Nghiên cứu đánh giá tình trạng sử dụng các khởi động từ trong mỏ than hầm lò vùng quảng ninh và đề xuất các giải pháp vận hành hợp lý

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học mỏ - địa chất

Bùi Thị Thu Hiền

Nghiên cứu đánh giá tình trạng sử dụng
các khởi động từ trong mỏ than hầm lò
vùng Quảng Ninh và đề xuất các giải
pháp vận hành hợp lý

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hà nội, 2007


Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học mỏ - địa chất

Bùi Thị Thu Hiền

Nghiên cứu đánh giá tình trạng sử dụng các
khởi động từ trong mỏ than hầm lò vùng Quảng
Ninh và đề xuất các giải pháp vận hành hợp lý
Chuyên ngành: Điện khí hóa mỏ
MÃ số: 60.52.52

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Ngời hớng dẫn khoa học:
TS. Trần Bá §Ị

Hµ néi, 2007

Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Nội dung
luận văn hoàn toàn phù hợp với tên đề tài đ/ đợc đăng ký và phê duyệt theo
quyết định số 690/QĐ-MĐC-ĐH&SĐH của Hiệu trởng Trờng Đại học Mỏ
- Địa Chất. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng
đợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Bùi Thị Thu Hiền


Mục lục
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu

1

Chơng 1 Tổng quan về hệ thống cung cấp điện và
thiết bị điện hạ áp trong các mỏ than hầm lò vùng
Quảng Ninh.

4

1.1 Đặc điểm chung về công nghệ khai thác và điều kiện làm việc của
thiết bị điện hạ áp trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.

4

1.2 Đặc điểm chung về hệ thống cung cấp điện và trang thiết bị điện
cho mỏ than hầm lò.

6

1.3 Tổ chức cung cấp điện hạ áp trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng
Ninh.
1.4 Thiết bị điện hạ áp sử dụng trong các mỏ hầm lò Quảng Ninh.

12
17

Chơng 2 Tình trạng kỹ thuật và vận hành các khởi
động từ đợc sử dụng trong các mỏ than hầm lò.

42

2.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với khởi động từ đợc sử dụng trong mỏ hầm lò.

42

2.2 Đánh giá tính phòng nổ của các khởi động từ sử dụng trong các mỏ
hầm lò vùng Quảng Ninh.

52

2.3 Đánh giá tính phòng nổ của các khởi động từ sử dụng trong các mỏ
hầm lò vùng Quảng Ninh.

55


2.4 Đánh giá tình trạng cách điện của khởi động từ.

60

2.5 Đánh giá tình trạng các phần tử trong mạch điều khiển.

65

Chơng 3 Đề xuất các giải pháp hoàn thiện và tổ
chức vận hành khởi động từ trong các mỏ hầm lò
vùng Quảng ninh.

71

3.1 Yêu cầu.

71

3.2 Các giải pháp lắp đặt khởi động từ.

71

3.3 Các giải pháp tổ chức vận hành khởi động từ.

78

3.4 Đề xuất các giải pháp hoàn thiện.

83

Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

88


Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

T.B.A.C - trạm biến áp chính;
T.B.D - trạm biến áp di động;
T.B.C - trạm biến áp cố định;
T.P.T.H - trạm phân phối trung tâm hầm lò.


Danh mục các bảng
Bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Đặc điểm khai thác của một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.

5

1.2

Phụ tải điện 6kV các mỏ than hầm lò Quảng Ninh.

9

1.3
1.4
1.5

Số lợng và công suất máy biến áp 35/6kV ở các trạm biến
áp chính.

10

Kết quả tính toán công suất, khả năng đáp ứng phụ tải của
trạm biến áp.

11

Đặc điểm và tình trạng làm việc của hệ thống điện hạ áp mỏ
than hầm lò vùng Quảng Ninh.

16

1.6

Bảng thống kê các khởi động từ ở các mỏ hầm lò Quảng Ninh.

20

1.7

Bảng thống kê các thiết bị điều khiển.

22

1.8

Bảng thống kê các khởi động từ và tổng số thiết bị điện hạ áp.

23

1.9

Bộ bảo vệ động cơ tổng hợp ABD8 của khởi động từ QJZ.

35

2.1

Số liệu kích thớc của cơ cấu bắt chặt đặc biệt.

44

2.2
2.3

Mômen xoắn tác dụng vào các cọc đấu dây và đầu cốt sử
dụng để đấu nối.

45

Giá trị của các hệ số thực nghiệm a và b của các mạng hạ áp
380V vùng Quảng Ninh.

58

2.4

Kết quả tính toán ngắn mạch qua ngời.

59

3.1

Khe hở không thấm nổ của khởi động từ.

72

3.2

Tiết diện, chiều dài lõi và đầu cáp mềm.

77

3.3

Tiết diện, chiều dài lõi và đầu cáp bọc thép.

78

3.4

Các thông số về lực nén, độ mở và độ hở.

79

3.5

Nguyên nhân và biện pháp khắc phục hỏng hóc khởi động từ
phòng nổ.

82


Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình

Tên hình vẽ

Trang

1.1

Sơ đồ nguyên lý tổ chức cung cấp điện cho các mỏ than hầm lò.

