Giáo trình cung cấp điện_Chương 8_Cung cấp điện hầm mỏ

Chia sẻ: Tranthi Kimuyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

409
lượt xem 184
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình cung cấp điện_chương 8_cung cấp điện hầm mỏ', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình cung cấp điện_Chương 8_Cung cấp điện hầm mỏ

Chương 8 Cung cấp điện hầm mỏ 8.1. Khái quát chung Việc khai thác ở các hầm mỏ là một một trong những công việc hết sức nặng nề và nhiều nguy hiểm. Hiện nay phần lớn các công đoạn sản xuất trong các khu vực hầm mỏ đã được cơ giới hóa và điện khí hóa với việc trang bị các thiết bị, máy móc chuyên dụng. Vấn đề trang bị điện trong hầm mỏ có rất nhiều điểm khác biệt, đòi hỏi hệ thống cung cấp điện phải có những đặc thù riêng phù hợp với các điều kiện trong khu vực hầm mỏ. 8.1.1. Đặc điểm của việc thiết kế cung cấp điện hầm mỏ Hệ thống cung cấp điện hầm mỏ có những nét đặc trưng rất cần được xét đến trong quá trình thiết kế và vận hành, dưới đây là một số đặc điểm cơ bản nhất: 1) Phụ tải ở khu vực khai thác mỏ phân tán trên một phạm vi rộng và ở các độ sâu khác nhau. 2) Các thiết bị điện hầm mỏ hầu hết đều làm việc trong các điều kiện nặng nề: độ ẩm cao, môi trường bụi với các hổn hợp khí dễ phát sinh ra cháy nổ như hổn hợp khí metan. Độ giàu khí tương đối trung bình ở các hầm mỏ than khỏang 79,6 m3/tấn than. Bởi vậy tất cả các thiết bị điện trong hầm mỏ phải có cấu trúc đặc biệt, tức là có khả năng bảo vệ chống cháy nổ, nhất thiết phải loại bỏ khả năng phát sinh tia lửa điện hoặc hồ quang trong quá trình làm việc. 3) Sự giới hạn của không gian nơi làm việc trong hầm lò buộc phải sử dụng các thiết bị có kích thước nhỏ gọn. 4) Những công việc trong các hầm lò được đặc trưng bởi sự nguy hiểm điện giật lớn, bởi vậy việc cung cấp điện phải gắn liền với vấn đề an toàn lao động. Ch.8. CCĐHầm mỏ 229
5) Sự đa dạng của các chế độ làm việc của các thiết bị điện và các cơ cấu dẫn đến sự không ổn định của phụ tải, sự dao động điện áp lớn do các động cơ công suất lớn khởi động gây nên. 6) Tuyệt đại đa số các cơ cấu máy móc được hoạt động với sự trợ giúp của các động cơ dị bộ rotor ngắn mạch. Các điều kiện vận hành của chúng rất khác biệt so với các động cơ bình thường, không chỉ vì điều kiện đặc biệt trong hầm mỏ mà còn do đặc điểm của các quá trình công nghệ ở hầm lò. 8.1.2. Yêu cầu đối với thiết kế cung cấp điện hầm mỏ Với những điều kiện làm việc khắc nghiệt, buộc hệ thống cung cấp điện hầm mỏ phải được thiết kế và xây dựng phù hợp. Cũng như đối với hệ thống cung cấp điện bất kỳ nào, hệ thống cung cấp điện cho các tầng lò cần thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau: - Chất lượng điện cao nhất, tức là giá trị điện áp và tần số trên đầu vào các hộ dùng điện luôn nằm trong giới hạn cho phép; - Cung cấp điện liên tục (độ tin cậy cung cấp điện cao); - Kinh tế và an toàn; - Tổn thất trong mạng điện thấp nhất. Ngoài những yêu cầu trên, do đặc điểm khác biệt, mạng điện hầm mỏ còn đòi hỏi một số yêu cầu khác là: - Tính cơ động và linh hoạt cho các thiết bị điện di động (máy đào, tổ hợp khai thác, máy san, thiết bị bốc dỡ, tời, băng tải v.v.); - Sử dụng các thiết bị được chế tạo đặc biệt chống cháy nổ, ẩm ướt v.v.; - Kích thước tối thiểu do không gian chật hẹp trong hầm lò; - Độ bền cơ học cao, có khả năng chống rung cao. Hệ thống cung cấp điện cần phải được lập kế hoạch để đảm bảo sự phát triển của sản xuất mà không cần đến quá trình cải tạo hệ thống điện trong quá trình vận hành ở giai đoạn tính toán. Thêm vào đó các tham số của hệ thống cần phải được giám sát và điều chỉnh để có thể đảm bảo hiệu quả kinh tế cao nhất. Hệ thống cung cấp điện hầm mỏ phải được trang bị các phương tiện Ch.8. CCĐHầm mỏ 230
