Giáo trình Cung cấp điện mỏ: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:138

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 1 của giáo trình "Cung cấp điện mỏ" cung cấp cho học viên những nội dung về: trạm điện xí nghiệp; hệ thống cung cấp điện; phụ tải điện; trạm biến áp xí nghiệp; ngắn mạch trong hệ thống điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Cung cấp điện mỏ: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH CUNG CẤP ĐIỆN MỎ DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2021
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình “Cung cấp điện mỏ” được biên soạn với mục đích làm tài liệu học tập cho sinh viên Đại học chuyên ngành Công nghệ Cơ điện mỏ và cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật điện của Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, phục vụ cho sự nghiệp đào tạo sau quá trình chỉnh biên chương trình của nhà trường. Giáo trình còn có thể làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ giảng dạy, cán bộ kỹ thuật, kỹ thuật viên hiện đang công tác trong ngành mỏ. Ngày nay, do công nghiệp ngày càng mở rộng và phát triển, điện năng tiêu thụ càng nhiều. Vì vậy, việc tổ chức và cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ đòi hỏi không những phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ điện năng theo yêu cầu, cung cấp điện với chất lượng điện cao mà còn phải đảm bảo an toàn cho con người, môi trường và các thiết bị điện. Để đáp ứng yêu cầu đó, giáo trình đã giới thiệu một cách có hệ thống các kiến thức cơ bản, thể hiện tương đối đầy đủ các nội dung, phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của sinh viên, trong việc tổ chức cung cấp điện, phân tích lựa chọn các thiết bị cũng như việc trang bị kiến thức về tính toán cung cấp điện của các xí nghiệp công nghiệp nói chung và xí nghiệp mỏ nói riêng. Giáo trình gồm 2 phần được chia thành 9 chương: Phần 1. Trạm điện xí nghiệp Chương 1. Hệ thống cung cấp điện Chương 2. Phụ tải điện Chương 3. Trạm biến áp xí nghiệp Chương 4. Ngắn mạch trong hệ thống điện Phần 2. Mạng điện xí nghiệp 1
Chương 5. Mạng điện Chương 6. Chiếu sáng xí nghiệp mỏ Chương 7. Cung cấp điện một chiều Chương 8. Lựa chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ Chương 9. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống điện xí nghiệp Giáo trình do tập thể tác giả: Tiến sĩ Bùi Trung Kiên (chủ biên) và Thạc sĩ Nguyễn Văn Chung, Dương Thị Lan, Bộ môn Điện khí hoá - Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh biên soạn. Tập thể tác giả chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Điện, các giảng viên bộ môn Điện khí hóa - Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh cùng các phòng ban nghiệp vụ, các cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ động viên, góp ý để hoàn thành tốt giáo trình này. Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã cố gắng bám sát chương trình môn học đã được phê duyệt của Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, kết hợp với kinh nghiệm giảng dạy môn học trong nhiều năm, đồng thời có chú ý đến đặc thù đào tạo các ngành của trường. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, truy nhiên sai sót trong cuốn giáo trình này là khó tránh khỏi. Nhóm tác giả mong nhận được bạn đọc đóng góp ý kiến xây dựng để cuốn giáo trình được hoàn thiện hơn trong những lần chỉnh biên sau này. Những ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Điện khí hoá Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh. Xin chân thành cảm ơn! Quảng Ninh, tháng 05 năm 2020 Tác giả. 2