7

1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7

Mô hình cung cấp điện khu vực khai thác a, qua giếng;
b, qua lỗ khoan.
Biểu đồ tỷ lệ phần trăm thiết bị điện hạ áp khu vực mỏ hầm
lò Quảng Ninh do các nớc sản xuất.
Biểu đồ tỷ lệ phân bố các khởi động từ theo các nớc sản
xuất tại các mỏ hầm lò Quảng Ninh.
Biểu đồ tỷ lệ phân bố các khởi động từ tại các mỏ hầm lò
Quảng Ninh.
Biểu đồ tỷ lệ khởi động từ so với tổng số thiết bị điều khiển
do các nớc sản xt.
BiĨu ®å tû lƯ khëi ®éng tõ so víi tỉng số thiết bị điện hạ áp
do các nớc sản xuất.

15
19
20
21

22
23

1.8

Sơ ®å ®iỊu khiĨn cđa khëi ®éng tõ ПМВИ-13.

26

1.9

S¬ ®å ®iƯn của khởi động từ -61.

28

1.10

Sơ đồ điện của khởi động từ P-41 và P-51.

30

1.11

Sơ đồ điện của khởi động từ -25; -63.

31

1.12

Sơ đồ điện của khởi động từ QC83-80; QC83-120.

32

1.13

Sơ ®å ®iƯn cđa khëi ®éng tõ QC83-80N.

33

1.14

S¬ ®å ®iƯn cđa khởi động từ QJZ-80.

36

1.15

Sơ đồ điện của khởi động từ QJZ-1140.

38

1.16

Sơ đồ điện của khởi động từ KWSOI-160-24.

40

2.1

Kích thớc của cơ cấu bắt chặt đặc biệt.

45

2.2

Minh họa sử dụng ống luồn cáp có vòng đệm.

48


2.3

Sơ đồ mạch bảo vệ an toàn tia lửa và bảo vệ liên động rò
điện.

54

2.4

Sơ đồ bảo vệ khỏi mất pha.

68

2.5

Sơ đồ bảo vệ khỏi chập mạch điều khiển dùng rơle trung gian RT.

69

3.1

Hộp đấu cáp của khởi động từ.

75

3.2

Tách đầu cáp mềm 4 lõi.

77

3.3

Tách khô cáp 4 lõi cách ®iƯn b»ng giÊy.

77

3.4

T¸ch c¸p 4 lâi c¸ch ®iƯn b»ng giÊy có đổ nhựa cáp vào hộp đấu.

77

3.5

Tiếp điểm công tắc tơ KTB và KT 7023P

80

3.6

Sơ đồ đấu thêm điện trở hạn chế nối tiếp công tắc tơ.

85

3.7

Sơ đồ điều chỉnh điện áp đấu vào công tắc tơ.

85

3.8

Sơ đồ bảo vệ ®éng c¬ dïng r¬le nhiƯt ®é.

87


Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Do yêu cầu phát triển của nền kinh tế quốc dân đòi hỏi sản lợng than
khai thác ngày càng tăng và trong tơng lai gần sản lợng này sẽ tập trung chủ
yếu ở các mỏ hầm lò. Hiện tại qui mô khai thác than hầm lò không lớn, dàn
trải trên diện rộng, khai thác chủ yếu bằng phơng pháp thủ công kết hợp với
phơng pháp khấu than bằng khoan nổ mìn, trang thiết bị cơ điện cha thực sự
đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và an toàn, công tác thông gió còn nhiều hạn
chế nên nguy cơ về mất an toàn trong khai thác còn phổ biến, các vụ cháy nổ
mỏ vẫn thờng xuyên xảy ra. Vì vậy việc nghiên cứu đánh giá công tác an
toàn vận hành thiết bị điện mỏ và đề xuất các giải pháp hữu hiệu nhằm đảm
bảo an toàn tính mạng cho con ngời và thiết bị là vấn đề cấp thiết. Qua đó

nhằm nâng cao sản lợng khai thác và đáp ứng nhu cầu phát triển ngành than.
2. Mục đích nghiên cứu
Dựa trên cơ sở thống kê, phân loại các phần tử cấu thành các mạng điện
hạ áp mỏ hầm lò, dựa trên các yêu cầu kỹ thuật đối với từng chủng loại thiết bị
điện mỏ đặc biệt là các khởi động từ để tiến hành nghiên cứu đánh giá công
tác an toàn vận hành các thiết bị điện mỏ, cải thiện điều kiện làm việc và ngăn
ngừa các sự cố về điện.
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu.
- Nghiên cứu điều kiện làm việc của các thiết bị điện; nghiên cứu tổng
quan về mạng điện hạ áp 380V trong điều kiện mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Các phần tử cấu thành đặc trng của mạng điện hạ áp mỏ hầm lò vùng
Quảng Ninh, chủ yếu là các thiết bị điều khiển và bảo vệ.
- Phạm vi nghiên cứu đợc giới hạn ở các mỏ hầm lò lớn vùng Quảng
Ninh: Mạo Khê, Vàng Danh, Hà Lầm, Dơng Huy, Thống Nhất, Mông Dơng
và Khe Chµm.