bảo vệ tác động nhanh, đảm bảo sự an toàn tối đa và sự làm việc tin cậy của các phần tử hệ thống. Các sơ đồ cung cấp điện phải được xây dựng đảm bảo yêu cầu cung cấp điện cho các loại phụ tải thích hợp. Dưới góc độ tin cậy cung cấp điện phụ tải điện hầm mỏ được phân thành ba loại: - Loại I bao gồm: buồng nâng hạ (thang máy, máy quạt của tất cả các hệ thống thông thoáng, máy bơm và các cơ cấu phòng cứu hỏa, thiết bị của hệ thống khử khí, thiết bị nồi hơi v.v. Phụ tải loại I chỉ được phép mất điện không quá thời gian tự động đóng nguồn dự phòng. - Loại II bao gồm: xe kíp nâng hạ, máy hút chân không, tổ hợp công nghệ, thiết bị của xí nghiệp tuyển khoáng, các thiết bị chính của các điểm dân cư v.v. Phụ tải loại II chỉ được phép mất điện không quá thời gian đóng nguồn dự phòng bằng tay. - Loại III gồm: các phương tiện giao thông, phân xưởng cơ khí, nhà kho, chiếu sáng trong nhà v.v. 8.2. Các hộ tiêu thụ điện hầm mỏ 8.2.1. Các thiết bị điện trong hệ thống khai thác Việc khai thác quặng, than được thực hiện bởi các máy đào, máy xúc v.v. Máy đào là thiết bị được sử dụng rất rộng rãi để đào bới, xử lý đất (hình 8.1). Chúng có thể có nhiều dạng khác nhau: Máy đào rotor băng truyền có kết cấu đơn giản nhưng rất cơ động. Thiết bị này khai thác nhờ một rotor quay, có thể đồng thời theo chiều dọc và chiều ngang. Thiết bị được cung cấp điện bởi đường cáp mềm lấy từ trạm biến áp di động hoặc tĩnh tại. Công suất tiêu thụ của máy đào tùy thuộc vào từng loại, dao động trong khoảng vài trăm đến vài ngàn kW. Các máy đào làm việc theo chế độ liên tục được phân loại: máy đào dọc kiểu xích; kiểu quay; kiểu cày và máy đào ngang. Máy đào dọc có năng suất cao hơn so với máy đào ngang, nhưng có kích thước lớn hơn vì vậy chúng được sử dụng ở các địa hình rộng rãi. Máy đào kiểu cày được sử dụng ở địa Ch.8. CCĐHầm mỏ 231
hình mở chủ yếu để đào các kênh dẫn. Máy đào kiểu ngang được thiết kế với bộ phận làm việc kiểu xích và thường được sử dụng để khai thác vật liệu xây dựng như cát, đất sét v.v.). Các máy đào sử dụng để khai thác mỏ được cung cấp điện từ trạm biến áp hoặc trạm tiếp nối di động điện áp 36 kV. Hình 8.1. Dạng bao quát của máy đào trong hầm lò khai thác Bảng 8.1. Tham số kỹ thuật của các máy đào Tham số kỹ thuật EKG-5A EKG- ЭР- ЭРШР- 1500K 1500 4500/25 Tốc độ di chuyển, 0,55 0,88 0,48 0,12 km/h Năng suất, m3/h 1000 5600 1500 4500 Công suất động cơ, 250 2500 320 1000 kW Điện áp, kV 3,3; 6 6 6 6 Ch.8. CCĐHầm mỏ 232
