0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Некоммерческое акционерное общество
«Алматинский университет энергетики и связи»
Бугубаев С.А., Стульников Г.В., Агимов Т.Н.
ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Учебное пособие
Алматы АУЭС
2018
1 УДК 621.31 (075.8)
Б 902
Рецензенты:
кандидат экономических наук, Генеральный директор ТОО «Шнейдер Электрик»
М. К. Агеев,
кандидат технических наук Генеральный директор ТОО ПФ
«Электросервис»
И. М. Винер, доцент АУЭС Б. К. Курпенов.
Рекомендовано к изданию Ученым советом Алматинского университета энергетики и связи (Протокол № 6 от 07.02.18г.). Печатается по тематическому плану выпуска ведомственной литературы АУЭС на 2018 год, позиция ___.
Бугубаев С.А., Стульников Г.В., Агимов Т.Н.
Б 902
ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ . Учебное пособие для студентов специальности 5В071800 – Электроэнергетика / Бугубаев С.А., Стульников Г.В., Агимов Т.Н. - Алматы: АУЭС, 2018. – 68 с.
ISBN 978-601-7889-85-2
Представленная учебная пособия «Введение в специальность»
способствует установлению на ранней стадии связи студентов с профилирующей кафедрой, стимулирует интерес к специальности, раскрывает её содержательность и актуальность в современных условиях. Учебное
пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 5В071800 – Электроэнергетика.
УДК 621.31 (075.8) Б 902
ISBN 978-601-7889-85-2 АУЭС, 2018 Бугубаев С.А., Стульников Г.В., Агимов Т.Н. 2018
2
Содержание
Введение……… 3
1 Рациональные методы изучения дисциплин специальности……… 4
2 Система электроснабжения: структура, основные элементы, функции.. 8
2.1 Основные элементы электроэнергетических систем………. 8
3 Потребители электрической энергии……….. 11
3.1 Синхронная машина (двигатель)……….. 16
3.2 Асинхронный двигатель……… 17
3.3 Электрические печи………... 19
3.4 Технологические процессы, основанные на применении электрической энергии……… 20
3.5 Характеристики промышленных потребителей электроэнергии…….. 27
3.6 Графики электрических нагрузок………. 30
4 Принципы проектирования системы электроснабжения……….. 34
4.1 Основные этапы проектирования………. 34
4.2 Схемы соединения потребителей………... 36
5 Возобновляемые источники энергии………. 39
5.1 Потенциал и перспективы использования неисчерпаемой и возобновляемой энергий в Центральной Азии………. 39
5.2 Обзор энергетического сектора Казахстана……… 40
5.3 Мировые тенденции в энергетике……… 41
5.4 Ветроэнергетика, состояние и тенденции развития……….. 43
5.5 Перспективы развития ветроэнергетики в Казахстане………. 45
5.6 Концепция Национальной Программы развития ветроэнергетики Республики Казахстан………. 45 5.7 Энергия Солнца. Солнечное электричество……… 50
5.8 Потенциал солнечной энергии………. 50
6. Общие понятия о релейной защите……… 60
6.1 История развития РЗА ……….. 60
6.2 Назначение релейной защиты и автоматики……….. 62
6.3 Классификация реле защиты……… 64
6.4 Структурные части и основные элементы РЗ………. 64
6.5 Виды устройств РЗ 68 Список литературы……… 69
3 Введение
Дисциплина «Введение в специальность» способствует установлению на ранней стадии связи студентов с профилирующей кафедрой, стимулирует интерес к специальности, раскрывает её содержательность и актуальность в современных условиях. Для успешного усвоения дисциплины необходимо знание математики, физики в объеме программы средней школы. Усвоение дисциплины должно способствовать успешному изучению базовых и профильных дисциплин. Целью изучения дисциплины является овладение знаниями об основах избранной специальности, требованиях к специалисту.
Задачей изучения дисциплины является усвоение основных особенностей и свойств системы электроснабжения, общих сведений об энергоснабжении промышленных предприятий и населенных мест, возобновляемых источников э/э, основ РЗ, принципов проектирования и эксплуатации.
Рекомендуется тщательно изучить материал лекций.
Затем необходимо попытаться самостоятельно ответить на вопросы и задания, не пользуясь сразу же ответами и решениями. Выяснить, в какой части материал уже достаточно усвоен, а в какой – требуется дополнительное изучение. В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать основные элементы системы электроснабжения и связи между ними, режимы их работы, основные элементы ВИЭ, основные элементы РЗ;
- иметь общее представление о проблемах э/э, положении с энергоресурсами в мире и в РК, об экологических проблемах энергетики;
-уметь применять знания по математике и физике к вопросам электроэнергетики.