PHẦN I. TRẠM ĐIỆN XÍ NGHIỆP Chương 1 HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1. Khái niệm chung Hệ thống cung điện xí nghiệp công nghiệp nói chung và xí nghiệp mỏ nói riêng đảm nhiệm việc cung cấp điện năng một cách tin cậy, kinh tế và với chất lượng điện đảm bảo các thông số kỹ thuật trong phạm vi cho phép. Phụ tải điện bao gồm chủ là các động cơ truyền động điện, các loại các lò điện, các thiết bị điện phân, hàn điện, thiết bị chiếu sáng v.v … Hệ thống cung điện xí nghiệp mỏ là một bộ phận của hệ thống điện khu vực và quốc gia, nằm trong hệ thống năng lượng chung, phát triển trong qui luật của nền kinh tế quốc dân. Hệ thống điện bao gồm ba khâu: - Nguồn điện; - Đường dây truyền tải; - Hộ tiêu thụ điện. Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thuỷ điện, điện nguyên tử v.v...) và các trạm phát điện (điêzen, điện gió, điện mặt trời v.v...) Hộ tiêu thụ điện bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế và đời sống : Công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dịch vụ, phục vụ sinh hoạt... Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ người ta sử dụng lưới điện. Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp. 3
Ngày nay do công nghiệp ngày càng phát triển, hệ thống cung cấp điện tại Việt Nam cũng ngày càng phức tạp, bao gồm các cấp điện áp sau: - Siêu cao áp có cấp điện áp : U=500 kV; - Cao áp có cấp điện áp : U=110kV, 220 kV; - Trung áp có cấp điện áp : U= 6kV, 10kV, 22kV, 35kV; - Hạ áp có cấp điện áp : U 1kV. Căn cứ vào nhiệm vụ, chia ra lưới cung cấp (500kV, 220kV, 110kV), lưới phân phối (35kV, 22kV, 10kV, 6kV, 0.4kV). Ngoài ra còn nhiều cách chia khác như căn cứ vào phạm vi cấp điện, chia ra lưới khu vực, lưới địa phương; căn cứ vào số pha, chia ra lưới một pha, hai pha, ba pha; căn cứ vào đội tượng cấp điện, chia ra lưới công nghiệp, lưới nông nghiệp, lưới đô thị v.v... Một trong các đặc trưng của xí nghiệp mỏ trong giai đoạn hiện tại là mức độ sử dụng quá trình công nghệ ngày càng tăng, các thiết bị điều khiển hiện đại và hầu hết các xí nghiệp mỏ lớn đều được cung cấp trực tiếp điện năng từ hệ thống điện khu vực. Việc cung điện theo phương án này có rất nhiều ưu điểm như các nhà máy điện được xây dựng tập trung với công suất lớn tại các nguồn nguyên liệu nên giảm được giá thành điện năng, đồng thời việc phân phối điện hợp lý giữa các nhà máy sẽ nâng cao được độ tin cậy cung điện và giảm được độ dữ trữ chung của hệ thống. Như vậy, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp. Việc qui hoạch, thiết kế hệ thống cung cấp điện xí nghiệp đòi ngày càng lớn và yêu cầu về kinh tế kỹ thuật ngày càng cao. Những vấn đề cần giải quyết khi thiết kế cung cấp điện xí nghiệp như: - Phương án tính toán kinh tế kỹ thuật chọn phương án cung cấp điện cho xí nghiệp, phân xưởng; - Phương pháp xác định phụ tải điện xí nghiệp, cấp điện áp và công suất của các 4
