Подземное электроснабжение. 
Шахтные силовые кабели

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ЛУГАНСКАЯ ОБЛАСТНАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АДМИНИСТРАЦИЯ

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

СВЕРДЛОВСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ ЛИЦЕЙ

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА

ПО ПРОФЕССИИ: «ЭЛЕКТРОСЛЕСАРЬ (СЛЕСАРЬ) ДЕЖУРНЫЙ ПО РЕМОНТУ ОБОРУДОВАНИЯ; ЭЛЕКТРОСЛЕСАРЬ ПОДЗЕМНЫЙ»

Тема 1: Подземное электроснабжение шахты им. Я. Свердлова Магнитные пускатели. Выбор пускателей и уставок их защиты от токов к.з.

Тема 2: Шахтные силовые кабели. Назначение, монтаж, демонтаж, то и ремонт силовых кабелей. Распределительные высоковольтные устройства

1.Общая часть

II. Специальная часть № 1

Раздел № 1. Подземное электроснабжение шахты им. Я. Свердлова Раздел № 2. Магнитные пускатели. Выбор пускателей и уставок их защиты от токов к.з.

III. Охрана труда № 1

Техника безопасности при эксплуатации шахтных электроустановок

IV. Специальная часть № 2

Раздел № 1. Шахтные силовые кабели. Назначение, монтаж, демонтаж, ТО и ремонт силовых кабелей Раздел № 1. Распределительные высоковольтные устройства

V. Охрана труда № 2

Осмотры и ревизия рудничного взрывобезопасного электрооборудования Список использованной литературы

Угольная промышленность Украины — это комплексное хозяйство, включающая крупные предприятия по добыче и переработке углей, шахтное строительство, угольное машиностроение, железнодорожный и автомобильный транспорт, научно — исследовательские институты, учебные заведения, социальные и бытовые предприятия.

Угольной промышленности отводится большая роль в становлении и развитии экономики Украины, как основе энергетической независимости. В 2009 году Верховная Рада утвердила закон «О престижности шахтерской профессии». Этот закон предусматривает увеличение финансирования отрасли на 568 миллионов гривен; а также уточнение категорий лиц, которым установлены льготы по бесплатному предоставлению угля.

Правительство Украины прогнозирует в 2012 году дефицит угля на внутреннем рынке в объеме 12,044 миллиона тонн, а фактическая добыча рядового угля в стране ожидается на уровне 86,630 миллиона тонн, говорится в законопроекте «Госпрограмма экономического и социального развития Украины на 2012 год». Согласно документу, экспорт угля из страны в 2012 году сократится в 2,1 раза по сравнению с ожидаемым экспортом в 2011 году — до 2,24 миллиона тонн, импорт угля сократится на 25,9% - до 9 милл. т.

Правительство Украины ожидает в 2012 году увеличения спроса на угольную продукцию на внутреннем рынке на 10,5% - до 72 миллионов тонн по сравнению с ожидаемым спросом в 2011 году на уровне 65,171 миллиона тонн. Согласно проекту госпрограммы, украинские тепловые электростанции и теплоэлектроцентрали в 2012 году увеличат потребность в угле на 28,9% по сравнению с ожидаемым в 2011 году спросом — до 41,4 миллиона тонн. В то же время, предприятия черной металлургии сократят потребность 10,1% - до 25,975 миллиона тонн. Угледобывающие предприятия Украины в 2010 году увеличили добычу угля на 4% по сравнению с 2009 годом до 75,166 миллиона тонн.

I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Общие сведения о шахте

Шахта имени Свердлова расположена на территории Свердловского района Луганской области, административно подчинена ГП «Свердловантрацит» Министерства угольной промышленности Украины.

Строительство шахты для отработки пласта К₅¹ начато в 1923 году. В годы войны шахта была разрушена и восстановлена в 1953 году. В 1960 году шахта реконструировалась и сдана в эксплуатацию после реконструкции в 1968 году с проектной мощностью 600 тыс. тонн антрацита в год.

Были построены: галерея 800 м на поверхности; вертикальный ствол глубиной 800 м для спуска рабочих, материалов, оборудования; механические мастерские; наклонная галерея и породная; станция с бункером для выдачи породы по вертикальному стволу; котельная; подстанции; наружные и внутренние коммуникации и водоснабжения; канализации; телефонизации.

В физико — географическом отношении шахта относится к Донецкой физико — географической области (района Главного Донецкого водораздела). В экономическом отношении после шахты расположено в густонаселенном и освоенном промышленном районе, где угледобывающая промышленность является основной отраслью народного хозяйства.

Крупными ближайшими населенными пунктами является г. Свердловск и г. Червонопартизанск, станция Должанская участка железнодородной магистрали Дебальцево — Красная Могила.

Шахтное поле вскрыто вспомогательным и главными наклонными стволами длиной по 900 м каждый, пройденными по горизонте 25−26 штреков. Ниже пройден ступенчатый вспомогательный уклон и людской ходок длиной 1100 м каждый до горизонта 41 042 штреков (абсолютная отметка минус 265,6м) с горизонта 41−42 штреков пройден ступенчатый уклон № 2 длиной 450 м до 487 штрека (абсолютная отметка минус 383,8м) и людской уклон № 2 длиной 900 м до откаточного штрека № 54. Горизонт 53−54 штреков (абсолютная отметка минус 496,5м) вскрыт вертикальным вспомогательным стволом глубиной 800 м и наклонным конвейерным стволом. Горизонт 65−66 штреков (абсолютная отметка минус 685,9м) вскрыт углублением наклонного конвейерного ствола длиной 1050 м и проведением минус 700 м. На шахте применяются комбинированные системы разработки с отработкой лав по простиранию пласта на пластовые штреки. Все очистные забои оборудованы механизированными комплексами. Шахта добывает уголь — антрацит, использующийся для энергетических целей.