4
1 Рациональные методы изучения дисциплин специальности
В самом начале учебы в университете студенту следует поставить перед собой генеральную цель: стать полноценным специалистом, хозяином в своем деле. Такая психологическая установка – важный фактор успешной учебы. В худшем же случае формируется посредственный специалист, который, закончив университет, выполняет работу без увлечения и интереса,
мало приносит пользы делу. Он не пользуется уважением в коллективе, не испытывает морального удовлетворения от результатов своей работы.
Ниже приводятся основные методические указания и рекомендации, выполнение которых способствует успешной учебе и становлению полноценного специалиста; они основаны на многолетнем опыте совместной работы преподавателей и студентов во многих вузах страны.
1.1 Учеба в университете требует от студента постоянного и систематического напряжения сил, ритмичной, равномерной работы в течение семестра. Только те знания являются прочными, долговременными, которые приобретены не наскоком, не кратковременным чрезмерным напряжением сил, а постепенно, в нормальном рабочем режиме, с повторением и закреплением учебного материала. Суммарное время работы студента за рабочие сутки должно быть примерно 10 часов (занятия по расписанию плюс самостоятельная работа). Бывает так: студент в течение семестра занимался недостаточно, но, обладая
хорошими способностями, смог ценой чрезмерного напряжения сил в отведенное время (3–4 дня на один предмет) подготовиться и успешно сдать экзамены и зачеты. Однако, как правило, такие знания кратковременны; они в значительной мере стираются в памяти за считанные месяцы.
1.2. Учебный план, по которому учатся студенты, включает несколько циклов.
Общенаучный цикл (математика, физика, информатика) является фундаментом для всей последующей учебы. Поэтому ему необходимо уделить особое внимание. Нередко у студентов бытует глубоко ошибочное мнение: они считают, что значительная часть материала по математике и физике не является необходимой, не потребуется в будущей работе специалиста. Да, конкретно и непосредственно, возможно, и не все потребуется. Но изучение математики и физики формирует у специалиста общую интеллектуальную культуру, способность строго логического мышления, всестороннего и комплексного учета многих факторов, влияющих на тот или иной процесс. А все это насущно необходимо для решения множества конкретных практических вопросов на высоком научном и инженерном уровне – в процессе работы технолога, расчетчика, эксплуатационника, научного работника. Цикл общетехнических дисциплин (инженерная графика, теоретические основы электротехники, электромеханика и др.) является основой для последующего изучения специальных (профильных) дисциплин. Например, если студент посредственно изучил теоретические основы электротехники, то невозможно
5
успешное изучение целого ряда дисциплин: переходные процессы в электрических системах, электрооборудование электрических станций и подстанций, электроснабжение промышленных предприятий, электропривод, электротехнологические установки и др. Содержание дисциплин мировоззренческо - гуманитарного цикла (история Родины, философия, социология, экономика, культурология) неизбежно отражает политические и идеологические воззрения преподавателя. Одна и та же дисциплина (например, «История РК») может излагаться разными преподавателями совершенно по-разному. Поэтому студенты должны критически относиться к излагаемому материалу, проявлять самостоятельность, руководствуясь объективными историческими фактами, подлинными документальными материалами, а не домыслами и частными мнениями.
1.3 Все виды занятий (лекции, практические занятия, лабораторные работы) взаимно увязаны и составляют единый учебный комплекс.
Решение задач на практических занятиях закрепляет теоретические знания.
Выполнение лабораторных работ позволяет приобрести навыки экспериментатора, научиться пользоваться измерительными приборами, глубоко понять физический смысл тех или иных теоретических положений.
Ко всем, без исключения, видам занятий следует относиться с должной ответственностью.
1.4 Ведение полноценного конспекта лекции – дело нелегкое, оно требует известного напряжения сил; на лекции нельзя расслабляться.
Конспект лекций можно считать полноценным, если в нем не нарушена логика и связность текста и его может понять и усвоить студент, не знакомый ранее с текстом лекции. Необходимо вырабатывать навыки быстро схватывать основную мысль лектора, кратко и понятно записывать, широко применять сокращения слов, фраз. Опыт показывает, что количество знаков в сокращенной записи можно уменьшить на 30– 40 % по сравнению с полной записью. Кроме общепринятых сокращений, каждый студент применяет свои собственные. Оптимальным по объему можно считать текст на 3-5 тетрадных страницах за 50 минут лекционного времени. Конспект следует дополнять, используя время самостоятельной работы. Дополнения следует писать на полях, которые надо обязательно предусматривать. В тех местах лекции, где не удалось пока разобраться, надо ставить вопросы (заметным цветом) – для последующих консультаций и дополнительной работы. Лектор, используя многие источники (научные статьи, материалы конференций, проектную документацию и др.), отбирает главное, систематизирует и дает студентам в виде лекции, которая является в этом случае основным учебным материалом.
