CC BY
16
9. Brown L., Vearncombe J. Critical analysis of successful gold exploration methods. Transactions of the Institutions of Mining and Metallurgy. Section B: Applied Earth Science. 2014. Vol. 123, No. 1. R. 18-24.
10. Johnson K., Mackenzie A. Gold Dredging in the Klondike and Number 4. Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering. Edmonton, 2012. Vol. 1. R. 211-220.
11. Zhang T., Dong, Y., Yang C., Guan Q., Gao J. Bedrock samples from the Chukchi Borderland, Arctic Ocean-First Chinese dredge in the polar regions. Acta Oceanologica Sinica. 2019. Vol. 38. No. 11. R. 162-164.
12. Kislyakov V. E., Nafikov R. Z. Parameters of the insulating structure at drazhna-ya razrabotka under conditions of negative temperatures // Izvestiya Tulskogo gosudarstven-nogo universiteta. Earth Sciences. 2016. Issue 2. C. 95-101.
13. Nafikov R. Z., Kislyakov V. E. Prolongation of the working season of draghi // Gorny informatsionno-tekhnicheskiy bulletin (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal). Moscow: Gornaya kniga Publishing House. In 2 vol. 2017. No. 12 (special issue 38) Vol. 2. pp. 393399.
14. Nafikov R. Z., Kislyakov V. E. Method dredge development IU-an effective in conditions of the far North // Izvestiya of the Tula state University. Earth Sciences. Vol. 3. 2020. P. 171-179.
УДК 621.311
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОВРЕЖДЕНИЙ В КАРЬЕРНОЙ СЕТИ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА
Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина, К.С. Крысанов
Основным результатом выполненной работы является проведение анализа повреждаемости в электрической сети напряжением 6 кВ карьера. Статистический анализ повреждений был осуществлен на основе проведения комплексных исследований за несколько лет и позволил наиболее полно и достоверно их оценить и принять меры для устранения повреждений в будущем. Был исследован фидер, питающий карьер горно-металлургического комбината, на который приходится порядка 50 % всех повреждений на карьере. Регистрация повреждений проведена на подстанции «Штольня - Главная» на основании срабатывания сигнализации земляной защиты и максимальной токовой защиты от токов короткого замыкания. Установлено, что около 90 % всех видов повреждений приходятся на однофазные замыкания на землю, которые во многих случаях переходят в многофазные и отключаются токовыми защитами. Приведены графики повреждаемости по временам года, месяцам, дням недели и сменам. Выводы содержат рекомендации по повышению уровня эксплуатации электрооборудования карьера.
Ключевые слова: электрические сети, повреждения, карьер, график распределения, профилактические мероприятия, схема электроснабжения.
Введение
Для электрических сетей напряжением выше 1000 В, питающих электрифицированные машины и комплексы открытых горных разработок, характерны высокая повреждаемость и большая вероятность поражения электрическим током [1 - 4]. Основным видом повреждения карьерных распределительных сетей (КРС) являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ). ОЗЗ не только представляют большую опасность для обслуживающего персонала, но и снижают технико-экономические показатели работы предприятия. Поэтому повышение надежности и безопасности обслуживания передвижных электроустановок и питающих их КРС следует считать одной из важнейших задач при ведении открытых горных работ [5 - 7].
Основными показателями, определяющими безопасность и надежность обслуживания передвижных карьерных электроустановок, являются [8 - 10]:
- уровень эксплуатации КРС и электроустановок;
- состояние изоляции сетей напряжением 6 кВ в целом и их отдельных элементов;
- величины токов ОЗЗ;
- наличие быстродействующей селективной релейной защиты от ОЗЗ и коротких замыканий;
- состояние сети защиты заземления.
Актуальность решаемой задачи
Важнейшей задачей для эффективного и безопасного функционирования карьерных электрических сетей является статистический анализ повреждений на основе проведения комплексных исследований за необходимый период времени, позволяющий наиболее полно и достоверно их оценить и принять меры для устранения повреждений в будущем.
