Основы электроснабжения горных предприятий

Памяти учителей наших 

посвящается 

московский 
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С О В Е Т 

Председа т 
ель 

Л.А.ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

л.хгнтнс 

Члены редсовета 

И.В. ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИН 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

э.м. соколов 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В.ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИВ 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

московского 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

ректор МГГУ; 

чл.-корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН
академик РАН 

академик РАН 

академик МАН ВШ 

академик РАН 

профессор 

академик РАН 

академик РАН 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 

П.А. Ппащанский 

основы 

ЭПЕКТРОСНАБ~НИЯ 

ГОРНЫХ 

ПРЕДПРИЯТИЙ 

Издание второе, исправленное 

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской 

Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебника для 

студентов вузов, обучающихся по специальности •Электропривод и автоматика прамышленных установок и технологических комплексов»(квалификация- горный инженер) направления подготовки дипломированных 

специалистов •Электротехника, электромеханика и злектротехнологии» 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

МОСКОВСКОГОГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2 
о о 6 

у 
дк 621.3 1 :622(075 .8) 

ББК 31.27:3 1.28 

п 37 

Федеральная целевая прогр(l}wма <<Культура России>>, подпрограмма 

<<Поддержка полиграфии и книгоиздания России» 

Экспертиза проведена 

Учебно-методическим объединением высших учебных заведений 

Российской Федерации по образованию в области горного дела 

(протокол М 51 от 28.01.04) 

Книга соответствует <<Гигиеническим требованиям к изданиям книжным 

для взрослых. Сан ПиН 1.2.1253-03», утвержденным Главным государственным 

санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Рецензенты: 

• 
кафедра ((Теоретическая элеJЩ>отехника и элеJЩ>ификация нефтяной и газовой 

промъштенности» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (зав. кафедрой проф., д-р техн. 

наук М. С. Ершов); 
• 
действительный член Академии горных наук, проф., д-р техн. наук А. Т Ерыгин (зав. 

отделом ШIКОП РАН); 
• 
д-р техн. наук, проф. С.И. Гамазин [Московский энергетический инстmуr (Технический университет)] 

Плащанекий Л.А. 

П 37 
Основы элеюроснабжеЮIЯ горных предприятий: Учебник для вузов. 

2-е изд., исправ. М.: Издательство Московского государственного 

горного университета, 2006.- 499 с.: ил. 
ISBN 5-7418-0441-1 (в пер.) 

Приведсны категории элекчюприемников с точки зрения надежности и их характерисrики, методы определения электрических нагрузок. Рассмотрены персходные процессы, методы выбора напряжения и определения качества электрической энергии. Даны 

общие сведения о подстанциях, элементах и аппаратах системы электроснабжения. Изложены вопросы защиты электроустановок от анормальных режимов и переналряжений, 

а таюке устройства заземляющей сети, автомаmзации и эксплуатации систем элекчюснабжения. В каждом разделе даны контрольные вопросы и темы рефератов д11Я самостокrелъной работы. 

Для сrудентов вузов, обучающихся по специальности «Электропривод и автомаmка 

промышлеииых установок и технологических комплексов» (квалификация- горный инженер) направления подготовки дипломированных специалистов «Электротехника, электромеханика и электротехнолоrии». Может бъпъ полезен сrудетам других специальностей, а таюке асrmрантам и инженерно-техническим рабслмикам горной промышленности. 

ISBN 5-7418-0441-1 

УДК 621.31:622 (075.8) 

ББК 31.27:31.28 

© Л.А. Плащанский, 2005, 2006 

©Издательство МГГУ, 2005,2006 

©Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2005, 2006 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Учебник «Основы электроснабжения горных предприятий» написан по 

программе дисциплины «Основы электроснабжения» для специальности 

«Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов (квалификация- горный инженер) с учетом опыта чтения 

данного курса в Московском государственном горном университете. 

Настоящий учебник для вузов развивает положения учебно-методических изданий кафедры электрификации горных предприятий. 

В учебном плане курс «Основы электроснабжения» базируется на курсах «Теоретические основы электротехники», «Метрология», «Электрические и электронные аппараты», «Электрические машины», «Электрический 

привод», «Преобразовательная техника», «Физические основы электроники». 

В свою очередь, содержание этой дисциплины служит базой для профилирующих курсов квалификационной специализации по электрификации 

горного производства (при открытом и подземном способах добычи полезного ископаемого), городского подземного строительства, управлению энергохозяйством горных предприятий. 

Учитывая специфику отраслевого характера, горный инженер по указанной специальности должен обладать знаниями, умениями и навыками 

проектировщика, электромонтажника и наладчика при новом строительстве и техническом перевооружении действующего предприятия, а как специалист-эксплуатационник обеспечивать развитие систем электроснабжения и их безаварийную работу. 

Система электроснабжения, используя выработанную и получаемую 

электроэнергию, эксплуатируя различное электротехническое оборудование, обеспечивает любой технологический процесс достаточной и качественной электроэнергией, способствуя росту производства. 

Особые технические решения в области электроснабжения промышленных, а особенно горных предприятий, обиаружились уже в 20--30 годы 

прошлого столетия, когда в работах Н.В. Копытова и В.С. Либермана были 

сформулированы основные требования и положения по расчету электрических нагрузок, выбору силовых трансформаторов и их размещению, формированию электрических сетей, выбору напряжения и др. Дальнейшее 

фундаментальное развитие эти и смежные с ними вопросы нашли в трудах 

А.А. Ермилова, Г.М. Каялова, Т.А. Константинова, С.А. Ульянова, А.А. 