С учебной литературой, если она имеется, необходимо, по меньшей мере, ознакомиться, изучить по ней отдельные, наиболее сложные вопросы. Однако по некоторым дисциплинам (например, теоретические основы электротехники) углубленная систематическая работа с учебником обязательна в сочетании с работой по лекциям.
Желательно основную литературу постепенно приобретать, всегда иметь при себе. Например, книги по электротехнике, электрическим машинам, электроснабжению, «Правила устройства электроустановок», «Правила
6
технической эксплуатации» и другая литература всегда необходимы в последующей инженерной деятельности.
1.5 К задачам, решаемым в течение семестра, необходимо, с целью самопроверки и закрепления, возвращаться через значительное время (неделя и более): взять условие задачи и, не заглядывая в решение, попытаться решить ее как бы заново. Опыт показывает, что большинство студентов решает в этом случае не более 20–30 % задач, которые, казалось бы, ими были ранее поняты и решены. Поэтому, при решении задач (на практических занятиях, в часы самостоятельной работы) необходимо быть предельно внимательными, вести достаточно полные записи со всеми необходимыми
пояснениями. В обязательном порядке следует проводить самопроверку; без нее вместо знаний и умений в большинстве случаев оказывается их иллюзия.
Сравнительно небольшие дополнительные затраты времени позволяют надежно усвоить 100 % решаемых задач вместо 20–30 %, а это, в свою очередь, дает уверенность в усвоении теоретического материала, успешной сдаче экзаменов.
1.6 На лабораторных занятиях каждый студент должен стремиться самостоятельно выполнять работы, не надеясь на товарища (как это часто бывает), не быть сторонним наблюдателем. Необходимо самому собирать схемы, регулировать режимы, проводить измерения, анализировать результаты экспериментов. После заявления студента, что он готов к работе, ему предлагалось включить схему.
1.7 В процессе усвоения специальных дисциплин по специальности возможна ознакомительная (экскурсионная) практика на промышленных предприятиях. Экскурсии чередуются с аудиторными занятиями, на которых преподаватель подробно объясняет все, что студенты видели на экскурсии:
приводятся соответствующие схемы, конструкции, технологические процессы. Студенты на экскурсии должны быть особенно внимательными, зрительно запоминать объекты экскурсии, вести беглые записи, готовить вопросы для аудиторных занятий и консультаций. Отчет составляется по материалам экскурсии, аудиторных занятий и консультации.
1.8 Пропуски занятий без уважительных причин – наиболее распространенное зло в процессе учебы студента. Если пропущено, к примеру, 10 % занятий, то нанесенный ущерб гораздо больше. Дело в том, что у каждой дисциплины есть своя логика: последующий материал связан с предшествующим. Пропустив одну лекцию и придя на следующую, студент не сможет ее понять. Нужны дополнительный труд, время, чтобы восполнить пробел. Но ведь даже при нормальной работе у студента всегда ощущается дефицит времени. Пропуски лишь усиливают этот дефицит и, в конечном счете, ставят студента в трудное положение. Следует глубоко задуматься над указанной проблемой, понять ее возможные последствия и выработать у себя твердое внутреннее убеждение: пропуски недопустимы.
1.9 Для успешной учебы исключительно важен режим труда, отдыха и питания. По этой проблеме имеется обширная и доступная литература, с которой необходимо ознакомиться, выбрать полезное для себя и
7
руководствоваться им. Опыт свидетельствует о том, что большинство студентов не имеет даже элементарных, совершенно необходимых знаний в указанной сфере. К примеру, 20 – 30 % студентов старших курсов страдают желудочно-кишечными заболеваниями. Причина: беспорядочное и неправильное питание. У многих физическое состояние – неудовлетворительное, но они не делают утреннюю зарядку.
1.10 Основные принципы взаимоотношений преподавателя и студента: взаимное уважение, сотрудничество в совместной работе по овладению знаниями и умениями. При необходимости студенты могут и должны в тактичной форме высказывать свои просьбы, пожелания преподавателю по проведению занятий. Не надо бояться задавать вопросы, если даже они окажутся иногда элементарными. Стараясь разобраться в учебном материале самостоятельно, необходимо, вместе с тем, широко пользоваться консультациями для освоения наиболее сложных вопросов. Если преподаватель ведет себя неправильно, вопреки общепринятым нормам этики, морали (такое, к сожалению, бывает), то студенты должны иметь мужество высказать свои требования преподавателю открыто. Если это не поможет, то вопрос решать через кафедру, деканат, ректорат, студенческую профсоюзную организацию.
