12.2. Электроснабжение участков угольных шахт, разрабатывающих пологие и наклонные пласты
Комплексная механизация и электрификация производственных процессов соответствуют высокому уровню концентрации горных работ, чему способствует также широкое внедрение механизированных комплексов.
Наиболее распространены механизированные комплексы ОКП, МКМ, КМ-87, КМ-81, КМК-97, КМС-97, КОД, МКЭ и др., для которых разработаны технологические схемы очистных работ.
Указанные комплексы включают в себя электрооборудование забойной машины, забойного конвейера, перегружателя, поддерживающей лебедки; электрооборудование маслостанций СНУ и станции орошения НУМС; кабелеподборщик или кабелеукладчик; питающие кабели; элементы осветительной сети и сигнализации, телефонную и громкоговорящую связь.
Все перечисленное электрооборудование вместе с электрооборудова-нием погрузочных пунктов, осветительной сетью конвейерных (откатчных) штреков, РПЛ или магнитной станцией, участковой (участковыми) подстанцией и питающими кабелями составляет систему электроснабжения очистного участка.
При разработке длинными столбами (рис. 12.7) с применением комплекса ОКП от участковой подстанции кабелями ЭВТ электроэнергия подводится к РПЛ-0,66 № 1 и РПЛ-0,66 № 2, а к РПЛ-0,66 № 3 гибким кабелем ГРШЭ, проложенным по лаве. Такое число РПЛ вызвано расположением электрооборудования в лаве, на вентиляционном и конвейерном штреках. От РПЛ-0,66 № 1 питаются конвейеры и оборудование погрузочного пункта, от РПЛ-0,66 М 2 комбайн, нижние электродвигатели забойного конвейера, станция орошения и осветительная сеть. Верхние электродвигатели забойного конвейера, маслостанции получают питание от РПЛ-0,66 М 3 на вентиляционном штреке.
Рис 12.7. Схема электроснабжения лавы при разработке длинными столбами:
1-комбайн; 2-забойный конвейер; 3-маслостанция; 4-станция орошения;
5-ручное электросверло; 6-скребковый перегружатель; 7-погрузочный пункт
В зависимости от угла наклона пласта, способа питания, системы отработки столбов, располагают электрооборудование участка и РПЛ либо на конвейерном (откаточном) штреке, либо часть—на конвейерном, а часть—на вентиляционных штреках.
При расположении электрооборудования комплекса на конвейерном (откаточном) штреке и в лаве ПУПП и РПЛ располагают также на конвейерном штреке. Причем этот вариант имеет две разновидности: подстанция с РПЛ перемещается вслед за забоем и подстанция отстает от забоя на расстояние 250—300 м, т. е. используется как полустационарная. В таком случае при длине отрабатываемого столба 1000—1200 м необходимо ее 4 раза перемещать, сооружая для этого нишу или расширяя выработку. Питание отдельных механизмов, расположенных на вентиляционном штреке, осуществляется кабелем, проложенным по лаве.
Питание электроэнергией участковых ленточных конвейеров может производиться от индивидуальной подстанции, расположенной как на конвейерном штреке, так и на сопряжении штрека с бремсбергом или уклоном. Местоположение подстанции определяется мощностью приводов и длиной отрабатываемого столба.
При наклонном залегании пластов электрооборудование располагается на конвейерном и вентиляционном штреках. Питание его осуществляется от соответствующих подстанций и распредпунктов на этих штреках. Основным распредпунктом считается верхний, так как от него питаются основные электроустановки комплекса: забойная машина, верхние электродвигатели забойного конвейера, маслостанции, станции орошения, поддерживающая лебедка и др. Нижние электродвигатели забойного конвейера могут питаться от распредпункта на конвейерном штреке или по кабелю, проложенному через всю лаву от РПЛ вентиляционного штрека.
При таком варианте участковая подстанция верхнего РПЛ может перемещаться вслед за забоем или использоваться как полустационарная, подстанция же нижнего РПЛ, как правило, полустационарная.
При завершении отработки столба (обратным ходом) одна или две подстанции на панельном штреке (бремсберге, уклоне) могут питать электроустановки конвейерного штрека и вентиляционного.
Шахты Донецкого бассейна в большинстве случаев разрабатывают тонкие и средней мощности угольные пласты при панельном способе подготовки шахтного поля и столбовой системе разработки. Отработка ведется обратным ходом. Вследствие большой глубины залегания пластов электроснабжение участков осуществляется от ЦПП. Все это определяет необходимость большого числа участковых подстанций и распредпунктов, так как применяется наиболее прогрессивный способ питания: отдельная ПУПП-лава.
Участковые ПУПП питаются от высоковольтных ячеек, установленных непосредственно в ЦПП или в промежуточном распредпункте РПП-6(10) кВ. Питание электроустановок панельных выработок осуществляется от передвижной подстанции, устанавливаемой в камере РПП-6(10) кВ.