Общая характеристика карьерной сети
Электроснабжение рассматриваемого карьера «Мукуланский» осуществляется от II секции шин подстанции (п/ст) «Штольня - Главная» на напряжении 6 кВ. Нормальная схема работы - I и II секции шин работают раздельно, фидеры 639, 644, 645, 646 включены (рис. 1). В схеме электроснабжения карьера можно выделить два участка - питающую линию от п/ст «Штольня - Главная» до головных ячеек «Верхняя» и «Нижняя» и собственно карьерные распределительные сети, отходящие от головных ячеек по бортам карьера. Питающая линия (ф 646) выполнена проводом М-95 на деревянных опорах без заземляющего троса, протяженностью около 3 км. КРС выполнены проводом А35 на передвижных деревянных опорах. Экскаваторы подключаются кабелем КШВГ-3х35-1х10 к ячейкам типа ЯКНО-6, которые в свою очередь присоединены к КРС. Примерная схема электроснабжения карьера от головных ячеек «Верхняя» и «Нижняя» приведена на рис. 1.
I секция
II секция
АААААААААААА
О о о о о о о о о о
От Т-1
V V V у
АААААААААААА
п о Но о Ч о 0 о о
V V V
Ш Ш ^ ^
539 640 641
642
^ Ш Ш ^ ^
У V У
643 644 645
№2
[Р СБШ-250 Р СБШ-250
нПКТП-400/6 нПКТП-400/6
ПКТП-400/6
—сю—
646
От Т-2 М-35 3000 м
СБШ-250 -С[]№7
ЯКНО-6 КШВГ-3х35+1х10 ЭКГ-8
120 м
С3№18
ЯКНО-6 КШВГ-3х35+1х10 ЭКГ-4,8
120 м
■С=>№2
А-35
головные ячеики «Верхняя»
1500 м
ЯКНО-6
ЯКНО-6
ЯКНО-6
ЯКНО-6
№4
ЭКГ-4,6
№5
ЭКГ-4,6
№3
ЭКГ-4,6
№8
ЭКГ-4,6
,ПКТП-400/6
о№»8
СБШ-250
ЯКНО-6
1-4
т
а
й1№121 П ЭКГ-8н
в ПКТП-400/6
«Нижняя»
ТАШВП-
320/6
ТП-160/6 -СЮ—>
Й ТП освет.
п№8
Ь СБШ-250
) ПКТП-400/6
ЯКНО-6
ЯКНО-6
п№3
Ь СБШ-250
■ьн
О
№4
ЭКГ-4,6
о
№11 ЭКГ-4,6
Рис. 1. Схема электроснабжения карьера от головных ячеек
«Верхняя» и «Нижняя»
КРС имеют следующие параметры:
1) КРС от ячейки «Нижняя» - протяженность воздушной линии -1,2 км; кабельных линий - 0,6 км; передвижных трансформаторных подстанций (ТП) - 3 ед.; экскаваторов - 5 ед.; ячеек карьерной наружной установки ЯКНО-6 - 6 ед.;
2) КРС от ячейки «Верхняя» - протяженность воздушной линии -1,5 км; кабельных линий - 0,48 км; передвижных ТП - 6 ед.; экскаваторов - 4 ед.; ячеек ЯКНО-6 - 6 ед.
Статистический анализ повреждений в электрической сети напряжением 6 кВ карьера «Мукуланский»
Статистический материал, собранный за долгосрочный период времени, позволяет сделать выводы о характере распределения повреждений.
Всего зарегистрировано 184 повреждения, из которых 86, т.е. около 50 %, приходится на фидер 646, питающий карьер «Мукуланский», что является значительным для столь небольшого разреза и небольшой разветв-ленности электрической сети напряжением 6 кВ. Регистрация повреждений проведена на подстанции «Штольня - Главная» на основании срабатывания сигнализации земляной защиты и максимальной токовой защиты (МТЗ) от токов короткого замыкания.