1.2 Геологическая характеристика угольного пласта К₅¹

Разрабатываемый пласт К₅¹ — характеризуется сложным преимущественно двухпачечным строением, рабочей мощностью от 0,7 до 1,3 м и углом падения от 4° до 17°.

Кровля пласта — глинистый, песчано — глинистый, реже песчаный сланец, почва песчаный сланец. По газу метану шахта отнесена к негазовым, по взрываемости к неопасным. На балансе шахты имени Я. М. Свердлова числится один пласт К₅¹.

Угольный пласт К₅¹ по пыли, горным ударам, внезапным выбросам не опасен, к самовозгаранию не склонен. По данным проекта «Вскрытие и подго товка горизонта 1200м», пласт в пределах рассматриваемого участка, находится вне метановой зоны.

Угольный пласт содержит азот, углекислый газ. Относительная газообильность шахты по углекислому газу составляет от 5,0 до 9,0 м³/т суточной добычи.

Структурная колонка угольного пласта К₅¹

1) Сланец песчаный, темно-серый, тонко-зернистый, слабослюдистый, переслаивание с песчаником в интервале 1146,85 — 1148,70 (основная кровля).

2) Сланец глинистый темно-серый, неслоистый, однородный, средней крепости, контакт нечеткий, плотный.

3) Сланец глинистый, темно-серого цвета, однородный, плотный, с включением кремнистых конкреций (непосредственная кровля).

4) Верхняя угольная пачка-антрацит, черного цвета, блестящий, с раковистым изломом, трещиноватый, трещины различного направления.

5) Сланец песчаный, темно-серый, мелкозернистый, по наслоению пленки угля и талька.

6) Нижняя угольная пачка — антрацит, черного цвета, блестящий с раковистым изломом, разбит трещинами кливажа в однородном направлении.

7) Сланец углистый, темно-серый, цвета черного, с частыми тонкими прослойками угля.

8) Сланец глинистый, черный с обуглившимися остатками флоры, с линзами угля.

9) Сланец песчаный, темно-серый, тонкозернистый, в начале слоя m=0,8 м комковатой текстуры, «кучерявчик», плотный.

Сводная литологическая колонка

1) Сланец песчаный, темно-серый, мелкозернистый, переслаивается со сланцем песчано-глинистым.

2) Сланец глинистый, темно-серого цвета до черного, с включением кремнистых концентраций и зерен пирита, плотный, крепкий.

3) Уголь К₅²

4) Сланец песчаный, темно-серый, тонкозернистый, слабослюдистый, переслаивание с песчаником (интервал 1146,85 — 1148,70м), (основная кровля).

5) Сланец глинистый, темно-серый, неслоистый, однородный, средней крепости, контакт нечеткий, плотный.

6) Сланец глинистый темно-серого цвета, однородный, плотный, с включением кремнистых конкреций (непосредственная кровля).

7) Верхняя угольная пачка-антрацит, черного цвета, блестящий, с раковистым изломом, трещиноватый, различного направления.

8) Сланец песчаный, темно-серого цвета, мелкозернистый, по наслоению пленки угля и талька.

9) Нижняя угольная пачка — антрацит, черного цвета, блестящий, излом раковистый, разбит трещинами клибажа в однородном направлении.

10) Сланец углистый, темно-серого цвета до черного с частыми тонкими прослойками угля.

11) Сланец глинистый, черный с обуглившимися остатками флоры, с линзами угля.

12) Сланец песчаный, темно-серый, тонкозернистый, слюдистый, вначале слоя m=0,8 м комковатой текстуры, «кучерявчик», плотный.

13) Песчаник серого цвета, мелкозернистый, кварцевый, местами кварцетовидный, сливной, трещиноватый, крепкий.

1.3 Очистные работы

Отработка лавы осуществляется прямым ходом длинными столбами по простиранию.

Очистные работы в лаве осуществляется механизированным комплексом КД-80 с двумя комбайнами 1К-101. Схема работы комбайнов — односторонняя, ширина захвата исполнительного органа 0,8 м. Нижний комбайн производит выемку угля на длине лавы 150 м, верхний — на длине — 30 м.

На верхнем концевом участке буровзрывным способом проводится ниша и вентиляционные печи. Буровзрывные работы в вентиляционной печи осуществляются каждую смену, в нише — два раза в сутки.

Нижний привод забойного конвейера СП-251 размещен в конвейерном штреке на столе специальной конструкции и передвигается вместе с ним.

Верхний привод располагается в лаве. Зарубка нижнего комбайна в пласт осуществляется косым заездом. Передвижка секций механизированной крепи производится единичными секциями последовательно одна за другой на расстоянии не более 5 м от комбайна, работающего по выемке угля. Шаг передвижки крепи 0,8 м. Передвижка конвейера — фронтальная. Вентиляционный штрек поддерживается на весь срок отработки лавы.

Конвейерный штрек погашается с отставанием от лавы не более 10 м.

Технико — экономические показатели по очистному забою

График выходов рабочих

1.4 Организация труда и расстановка рабочих в смене

В лаве принята многоцикличная форма организации производства. Работы ведутся комплексной бригадой.

Добыча осуществляется в три смены (2,3,4), одна смена (1-я) ремонтно-подготовительная. Комплексная бригада состоит из 4-х звеньев: 3-х добычных и одного ремонтного.