1.11 Обстановка в студенческой группе весьма существенно влияет на учебный процесс. Дружба, взаимопомощь, совместный труд и взаимная требовательность формируют здоровый, творческий коллектив, благотворно влияют на всю вузовскую жизнь, и наоборот, разобщенность, равнодушие друг к другу, индивидуализм, эгоизм мешают учебе, создают нездоровый морально-психологический климат в группе. Каждый студент должен всячески способствовать становлению полноценного коллектива для своего и общего блага. Алмаатинский университет энергетики и связи (АУЭС) обладает интересной историей, замечательными традициями. В нем трудились и трудятся немало деятелей науки и техники, педагогов, интересных личностей; его выпускники успешно работают по всей нашей стране и за рубежом. Успешно работали и работают в университете творческие художественные коллективы. Студенты, познав историю и традиции своего университета, станут его патриотами и активными работниками.
Вопросы и задания для самоподготовки
1.1 Почему ритмичность учебной работы студента имеет принципиально важное значение?
1.2 Назовите элементы единого учебного комплекса. В чем заключается их взаимосвязь?
1.3 Какие методы необходимо применять для прочного усвоения решения задач по математике, физике и другим дисциплинам?
1.4 Укажите приемы рационального ведения конспектов лекций ?
1.5 Каковы основные условия успешной работы коллектива студенческой группы?
8
1.6 Назовите принципы взаимоотношений между преподавателями и студентами?
2 Система электроснабжения: структура, основные элементы, функции
2.1 Основные элементы систем электроснабжения
ЭЭС – это совокупность взаимосвязанных элементов, предназначенных для производства, преобразования и потребления электрической энергии.
К основным элементам ЭЭС относятся генераторы, трансформаторы, выключатели, всевозможное вспомогательное оборудование, а также устройства управления и регулирования. Элементы ЭЭС связаны единством происходящих в них процессов. Изменение режима работы любого элемента системы влияет на режимы работы всех остальных элементов. В одних случаях указанное влияние может быть незначительным и им можно пренебречь, а в других – влияние может быть весьма значительно. Указанная взаимосвязь элементов объясняется тем, что все СГ системы в нормальном режиме работают параллельно и синхронно, т. е. с одной частотой (в нашей стране принята стандартная частота 50 Гц.). Таким образом, они составляют единый комплекс, как бы единый эквивалентный генератор. Для поддержания в системе стабильной частоты должен соблюдаться баланс мощности, т. е.
генерируемая мощность должна быть равна потребляемой. При существенном нарушении указанного баланса в системе будет изменяться частота, но при нормальном состоянии всех элементов системы такое изменение будет ограниченным по величине и времени.
Приведем примеры. При внезапном включении мощного потребителя (например, дуговой сталеплавильной печи мощностью 100 тыс. кВт.)
генерируемую мощность невозможно мгновенно изменить – ведь для этого надо изменить режим работы станций. Поэтому частота начнет снижаться. Но в это время управляющие и регулирующие устройства дадут
команду на соответствующие станции – увеличить выработку энергии. При выполнении команды частота придет в норму. При изменении баланса мощности в другую сторону (например, выключение той же печи)
частота начнет повышаться. Будет дана команда на снижение выработки мощности, и частота стабилизируется, придет в норму.
Система электроснабжения промпредприятия является подсистемой энергосистемы, обеспечивающей комплексное электроснабжение промышленных, транспортных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей данного района. В то же время система электроснабжения промпредприятия является подсистемой технологической системы производства данного предприятия, которая предъявляет определенные требования к электроснабжению.
Системы электроснабжения (СЭС) промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных
9
приемников электрической энергии, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и другие промышленные приемники электроэнергии.
Система электроснабжения (СЭС), как правило, включают в себя системы тепло, газо и водоснабжения.
В основном СЭС промпредприятии и населенных пунктов получают питание от ЭЭС на напряжениях 110, 35, 10 и 6 кВ, и крайне редко
на напряжениях 220 кВ.
Рисунок 2.1 - Схема электрической системы
Решение о выборе напряжения питающей линии принимается на основе технико-экономического обоснования.