Анализ зарегистрированных повреждений показывает, что около 90 % всех повреждений составляют однофазные замыкания на землю, которые в большинстве случаев переходят в многофазные короткие замыкания и отключаются МТЗ.
Графики анализа количества повреждений по отдельным месяцам (рис. 2) иллюстрируют большинство повреждений по фидеру 646 карьера «Мукуланский», которые приходятся на май и ноябрь в первом году и на март и июль - во втором году.
первый год второй год
Рис. 2. Распределение количества повреждений (N в течение 2 лет
Большое количество повреждений, зарегистрированных в указанные месяцы, определяется, во-первых, наибольшим количеством осадков, выпавших в это время, и, во-вторых, недостаточными профилактическими мероприятиями, проведенными в этот период [11 - 14].
Анализ графиков распределения повреждений по дням недели за 2 года (рис. 3) позволяет установить, что максимум повреждений фидера 646 по дням недели в первом году приходится на четверг и пятницу, а во втором году - на вторник и пятницу.
Рис. 3. График распределения повреждений по дням недели за 2 года
Причем из всех указанных повреждений наибольшее число выпадает, как показывают графики распределения повреждений по сменам (рис. 4), на время первой смены (с 10.00 до 17.00 часов), что подтверждает необходимость более тщательного проведения профилактических мероприятий в ремонтную смену (с 7.00 до 10.00 часов).
количества повреждений за два года
Причины повреждений электроустановок карьера зависят от многих факторов (большое количество перемещений электромеханического оборудования, погодные условия и т.д.) и носят разнообразный характер. Их можно разделить на следующие виды:
а) пробит кабель на экскаваторе;
б) пробит кабель связи подстанции;
в) повреждение изоляторов;
г) обрыв воздушной линии электропередачи;
д) механические повреждения;
е) повреждение питающей линии (короткое замыкание на линии, схлест проводов и т.д.);
ж) не выясненные.
Распределение повреждений по их видам только за второй год приведено на диаграмме рис. 5, где максимум выпадает на невыясненные повреждения.
100 —
70 — 60 — 50-40-30-20-10--
2,3°% 2,3°%
15,4%
Л
п
повреждении
первый год второй год
Рис. 5. Диаграмма распределения повреждений по их видам за 2 года
Из-за указанных выше повреждений по фидеру 646, питающему карьер «Мукуланский», по данным регистрации на подстанции «Штольня-Главная» перерыв в электроснабжении карьера составляет за анализируемый период довольно значительное время, что регистрируется графиком перерыва электроснабжения по месяцам, представленном на рис. 6.
/, часы 14 —
V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X месяцы
5,14%
2,56%
2,3%
б
а
в
д
ж
Рис. 6. Графики перерыва электроснабжения карьера «Мукуланский»
по месяцам за 2 года
В учет времени перерыва электроснабжения не входит потеря времени на включение ячеек и начало работы экскаваторов.
Выводы
1. Для уменьшения абсолютного количества повреждений в карьерной электрической сети напряжением 6 кВ, следует повысить общий уро-
вень ее эксплуатации. Особой тщательности требует проведение профилактических мероприятий перед периодом наступлением весны, когда на ее месяцы приходится максимум повреждений. По данным замеров в этот период, относительная влажность воздуха приближается к 100 %.
2. Наибольшее количество повреждений зарегистрировано в первую (с 10.00 до 17.00 часов) смену (51,6 % от общего количества повреждений), поэтому необходимо при производстве профилактических и ремонтно-механических работ в ремонтную смену улучшить их качество.
3. Особое внимание необходимо уделять профилактическим работам в середине и в конце недели, поскольку основная масса повреждений приходится на этот период.