В первую смену работает 13 рабочих очистного забоя, 9 электрослесарей и 13 горнорабочих, которые осуществляют профилактический осмотр и текущий ремонт оборудования и механизмов, производят выкладку костров в нижней части лавы, доставляют материалы. Устанавливают крепь усиления, производят химическое анкерование, испытывают механизмы и оборудование под нагрузкой. Ремонтные работы выполняются по нарядам — рапортам. Обязанности рабочих ремонтно — подготовительной смены распределены по рабочим зонам. Руководят работами в ремонтной смене бригадир и механик участка.

В добычную смену работает звено из 25−30 человек. В лаве принята фронтальная расстановка рабочих, за которыми закреплено по 45 секций механизированной крепи. При полной взаимозаменяемости рабочих очистного забоя обязанности между ними в звене строго распределены. Руководит работой звеньевой, находясь в наиболее ответственном месте. Машинист комбайна и его помощник обслуживают комбайны, следят за состоянием силового кабеля, шлангами орошения; 4 машинистов крепи заняты передвижкой ее на своем участке, следят за состоянием и передвижкой конвейера; два оператора заняты на обслуживании нижнего привода конвейера, готовят его к задвижке, устанавливают крепь усиления конвейерного штрека. Обслуживают механизмы в добычную смену три электрослесаря. Конвейерную линию обслуживают 3 машиниста подземных установок.

Каждый рабочий суточной комплексной бригады должен знать и строго соблюдать «Инструкцию по охране труда, безопасному ведению работ и поведению в шахте…»

1.5 Система оплаты труда работников

В государственном предприятии применяются две основные системы оплаты труда работникам:

А) сдельная система, по которой размер получаемой заработной платы определяется в зависимости от фактической произведенной продукции;

Б) повременная система, по которой размер заработной платы определяется в зависимости от количества отработанного времени: часов, дней.

Сдельная система оплаты труда

Сдельная оплата труда производится за выполненную работу по сдельным расценкам, установленным для данного вида работ.

Сдельная оплата труда работников применяется в тех случаях, когда есть возможность точного учета выполненных объемов работ. Виды работ, на которых применяется сдельная оплата труда, определяется руководителем обособленного подразделения по согласованию с комитетом профсоюза.

При сдельной системе заработная плата работника полностью зависит от результата его труда, поскольку при этой системе не существует гарантии обязательного получения работникам какого-либо твердого минимума заработной платы (кроме случаев не выполнения норм выработки (времени) по причинам, не зависящим от работника, оплата за которые производится в соответствии с КЗоТ.

При прямой сдельной системе оплаты труда объема работ как в пределах норм, так и свыше их оплачиваются по неизменным сдельным расценкам в зависимости от количества и качества выполненных работ. Прямая сдельная оплата труда базируется на сдельной расценке, величина которой устанавливается в соответствии с нормами времени или выработки и тарифной ставкой соответствующего разряда работ.

При выполнении сдельных работ работнику приходится выполнять разные работы и производить разнообразные операции, для которых расценки устанавливаются с учетом разных разрядов.

В тех случаях, когда работник по условиям производства выполняет работы разных разрядов, оплата его труда осуществляется по разрядам выполняемой работы, потому что сдельная расценка определяется разрядом работы, а не разрядом работника, который ее выполняет.

Если работником — сдельщиком по производственным причинам приходится выполнять отдельные ненормируемые работы, то оплата за выполнением этих работ должна производится по часовой тарифной ставке. Количество времени, необходимое для выполнения этих работ, устанавливается руководителем работ (мастером), заносится в наряд-путевку, книгу нарядов или другой документ, установленный руководителем предприятия, и не учитывается при подсчете уровня выполнения норм выработки.

В зависимости от организации работы используется следующие формы сдельной оплаты труда: индивидуальная, бригадная и аккордная.

Индивидуально-сдельная форма оплаты труда применяется, когда подлежат замерам результаты работы каждого рабочего. Бригадно-сдельная оплата труда применяется, когда по условиям производственного процесса работа выполняется бригадой рабочих или, когда результат работы каждого работника не целесообразно определять отдельно. Бригадносдельная форма оплата труда на шахтах применяется на очистных и подготовительных работах; работах по монтажу и демонтажу горно-шахтного оборудования; ремонту, восстановлению, погашению горных выработок; чистке водосборников и зумпфов; сбору и переработке металлолома. При бригадно-сдельной оплате труда нормы выработки и сдельные расценки устанавливаются общие для всей бригады, но при необходимости может устанавливаются расценки и для каждого работника.

При бригадной оплате труда для распределения коллективного заработка применяется коэффициент трудового участия (КТУ) для оплаты отдельных рабочих в смене (звеньях) согласно Положению о применении КТУ.

Объемы работ, необходимость выполнения которых возникла на протяжении смены и количества затраченного времени на их выполнения, а также время простоев, в том числе и не по вине работника, заносится руководителем работ (мастером) в наряд — путевку или другой документ, установленный руководителем предприятия с указанием времени, необходимого для их выполнения, и утверждается должностным лицом, которое принимает отчет от мастера после завершения смены.

Время простоев по вине работника определяется руководителем работ (мастером) ежесменно и не оплачивается. Время простоев не по вине работника оплачивается в соответствии со ст. 113 КЗоТ Украины и не учитывается при подсчете уровня выполнения норм выработки. Работы по ликвидации аварий, возникшие на протяжении смены вследствие допущенного работником брака в работе из — за нарушения технологии, правил техники безопасности и т. д. оплате не подлежат.

Руководитель работ на основании утвержденного Положения об оплате труда производит расчет заработной платы работников в зависимости от выполненные объемов работ. Результаты этих расчетов доводятся до сведения рабочих. При наличии заработной платы необходимо руководствоваться действующим Положением о приемке и браковке работ.