8.2.2. Thiết bị vận chuyển trong hầm mỏ a) Băng tải Trong giới hạn của các khối từ vỉa làm sạch và vỉa chuẩn bị đến bề mặt ngang 620 m của đường vận chuyển than áp dụng băng truyền. Ở các điểm chất tải thường có bố trí một khoảng tích trữ. Sự vận chuyển khoáng vật ở vỉa tầng 620 m được thực hiện bằng băng truyền kép (băng xuyên vỉa chính). Ở các đoạn mở lò chuẩn bị khai thác, các băng chuyền kiểu cào loại СР-70 được sử dụng và tiếp đó là các đoạn băng tải kiểu 1L80 hoặc 2L80. Các thiết bị và vật liệu của vỉa ở độ sâu khác được đưa đến từ mặt ngang - 620 m bằng máy nâng BM-2500. b) Máy nâng hạ di động Ở công trường hầm mỏ các loại máy nâng hạ di động được sử dụng khá nhiều, phụ thuộc vào độ sâu của tầng lò và khối lượng thùng nâng hạ các máy có công suất khác nhau như: МПП-6,3; МПП-9; МПП-17,5 v.v. Mỗi loại máy bao gồm từ nhiều bloc dạng cabine, ví dụ: МПП-6,3 – có hai, МПП-9 – bốn, МПП-17,5 – bảy. Các tham số kỹ thuật của máy nâng hạ được thể hiện trong bảng 8.2. Bảng 8.2. Tham số kỹ thuật của các thiết bị nâng hạ Tham số kỹ thuật МПП-6,3 МПП-2,5x2 МПП-6,3 МПП-6,3 Tốc độ nâng, m/s 5 6,7 7 8 Độ cao cực đại, m 390 760 1070 1170 Loại động cơ AK-12- AKH-2-15-57- AKZ-13- AKZ-13- 39-6 10 46-6 46-6 Công suất động cơ, 320 630 630 630 kW Số lượng động cơ, 1 1 1 2 cái Ch.8. CCĐHầm mỏ 233
a) b) Hình 8.2. Vận chuyển sản phẩm ở khu vực mỏ: a) Tời; b) băng truyền 8.2.3. Các thiết bị thông thoáng Quá trình thông thoáng được duy trì để trao đổi liên tục không khí trong hầm lò, nhằm loại bỏ bụi than, các loại khí độc hại, thải nhiệt lượng và ẩm độ thừa v.v. Sự trao đổi không khí được thực hiện với sự trợ giúp của các máy quạt và hệ thống dẫn khí. Hệ thống thông thoáng có thể là: trung tâm, hút, xả hoặc kết hợp. Không khí tươi được đưa vào để thông gió cho các vỉa khai thác, và đưa đến các đường dẫn chính và các đường dẫn phụ. Khối máy quạt di động dùng để thông thoáng cho hầm lò ở độ sâu đến 1400m. Nó có cấu tạo gồm máy quạt, khối điều khiển, cơ cấu đảo chiều. Máy quạt được trang bị động cơ dị bộ kiểu công suất 60150 kW, tốc độ 485  1480 vòng/phút. Sơ đồ thông thoáng hầm lò có thể được thực hiện theo nhiều phương thức (hình 8.3): Phương pháp xả: Không khí tươi được đưa xuống đáy hầm theo đường dẫn và từ đó tự phân tán lên trên (hình 8.3a); Phương pháp hút: Máy quạt hút không khí từ đáy hầm theo đường dẫn (hình 8.3.b); Phương pháp kết hợp: Trao đổi không khí ở hầm lò được thực hiện bằng cả máy hút và Ch.8. CCĐHầm mỏ 234
máy xả (hình 8.3c). Dạng bao quát của các thiết bị trong hệ thống thông thoáng hầm lò được thể hiện trên hình 8.3d. c d a b Hình 8.3. Sơ đồ thông thoáng hầm lò a) Phương pháp xả; b) Phương pháp hút; c)Phương pháp hổn hợp; d) Dạng bao quát của thiết bị thông thóng hầm mỏ 8.2.4. Bơm thoát nước Hệ thống thoát nước từ các hầm lò (hình 8.4) bao gồm trạm bơm thoát nước chính 3, hố chứa điều chỉnh 1 và hố chứa sự cố 6, giếng thu nhận nước 8, bể lắng sơ bộ 2, bơm hút thủy động 9 và 10, bơm thủy động khai thác 4, hố thu nước thủy động vận chuyển 7 và bể lắng bùn 5. Hệ thống thoát nước làm việc theo nguyên lý sau: nước mỏ theo các rãnh dồn về bể lắng sơ bộ 2, ở đó các phần tử rắn được lắng xuống. Từ bể lắng sơ bộ nước được dồn đến giếng trung tâm 8, sau khi đã chất đầy bể, nước chảy qua các rãnh vào bể thu nhận 1. Khi nước ngập đến mức cao của vạch giới hạn, máy bơm 3 sẽ tự động ddonhs vào làm việc. Một phần nước từ đó chảy về phía bơm hút thủy động 10, bơm này sẽ đưa nước từ hố chứa điều chỉnh 1 đến giếng trung tâm 8. Nếu vào thời điểm khởi động của bơm mức nước đạt Ch.8. CCĐHầm mỏ 235
