Построение систем электроснабжения (СЭС) разрезов отличается от общепринятых принципов, применяемых на промышленных предприятиях рядом особенностей, а именно:
- Электрические сети не являются автономными по отношению к факторам горного производства, поскольку они «привязаны» к горным работам и схеме вскрытия разреза или месторождения.
- Передвижной характер горных работ приводит к необходимости перемещать электрические сети по мере отработки участков месторождения, а поэтому в пределах одного разреза имеются стационарные сети, располагающиеся в безугольной зоне и служащие для питания главных подстанций, и передвижные, располагающиеся в зоне ведения горных работ.
- Срок службы электросетей ограничен длительностью отработки участка месторождения или группы пластов.
Обычно принято распределительные сети разрезов классифицировать либо по принципу построения — радиальные с питающими линиями, магистральные с питающими линиями и комбинированные, либо в зависимости от расположения относительно фронта горных работ — вдоль или поперек [1].
Такой подход не отражает главную особенность СЭС разрезов — зависимость их срока службы от факторов горного производства. Между тем, срок службы электрической сети определяет расходы на ее содержание и оказывает определенное влияние на показатели надежности.
Если при трассировке линии электропередачи не учитывается срок ее службы, а по мере подвигания горных работ такие сети нужно часто перемещать, в этом случае основную роль будут играть затраты на сооружение сети. С другой стороны, при большом сроке службы распределительной воздушной линии (ВЛ) основную часть затрат составляют затраты на обслуживание.
Обычно срок строительства распределительных линий разрезов из-за их малой протяженности не превышает одного года, а поэтому суммарные приведенные затраты определяются по формуле [2]:
где
- К- единовременные капитальные вложения
- Ен = 0,125 — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений
- Еа и EТР — коэффициенты отчислений на амортизацию, текущий ремонт и обслуживание
- Сэ — стоимость потерь электроэнергии, тыс.р./год
- Тн = 10 лет — нормативный срок окупаемости ВЛ
При сокращении срока службы линии электропередачи приведенные затраты возрастают, поскольку капитальные вложения полностью не окупают себя.
В случае, если затраты приводятся к фактическому сроку службы ВЛ, то убыток за счет увеличения приведенных затрат будет:
Где фактические приведенные затраты составят:
где
- tф — фактический срок службы ВЛ, лет.
Следовательно получаем:
Фактические приведенные затраты при эксплуатации зависят от множества эксплуатационных факторов, которые определяют длину, сечение, нагрузку, число потребителей, потери электроэнергии и др.
Приведенные затраты на эксплуатацию составят:
За нормативный срок службы ВЛ должна полностью окупиться и отчисления за этот срок определяются как:
Если ВЛ служит tф лет, то окупаемость будет ниже нормативной.
За срок службы tф окупится средств 3tф = КЕнtф, а остаток представляет собой убыток:
(1)
Поскольку срок службы ВЛ главным образом определяется факторами горного производства — скоростью подвигания забоя и уступов, схемой вскрытия, расположением ВЛ относительно направления подвигания забоя и уступов и др. Следовательно отношение, Ка= tф/ Тн отражает автономность линии электропередачи от факторов горного производства.
где
- а) Забойных ВЛ
- б) Распределительных ВЛ
Это отношение назовем коэффициентом автономности линии электропередачи разреза. При значении Ка= 1 ВЛ обладает полной автономностью по отношению к действующим факторам горного производства, а при Ка< 1 проявляется отсутствие автономности.
В формуле (1) не учтен убыток, обусловленный уменьшением отчислений от капитальных вложений на амортизацию. За время tф амортизация начисляется в размере За = К • Еаtф, а возможная амортизация за нормативный срок Тн будет За,н = КЕаТн.
Убыток с учетом амортизационных отчислений составит:
Для ВЛ на деревянных опорах с железобетонными пасынками или из пропитанной древесины значения коэффициента Еа по данным [2] составляет Еа=0,042-0,052.
Общий убыток определяется следующим образом:
Из приведенного анализа следует, что сокращение фактического срока службы ВЛ может привести к существенному увеличению общих приведенных затрат на систему электроснабжения.
Для выявления фактических значений, Ка были проанализированы схемы электроснабжения четырех разрезов Кузбасса: «Краснобродского», «Кедровского», «Сартакинского» и «Осинниковского», составленные на планах горных работ. Это позволило определить влияние факторов горного производства на срок службы ВЛ.
Очевидным было предположить, что малый срок службы приходится на линии относительно небольшой протяженности — ответвления от радиальных и магистральных участков ВЛ, спуски по уступам в забоях и др., а линии большой протяженности находятся на значительном расстоянии от уступа или забоя и надобность в их переносе по мере перемещения возникает реже.
Всего было получено 69 парных реализации изучаемых признаков — длины линий электропередачи I и фактического времени работы tф.
Предварительное сопоставление данных показало, что имеется два разнородных массива данных, различающихся сроком эксплуатации tф при относительно небольших расхождениях в длинах ВЛ.
Поэтому в качестве отличительного признака был принят срок службы tф. На основе расчетов коэффициентов корреляции установлено, что рассматриваемые признаки -I и tф связаны тесной стохастической связью.
В таблице приведены значения коэффициентов корреляции и коэффициенты линейной регрессии. На рис. 1, а, б показаны поля корреляции и прямые регрессии, а на рис. 2 — совмещенные прямые регрессии, построенные по уравнениям регрессии из таблицы, а также шкала коэффициента автономности Ка.
Выполненный анализ позволил разделить распределительные ВЛ разрезов на две группы, на срок службы каждой из которых горные факторы действуют по-разному:
- ВЛ группы 1 имеют длину 100 — 500 м и срок службы 0,6 — 3,0 лет и характеризуются полным отсутствием автономности СЭС от факторов горного производства (показатель автономности, Ка= 0,06 — 0,3).
- ВЛ группы 2 имеют большую длину и больший срок службы (соответственно I= 150- 2050 м и tф = 3,0 — 7,0 лет), чем В Л группы 1, а показатель автономности, Ка= 0,3 — 0,7 указывает на достаточно сильно выраженную автономность. В эту группу входят фронтальные и поперечные ВЛ, расположенные на бортах карьеров.
Эту особенность ВЛ разрезов необходимо учитывать при их проектировании, сооружении и эксплуатации.
Очевидно, что наиболее экономична ВЛ, обладающая полной автономностью по отношению к факторам горного производства. Однако выбрать трассу ВЛ таким образом, чтобы горные факторы не оказывали влияние на ее функционирование, практически трудно.
Поэтому, даже учитывая факторы надежности, можно ставить вопрос о необходимости поиска принципиально новых путей энергоснабжения крупных потребителей электроэнергии разрезов, которые могли бы быть альтернативой ВЛ с полным отсутствием автономности.
Список литературы
- Белых Б.П., Заславец Б.И. Распределительные электрические сети рудных карьеров. — М.: Недра, 1978.-239 с.
- Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 144 с.
Источник: Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса / А.Г. Захарова, Н.М. Шаулева // Вестник КузГТУ. — 2008. — №4. — C. 53-55
