CC BY
32
А.М. Истомин, Г.М. Петров, Е.В. Антипов
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ОСВЕЩЕНИЯ В ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ
Выполнено исследование электрической сети освещения при питании от осветительных аппаратов различной мощности с различными напряжениями вторичной осветительной сети. Получены зависимости потери напряжения в трансформаторе, потери напряжения в кабельной сети и зависимости 3-х фазных и 2-х фазных токов короткого замыкания.
Ключевые слова: освещение, светильники, осветительные трансформаторы, агрегаты и аппараты, подземные горные выработки.
Общие сведения
Затраты электроэнергии на искусственное освещение относительно невелики (до 20%) и зависят от отрасли промышленности [5], однако Федеральный закон № 261-Ф3 [4] определяет основные требования по энергосбережению и повышению энергетической эффективности во всех электрических сетях промышленных предприятий.
В РФ в настоящее время применяется огромное количество различных источников света, которые по своим параметрам широко отличаются друг от друга. В работе [8] дана оценка эффективности различных источников света. В работе [7] описаны устройство и условия применения светильников в подземных горных выработках, где в настоящее время все большее применение находят светодиодные светильники, основными достоинствами которых являются низкое энергопотребление; срок службы, достигающий 50 тыс. часов; механическая прочность; а также возможность получения насыщенных цветов. Соотношение цена/качество таких ламп является оптимальным.
Исследование осветительных сетей в горных выработках
Согласно нормативным документам для освещения подземных горных выработок, в зависимости от специфики и условий эксплуатации, должны применяться рудничные светильники в специальном исполнении [1—3]. В осветительных сетях под-
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 3. С. 82-91. © 2017. А.М. Истомин, Г.М. Петров, Е.В. Антипов.
УДК 622.012.2
земных горных выработок разрешается применение напряжения не выше 220 В. Для освещения выработок с повышенной влажностью, а также на проходческих машинах и механизмах (щитах, укладчиках тоннельной обделки, передвижных металлических подмостях, бурильных установках и агрегатах) напряжение должно быть не более 42 В. Для ручных переносных светильников допускается напряжение не выше 12 В.
Для питания цепей освещения используются осветительные трансформаторы, аппараты и пусковые агрегаты. Данные агрегаты и аппараты осуществляют защиту: от токов двухфазных и трехфазных КЗ осветительной сети; от токов утечки на землю при снижении сопротивления изоляции отходящих линий ниже критической величины; от замыкания и обрыва цепи дистанционного управления, а также блокировку от подачи напряжения на поврежденную осветительную сеть.
С применением светодиодных светильников резко снизилась установленная мощность осветительной сети, что повлекло за собой применение осветительных трансформаторов малой мощности. В работах [7] и [8] были выполнены расчеты осветительных сетей в подземных горных выработках, на основании которых доказана целесообразность применения трехфазных Таблица1
Технические характеристики аппаратов типа АОШ
Наименование параметра Тип изделия
АОШ-3Ф-0,8-660-380/36 (127-220) АОШ-3Ф-1,6-660-380/36 (127-220) АОШ-3Ф-2,5-660-380/36 (127-220) АОШ-3Ф-5,0-660-380/36 (127-220)
Исполнение РН
Степень защиты 1Р 54
Номинальная мощность, кВА 0,8 1,6 2,5 5,0
Номинальное напряжение обмотки высшего напряжения, В 660-380 660-380 660-380 660-380
Номинальное напряжение обмотки низшего напряжения, В 36 (127-220) 36 (127-220) 36 (127-220) 36 (127-220)
