Електропостачання транспортних засобів

У вугільних шахтах і рудниках застосовуються транспортні засоби різного призначення: конвеєри, акумуляторні, контактні і безконтактні електровози, лебідки. На видобувних дільницях для доставки вугілля з лави найбільше поширення набули скребкові конвеєри і рідко пластинчасті. Для транспортування вантажу по головних горизонтальних і похилих виробках застосовуються стаціонарні магістральні стрічкові, а в криволінійних виробках – пластинчасті конвеєри, що згинаються.

Для вибійних скребкових конвеєрів характерним є багатодвигунний привід з різною кількістю двигунів і способів їх розташування. Сумарна потужність електроприводів скребкових конвеєрів досягає 220 кВт. Магістральні стрічкові конвеєри дільничного транспорту (1Л-100, 2Л-100) мають дводвигунний привід сумарною потужністю від 200 до 500 кВт. Сумарна потужність окремих магістральних уклонних конвеєрів досягає 10000 кВт (5ЛУ 200).

Для електропостачання дільничних конвеєрних установок звичайно застосовується радіальна схема, при якій електропривід конвеєра лави живиться по окремих кабелях від РПП-0, 66(1, 14) В, коли вмикання-вимикання

двигунів конвеєрної установки здійснюється одночасно від магнітного пускача або станції керування (рис. 2.16).

Для стаціонарних послідовно працюючих конвеєрів на штреках і бремсбергах найчастіше застосовується магістральна схема, при якій конвеєрні двигуни одержують живлення по загальному магістральному кабелю від пересувних або стаціонарних дільничних трансформаторних підстанцій при напрузі 380 або 660 В.

Рис. 2.16 Принципова схема Рис.2.17. Схема живлення електропостачання дільничних тягової мережі підземної контактної

конвеєрів електровозної відкатки

Потужні уклонні конвеєри одержують живлення від стаціонарних знижувальних підстанцій за радіальними схемами. Двигуни потужністю 500 кВт і більше забезпечуються електроенергією при напрузі 6 кВ від РПП-6 кВ горизонту шахти.

При транспортуванні корисних копалин на великі відстані по горизонтальних виробках в шахтах і рудниках широке застосування одержав рейковий транспорт. Як локомотиви з електричною тягою використовуються контактні, акумуляторні і безконтактні електровози. Тягові двигуни контактних електровозів виготовляються на напругу 250 і 550 В, акумуляторних – від 40 до 175 В. Контактні електровози одержують живлення від контактного проводу за допомогою спеціального струмоз'ємника. Їх система електропостачання містить стаціонарну або пересувну тягову підстанцію (рис. 7.17), автоматичні вимикачі 1, живильні 2 і відсмоктувальні 3 кабелі, живильні 4 і відсмоктувальні 5 пункти, рейковий шлях 8. Контактний провід звичайно секціонуєтся через кожні 500 м секційними вимикачами 6 та ізоляторами 7. Останні встановлюються також на всіх відгалуженнях.

Джерелом живлення контактної мережі є тягова підстанція, яка містить розподільний пристрій, силовий трансформатор, тяговий перетворювальний агрегат і пристрій постійного струму. Серійно випускаються перетворювальні агрегати типів АТП і АТПШ табл.2.1:

Таблиця 2.1

Перетворювальні агрегати

Контактні електровози більш зручні в експлуатації, мають велику продуктивність, економічніше акумуляторних. Проте, можливість виникнення іскор між струмоз'ємником і контактним проводом, а також між колесами і рейками обмежує область їх застосування. Контактна електровозна відкатка широко застосовується в рудниках і шахтах, не небезпечних за газом і пилом.

У шахтах тягова мережа виконується контактним дротом марки МФ – мідний, фасований. Підвіска дроту еластична з подвійною ізоляцією від замлі, а рейковий шлях у основних виробках виконується рейками Р24 і Р33, а в допоміжних виробках – рейками Р18. Стики рейок з'єднуються зваркою або перемичками з мідного дроту перерізом не менше 50 мм², або з круглої і смугової сталі.

Для живильних і відсмоктувальних кабелів приймають одножильні броньовані кабелі марок СБ або СП перерізом 70…95 мм².

