аппаратов, кабелей и
устройств релейной защиты в участковых сетях угольных шахт
(рудников) напряжением 3300 В 203
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Сертифицированная и допущенная к применению
в угольных шахтах России взрывобезопасная трансформаторная
подстанция типа H&R-TS/1500/6/3,300 производства фирмы
"Hansen & Reinders GmbH & Co.KG" (Германия) 236
приложение 4. Сертифицированная и допущенная к применению
в угольных шахтах России компактная станция управления MSL
9602-22-А производства фирмы «BARTEC Sicherheits-
Schaltanlagen GmbH» (Германия) 246
приложение 5. Сертифицированный и допущенный к
применению в угольных шахтах России комбайн очистной SL500
производства фирмы "Eickhoff Bergbautechnik GmbH"
(Германия) 253
Введение к работе
Актуальность работы. Угольная промышленность, занимая достойное место в топливно-энергетическом комплексе страны, претерпевает серьезные изменения в плане технологической и энергетической модернизации. Резкое увеличение производительности угольных шахт и нагрузки на забой, внедрение новых схем ведения очистных работ "лава-пласт" и лава-шахта" потребовали разработки новых средств механизации очистных работ в виде мощных энерговооруженных очистных комплексов. Создание мощных электроприводов для таких комплексов возможно только по пути увеличения напряжения, так как напряжение 1140 В исчерпало себя по многим причинам. Рост мощности очистных комплексов повлек за собой и рост мощности транспортных и проходческих машин, а также, в определенной степени, и вспомогательного электрооборудования. Стало проявляться хаотичное появление электрооборудования различной мощности при различных уровнях напряжения. В связи с этим установление рациональных уровней напряжения для электроприводов очистных машин в соответствии с требованиями технологических и электротехнических нормативов является актуальной научной задачей.
Целью работы является повышение эффективности систем подземного электроснабжения высокопроизводительных угольных шахт путем обоснования новых уровней напряжения.
Идея работы заключается в установлении возможности передачи большей мощности по кабельным линиям меньшего сечения и снижении потерь электроэнергии при переходе на перспективные уровни напряжения для электрооборудования высокопроизводительных угольных шахт.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна.
1. Математическая модель для установления перспективных уровней напряжения, характерных для новых технологических условий высокопроизводительных шахт, отличающаяся тем, что включает технологические, электротехнические и технико-экономические параметры, отражающие функционирование технологического процесса.
2. Аналитическая зависимость между экономически целесообразным уровнем питающего напряжения, мощностью электроприводов высокопроизводительных очистных машин и протяженностью подземных электрических сетей.
3. Аналитическая зависимость между уровнем напряжения, производительностью шахты, ее глубиной и нагрузкой высоковольтных подземных электрических сетей.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются достаточным объемом экспериментальных исследований, обработкой результатов и использованием методов регрессивного и математического анализа, удовлетворительной сходимостью результатов исследования (расхождение не превышает 12% при доверительной вероятности 0,95).
Научное значение работы состоит в разработке математической модели, устанавливающей перспективные значения напряжения для очистных машин высокопроизводительных шахт, в получении аналитических зависимостей между уровнем питающего напряжения, мощностью электроприводов высокопроизводительных очистных машин, протяженностью подземных электрических сетей, а также между уровнем напряжения, производительностью шахты, ее глубиной и нагрузкой высоковольтных сетей.
Практическое значение работы состоит в установлении экономически обоснованного уровня распределительного напряжения для подземных сетей высокопроизводительных шахт 10 кВ, а для питающих сетей - 3 кВ (3,3 кВ); в обосновании технических характеристик и требований к изготовлению электрооборудования на эти напряжения; в разработке характерных схем электроснабжения для различных технологических схем "лава-пласт" и "лава-шахта".
Реализация результатов работы. Технические характеристики и требования к изготовлению горного и рудничного электрооборудования на 3,3 кВ, экономическое обоснование уровня напряжения участковых электрических сетей 3,3 кВ использованы при разработке в ОАО Типроуглемаш" отечественного высокоэнерговооруженного очистного комплекса на напряжение питания 3,3 кВ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технических семинарах, проводимых в рамках "Неделя горняка" Московского государственного горного университета (г. Москва, 2007, 2008 и 2009 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ, в которых отражены ее основные положения, выносимые на защиту.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 112 наименований, 4-х приложений. Изложена на 261 странице машинописного текста, в том числе 246 страниц основного текста, 32 рисунков, 28 таблиц.