Габаритные размеры, мм, не более 450x600x230 525x615x425
Масса, кг, не более 36 44 56 67
00 -с*
Таблица 2
Расчетные данные аппарата А01Н-0,8
и, 1ном. тр7 в £ ном.тр' ВА ^2ном.тр' В Лном' А « . , мм2 ПШ1 I ал.ном' А Аст1 А Р , КЗ шш" А ь тах кз7 КМ ^'1 тах' КМ Тип аппарата втхо "^каб. о.с' м Р г о.С. 111111 "^каб. р тах' м
690, 400 жила — Си 800 37,4 12,34974 3x1,5+1x1,5 13 39 58,5 0,024162 0,014064 ВМ-63 В13 14,1 0,658865 23,07798
800 37,4 12,34974 3x2,5+1x1,5 13 39 58,5 0,042031 0,02344 ВМ-63 В13 23,4 0,605512 42,51848
800 37,4 12,34974 3x4+1x2,5 13 39 58,5 0,06906 0,037503 ВМ-63 В13 37,5 0,591835 69,8978
800 37,4 12,34974 3x6+1x4 13 39 58,5 0,088818 0,056255 ВМ-63 В13 56,3 0,675471 89,62268
800 37,4 12,34974 3x10+1x6 13 39 58,5 0,143131 0,093759 ВМ-63 В13 93,8 0,695287 144,3324
690, 400 жила — А1 800 37,4 12,34974 3x1,5+1x1,5 Не проходит по нагреву рабочим током
800 37,4 12,34974 3x2,5+1x1,5 13 39 58,5 0,025418 0,014046 ВМ-63 В13 14 0,600766 25,70654
800 37,4 12,34974 3x4+1x2,5 13 39 58,5 0,04287 0,022474 ВМ-63 В13 22,5 0,574177 43,42035
800 37,4 12,34974 3x6+1x4 13 39 58,5 0,055817 0,033711 ВМ-63 В13 33,7 0,648428 56,37571
800 37,4 12,34974 3x10+1x6 13 39 58,5 0,089741 0,056185 ВМ-63 В13 56,2 0,668782 90,57486
690, 400 жила — Си 800 133 3,472784 3x1,5+1x1,5 4 12 18 0,232855 0,088883 ВМ-63 В4 88,9 0,475896 241,1254
800 133 3,472784 3x2,5+1x1,5 4 12 18 0,364829 0,14814 ВМ-63 В4 148,1 0,49913 376,9413
800 133 3,472784 3x4+1x2,5 4 12 18 0,677359 0,23702 ВМ-63 В4 237 0,445034 703,6306
800 133 3,472784 3x6+1x4 4 12 18 1,017395 0,35553 ВМ-63 В4 355,5 0,444576 1056,906
800 133 3,472784 3x10+1x6 4 12 18 2,249848 0,59255 ВМ-63 В4 592,6 0,357483 2361,295
690, 400 жила — А1 800 133 3,472784 3x1,5+1x1,5 4 12 18 0,133926 0,053263 ВМ-63 В4 53,3 0,491198 138,4766
800 133 3,472784 3x2,5+1x1,5 4 12 18 0,22956 0,088772 ВМ-63 В4 88,8 0,48069 237,6016
800 133 3,472784 3x4+1x2,5 4 12 18 0,372398 0,14203 ВМ-63 В4 142 0,475591 385,6362
800 133 3,472784 3x6+1x4 4 12 18 0,631215 0,21305 ВМ-63 В4 213,1 0,432831 656,5537
800 133 3,472784 3x10+1x6 4 12 18 1,031197 0,35509 ВМ-63 В4 355,1 0,439562 1071,815
690, 400 жила — Си 800 231 1,154401 3x1,5+1x1,5 2 6 9 0,898506 0,28092 ВМ-63 В2 149,2 0,404909 934,9688
800 231 1,154401 3x2,5+1x1,5 2 6 9 1,587579 0,4682 ВМ-63 В2 248,7 0,386931 1655,311
800 231 1,154401 3x4+1x2,5 2 6 9 4,089129 0,74912 ВМ-63 В2 398 0,267204 4333,609
800 231 1,154401 3x6+1x4 2 6 9 16,76136 1,1237 ВМ-63 В2 597 0,12228 18 385,08
800 231 1,154401 3x10+1x6 2 6 9 433,35 1,8728 ВМ-63 В2 995 0,014503 522076,4
690, 400 жила — А1 800 231 1,154401 3x1,5+1x1,5 2 6 9 0,540117 0,16834 ВМ-63 В2 89,4 0,403923 562,096
800 231 1,154401 3x2,5+1x1,5 2 6 9 0,884954 0,28057 ВМ-63 В2 149,1 0,409326 920,4274
800 231 1,154401 3x4+1x2,5 2 6 9 1,637351 0,44891 ВМ-63 В2 238,5 0,365594 1711,473
800 231 1,154401 3x6+1x4 2 6 9 3,327114 0,67336 ВМ-63 В2 357,7 0,288723 3514,038
800 231 1,154401 3x10+1x6 2 6 9 17,82513 1,1223 ВМ-63 В2 596,2 0,116454 19 593,94
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Рис. 1. Потери напряжения в трансформаторе и кабельной сети
35
34
33
32
31
30
29
40
35
30
25
20
15
10
5
0
70
60
50
40
30
20
10
0
2.,
т I
0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
зухфазные токи КЗ в кабельной осветительной линии при пита-гпарата АОШ-0,8
0,02 0,04 0,06 0,08 ОД 0,12
Рис. 2. Двухфазные токи КЗ в кабельной осветительной линии при питании от аппарата АОШ-0,8
осветительных трансформаторов мощностью 0,8 и 1,6 кВ-А. ООО «Промышленное предприятие шахтной электроаппаратуры» (ООО «ПП ШЭЛА») с 2014 г. приступило к выпуску осветительных аппаратов АОШ-0,8; АОШ-1,6; АОШ-2,5 и АОШ-5,0 [6].