Для захисту від струмів короткого замикання в шахтних контактних мережах застосовуються автоматичні вимикачі ВАРП-200, ВАРП-315. Розроблені також автоматичний фідерний тиристорний вимикач АФТВ і автоматичний лінійний вимикач АЛВ з тиристорним короткозамикачем, які забезпечені двоступінчастим захистом за швидкістю наростання струму [1, 2]. Вимикач АФВТ встановлюють на відхідних приєднаннях, в тяговій підстанції, а вимикач АЛВ – в місцях секціонування контактної мережі.

Електропостачання акумуляторних електровозів забезпечується від тягових батарей, які укомплектовані лужними нікель-залізними акумуляторами ТНЖ (тяговий нікель-залізний, в гумовому чохлі) або свинцеве-кислотними типу PzS. Виготовляються також акумулятори ТНЖШ (шахтні), що мають підвищену питому енергоємність та корпус з епоксидним покриттям і ТНЖК (комбіновані) з безламельним негативним електродом.

У останній час для електроприводу рудникових електровозів знайшли застосування свинцеве-кислотні акумуляторні батареї типу PzS. Батарея складається з двох модулів, з’єднаних послідовно. Кожний модуль являє собою металевий ящик з кислотостійким зсередини покриттям, у якому розміщені 36 акумуляторів типу PzS напругою 2 В кожний. Між акумуляторами прокладені поліпропиленовігофрировані прокладки. Усі акумулятори електрично послідовно з’єднані в батарею. У залежності від кількості акумуляторів у модулі (36; 33; 30) акумуляторні батареї мають номінальну напругу 144, 132 або 120 В відповідно і номінальну ємність при 5-годинному режимі розряду 385, 560 або 640 А∙ год.

Рис. 2.19. План зарядної камери та електровозного гаража:

1 – зарадна камера; 2 – майстерня; 3 – підстанція; 4 – трансформаторна камера; 5 – зарядний стіл; 6 – зарядна панель; 7 – шафа; 8 – оглядова яма; 9 – високовольтний розподільний пристрій; 10 – трансформатор; 11 – автоматичний вимикач; 12 – пускач; 13 – напівпровідниковий випрямляч.

Для заряду акумуляторних батарей у шахті будується гараж-зарядна (рис. 2.19), в якій розміщені зарядні пристрої (ЗП) і різні допоміжні пристосування у вигляді механізованих зарядних столів, кран-балок, мостових кранів і т.п. Перетворювальна підстанція і допоміжні пристрої звичайно розташовуються в окремих камерах. Як перетворювальні агрегати для заряду акумуляторних батарей застосовують напівпровідникові випрямлячі, що мають систему автоматичного регулювання зарядного режиму, пристрої захисту і сигналізації, прилади контролю і блокування, які забезпечують безпеку експлуатації.

Електрична схема зарядної підстанції залежить від кількості і типу батарей, що заряджаються одночасно (рис. 2.20). Для заряду акумуляторних батарей електровозів зі зчіпною вагою 8…14 т застосовують зарядні пристрої ЗУК-155/230М, а для батарей малогабаритних електровозів (2…5 т) – ЗУК-75/120. Для акумуляторних батарей електровозів АРП14 і АРП-28 розроблені нові зарядні пристрої типа УЗА-160-320 і УЗА-200-230, які забезпечують зарядку і інших акумуляторних батарей електровозів. Технічні дані ЗП акумуляторних батарей рудникових електровозів наведені в табл. 2.2.

Зарядні пристрої ЗУК-75/120М підмикаються до мережі 660/380 В через магнітні пускачі ПВИ-32М, а пристрої ЗУК-155/230, УЗА-200-230, УЗА-160-320 – через пускачі ПВИ-125М при напрузі 660 В. Для зарядних пристроїв типу УЗА при напрузі живильної мережі 380 В слід застосовувати пускачі ПРВИ-250.

Таблиця 2.2.

Технічні дані серійних ЗП для рудникових акумуляторних електровозів

Рис. 2.20. Схема електричних з’єднань зарядної підстанції

Зарядні пристрої забезпечені захистом від коротких замикань, перевантажень і комутаційних перенапруг. За допомогою реле витоку здійснюється захист від струмів витоку на змлю при зниженні опору ізоляції в зарядному колі і у вторинній обмотці силового трансформатора.

У шахтах, небезпечних за газом і пилом останніми роками використовується новий вид відкатки за допомогою рудникових електровозів, що одержують електроенергію з тягової мережі через повітряний проміжок завдяки індуктивному зв'язку її провідників з енергоприймачами на змінному струмі підвищеної частоти. Структурна схема електропостачання безконтактного електровозного транспорту (рис. 2.21) складається з перетворювальної підстанції 1, тягової мережі у вигляді короткозамкненого контура, виконаного спеціальним кабелем 3, компенсуючих пунктів 2 і електровозів 7.