Повременная система оплаты труда

При повременной оплате дневной или месячный заработок рабочего определяется исходя из количества часов, отработанных им на протяжении дня или месяца. Руководителем работ (мастером) ежедневно фиксируется время работы каждого работника, время простоев как по его, так и не по его вине.

Повременная система оплаты труда применяется на работах, где по их характеру невозможно нормировать труд работника, т. е. когда работа не может быть определена в количестве единиц продукции, объема работ за единицу времени.

II. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ № 1

РАЗДЕЛ № 1

2.1 Подземное электроснабжение шахты им. Свердлова

Горные предприятия (шахты, рудники, карьеры и др.) получают электроэнергию, как правило, от районных подстанций энергосистемы Электропотребление шахты зависит в основном от их производительности, а также от принятой технологии горных работ, уровня механизации, водообильности горных выработок, глубины залегания полезного ископаемого и других факторов. Установленная мощность электроприемников на современных горных предприятиях доходит до нескольких десятков тысяч киловатт.

Система электроснабжения шахты подразделяется на внешнюю и внутреннюю.

К системе внешнего электроснабжения относятся воздушные и кабельные линии электропередачи (ЛЭП) от районной подстанции к главной понизительной подстанции (ГПП) предприятия. Для новых и реконструируемых горных предприятий на ГПП подается электроэнергия при напряжении 35 — 220 кВ («глубокий ввод»), в результате чего снижаются потери в линиях электропередач и повышается качество электроэнергии у потребителя.

К системе внутреннего электроснабжения, осуществляемого с учетом особенностей горного предприятия, относятся стационарные и передвижные подстанции, распределительные пункты высшего и низшего напряжений, воздушные и кабельные линии. Внутреннее электроснабжение производится при напряжении 6000, 1140, 660, 380 и 220 В.

Все приемники электроэнергии подразделяют в зависимости от характера ущерба, который может нанести предприятию перерыв электроснабжения, на три категории:

1-я — электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции. В 1-й категории выделяют особую группу электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрыва, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования;

2-я — электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недовыпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта;

3-я — все остальные электроприемники, не подходящие под определения 1-й и 2-й категорий.

На горных предприятиях к потребителям 1-й категории относят: клетьевой подъем, вентиляторы главного проветривания шахт, опасных по газу или пыли, главные водоотливные установки, центральную подземную подстанцию шахт и рудников и др.

К потребителям 2-й категории относят: скиповые подъемы, вентиляторы на рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли, большинство потребителей карьеров, измельчительные и классификационные механизмы на обогатительных фабриках.

2.2 Главные понизительные подстанции

Центральным распределительным пунктом промплощадки шахты, от которого питаются все потребители (подъемы, вентиля торы, электроприемники подземных выработок, поверхностный комплекс и др.), служит распределительное устройство на 6 кВ (РУ 6кВ) ГПП. Оно должно иметь одну систему сборных шин 6 кВ, разделенную на две рабочие секции. РУ 6 кВ собирают из отдельных шкафов комплектных распределительных устройств внутренней (КРУ) или наружной (КРУН) установки.

Типовая подстанция глубокого ввода 110/6 кВ без выключателей на стороне 110 кВ содержит два понижающих трансформатора 2 мощностью 25 — 40 МВД и два разделительных трансформатора 1 6/6 кВ мощностью 2500 — 10 000 кВ А, устанавливаемые когда требуется обособленное питание подземных потребителей Для питания устройств защиты, автоматики, сигнализации и блокировки на ГПП устанавливают не менее двух трансформаторов собственных нужд с напряжением вторичной обмотки 380/220 В.

Располагается и ориентируется ГПП относительно сооружений на промплощадке таким образом, чтобы число пересечений воздушных линий между собой и расстояние РУ 6 кВ от потребителей были по возможности меньшими. РУ 6 кВ могут быть открытого или закрытого типа.

2.3 Электроснабжение потребителей в подземных выработках

Системы распределения энергии. Для питания электроэнергией потребителей в подземных выработках шахт и рудников применяют различные системы ее распределения в зависимости от глубины залегания горных участков.

Питание потребителей через ствол. При глубине залегания более 200 — 300 м все потребители в шахте (руднике) питаются по кабелям напряжением 6 кВ, проложенным в стволе. При этой системе питания электроэнергия от ГПП подается на центральную подземную подстанцию (ЦПП), расположенную в околоствольном дворе и представляющую собой распределительное устройство из КРУ типа РВД-6 или КРУВ-6А. Поскольку ЦПП питает главную водоотливную установку (потребитель первой категории), к ней от ГПП по стволу прокладывают два (или более) кабеля. При двух кабелях каждый из них должен быть рассчитан на полную нагрузку. Для бесперебойного снабжения электроэнергией на ЦПП применяют секционированную систему шин. В каждой секции имеются вводное КРУ 7 и КРУ отходящего присоединения 2. Секции соединяют секционным КРУ 3, которое при нормальной работе отключено.

Передвижные участковые подземные подстанции (ПУПП), как видно из схемы, подключены непосредственно к ЦПП, если участок расположен близко к околоствольному двору, или к распределительным подземным пунктам напряжением 6 кВ (РПП-6) для отдаленных участков.

Центральные подземные подстанции. ЦПП служат для приема электроэнергии с поверхности (от ГПП) и распределения ее между подземными подстанциями, распределительными пунктами и высоковольтными (6 кВ) электроприемниками. Они размещаются в камерах — горных выработках с бетонной крепью. Камера ЦПП располагается в околоствольном дворе и непосредственно примыкает к камере главной водоотливной установки. Для электроснабжения потребителей, расположенных в околоствольном дворе, в камере ЦПП устанавливают два трансформатора ТСВ (или подстанции ТСВП), работающих раздельно. Мощность каждого трансформатора рассчитана на питание всех потребителей околоствольного двора.