trạm biến áp; - Tính toán bù công suất phản kháng, nâng cao hệ số cos…. Mục tiêu chính của thiết kế hệ thống cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ điện năng với chất lượng điện nằm trong phạm vi cho phép. Một phương án cung cấp điện điện được xem là hợp lý khi thoả mãn các yêu cầu sau: - Vốn đầu tư nhỏ; - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tuỳ theo tính chất của hộ tiêu thụ; - Đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị; - Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa; - Đảm bảo chất lượng điện năng chủ yếu là đảm bảo độ lệch và độ dao động điện áp bé nhất và nằm trong phạm vi cho phép so với định mức. Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn nhau nên người thiết kế phải biết cân nhắc và kết hợp hài hoà tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Ngoài ra, khi thiết kế cung cấp điện cũng phải chú ý đến những yêu cầu khác như: khả năng mở rộng phụ tải sau này, rút ngắn thời gian xây dựng v.v … 1.2. Phân loại hộ dùng điện Hộ tiêu thụ là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện. Tuỳ theo yêu cầu mức độ quan trọng mà hộ tiêu thụ được phân làm 3 loại sau: 1.2.1. Hộ tiêu thụ loại 1 Là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểm đối với tính mạng con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế, ảnh hưởng lớn đến chính trị, quốc phòng của quốc gia v.v.. 5
Các hộ dùng điện loại I bao gồm: + Đối với các xí nghiệp công nghiệp: Nhà máy hoá chất, văn phòng chính phủ, phòng mổ bệnh viện, lò luyện thép v.v + Đối với các xí nghiệp mỏ: - Quạt gió chính và các thiết bị phục vụ cho nó; - Các thiết bị thông gió đặt ở giếng gió phụ trong các mỏ có khí nổ loại 3 và siêu hạng, quạt thông gió cục bộ cho các gương lò cụt; - Trạm thoát nước chính và cục bộ; - Trạm ép khí ở các mỏ khai thác vỉa dốc đứng trong trường hợp quạt cục bộ được truyền động bằng khí ép; - Bơm cứu hoả và các thiết bị để hạn chế sự xuất khí nổ từ các vỉa than; - Trục tải trở người và các bị phục vụ cho nó. Các phụ tải loại một kể trên phải được cung cấp từ hai nguồn độc lập và có trang bị hệ thống tự động đóng nguồn dự phòng vào làm việc. 1.2.2. Hộ tiêu thụ loại 2 Là hộ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ gây thiệt hại lớn về kinh tế như hư hỏng các bộ phận các máy móc thiết bị, gây phế phẩm, sản xuất bị ngừng trị, công nhân phải nghỉ việc. Các hộ dùng điện loại 2 bao gồm: * Đối với các xí nghiệp công nghiệp: Nhà máy cơ khí, nhà máy thực phẩm, các khách sạn lớn, trạm bơm tưới tiêu.. * Đối với xí nghiệp mỏ: 6
- Các thiết bị trên mặt mỏ: Trục tải, trạm ép khí, các thiết bị chất dỡ và vận chuyển, các thiết bị ở xưởng tuyển khoáng; - Trong hầm lò các phụ tải loại 2 là tất cả các máy móc thiết bị tham gia vào dây chuyền sản xuất. Đối với các hộ loại 2 cho phép ngừng cung điện trong thời gian đóng nguồn dự phòng vào làm việc bằng tay. Việc cung cấp cho các phụ tải loại 2 được phép bằng một đường dây trên không, nếu là đường cáp 6 kV thì ít nhất phải có 2 đường. 1.2.3. Hộ tiêu thụ loại 3 Là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sản xuất của xí nghiệp, phụ tải loại 3 bao gồm: tất cả các máy móc phụ trợ, phân xưởng cơ điện, nhà kho, khu dân cư v.v… Đối với hộ tiêu thụ loại 3 cho phép mất điện trong thời gian tương đối dài để sửa chữa và khắc phục sự cố, nhưng không quá 1 ngày đêm. Với các phụ tải loại này không cần có nguồn dự phòng. 