Giáo trình cung cấp điện_Chương 8_Cung cấp điện hầm mỏ doc

Ch.8. CCĐHầm mỏ
229
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 m
3
/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

230
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
231
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
232
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-
1500K
ЭР-
1500
ЭРШР-
4500/25
Tốc độ di chuyển,
km/h
0,55 0,88 0,48 0,12
Năng suất, m
3
/h 1000 5600 1500 4500
Công suất động cơ,
kW
250 2500 320 1000
Điện áp, kV 3,3; 6 6 6 6
Ch.8. CCĐHầm mỏ
233
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-
39-6
AKH-2-15-57-
10
AKZ-13-
46-6
AKZ-13-
46-6
Công suất động cơ,
kW
320 630 630 630

Số lượng động cơ,
cái
1 1 1 2
Ch.8. CCĐHầm mỏ
234
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
a)
b)
Hình 8.2. Vận chuyển sản phẩm ở khu vực mỏ: a) Tời; b) băng truyền
Ch.8. CCĐHầm mỏ
235
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.
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
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
b
a
c
d
Ch.8. CCĐHầm mỏ
236
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.
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
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.
Ch.8. CCĐHầm mỏ
237
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)
Điểm làm
việc
Hình 8.6. Các đặc tính của máy bơm
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
khác nhau. Căn cứ vào độ rọi yêu cầu có thể
xác định khoảng cách trung bình giữa các đèn
như sau:
Hình 8.
5
. Các máy bơm thoạt nước hầm lò
a) Máy bơm trục đứng; b) Máy bơm trục ngang
b)
hút xả

hút
xả
a)
1
2
3
4
5
Ch.8. CCĐHầm mỏ
238
Đối với tầng khai thác khoảng cách giữa các đèn được chọn là L
đ1
= 58
m, theo đường tời nghiêng là L
đ2
= 78 m, ở điểm tập kết không dưới 3 đèn.
Như vậy số lượng đèn cần thiết được xác định theo biểu thức:





tk
n
i
i
đđ
đ
N
L

ll
L
l
n
1
2
32
1
1
đèn; (8.1)
Trong đó:
1
l - chiều dài tầng khai thác là, m;
2
l - khoảng cách từ cửa sổ tầng khai thác đến đoàn tàu vận chuyển, m;
3
l - khoảng cách đến thiết bị chất tải, m;
N
i
– số lượng đèn cần thiết ở điểm tập kết thứ i;
n
tk
– số lượng điểm tập kết sản phẩm.
Công suất đặt của đèn chiếu sáng:
P
cs
= n
đ
P
đ

.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:
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
Ch.8. CCĐHầm mỏ
239
kVA
Р
S
đmđđ
đi
cs
,
cos10
3




; (8.2)
Trong đó:
P
đi
– 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:
P
tt
=k
nc
P
ni
. (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:
hd
sd
sdnc
n
k
kk





1
;
Trong đó:
k
sd
- hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị điện;
n
hd
– 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
240



n
i
insdi
MnsdM
PPnc
Pk
Pk
k
1

.
.
)1(

(8.4)
Trong đó:
P
nM
– công suất định mức của động cơ lớn nhất trong nhóm;
P
ni
– tổng công suất định mức của tất cả các thiết bị trong nhóm không kể
thiết bị lớn nhất.
k
sdM
và k
sdi
– 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:
P

tt
= k
tM
P
ni
(8.5)
Trong đó:
k
tM
– hệ số tham gia vào cực đại của nhóm thiết bị:
k
tM
= 0,75  0,85 đối với các nhóm thiết bị dưới hầm lò;
k
tM
= 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
Tên thiết bị k
sd
cos

Tên thiết bị k
sd
cos


Máy nén công suất: Máy đào một gàu 0,7
Ch.8. CCĐHầm mỏ
241
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
hoặc lồng
0,7 0,7
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
lò
0,6 0,7
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
bộ
0,7 0,8 Xưởng cơ khí 0,3 0,65
Máy quạt chính c.
suất:
Nhà hành chính 0,6 0,7
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
Máy bốc dỡ 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):





1
1

n
itMiMtttt
PkPP
tt.
Trong đó:
Р
tt M
– giá trị phụ tải tính toán lớn nhất trong các nhóm thiết bị được cung
cấp từ tủ phân phối;
Р
tt.i
, – giá trị phụ tải tính toán của nhóm thứ i (trừ nhóm lớn nhất);
Ch.8. CCĐHầm mỏ
242
n – số nhóm tải;
k
tMi
– hệ số tham gia vào cực đại của nhóm thiết bị thứ i, có thể lấy theo gợi
ý trong bảng 8.4.
Công suất phản kháng và công suất toàn phần được xác định theo các
biểu thức (2.62):
Q
tt