Распределительное устройство (РУ) 6 к В и трансформаторы устанавливают с одной стороны камеры ЦПП, а комплект аппаратуры для питания сети освещения ЦПП и околоствольных выработок и РУ низкого напряжения, в которое входят автоматические выключатели и пускатели, — с противоположной. При откатке контактными электровозами в камере ЦПП устанавливают также автоматизированную тяговую подстанцию и питающий ее трансформатор.

Кабели в камере ЦПП прокладывают на специальных конструкциях по стенам и своду выработки. Кабели, проложенные по полу, необходимо защитить от механических повреждений.

Распределительные подземные пункты 6 кВ (РПП-6) представляют собой стационарные РУ 6 к В из комплектных рудничных КРУ, предназначенные для приема электроэнергии от ЦПП и распределения ее между подземными подстанциями (в основном — между участковыми подстанциями). Пункты РПП-6 располагают по возможности в центре электрических нагрузок и монтируют в камерах, закрепленных бетоном или другой несгораемой крепью.

Участковые трансформаторные подстанции могут быть стационарными (УПП) и передвижными (ПУПП).

Стационарные участковые подстанции применяют, например, для питания электродвигателей магистральных конвейеров, т. е. в тех случаях, когда работа их в данном месте продолжается достаточно длительно (не менее 5—10 лет). Они монтируются в камерах с огнестойким креплением, располагаемых на капитальных выработках в центре электрических нагрузок. В УПП устанавливают один или два трансформатора. В угольных шахтах должны применяться сухие трансформаторы ТСВ, поскольку маслонаполненные запрещены. Распределительные устройства низкого напряжения монтируют вне камер УПП. В них допускается устанавливать только автоматические выключатели.

Передвижные участковые подстанции применяют для питания электроприемников очистных и подготовительных участков. Они позволяют: не устраивать дорогостоящие и длительно сооружаемые камеры; легко перемещать подстанции вслед за подвиганием забоя; исключить демонтаж, транспортировку и монтаж на новом месте электрооборудования подстанции; повысить уровень напряжения на электродвигателях и, следовательно, обеспечить их высокие пусковые и максимальные моменты, снизить потери и увеличить производительность оборудования; снизить стоимость эксплуатации.

ПУПП размещают на горных участках различным образом — в зависимости от конкретных горнотехнических условий.

При конвейерной доставке полезного ископаемого и достаточной высоте выработки, если угол наклона ее не превышает 6°, рекомендуется устанавливать ПУПП над скребковым конвейером. Для этого ПУПП со снятыми скатами монтируют на специальной площадке с полозьями. Зазор между верхней частью ПУПП и крепью выработки должен быть не менее 300 мм, а между днищем трансформатора и рамой конвейера — не менее 250 мм.

В двухпутной откаточной выработке с двумя рельсовыми путями ПУПП устанавливают на одном из них и с обеих сторон устраивают разминовки и ограждают барьерами из рельсовых стоек.

Если двухпутная выработка имеет один рельсовый путь, то ПУПП устанавливают рядом с ним на рельсах; для закатывания применяют накладную стрелку.

Когда установить ПУПП непосредственно в выработке невозможно, устраивают специальные ниши, тупиковые заезды или уширяют выработку и устанавливают там ПУПП на рельсах.

При любом варианте ПУПП следует устанавливать в местах, где отсутствует капеж. Когда по каким-либо причинам это невыполнимо, ПУПП необходимо накрывать стальными листами. Место установки ПУПП освещается светильником, питающимся от специального трансформатора в РУНН передвижной подстанции.

Распределительные подземные пункты низшего напряжения (например, РПП-0,66) предназначены для распределения электроэнергии между машинами и механизмами непосредственно на добычных и подготовительных участках, управления этими машинами и защиты. РПП низшего напряжения комплектуются автоматическими выключателями, электромагнитными пускателями, аппаратурой управления и сигнализации, пусковыми агрегатами и др. Расположение РПП зависит от системы разработки, способа проведения подготовительных выработок, наличия метана и других факторов.

Так, для электроснабжения очистного и подготовительного участков при разработке длинными столбами по простиранию и проведении откаточного штрека узким ходом оборудуют три распределительных пункта для питания электроприемников соответственно в очистном забое, на штреке и в тупиковой выработке. РПП тупиковой выработки должен находиться от забоя не менее чем на 20 м.

Для электроснабжения участка при разработке спаренными забоями (лавами) электрооборудование располагается на сборном конвейерном штреке. Для питания электроприемников каждого забоя устанавливают отдельные ПУПП и устраивают отдельные распределительные пункты (РПП) низшего напряжения.

По мере продвигания забоя необходимо переносить и распределительные пункты. Для удобства переноски РПП аппараты, входящие в их состав, устанавливают на общей раме и соединяют отрезками гибкого кабеля. Пускатели серии ПВИ допускают жесткое комплектование их путем соединения вводных камер с помощью промежуточных коробок. При этом пускатели устанавливают на полозья или на тележку с колесами. Если ПУПП установлена над конвейером, то РПП целесообразно разместить на общей с ней раме. Это позволит одновременно подвигать их, экономя таким образом значительное время на переноску.

2.4 Магнитные пускатели

электроснабжение шахта силовой кабель ток Магнитные пускатели во взрывобезопасном исполнении применяются для управления асинхронными двигателями горных машин и механизмов, а также для защиты этих двигателей и питающих их кабелей от токов к. з.

Основные технические данные магнитных взрывобезопасных пускателей приведены в прил. 10.