1.3. Đặc điểm cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ 1.3.1 Đặc điểm cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ Khác với các ngành công nghiệp khác, việc cung cấp điện cho ngành khai thác mỏ có những đặc điểm riêng, do điều kiện môi trường và quá trình công nghệ quyết định. Những đặc điểm đó bao gồm: - Đa số các máy móc trong quá trình làm việc phải di chuyển thường xuyên hoặc định kỳ theo tiến độ của gương khai thác. Đặc điểm này đòi hỏi các thiết bị điện phải có khả năng nối vào mạng điện hoặc cắt ra khỏi mạng điện một cách nhanh chóng và dễ dàng. Việc cung cấp điện nhờ hệ thống cáp mềm và các ổ cắm điện. - Môi trường mỏ có độ ẩm cao, nhiều bụi bẩn nhất là trong các mỏ hàm lò thường xuất hiện các khí bụi nổ là nguyên nhân gây nổ bầu không khí mỏ khi sự cố khí hậu thời 7
tiết khắc nghiệt. Đặc điểm này đòi hỏi các thiết bị phải có tính chống ẩm, chống rỉ cao, cách điện của thiết bị và dây dẫn phải cao để bản thân chúng không phải là nguyên nhân gây ra cháy nổ môi trường mỏ. - Không gian làm việc chật hẹp và hạn chế, nhất là trong các mỏ hàm lò. Vì vậy các thiết bị điện cần phải chế tạo gọn nhẹ, dễ dàng tháo lắp, lắp đặt. - Áp lực cao ở nóc và hông lò dễ dàng làm cho đất đá bị sập đổ là nguy cơ phá hoại thiết bị điện. Đặc điểm này đòi hỏi các thiết bị điện phải được chế tạo có độ bền cơ học cao. - Các đường lò ẩm ướt, có hoạt tính hoá học cao kết hợp với bụi mỏ dẫn điện gây nguy hiểm về an toàn điện giật và hoả hoạn. Đặc điểm này đòi hỏi các thiết bị điện trong mỏ phải có tính chịu ẩm, chịu được nước mỏ. - Phạm vi hoạt động của công trường lộ thiên rất rộng. Các máy móc di động có công suất lớn lại ở các vị trí phân tán, vì vậy hệ thống dây dẫn và phân phối điện rất phức tạp, trên các tầng công tác vừa phải sử dụng cả điện cao áp lẫn điện hạ áp. Chính vì những đặc điểm trên việc cung cấp điện cho các xí nghiệp mỏ phải đảm bảo các yêu cầu sau: - An toàn: Dây dẫn cần chọn sao cho cả lúc làm việc bình thường cũng như lúc có sự cố không bị nung nóng quá mức để có thể gây hoả hoạn, nổ bầu không khí mỏ và làm già hoá nhanh chóng cách điện của cáp điện. - Hợp lý về kỹ thuật: Dây dẫn cần chọn với tiết diện đủ để đảm bảo mức điện áp cho phép trên cực phụ tải trong mọi chế độ làm việc cũng như sự cố. - Kinh tế: Cần chọn loại dây dẫn hợp lý theo quan điểm kinh tế đòi hỏi thoả mãn các yêu cầu về an toàn và kỹ thuật. - Độ bền cơ học: Tác dụng của ngoại lực không được gây ra ứng suất nguy hiểm trong vật liệu làm dây dẫn. 8
1.3.2. Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp mỏ 1.3.2.1. Các phương pháp tổ chức cung cấp điện cho khu vực hầm lò Tuỳ theo chiều sâu của vỉa, điện áp sử dụng, công suất của các phụ tải và một số yêu cầu khác, mà có thể tổ chức cung cấp điện cho các khu vực hầm lò theo các phương pháp khác nhau, như: cung cấp điện cho hầm lò qua giếng hoặc qua lỗ khoan. a) Phương pháp cung cấp điện cho các khu vực hầm lò qua giếng Phương pháp áp dụng phổ biến đối với các mỏ có độ sâu của vỉa đủ lớn. Trên hình 1.1 trình bày sơ đồ đơn giản cung cấp điện năng cho các phụ tải trong hầm lò qua giếng. Hình 1.1. Sơ đồ tổ chức cung cấp điện cho hầm lò qua giếng 9
