Електропостачання підземних гірничих робіт. Вимоги, пропоновані до схем електропостачання підземні гірських робіт

Вибір схеми електропостачання в підземних виробітках вугільних і рудних шахт визначається багатьма, факторами, основними з яких є:

а) глибина шахти, розміри шахтного поля, система розробки шарів, далекість робочих ділянок від околоствольного двору;

б) спосіб розкриття родовища й кількість розроблювальних обріїв;

в) потужність електроприводів основних шахтних силових установок і їх розташування;

г) вид підземного транспорту.

Залежно від глибини залягання корисної копалини розрізняють два основні способи живлення електроенергією добычных і підготовчих ділянок від ГПП: при глибокім заляганні шарів ( понад 300 - 350 м) — кабелями, прокладеними по стовбуру, і при неглибокім заляганні — кабелями, прокладеними в шпарах, спеціально пробурених для цієї мети, або в шурфах. Однак при будь-якому способі живлення неминуча прокладка кабелів через стовбур для живлення водовідливу й электроприемников околоствольного двору.

Вибір величини напруги в шахті залежить від кількості, потужності й призначення электроприемников.

У цей час для розподілу електроенергії по шахті й ділянкам застосовують напруга 6000, 1140, 660 і 380 В.

Для живлення ручного інструмента й висвітлення підземних виробітків шахт передбачається напруга 127 і 220 В.

Сучасна система електропостачання підземних гірських робіт повинна задовольняти наступним основним вимогам:

1) надійності, тобто забезпечувати безперебійне живлення електроенергією основних споживачів;

2) безпеки відносно пожеж, вибухів рудничного середовища й поразки людей електричним струмом;

3) економічності як по капітальних витратах, так і по експлуатаційних витратах;

4) мати гнучкість, тобто повинна враховувати безперервний розвиток підземних електричних мереж.

Види электроприемников у підземних виробітках шахт, їх кількість і потужність, а також режим электропотребления залежать від виду енергії, використовуваної для механізації гірських робіт, потужності шахти, водообильности й інших факторів.

Як вказувалося раніше, усі споживачі електричної енергії підрозділяються на три категорії, причому ЦПП ставиться до першої категорії споживачів.

Електропостачання підземних виробок через стовбур

В електропостачання підземних виробок шахт від ГЗП до ЦПП за допомогою кабелів, що прокладаються по стовбуру, дотепер є найпоширенішим способом каналізації електроенергії. При цьому кожний кабель розраховують, як рекомендує Центрогипрошахт, по навантаженню, яке становить 100% від повної для двох стовбурних кабелів, 70% - для трьох і 40% — для чотирьох стовбурних кабелів.

Частина електроенергії, що надходить у ЦПП, розподіляється на тому ж напрузі між підземними розподільними пунктами високої напруги, дільничними підстанціями, для живлення добычных і підготовчих робіт, а також транспортних установок. Інша частина електроенергії, теж звичайно на напрузі 6 кВ, використовується для живлення електродвигунів насосів головного водовідливу, трансформаторних перетворювальних підстанцій, що живляють електровозне відкочування, а також трансформаторів, що забезпечують роботу електроустановок напругою до 1000 В, розташованих в околоствольних виробках.

Для живлення ЦПП (незалежно від її місця розташування) від ГПП до стовбура передбачається прокладка не менш двох кабелів. Якщо для передачі необхідної потужності двох кабелів виявляється недостатньо, передбачають прокладку більшого, але як правило, парної кількості кабелів (чотирьох, шести). Для підвищення надійності електропостачання в ЦПП застосовують секционированную систему шин. Кількість секцій, як правило, дорівнює кількості вступних стовбурних кабелів.

Розподіл електроенергії по підземних виробітках шахти здійснюється за допомогою ряду розподільних пунктів високої напруги (РП-6) і підземних дільничних стаціонарних і пересувних знижувальних трансформаторних підстанцій. Спорудження стаціонарних підстанцій, розташовуваних у камерах з неспаленним кріпленням, передбачають тільки при неможливості або недоцільності застосування пересувних підстанцій.

Типова принципова схема підземного електропостачання шахти наведена на мал. 18.1.