= P
tt
.tg
tb
và
tb
tt
tt
P
S

cos



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.
Bảng 8.4 Hệ số tham gia vào cực đại k

tM
của các nhóm thiết bị hầm mỏ
Nhóm thiết bị điện Dưới hầm lò Trên mặt đất
Động lực 0,85 0,8
Chiếu sáng 1 0,7
Hình 8.
8
.
Sơ đ
ồ phân phối điện hầm mỏ
Tủ phân phối
M
Ch.8. CCĐHầm mỏ
243
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
Loại TBA
S
nB
,
kVA
Sơ cấp
Thứ
cấp
U
k
, % I
0
, %
P
k
P
0
KТПH 250 6000 400 4,5 4 3,7 0,66
Ch.8. CCĐHầm mỏ
244

250/6/0,4
KТПH
400/6/0,4
400 6000 400 4,5 3,5 5,5 0,92
KТПH
630/6/0,4
630 6000 400 4,5 3 7,6 1,31
ТСВП
400/6/0,69
400 6000 690 3,5 3 20,70 3,60
ТСВП
1000/6/1,2
1000 6000 1200 5,5 4 26,30 6,00
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
245

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 35
0
C 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
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 cắm 36V
R - Điện trở sấy
OF1-OF5 - Aptomat mạch thứ cấp
OF - Aptomat
SA1 - Bộ kiểm tra điện áp
Xuất tuyến
Hình 8.9 Sơ đồ trạm biến áp hợp bộ di động
a) Sơ đ
ồ nguy
ên lý; b)
–
D

ạng bao quát
a)
b)
Ch.8. CCĐHầm mỏ
246
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
kế.
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
247
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
a
b
- Không quá ba máy đào một gàu thể tích đến 5 m
3
và 2

3
TBAPX công suất mỗi trạm đến 630 kVA;
- Không quá một máy đào một gàu thể tích 15 m
3
và một
TBAPX công suất đến 630 kVA;
- Không quá năm TBAPX công suất mỗi trạm đến 630 kVA;
- Không quá hai máy đào rotor năng suất lý thuyết đến
1300m
3
/h và một TBAPX công suất đến 630 kVA;
- Không quá một máy đào kiểu rotor năng suất trên 1300 m
3
/h
và m
ột TBAPX công suất đến 630 kVA.
Ch.8. CCĐHầm mỏ
248
đấu nối vào mỗi đường dây di động cần được tuân thủ theo các điều kiện như

sau:
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
vệ;
- 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
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.
Ch.8. CCĐHầm mỏ
249
hệ thống sau: (hình 8.10):
1. Các hộ tiêu thụ trên mặt đất;
2. Hệ thống cung cấp điện cao áp dưới hầm mỏ;
3. Hệ thống cung cấp điện cho các thiết bị tĩnh tại;
4. Hệ thống cung cấp điện cho các thiết bị di động.
a) Sơ đồ cung cấp điện cho khu vực mỏ lộ thiên
Đối với các thiết bị điện ở mỏ lộ thiên, việc cung cấp điện có thể được
thực hiện theo sơ đồ hình tia, sơ đồ đường trục, hoặc sơ đồ hổn hợp. Đường
trục chính có thể xây dựng dọc hoặc ngang mặt cắt khu vực mỏ. Các thiết bị

điện được đấu vào qua trạm phân phối lộ thiên và qua các cơ cấu chuyển đổi.
Các nhánh rẽ được xây dựng dưới dạng đường dây trên không hoặc đường
cáp.
b) Cung cấp điện cho các thiết bị sân giếng
Trong buồng trạm biến áp phân xưởng và trạm tháo nước chính và ở
khu vực sân giếng có thể lắp đặt các thiết bị sau: máy bơm thoát nước chính,
các cơ cấu vận chuyển và bốc dỡ (băng truyền, máy đẩy, máy đảo), các thiết
bị phục vụ giếng khoan (máy bơm, máy đào), các thiết bị cung cấp cho mạch
tín hiệu, tự động, chiếu sáng v.v. Các thiết bị này được cung cấp điện từ
TBAPX. Phụ thuộc vào loại động cơ máy bơm của trạm tháo nước chính (cao
hay hạ áp) người ta áp dụng các sơ đồ cung cấp cho thiết bị sân giếng (hình
8.11).
TBAC
M
M
MB
TBAPX
a)
b)
TBAC
M
M
MB
TBAPX
Ch.8. CCĐHầm mỏ
250
Ở sơ đồ hình 8.11a tất cả các thiết bị dưới 1000 V được cung cấp từ hai
máy biến áp làm việc đặt tại trạm biến áp phân xưởng. Công suất mỗi máy
được tính toán với điều kiện đảm bảo cung cấp cho tất cả các thiết bị sân
giếng, kể cả các động cơ của máy bơm tháo nước chính. Để thực hiện sơ đồ