4. Néi dung nghiªn cøu.
- Tỉng quan vỊ hƯ thèng cung cấp điện, các trang thiết bị điện hiện tại ở
các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Đánh giá tình trạng sử dụng các trang thiết bị điện (đặc biệt là khởi
động từ) và khả năng phục vụ của chúng.
- Đề xuất các giải pháp vận hành thiết bị điện hợp lý.
5. Phơng pháp nghiên cứu.
Thống kê, thu thập các số liệu từ thực tế ở các mỏ hầm lò để phục vụ
cho công tác nghiên cứu. Gia công số liệu trên cơ cở sử dụng các thông tin thu
thập đợc tại các mỏ, kết hợp với các thông số kinh nghiệm của các nớc có
công nghiệp khai thác mỏ phát triển.
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Với điều kiện cụ thể ở các mỏ hầm lò Quảng Ninh và dựa trên các số

liệu thu thập nội dung luận văn đạt đợc các kết quả sau:
- Đánh giá tổng quan thực trạng công tác vận hành thiết bị điện mỏ ở
các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Đề xuất và kiến nghị các giải pháp nhằm đảm bảo vận hành hợp lý và
an toàn thiết bị điện.
7. Cấu trúc của luận văn.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật gồm 3 chơng, 18 bảng, 28 hình vẽ và đồ thị
đợc trình bày trong 89 trang.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật đợc thực hiện tại Bộ môn Điện khí hóa,
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất. Trong quá trình thực hiện tác giả nhận đợc sự
tận tình chỉ bảo của ngời hớng dẫn khoa học TS. Trần Bá Đề, cũng nh các
ý kiến đóng góp của các nhà khoa học trong lĩnh vực Điện khí hóa mỏ, các
cán bộ giảng dạy của Bộ môn Điện khí hóa mỏ. Để hoàn thành luận văn tác
giả cũng nhận đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các sinh viên ngành Điện khí
hóa mỏ trong công việc thu thập các số liệu cần thiết. Tuy nhiên luận văn vẫn


còn nhiều thiếu xót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các nhà khoa học, các
quí thầy, cô, các bạn bè, đồng nghiệp để luận văn đợc hoàn thiện hơn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!
Tác giả


Chơng 1
Tổng quan về hệ thống cung cấp điện và thiết bị điện
hạ áp trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

1.1 Đặc điểm chung về công nghệ khai thác và điều kiện làm việc của
thiết bị điện hạ áp trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
1.1.1 Đặc điểm môi trờng.

Môi trờng trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh là môi trờng
vi khí hậu rất khắc nghiệt: nhiệt độ trong khu vực hầm lò dao động trong
phạm vi 30ữ45oC, độ ẩm tơng đối của không khí rất cao từ 98ữ100% và có
rất nhiều khí bụi bẩn Nớc ngầm và nớc ngấm từ ao hồ, sông suối trên bề
mặt thấm xuống các đờng lò có tính hoạt động hoá học mạnh. Trong môi
trờng nh vậy các thông số kỹ thuật cả phần cơ và phần điện của thiết bị điện
xấu đi nhanh chóng, đặc biệt là mặt ghép của thiết bị phòng nổ và cách điện
của thiết bị. Đặc biệt nguy hiểm là trong bầu không khí mỏ hầm lò còn có
chứa cháy đợc nh mêtan và các đồng đẳng của mêtan, ôxitcacbon CO,
ôxitnitơ NO, hiđrô H2 và một số loại khí khác tạo thành với không khí hỗn
hợp nổ. Các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh theo phân loại hạng mỏ về hỗn
hợp nổ đều đợc xếp hạng II, đa phần là hạng III, riêng mỏ Mạo Khê là siêu
hạng.
1.1.2 Đặc điểm công nghệ khai thác.
Ngành khai thác than Việt Nam rất đa dạng và dàn trải trên địa bàn tỉnh
Quảng Ninh, áp dụng nhiều dạng hệ thống khai thác, nhng thống nhất về qui
mô khai thác, đầu t và phát triển. Đặc điểm chủ yếu của công nghệ khai thác
mỏ hầm lò bao gồm:
+ đa số các máy móc và thiết bị mỏ phải di chuyển liên tục hoặc định
kỳ theo tiến độ của gơng khai thác;


+ Không gian khai thác rất chật hẹp.
Các đặc điểm này là nguy cơ đe doạ phá hoại thiết bị điện làm ảnh
hởng đến điều kiện an toàn trong khi vận hành hệ thống điện mỏ.
Căn cứ vào sản lợng, công nghệ khai thác, hệ thống vận tải, hệ thống
thông gió, hệ thống cung cấp điện, lực lợng cán bộ công nhân viên, qui cách
tổ chức và công tác an toàn, các khu vực mỏ Quảng Ninh đợc phân loại về
qui mô nh sau:
- Các mỏ có qui mô lớn (sản lợng than từ 1,3 triệu tấn/năm trở lên): Là

những mỏ đợc khai thác tập trung, có sản lợng khai thác than lớn nh mỏ
Mạo Khê, Vàng Danh, Hà Lầm, Thống Nhất, Mông Dơng.
- Các mỏ có qui mô trung bình (sản lợng than từ 0,7-1,3 triệu
tấn/năm): Là những mỏ có sản lợng trung bình, điều kiện khai thác khó khăn
hơn nh Khe Chàm, Dơng Huy.
- Các mỏ có qui mô nhỏ (sản lợng than dới 0,7 triệu tấn/năm): Là
những mỏ có sản lợng thấp, hệ thống khai thác đơn giản nh Tràng Bạch,
Khe Tam, Cao Thắng
Đặc điểm khai thác than hầm lò của một số mỏ đợc nêu trong bảng 1.1
Bảng 1.1 Đặc điểm khai thác của một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
TT