При общей передаваемой активной мощности Р = 16 МВт, по одной из двух цепей мощность составит 8 МВт, и cos 𝜑= 0,85 ток в фазе находим из выражения:
cos 3
U I
P ;
ЛЭП 110 кВ
10,5 кВ 6,3 кВ 10,5 кВ
ЛЭП 16 кВ РП 10/0,4 кВ
Сеть 380/220 В Сеть 380/200 В
0,4/0,23 кВ ТЭЦ ТЭС
Сеть 35 кВ Сеть 10,5 кВ
27,5 кВ Контактная сеть
27,5 кВ Контактная сеть
ЛЭП 110 кВ ЛЭП 110 кВ
ЛЭП 110 кВ
ЛЭП 110 кВ ЛЭП 110 кВ
10
I A U
I P 155
85 , 0 35 3
8000 cos
3
;
где U – линейное напряжение;
I – ток в фазе;
cosφ – коэффициент мощности.
Сечение фазы при плотности тока j = 1,1 А/мм2 будет равно 155/1,1
≈ 141 мм2. Ближайшее стандартное сечение 150 мм2. Если же попытаться передать указанную мощность на напряжении 10,5 кВ, то:
cos ; 3
U I
I P
, 85 518
, 0 5 , 10 3
8000 A
I
потребовалось бы сечение 518/1,1=471 мм2, что практически в три раза больше. Во столько же раз повысились бы потери в ЛЭП.
Потери рассчитываются по формуле:
2 . t R I P
Чем больший поток мощности передается и чем больше длина передачи – тем более высокое напряжение приходится применять. Необходимость понижения напряжения объясняется следующими факторами. Поясним это на примере. В Алматы, от городских районных подстанций распределять энергию по десяткам промышленных предприятий и жилых районов – при высоком напряжении – затруднительно из-за того, что слишком много городской территории будет занято полосами отчуждения под опоры ЛЭП (чем больше напряжение, тем шире полоса отчуждения). Подавать энергию под высоким напряжением непосредственно в цеха опасно для людей. В нашей стране в ЭЭС принята трехфазная система переменного синусоидального тока при частоте 50 Гц. При напряжениях 110 кВ и выше нейтраль глухо заземлена; при напряжениях 6,10,35 кВ нейтраль изолирована от земли. В первом случае уровень изоляции всех элементов ЭЭС можно выбирать в 3 раза больше, чем во втором. Но зато в первом случае выше уровень токов коротких замыканий, из-за чего приходится выбирать более мощные выключатели, ставить в некоторых случаях токоограничивающие реакторы.
11
3 Потребители электрической энергии
Приемник электроэнергии (электроприемник, ЭП) – аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электроэнергии в другой вид энергии.
Потребитель электроэнергии – ЭП или группа ЭП, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
Независимый источник питания – источник, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.
В то же время, на некоторых предприятиях имеются собственные ТЭЦ, что обусловливается рядом причин:
- потребностью в тепловой энергии для технологических целей и отопления и эффективностью попутного производства при этом электрической энергии;
- необходимостью резервного питания для ответственных потребителей;
- большой удаленностью некоторых предприятий от энергосистем.
В поледних двух вариантах, на предприятии могут сооружатся автономные источники питания (дизельные станции или возобновляемые источники питания)
Промышленные объекты относятся к отраслям промышленности, которые укрупненно можно разделить следующим образом:
1. Горнодобывающая промышленность (угольные шахты и рудники;
карьеры открытой добычи угля, руды и нерудных ископаемых;
нефтепромыслы; горно-обогатительные комбинаты и агломерационные фабрики).
2. Черная металлургия (коксохимические цеха; установки доменных цехов; установки мартеновских и конверторных цехов; установки прокатных цехов).
3. Машиностроение и металлообработка (металлорежущие станки;
кузнечно-штамповочные машины и прессы; деревообрабатывающие станки;
электроинструмент).
4. Химическая промышленность (азотная промышленность, производство соды, суперфосфата, серной кислоты, карбида кальция, хлора, металлического натрия, резиновых шин и технических изделий, синтетического каучука и т.д.).
5. Нефтеперерабатывающая промышленность.
6. Бумажно - целлюлозная промышленность.
7. Текстильная и легкая промышленность (прядильные и ткацкие фабрики хлопчатобумажных, суконных и искусственных тканей; обувные, галантерейные, меховые и другие фабрики).
8. Промышленность строительных материалов (цементные, стеколь- ные, кирпичные заводы, заводы железобетонных изделий).
12
9. Пищевая промышленность (элеваторы, мельницы, крупяные и комбикормовые заводы, хлебозаводы, сахарные, молочные, спиртовые и другие заводы).