giới hạn vạch trên, thì một phần từ máy bơm chính sẽ chảy về phía hố thu thủy động vận chuyển 7, ở đó nước được gạn ra và các phần tử rắn được chuyển vào hố lắng 5 dưới dạng bùn loãng. Khi mức nước ở hố rút xuống thấp hơn ngưỡng dưới thì máy bơm sẽ ngừng hoạt động. Sau đó một phần nước từ máy bơm sẽ chảy đến bơm thủy động khai thác 4 trong một khoảng thời gian nhất định và nó sẽ gạn các phần tử rắn vào bể lắng 5. Sau một khoảng ấn định trước sự chuyển nước này sẽ ngừng và quá trình tiếp theo chỉ còn một máy bơm chính 3 và bơm hút thủy động 10 làm việc. Sau đó thì chu trình làm việc của tổ hợp thoát nước được lặp lại. Hình 8.4. Sơ đồ tổ hợp thoát nước hầm mỏ 1- hố chứa điều chỉnh; 2 - bể lắng sơ bộ; 3 - trạm bơm thoát nước chính; 4 - Bơm thủy động khai thác; 5 - Bể lắng bùn; 6 - Hố chứa sự cố; 7 - Hố thu nước thủy động vận chuyển; 8 – Giếng gom nước; 9 và 10 - Bơm hút thủy động. Các loại máy bơm sử dụng ở hầm mỏ có có thể là máy bơm trục đứng (hình 8.5a) hoặc máy bơm trục ngang (hình 8.5b) công suất từ vài chục đến Ch.8. CCĐHầm mỏ 236
vài trăm kW. Công suất máy bơm được lựa chọn phụ thuộc vào chiều cao cột nước H và lưu lượng nước Q (hình 8.6) hút xả hút b) Hình 8.5. Các máy bơm thoạt nước hầm lò a) Máy bơm trục đứng; b) Máy bơm trục ngang a) xả 8.2.5. Thiết bị chiếu sáng Ở các lối đi của hầm lò được bố trí hệ thống chiếu sáng với các loại đèn có công suất 100500 W, điện áp 127 hoặc 220 V. Sơ đồ kết cấu đèn chiếu sáng được thể hiện trên hình 8.7. Việc tính toán chiếu sáng trong tầng lò khai thác có thể thực hiện theo các phương pháp Điểm làm việc khác nhau. Căn cứ vào độ rọi yêu cầu có thể xác định khoảng cách trung bình giữa các đèn như sau: Hình 8.6. Các đặc tính của máy bơm 2 1 3 4 5 Ch.8. CCĐHầm mỏ 237
Hình 8.7. Kết cấu đèn chiếu sáng hầm lò: 1 – đầu vào đui đèn; 2 – dây treo đèn; 3 – đui đèn; 4 – bóng đèn; 5 – chụp đèn Đối với tầng khai thác khoảng cách giữa các đèn được chọn là Lđ1 = 58 m, theo đường tời nghiêng là Lđ2 = 78 m, ở điểm tập kết không dưới 3 đèn. Như vậy số lượng đèn cần thiết được xác định theo biểu thức: l1 l2  l3 ntk   N i đèn; (8.1) nđ   Lđ 1 Lđ 2 i 1 Trong đó: l1 - chiều dài tầng khai thác là, m; l2 - khoảng cách từ cửa sổ tầng khai thác đến đoàn tàu vận chuyển, m; l3 - khoảng cách đến thiết bị chất tải, m; Ni – số lượng đèn cần thiết ở điểm tập kết thứ i; ntk – số lượng điểm tập kết sản phẩm. Công suất đặt của đèn chiếu sáng: Pcs= nđPđ.10-3, kW; Công suất tính toán của mạng điện chiếu sáng có xét đến hiệu suất của đèn và mạng điện được xác định theo biểu thức: Ch.8. CCĐHầm mỏ 238
Р đi S cs  , kVA ; (8.2) 10  đ   mđ  cos  đ 3 Trong đó: Pđi – công suất định mức của đèn, W; đ – hiệu suất của bóng đèn; mđ – hiệu suất của mạng chiếu sáng; cosđ – hệ số công suất của đèn chiếu sáng. 8.2.6. Xác định phụ tải tính toán của hệ thống cung cấp điện hầm mỏ Việc tính toán phụ tải được tiến hành từ đầu vào của các thiết bị dùng điện đến cấp cao nhất của hệ thống ứng với các điểm nút của mạng điện. Bài toán xác định phụ tải trên tầng lò được thực hiện phụ thuộc vào điều kiện cụ thể, trên cơ sở xác định năng suất của các tổ hợp có xét đến tốc độ gia cố vỉa than và nhân tố thông thoáng. a) Phương pháp xác định phụ tải tính của nhóm thiết bị dùng điện * Phương pháp hệ số nhu cầu: Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị điện trong hầm mỏ có thể được xác định theo phương pháp hệ số nhu cầu: Ptt=kncPni. (8.3) Giá trị hệ số nhu cầu được xác định theo các biểu thức (2.35) phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của các thiết bị điện: 1  k sd k nc  k sd  ; n hd Trong đó: ksd - hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị điện; nhd – số lượng hiệu dụng của nhóm thiết bị điện (xem chương 2). Giá trị hệ số sử dụng của một số thiết bị hầm mỏ được cho trong bảng 8.3. Trong trường hợp thiếu thông tin, có thể xác định một cách gần đúng theo các biểu thức thực nghiệm sau: Ch.8. CCĐHầm mỏ 239
k sdM Pn.M k nc   P  (1   P ) (8.4) n k Pn.i sdi i 1 Trong đó: PnM – công suất định mức của động cơ lớn nhất trong nhóm; Pni – tổng công suất định mức của tất cả các thiết bị trong nhóm không kể thiết bị lớn nhất. ksdM và ksdi – hệ số sử dụng của thiết bị lớn nhất và của thiết bị thứ i; P – hệ số hồi quy, phụ thuộc vào đặc điểm của quá trình công nghệ khai thác, có giá trị trong khoảng P= 0,2860,6 (cận dưới đối với các máy công tác hoạt động không có sự liện động theo trình tự khởi động động cơ và cận trên ứng với quá trình công nghệ khai thác có sự liên động trình tự mở máy các động cơ tham gia trong thành phần của tổ hợp). * Phương pháp hệ số cực đại: Trong thực tế, để đơn giản hóa, đôi khi người ta cũng xác định phụ tải tính toán trheo phương pháp hệ số cực đại: Ptt = ktMPni (8.5) Trong đó: ktM – hệ số tham gia vào cực đại của nhóm thiết bị: ktM = 0,75  0,85 đối với các nhóm thiết bị dưới hầm lò; ktM = 0,7  0,8 đối với các nhóm thiết bị trên mặt đất (cận dưới lấy ứng với nhóm có 20 thiết bị trở lên và cận trên – cho trường hợp dưới 20 thiết bị). Đối với các động cơ công suất lớn, quá trình mở máy được thực hiện với sự trợ giúp của các cơ cấu khởi động. Vì vậy khi xác định phụ tải tính toán cần phải tính đến công suất của các các thiết bị này (thường có giá trị khoảng 0,61% công suất của động cơ). Bảng 8.3. Hệ số sử dụng và hệ số công suất của một số thiết bị hầm mỏ cos Tên thiết bị Tên thiết bị ksd ksd cos  Máy nén công suất: Máy đào một gàu 0,7 Ch.8. CCĐHầm mỏ 240
Dưới 200 kW 0,8 0,75 Máy đào nhiều gàu 0,8 Đến 400 kW 0,85 0,8 Tổ hợp nghiền 0,75 0,85 Trên 400 kW 0,95 0,8 Thiết bị xe goòng điện 0,55 0,9 Máy bơm công suất: Băng tải các loại 0,65 0,7 Dưới 50 kW 0,7 0,75 Máy nâng kiểu thùng 0,7 0,7 hoặc lồng Dưới 200 kW 0,8 0,8 Máy nghiền, máy sàng 0,7 0,7 Dưới 500 kW 0,85 0,8 Tổ hợp công nghệ hầm 0,6 0,7 lò Trên 500 kW 0,9 0,85 Máy biến áp hàn 0,3 0,4 Máy bơm chân không 0,9 0,85 Cần cẩu 0,3 0,7 Máy quạt làm mát cục 0,7 0,8 Xưởng cơ khí 0,3 0,65 bộ Máy quạt chính c. Nhà hành chính 0,6 0,7 suất: Dưới 200 kW 0,8 0,8 Chiếu sáng hầm lò 1 1 Dưới 800 kW 0,9 0,8 Chiếu sáng công nghiệp 0,9 0,95 Trên 800 kW 0,95 0,85 Chiếu sáng sinh hoạt 0,8 0,9 Tổ hợp khai thác 0,8 0,84 Các thiết bị khác 0,6 0,7 Má y b ố c d ỡ 0,75 0,85 Trạm máy nén di động 0,70 0,70 b) Phụ tải tính toán tại thanh cái tủ phân phối Phụ tải tổng hợp của các nhóm trên thanh cái tủ phân phối và trạm biến áp (hình 8.8) được xác định tương tự như biểu thức (2.59): n 1 Ptt .  Ptt .M   ktMi Ptt.i 1 Trong đó: Рtt..M – giá trị phụ tải tính toán lớn nhất trong các nhóm thiết bị được cung cấp từ tủ phân phối; Рtt.i, – giá trị phụ tải tính toán của nhóm thứ i (trừ nhóm lớn nhất); Ch.8. CCĐHầm mỏ 241