Гайца, А.А. Федорова, В.И. Гордеева, В.В. Шевченко, Л.В. Гладилина, 

М.И. Озерного, В.Н. Винославского, С.А. Волотковского, И.В. Жежеленко. 

Основное отличие настоящего учебника заключается в необходимости 

дать будущему специалисту знания по более широкому кругу вопросов 

электроснабжения, поскольку в своей практической деятельности на горных 

5 

предприятиях ему придется решать задачи, связанные с электроприводом, 

электроснабжением и автоматикой, поэтому содержанием одного из базисных курсов в системе подготовки «горного инженера-электромеханика» является комплексное изучение вопросов, связанных с передачей, преобразованием и распределением электроэнергии между потребителями горных 

предприятий с различным способом добычи полезного ископаемого. 

Особое внимание уделено методам расчетов, на которых базируется 

выбор электрооборудования, методам защиты электроустановок от перенапряжений, повреждений и анормальных режимов работы и защиты персонала от поражения электрическим током, а также технико-экономической 

оценке рассматриваемых схемных и конструктивных решений. 

Автор благодарен рецензентам за ценные замечания и коллективу кафедры за поддержку в процессе подготовки рукописи. 

Не считая книгу свободной от недостатков, автор с признательностью 

примет замечания и пожелания, касающиеся ее содержания. 

Глава J 

СИСТЕМЫ 

ЭПЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 

ГОРНО-ПРОМЫШПЕННЫХ 
РАЙОНОВ 

И ПРЕДПРИЯТИЙ 

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

1.1.1. Система и ее составные части 

Приемник электроэнергии аппарат, машина, механизм, в котором 

происходит преобразование электрической энергии в механическую, световую, тепловую и другие виды для ее использования. Он присоединен непосредственно к электрической сети и получает питание от источника независимо от его местоположения. 

Совокупность аппаратов, машин, линий, вспомогательного оборудования и помещений, предназначенных для производства, преобразования, распределения, накопления и передачи электроэнергии, называется электроустановкой. 

Группа электроустановок, объединенных основным технологическим процессом или сопровождающих его в рамках целого предприятия, цеха или 

участка образует потребитель электрической энергии, а обеспечение потребителей электроэнергией называется электроснабжением. 

С целью лучшего использования мощностей источников питания (электростанций) и достижения наивыгоднейших режимов они работают параллельна на общую сеть. В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, связанных между собой общностью режима в непрерывном процессе 

производства, преобразования и распределения электрической и тепловой 

энергии, называют электрической системой. 

Составными частями электрической системы являются электрические станции, подстанции, линии электропередачи и тепловые сети. Электрической 

станцией называют электроустановки, служащие для производства электрической и тепловой энергии. Если тепловые электростанции вырабатывают 

только электроэнергию, то они называются конденсационными, так как отработанный пар направляется в конденсаторы, где теплота параобразования теряется в охлаждающей воде. Если же помимо электрической вырабатывается и тепловая энергия, то такие электростанции называются теплоэлектрические (ТЭЦ). 

Помимо электростанций в электрическую часть энергосистемы входят 

электрические сети, состоящие из подстанций, распределительных и переключательных пунктов, которые служат для передачи и распределения электрической энергии. 

Подстанцией называется электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, 

устройств управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от выполняемой функции они могут быть трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП). Если трансформатор поставляется комплектно с 

9 

распредустройствами напряжением до и выше 1 кВ, то такое сочетание образует комплектную трансформаторную подстанцию (КТП или КПП). 

Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии, содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, устройства защиты и 

автоматики, а также вспомогательные устройства. В зависимости от исполнения они могут быть открытыми (ОРУ) и закрытыми (ЗРУ). Распредустройства могут состоять полностью или частично из закрытых шкафов со 

встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, приборами, т.е. подготовленными для монтажа- комплектными для внутренней установки (КСО или КРУ) и для наружной (КРУН). 

Линиями электропередачи называется система проводов, служащих для 

передачи электроэнергии от электростанций к потребителям и распределения между электроприемниками. 

Часть электрической системы, состоящая из генераторов, распределительных устройств, электрических сетей и электроприемников, называется 

электрической системой, а часть энергетической системы, включающая все 

ее составные части, кроме электроприемников, называется системой электроснабжения. 

1.1.2. Климатические условия работы и классификация электрооборудования по защите от внешней среды 

Надежная работа электрооборудования зависит от места расположения 

его при эксплуатации. В соответствии с этим ГОСТ устанавливает пять категорий электрических изделий. 

Изделия, предназначенные для работы на открытом воздухе, относятся 

к первой категории. 

Изделия, предназначенные для работы под навесом или в помещениях, 

где колебания температуры воздуха и влажности практически не отличаются от колебаний на открытом воздухе, относятся ко второй категории. Для 

этих условий эксплуатации характерен сравнительно свободный доступ наружного воздуха. 

К третьей категории относится оборудование для работы в закрытых 

помещениях с естественной вентиляцией, где климатические условия не регулируются, колебания температуры и влажности, а также воздействие пыли и песка значительно меньше, чем на открытом воздухе (каменные, бетонные, деревянные помещения, металлические с теплоизоляцией). 

Если электрооборудование предназначено для работы в отапливаемых 

или охлаждающихся, хорошо вентилируемых производственных помещениях и выработках (подземных), то оно относится к четвертой категории, 

так как ограждено от воздействия солнечной радиации, атмосферных осадков, воздействия песка и пыли. 

К пятой категории относится электрооборудование, предназначенное 

для работы во влажных помещениях (в том числе в подземных выработках), 

в почве, т. е. в местах длительного наличия воды или частой конденсации 

влаги. 

10