Từ thanh cái 6kVcủa trạm biến áp chính (TBAC) trên mặt mỏ, điện năng theo hai đường cáp đặt trong giếng được dẫn đến hai phân đoạn thanh cái của trạm phân phối trung tâm (TPPTT) bố trí ở sân giếng. Từ các thanh cái này điện được lấy ra để cung cấp cho các phụ tải cao áp ở sân giếng, cũng như qua các máy biến áp hạ áp để cung cấp cho các phụ tải điện lực hạ áp và chiếu sáng. Từ TPPTT, điện năng được truyền tải theo các đường cáp cao áp 6kV đến các trạm biến áp di động khu vực 6/0,4-0,69kV ở các khu khai thác và chuẩn bị, rồi được biến đổi hạ xuống thành 380kV hoặc 660kV để cung cấp cho các phụ tải. Khi khoảng cách đủ lớn và số phụ tải điện trong mỗi khu vực đủ nhiều, yêu cầu phải có nhiều trạm biến áp di động. Trong trường hợp này việc cung cấp cho các trạm di động không phải trực tiếp từ TPPTT, mà là từ trạm phân phối cao áp chung của cả khu vực. Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, người ta tổ chức phân đoạn hệ thống thanh cái của trạm biến áp chính và TPPTT, để các phụ tải quan trọng được đấu vào cả hai phân đoạn (làm việc và dự phòng) nói trên. Số lượng cáp đặt trong giếng phụ thuộc vào: số tầng công tác trong mỏ, công suất truyền tải (dòng định mức của tủ đầu vào TPPTT) và yêu cầu dự phòng. Trên hình 1.2 là sơ đồ cung cấp điện cho các mỏ có hai tầng công tác (để đơn giản trong sơ đồ không vẽ các phụ tải còn lại ở sân giếng). Trong sơ đồ, mỗi tầng công tác bố trí một TPPTT, và theo quy định của luật an toàn thì việc cung cấp dự phòng cho trạm bơm thoát nước chính phải trực tiếp từ TBAC. Theo luật an toàn thì để phát hiện sự hư hỏng của cáp dự phòng đặt trong giếng, chúng cần được đấu thường xuyên vào nguồn cung cấp nhưng không mang tải. Để tăng tính an toàn và chắc chắn trong vận hành, luật an toàn quy định công suất ngắn mạch trên thanh cái TPPTT không được vượt quá 50MVA. Nếu công suất ngắn 10
mạch vượt quá giá trị trên, thì ở TBAC đầu đường cáp đưa vào giếng cần đặt cuộn kháng để hạn chế dòng ngắn mạch. Hình 1.2. Sơ đồ cung cấp điện cho mỏ hầm lò có hai tầng công tác Việc cung cấp điện cho các phụ tải trong hầm lò qua giếng có các ưu điểm chủ yếu như sau: - Dễ lắp đặt cáp theo giếng; - Cáp được đặt cố định trong suốt thời gian tồn tại của giếng và dễ dàng kiểm tra, chăm sóc; - Tiện lợi cho việc kiểm tra, chăm sóc mạng cao áp trong hầm lò kể từ TPPTT; 11
- Dễ dàng kiểm tra và vận hành các trạm biến áp khu vực. Tuy nhiên việc cung cấp điện qua giếng cũng có nhược điểm sau: -Tổng chiều dài mạng cao áp 6kV trong hầm lò lớn, làm tăng nguy cơ điện giật, hoả hoạn và nổ bầu không khí mỏ; - Cần phải sử dụng thiết bị điện cao áp phòng nổ đắt tiền; - Chi phí mua cáp cao áp lớn; - Phải sử dụng cáp cao áp có tiết diện lớn đặt trong giếng. b) Phương pháp cung cấp điện cho các khu vực hầm lò qua lỗ khoan Ở các mỏ có chiều sâu khai thác không lớn (dưới 200-300m) và các khu vực khai thác xa so với giếng thì tổ chức cung cấp điện qua các lỗ khoan sẽ có hiệu quả. Lỗ khoan được khoan từ mặt đất xuống vị trí thích hợp của khu khai thác. Việc cung cấp điện qua lỗ khoan phụ thuộc chủ yếu vào cấp điện áp. Đây là đặc điểm cần chú ý. - Trường hợp cung cấp cho các khu vực hầm lò qua lỗ khoan bằng điện áp thấp (Hình 1.3), trên mặt đất trạm biến