На промышленных предприятиях всех отраслей можно выделить большую группу общепромышленных установок, к которым относятся:
- подъемно-транспортные машины (тельферы, кран-балки, мостовые, консольные и козловые краны, подъемники, лифты, манипуляторы и другие);
- поточно-транспортные системы (конвейеры, перегрузочные механизмы, транспортеры, шнеки, нории);
- компрессоры, насосы, вентиляторы.
Особо следует выделить такую отрасль промышленности как электротехнология, в которую входят:
- электротермические установки (ЭТУ);
- плазменные установки;
- электросварочные установки;
- электролизные установки;
- электрические методы обработки металлов;
- установки электрического поля высокого напряжения.
Наиболее распространенным потребителем электроэнергии является электрическое освещение производственных помещений (лампы накаливания, галогенные лампы, люминесцентные лампы, ртутные кварцевые лампы, ксеноновые и натриевые лампы, светодиодные лампы).
В настоящее время существует огромное разнообразие потребителей электрической энергии, количество которых увеличивается. Научно- технический прогресс в основном идет за счет применения электрической энергии. Вместе с тем используются и потребители, применение которых началось многие десятки лет назад и даже более ста лет назад. Ниже приводится краткая характеристика основных потребителей, которые питаются от системы электроснабжения.
Экономические гиганты Казахстана
Значительный доход в бюджет Казахстана приносят крупнейшие производственные предприятия, экономические гиганты страны. Среди предприятий Казахстана Соколовско-Сарбайское горнообогатительное производственное объединение (ССГПО) является ведущим предприятием по добыче и обогащению железных руд в Республике Казахстан. В его состав входят четыре железорудных карьера и подземный рудник, доломитовый и известняковый карьеры, обогатительная фабрика окомкования и камнедробильная фабрика. Горнодобывающий комплекс объединения состоит из Соколовского, Сарбайского и Качарского карьеров. Сарбайский карьер является одним из крупнейших в мире. Его глубина составляет 430 м, а максимальная на конец отработки достигнет 600 м. Перевозка руды осуществляется железнодорожным транспортом в комплексе с автомобильным. На глубоких горизонтах Сарбайского карьера сооружена
13
уникальная система железнодорожных тоннелей, позволяющая использовать более экономичный железнодорожный транспорт.
Производственная мощность рудоподготовительного комплекса позволяет производить до 13,5 млн тонн в год железорудного концентрата и 8,4 млн тонн в год офлюсованных железорудных окатышей. Для повышения качества выпускаемой продукции разработана комплексная инвестиционная программа по модернизации и реконструкции фабричного комплекса. Инфраструктура ССГПО включает в себя теплоэлектроцентраль, которая снабжает производство электроэнергией, а город Рудный — теплом и горячей водой.
АО «ССГПО» — энергоемкое производство. Ежегодная потребность объединения в электроэнергии составляет 260— 270 мегаватт. Снабжение АО
«ССГПО» своей электроэнергией является одной из главных задач. В 1998 году АО «ССГПО» приобрело в собственность Рудненскую ТЭЦ.
Горняки и обогатители, трудящиеся объединения, проживают в городе Рудном с населением 140 тысяч человек и поселке городского типа Качар.
Они застроены благоустроенными многоэтажными домами и коттеджами, располагают торговыми центрами, библиотеками, домами культуры, спортивными сооружениями. Система менеджмента на АО «ССГПО»
сертифицирована по стандарту ISO 9001:2000. За выпуск высококачественной продукции, участие в развитии экономики Республики Казахстан и за интеграцию в мировую экономику АО «ССГПО» удостоено престижного приза «Золотой глобус» международной организации «Фонд развития Востока» [26].
«Миттал Стил Групп» является лидером в производстве стали. Первенцем черной металлургии Казахстана и предшественником Карагандинского металлургического комбината был Казахский металлургический завод, построенный и пущенный в эксплуатацию в годы Великой Отечественной войны. 3 июля 1960 года выдал первый чугун Карагандинский металлургический завод, называемый Казахстанской Магниткой. В ноябре 1995 года функции комбината переданы компании LNM-Group. С января 2005 года ОАО «Испат Кармет» переименовано в АО «Миттал Стил Темиртау».
Сегодня «Миттал Стил Темиртау» — современное предприятие мирового класса с объемом продаж в 32 млрд долларов, один из крупнейших интегрированных металлургических комплексов, поставляющих продукцию более чем в 75 стран мира. АО «Миттал Стил Темиртау» — металлургический комбинат с полным технологическим циклом. В него входят коксохимическое производство, четыре доменные печи общей производственной мощностью более 5 млн тонн чугуна в год, сталеплавильное производство, конверторный цех с тремя конверторами и другие производства. АО «Миттал Стил Темиртау» полностью модернизировало оборудование, проводит
необходимые аттестационные
испытания, соответствующие международным стандартам. Покупателями продукции комбината являются более 30-ти стран мира.