Tên mỏ

Sản lợng
Độ sâu
khai thác than
khai thác,
năm 2006,
m
tấn/năm
1.300.000
-80

Phơng pháp
mở vỉa

Hình thức
thông gió

Giếng nghiêng

Hút

1

Mạo Khê

2

Vàng Danh

1.800.000

+122

Lò bằng

Hút

3

Hà Lầm

1.700.000

-50

Giếng nghiêng

Hút

4

Thống Nhất

1.300.000

+41ữ-35

Hút

5

Dơng Huy

1.100.000

+38

Lò bằng, giếng
nghiêng
Lò bằng

Hút

6

Khe Chàm

900.000

-100

Giếng nghiêng

Hút

7

Mông Dơng

1.300.000

-97,5

Giếng đứng

Đẩy


Sản lợng khai thác của các mỏ than vào loại lớn và trung bình từ
900.000ữ1.800.000 tấn than/năm. Độ sâu khai thác hiện nay từ -100 ữ +122m.
Đa số các mỏ sử dụng công nghệ khai thác cơ giới hoá kết hợp với thủ công
nh: khoan, nổ mìn, vận chuyển than và đất đá ở khu vực khai thác bằng máng
cào, băng chuyền, ở các lò vận chuyển chính bằng tàu điện ắc qui hoặc tàu
điện cần vẹt. Trong thời gian gần đây để tăng nhanh sản lợng khai thác ở một
số mỏ nh Mạo Khê, Khe Chàm, Mông Dơng đ/ đa máy liên hợp khấu than
kombai, máng cào và vì chống thuỷ lực vào khai thác. Hiện nay, tổng sản
lợng khai thác than hầm lò chiếm khoảng 35ữ40% sản lợng khai thác của

toàn ngành than.
1.2 Đặc điểm chung về hệ thống cung cấp điện và trang thiết bị điện cho
mỏ than hầm lò.
Đối tợng đợc chọn lựa để nghiên cứu là các mỏ có sản lợng than cỡ
lớn của vùng Quảng Ninh, gồm: Mạo Khê, Vàng Danh, Hà Lầm, Thống Nhất,
Dơng Huy, Khe Chàm, Mông Dơng.
1.2.1 Hệ thống cung cấp điện ngoài mỏ.
Hiện nay các mỏ hầm lò chủ yếu đợc cấp điện từ hệ thống điện quốc
gia (gồm các nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện hoà với nhau). Điện năng từ hệ
thống điện Quốc gia đợc đa về trạm biến áp vùng bằng hai đờng dây tải
điện kép điện áp 110kV hoặc 220 kV. Tại trạm biến áp vùng đặt các máy biến
áp 110(220)/35/6kV, ở phía hạ áp có hai cấp điện áp là 35kV và 6kV. Trong
tơng lai gần (từ năm 2010 và các năm tiếp theo) Tập đoàn Than và Khoáng
sản Việt Nam sẽ đa vào vận hành các nhà máy nhiệt điện than để cung cấp
cho vùng mỏ đồng thời hoà vào lới điện quốc gia nh Mông Dơng, Cửa
Ông
Hệ thống cung cấp điện đợc thể hiện nh trên hình vẽ 1.1.


Hệ thống điện
quốc gia

110 (220)kV

110 (220)kV

6kV

6kV

35kV

35kV

35kV

35kV

Trạm biến áp vùng
110(220)/35/6kV

Trạm biến áp chính của
xí nghiệp 35/6kV

6kV

6kV

Đ

Đ

Dự
phòng

0,4kV

Máy biến áp
hạ áp 6/0,4kV

0,4kV

Máy biến áp
hạ áp 6/0,4kV

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý tổ chức cung cấp điện cho các mỏ than hầm lò.


