Глава 2 электроснабжение на поверхности шахт и рудников

2.1. Категории бесперебойности электроснабжения потребителей

Выбор схемы распределения электроэнергии на промплощадке шахт и рудников зависит от многих факторов: мощности, рас­положения и типов электроприводов машин и механизмов, места расположения ГПП, компактности генерального плана, соотношения электрических нагрузок электропотребителей, на­пряжения каждого звена системы электроснабжения.

В соответствии с характером ущерба, который может быть нанесен предприятию из-за перерывов в электроснабжении, все потребители электроэнергии согласно ПУЭ делятся на три категории.

К. потребителям I категории относят: клетевой подъем (включая собственные нужды), вентилятор главного проветри­вания и обеспечение собственных нужд, вспомогательные вен-тиляторные установки шахт III категории и сверхкатегорийных, калориферные установки (северные районы страны), котель­ную, насосные противопожарные установки, установки для де­газации угольных пластов, систему маслосмазки турбокомпрессоров.

К потребителям II категории относят скиповые подъемы, компрессоры, технологический комплекс, включая обогатитель­ные установки, основное электрооборудование жилых поселков шахт и рудников.

III категория включает в себя все остальные электроуста­новки, перерыв в электроснабжении которых не вызывает зна­чительного ущерба. Продолжительность перерыва определяется необходимым временем на замену вышедшего из строя электро­оборудования, но не более суток.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться элек­троэнергией от двух независимых источников питания. Перерыв в питании допускается на время автоматического ввода резерв­ного питания или необходимо иметь не менее двух установок, приводы которых получают питание от двух независимых ис­точников.

Для электроприемников II категории допускается перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения ре­зервного питания дежурным персоналом или выездной опера­тивной бригадой.

Вследствие того что шахты и рудники имеют электропотре­бители всех категорий, они питаются электроэнергией от двух независимых источников питания по двум линиям. При выходе из строя одной из них другая должна обеспечить нормальную работу всех электроустановок шахты или рудника.

При отнесении потребителей к I категории предъявляются повышенные требования в отношении резервирования, что вле­чет за собой увеличение капитальных затрат на электрообо­рудование. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо тщательно изучить, какие потребители следует отнести к I ка­тегории.

2.2. Схемы распределения электроэнергии

Система электроснабжения поверхности шахты или рудника включает в себя ГПП, распределительные и трансформатор­ные подстанции, расположенные на промплощадке предприя­тия, а также ЛЭП к подстанциям и отдельным удаленным по­требителям.

Внутреннее электроснабжение осуществляется с использо­ванием тех же принципиальных схем питания, что и внешнее электроснабжение.

Выбор схемы распределения электроэнергии в пределах шахты или рудника зависит от: характеристики источника питания (напряжение, стоимость электроэнергии и др.); распо­ложения, числа, мощности, напряжения и режима работы основных машин и механизмов (подъемные, вентиляторные, насосные, компрессорные установки и т. п.); соотношения нагрузок электропотребителей, расположенных на поверхности и в подземных выработках; генерального плана поверхности; бесперебойности и степени резервирования, требуемых для отдельных электропотребителей и предприятия в целом; мощно­сти и нагрузки крупных синхронных двигателей, применяемых для привода технологических установок, и т. д.

Как правило, распределение электроэнергии к объектам на поверхности производится напряжением 6; 10 кВ. К удаленным от промплощадки шахты мощным фланговым вентиляторам целесообразно подводить более высокое напряжение.

В современные схемы электроснабжения закладывается блочный принцип построения, при котором вместо одной ГПП сооружаются несколько блочных подстанций БПП, максимально приближающих высокое напряжение к электрическим нагруз­кам. Местоположение ГПП, ее мощность и местоположение БПП, трансформаторных подстанций (ТП) и вторичных РУ на промплощадке определяются расчетом, типом и числом мощных стационарных установок.

Перечисленные выше факторы, расположение электропотре­бителей или их групп обусловливают разнообразие схем пита­ния электрических нагрузок, в основе которых лежат радиаль­ные, магистральные и кольцевые схемы.

Для потребителей I и II категорий применяются радиаль­ные схемы (рис. 2.1, а), по которым питаются мощные ответ­ственные электроустановки, при этом схема обеспечивает также резервирование их питания. Секционный выключатель ВЗ нор­мально отключен. При повреждении одной из питающих линий под действием защиты отключается один из выключателей В2, после чего под действием АВР включается секционный выключатель ВЗ.