Конструктивно магнитные пускатели серии ПМВИ представляют собой трехполюсный контактор, который вместе с другими электрическими аппаратами, входящими в схему пускателя (разъединитель, понижающий трансформатор, предохранители, максимальные и промежуточные реле или блоки управления и защиты и др.), заключен во взрывобезопасную оболочку. Последняя снабжена вводным устройством, служащим для присоединения питающего и отходящего (силового и контрольных) кабелей, и крышкой, предназначенной для доступа в камеру, в которой расположен контактор пускателя и другие элементы схемы. Крышка пускателя сблокирована с рукояткой его разъединителя. Наличие такой блокировки исключает возможность снятия крышки при включенном разъединителе, а также отключения разъединителя при включенном контакторе, а у пускателей серии ПВИ — также возможность включения разъединителя при открытой крышке.

Пускатели серии ПВИ в отличие от пускателей ПМВИ имеют оболочку, которая снабжена быстрооткрываемой крышкой. Кроме того" реверсивный разъединитель у этих пускателей смонтирован в отдельной взрывобезопасной камере, а электрическое соединение его — с сетевой камерой и камерой контактора выполнено проходными зажимами. С тыльной стороны камера разъединителя закрыта крышкой, имеющей болтовое крепление. В контакторном отсеке оболочки размещается панель аппаратуры, на которой смонтированы контактор и аппаратура защиты, управления и сигнализации.

Принципиальная электрическая схема пускателей ПМВИ-13М и ПМВИ-23М показана на рис. 2.1.

Управление промежуточным реле пускателя может осуществляться по трехили по двухпроводной схеме (рис. 2.2). В трехпроводной схеме управления промежуточным реле до нажатия на кнопку «Пуск» (рис. 2.2, а) диод отключен и через обмотку промежуточного реле РП протекает переменный ток, величина которого, ограниченная большим индуктивным сопротивлением его обмотки, является недостаточной для срабатывания реле.

Рис. 2.1. Принципиальная электрическая схема пускателей ПМВИ-13М и ПМВИ-23М.

При нажатии на кнопку «Пуск» обмотка промежуточного реле РП — шунтируется диодом Д, и через обмотку реле протекает однополупериодный выпрямленный ток, величина которого достаточна для срабатывания реле. После прекращения нажатия на кнопку «Пуск» контакт оказывается зашунтированным резистором R через замыкающий блок-контакт К контактора. Параметры резистора (R = 47 Ом) выбраны такими, что при введении его в цепь управления через обмотку промежуточного реле протекает ток, достаточный для удержания реле во включенном положении, поэтому после включения контактора (блок-контакт К замкнут) и прекращения нажатия на кнопку «Пуск» промежуточное реле остается включенным.

Применение резистора с указанными параметрами исключает возможность самопроизвольного включения промежуточного реле при перемыкании между проводами 1 и 2 цепи управления и в тоже время позволяет использовать двухпроводную схему управления (рис. 2.2, 6), в которой кнопка «Пуск» шунтируется резистором постоянно. Однако включение промежуточного реле и пускателя возможно только при нажатии на кнопку «Пуск».

При нажатии на кнопку «Стоп» диод исключается из схемы, на реле РП поступает переменный ток, оно отключается и размыкает свои контакты в цепи катушки контактора. Пускатель отключается.

Для контроля сопротивления изоляции сети в схемах пускателей ПМВИ-13М и ПМВИ-23М применено блокировочное реле утечки БРУ. Наличие последнего исключает возможность включения пускателя, если в подсоединенной к нему сети имеется утечка недопустимой величины. В случае, когда сопротивление изоляции подсоединенной сети при отключенном контакторе пускателя снизится ниже допустимой величины, то ток, протекающий через обмотку реле БРУ, возрастает до значений, при которых это реле срабатывает, разрывает свой контакт в цепи промежуточного реле РП и замыкает контакт в цепи сигнальной лампы ЛБ. Реле БРУ срабатывает при снижении сопротивления изоляции в отходящей от пускателя сети ниже 30 кОм при U_a = 660 В и ниже 15 кОм при 380 В.

Рис. 2.2. Принципиальные схемы управления промежуточным реле пускателя: а — трехпроводная; б — двухпроводная.

В схемах пускателей ПМВИ-13М и ПМВИ-23М предусмотрен контроль работы реле БРУ, который осуществляется замыканием при помощи кнопки «Проверка БРУ». При исправном реле БРУ и нажатии на кнопку «Проверка БРУ» загорается лампа Л Б (белая).

Для предотвращения ложных срабатываний реле БРУ от ЭДС отключенного, но вращающегося двигателя, и ограничения частоты включения пускателя до 1200 циклов включений — отключений в час предусмотрено реле времени РВ.

В пускателях ПМВИ-13М и ПМВИ-23М применена максимальная токовая защита типа УМЗ (устройство максимальной защиты). При возникновении токов к. з. срабатывают реле РЗ. При срабатывании защиты УМЗ контакт Р31 размыкает цепь питания катушки контактора К, а контакт Р32 замыкает цепь питания лампы ЛЗ (зеленая), загорание которой сигнализирует о срабатывании максимальной токовой защиты.

Изменение уставок срабатывания защиты УМЗ осуществляется путем изменения сопротивлений резисторов R1 и R4, регулировочные ручки которых выведены на лицевую панель блока защиты. На этой же панели находится толкатель для взвода защиты и ручки тумблеров В1 и В2, служащие для проверки работы защиты.

Принципиальная электрическая схема пускателей ПВИ-25А, ПВИ-63А и ПВИ-125А показана на рис. 2.3, пускателей ПВИ-250 и ПВИ-320 — на рис. 2.4 и 2.5.