Điện năng cung cấp cho xí nghiệp mỏ có thể thực hiện theo hai phơng thức:
- Với các xí nghiệp ở gần trạm biến áp vùng và công suất tiêu thụ không
lớn thì lấy trực tiếp điện 6kV, bằng một hoặc hai tuyến 6kV (tuỳ theo yêu cầu
về nhu cầu cung cấp điện liên tục hay không liên tục). Tại xí nghiệp lắp đặt
trạm phân phối chính để phân phối điện năng 6kV cho nội bộ xí nghiệp.
Trờng hợp chỉ có một đờng dây 6kV thì nguồn dự phòng có thể lấy từ
nguồn điện của xí nghiệp lân cận.
- Với các xí nghiệp ở xa trạm biến áp vùng thì điện năng từ trạm biến áp
vùng đợc dẫn đến xí nghiệp theo hai đờng dây 35kV dự phòng nóng, tại xí
nghiệp xây dựng trạm biến áp chính 35/6kV gồm hai máy biến áp dự phòng
nóng hoặc nguội.
1.2.2 Hệ thống cung cấp điện trong nội bộ xí nghiệp mỏ.
Các mỏ hầm lò lớn ở vùng Quảng Ninh tập trung chủ yếu ở 3 khu vực:
- Khu vực Mạo Khê - Uông Bí gồm: mỏ than Mạo Khê, mỏ than Vàng Danh.
- Khu vực Hòn Gai gồm: mỏ than Hà Lầm.
- Khu vùc CÈm Ph¶ gåm: má than Thèng NhÊt, má than Dơng Huy,
mỏ than Mông Dơng, mỏ than Khe Chàm.
c mỏ ®−ỵc cung cÊp ®iƯn tõ hƯ thèng ®iƯn qc gia, bằng các đờng dây
110kV dẫn về các trạm biến áp vùng 110/35/6kV; từ các trạm biến áp vùng,
điện năng theo hai tuyến đờng dây 35kV (một làm việc, một dự phòng) đợc
dẫn về trạm biến áp chính 35/6kV của từng mỏ, luân phiên theo chu kỳ ca sản
xuất.

Với hệ thống lới điện nh vậy thì việc cung cấp điện cho các mỏ than
đến thanh cái phía 35kV của trạm biến áp chính là liên tục, thời gian mất điện
chỉ bằng thời gian cần thiết để đóng nguồn dự phòng nên thoả m/n yêu cầu
cung cấp điện liên tục đối với mỏ hầm lò.
Do đặc thù và điều kiện địa chất mỏ, hiện nay việc cung cấp điện cho
các mỏ hầm lò đợc thực hiện chủ yếu qua lò giếng. Từ trạm biến áp chính


điện năng đợc cung cấp trực tiếp cho các động cơ cao áp 6kV (quạt gió
chính, trục tải) và qua các biến áp 6/0,4(0,69)kV để cung cấp cho các phụ tải
trên mặt mỏ. Đồng thời cũng từ trạm biến áp chính điện năng đợc dẫn đến
miệng giếng bằng hai đờng dây trên không hoặc cáp và cung cấp cho trạm
phân phối trung tâm hầm lò bằng hai tuyến cáp đặt trong giếng. Từ trạm phân
phối trung tâm hầm lò cung cấp cho các khu vực khai thác thông qua đờng
cáp và các trạm biến áp di động 6/0,4(0,69)kV. Để cung cấp điện cho khoan
và chiếu sáng, sử dụng các máy biến áp 380/127V.
a) Phụ tải 6kV của các xí nghiệp mỏ.
Phụ tải điện 6kV gồm các động cơ 6kV và máy biến áp 6/0,4(0,69)kV
của các xí nghiệp mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh trong năm 2006 trình bày
trong các bảng 1.2.
Bảng 1.2 Phụ tải điện 6kV các mỏ than hầm lò Quảng Ninh.
Máy biến áp
6/0,4(0,69)kV
Tên mỏ

Tổng sông
suất định
Tổng công
mức của phụ
suất biểu kiến

tải 6kV
định mức,
(Sđm), kVA
kVA
3630
16170

Động cơ điện 6kV

Số
lợng

Tổng công
suất định
mức, kVA

Số
lợng

Mạo Khê

66

12540

10

Vàng Danh

60

14400

7

2999

17399

Hà Lầm

25

6360

2

316

6676

Thống Nhất

15

6155

7

2917

9072

Dơng Huy

14

3760

2

903

4663

Khe Chàm

18

5450

10

4514

9964

Mông Dơng

17

4460

6

2519

6979

Trong bảng trên công suất biểu kiến định mức của động cơ cáo áp đợc
tính:
S dm =

Pdm
,
cos dm . dm

kVA


với:

- Hiệu suất của động cơ cao áp = 0,9 ữ 0,92
- Hệ số công suất cosđm = 0,88 ữ 0,92;
- Hệ số mang tải tính toán kmt = 0,8ữ 0,85.

b) Mạng điện 6kV.
Mạng điện 6kV ở các mỏ hầm lò đều có dạng hình tia. Cách bố trí nh
vậy là đơn giản và linh hoạt cho việc đấu phụ tải vào mạng. Tổng chiều dài
mạng điện 6kV ở các mỏ và chiều dài mạng kể từ trạm biến áp chính đến phụ

tải xa nhất không lớn.