4. В связи с тем, что из всех видов повреждений основное большинство составляют невыясненные (47,8 % и 67,4 %, соответственно, в первом и втором годах по отношению к общему количеству повреждений), поэтому в дальнейшем необходимо дежурному персоналу подстанции выяснить причину срабатывания защиты и отмечать ее в журнале регистрации и учета повреждений. Это необходимо для целенаправленной профилактической работы по сокращению отдельных видов повреждений.
5. Полученные в работе результаты могут быть использованы для статистического анализа повреждений в различных отраслях промышленности [15 - 21].
Список литературы
1. Ge L., Quan L., Zhang X. Efficiency improvement and evaluation of electric hydraulic excavator with speed and displacement variable pump // Energy Conversion and Management 150. 2017. P. 62-71.
2. Gutierrez G., Celeita D., Ramos G. Ground-directional solution to improve selectivity in underground mining power systems protection // Computers & Electrical Engineering 80. 2019.
3. Li J., Zhan K. Intelligent Mining Technology for an Underground Metal Mine Based on Unmanned Equipment // Engineering 4. 2018. P. 381391.
4. Holmberg K., Kivikyto-Reponen P., Harkisaari P. Global energy consumption due to friction and wear in the mining industry // Tribology International 115. 2017. P. 116-139.
5. Анализ состояния изоляции электрооборудования горнометаллургических комбинатов / Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина, К.С. Крысанов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 2. С. 201-215.
6. Разработка методики обеспечения электробезопасности электрических сетей карьеров / Р.В. Клюев, В.И. Голик, И.И. Босиков, О.А. Гаври-
на // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 3. С. 74-91.
7. Клюев Р.В., Гаврина О.А., Михальченко С.Н. Анализ удельного потребления электроэнергии обогатительной фабрики // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 1. С. 433 -447.
8. The provision of development conversion perspectives into undeground one for Russian iron ore deposits development / V.I. Golik, O.Z. Gabaraev, S.A. Maslennikov, Z.M. Khasheva, L.P. Shulgaty // The Social Sciences (Pakistan). 2016. Т. 11. № 18. P. 4348-4351.
9. Plieva M. T., Gavrina O. A., Kabisov A. A. Analysis of technological damage at 110 kV substations in JSC IDGC of the North Caucasus- «Sevkav-kazenergo» Int. Multi-Conf. on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon) (Vladivostok) Inspec Accession Number 19229305. 2019. DOI: 10.1109/FarEastCon.2019.8934076.
10. Klyuev R. V., Bosikov I. I., Gavrina O. A. Use of wind power stations for energy supply to consumers in mountain territories Proceedings International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon) INSPEC Accession Number 19080062. 2019. DOI: 10.1109/URALCON.2019.8877674.
11. Васильев П.В., Стась Г.В., Смирнова Е.В. Оценка риска травматизма при добыче полезных ископаемых / // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. Вып. 2. С. 45-58.
12. К концепции одностадийной выемки запасов металлических месторождений / В.И. Голик, Ю.И. Разоренов, Ю.В. Дмитрак, В.Б. Заалишви-ли // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 4. С. 151-167.
13. Инновационные технологии на предприятиях урановой отрасли / В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев, Х.Х. Кожиев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 3. С. 131 -140.
14. Учет влияния ситуационных геомеханических условий для совершенствования дегазации подрабатываемого массива горных пород / В.С. Бригида, В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 2. С. 279 -288.
15. King B., Goycoolea M., Newman A. Optimizing the open pit-to-underground mining transition // European Journal of Operational Research 257. 2017. P. 297-309.
16. Heylen E., Deconinck G., Hertem D. Review and classification of reliability indicators for power systems with a high share of renewable energy sources // Renewable and Sustainable Energy Reviews 97. 2018. Р.554-568. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.032.
17. Rexhepi V. An analysis of power transformer outages and reliability monitoring // Energy Procedia 141. 2018. Р. 418-422.