Потужність к. з. на шинах ГЗП звичайно перевищує величину, припустиму Правилами безпеки (наприклад, для вугільних шахт 50 МВА), і тому на лініях 6 кВ, що харчують ЦПП, передбачається установка реакторів. При застосуванні для живлення підземних виробітків схеми відособленого живлення, виконаної за допомогою розділових трансформаторів напругою 6/6 кВ або за іншою схемою, установка реакторів може виявитися зайвою.

Наведена на мал. 18.1 схема електропостачання підземних электроприемников шахт характерна майже для всіх вугільних басейнів нашої країни, крім тих басейнів, де у зв'язку з неглибоким розташуванням околоствольного двору ( до 100 м) пристрій ЦПП є недоцільним, а живлення всіх электроприемников околоствольного двору, а також добычных і підготовчих ділянок, передбачають із поверхні по кабелях низької напруги, прокладеним через шпари. Згідно із Правилами безпеки, система мережі, що харчує підземні виробітки шахт при таких схемах, ухвалюється з ізольованої нейтралью.

Незалежно від схеми живлення ЦПП, її місця розташування й призначення кожна ЦПП складається з одного або двох розподільних пристроїв на 6 кВ, двох трансформаторів напругою 6/0,69(0,4) кВ для живлення электроприемников, установлюваних в околоствольном дворі, і розподільного пристрою низької напруги.

Для забезпечення надійності електропостачання й більшої експлуатаційної оперативності в ЦПП слід передбачати: роздільну роботу введень, секціонування системи шин РУ 6 кВ і роздільну роботу трансформаторів. Установки, що полягають із декількох робочих або резервних агрегатів (насоси головного водовідливу, трансформатори, установлені в ЦПП і ін.), повинні приєднуватися до різних секцій шин. При такій схемі живлення вихід з ладу однієї із секцій шин 6 кВ не спричинить простою шахти.

Існуючі проектовані схеми живлення ЦПП розділяються на дві групи: з живленням безпосередньо від: загальних шин 6 кb ГПП, до яких приєднані також і споживачі поверхні шахти, і з відособленим живленням електроустановок, що перебувають у підземних виробітках шахти.

Схеми

ж ивлення ЦПП від загальних шин 6 кВ ГПП рекомендуються в основному для живлення шахт не небезпечних по газу, які

розробляють один або два обрії. На мал. 18.2 наведені схеми живлення ЦПП безпосередньо від загальних шин 6 кВ ГПП.

Для шахт із порівняно невеликою споживаною потужністю підземних електроустановок (приблизно 3000 кВа), коли живлення ЦПП може бути забезпечене по двом стовбурним кабелям ( з яких один резервний) з максимальним перетином жив ЗхI85 мм², застосовується схема, наведена на мал. 18.2,а.

При великім навантаженні підземних електроустановок, коли неможливо здійснити живлення дільничних знижувальних підстанцій (УПП), розташованих на одному обрії, по двом стволовым. кабелям, передбачають схему живлення ЦПП, наведену на мал. 18.2,6. У цих схемах РУ 6 кВ у ЦПП рекомендується передбачати два самостійні розподільні пристрої, не зв'язаних один з одним. Така схема простіше, эксплуатационно надійніше, чим схема з одним РУ 6кВ, але розділеним на чотири робочі секції, зв'язані між собою кабельними перемичками.

При розробці двох і більш обріїв на кожному обрії слід проектувати спорудження окремої ЦПП (мал.18.2,в). Живлення кожної ЦПП здійснюють за роздільною схемою безпосередньо із шин 6 кВ ГПП.

При невеликім навантаженні у вигляді виключення застосовують схему, наведену на мал. 18.2,г. У цій схемі в якості однієї з живильних ЦПП ліній використовується перемичка між двома ЦПП. При здійсненні цієї схеми необхідне дотримання наступних заходів:

-перемичка повинна бути приєднана до секції ЦПП, що не має основної живильної лінії безпосередньо від ГПП;

-живильна лінія ЦПП-2 і живильна лінія секції ЦПП-1, від якої забезпечується резервне живлення ЦПП-2, повинні бути приєднані до різних секцій збірних шин ГПП;

-перемичка повинна бути розрахована на 100%-ную навантаження тієї ЦПП, яка одержує енергію по одній живильній лінії від ГПП.