Распределение электроэнергии непосредственно на участке происходит от РПЛ или магнитной станции. На рис. 12.8 представлены cхема
Рис.12.8 Схема расположения электрооборудования
электроснабжения участка ( одной из шахт Донбасса )
расположения электрооборудования и типовая схема электроснабжения участка одной из шахт Донецкого бассейна, оборудованного комплексом КМ-87Д. Комплекс управляется магнитной станцией СУВ, получающей питание от передвижной подстанции ТСВП-400-6/0,69.
Поскольку электрооборудование комплекса и вспомогательное оборудование, его обслуживающее, расположено в вентиляционном и конвейерном ходках, предусматривается его раздельное питание.
Очистной комбайн, забойный конвейер, станция орошения, поддерживающая лебедка и маслостанции получают питание от магнитной станции, установленной в вентиляционном ходке. От нее же питаются осветительная сеть лавы, предупредительная и аварийная сигнализация.
Так как некоторые электропотребители имеют несколько электродвигателей (забойный конвейер, маслостанции), они снабжены распределительными коробками с несколькими выводами. Гибкий питающий кабель подводится к распределительной коробке, а от нее уже непосредственно к электродвигателям. К распределительной коробке головных двигателей забойного конвейера от магнитной станции подводится кабель, проложенный по лаве.
Для питания электропотребителей конвейерного ходка, в котором установлены скребковый перегружатель, ленточные конвейеры и вспомогательное оборудование, предусмотрен отдельный распределительный пункт, состоящий из пускателей ПВИ.
Питание конвейерный распредпункт получает от отдельной подстанции типа ТСВП-250-6/0,69.
Схема электроснабжения участка значительно усложняется при разработке спаренными лавами. В этом случае электрооборудование располагается на общем сборном штреке, как показано на схеме (рис. 12.9), предложенной институтом Центро-гипрошахт. Передвижные подстанции и распределительные пункты обеих лав располагаются над конвейером сборного штрека. Такое расположение возможно при достаточном сечении конвейерной выработки. При невозможности установки ПУПП и РПЛ над конвейером сооружают для них специальные ниши, или ПУПП № 2 и РПЛ № 2 лавы 2 располагают на бортовом конвейерном штреке.
При системе .разработки длинными столбами и сплошной конвейеризации на пластах мощностью 0,75 м и выше и угле падения пласта 1—3° характерна система электроснабжения, приведенная на рис. 12.10. Электроснабжение осуществляется от РПП-б, расположенного на откаточном штреке, в котором устанавливаются высоковольтные ячейки и трансформа-торная подстанция для питания электропотребителей прилегающих
выработок. Поскольку число высоковольтных ячеек определяется общим количеством передвижных подстанций очистных и подготовительных работ, РПП-6 в данном случае получается громоздкой. Поэтому более рациональным является разукрупнение такого высоковольтного распределительного пункта и сооружение двух РПП-6: одного—для обслуживания передвижных подстанций очистных участков и второго—для питания подстанций подготовительных работ.
ПУПП № 1—ПУПП № 4 предназначены для очистных работ и устанавливаются в сборных выработках над конвейерами, ПУПП № 5-ПУПП № 9—для подготовительных работ и устанавливаются на сборных или бортовых выработках.
Для шахт Кузнецкого бассейна характерным является разработка пластов мощностью 3—5 м при угле падения до 16°. Небольшая глубина залегания разрабатываемых пластов определила широкое применение способа питания участков через скважины. Из-за мощных пологих и наклонных пластов системы разработок и соответствующие им схемы электроснабжения разнообразны.
Электроснабжение участка (рис. 12.11) осуществляется от РПП-6, в котором устанавливаются высоковольтные ячейки и сухой трансформатор для питания прилегающих к ЦРП-6 потребителей бремсберга (уклона) и откаточного штрека. Подстанция № 1 установлена над конвейером конвейерного штрека верхнего слоя и предназначена для обслуживания электропотребителей лавы верхнего слоя. От нее получают питание РПЛ-0,66 (№ 8 и № 9). От распределительного пункта № 8 получают питание непосредственно электропотребители комплекса в лаве и на штреке, а от РПЛ № 9—часть ленточных конвейеров, установленных на штреке. Остальные ленточные конвейеры питаются от РПЛ № 7. Электроустановки вентиляци-онного штрека получают питание от РПЛ № 4, установленного на путевом бремсберге.
Шахты Карагандинского бассейна разрабатывают пласты большой мощности с высокой метанообильностью при сравнительно небольшой глубине рабочих горизонтов. При отработке приходится применять послойную выемку, что определяет большую энергоемкость подземных работ, большое число трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.
При наклонном залегании пластов особенность электроснабжения добычных участков по сравнению с участками, разрабатывающими пологие пласты, состоит в применении предохранительных лебедок и кабелеподборщиков. Питание комбайна в этом случае может осуществляться как от РПЛ на вентиляционном штреке, так и от РПЛ, расположенного на промежуточном или откаточном штреке (рис. 12.12).
На пологих и наклонных пластах мощностью 0,6—2 0 м при сплошной системе разработки и системе разработки длинными столбами широко внедряется струговая выемка. При таком способе выемки РП подготовительных и очистных работ могут питаться от одной ПУПП при прямой отработке и от разных 11У11П—при обратной отработке. Схема расположения оборудования представлена на рис. 12.13.