n – số nhóm tải; ktMi – hệ số tham gia vào cực đại của nhóm thiết bị thứ i, có thể lấy theo gợi ý trong bảng 8.4. Bảng 8.4 Hệ số tham gia vào cực đại ktM của các nhóm thiết bị hầm mỏ Nhóm thiết bị điện Dưới hầm lò Trên mặt đất Động lực 0 ,8 5 0 ,8 Chiếu sáng 1 0 ,7 Tủ phân phối M Hình 8.8. Sơ đồ phân phối điện hầm mỏ Công suất phản kháng và công suất toàn phần được xác định theo các biểu thức (2.62): Ptt Qtt = Ptt.tgtb và Stt  cos tb 8.3. Trang thiết bị điện hầm mỏ 8.3.1 Nguồn điện Cung cấp điện hầm mỏ được thực hiện từ các nguồn cơ bản sau: - Từ nguồn cung cấp điện độc lập; - Từ các trạm phát điện địa phương, có liên hệ với hệ thống năng lượng quốc gia; - Từ hệ thống điện quốc gia; - Từ các trạm phát điện Diezel di động. Phụ tải trong mạng điện phụ thuộc vào vị trí của các điểm nút, có thể được cấp điện từ: - Trạm biến áp chính; - Trạm phân phối chính; - Trạm phân phối; - Trạm biến áp phân phối. Ch.8. CCĐHầm mỏ 242
Theo kết cấu của thiết bị có thể phân loại các trạm biến áp và trạm phân phối như sau: - Trạm biến áp và trạm phân phối tĩnh tại; - Trạm biến áp và trạm phân phối di động; - Trạm biến áp và trạm phân phối trong nhà; - Trạm biến áp và trạm phân phối ngoài trời; - Trạm biến áp hợp bộ; - Trạm biến áp treo trên cột. 8.3.2. Trạm biến áp hợp bộ di động Do đặc điểm phụ tải phân bố trên phạm vi rộng và vị trí khai thác luôn thay đổi, nên việc sử dụng các trạm biến áp tĩnh tại thông thường sẽ gây tốn kém và làm giảm chất lượng điện. Thêm vào đó, sự thay đổi liên tục vị trí làm việc của các thiết bị khai thác hầm mỏ đòi hỏi phải có các trạm biến áp di động để đáp ứng các yêu cầu cung cấp điện. Việc áp dụng các trạm biến áp di động cho phép đưa sâu điện áp cao vào tâm tải để cung cấp điện cho các thiết bị lớn. Các trạm biến áp di động được chế tạo theo kiểu hợp bộ 1035/0,4 kV. Sơ đồ trạm biến áp hợp bộ di động được thể hiện trên hình 8.9a). Trạm biến áp trạm biến áp được bảo vệ bởi cầu chảy cao áp và các thiết bị bảo vệ chống sét, mắc ngay trên đầu vào. Các thiết bị mạch thứ cấp bao gồm hệ thanh góp, các aptomat tổng, aptomat nhánh, các thiết bị đo lường gồm các máy biến dòng, apemet, vonmet, công tơ, thiết bị kiểm tra cách điện v.v. Tất cả các thiết bị được lắp đặt hợp bộ trong một công tơ nơ có bánh xe để có thể dễ dàng di chuyển (hình 8.9b). Các đặc tính kỹ thuật của một số trạm biến áp hợp bộ được thể hiện trong bảng 8.5. Bảng 8.5. Các đặc tính kỹ thuật của máy biến áp hợp bộ Điện áp, V Tổn thất, kW SnB, Loại TBA Thứ Uk, % I0, % Pk P0 Sơ cấp kVA cấp KТПH 250 6000 400 4,5 4 3,7 0,66 Ch.8. CCĐHầm mỏ 243
250/6/0,4 KТПH 400 6000 400 4,5 3,5 5,5 0,92 400/6/0,4 KТПH 630 6000 400 4,5 3 7,6 1,31 630/6/0,4 ТСВП 400 6000 690 3,5 3 20,70 3,60 400/6/0,69 ТСВП 1000 6000 1200 5,5 4 26,30 6,00 1000/6/1,2 8.3.3. Trạm phân phối Trạm phân phối có nhiệm vụ tiếp nhận và phân phối điện năng. Phụ thuộc vào kết cấu, các trạm phân phối được phân ra hai loại: trạm phân phối trong nhà và trạm phân phối ngoài trời. 8.3.3.1. Trạm phân phối trong nhà Trạm phân phối trong nhà có thể được phân biệt: trạm phân phối một hệ thanh góp, trạm phân phối hai hệ thanh góp, trạm phân phối có hoặc không có cuộn kháng điện. Tất cả các thiết bị của trạm phân phối được lắp đặt trong nhà xây gạch hoặc đổ bê tông tại vị trí của điểm tải. Hiện nay, với việc áp dụng các công nghệ mới, các trạm phân phối được chế tạo hợp bộ, lắp ráp ngay tại các nhà máy sản xuất dưới dạng một tủ có vỏ bằng kim loại. Việc áp dụng các trạm phân phối hợp bộ cho phép giảm kích thước và đơn giản hóa trong quá trình lắp đặt và vận hành. Điều đó cho phép giảm chi phí tính toán. Trong các trạm phân phối ngoài các thiết bị cơ bản như hệ thanh góp, thiết bị đóng cắt, còn có các thiết bị bảo vệ, điều khiển, đo lường và tín hiệu. Ch.8. CCĐHầm mỏ 244
