2.2. Способи живлення
Для більшості вугільних басейнів країни і рудних родовищ найбільш поширеним способом живлення підземних електроприймачів є живлення від ГЗП шахти по кабелях 6...10 кВ, прокладених в стовбурі до ЦПП, яка будується в біляствольному дворі і комплектується комплектними розподільними пристроями (КРП) (рис. 7.1). Кількість кабелів, що прокладаються від ГЗП до ЦПП, залежить від підземного навантаження і типу КРП, які встановленні в ЦПП. Проте, їх має бути не меньше двох. Якщо двох кабелів виявиться недостатньо для передавання потужності підземних споживачів, то прокладають більшу кількість кабелів (бажано парне). Перерізи стовбурних кабелів вибирають так, щоб при виході з ладу одного з них, кабелі, що залишилися в роботі, забезпечували б електроенергією підземні електроприймачі. Для підвищення надійності електропостачання в ЦПП застосовують секціоновану систему шин. Кількість секцій дорівнює кількості стовбурних кабелів. У нормальному режимі секційні вимикачі вимкнені.
Електроенергія від ЦПП по броньованих кабелях підводится до високовольтних розподільних пунктів (РПП-6), від яких розгалужується до пересувних дільничних знижувальних підстанцій (ПДПП) і окремих стаціонарних підстанцій (СТП). На ПДПП (СТП) електроенергія напругою 6 кВ трансформується на напругу 380, 660 або 1140 В і підводиться до розподільних пунктів дільниць, лав, блоків (РПП-НН). Від РПП-НН за допомогою гнучких кабелів електроенергія передається до електроприводів гірничих машин і механізмів.
Крім того, як показано на рис. 2.1, від ЦПП при напрузі 6 кВ одержують живлення електродвигуни насосів головного водовідливу, знижувальні трансформатори для живлення споживачів біляствольногоного двору, а також трансформатори для живлення зарядних пристроїв і тягових підстанцій підземного електровозного транспорту.
ПБ і ЕПБ обмежують потужність КЗ в підземних мережах шахт і рудників до значень граничних струмів вимикання застосовуваного електроустаткування і перерізів кабелів. У вугільних шахтах при використанні КРП типу РДВ-6 потужність КЗ не повинна перевищувати 50 мВ∙А, а при КРП типу КРУВ-6 – 100 мВ∙А. При потужностях КЗ, що перевищують ці значення, стовбурні кабелі живляться через реактори. Проте застосування реакторів приводить до додаткових втрат енергії. Тому перевагу віддають схемам без реакторів в ГЗП.
Рис. 2.1. Принципова схема електропостачання підземних електроустановок
При веденні гірничих робіт на декількох горизонтах, на основних з них влаштовуються ЦПП горизонтів. Усі підстанції горизонтів з’єднані між собою, а на деякі нищерозміщені ЦПП прокладається один кабель безпосередньо від ГЗП, а другий – від ЦПП вище розміщеного горизонту.
Розглянутий спосіб живлення підземних споживачів електроенергії має низку переваг: прокладання кабелів в готовому стовбурі, зручність централізованого обслуговування високовольтної мережі, незалежність умов експлуатації від атмосферних явищ. Разом з тим він має і недоліки: велика витрата високовольтних кабелів і дорогого високовольтного устаткування, велика ємність мереж 6 кВ, необхідність будівництва камер.
Значною мірою ці недоліки усуває спосіб живлення підземних споживачів через свердловини або шурфи, при відносно неглибокому заляганні пластів (до 300 м). При цьому можливі два способи електропостачання підземних споживачів від ГЗП: при напрузі до 1200 В кабелями, підвішеними в свердловині або прокладеними в шурфу (рис. 2.2, а); за допомогою кабелів напругою 6 кВ (рис. 2.2, б, в). При передаванні в підземні виробки електро-енергії при напрузі до 1200 В від ГЗП будується повітряна ЛЕП напругою 6 кВ
до пересувної комплектної трансформаторної підстанції в нормальному виконанні (ПКТП), встановленої у гирла свердловини (рис. 2.2, а). Кабелі від ПКТП до підземного РПП-НН прокладаються в свердловині, закріпленій обсадною трубою з внутрішнім діаметром 130..150 мм. Кожен кабель (не більше двох) кріпиться до окремого сталевого троса діаметром 6..8 мм за допомогою бандажів через 1,5..2 м.
При подаванні в підземні виробки високої напруги біля гирла свердловини встановлюється комплектний розподільний пристрій нормального виконання (КРПН), до якого підводиться повітряна ЛЕП (рис. 2.2, б, в). По свердловині прокладаються кабелі напругою 6(10) кВ до ПДПП або до високовольтних розподільних пунктів РПП-6(10) кВ, від яких одержують живлення дільничні ПДПП.
Досвід експлуатації розглянутих схем живлення підземних споживачів через свердловини показав, що більш доцільний варіант використовування свердловини при подачі високої напруги. При цьому потрібно приблизно в два рази менше кольорових металів і на 40% кабельної продукції [22].
Рис. 2.2. Принципові схеми електропостачання дільниць через свердловини по кабельній лінії напругою до 1200 В (а) та 6 (10) кВ (б,в)
Основними перевагами способу живлення електроспоживачів дільниць через свердловини є зниження об'ємів будівництва камер для ЦПП і РПП-6(10), скорочення протяжності кабельних ліній в підземних виробках, зменшення кількості використованого дорогого устаткування, зниження значень ємнісних струмів в підземній розподільній мережі 6 кВ, підвищення безпеки експлуатації підземних високовольтних мереж. До недоліків такого способу можна віднести необхідність буріння і кріплення свердловин, втрату обсадних труб, труднощі прокладання повітряної ЛЕП на місцевості зі складним рельєфом, складності обслуговування ЛЕП за несприятливих кліматичних умов, використовування орних земель під трасу ЛЕП.
Таким чином, при техніко-економічному обгрунтуванні варіанту, що обирається слід враховувати позитивні якості і недоліки можливих способів.
На практиці для конкретних гірничопромислових районів віддають перевагу певному способу живлення підземних електроприймачів. Так, для шахт Донбасу прийнятий спосіб живлення через стволи, для Александрійського басейну – через свердловини.