áp cần đặt trạm biến áp khu vực di động hoặc cố định. Điện năng cao áp được dẫn từ trạm biến áp chính của mỏ theo đường dây trên không 6kV đến trạm biến áp khu vực nói trên. Từ trạm biến áp khu vực 6/0,4-0,69kV trên mặt mỏ, cáp điện hạ áp 380V hoặc 660V được đặt trong lỗ khoan (gia cố bằng ống thép có đường kính 125-150mm) để dẫn đến trạm phân phối hạ áp của khu khai thác. Cáp được buộc vào dây thép đường kính 6-9mm bằng dây mềm hoặc giá kẹp kim loại, khoảng cách giữa các giá kẹp là 1,5-2m. Theo tiến độ của lò chợ, cần phải khoan lỗ khoan mới và tiến hành dịch chuyển trạm biến áp khu vực. Tổ chức cung cấp điện hạ áp như trên chỉ áp dụng được khi chiếu sâu khu khai thác bằng 100-200m và công suất yêu cầu của các phụ tải trong khu vực tương đối nhỏ. 12
Hình 1.3. Phương pháp tổ chức cung cấp điện hạ áp qua lỗ khoan Trường hợp cung cấp cho các khu vực hầm lò qua lỗ khoan bằng điện áp cao (Hình 1.4) được thực hiện khi chiều sâu khu khai thác và công suất yêu cầu của phụ tải lớn. Cáp 6kV được đấu vào đường dây trên không qua cầu dao cách ly hoặc máy cắt.Tuỳ theo công suất tiêu thụ trong khu vực khai thác mà cáp cao áp này được đấu để cấp điện trực tiếp cho máy biến áp hạ áp 6/0.4-0,69kV, hoặc được đấu vào thanh cái 6kVcủa trạm phân phối khu vực để cung cấp cho một số máy biến áp hạ áp . Việc cung cấp điện qua lỗ khoan có các nhược điểm sau: - Chi phí khoan lỗ khoan và gia lỗ khoan khá lớn, ống thép để gia cố lỗ khoan không thu hồi lại được; - Đường dây trên không thường có độ tin cậy thấp, do khó đi lại trong điều kiện đồi núi, vì thế việc chăm sóc đường dây và trạm biến áp gặp nhiều khó khăn. c) Phương pháp tổ chức cung cấp điện cho lò chợ và lò chuẩn bị Tuy có sự khác nhau về điều kiện địa chất mỏ, phương pháp khai thác và một số điều kiện khác, nhưng để cung cấp điện cho các gương khai thác (lò chợ), và lò chuẩn bị thường có đặc điểm chung là sử dụng trạm biến áp khu vực 6/0,4-0,69kV đặt cố định hoặc di chuyển theo tiến độ gương lò, để cung cấp điện trực tiếp cho các phụ tải. 13
Hình 1.4. Phương pháp tổ chức cung cấp điện cao áp qua lỗ khoan Việc cung cấp từ một trạm biến áp cố định cho một số gương lò chợ và lò chuẩn bị thường chỉ áp dụng trong trường hợp tổng công suất phụ tải trong các lò này không lớn và các lò ở tương đối gần nhau. Hiện nay do chiều dài lò chợ, cũng như công suất máy khai thác tăng, cho nên mỗi lò chợ và lò chuẩn bị thường được cung cấptừ một trạm máy biến áp di động. Trạm biến áp này di chuyển theo tiến độ lò chợ. Điện năng với điện áp 380V hoặc 660V được dẫn tới trạm phân phối lò chợ, và từ đó phân phối cho các phụ tải trong khu vực bằng các đường cáp mềm. Tổ chức cung cấp điện cho khu khai thác phụ thuộc vào độ dốc hay góc nghiêng của vỉa. Khi khai thác vỉa dốc thoải, phụ tải điện tập trung ở lò vận chuyển và lò chợ nên trạm biến áp di dộng và trạm phân phối lò chợ cũng được bố trí ở lò vận chuyển (Hình 1.5). Việc bố trí thiết bị cung cấp điện có thể sử dụng một trong hai cách: + Trạm biến áp và trạm phân phối dịch chuyển liên tục theo tiến độ của lò chợ; 14