Внезапные выбросы угля и газа представляют исключительную опасность для подземного электрооборудования, находящегося в зоне выброса, из-за возможности появления открытого искрения, способного вызвать взрыв метано-воздушной смеси Поэтому в систему электроснабжения участков на таких пластах вносятся существенные изменения, особенно в систему их внешнего электроснабжения, по сравнению с обычными пологими и наклонными пластами.
Применение электрической энергии в забоях очистных выработок на пологих и наклонных пластах, склонных к внезапным выбросам, в соответствии с ПБ допускается при:
безмасляном электрооборудовании; защите от утечек тока в сетях 6 кВ, автоматически отключающей сеть при снижении сопротивления изоляции сети до 120 кОм при однофазной утечке и до 360 кОм на фазу при трехфазной утечке;
использовании комплектных распределительных устройств с блокировочным реле утечки БРУ и короткозамыкателями
Рис. 12.12. Принципиальная схема электроснабжения участка
для включения трансформаторных подстанций. Такие же устройства должны быть в автоматических выключателях, магнитных пускателях и станциях управления. Цепи дистанционного управления должны быть искробезопасными с контролем их повреждения;
использовании в качестве распределительных экранированных кабелей повышенной прочности и гибкости с изоляцией всех жил, не распространяющей горения;
обязательном контроле за содержанием метана в рудничной атмосфере с помощью метан-реле, устанавливаемых как стационарно,так и переносными. При превышении предельно допустимой концентрации метана участковая электрическая сеть должна автоматически отключаться;
Рис. 12.13. Расположение электрооборудования при струговой выемке
емкости кабельных линий напряжением 0,69 (0,4) кВ присоединенных к одному трансформатору, не превышающей 0,5 мкФ на фазу;
аварийном отключении электропотребителей лавы и вентиляционных штреков с пульта управления для схем электроснабжения комплексов.
Соблюдение перечисленных выше мероприятий является однако, недостаточным при размещении электрооборудования и кабельных сетей в вентиляционных выработках с исходящей струей воздуха. В данном случае необходимо применение обособленного питания участков, при котором отсутствует электрическая связь подземной участковой сети с электрической сетью поверхности (см. гл. 9).
В связи с внедрением высокопроизводительных комплексов с большой мощностью электродвигателей возникла необходимость перехода на более высокое напряжение. Поэтому в качестве следующей ступени ( после 660 В) было принято напряжение 1140 В.
Переход на эту ступень напряжения позволил увеличить мощность электродвигателей до 300 кВт при ограничении пускового тока в пределах до 1000 А, а также обеспечить в некоторых случаях нормальные уровни напряжения на зажимах электродвигателей и снизить сечения питающих кабелей
Перевод участковых сетей на напряжение 1140 В связан с повышением опасности в отношении поражения электрическим током, пожаров и взрывов.Так как эектроустановки напряжением 1140 В по существующей классификации относятся к установкам напряжением свыше 1000 В, на них распространяются соответствующие требования ПУЭ. Вместе с тем
Рис. 12.14. Варианты схем электроснабжения участков
при напряжении 1140В:
а-от одного трансформатора; б-от двух трансформаторов;
в-от трехобмоточного трансформатора.
МакНИИ разработаны Временные требования по технике безопасности и технической эксплуатации электрооборудования на напряжение 1140В (ВТТБ), учитывающие специфику шахтных условий.
Разработанные требования могут быть разделены на две основные группы:
технические мероприятия по повышению безопасности электроустановок, в основу которых положены существующие средства повышения безопасности при напряжении 660 В и ряд дополнительных, а именно: отключение электроустановок не менее чем двумя независимыми устройствами, из которых хотя бы одно должно иметь видимый разрыв; применение более совершенных кабелей и электрооборудования; самоконтроль цепей дистанционного управления и защиты; защита от утечек в КРУ на б кВ; применение специального реле контроля заземления.
требования по оперативному обслуживанию электроустановок и производству ремонтно-профилактических работ, в которых предусмотрен порядок выполнения в определенной последовательности необходимых технических и организационных мероприятий, уровень квалификации обслуживающего персонала, обязательное снятие напряжения перед производством работ, систему изолирующих защитных средств и др.
Опыт эксплуатации системы электроснабжения и электрооборудования на напряжение 1140 В показывает, что схемы электроснабжения при напряжении 1140 В можно условно разделить на три группы: первая - все электроустановки, кроме осветительной сети и ручных механизмов, питаются напряжением 1140 В от общего трансформатора; вторая - предусматривает два понизительных трансформатора, один из которых питает наиболее мощные забойные машины на напряжение 1140 В, а вспомогательные установки питаются от второго трансформатора напряжением 660 В; третья - от одного трех-обмоточного трансформатора питаются как основные забойные машины, так и вспомогательные участковые электроустановки
(рис. 12.14).
Центрогипрошахт рекомендует принимать вариант, приведенный на рис. 12.14, б,