В табл. 1 представлены технические характеристики трехфазных осветительных аппаратов, выпускаемыми ООО «ПП ШЭЛА».
В данной работе были выполнены основные расчеты по осветительным трансформаторам и осветительным кабельным сетям с целью определения потерь напряжения в осветительных трансформаторах разной мощности, потерь напряжения в кабельных осветительных сетях, расчет 3-х и 2-х фазных токов короткого замыкания в отходящих кабельных линиях. При выполнении расчетов были использованы материалы [7—12]. В табл. 2 приведены расчетные данные осветительного аппарата АОШ-0,8 и питаемых от него осветительных кабельных сетей.
На рис. 1 представлены зависимости потери напряжения в трансформаторе аппарата АОШ-0,8 и в осветительной кабельной сети при различном напряжении вторичной обмотки трансформатора. На рис. 2 приведены зависимости 2-х фазных токов короткого замыкания в осветительной кабельной сети с медными и алюминиевыми жилами при питании от осветительного трансформатора АОШ-0,8 с различными номинальными напряжениями во вторичной обмотке трансформатора.
В работе также были получены соответствующие зависимости и от других осветительных аппаратов АОШ, выпускаемых ООО «ПП ШЭЛА».
Выводы
Полученные зависимости могут быть приняты к использованию при проектировании осветительной сети в подземных горных выработках промышленных предприятий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. — М.: ЗАО «Энергосервис», 2002.
2. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95. — М., 2011.
3. ГОСТ Р 55733-2013 Освещение подземных горных выработок. Основные требования и методы измерений. — М., 2014.
4. Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 года.
5. Петров Г. М. Электрификация объектов при строительстве городских подземных сооружений: Учебник. — М.: изд-во «Горная книга», Изд-во МГГУ, 2011. - 522 с.
6. Аппараты осветительные шахтные типа АОШ-0,8; АОШ-1,6; АОШ-2,5; АОШ-5,0. Руководство по эксплуатации. — Тула, изд-во ООО «ПП ШЭЛА», 2015.
7. Истомин А. М., Кутепов А. Г., Петров Г. М. К устройству светодиодного освещения в подземных горных выработках // Научный вестник МГГУ (электронный журнал). — 2013. — № 10. — C. 25—37.
8. Истомин А. М., Петров Г. М., Кутепов А. Г. Современный подход к устройству освещения в подземных горных выработках // Горный информационный аналитический бюллетень. — 2014. — № 1. — C. 304—310.
9. Справочная книга по светотехнике / Под. ред. Ю. Б. Айзенберга. — М.: Энергоатомиздат, 1995. — 528 с.
10. Освещение на вашем рабочем месте //armot-irk.ru URL: http:// www.armot-irk.ru/articles/stat_osv.html (дата обращения: 30.11.2016).
11. Освещение в шахтерских шахтах. Требования к освещению на месте труда шахтера // meduniver.com URL: http://meduniver.com/ Medical/Gigiena_truda/216.html (дата обращения: 30.11.2016).
12. Светотехнический выбор светильников // infopedia.su URL: http://infopedia.su/4x64fc.html (дата обращения: 30.11.2016). Гитпт^
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Истомин Анатолий Михайлович — генеральный директор,
000 «Производственное предприятие Шахтной электроаппаратуры» (ООО «ПП ШЭЛА»), e-mail: shela@shela71.ru,
Петров Геннадий Михайлович1 — кандидат технических наук, профессор, e-mail: petrovgm@mail.ru,
Антипов Евгений Васильевич1 — студент, e-mail: souzli@ya.ru,
1 МГИ НИТУ «МИСиС».
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 3, pp. 82-91.
A.M. Istomin, G.M. Petrov, E.V. Antipov
STUDY OF ELECTRICAL NETWORK OF ILLUMINATION IN THE UNDERGROUND MOUNTAIN WORKINGS
Numerous light sources currently in use in Russia have far differing parameters. Underground mines increasingly more use illuminators with LED lamps. The author has earlier evaluated efficiency of various light sources and described arrangement and operation of illuminators in underground openings.