+ Trạm biến áp di động dịch chuyển định kỳ với khoảng cách đến lò chợ khoảng 250-300m. Để cung cấp điện cho các phụ tải ở lò thông gió, sử dụng bằng đường cáp mềm đi pha lò chợ. Khi khai thác vỉa dốc nghiêng, phụ tải điện được bố trí ở lò thông gió và lò vận chuyển, do đó để cung cấp cho chúng cần phải bố trí trạm biến áp di động và trạm phân phối ở cả hai lò, trong đó việc cung câp từ lò thông gió là chủ yếu. Cũng có thể bố trí trạm biến áp di động ở lò thông gió, còn các phụ tải ở lò vận chuyển được cung cấp nhờ cáp mềm qua lò chợ. Việc cung cấp điện cho khu khai thác vỉa dốc có hiện tượng phụt khí bất ngờ, phải được tổ chức đặc biệt theo quy định chi tiết trong luật lệ an toàn về trang bị điện năng trong mỏ. Trong các mỏ khai thác quặng, do đặc điểm cấu tạo của vỉa, mà công tác khai thác và chuẩn bị thường là phân tán và được tiến hành đồng thời ở nhiều khu vực và trên nhiều tầng. Phương pháp khai thác chủ yếu là khoan nổ với máy khoan dùng năng lượng khí nén. Để cung cấp khí nén thường sử dụng máy ép khí có công suất lớn đặt trên mặt mỏ. Phụ tải điện của khu khai thác thường là tời, máy xúc, quạt cục bộ và thiết bị chiếu sáng. Các phụ tải này có công suất không lớn và nhận được điện năng từ trạm biến áp khu vực 6/0,4kV đặt cố định. 15
Hình 1.5. Sơ đồ cung cấp điện cho lò chợ 1 - cáp cao áp; 2 - trạm biến áp di động; 3 - cáp chính hạ áp; 4- máy ngắt tự động; 5 - động cơ máng cào; 6 - máy khấu than; 7 - khoan điện; 8 - trạm phân phối lò chợ (TPP1); 9 - máy đào lò;10 - máy xúc;11 - quạt cục bộ; 12 - trạm phân phối lò chuẩn bị(TPP2) Hình 1.6 là sơ đồ ví dụ phân phối điện năng cho các khu khai thác từ trạm biến áp khu vực đặt cố định. Hình 1.6. Sơ đồ cung cấp điện cho khu vực khai thác mỏ quặng TBA - trạm biến áp khu vực; TPPK - trạm phân phối khu khai thác 16
1.3.2.2. Các phương pháp tổ chức cung cấp điện cho mỏ lộ thiên Các mỏ lộ thiên hiện đại là những xí nghiệp công nghiệp được cơ giới hoá hoàn toàn, có công suất tiêu thụ của phụ tải rất lớn. Đặc điểm của các phụ tải điện mỏ lộ thiên là bố trí phân tán trên diện rộng nên tổng chiều dài đường dây tải điện ở mỏ có thể đạt tới 50-60km. Các phụ tải điện chủ yếu: máy xúc, máy khoan, cầu thải… di chuyển thường xuyên hoặc định kỳ, nên cần phải có các thiết bị điện chuyên dùng để đảm bảo cung cấp điện liên tục. Trong số các phụ tải điện ở mỏ có thể có các phụ tải loại I (trạm bơm thoát nước chính, đường lò mở vỉa…), còn lại là các phụ tải loại II. Do vậy số đường dây cung cấp cho mỏ và khả năng truyền tải của chúng, số lượng và công suất máy biến áp ở trạm biến áp chính của mỏ phải được tính toán nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải loại I và loại II trong chế độ làm việc bình thường, cũng như trong chế độ làm việc sự cố (khi một đường dây cung cấp hoặc một máy biến áp bị sự có chẳng hạn). Thông thường mỏ lộ thiên nằm trong một liên hợp mỏ nên điện năng từ hệ thống cung cấp cho liên hợp có điện áp 110kV hoặc cao hơn; còn điện năng cung cấp cho mỏ có điện áp 35kV hoặc 6kV. Nếu mỏ có công suất tiêu thụ rất lớn thì đường dây cung cấp có điện áp 110kV hoặc cao hơn được đấu trực tiếp vào hệ thống điện quốc gia. Các phụ tải điện trong nội bộ xí nghiệp mỏ: dùng điện áp 6kV hoặc 10kV với phụ tải cao áp, 380V với phụ tải điện lực hạ áp và 220V với phụ tải chiếu sáng. Tất cả các yếu tổ kể trên quyết định đến việc lựa chọn hệ thống cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp mỏ. Các phần tử chủ yếu của hệ thống này là một hoặc một số trạm biến áp chính; một hoặc một số trạm phân phối trung tâm; đường dây tải điện; trạm biến áp di động và các điểm phân phối di động; điểm tiếp điện… Vị trí trạm biến áp chính và trạm phân phối trung tâm thường được bố trí ở biên giới khai trường và tốt nhất là gần với tâm phụ tải, nhưng phải ở trong vùng không bị phá hoại do công tác nổ mìn… 17