1.2.3 Trạm biến áp chính 35/6kV của các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
Các trạm biến áp 35/6kV của các mỏ hầm lò đều có kết cấu chung:
Phần thiết bị đóng cắt phía 35kV đợc lắp đặt ngoài trời, tủ phân phối, tủ bù,
tủ điều khiển, máy biến áp tự dùng đợc đặt trong nhà.
Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 35/6kV của các mỏ hầm lò vùng Quảng
Ninh đợc thể hiện từ hình PL1.1 đến PL1.7.
Số lợng và công suất máy biến áp ở các trạm biến áp chính trong
những năm gần đây không có gì thay đổi, đợc thống kê trong bảng 1.3:

Bảng 1.3 Số lợng và công suất máy biến áp 35/6kV
ở các trạm biến áp chính.
TT

Tên mỏ

Số lợng máy

Công suất định mức một

biến áp

máy, kVA

1

Mạo Khê

2

8000

2

Vàng Danh

2

3200

4

Hà Lầm

2

2500

5

Thống Nhất

2

3200

6

Dơng Huy

2

1600

7

Khe Chàm

2

5000

8

Mông Dơng

2

1800


1.2.4 Tình trạng sử dụng công suất các trạm biến ¸p chÝnh 35/6kV.
Tõ c¸c sè liƯu trong c¸c b¶ng 1.2, bảng 1.3 cho thấy nếu các phụ tải 6kV
đều làm việc ở chế độ định mức thì các trạm biến áp chính chỉ đảm bảo đợc

S

dm 6 kV

100

S dm

,% khi trạm vận hành 1 máy (trong đó Sđm là công suất máy biến

áp ở trạm biến áp chính 35/6kV). Kết quả tính toán trình bày trong bảng 1.4.
Nếu lấy hệ số yêu cầu của các phụ tải cao áp kyc=0,55 thì công suất yêu
cầu của các phụ tải cao áp đợc xác định:

S tt .6 kV = k yc S dm .6 kV , kVA
Từ đó xác định đợc khả năng đáp ứng phụ tải yêu cầu của trạm biến áp
chính bằng

S tt .6 kV
. Kết quả tính toán trình bày trong bảng 1.4.
S dm

Bảng 1.4 Kết quả tính toán công suất,
khả năng đáp ứng phụ tải của trạm biến áp.

S

Sđm.MBA,

Sđm.6kV,

Stt.6kV,

kVA

kVA

kVA

S dm

S tt .6 kV
S dm

Mạo Khê

8000

16170

8894

2,02

1,11

Vàng Danh

3200

17399

9569

5,44

2,99

Hà Lầm

2500

6676

3672

2,67

1,47

Thống Nhất

3200

9072

4989

2,83

1,56

Dơng Huy

1600

4663

2565

2,91

1,60

Khe Chàm

5000

9964

5480

1,99

1,10

Mông Dơng

1800

6979

3838

3,88

2,13

Tổng

25300

70922

39007

2,80

1,54

Tên mỏ

dm .6 kV

Từ kết quả tính toán ở bảng 1.4 cho thấy:
- Việc lựa chọn công suất định mức của các phụ tải 6kV là không chính xác
hoặc sử dụng các máy biến áp khu vực 6/0,4(0,69)kV là không hợp lý, ví dụ ở mỏ


Vàng Danh có tổng công suất các phụ tải 6kV lớn gấp 5,44 lần công suất máy biến
áp 35/6kV (nguồn cung cấp), còn trung bình của toàn mỏ là 2,8 lần.
- Nếu việc sử dụng phụ tải 6kV là hợp lý (với hệ số yêu cầu kyc = 0,55) và
với điều kiện dự phòng công suất 1:1 (dự phòng nguội) của máy biến 35/6kV thì
các trạm 35/6kV đều không đáp ứng đợc vì ở tất cả các mỏ

S tt .6 kV
> 1 . Tuy nhiên
S dm

hiện tại các máy biến áp 35/6kV đều làm việc non tải chứng tỏ năng lực sử dụng
các phụ tải hạ áp còn thấp.

1.3 Tổ chức cung cấp điện hạ áp trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
1.3.1 Yêu cầu về tổ chức cung cấp điện hạ áp.
Đa số các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh đều đang ở giai đoạn vừa khai
thác vừa đầu t xuống sâu, dẫn đến hệ thống cung cấp điện mỏ cũng liên tục
thay đổi. Tuy nhiên, hiện tại việc mở vỉa của các mỏ chủ yếu bằng các lò bằng
nên phơng pháp cung cấp điện hạ áp của các mỏ gần nh giống nhau: Cung
cấp điện cho các gơng khai thác (lò chợ) và lò chuẩn bị sử dụng trạm biến áp
6/0,4ữ0,69kV di chuyển theo tiến độ của gơng lò cung cấp điện trực tiếp cho
các phụ tải. Điện năng với cấp điện áp 380V hoặc 660V đợc dẫn tới trạm
phân phối lò chợ và từ đó phân phối cho các phụ tải trong khu vực bằng các
đờng cáp mềm. Tuỳ theo góc nghiêng của vỉa và phơng pháp cung cấp điện
cho khu khai thác mà thiết bị trong khu và trạm phân phối hạ áp lò chợ đợc
bố trí ở lò vận chuyển hoặc một bộ phận ở lò vận chuyển, một bộ phận ở lò
thông gió. Hiện tại các lò chợ vẫn theo công nghệ cũ nên trình độ vận hành
không cao, trừ một số lò chợ của công ty than Khe Chàm đ/ đợc cơ giới hoá
sử dụng điện áp 660V. Trong thời gian gần đây, Tập đoàn Than và Khoáng
sản Việt Nam đang cho triĨn khai c¸c dù ¸n dïng m¸y khÊu than cho các lò
chợ các Công ty than Mạo Khê, Vàng Danh, Uông Bí, Thống Nhất, Dơng
Huy,Với xu hớng đó, việc nâng cấp điện áp từ 380V lên 660V hoặc 1140V
ở nhiều mạng hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh lµ tÊt yÕu.

