9.2. Электроснабжение шахт и рудников обособленным питанием подземных электроприемников

Повышение уровня безопасности систем электроснабжения угольных шахт, где согласно действующим правилам применяются электрические сети с изолированной нейтралью, обеспечивается применением защит, осуществляющих контроль сопротивления изоляции электрооборудования относительно земли и реагирующих на снижение уровня этого сопротивления. Эффективная работа таких защит возможна при электрическом разделении протяженных подземных кабельных линий от кабельных и воздушных линий поверхностного комплекса, характеризующихся повышенной повреждаемостью или невысоким уровнем сопротивления изоляции. Способ питания электроприемников шахт, при котором предусматривается электрическое разделение подземных кабельных сетей от сетей поверхности, называется обособленным и является одной из мер повышения безопасности- и надежности электроснабжения подземных электроприемников. Обособленное питание является обязательным при проектировании новых и реконструкции действующих систем электроснаб­жения шахт напряжением 6 (10) —220 кВ, а также в случаях, предусмотренных «Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах».

В обособленных подземных сетях 6 (10) кВ повышение безопасности элетроустановок обеспечивается:

• предупреждением повреждений изоляции, вызываемых авариями в электроустановках на поверхности шахты или в сетях других объектов электроснабжения (замыкания на землю, атмосферные перенапряжения и т. п.);

• автоматическим контролем и отключением токов утечки и замыканий на землю устройствами общесетевой или селективной защиты от замыканий на землю;

• ограничением потенциалов на корпусах электрооборудования за счет уменьшения емкостных токов замыкания на землю в подземных сетях;

• повышением надежности питания подземных электроустановок исключением влияния объектов повышенной поврежденности (например, воздушные ЛЭП поверхности) на работу подземных сетей;

• ослаблением вредных влияний на подземную сеть высших гармонических составляющих, а также колебаний напряжения при включении на поверхности мощных электрических приводов;

• применением эффективных средств ограничения токов к.з., например, разделительных трансформаторов, позволяющих в некоторых случаях исключить применение токоограничивающих реакторов.

Схемы обособленного питания выполняются на базе трехобмоточных трансформаторов ТДТНШ, двухобмоточных трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения ТРДН или разделительных трансформаторов ТМШ напряжением 6/6,3 кВ.

При выборе схем обособленного питания руководствуются тем, что обособленное питание, как правило, целесообразно предусматривать для всех подземных электроприемников. Предпочтительными по технико-экономическим соображениям являются схемы обособленного питания с применением трансформаторов с расщепленными обмотками и трехобмоточных трансформаторов.

Для выравнивания нагрузок трансформаторов с расщепленными обмотками к сборным шинам обособленной подземной нагрузки допускается присоединение энергоемких электроприемников поверхности, получающих питание по кабельным линиям.

Разделительные трансформаторы устанавливаются для питания обособляемых электроустановок 6 (10) кВ, когда целесообразность применения трех- или двухобмоточных трансформаторов с расщепленными обмотками не подтверждается технико-экономическими расчетами. Как правило, это имеет место при реконструкции электроснабжения действующих шахт и реализации принципа обособленного питания в процессе этой реконструкции.

В обособленных сетях предусматриваются контроль сопротивления изоляции и защитное отключение токов однофазного замыкания утечки на землю. Эти сети должны быть оснащены аппаратурой селективной защиты от токов замыкания на землю и устройствами контроля активного сопротивления изоляции (рис. 9.1).

Для нормальной работы аппаратов общесетевой защиты типа АЗО-6 следует суммарную емкость обособленной сети и емкость ее отходящих линий ограничивать соответственно до 3 и 1 мкФ на фазу.

Типовым решением систем электроснабжения шахт или рудников большой производительности, имеющих фланговые вентиляционные стволы, отнесенные на значительное расстояние от основной промплощадки,

является электроснабжение от двух ГПП, при этом обособленное питание подземных электроприемников осуществляется от трехобмоточных трансформаторов или трансформаторов с расщепленными вторичными обмотками. Питание второй ГПП осуществляется отпайкой от основной двухцепной воздушной ЛЭП. Схема построения каждой ГПП соот­ветствует решениям, показанным на рис. 9.1 и 9.2. Подобные решения могут быть применены в проектах реконструкции, предусматривающих объединение действующих шахт или рудников, а также при развитии шахты (рудника) этапами, когда для питания нагрузок второй очереди целесообразно сооружение дополнительной ГПП.

При питании подземных участков через скважины напряжением 0,66 кВ с установкой трансформаторов или КТП 6 (10)/0,69 кВ около каждой скважины разделение поверхностных и подземных электрических сетей происходит автоматически.

Питание подземных электроприемников напряжением 6 (10) кВ через скважины может быть выполнено от групповых или индивидуальных разделительных трансформаторов со средствами защиты от утечек (замыканий) на землю.

Характерной особенностью схем электроснабжения современных угольных шахт с подземными нагрузками 8—12 МВт (см. рис. 9.2) является организация на ГПП двух систем обособленного питания подземных элек­троприемников 6 кВ; первая система—для мощных электроприемников околоствольного двора—основана на использовании расщепляемых обмоток 6,3 кВ силовых трансформаторов; вторая система основана на использовании дополнительно устанавливаемых и подключаемых к секциям шин поверхности 6,3 кВ разделительных трансформаторов. Одновременно секции питания потребителей поверхности имеют различное назначение:

Рис. 9.3. Схема установки разделительного трансформатора

в шахте при электрификации выбросоопасных пластов

две из них служат для питания электроустановок с невысоким уровнем сопротивления изоляции (объекты повышенной повреждаемости), две другие секции служат для присоединений только кабельных линий, питающих электроприемники поверхностного комплекса.

При электрификации разработки выбросоопасных пластов, когда емкость сети и отходящих присоединений не представляется возможным ограничить до уровня соответственно 3 и 1 мкФ на фазу, предусматривается установка разделительных трансформаторов (взрывобезопасных) в шахте, в выработках со свежей струей воздуха (рис. 9.3). В этих случаях устройство защиты от утечек АЗО-6 устанавливается совместно с высоковольтной ячейкой и работает с воздействием на ее отключение.