18. Davidov S., Pantos M. Optimization model for charging infrastructure planning with electric power system reliability check Energy 166. 2019. Р. 886-894.
19. Afzali P., Keynia F., Rashidinejad M. A new model for reliabil-itycentered maintenance prioritisation of distribution feeders Energy 171. 2019. Р. 701-709.
20. Rebello S., Yu H., Ma L. An integrated approach for system functional reliability assessment using dynamic bayesian network and hidden markov model Reliability Engineering & System Safety 180. 2018. Р. 124-135.
21. Heylen E., Ovaere M., Proost S., Deconinck G., Hertem D. A multidimensional analysis of reliability criteria: From deterministic N-1 to a prob a-bilistic approach Electric Power Systems Research 167. 2019. Р.290-300. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2018.11.001.
Клюев Роман Владимирович, д-р техн. наук, проф., [email protected], Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Босиков Игорь Иванович, канд. техн. наук, доц., igor.boss. [email protected], Россия, Владикавказ, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет),
Гаврина Оксана Александровна, канд. техн. наук, доц., Gavrina-Oksana@yandex. ru, Россия, Владикавказ, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет),
Крысанов Константин Сергеевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Москва, Московский политехнический университет; Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского
STATISTICAL ANALYSIS OF DAMAGES IN THE OPENING NETWORK OF THE MINING
AND METALLURGICAL COMBINE
R.V. Klyuev, I.I. Bosikov, O.A. Gavrina, K.S. Krysanov
The main results of the work performed are the analysis of damage in the 6 kV electric network of the open pit. Statistical analysis of damages was carried out on the basis of comprehensive studies over several years and made it possible to assess them most fully and reliably and take measures to eliminate damages in the future. A feeder was investigated that feeds the open pit of the mining and metallurgical plant, which accounts for about 50% of all damage in the open pit. Registration of damages was carried out at the Shtolnya - Glavnaya substation on the basis of activation of the earth protection alarm and overcurrent protection against short-circuit currents. It has been established that about 90% of all types of damage are caused by single-phase earth faults, which in many cases turn into multiphase ones and are disabled by current protections. The graphs of damage by seasons, months, days of the week and shifts are given. The conclusions contain recommendations for increasing the level of operation of the electric equipment of the open pit.
Key words: electrical networks, damage, quarry, distribution schedule, preventive measures, power supply scheme.
Klyuev Roman Vladimirovich, doctor of technical sciences, full professor, kluev-roman arambler. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Bosikov Igor Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, ig-or.boss. 777 amail.ru, Russia, Vladikavkaz, North Caucasian Institute of mining and metallurgy (State Technological University),
Gavrina Oksana Alexandrovna, candidate of technical sciences, docent, Gavrina-Oksanaayandex. ru, Russia, Vladikavkaz, North Caucasian Institute of mining and metallurgy (State Technological University),
Krysanov Konstantin Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, fozkayandex. ru, Russia, Moscow, Moscow State University of Technology and Management named after K.G. Razumovsky (the First Cossacs University); Moscow Polytechnic University
Reference
1. Vanyakin O. V. Substantiation of the parameters of technological schemes for working out of converged shallow coal seams: abstract of the dis. ... candidate of technical sciences. National Mineral Resource University "Gorny". 2016. 20 s
2. Development of very close layers in the mines of Kuzbass / P. V. Egorov, B. V. Krasilnikov, S. I. Kalinin, V. N. Zamyshlyaev. Prokopyevsk: KuzNIUI, 1992. 286 p.
3. Justification of the parameters of the preparation of excavation sites when working out formations of formations with long faces / O. I. Kazanin, A. A. Sidorenko, A. Yu. Erma-kov, O. V. Vanyakin // Gorny information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2014. No. 3. pp. 3-12.
4. The choice of the sequence of development of the converged layers in the formations at the mines of JSC "Suek-Kuzbass" / G. I. Korshunov [et al.] // Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2011. No. 5. S. 24-28.