Công nghệ khai thác than hầm lò tạo ra những đặc điểm đòi hỏi việc tổ
chức cung cấp điện và trang bị thiết bị điện phải phù hợp với những đặc điểm
đó, chủ yếu gồm:
- Độ ẩm và độ chứa bụi trong bầu không khí ở các đờng lò cao đòi hỏi
các thiết bị điện phải đợc lắp đặt trong vỏ đặc biệt để bảo vệ khỏi ẩm và bụi.
- Không gian chật hẹp, khả năng sập lò và đất đá sụt lở đòi hỏi thiết bị
điện phải có kích thớc tối thiểu và độ bền cơ học cao.
- Khả năng cháy nổ bầu không khí mỏ đòi hỏi thiết bị điện phải đợc
chế tạo đặc biệt để không thể là nguyên nhân gây cháy, nổ.
- Khả năng dễ gây ra điện giật đòi hỏi phải sử dụng loại mạng điện
riêng (mạng trung tính cách ly) và phải sử dụng từng hình thức bảo vệ riêng để
kiểm tra thờng xuyên cách điện và cắt điện bảo vệ.
Những đặc điểm kể trên ngoài các yêu cầu đòi hỏi trang thiết bị điện
phải thoả m/n, còn đặt ra các yêu cầu đối víi tỉ chøc hƯ thèng cung cÊp ®iƯn.
HƯ thèng cung cấp điện ngoài việc phải thoả m/n các yêu cầu về chất lợng
điện năng, còn phải thoả m/n một số các yêu cầu chủ yếu gồm:
- Tăng năng suất của các máy móc khai thác bằng cách tăng công suất
động cơ truyền động, nhng không vì thế mà tăng kích thớc của động cơ. Vì
thế xu hớng chung là tăng cờng phẩm chất của cách điện, tăng cấp điện áp
cung cấp cho động cơ công suất lớn, tăng cờng làm nguội động cơ theo
hớng thổi khí có áp suất đủ.
- Đảm bảo tính cung cấp điện liên tục theo hớng chọn lọc thụ động.
- Đảm bảo dòng rò nhờ kết hợp mạng hợp lý nhằm hạn chế chiều dài
mạng cáp và số lợng thiết bị đấu vào mạng trên cơ sở sử dụng các trạm biến
áp di động công suất không lớn.
- Sử dụng thiết bị khởi động mềm và tù ®éng ®iỊu chØnh tèc ®é.


1.3.2 Phơng pháp cung cấp điện.
Do đặc thù hoạt động sản xuất và các yếu tố đe dọa tới điều kiện an

toàn lao động (cháy nổ khí, bục nớc, sập lò...), nên mỏ than hầm lò luôn
đợc coi là hộ tiêu thụ điện đặc biệt quan trọng. Không giống nh phần lớn
các xí nghiệp công nghiệp sản xuất tập trung, các xí nghiệp mỏ thờng đợc
cung cấp điện theo mô hình: lới cao áp quốc gia -> lới phân phối -> lới hạ
áp. Hiện nay ở Việt Nam, lới phân phối có các cấp điện áp đợc áp dụng nh
sau: 3, 6, 10, 35kV; lới hạ áp khu vực có: 380, 660V.
Tùy theo độ sâu, diện tích của vỉa than và cấp điện áp làm việc của các
thiết bị điện sử dụng trong hầm lò, trên thế giới từ lâu nay phổ biến hai
phơng pháp cung cấp điện nh sau:

1.3.21.1 Cấp điện qua giếng.
Phơng pháp này đợc áp dụng cho mỏ sâu. Trạm chính của mỏ nhận
điện cao áp từ lới quốc gia, chuyển hạ cấp điện áp xuống lới phân phối,
thờng là 6kV. Điện áp này đợc dẫn từ trạm biến áp chính (T.B.A.C) hoặc
trạm phân phối trên mặt bằng qua lò giếng (thờng là giếng phụ) tới các trạm
biến áp di động (T.B.D) hoặc cố định (T.B.C) trong lò, với mô hình chung nh
minh họa nêu trên hình 1.9a. Trạm phân phối trung tâm hầm lò (T.P.T.H)
thờng đợc bố trí lắp đặt cạnh sân giếng, lân cận với trạm bơm thoát nớc
chính và trạm chỉnh lu.

1.3.2.2 Cấp điện qua lỗ khoan.
Phơng pháp này nói chung chỉ áp dụng cho các mỏ nông, khi các vỉa
than nằm sâu nhất không quá 300m. Theo phơng pháp này, điện hạ thế đợc
cấp thẳng từ trạm chính hoặc từ các biến áp phân phối đặt trên mặt bằng đến
tận lò chợ, dẫn cáp qua lỗ khoan hoặc thợng thông gió. Nh vậy sơ đồ này
không có trạm phân phối ngầm. Mô hình cung cấp điện theo phơng án này
đợc minh họa trên h×nh 1.9b.


