12.3. Электроснабжение участк08, разрабатывающих крутые пласты
Хотя на пластах крутого падения из-за их специфических горно-геологи-ческих условий приходится использовать в основном пневмоэнергию, в последнее время начато широкое внедрение очистных машин и комплексов, использующих для привода электрическую энергию.
Эксплуатация электрооборудования значительно усложняется из-за повышенной вероятности повреждения гибких распределительных кабелей в лаве, находящихся в подвешенном состоянии, необходимости размещения электрооборудования в вентиляционных выработках с исходящей струей воздуха, повышенного содержания метана и угольной пыли.
При существующей системе разработки на пластах крутого падения система электроснабжения строится так, что часть электропотребителей, находящихся в лаве и на вентиляционном штреке, питается от своего распределительного пункта и подстанции, установленных на вентиляционном штреке, а электропотребители откаточного штрека—соответственно от своего распределительного пункта и подстанции. Такое разделение вызвано и значительным отставанием гезенка, по которому прокладывается кабель на вентиляционный штрек.
Требованиям безопасного применения электроэнергии в очистных и подготовительных забоях на пластах крутого падения отвечает система электроснабжения с опережающим отключением, исключающая появление дуги при коротких замыканиях и утечек тока в сети, способных вызвать взрыв метано-воздушной смеси. Электрооборудование должно отвечать исполнению РО.
Система электроснабжения обеспечивает энергетическую изоляцию места повреждения в сети со стороны источников питания и потребителей электрической энергии, способных в режиме «свободного выбега» генерировать электрическую энергию.
Безопасность применения такой системы обеспечивается выполнением следующих требований:
электроснабжение ПУПП должно осуществляться обособленно с защитой от утечек тока в сетях напряжением выше 1000 В;
при питании ПУПП с поверхности необходимо предусмотреть не менее двух разделительных трансформаторов, прокладку по стволу не менее двух кабелей и устройство двухсекционной ЦПП. Двухсекционная ЦПП необходима для перевода питания обеих секций на один трансформатор при выходе из строя другого, при этом комплектное распредустройство должно быть выключено и заблокировано;
необходимо применение быстродействующих автоматических выключателей АБВ;
отключающие устройства должны снабжаться специальными быстродействующими короткозамыкателями;
отключение ПУПП и РПП-6 участка должно осуществляться аппаратами с короткозамыкателями без выдержки времени;
газовая защита должна быть непрерывного действия;
применяемые кабели должны быть негорючими, экранированными с расчлененной силовой жилой, низким переходным сопротивлением экрана и иметь заземляющую жилу при напряжении до и свыше 1000 В;
должна обеспечиваться автоматическая подборка кабеля, питающего электродвигатель комбайна;
у каждого РПП, расположенного на расстоянии более 100м от ПУПП, должен устанавливаться автоматический выключатель;
в схемах электроснабжения забойных машин должно быть предусмотрено дистанционное аварийное отключение РПЛ участка с пульта управления машиной; а в схемах электроснабжения участка необходимо предусмотреть дистанционное отключение ПУПП с места их установки;
управление машинами лавы должно осуществляться с отдельного выносного пульта управления по искробезопасным цепям с защитой от замыкания в этих цепях.
Высоковольтная часть системы выполняется в виде одной из схем обособленного питания, чтобы исключить влияние на подземные кабельные сети аварийных ситуаций, возникающих на поверхности и уменьшить емкость сети (см. гл. 9).
Обеспечение целостности заземления в сетях напряжением выше 1000 В достигается применением дополнительного заземления электрооборудования ПУПП и РПП посредством заземляющей жилы полугибких .кабелей, присоединяемой к заземлителям центральной и участковой подземных подстанций. Наличие второй цепи заземления исключает работу электрической сети с поврежденным заземлением и уменьшает вероятность искрения в заземляющей сети за счет шунтирования открытых искрообразующих контактов.
Контроль целостности заземляющей жилы в сетях напряжением до 1000 В достигается использованием ее в искробезопасных цепях дистанционного управления в качестве обратного провода.
Низковольтная часть системы электроснабжения включает подстанции ТСВП-КП с быстродействующими автоматическими выключателями АБВ, групповыми пускателями и средствами газовой защиты, распределительные пункты подготовительных и очистных забоев; РП для вентиляторов местного проветривания (ВМП) с аппаратурой контроля воздуха и групповыми пускателями для забоев.
Схема размещения электрооборудования на участке, оборудованном комплексом, показана на рис. 12.15.
В зависимости от схемы отработки пласта и схемы электроснабжения забоев может сооружаться пять распределительных пунктов:
РП1-очистного забоя; РП2-погрузочного пункта для очистного забоя; РПЗ и РП4-подготовительных работ откаточного и вентиляционного штреков; РП5 пускателей ВМП и пускателей для групповых забоев. При струговой и щитовой выемке угля РП1 и РП2 объединяются.
Подвод электроэнергии от ЦПП или РПП-6 к очистному забою может осуществляться по вентиляционному штреку в выработках с исходящей струей воздуха из нескольких участков или по откаточному штреку, а затем по скважине, гезенку или специальному трубопроводу—на вентиляционный штрек.