In accordance with the regulatory documents, mines are to use special design lamps to conform with the specificity and conditions of operation.
Lighting mains are supplied by special lighting transformers, apparatuses and starter units. Application of LED lamps allows great reduction in rated capacity of mine lighting mains, and lower capacity lighting transformers are now in demand.
Mine Electric Equipment Production Plant (PP SHELA), in conformity with the changed terms, in 2014 launched manufacture of lighting equipment models AOSh-O.8, AOSh-1.6,
UDC 622.012.2
AOSh-2.5 and AOSh-5.0 with the transformers with the rated capacities of 0.8, 1.6, 2.5 and 5.0 kV-A, respectively. It is required to determine basic design parameters of transformers and lighting mains to be supplied from these transformer models.
This article gives calculated data for lighting mains installed in underground openings: loss of voltage in the transformers; loss of voltage in the lighting mains; two-phase and three-phase outgoing cable lines. The obtained relationships are accepted by the manufacture for the use in design of lighting mains for mines.
Key words: illumination, light-emitting, lighting transformers, aggregates and apparatuses, underground mountain workings.
AUTHORS
Istomin A.M., General Director, e-mail: shela@shela71.ru, LLC «Production enterprise of coal Mine electrical equipment», Kireevsk, Russia,
Petrov G.M.1, Candidate of Technical Sciences, Professor, e-mail: petrovgm@mail.ru, Antipov E.V.1, Student, e-mail: souzli@ya.ru
1 Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
REFERENCES
1. Pravila ustroystva elektroustanovok. 7-e izd. (Rules for electrical, 7-th edition), Moscow, ZAO «Energoservis», 2002.
2. Estestvennoe i iskusstvennoe osveshchenie SP 52.13330.2011. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 23-05-95 (Natural and artificial lighting. SP 52.13330.2011. Updated edition of Construction Norms and Regulations SNiP 23-05-95), Moscow, 2011.
3. Osveshchenie podzemnykh gornykh vyrabotok. Osnovnye trebovaniya i metody izme-reniy GOSTR 55733-2013 (Illumination of underground excavations. Basic standards and measurement techniques. State Standart R 55733-2013), Moscow, 2014.
4. Federal'nyy zakon № 261-FZ «Ob energosberezhenii i o povyshenii energeticheskoy effektivnosti i o vnesenii izmeneniy v otdel'nye z,akonodatel'nye akty Rossiyskoy Federatsii» ot 23 noyabrya 2009 goda (Federal Law No. 261FS on Energy Saving and Improved Energy Efficiency, and on Amendment of Individual Laws of the Russian Federation, dated November 23, 2009).
5. Petrov G. M. Elektrifikatsiya ob"ektovpri stroitel'stvegorodskikh podzemnykh sooru-zheniy: Uchebnik (Electrification in construction of underground urban structures. Textbook), Moscow, izd-vo «Gornaya kniga», Izd-vo MGGU, 2011, 522 p.
6. Apparaty osvetitel'nye shakhtnye tipa A0Sh-0,8; AOSh-1,6; AOSh-2,5; A0Sh-5,0. Rukovodstvo po ekspluatatsii (Аппараты осветительные шахтные типа А0Ш-0,8; АОШ-1,6; АОШ-2,5; А0Ш-5,0. User manual), Tula, izd-vo OOO «PP ShELA», 2015.
7. Istomin A. M., Kutepov A. G., Petrov G. M. Nauchnyy vestnik MGGU(elektronnyy zhurnal). 2013, no 10, pp. 25—37.
8. Istomin A. M., Petrov G. M., Kutepov A. G. Gornyy informatsionnyy analiticheskiy byulleten'. 2014, no 1, pp. 304-310.
9. Spravochnaya kniga po svetotekhnike. Pod. red. Yu. B. Ayzenberga (The reference book on light engineering. Ayzenberg Yu. B. (Ed.)), Moscow, Energoatomizdat, 1995, 528 p.
10. Osveshchenie na vashem rabochem meste //armot-irk.ru URL: http://www.amot-irk.ru/articles/stat_osv.html (accessed: 30.11.2016).
11. Osveshchenie v shakhterskikh shakhtakh. Trebovaniya k osveshcheniyu na meste truda shakhtera//medumver.comURL:http://meduniver.com/Medical/Gigiena_truda/216.html (accessed: 30.11.2016).
12. Svetotekhnicheskiy vybor svetil'nikov // infopedia.su URL: http://infopedia.su/4x64fc. html (accessed: 30.11.2016).