Hình 1.2 Mô hình cung cấp điện khu vực khai thác

a/ Qua giếng; b/ Qua lỗ khoan.
Phơng pháp cung cấp điện đối với mỗi khu vực, kết cấu và thông số
mạng điện hạ áp khu vực mỏ đợc tính toán dựa trên phơng pháp mở vỉa;
phơng pháp khai thác, vận chuyển than, đất đá; chiều dài vỉa, sản lợng vỉa;
mức độ trang bị cơ giới hoá khai thác than Mỗi đơn vị khai thác đợc cấp
điện từ trạm biến áp khu vực 6/0,4kV. Chủ yếu các trạm biến áp khu vực đặt
trong hầm lò, đợc cung cấp điện qua lò bằng, giếng nghiêng hoặc giếng đứng
từ trạm biến áp chính trên mặt bằng theo đờng dây trên không và cáp điện
6kV. Các trạm đặt trong hầm lò chủ yếu sử dụng các máy biến áp phòng nổ
của Nga (TKB và TCШBП-160, 180, 240, 320kVA), Ba Lan (JTZSB315kVA), Trung Quèc (KBSGZJ…)… Có thể đặt chúng cố định hoặc di
chuyển định kỳ nhằm cung cấp điện áp 380V đến các điểm phân phối điện hạ
áp của các công trờng khai thác bằng cáp cứng và cáp mềm đặt theo đờng
lò. Có một số rất ít trờng hợp trạm biến áp khu vực 6/0,4kV đặt ở ngoài cửa
lò, sử dụng máy biến áp kiểu thông thờng. Hiện nay, các máy biến áp khu
vực ở các mỏ hầm lò Quảng Ninh làm việc với hƯ sè mang t¶i chđ u n»m
trong kho¶ng β = 0,3ữ0,83, ngoài ra có một số ít số máy biến ¸p lµm viƯc víi
β ≈ 1,1 tËp trung chđ u ở mỏ Mạo Khê. (bảng 1.5).
Các sơ đồ nguyên lý cung cấp điện hạ áp điển hình của các mỏ khảo
sát: Mạo Khê, Vàng Danh, Hà Lầm, Thống Nhất, Dơng Huy, Khe Chàm và
Mông Dơng đợc thể hiện trên các hình PL1.8 ữ PL1.14.


1.3.3 Kết cấu của lới hạ áp.
Các mạng điện hạ áp khu vực mỏ than hầm lò Quảng Ninh, có tổng
chiều dài mạng tính theo khu vực khai thác không lớn L=0,26ữ2,85km (trung
bình L=0,9km), phân nhánh không nhiều, có từ 1ữ4 nhánh; số thiết bị đấu vào
mạng ít N=8ữ47 (trung bình N=43); chiều dài xa nhất từ máy biến áp đến phụ
tải Lxn=0,178ữ1,09km (trung bình Lxn=0,6ữ0,65km) bảng 1.5 và PL1.4. Mạng
cáp điện hạ áp mỏ hầm lò thờng sử dụng loại cáp có điện áp đến 1000V chủ
yếu do Nga sản xuất (C, C, , , ) chỉ một số

lợng rất nhỏ là cáp do Trung Quốc sản xuất (UPQ, MYP, MCP, MZ,
UCPQ). Thời gian cáp điện sử dụng trong mỏ hầm lò từ vài tháng đến hàng
chục năm. Tuổi thọ của cáp điện mỏ ở những đờng lò chịu tác động của đất
đá, hay phải chịu sự di chuyển thờng xuyên khoảng 2ữ3 năm, còn ở những
đờng lò tĩnh nơi ít bị tác động phá hoại trực tiếp của môi trờng khoảng
8ữ15năm.

Bảng 1.5 Đặc điểm và tình trạng làm việc của
hệ thống điện hạ áp mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
Đặc điểm và tình trạng làm việc của
hệ thống điện hạ áp 380V mỏ than hầm lò QN.
Chiều dài
Tổng số
Hệ số
Tổng chiều
mạng xa nhất
thiết bị
mang tải
dài mạng
TT Tên mỏ than máy biến
Số
từ máy biến
đấu vào
cáp điện hạ
áp đến phụ tải mạng N, nhá
áp,
áp L, km
nh
Lxn, km
cái

Lmin
1
2
3
4
5
6
7

Mạo Khê
Vàng Danh
Hà Lầm
Thống Nhất
Dơng Huy
Khe Chàm
Mông Dơng
Trung bình

0,45-1,1
0,4-0,69
0,44-0,72
0,3-0,83
0,43-0,75
0,48-0,52
0,47-0,81
0,3-1,1

Lmax

0,26 2,091

0,45 2,85
0,561 2,34
0,43 1,59
0,44 1,79
0,419 1,747
0,335 2,2
0,41-2,09

Lxn min

Lxn max

0,225
1,09
0,285
0,87
0,34
0,78
0,27
0,935
0,4
0,96
0,219 0,838
0,178
0,87
0,27-0,906

Nmin Nmax
8
47

11
25
9
18
13
42
12
28
11
35
12
28
12,3-34,7

1-4
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
1-4