Рис. 2.21. Схема електропостачання безконтактного електровозного транспорту

У перетворювальній підстанції встановлена високовольтна комірка КРУВ-6, сухий трансформатор ТСВ, автоматичний вимикач АВ з апаратами захисту, статичний перетворювач частоти ТПЧ-250-5 потужністю 250 кВт і напругою 1, 5 кВ, до якого підмикнута тягова мережа, виконана спеціальним кабелем КШСТ-130. Індуктивність кабельної мережі і обмоток енергоприймача компенсується конденсаторами, які послідовно вмикнуті в тягову мережу через певні проміжки (на компенсуючих пунктах 2). Завдяки цьому в нормальних режимах вхідний опір тягової мережі з боку тягової підстанції близький до активного. У тяговій мережі протікає струм частотою 5000 Гц. Навколо кабелів створюється електромагнітне поле, енергія якого приймається на електровозі енергоприймачем 4, який являє собою дві плоскі обмотки, утворені витками спеціального кабелю, укладених в незамкнуті феритові сердечники. Електроенергія від енергоприймача через випрямляч 5 підводиться до тягових двигунів 6.

Робота безконтактних електровозів В14-900 в шахтах Донбасу показала їх істотні переваги перед акумуляторними. Продуктивність откатки зросла в 2, 5 рази, а питома витрата електроенергії знизилася в 1, 75 разів. Такий вид рудникового транспорту доцільно застосовувати на відкотних горизонтах великої продуктивності із значними розмірами шахтних полів за простяганням.

Електропостачання маневрових, запобіжних і скреперних лебідок забезпечується за радіальними схемами від розподільніх пунктів лав, підготовчих дільниць, а в рудниках – від блокових РПП.

Вантажні лебідки одержують живлення також за радіальними схемами звичайно від власних підстанцій. При установленні лебідок в шурфах або у виробках з великим кутом нахилу і транспортуванні вантажів у скіпах для забезпечення нормального режиму роботи застосовуються три пускачі: ПВИ-250 – для подавання напруги на всі механізми лебідки і на привід запобіжного гальма, ПМВИР-41 або ПВИ-80МР – на двигун лебідки і ПВИ-63М – на двигун робочого гальма.

Підйомні лебідки відносяться до розряду малих підйомних машин і застосовуються на ухилах і бремсбергах для систем откатки з кінцевим і нескінченним канатом. Вони вимагають регулювання швидкості, реверсування і гальмування. Потужності асинхронних двигунів з фазним ротором коливаються від 37 до 500 кВт. Живлення забезпечується за радіальними схемами, часто від власних підстанцій.

Питання для самоконторолю

— Які вимоги до схем електропостачання підземних електроприймачів?

— Які способи живлення піземнихелектроспоживачів знайшли застосування у вугільних шахтах?

— Чому для живлення підземних електроспоживачів використовують відокремлене живлення?

— За допомогою яких засобів забеспечується відокремлене живлення підземних споживачів електроенергії?

— У чому різниця електропостачання видобувних дільниць вугільних шахт при похилому заляганні пластів безпечних і небезпечних за раптовими викидами?

— Які застосовуються принципи розробки схем електропостачання видобувних дільниць на крутих пластах?

— Яким вимогам повинні задовольняти схеми електропостачання видобувних дільниць на крутих пластах, набезпечних за раптовими викидами?

— У чому різниця у вимогах до схем електропостачання видобувних дільниць на крутих пластах, безпечних і небезпечних за раптовими викидами?

— Які особливості електропостачання дільниць при напрузі 1140 В?

— У чому труднощі застосування в гірничих машинах регульованого електроприводу?

— Які особливості електропостачання дільниць рудних шахт?

— У чому полягає принципова різниця схем електропостачання тупикових і очисних виробок?

— Які відомі схеми електропостачання конвеєрного транспорту у вугільних шахтах?

— У чому принципова різниця електропостачання контактної і безконтактної електровозної відкатки?

Вивчення матеріалу розділу надає можливість студенту знати, які вимоги необхідно виконати на пластах з різними категоріями за газом, щоб застосовувати електроенергію. Уміти для конкретних умов вибрати схему електропостачання.