1.2 Способы подачи электроэнергии в подземные выработки

Электроснабжение подземных выработок угольных шахт, как правило, осуществляется от главной понизительной подстанции ГПП напряжением 6 кВ через центральные подземные подстанции ЦПП.

Обособленное питание подземных электроприемников от поверхностных, когда сети, питающие подземные электроприемники, не имеют электрической связи с сетями, питающими электроприемники на поверхности, - одна из мер повышения безопасности и надежности электроснабжения подземных электроприемников. Это требование является обязательным при проектировании новых и реконструкции действующих систем электроснабжения шахт. Применение обособленного питания подземных электроприемников позволяет осуществить:

- предупреждение повреждений изоляции при авариях в электроустановках на поверхности шахты или в сетях других объектов электроснабжения (замыкания на землю, атмосферные перенапряжения и др.);

- автоматический контроль и отключение токов утечек (замыканий на землю) устройствами общесетевой или селективной защиты от замыканий на землю;

- ограничение потенциалов на корпусах электрооборудования;

- повышения надежности питания электроустановок;

- ослабление вредных влияний на подземную сеть высших гармонических составляющих, а также колебаний напряжения при включении на поверхности мощных электрических приводов.

При питании электроприемников в подземных выработках через ЦПП электроэнергия напряжением 6 кВ от ГПП до ЦПП передается по кабелям, проложенным по стволу шахты. Часть электроэнергии, поступающей в ЦПП, распределяется на том же напряжении между подземными распределительными пунктами высокого напряжения (РПП-6) и участковыми подстанциями (если они расположены на расстоянии 0,5-1 км от ЦПП) для питания добычных и подготовительных участков, а также электроприемников подземного транспорта. Другая часть энергии используется для питания электроприемников околоствольного двора: насосов главного водоотлива; трансформаторов питания низковольтных токоприемников; преобразовательных подстанций локомотивной откатки.

Для питания ЦПП от ГПП по стволу предусматривается прокладка не менее двух кабелей, присоединенных к различным шинам ГПП. Распределение электроэнергии по подземным выработкам шахты осуществляется кабельными линиями электропередачи.

2. Схемы электроснабжения подземных участков шахты.

2.1 Общие требования к схемам электроснабжения участков

Схема питания электроприемников очистных и подготовительных работ зависит от схемы и технологии ведения горных работ, категории шахты и разрабатываемого на данном участке пласта по газу и пыли, угла падения и глубины залегания пластов, установленного на участке технологического оборудования и принятого напряжения питающих и распределительных сетей. Применяют два способа питания очистных и подготовительных работ: через ствол (основной) и через энергетические скважины [20].

При проектировании электроснабжения участков расположение источников питания (ПУПП), выбор схемы и сечения кабелей должен быть обусловлен нормативными величинами колебаний напряжения на зажимах электроприемников. Варианты наиболее часто встречающихся схем электроснабжения участков показаны на рис. 2.1.

Схема электроснабжения очистных и подготовительных работ с одной питающей ПУПП (рис. 2.1, а) проста, для ее осуществления не требуется значительных экономических затрат. Область применения схемы ограничена длиной выемочного столба и лавы, мощностью электроприемников участка.

При значительной протяженности выемочного столба или невозможности обеспечения потребной мощности электроприемников участка одной питающей ПУПП с мощностью трансформатора до 630 кВА для питания участка применяют схему с двумя и более ПУПП (рис. 2.1, б). От каждой ПУПП предусматривается питание группы электроприемников, по возможности технологически связанных и расположенных в одной выработке (электроприемники лавы, штрека и др.). ПУПП (до трех) для электроснабжения участка, расположенные в одной выработке, получают питание от ЦПП или РПП-6 по одному кабелю.