Работа промежуточного реле, блокировочного реле утечки, реле времени и максимальной токовой защиты пускателей серии ПВИ аналогична их работе у пускателей ПМВИ-13М и ПМВИ-23М. Однако у пускателей ПВИ-250 и ПВИ-320 контакт реле времени не включен в цепь шунтирования катушки промежуточного реле, в связи с чем ограничение частоты включения у этих пускателей отсутствует. Схемы пускателей серии ПВИ обеспечивают дистанционное управление контактором пускателя при помощи кнопок, встроенных в корпус горной машины (например, очистного комбайна), по вспомогательным жилам силового кабеля, питающего машину, или с вынесенного двухкнопочного поста, подключаемого к пускателю отдельным кабелем.

У пускателя ПВИ-250 выбор варианта управления осуществляется установкой в соответствующее положение перемычек переключателя. У остальных пускателей серии ПВИ переключатель выбора режимов управления отсутствует, так как цепи управления промежуточным реле постоянно подключены к проходным зажимам камеры контрольных вводов и к проходным зажимам камеры моторного отделения.

Схемы пускателей позволяют также осуществлять проверку исправности схемы управления и цепи питания втягивающей катушки контактора без подачи напряжения на зажимы токоприемника, подключенного к пускателю, путем нажатия на кнопку «Проверка». У пускателей ПВИ-25А, ПВИ-63А, ПВИ-125А и ПВИ-250 необходимо предварительно установить перемычки в соответствующее положение (см., например, на рис. 2.3).

Параметры электрической схемы включения контактора пускателей ПВИ-250 и ПВИ-320 выбраны таким образом, чтобы пускатель мог включиться при сниженном напряжении на зажимах втягивающей катушки контактора (в момент замыкания контактов) до 60% номинального, а при включенном контакторе втягивающая катушка контактора потребляла бы малую мощность. Работу схемы включения контакторов этих пускателей рассмотрим на примере пускателя ПВИ-250 (рис. 2.4).

Рис. 2.5. Принципиальная электрическая схема пускателя ПВИ — 320

При срабатывании промежуточного реле РП втягивающая катушка К контактора обтекается выпрямленным током через ограничивающий резистор 3-R1. При этом контактор не включается. Одновременно получает питание реле форсировки РФ, которое срабатывает и своим контактом шунтирует резистор 3-R1. В результате этого ток в цепи катушки К контактора возрастает и последний включается.

После включения контактора его размыкающий блок-контакт К5 разрывает цепь питания реле РФ и отключает его. Таким образом, после полного включения контактора в цепь втягивающей катушки вводится резистор 3-R1, ограничивая тем самым величину тока, протекающего через катушку.

Процесс включения контактора пускателя ПВИ-320 аналогичен процессу включения контактора пускателя ПВИ-250. Однако питание втягивающей катушки КЛ контактора осуществляется однополупериодным выпрямленным током через диоды 3-Д2, 3-ДЗ и 3-Д4 (рис. 2.5).

На рис. 2.6 приведена принципиальная электрическая схема пускателя ПВ1140−250. У блокировочного разъединителя этого пускателя ножи в отключенном положении заземляются и замыкаются накоротко. Схема пускателя ПВ1140−250 отличается от предыдущей блокировочным реле утечки и блоком БКЗ. Последний служит для контроля величины сопротивления цепи заземления управляемого двигателя.

Блок БКЗ, обозначенный на рис. 2.6 как устройство А1 представляет собой мостовую измерительную схему (Rl + R₃; R2 + R5; R3; R4, где R₃ — контролируемое сопротивление заземляющего провода). При R₃ ? 50 Ом напряжение на диагонали измерительного моста снижается до нуля; транзисторы 77 и Т2 закрываются, реле К1 отключается, а его переключающий контакт К.1.1 размыкает цепь управления пускателем и включает сигнальную лампу Л2 (красная). При перемыкании заземляющего провода (0) с контрольным (3) шунтируется диод Д, транзисторы 77 и Т2 закрываются, а реле К1 отключается.

Рис. 2.3. Принципиальная электрическая схема пускателей ПВИ-25А, ПВИ-63А и ПВИ-125А Рис. 2.4. Принципиальная схема пускателя ПВИ-250

Блокировочное реле утечки, обозначенное как устройство А4, в пускателе ПВ1140−250 имеет две уставки срабатывания: предупредительную и аварийную. При сопротивлении изоляции более 90 кОм, но менее 250 кОм (предупредительная уставка), загорается предупредительная сигнальная лампа Л4 (зеленая). При сопротивлении изоляции ниже аварийной уставки (90 кОм) потенциал базы 77 — Т2 становится отрицательным и транзистор, открываясь, включает реле Л7. Своим размыкающим контактом К1.1 реле разрывает цепь управления пускателем, а переключающим контактом К1.2 включает аварийную сигнальную лампу Л5 (красную).

Пускатель ПВ1140−2×25 (ПВ 1140−2×63) содержит два контактора, схема питания втягивающих катушек, а также схема управления и устройства максимальной токовой защиты которых позволяют управлять одним реверсивным или двумя нереверсивными токоприемниками. В данном пускателе в отличие от пускателя ПВ 1140−250 отсутствуют блок контроля заземления. Конструкция пускателей ПВ1140−250 и ПВ1140−2Х25 (ПВ1140—2×63) максимально приближена к конструкции пускателя ПВИ-320.

Цепь питания втягивающих катушек и процесс включения контакторов Кл-В и Кл-Н реверсивного пускателя ПВИР-250 (рис. 2.7) такие же как у нереверсивного ПВИ-250. Элементы схемы управления пускателя ПВИР-250 конструктивно скомпонованы в виде реверсивного блока управления (БУР). Схема блока БУР имеет два промежуточных реле РП-В и РП-Н, процесс управления каждым из которых аналогичен процессу управления промежуточным реле пускателей серии ПВИ.

