Глава 8 электрические сети в подземных выработках
8.1. Общие сведения
Электрические сети, предназначенные для передачи и распределения электроэнергии в подземных выработках шахт и рудников, выполняются, как правило, кабелями, которые классифицируют: по напряжению—до и свыше 1000 В; по конструкции-бронированные, гибкие и особогибкие; по назначению—силовые, контрольные и кабели связи.
В зависимости от прокладки и питаемых электроустановок силовые кабели можно разделить на следующие группы:
бронированные и гибкие кабели для стационарной и полустационарной прокладки в различных выработках;
гибкие кабели для питания передвижных механизмов;
гибкие и особогибкие кабели для питания ручных, колонковых электросвёрл, самоходных вагонеток, а также различного ручного электроинструмента.
Для сетей освещения очистных забоев шахт, не опасных по газу или пыли, ПБ допускают при напряжении до 24 В применение голых проводов на изолированных опорах. В этом случае вывод в трансформаторе со стороны 24 В должен быть выполнен гибким кабелем, а обмотки осветительного агрегата разделены металлическим экраном.
Для линий сигнализации и аварийной остановки конвейеров допускается применение голых проводов при напряжении до 24 В. В шахтах, опасных по газу или пыли, дополнительным условием применения голых проводов является обеспечение их искробезопасности.
Применение кабелей общепромышленного назначения допускается с разрешения МакНИИ или ВостНИИ. Применение любых кабелей с алюминиевыми жилами или алюминиевой оболочкой в подземных выработках и стволах угольных шахт, согласно ПБ, запрещается.
Бронированные и полугибкие кабели изготовляются на напряжение до и свыше 1000 В, гибкие и особогибкие кабели на напряжение до 1000 В. Особую группу представляют полугибкий и гибкий кабели на напряжение 1140 В.
Марки кабелей, применяемых в шахтах и рудниках, их назначение и конструктивные особенности приведены в табл. 8.1.
8.2. Бронированные кабели
В подземных выработках шахт и рудников бронированные кабели используются в основном для стационарной прокладки; для присоединения передвижных участковых подстанций и распределительных пунктов (энергопоездов) применяется специальный кабель, представляющий собой бронированный кабель повышенной гибкости и прочности.
Место прокладки кабелей налагает определенные требования на их конструктивное исполнение, применение изоляционных материалов, и в зависимости от этого их можно подразделить на:
бронированные кабели для прокладки по вертикальным и наклонным выработкам с углом падения от 45 до 90°;
бронированные каббели для прокладки по наклонным и горизонталь-ноым выработкам с углом падения от 45 до 0о;
кабели для прокладки по наклонным и горизонтальным выработкам.
Бронированные кабели для прокладки по вертикальным и наклонным выработкам должны быть высоконадежны и безопасны в эксплуатации, особенно кабели, прокладываемые по стволам. Капеж, падающие куски угля и породы в стволе, вибрация, происходящая вследствие движения скипов и клетей, разъедают и разрушают кабель. Неправильное крепление кабеля в стволе приводит к перегрузке за счет собственного веса, достигающей большой величины при значительной глубине ствола.
Особо следует отметить стекание жидкой изоляционной пропитки бумажной изоляции в процессе работы кабеля, приводящее к ухудшению состояния изоляции кабеля, увеличению внутреннего давления в нижней его части, в результате чего появляются трещины в оболочке. Поэтому стволовые кабели должны иметь прочную броню, предохраняющую токоведущие жилы и их изоляцию от механических повреждений; не должны допускать стекания пропиточной массы; должны быть виброустойчивы и устойчивы против сырости, разъедания и окисления.
Наиболее полно указанным требованиям удовлетворяют применяемые в настоящее время для прокладки по вертикальным выработкам кабели ЦСКН, ЦСБШв, ЦСБн, ЦСПл, ЦСПл, ЦСПн, ЦСПШв (рис. 8.1).
Обычно кабель состоит из трех медных жил (круглого или секторного сечения), каждая из которых покрыта бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом на основе церезина. Жилы сечением 6—50 мм2 выполняются однопроволочными, а больших сечений—многопроволочными. Для повышения механической прочности жилы скручиваются между собой, покрываются общей поясной изоляцией из пропитанной бумаги, поверх которой накладывается свинцовая оболочка, предохраняющая токоведущие жилы и их изоляцию от воздействия внешней среды. В свою очередь, свинцовая оболочка кабеля армируется стальными оцинкованными проволоками, предохраняющими кабель от механических повреждений и растягивающих усилий.
Для прокладки в наклонных и горизонтальных выработках
применяются бронированные кабели со свинцовой оболочкой, армированные двумя стальными плоскими лентами, типов СБн, СБШв (свинцовая оболочка, бронированный стальными плоскими лентами, негорючий) или СПШв (то же, но бронированный плоскими оцинкованными стальными проволоками, поверх—поливинилхлоридный шланг).
Каждая медная жила, скрученная из отдельных тонких проволок, изолируется несколькими слоями пропитанной минеральным маслом бумаги, а все вместе покрываются общей, поясной изоляцией из такой же бумаги.