Згідно з вимогами Правил безпеки, усі кабельні лінії, що харчують підземні підстанції й розподільні пункти високої напруги, приєднані до шин 6 кВ ГПП, повинні мати захист від витоків (замикань) на землю. При спільнім живленні підземних, і поверхневих споживачів від загальних шин 6 кВ ГПП захист підземних мереж неможлива, тому що ослаблення ізоляції повітряних ліній на поверхні буде причиною неправильних відключень захисту від витоків. Тому при проектуванні нових шахт, особливо вугільних, небезпечних по газу, слід передбачати окреме, відособлене живлення ЦПП.

Під відособленим живленням розуміють таку схему електропостачання ЦПП, коли живлення підстанції здійснюється від окремих джерел живлення, установлених на поверхні шахти й электрически не пов'язаних з іншою мережею шахти (поверхня, житлові селища й т.п.). У якості джерел живлення при таких схемах електропостачання можуть використовуватися окремі вторинні обмотки основних знижувальних трансформаторів (трансформатори з розщепленою обмоткою) або спеціальні розділові трансформатори (6/6 кВ), додатково встановлені на ГПП.

Основними перевагами відособленого живлення ЦПП є:

1. обмеження умов відкритого іскроутворення в підземних виробітках шахт, небезпечних по газу, у результаті комутаційних перенапруг, грозових розрядів, коротких замикань, перехідних процесів у мережах на поверхні й т.п.;

2. зменшення величини ємнісного складового витоку й відповідне підвищення активного опору ізоляції мережі 6 кВ, завдяки чому полегшує здійснення захисту, що попереджає небезпека поразки струмом, виникнення пожеж і вибухів у шахті;

3. зниження потужності к. з. у підземних виробітках.

На мал. 18.3а наведена схема відособленого живлення ЦПП за допомогою розділових трансформаторів 6/6 кВ. Установлюють два розділові трансформатори, причому кожний трансформатор повинен бути розрахований на 100% -ную підземне навантаження.

Залежно від величини навантаження ЦПП установлюють трансформатори потужністю від 2500 до 10000 а. Такої потужності, як правило, досить для забезпечення електроенергією підземних споживачів великої шахти.

Незважаючи на ряд технічних і експлуатаційних переваг, схема має наступні недоліки, значні втрати напруги в розділових трансформаторах (4-6% номінальної напруги) і збільшені капітальні витрати.

На мал. 18.3,6 наведена схема відособленого живлення ЦПП, застосовувана при експлуатації й проектуванні великих вугільних шахт. Електропостачання шахт здійснюють від двох трехобмоточных трансформаторів звичайно потужністю від 16000 до 40000 кВа й напругою 35-110/6/6 кВ. У цій схемі електропостачання ЦПП проводиться від окремого РУ 6 кВ ГПП, яке харчується від двох обмоток 6 кВ основних трансформаторів;

Споживачі поверхні харчуються від іншого РУ 6 кВ, приєднаного до двом іншим обмоткам 6 кВ знижувальних трансформаторів. Застосування даної схеми не завжди можливо, тому що більш-менш рівномірний розподіл потужності між обмотками 6 кВ обох трансформаторів часто утруднене.

Основними, перевагами системи живлення підземних споживачів електроенергії через стовбур є:

1. можливість використання для прокладки живильних кабелів готового виробітку (стовбура);

2. стаціонарність живильних ліній, розрахована на весь термін служби шахти й доступність для нагляду за стовбурними кабелями;

3. зручність централізованого контролю й обслуговування високовольтної шахтної кабельної мережі зі ЦПП;

4. зручність експлуатації, обслуговування й контролю дільничних трансформаторних знижувальних підстанцій.

Недоліками способу електропостачання через стовбур слід уважати: застосування в підземних виробітках; у більших масштабах високої напруги, що значно підвищує небезпека поразки електричним струмом, виникнення пожеж і т.д.; більші капітальні витрати на спорудження протяжної кабельної мережі 6 кВ; значна ємність, шахтної кабельної мережі, що визначає величину ємнісних струмів; необхідність застосування маслонаполненных апаратів і дорогого високовольтного електроустаткування у вибухобезпечнім виконанні.