Sơ đồ cung cấp điện trong nội bộ mỏ được lựa chọn tuỳ thuộc vào hình dạng và kích thước mỏ, độ sâu khai thác, sản lượng của mỏ, tính ổn định của bờ tầng, có hoặc không có công tác khoan nổ mìn… Trên công trường tuỳ theo cách bố trí đường dây tải điện so với tầng công tác mà phân ra thành: dọc tầng (hình 1.7a) và ngang tầng (hình 1.7b). Đường dây dọc tầng xây dựng ngoài biên giới công truờng được gọi là đường dây bao quanh công trường (hinh 1.7c ). Khi sử dụng đường dây dọc tầng, các điểm tiếp điện phân bố dọc tầng theo đường dây, cách nhau quãng 200-300m. Các phụ tải nhận được điện năng từ điểm tiếp điện qua cáp mềm. Chiều dài cáp mềm cung cấp cho máy xúc vào khoảng 100-250m, do đó điểm tiếp điện được bố trí ở vị trí sao cho máy xúc có thể hoạt động theo cả hai phía với khoảng cách mỗi phía bằng chiếu dài cáp mềm. Việc bố trí đường dây trên không dọc theo các tầng phải không gây cản trở đối với việc di chuyển của máy xúc, cũng như việc lấy điện cho các phụ tải khác (các trạm biến áp di động) không khó khăn. Nhược điểm của đường dây dọc tầng là cần phải di chuyển thường xuyên để tránh sự phá hoại do công tác nổ mìn, vì vậy phải nắp đặt nó trên các cột di động. Hình 1.7. Sơ đồ cung cấp điện cho công trường mỏ lộ thiên dọc tầng (a); ngang tâng (b); bao quanh công trường (c). 18
Đường dây trên không hoặc đường cáp cắt ngang tầng xuất phát từ trạm phân phối hoặc trạm biến áp chính dẫn tới bờ công trường rồi từ đó hạ xuống các tầng. Ở vị trí giao nhau giữa đường dây và tầng bố trí điểm tiếp điện để cung cấp cho các phụ tải. Số đường dây cắt ngang tầng và số điểm tiếp điện phụ thuộc vào chiều dài tầng và số máy công tác. Để loại trừ sự cố do cần máy xúc chạm vào đường dây trên không ngang tầng, đường dây cần bố trí ngoài giới hạn hoạt động của máy xúc. Ưu điểm của đường dây ngang tầng là không phải di chuyển, nhưng nó có tổng chiều dài lớn nên có vốn đầu tư lớn hơn so với đường dây dọc tầng. Nhưng trong quá trình vận hành, việc kéo dài hoặc rút ngắn đường dây ngang tầng tương đối đơn giản, do đó giảm được chi phí vận hành và thời gian ngừng cung cấp điện. Trong thực tế tuỳ theo điều kiện cụ thể của công trường khai thác mà quyết định dùng phương án cung cấp dọc tầng, ngang tầng hoặc phối hợp các phương pháp . Phương án được chọn dựa trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Trên hình 1.8 là sơ đồ ví dụ của hệ thống cung cấp điện cao áp cho mỏ sắt lộ thiên công suất lớn, đây là loại sơ đồ phối hợp. Sơ đồ trên hình 1.8a có số tia lớn, sử dụng phối hợp cả dọc và ngang tầng, còn sơ đồ trên hình 1.8b- phối hợp đường dây bao công trường và các đường dây ngang tầng. Hình 1.8. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện cao áp cho mỏ lộ thiên lớn bằng cách phối hợp: các đường dây dọc tầng và ngang tầng(a); đường dây bao quanh công trường và các đường dây ngang tầng (b). 19