IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017
ПОСТРОЕНИЕ СУТОЧНОГО ГРАФИКА НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДОБЫЧНОГО УЧАСТКА РУДНИКА «ИНТЕРНАЦИОНАЛЬНЫЙ» ПУТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Исходя из горно-геологических и горно-технических 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. Низкие прочностные характеристики руды и вмещающих пород позволили принять механический способ разрушения горных пород с помощью проходческих комбайнов.
В соответствии с этим 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».
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.
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.
Для построения суточного графика нагрузки электрооборудования добычного участка воспользуемся пакетом программ математического моделирования MatLab. Исходными данными являются технические характеристики установленного на объекте оборудования.
Рис. 1. Модель системы электроснабжения добычного участка.
Для моделирования необходимо рассчитать недостающие параметры для трансформатора, сопротивления линий и др. Найдём значения сопротивления и индуктивности для трансформатора:
====133,3 кВА – полная мощность в расчете на 1 фазу трансформатора;
===3,5 кВ – напряжение первичной обмотки;
===92 Ом – сопротивление первичной обмотки;
===0,38 кВ – напряжение вторичной обмотки;
===1,1 Ом – сопротивление вторичной обмотки;
===38,1 A – ток первичной обмотки;
===0,3 Гн – индуктивность первичной обмотки;
===351 A – ток вторичной обмотки;
===0,004 Гн – индуктивность вторичной обмотки.
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. Подставляем рассчитанные параметры в модель системы электроснабжения, которая приведена на рисунке 1.
Модель системы 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 (рис. 3) 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 (рис. 2).
Рис. 2. Суточный график нагрузки всего оборудования добычного участка.
На суточном графике нагрузки, на рисунке 2 отображена работа всего электрооборудования, 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. Таким образом, мы получили показатели трёхфазного и ударного токов короткого замыкания, которые отображены на рисунке 3.
Рис. 3. Ток короткого замыкания всей системы электроснабжения добычного участка.
В результате проделанного моделирования мы получили суточный график нагрузки электрооборудования добычного участка и график тока короткого замыкания. На графиках 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.
Список литературы:
1. Егорова А.А., Семёнов А.С., Петрова М.Н. // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2-2. С. 840.
2. Петрова М.Н., Семёнов А.С. // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3-2. С. 312-314.
3. Рушкин Е.И., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 341-342.
4. Рушкин Е.И., Семёнов А.С. // Технические науки - от теории к практике. 2013. № 20. С. 34-41.
5. Семёнов А.С. // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2014. Т. 11. № 1. С. 51-59.
6. Семёнов А.С. // Естественные и технические науки. 2013. № 4 (66). С. 296-298.
7. Семёнов А.С. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 5-3. С. 391-395.
8. Семёнов А.С. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 9-2. С. 29-34.
9. Семёнов А.С. // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3-2. С. 314-319.
10. Семёнов А.С. // Мир современной науки. 2013. № 1 (16). С. 12-15.
11. Семёнов А.С. Моделирование автоматизированного электропривода / методические указания. – М., 2012. – 60 с.
12. Семёнов А.С. // Наука в центральной России. 2012. № 2S. С. 23-27.
13. Семенов А.С. Основы моделирования электротехнических и электромеханических систем / методические указания. – М.: «Перо», 2016 – 48 с.
14. Семёнов А.С. Программа MATLAB / методические указания. – М., 2012. – 40 с.
15. Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С. 232-236.
16. Семёнов А.С. // Современная наука: тенденции развития. 2012. Т. I. С. 112-116.
17. Семёнов А.С. // Технические науки - от теории к практике. 2013. № 18. С. 71-77.
18. Семенов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М., Матул Г.А. // Естественные и технические науки. 2014. № 3 (71). С. 165-171.
19. Семёнов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М. Моделирование режимов работы электроприводов горного оборудования / монография. – Saarbrucken: LAP LAMBERT, 2013. – 102 с.
20. Семёнов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М. // Фундаментальные исследования. 2013. № 8-5. С. 1066-1070.
21. Семёнов А.С., Пак А.Л., Шипулин В.С. // Приволжский научный вестник. 2012. № 11 (15). С. 17-23.
22. Семёнов А.С., Рушкин Е.И. // В сборнике: Наука и инновационные разработки - Северу 2014. С. 195-199.
23. Семёнов А.С., Хазиев Р.Р. // Международный студенческий научный вестник. 2015. № 5-5. С. 694-698.
24. Семёнов А.С., Хубиева В.М., Кугушева Н.Н. Моделирование режимов работы систем электроснабжения горных предприятий / монография. – М.: «Перо», 2015. – 100 с.
25. Семёнов А.С., Хубиева В.М., Петрова М.Н. // Фундаментальные исследования. 2015. № 10-3. С. 523-528.
26. Хубиева В.М., Петрова М.Н., Семёнов А.С. Проектирование электропривода подборщика путем моделирования / методические указания. – Saarbrucken: LAP LAMBERT, 2015 – 96с.
27. Шипулин В.С., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 344-347.
28. Semenov A.S., Shipulin V.S. // Europaische Fachhochschule. 2013. № 1. С. 228-230.