1.2 Общие положения

Исследования КП в системах электроснабжения шахт и рудников были выполнены на примере угольных шахт Кузбасса, калийных рудников и рудников по добыче железной руды, расположенных в регионах Сибири и Урала. Условия эксплуатации распределительных сетей 6 кВ и высоковольтных электроприемников на шахтах и рудниках имеют много общего. В первую очередь, отметим внешние факторы: влажность и температура окружающей среды, проведение буровзрывных работ, повышенная запыленность и ограниченные пространства по установке и расположению трансформаторных подстанций (ТП) и технологических комплексов.
j
В* системе электроснабжения 6 кВ шахт и рудников используются практически однотипные кабеля, высоковольтные коммутационные аппараты и передвижные ТП [8,32,89]. Основными электроприемниками являются передвижные трансформаторные подстанции (ПТП) типа ТСШВП и КТСВП 6/1,14; 6/0,66 и 6/0,4. На их долю приходится практически 83% от общего количества основных электроприемников, а на высоковольтные электродвигатели соответственно 17%. Средний возраст эксплуатации кабельных линий (КЛ) электродвигателей и трансформаторов шахт и рудников составляет 12-15 лет. Таким образом, шахты и рудники, расположенные в Сибири и на Урале, можно рассматривать как единый объект для исследований.

Длительная эксплуатация высоковольтных КЛ, электродвигателей, ТП и негативное влияние внешних технологических факторов приводит к интенсивному старению изоляции электрооборудования и КЛ, что впоследствии приводит к электрическому пробою изоляции. За последние 8 лет наблюдался постоянный рост количества однофазных замыканий на землю (033) в сетях 6 кВ шахт и рудников. По оценке авторов [53,94,42,53], доля 033 в общем числе аварийных ситуаций составляет 78-87%, в то время как до 2004 года на ОЗЗ приходилось не более 67% всех аварийных отключений [83,95,28,97].
Из-за низкой селективности защит от 033 более 30% ОЗЗ переходит в 2-х и 3-х фазное короткое замыкание [45,55,53,54]. С 2004 года и по настоящее время системы электроснабжения шахт и рудников претерпевают серьезные изменения. На смену масляным и воздушным высоковольтным выключателям приходят современные вакуумные выключатели (ВВ), начаты работы по проектированию систем электроснабжения шахт и рудников на напряжение 10 кВ. Широко используется автоматическая компенсация емкостных токов ОЗЗ в сетях 6 кВ. Стоит отметить, что ведутся работы по замене устаревших КЛ и электродвигателей на новые. Однако аварийность систем электроснабжения шахт и рудников остается по-прежнему высокой.
Опыт эксплуатации ВВ и исследования в области КП показывают, что при отключении высоковольтных электродвигателей и трансформаторов возникают высокие уровни КП, способные привести к пробою изоляции КЛ, электродвигателей и трансформаторов [55,61,68,61]. Следовательно, современный анализ аварийности систем электроснабжения шахт и рудников
<
необходимо выполнить с учетом внедрения ВВ. Данный анализ позволит выявить влияние КП на систему электроснабжения 6 кВ и определить наиболее слабые места в распределительных сетях, установить причину выхода из строя КЛ, высоковольтных электродвигателей и ТП. На основе данного анализа можно выработать стратегию, приводящую к повышению надежности систем электроснабжения 6 кВ шахт и рудников.

1.2 Анализ аварийности систем электроснабжения 6 кВ шахт и рудников
Анализ аварийности систем электроснабжения шахт и рудников был выполнен на основе записей диспетчерских служб, связанных с аварийными отключениями, за период 2000 -2010г. Анализу подвергались системы электроснабжения 6 кВ: рудник «Октябрьский» (ЗАО ЗФ Норильский никель), рудник Нюрбенского ГОКА (АО АЛРОСА), калийные рудники ОАО Урал- калий и Березовская угольная шахта, расположенная в Кемеровской области.
В результате обработки и анализа свыше 2320 аварийных отключений за период с 2000 по 2010 гг, произошедших в сетях 6 кВ шахт и рудников, установлено, что в период 2000 - 2005гг количество аварийных отключений от общего числа составило 38%, а за период 2006 - 2010 - 62%. Рост аварийности за последние 5 лет увеличился в 1,6 раза.
В период с 2000 - 2005 год в системах электроснабжения 6кВ шахт и рудников доля вакуумных выключателей не превышала 35%, в основном использовались масляные и воздушные выключатели. За последние 5 лет в системах электроснабжения шахт и рудников произошли следующие изменения: доля вакуумных выключателей, используемых в ячейках, достигла 73% от общего количества выключателей, используемых в сетях 6 кВ шахт и рудников, кроме передвижных трансформаторных подстанций (ПТП) типа ТСШВП, начали применять ПТП типа КТСВП.
На рисунках 1.1 и 1.2 приведены распределения аварийности между кабельными линиями, трансформаторами, электродвигателями и высоковольтными ячейками.

Анализ данных представленных на рисунках 1.1 и 1.2, показывает, что с внедрением вакуумных выключателей аварийность трансформаторов возросла почти в 2 раза, электродвигатели стали выходить из строя реже на 17%, аварийность кабельных линий снизилась на 24,5%, аварийность высоковольтных ячеек уменьшилась в 2,5 раза. Снижение аварийности кабельных линий причину аварийности кабельных линий установить не удалось. Анализ представленных данных на рисунках 1.3 и 1.4 показывает, что с внедрением вакуумных выключателей обрыв или перегорание отдельных жил кабеля остались практически на прежнем уровне. Причины, приводящие к обрыву отдельных жил кабеля следующие: механическое воздействие при проведении буровзрывных работ или частичное обрушение породы. По указанным причинам наблюдается около 13% обрыва кабеля. Основной причиной, связанной с обрывом кабеля, на долю которой приходится свыше 83%, является отгорание кабеля от зажимов выключателя или вводов трансформатора за счет повышенного переходного сопротивления.