b) Chú thích OSI - Cầu dao hạ áp FV1-FV4 - Chống sét hạ áp FU1-FU3 - Cầu chảy hạ áp AL - Đèn chiếu sáng ngăn hạ áp P1 - Công tơ điện năng tác dụng V- Volmet 0-500V TV - Máy biến áp 220/36V TA1-TA2 - Máy biến dòng T- Máy biến áp điện lực XS - Ổ cắ m 3 6 V R- Điện trở sấy a) Xuất tuyến OF1-OF5 - Aptomat mạch thứ cấp OF - Aptomat Hình 8.9 Sơ đồ trạm biến áp hợp bộ di động SA1 - Bộ kiểm tra điện áp a) Sơ đồ nguyên lý; b) – Dạng bao quát 8.3.3.2. Trạm phân phối ngoài trời Trạm phân phối ngoài trời gồm các thiết bị tiếp nhận và phân phối điện năng, giống như đối với tram phân phối trong nhà. Các thiết bị của trạm phân phối ngoài trời có thể làm việc trong điều kiện môi trường nhiệt độ trung bình của không khí đến 350C ở độ cao trên 1000m so với mặt biển. Trạm phân phối ngoài trời không áp dụng cho những nơi có nhiều bụi bẩn, các khí có Ch.8. CCĐHầm mỏ 245
hoạt tính hóa học và có độ ẩm lớn. Các trạm phân phối ngoài trời cũng có thể được chế tạo dưới dạng tủ tĩnh tại hoặc di động. Việc phân phối điện năng đến các thiết bị điện trong hầm lò được thực hiện bới các đường dây cáp mềm. Các dây cáp được chế tạo theo kiểu nhiều sợi, lõi cáp bằng đồng hoặc nhôm với các loại cách điện khác nhau. Các cấp cách điện và vật liệu cách điện được áp dụng tùy thuộc vào cấp điện áp thiết k ế. 8.4. Sơ đồ cung cấp điện hầm mỏ Cũng như tất cả các hệ thống cung cấp điện khác, hệ thống điện hầm mỏ phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản là: đảm bảo cung cấp cho các hộ tiêu thụ đầy đủ khối lượng điện năng chất lượng, tin cậy, kinh tế an toàn và linh hoạt. Các thiết bị điện hầm mỏ được cung cấp từ lưới quốc gia hoặc từ các trạm phát điện địa phương. Điện năng được truyền tải đến các trạm biến áp phân phối chính và từ đó sẽ được đưa đến các trạm phân phối và từ thanh cái các trạm phân phối điện năng được dẫn đến các thiết bị dùng điện. Hệ thống cung cấp điện cho các vỉa tầng dọc được xác định có xét đến vị trí của trạm biến áp vùng, sự hiện diện của các nguồn dự phòng và khả năng truyền tải của các phần tử mạng điện. Để đảm bảo an toàn trong trường hợp sự cố mất điện, cần trang bị các cầu thang máy có cơ cấu truyền động bằng tời đặc biệt quay tay, hoặc sử dụng mạng điện từ trạm phát Diesel. Công suất cực đại xuất hiện trong giai đoạn mở tầng lò, nó có thể đạt đến 0,81,2 MW cho mỗi vỉa tầng. 8.4.1. Các dạng sơ đồ cung cấp điện cơ bản Trong thực tế có hai loại sơ đồ được áp dụng rộng rãi là sơ đồ hình tia và sơ đồ đường trục hoặc sơ đồ hỗn hợp (kết hợp hai dạng sơ đồ trên). 1. Ở sơ đồ hình tia, điện năng được đưa đến mỗi hộ tiêu thụ theo một đường dây độc lập. Sơ đồ này thường áp dụng có hiệu quả khi cần cung cấp điện cho cụm phụ tải tập trung. Dạng sơ đồ này cho phép vận hành thuận tiện, trang bị các cơ cấu bảo vệ đơn giản. Ch.8. CCĐHầm mỏ 246