Радиальные схемы питания являются весьма гибкими и удобными в эксплуатации, так как выход из строя одной из питающих линий отражается на работе только одной уста­новки.

Однако такие схемы требуют большого числа коммутаци­онной аппаратуры, имеют значительное число питающих линий, поэтому их применяют для крупных сосредоточенных нагрузок, расположенных в различных направлениях от источника пита­ния (клетевые подъемные установки, вентиляторы главного проветривания, насосы).

Рис. 2.1. Схемы распределения электроэнергии

а — радиальная; б — магистральная; в — кольцевая.

Для питания потребителей III категории можно применять упрощенные схемы с заменой масляных выключателей разъединителями.

При магистральной схеме питание отдельных подстанций осуществляется отпайками от одной воздушной ЛЭП, а при ка­бельной линии она поочередно заводится на несколько под­станций. Для повышения надежности электроснабжения электропотребителей I и II категорий применяется схема сквозных двойных магистралей, при которой две магистральные линии от шин ГПП поочередно заводятся на несколько трансформаторных подстанций — ТП (рис. 2.1, б). Для питания электро­установок III категории через шины ТП или РП на 6 кВ про­пускается одна сквозная магистраль.

При магистральной схеме несколько снижается надежность электроснабжения, однако стоимость исполнения ниже за счет уменьшения числа устанавливаемого электрооборудования и стоимости монтажа питающей линии.

Магистральные схемы применяются для электроснабжения узлов нагрузки, представляющих собой сосредоточенные группы электропотребителей сравнительно небольшой мощности, рас­положенных в одном и том же направлении по отношению к подстанции.

Наиболее совершенной из магистральных схем питания яв­ляется схема блока трансформатор—магистраль, при которой непосредственно от вторичных зажимов трансформатора отхо­дит главная магистраль, к которой присоединяются распреде­лительные магистрали.

Разновидностью магистральной схемы является кольцевая схема электроснабжения (рис. 2.1, в). При нормальной работе кольцо разомкнуто для обеспечения надежности, так как при замкнутом кольце повреждение магистральной линии приведет к отключению сразу двух головных выключателей В.

На современных шахтах и рудниках, имеющих различные группы электропотребителей как по мощности и характеру гра­фика нагрузки, так и по требованиям надежности, широко при­меняются смешанные схемы внутреннего электроснабжения. При этом мощные и ответственные потребители питаются по радиальной схеме, а менее мощные и ответственные потреби­тели и узлы нагрузки — по магистральной схеме.

Выбор конкретной схемы электроснабжения производится технико-экономическим сопоставлением вариантов.

Проектирование электрических сетей на поверхности шахт и рудников должно предусматривать, чтобы все линии и транс­форматоры в нормальном режиме находились в работе, а рас­пределение электроэнергии на промплощадках независимо от величины напряжения осуществлялось по радиальным или ма­гистральным схемам. Следует иметь в виду, что к одной маги­стральной линии напряжением 6; 10 кВ можно присоединить не более двух трансформаторов мощностью 1600 кВ • А, не более трех мощностью 1000 кВ • А и не более четырех — при мощно­сти менее 1000 кВ-А.

На подстанциях, питающих электропотребители I, II и III категорий, необходимо устанавливать два трансформатора, мощность каждого из которых рассчитана на 100 %-ную на­грузку электропотребителей I категории. Оба трансформатора в нормальном режиме находятся в работе.

Если от трансформаторной подстанции питается потребитель I категории, следует предусмотреть резервную линию питания по низшему напряжению от смежной подстанции. При эконо­мической нецелесообразности или невозможности ее сооруже­ния следует предусмотреть двухтрансформаторную ТП, питаю­щуюся по двум линиям. В нормальной работе оба трансформа­тора должны находиться под нагрузкой и работать раздельно.

Питание силовых и осветительных нагрузок объектов по­верхности, для которых разрешено применение систем с зазем­ленной нейтралью, следует осуществлять от общих трансфор­маторов.

Если от трансформаторов, установленных на поверхности, питаются подземные электроустановки, то осветительные сети поверхности следует питать от отдельного трансформатора.