Рис. 8.1. Кабели для вертикальной прокладки на напряжение
6 кВ (а) и 1 кВ (б):
1-медная жила; 2-экран из полупроводящей бумаги; 3-изоляция; 4-свинцовая
оболочка; 5-тканевая лента; 6-кабельная пряжа; 7-броня из плоских стальных проволок; 8-наружный покров из кабельной пряжи; 9-заполнение из кабельной пряжи; 10-жила медная секторного сечения; 11-изоляция жил; 12-поясная изоляция; 13-свинцовая оболочка; 14, 15-кабельная бумага и пряжа; 16-наружный покров из кабельной пряжи; 17-межфазное заполнение из бумажного корделя
Рис. 8.2. Кабель ЭВТ:
1-силовая жила; 2-заземляющая жила; 3-вспомогательная жила; 4-изоляция из полупроводникового пластиката; 5-внутренняя оболочка из поливинил-хлоридного пластиката; 6-индивидуальные экраны; 7-поясная изоляция; 8-общий экран; 9-броня из стальных канатиков; 10-шланговая оболочка.
Для предохранения изоляции от повреждения, проникновения внутрь влаги и окисления используется свинцовая оболочка, поверх которой накладывается броня из плоских оцинкованных проволок или ленты. Для предохранения брони от коррозии применяют джутовую оплетку или поливинилхлоридный шланг.
Бронированные кабели обладают чрезмерной жесткостью, у них отсутствуют заземляющая, а также вспомогательная жилы, что является существенным недостатком при эксплуатации; бронированные кабели заменяются новыми, более совершенными, специально разработанными для подземных условий. К таким кабелям относятся ЭВТ (экранированный, изоляция из винилхлорида, для тяжелых условий работы) и ПВШЭ (из поливинилхлоридного пластиката, шахтный, экранированный).
Кабели ЭВТ (рис. 8.2) изготовляются на напряжение 6 кВ для питания электроэнергией передвижных подземных подстанций, на напряжение 1140 и 660 В для присоединения распределительных устройств очистных и проход-ческих работ к передвижным подстанциям. Конструктивно выполняются четырех- и восьмижильными, сечением от 16 до З5 мм2 на напряжение 6 кВ; четырех- и восьмижильными, сечением от 16 до 95 мм2 на напряжение 660 В; четырехжильными сечением 16—120 мм2 и восьмижильными сечением от 35 до 120 мм2 на напряжение 1140В.
Изолированные силовые жилы, состоящие из отдельных проволок, и вспомогательные жилы, собранные вместе, расположены вокруг заземляющей жилы, находящейся в центре. Силовые и вспомогательные жилы имеют отличительную окраску по фазам или обозначение цифрами. Основные жилы снабжены индивидуальными экранами из полупроводящего пластиката и медной фольги, а вспомогательные жилы скручиваются и поверх них накладывается оболочка из ПВХ. Поверх скрученных основных, вспомогательных и заземляющей жилы должен быть наложен общий экран из двух медных лент толщиной 0,08 мм. Поверх общего экрана накладывается поясная изоляция из выпрессованного поливинилхлоридного пластиката или лент, затем защитный покров, состоящий из брони (стальных канатов). После брони укладывается лента упаковочного ПВХ и, наконец, шланг из поливинилхлоридного пластиката. Такая конструкция кабеля при его высокой механической прочности обеспечивает достаточную гибкость, радиус изгиба, равный двадцати диаметрам кабеля, и возможность контроля за сопротивлением изоляции.
Кабель ЭВТ-1140 разработан на базе серийно выпускаемого кабеля на напряжение 660 В. В новых кабелях улучшена изоляция, параметры защитных экранов, повышена стойкость кабеля к деформирующим усилиям, применены высокопрочные цветные резины для шланговых оболочек. Индивидуальные экраны выполнены из медной фольги.
Кабели ВВБ, ВВБбГ, ВБбШв, ВСТШв предназначены для питания электроустановок напряжением до 1 кВ (ВВБбГ-для питания магистральных ленточных конвейеров) и прокладки по горизонтальным и наклонным выработкам, а также внутри камер. Они могут быть одно- или многопроволочными, круглого, секторного или сегментного сечения (до 240 мм2). Изоляция жил выполнена из ПВХ пластиката. Изолированные жилы имеют отличительную расцветку или цифровую маркировку. Поверх скрученных жил накладывается поясная изоляция. Броня кабеля выполнена стальными лентами (оцинкованными—у ВВБбГ). Наружный покров—шланг из ПВХ пластиката
У кабелей ВРБ, ВРГ, ВРБГ, НРГ, НРБ изоляция из резины одинаковой расцветки, но с цифровыми обозначениями. Заземляющая жила черного цвета или имеет обозначение О.Оболочка кабелей ВРБ и ВРБГ—из ПВХ пластиката, а НРБ, НРГ, НРБГ—из резины на основе наирита. Броня—из плоских стальных проволок или ленты.
Применение специальных материалов, нераспространяющих горение, для изоляции жил, экранов и оболочек позволило повысить надежность и безопасность кабелей в подземных выработках, а наличие индивидуальных экранов—повысить эффективность защиты от токов утечки.
Положительным является и то, что в подземных выработках стало возможным отказаться от заливки кабельных муфт компаундом при разделке бронированных кабелей и перейти на «сухую» разделку.