Рис. 12.15. Схема размещения электрооборудования при электроснабжении от двух подстанций, расположенных
на откаточном штреке:
РП1, РП2-распределительные пункты лавы; РПЗ, РП4-распределительные пункты подготовительных забоев; Д1-Д6-датчики метана; AT-аппарат сигнализации; А-аппарат контроля проветривания тупиковой выработки
При комбайновой выемке для электроснабжения всех электроустановок необходимо иметь два распределительных пункта РП1 и РП2 независимо от системы отработки шахтного поля..
При щитовой выемке в очистном забое распределительный пункт размещается в откаточном штреке, а кабель к электродвигателю конвейероструга прокладывается по выработке со свежей струей.
Распределительный пункт РП5 в зависимости от назначения, схем электроснабжения и средств механизации в забоях может выполняться в нескольких вариантах.
Для подготовительных забоев, оборудованных проходческими комбайнами, РП5 должен иметь два групповых пускателя: один для проходческого комбайна, другой—для всех остальных электроустановок.
Рис. 12.16. Схемы распределительных пунктов:
а-очистного забоя при щитовой выемке; б-подготовительного забоя
при прохождении выработок проходческим комбайном.
Это решение носит временный характер из-за отсутствия аппаратов, способных коммутировать токи, потребляемые электродвигателями, присоединенными к РПЗ.
РП5 для очистного (комбайнового) забоя (РП1 на исходящей струе) и подготовительного забоя откаточного штрека (РП4) имеет два групповых пускателя.
Если подготовительный забой оборудован породопогрузочной машиной, РП5 может иметь только один групповой пускатель.
При расположении РП1 и РП5 на исходящей струе они должны иметь дополнительно групповой пускатель для снятия напряжения с них средствами газовой защиты.
Примерные схемы распределительных пунктов приведены на рис. 12.16.
В системе электроснабжения с опережающим отключением короткозамыкатели ПМК. (рис. 12.17) должны устанавливаться на всех
Рис. 12.17. Принципиальная электрическая схема короткозамыкателя ПМК
электроустановках напряжением 380/660 В. Однако короткозамыкатели устанавливать нецелесообразно у тех электропотребителей, напряжение с которых будет снято раньше, чем содержание метана достигнет опасной концентрации. Их сети нужно энергоизолировать от сетей, находящихся в опасной зоне, при помощи одного группового короткозамыкателя ПМК (рис. 12.18). К неопасным относят зоны, находящиеся на расстоянии 150 м от подготовительного и очистного забоев на выбросоопасных пластах.
При установке короткозамыкателей на электродвигателях, находящихся в опасной зоне, кабель от коротителя до электродвигателя должен быть защищен от механических повреждений.
При использовании в системе электроснабжения быстродействующих автоматических выключателей АБВ, выполненных в автономных оболочках, необходимо отсоединить от силовой сети реле утечки РУНН подстанции, так как общесетевую защиту от утечек осуществляет АБВ.
В системе электроснабжения шахт, разрабатывающих крутые пласты, применение автоматической газовой защиты, осуществляющей непрерывный контроль за концентрацией метана в выработках и отключающей электрооборудование при превышении ее допустимого уровня, является обязательным.
Датчики, установленные в подготовительном забое, должны выключать групповые пускатели этих забоев (РПЗ и РП4). Датчики, установленные на входе в очистной забой, выключают групповые пускатели РП1 и РП2, а также групповые выключатели распределительных пунктов, электроустановки
которых находятся в зоне контроля указанных датчиков.
Датчики на поступающей струе очистных выработок устанавливаются только при разработке выбросоопасных пластов И выдают сигнал на выключение высоковольтной ячейки.
Таким образом, автоматическая газовая защита должна быть двухступенчатой: аппаратура первой ступени устанавливается в ЦПП и защищает высоковольтную часть системы электроснабжения участка, питающую подстанцию, а также электрооборудование и кабели, находящиеся в зоне ее защиты. Аппаратура второй ступени устанавливается непосредст-венно у АБВ и защищает отходящую сеть.
Структура построения системы электроснабжения с опережающим отключением для шахт, разрабатывающих пласты, опасные по внезапным выбросам угля и газа, не отличается от описанной выше. Отличительным является только электрооборудование, средства защиты и кабели.
При размещении электрооборудования на исходящей струе высоковольтная часть схемы состоит из разделительного трансформатора ТСШВ-630/6-6; комплектного распределительного устройства КРУВ-6, аппарата общесетевой защиты от утечки АЗО-6 в сетях напряжением 6 кВ, кабеля ЭВТ-6, а также распределительного устройства ВН подстанций ТСВП-160/6-КП и ТСВП-400/6-КП.
Низковольтная часть схемы состоит из распределительных устройств НН указанных подстанций, быстродействующего автоматического выключателя АБВ, магнитных пускателей ПВИ с АБВ (ПВИО с АБВ) или станций управления комплексами, имеющих цепи для управления короткозамыкателями, установленными на электродвигателях; гибкого кабеля ГВШОП (ГРШОП) с низким переходным сопротивлением экрана и средств газовой защиты АМТ-3.