Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса

Построение систем электроснабжения (СЭС) разрезов отличается от общепринятых принципов, применяемых на промышленных предприятиях рядом особенностей, а именно:

  1. Электрические сети не являются автономными по отношению к факторам горного производства, поскольку они «привязаны» к горным работам и схеме вскрытия разреза или месторождения.
  2. 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.
  3. 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]:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 1

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:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 2

Где фактические приведенные затраты составят:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 3

где

  • tф — фактический срок службы ВЛ, лет.

Следовательно получаем:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 4

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:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 5

За нормативный срок службы ВЛ должна полностью окупиться и отчисления за этот срок определяются как:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 6

Если ВЛ служит tф лет, то окупаемость будет ниже нормативной.

За срок службы tф окупится средств 3tф = КЕнtф, а остаток представляет собой убыток:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 7

(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.

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 8
Рис. 1 - Поля корреляции и прямые регрессии при разных пределах реализации to и I

где

  • а) Забойных ВЛ
  • б) Распределительных ВЛ
Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 9
Рис. 2 – Совмещенные прямые регрессии
Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 10
Таблица 1 - Результаты расчета статистик tф и I

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:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 11

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:

Оценка влияния факторов горного производства на срок службы электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 12

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

  1. Белых Б.П., Заславец Б.И. Распределительные электрические сети рудных карьеров. — М.: Недра, 1978.-239 с.
  2. 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

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org