Рис. 2.6. Принципиальная электрическая схема пускателя ПВ1140−250

2.5 Выбор пускателей и уставок их защиты от токов к.3.

Магнитные взрывобезопасные пускатели выбирают по номинальному напряжению сети U_c и номинальному току I_с подключаемой нагрузки, а также по мощности и режиму работы двигателей, для управления которыми выбирается пускатель. При этом необходимо следующее:

I_н>I_с; (1)

U_B=U_C, (2)

где I_н, Uн — номинальный ток и номинальное напряжение, на которое рассчитан пускатель.

Контакторы пускателей, применяемые для управления и защиты рудничных двигателей, работают в тяжелых режимах, соответствующих смешанной категории применения (АС₃ + АС₄). В зависимости от категории применения и мощности управляемого двигателя выбор рудничных взрывобезопасных пускателей производят, руководствуясь данными, приведенными в табл. 2.1.

Выбранный пускатель проверяется на способность отключать трехфазные токи к. з. I⁽_к³⁾₃. в защищаемой сети в месте подключения пускателя. Проверка производится по следующей зависимости :

I₀>1,2I⁽_к³⁾₃. (3)

где I₀ — предельно отключаемый (разрывной) ток пускателя.

Если пускатель, выбранный по номинальному току и режиму работы двигателя, имеет меньшую коммутационную способность, чем 1,2I⁽_к³⁾₃, то для защиты сети выбирают более мощный пускатель или автомат. Если последовательно с пускателем в сеть включены и другие защитные аппараты (например, автоматы), то проверку разрывной способности пускателя допускается производить, пользуясь следующим выражением :

I₀ = 1,2I⁽_к³⁾₃(/nК), (4)

где п — число аппаратов, последовательно включенных в силовую цепь и снабженных максимальной защитой, способной срабатывать при токе, равном I⁽_к³⁾₃ К — коэффициент, величина которого принимается равной 1 при п = 2 и 1,1 при n = 3…4.

Ток уставки максимальной токовой защиты пускателя, через который подключен двигатель с к. з. ротором, предварительно выбирается по формуле

I_у>I_пн, (5)

где I_пн — номинальное значение начального пускового тока двигателя, А.

Таблица 2,1

Если пускатель коммутирует два двигателя, включаемых одновременно, то ток уставки реле максимального тока

Iy>I_1пн + I_2пн, (6)

а при раздельном включении двигателей

Iy>I_2пн + I_1н, (7)

где I_1пн I_2пн — номинальные пусковые токи первого и второго двигателей, A; I_1н — номинальный ток двигателя, А.

Для пускателей, коммутирующих мощные двигатели с пусковыми токами более 600 А, ток уставки максимальных реле допускается выбирать по формуле

Iy>Iп.ф.(8)

Величина фактического начального пускового тока двигателя определяется по выражению (9)

где n_д — число одновременно включаемых двигателей Если при включении наиболее мощного двигателя остальные токоприемники, питающиеся от силового трансформатора, отключены, то коэффициент

К =(U₀/U_H)² =1,1, (10)

где Uн, U₀—номинальное напряжение и напряжение х. х. вторичной обмотки силового трансформатора.

Таблица 1.2

Если же включение наиболее мощного двигателя производится при включенных остальных токоприемниках, то (11)

Потери напряжения в трансформаторе, создаваемые токоприемниками за исключением включаемого двигателя, определяются по формуле (12)

где К_с — коэффициент спроса; ?I_ост — суммарная (фазная) нагрузка токоприемников, подключенных к силовому трансформатору (за исключением включаемого двигателя), A; R_r, X_r — активное и индуктивное сопротивления трансформатора, Ом; cos фс. в — средневзвешенный коэффициент мощности, определяемый по уравнению (9) или принимаемый равным 0,75—0,86; Z₃, R₉,.X₃— полное, активное и индуктивное сопротивления включаемых двигателей, Ом.

При однодвигательном приводе, а также при включении первого двигателя двухдвигательного привода

Z₃ =Z_n; Rэ = R_n; Xэ = X_n, (13)

где R_n, X_n, Z_n — активное, индуктивное и полное сопротивления двигателей при пуске, Ом.

Таблица 1.3

Сопротивления при пуске комбайновых и конвейерных двигателей, а также сопротивления этих двигателей, соответствующие их максимальному вращающему моменту, приведены в табл. 1.2.

При одновременном включении двух однотипных двигателей

Z₃ = Z_n/2; Rэ = Rп/2; Х_э = Х_п/2, (14)

а при включении второго двигателя двухдвигательного привода (15), (16), (17)

Предварительно выбранная (по приведенным выше формулам) уставка максимальной токовой защиты должна быть проверена на способность отключения линии при появлении в конце ее двухфазного к. з.

В пускателях серии ПВИ, а также в пускателях ПМВИ-13М и ПМВИ-23М уставки максимальной токовой защиты указаны на блоках защиты, каждая из которых соответствует определенной величине тока

III. ОХРАНА ТРУДА

3.1 Техника безопасности при эксплуатации шахтных электроустановок

Для снижения электротравматизма необходимо строго соблюдать меры безопасности в угольных шахтах, повышать уровень знаний рабочих, обслуживающих электроустановки.

Безопасность применения электрической энергии в угольных шахтах достигается принятием следующих мер:

· применением специального рудничного электрооборудования, специальных кабелей;

· соблюдением правил, предупреждающих повреждение электрооборудования и кабелей;

· осуществлением защитного отключения при потере электрооборудованием и кабелями безопасных свойств или при возникновении опасностей;