14
В июле 1996 года 15 шахт Карагандинского угольного бассейна вошли в состав угольного департамента ОАО «Испат Кармет» (ныне АО «Миттал Стил Темиртау»). В настоящее время угольный департамент — крупнейшее предприятие по добыче коксующихся углей подземным способом; после преобразований и реконструкций департамент представляет восемь укрупненных шахт и вспомогательные службы. АО «Миттал Стил Темиртау»
располагает железными дорогами, электрическими сетями и другими организациями, обслуживающими основное производство. Руководством взят стратегический курс на концентрацию производства, реструктуризацию шахтного фонда и вывод шахт на качественно новый технический уровень, обеспечивающий
достижение мировых стандартов. Очистные забои планомерно оснащаются современной техникой, позволяющей добывать по 5—6 тыс. тонн угля в сутки. «Аксес-Комир» — крупнейшее угледобывающее предприятие Северного Казахстана (Павлодарская область). С начала своей деятельности, в ноябре 1996 года, компанией добыто более 220 млн тонн угля. В состав предприятия входят два угольных разреза: «Богатырь» и «Северный».
По объемам добычи разрез «Богатырь» — один из самых крупных в мире и занесен в Книгу рекордов Гиннеса. Его проектная мощность составляет 52 млн тонн угля в год, на котором работают 10 электростанций и промышленных предприятий Казахстана и 9 электростанций России.
С начала своей деятельности ТОО «Богатырь Аксес Комир» активно занимается реализацией крупных инвестиционных проектов, внедрением новых технологий, реконструкцией традиционной системы добычи и транспортировки угля. Ежегодный вклад в развитие производства составляет 12—16 млн долларов США. Внедрена новая технология горных работ с организацией внутренних отвалов, которая позволяет при минимальном объеме добычи угля избежать эндогенных пожаров.
Компанией проводится ряд мероприятий, направленных на улучшение экологической обстановки, включая текущий и капитальный ремонт оборудования природоохранного назначения; восстановление очистных сооружений сточных вод на разрезе «Богатырь»; осуществление орошения при экскавации угля, позволяющее на 70% снизить пылеобразование;
применение комплекса инженерно-технических мероприятий для уменьшения объемов выделения пыли и газов при ведении взрывных работ, что снижает выбросы на 30—40%; рекультивацию участков отвалов, достигших стационарного состояния; проведение комплекса мер по профилактике и тушению эндогенных пожаров на породных отвалах.
Ежегодно «Богатырь Аксес Комир» расходует на проведение природоохранных мероприятий более 120—150 млн тенге. «Богатырь Аксес Комир» постоянно осуществляет благотворительную и спонсорскую поддержку всех мероприятий Павлодарской области и г. Экибастуза, компания за период своей деятельности выделила на эти цели более 1,8 млрд тенге [27]. «ШНОС» — Акционерное общество «Шымкентнефтеоргсинтез»
15
учреждено 12 февраля 1996 года ЮжноКазахстанским территориальным комитетом по государственному имуществу на базе государственного Шымкентского нефтеперерабатывающего завода. Мощность переработки — 7 млн тонн нефти в год. Основные поставщики сырой нефти на ШНОС —
«ХаррикейнКумколь Мунай», «Витол Мунай», «Кумколь ЛУКОЙЛ»,
«Казнефтеком», «Актобемунайгаз».
ОАО «Шымкентнефтеоргсинтез» — самое молодое и современное нефтеперерабатывающее предприятие Казахстана, обладающее собственными технологиями, эффективной системой управления производством и бизнес- процессами. Заводом выпускается высококачественная продукция: бензин, дизельное топливо, авиационный и осветительный керосин, сжиженный газ, топливо печное бытовое, котельное. Сеть филиалов в крупных регионах Казахстана и представительства в городах Алматы и Бишкеке позволяют ему надежно обеспечивать свое присутствие на рынке сбыта. По объему перечисленных в 1999 году налогов ШНОС занял лидирующее положение среди налогоплательщиков республики. 31 марта 2000 года 88% акций ШНОС перешли в собственность канадской компании «Харрикейн Хайдрокарбонс Лтд.» (HHL). ШНОС — первая казахстанская нефтеперерабатывающая компания, получившая выход на мировой фондовый рынок.