5. Dynamic forms of mountain pressure manifestation /V. B. Artemyev, G. I. Korshunov, A. K. Loginov, V. M. Shik. SPb.: Nauka, 2009. 347 p.
6. Assessment of the geomechanical state of the coal-bearing massif in the vicinity of the slopes of the converged coal seams using numerical modeling by the finite element method / A. A. Isachenko, S. V. Rib, V. A. Voloshin, V. N. Fryanov / / Gorny informatsionno-analiticheskiy bulletin. 2016. No. 1. P. 294-302.
7. Isachenko A. A. Influence of natural variability properties of coal-rock mass on the geomechanical parameters of the mine workings of coal mines // Mining information-analytical Bulletin. M.: Izd-vo MGGU. 2016. No. 3. P. 269-280.
8. Geodynamic zoning of the southern Kuzbass / T. I. Lasa-Revich [and others]. Kemerovo: research Institute of mining geo-mechanics and mine surveying interbranch scientific center of ATTEN-MI. Kemerovo Representative Office, 2006. 181 p.
9. Artemova N. A., Tsirel S. V., Palstov A. I. Investigation of the conditions for the occurrence of seismic activations at the Polysaevskaya mine of SUEK-Kuzbass JSC. Industrial safety and geomechanics. No. 4. 2016. pp. 29-34
10. Federal norms and rules in the field of industrial safety "Instructions for predicting dynamic phenomena and monitoring the rock mass during the development of coal depos-
its". Order of Rostechnadzor No. 339 of 15.08.2016. http://www.pravo.gov.ru, 08.11.2016 for No.0001201611080014.
11. Federal norms and rules in the field of industrial safety "Safety rules in coal mines". Order of Rostec-Supervision No. 507 of 08.12.2020. http://www.pravo.gov.ru, 08.11.2016 for No. 0001202012210103.
УДК 681.518:622.276
О ВЛИЯНИИ НЕКОТОРЫХ ПЛАСТОВЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ
СКВАЖИНЫ
Д.В. Курганов
Приведен алгоритм для расчета притока газа к горизонтальной скважине с учетом потерь в стволе, более точно учитывающий процессы в системе «пласт-скважина», чем большинство стандартных моделей. Для этого использованы известные уравнения в нестандартном наборе. Также предусмотрена возможность исследования влияния различных пластовых и скважинных параметров на дебит горизонтальной газовой скважины путем численного расчета производных. Для реальной скважины даны определенные рекомендации по учету данных параметров с точки зрения дебита, а также приводятся соображения по подбору оптимальной длины ствола и оценке необходимой точности в определении проницаемости и анизотропии для целей расчета дебита.
Ключевые слова: дебит, газ, горизонтальная скважина, моделирование, проницаемость, пласт, вязкость, плотность.
Управление разработкой нефтегазового месторождения на сегодняшний день - сложнейшая задача, состоящая из многих подзадач, решаемых как по отдельности, так и совместно. Наряду с традиционными задачами оценки дебитов вертикальных скважин, оценки эффекта перевода скважин в нагнетательный фонд [1], а также с появлением новых технологий появляется и принципиально новый круг задач, в частности, оценка дебитов горизонтальных газовых скважин. В настоящее время бурение и эксплуатация горизонтальных газовых скважин все шире внедряются на отечественных месторождениях [2]. Однако, несмотря на обилие коммерческих программ для воспроизведения фильтрационных процессов в нефтяных и газовых пластах, задача численного анализа чувствительности дебита газа к различным пластовым и скважинным параметрам исследована недостаточно. Промысловые нужды зачастую требуют оценки влияния того или иного параметра на начальный дебит скважины, который по сути является критерием успешности ее бурения и дальнейшей эксплуатации. Среди имеющихся численных решений задачи притока к скважине следует отметить такие программы, как ECLIPSE [3], TEMPEST MORE, PIPESIM