2. Hệ thống đường trục được áp dụng để cung cấp cho một số điểm tải qua một hoặc hai đường dây song song với một hoặc hai nguồn cung cấp. Sơ đồ này cho phép sử dụng có hiệu quả theo nguyên lý phân trạm biến áp. 3. Sơ đồ hổn hợp được áp dụng ở các xí nghiệp lớn, nơi có các điểm tải khác nhau về số lượng hộ dùng điện cũng như công suất tiêu thụ với các yêu cầu về độ tin cậy khác nhau. Sơ đồ cung cấp điện dẫn sâu được áp dụng rất rộng rãi ở các xí nghiệp mỏ. Sơ đồ này cho phép tiếp cận điện áp cao đến của điểm tải với số cấp điện áp tối thiểu. Phụ thuộc vào độ sâu của các tầng khai thác và khả năng lắp đặt đường dây trên không và đường cáp phân biệt hai phương pháp cung cấp điện cho các thiết bị từ trạm biến áp chính là: - Nếu tầng lò ở sâu (300 350) và không có tuyến dây trên bề mặt thì xây dựng đường dây cáp dọc theo tầng khai thác; - Nếu tầng lò không quá sâu (dưới 300m) và có sự hiện diện của các tuyến dây trên bề mặt, thì dùng cáp đặt dọc theo các giếng khoan. 8.4.2. Thực hiện sơ đồ cung cấp điện cho các khu vực đặc trưng Khi thiết kế mạng điện hầm mỏ cần chú ý đến một số yêu cầu phụ sau: 1. Sơ đồ cung cấp điện cần được thiết kế trên cơ sở là ở chế độ bình thường tất cả các đường dây và máy biến áp phải ở trạng thái làm việc. Các đường dây và máy biến áp dự phòng chỉ xét đến khi có sự hiện diện của phụ tải loại I (nhất thiết phải có ít nhất hai nguồn cung cấp) Dự phòng cung cấp cho các hộ phụ tải loại II cho phép lấy từ trạm phân phối lân cận với điều kiện các trạm phân phối này được cung cấp từ phân đọa thanh cái khác của TBAC. 2. Mỗi đường trục điện áp 6 (10) kV cấp cho không quá hai trạm biến áp công suất 1600 kVA; không quá 3 trạm biến áp công suất 1000 kVA và không quá 4 trạm biến áp công suất dưới 1000 kVA. 3. Ở các tầng khai thác nên chọn sơ đồ cung cấp của các trạm biến áp di động (TBAD) và các thiết bị di động khác lấy điện từ một đường trục chung. Việc - Không quá ba máy đào một gàu thể tích đến 5 m3 và 23 a TBAPX công suất mỗi trạm đến 630 kVA; - Không quá một máy đào một gàu thể tích 15 m3 và một TBAPX công suất đến 630 kVA; - Không quá năm TBAPX công suất mỗi trạm đến 630 kVA; -CK.hông quáầhai máy đào rotor năng suất lý thuyết47ến h 8. CCĐH m mỏ 2đ 1300m /h và một TBAPX công suất đến 630 kVA; 3 - Không quá một máy đào kiểu rotor năng suất trên 1300 m3/h b
đấu nối vào mỗi đường dây di động cần được tuân thủ theo các điều kiện như sau: Hình 8.10. Sơ đồ cung cấp điện hầm mỏ: a – Trạm biến áp chính; b – Cung cấp điện cho các thiết bị trên mặt đất; c – Trạm phân phối chính cung cấp điện cao áp; cho các thiết bị dưới hầm lò; d – Cung cấp điện cho các thiết bị tĩnh tại và bán tĩnh tại; e – Cung cấp điện cho các thiết bị phụ trợ. 4. Việc đấu nối các thiết bị điện vào đường dây trên không và đường cáp điện áp đến 35 kV cần thực hiện theo các điều kiện sau: - Đối với các máy di động (không phụ thuộc vào khoảng cách đến các đường dây) qua trạm đấu nối di động (TĐN) với cầu dao, máy cắt và các thiết bị bảo v ệ; - Đối với các thiết bị khác – bằng trạm biến áp di động qua (TĐN) với dao ngắt mạch và cầu chảy. Nếu TBA gần đường dây cung cấp (dưới 10m) thì không cần sử dụng trạm đấu nối di động. Tổ hợp cung cấp điện hầm mỏ bao gồm một số mắt xích cơ bản có đặc thù riêng, bởi vậy theo nguyên lý, tổ hợp cung cấp điện có thể phân ra các tiểu Ch.8. CCĐHầm mỏ 248