На рис.2.1,в приведена схема обособленного электроснабжения электроприемников участка от общешахтной сети с помощью разделительного трансформатора, установленного в выработке со свежей струей воздуха в пределах участка. Эта схема применяется для питания электроприемников очистных и подготовительных участков, разрабатывающих пласты с внезапными выбросами

Для электроснабжения очистных и подготовительных участков, оборудованных высокопроизводительными очистными и проходческими комплексами на два напряжения (660 и 1140 В) применяется схема рис. 2.1, г.

К электроснабжению очистных и подготовительных забоев шахт, разрабатывающих пласты III категории и сверхкатегорийных, а также опасных по выбросам угля и газа, предъявляются особые требования, связанные с опасностью взрыва газа (метана) и угольной пыли от действия электрической искры.

Опасность взрыва может быть уменьшена за счет исключения роста опасной концентрации метана до опасного предела при бесперебойной работе вентиляторов, проветривающих подготовительные забои (тупиковые выработки), а также - за счет исключения искрообразования в местах скопления метана.

Общими требованиями к схемам электроснабжения механизированных очистных забоев шахт, опасных по газу, разрабатывающих выбросоопасные пласты, являются:

- питание передвижных участковых понизительных подстанций (ПУПП) напряжением 6 кВ от отдельных обмоток трехобмоточных трансформаторов, устанавливаемых на главной поверхностной подстанции (ГПП), или от отдельных двухобмоточных разделительных трансформаторов;

- наличие защиты от утечек тока на землю в высоковольтной сети;

- применение комплектных распределительных устройств на напряжение 6 кВ с блокировочным реле утечки и короткозамыкателем;

- наличие дополнительного заземления ПУПП и распределительных пунктов РП посредством заземляющей жилы бронированных кабелей марки ЭВТ;

- применение специальных трансформаторных подстанций с короткозамыкателем на низкой стороне, БРУ и применение схемы контроля цепи заземления;

- применение автоматических выключателей, обеспечивающих защитное отключение, блокировку против включения электрической сети с пониженным сопротивлением изоляции относительно земли, автоматический контроль целостности и сопротивления цепи заземления, а также замыкания силовых жил отключенного кабеля;

- применение пускателей, имеющих искробезопасные цепи управления, БРУ, автоматический контроль целостности и сопротивления заземленной жилы;

- применение для питания передвижных машин, работающих в лавах, гибких экранированных кабелей, а на крутых пластах – специальных гибких экранированных кабелей повышенной прочности в оболочках, не распространяющих горение (типа КГЭШ);

- применение для дистанционного управления машинами и механизмами, гибких шахтных контрольных кабелей в оболочках, не распространяющих горение (типа КГЭШ);

- применение для питания ручных электросверл и другого ручного электроинструмента особо гибких экранированных кабелей в оболочках, не распространяющих горение (типа КШЭВОП);

- установка у каждого низковольтного распределительного пункта, расположенного на расстоянии 100м, автоматического выключателя;

- управление машинами, находящимися в лаве, с отдельного выносного пункта по искробезопасным цепям с защитой от короткого замыкания в них.

В схемах электроснабжения забойных машин необходимо применение устройств для дистанционного аварийного отключения РП участка с пульта управления машиной.

При выборе схем электроснабжения для комплексов, разрабатывающих крутые выбросоопасные пласты, необходимо выполнение следующих дополнительных требований:

Применение системы опережающего отключения, включающей быстродействующий автоматический выключатель с короткозамыкателем и БРУ, встроенный в ПУПП, быстродействующее реле утечки, быстродействующую систему защиты от токов короткого замыкания, пускатели с короткозамыкателем, электродвигатели машин со встроенными короткозамыкателями.

Такие системы позволяют производить отключение электрической энергии при различных аварийных ситуациях – коротких замыканиях, возникновении токов утечки, превышение допустимой концентрации метана, перегрева электрооборудования за время 2-2,5 мс, т.е. за время меньшее, чем время развития аварии.

Если разрабатываемые крутые пласты не выбросоопасны, то выше изложенные требования к схемам электроснабжения могут быть учтены, но не являются обязательными, так как Правила безопасности допускают в эксплуатацию системы электроснабжения без опережающего отключения.