Национальная компания «КазМунайГаз» (КМГ) создана в соответствии с Указом Президента Республики Казахстан от 20 февраля 2002 года №811 «О мерах по дальнейшему обеспечению интересов государства в нефтегазовом секторе экономики страны» путем слияния национальных компаний
«Казахойл» и «КазТрансОйл». «КазМунайГаз» создан с целью комплексного развития нефтегазовой отрасли Казахстана, обеспечивающего рациональное и эффективное использование энергетических ресурсов, содействующего социально-экономическому развитию Казахстана и его успешной интеграции в мировую экономику.
«КазМунайГаз» является крупнейшей компанией в Казахстане с совокупным капиталом 592 млрд тенге и участвует в разработке и реализации единой государственной политики и стратегии в нефтегазовой отрасли, нацеленной на эффективное, рациональное освоение и воспроизводство нефтегазовых ресурсов, на развитие соответствующей инфраструктуры. Также компания представляет государственные интересы в контрактах с инвесторами, осуществляющими нефтегазовые операции, участвует в организации конкурсов на проведение нефтегазовых операций на территории Республики Казахстан.
«КазМунайГаз» осуществляет полный цикл работ и услуг по разведке, разработке, добыче, переработке, транспортировке и реализации углеводородного сырья и продуктов его переработки, а также проектирование, строительство и эксплуатацию нефтегазопроводов и производственной инфраструктуры в Казахстане и за рубежом. Компания также оказывает широкий спектр услуг в сфере авиаперевозок и телекоммуникаций. Наибольшее значение в работе компании имеют такие
16
дочерние предприятия, как «Казахойл-Эмба», «Узеньмунайгаз» — нефтедобыча, «КазТрансОйл» — транспортировка нефти, «КазТрансГаз» — транспортировка газа, Атырауский нефтеперерабатывающий завод — переработка нефти, «Казмортрансфлот» — танкерные перевозки, Международный аэропорт Атырау, вертолетная компания «Евразия-Эйр», телекоммуникационная компания «КазТрансКом». Кроме указанных, в структуру компании также входит большое число разнопрофильных компаний и предприятий
3.1 Синхронная машина (двигатель)
Синхронный двигатель имеет значительное применение на промышленных предприятиях (в частности, для привода компрессоров мощностью до нескольких тыс. кВт).
Электрические машины обладают свойством обратимости, т. е. они могут использоваться и как генераторы, и как двигатели. Пример – гидроаккумулирующие станции. В период максимума нагрузки в системе машины работают как генераторы, вода вращает турбины, перетекая из верхнего уровня в нижний. В период же, когда в системе имеет место излишек генерирующих мощностей, машины переводятся в режим двигателей и перекачивают воду из нижнего уровня на верхний, запасая энергию в виде напора воды.
Если на 3-фазную обмотку статора подать питание от сети, а на обмотку ротора (обмотка возбуждения) подать постоянное напряжение и при этом на валу не будет механической нагрузки (тормозного момента), машина будет работать в режиме холостого хода, ротор будет вращаться со скоростью, соответствующей частоте питающей сети.
Рисунок 3.1 - Устройство синхронного двигателя
17
Если же к валу приложить тормозящий момент, то в обмотке статора возникнет ток и крутящий электромагнитный момент, равный тормозящему механическому моменту; скорость будет синхронной, т. е. соответствовать частоте питающей сети. Если недопустимо перегрузить машину, то синхронная работа ротора нарушается, наступит аварийный режим. Как видим, в синхронном двигателе происходит преобразование электрической энергии, получаемой от сети, в механическую энергию на валу.
3.2 Асинхронный двигатель
Самым давним и одним из самых распространенных потребителей является 3-фазный асинхронный двигатель (АД). Он был изобретен гениальным русским инженером Доливо-Добровольским в XIX веке. В нашей республике применяются десятки тысяч АД при напряжении до 10 кВ, в том числе мощные. Принцип работы АД состоит в следующем:
- на неподвижной части машины;
– статоре;
– располагаются три одинаковые обмотки;
– фазы, сдвинутые по окружности на 120°, т. е. они располагаются симметрично. Между собой фазы соединяются или по схеме «звезда», или по схеме «треугольник» (рисунок 3.1а и рисунок 3.1б). На вращающейся части машины – роторе – располагается обмотка ротора.
Рисунок 3.1 а - соединения фаз по схеме «звезда»
Рисунок 3.1 б - соединения фаз по схеме «треугольник»
Благодаря тому, что в каждой фазе при питании от сети появляется переменное синусоидальное напряжение и соответствующий ток (в режиме холостого хода – ток холостого хода), а фазы сдвинуты в пространстве на 120°, возникает физическое явление – так называемое вращающееся магнитное поле (вращение – относительно неподвижного статора). Это поле, пересекая контуры обмотки ротора, в соответствии с принципом
