Направления совершенствования электроснабжения забоев угольных шахт

Развитие современных угольных шахт, характеризующееся повышением энерговооруженности выемочных и транспортных машин, увеличением нагрузки на забой и интенсификацией процессов угледобычи, требует создания более качественных систем электроснабжения шахт и отдельных участков, повышения эффективности использования подземного электрооборудования.

В общем случае эффективность электроснабжения Э , которую определяет в совокупности степень полноты достижения требуемых показателей системы электроснабжения - ее надежности, нормируемого качества электроэнергии в сети, безопасности и экономичности всех элементов, может быть выражена интегральной функцией вида

Э = f (Т с , т„ ,U * , t_ ,O ( 1 )

Ее удовлетворительные значения достигаются при выполнении условий

(3 )

Р IYT.T YU Р>Р : элЬ\ с , в.с/’VПр.ЭЛ — М.ЗЛ/-1 — эл.норм^

* ТТ*

Uj ^Ujнорм; tomK ^tр.а , Aaw ->mm где    Тс ,Тв.с - соответственно наработка на отказ и среднее время восстановления системы электроснабжения, т.е. обобщенные показатели ее безотказности и ремонтопригодности, ч ;  U*,  U*HopM

-

относительное

значение напряжения на зажимах электродвигателя горной машины при работе в j-м режиме (номинальном, при пуске или перегрузке) и его нормативный показатель; t - время снятия напряжения с поврежденного участка кабельной сети или электрооборудования, т.е. обобщенный показатель быстродействия защитного отключения относительно времени развития аварии в системе t а, с ; A*aw - относительное значение уменьшения удельного электропотребления предприятия при реализации энергосберегающих мероприятий (в том числе при повышении интенсивности производства); РЭЛ[(ТС, Твс)] ,Рэлнорм - соответственно вероятность выполнения системой электроснабжения заданного объема работ - передачи потребителю (технологической системе участка, забоя и т.п.) планового количества электроэнергии и ее нормативное значение;

t_np3nU3Il - соответственно суммарное время вынужденных простоев технологической системы участка при отказах элементов системы электроснабжения и ее временная избыточность для восстановления нормального электроснабжения, ч.

Повышение надежности технологического процесса в очистном и подготовительном забоях, на подземном транспорте может быть обеспечено за счет повышения эксплуатационной надежности электроснабжения горных машин и установок, прежде всего, за счет обновления парка взрывобезопасного электрооборудования и шахтных кабелей на соответствующие изделия нового поколения. В целом повышение безотказности и ремонтопригодности системы электроснабжения очистного забоя и обслуживающих его транспортных звеньев в 1,5-2 раза только за счет применения электрооборудования нового технического уровня и совершенствования системы его технического обслуживания позволяет увеличить коэффициент машинного времени по выемке угля на 2-2,5 % [ 1 ].

Повышение же производительности самих забойных машин и, соответственно, нагрузки на очистной забой обеспечивается, в первую очередь, за счет повышения их энерговооруженности. Реализацию моментных характеристик электродвигателей таких машин в условиях протяженной шахтной сети при их питании от передвижных трансформаторных подстанций ограниченной мощности достигают только при напряжении свыше 1140 В, например 3300 В.

При этом увеличение мощности забойных электродвигателей при одновременном увеличении их номинального напряжения является одним из важнейших факторов повышения их надежности. Повышение энерговооруженности и перевод питания забойных машин на напряжение 3300 В обеспечивает повышение нагрузок на очистные забои и сокращение их числа по шахте при стремлении к идеалу технологии -схемам “лава - шахта” или “лава - пласт”.

В общем случае при повышении энерговооруженности забойных машин и уровня номинального напряжения для их питания в участковой сети, обусловливающих интенсификацию технологических процессов, повышается и эффективность электропотребления, которая оценивается как прямой экономией, получаемой от внедрения энергосберегающих мероприятий в забоях, так и косвенной (условной) по шахте в целом [ 1 ].

Аспект безопасности при решении проблем электроснабжения при всей его многогранности может быть акцентирован на реализацию принципа быстродействующего, или так называемого опережающего отключения для повышения уровня взрывобезопасности элементов системы электроснабжения участков газовых шахт, прежде всего тупиковых забоев, а именно, обеспечение взрывобезопасности шахтных кабельных сетей - наиболее уязвимого и повреждаемого элемента.

С учетом требований российских правил безопасности в угольных шахтах, регламентов безопасности Англии и Германии, устанавливающих дополнительные требования к сетям и оборудованию с номинальным напряжением свыше 1 кВ и до 6 кВ в очистных забоях, были разработаны “Методические указания по электроснабжению, выбору и проверке электрических аппаратов, кабелей и устройств релейной защиты в участковых сетях угольных шахт (рудников) напряжением 3300 В” (утверждены приказом Ростехнадзора от 28.06.2011 г. № 325, зарегистрированы Минюстом России, регистрационный номер 22512 от 06.12.2011 г.).

Поскольку степень совершенства электрооборудования, систем электроснабжения и электропривода во многом определяет технический уровень и эффективность работы горной техники и горного производства в целом, повышение эффективности электроснабжения технологических процессов в забоях на угольных шахтах является одним из основных направлений научно-технического прогресса в горном деле.