này thường người ta sử dụng các máy biến áp di động (hoặc trạm biến áp di
động) công suất 400 630 kVA.
Sơ đồ hình 8.11b sử dụng khi các máy bơm của trạm tháo nước chính
có các động cơ trên 1000V (thường là 6 kV). Các động cơ nhận điện trực tiếp
từ thanh cái tủ phân phối 6 kV của trạm biến áp phân xưởng, các thiết bị còn
lại của sân giếng nhận điện từ hai máy biến áp của TBAPX. Công suất của
mỗi máy cần được tính chọn sao cho đảm bảo cung cấp cho phụ tải của các
thiết bị hạ áp ở sân giếng.
c) Sơ đồ cung cấp điện dưới hầm lò
Cung cấp điện cho các thiết bị dưới hầm lò được thực hiện từ trạm biến
áp chính qua trạm biến áp trung tâm dưới lòng đất và trong một số trường hợp
– trực tiếp từ trạm biến áp chính qua các giếng khoan.
Trong bất kỳ trường hợp nào cũng cần thực hiện việc cung cấp riêng
biệt cho các thiết bị điện dưới hầm lò, tức là mạng cung cấp cho các thiết bị
dưới đất độc lập với các mạng điện cung cấp cho các thiết bị trên bề mặt.
Cung cấp riêng biệt là một trong những biện pháp nâng cao độ an toàn và tin
cậy cung cấp điện dưới hầm lò, nó nhất thiết phải được áp dụng để thiết kế hệ
thống cung cấp cho các thiết bị mới và cải tạo mạng điện đang hoạt động.
Việc cung cấp riêng biệt cho các thiết bị dưới hầm cho phép:
Hình 8.11. Sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị sân giếng:
a) – Khi có các trạm bơm hạ áp; b) – Khí có các trạm bơm cao áp
TBAC – trạm biến áp chính; TBAPX – trạm biến áp phân xưởng;
MB – Máy bơm thoát nước
Ch.8. CCĐHầm mỏ
251
- Ngăn ngừa sự hư hỏng cách điện khi xẩy ra sự cố ở các thiết bị điện
trên mặt đất hoặc trong các mạng điện của các đối tượng cung cấp điện
khác (ngắn mạch chạm đất, quá điện áp khí quyển v.v.);
- Tự động kiểm tra và cắt dòng điện rò (ngắn mạch chạm đất) bởi các cơ
cấu bảo vệ chống ngắn mạch chạm đất;

- Hạn chế điện thế trên vỏ thiết bị điện;
- Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện;
- Giảm ảnh hưởng xấu của các thành phần sóng hài bậc cao đối với mạng
điện dưới hầm lò và hạn chế sự dao động điện áp khi đóng cắt các thiết
bị công suất lớn;
Thiết kế cung cấp điện riêng biệt cho các thiết bị dưới hầm cần sử dụng
số lượng tối thiểu máy biến áp. Thường các máy biến áp được sử dụng là loại
điều biến ba pha ba cuộn dây, máy biến áp với cuộn dây phân tách phía hạ áp
và máy biến áp cách ly.
Phụ thuộc vào độ sâu của hầm, có thể áp dụng các sơ đồ cung cấp điện
sau:
1. Các thiết bị dưới hầm có độ sâu trên 300m được cung cấp điện theo sơ đồ
điện áp 6 kV đặt trong ống dẫn;
2. Các thiết bị dưới hầm có độ sâu dưới 300m và ở cách xa đường dẫn được
cung cấp điện qua các lỗ khoan.
Đặc điểm khác biệt của hầm cụt là sự gián đoạn cung cấp điện có thể
dẫn đến sự tích lũy khí đốt và sẽ dẫn đến sự cháy nổ, đe dọa đến tính mạng
người thợ mỏ, do đó tất cả các thiết bị tiêu thụ điện ở đây được coi là phụ tải
loại I. Sơ đồ cung cấp điện nhất thiết phải có nguồn dự phòng. Sơ đồ cung cấp
điện phải có độ tin cậy cao như phân đoạn thanh cái, phân đoạn đường dây
v.v.
d) Sơ đồ cung cấp điện cho tổ hợp máy đào
Đặc điểm của máy đào là luôn luôn thay đổi vị trí trong quá trình làm
việc, vì vậy sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị này được thực hiện với sự trợ
Ch.8. CCĐHầm mỏ
252
giúp của các rulo cáp mềm, có thể thay đổi chiều dài đường dây. Có thể áp
dụng ba phương án xây dựng sơ đồ cấp điện cho các tổ hợp máy đào:
Phương án 1: Cung cấp điện trực tiếp từ trạm giảm áp chính (hình 8.12a) với
đường dây phân phối 610kV. Điểm kết nối dùng để liên kết đường dây phân

phối với đường cáp mềm.
Phương án 2: Cấp điện cho tổ hợp máy đào qua trạm biến áp dẫn sâu
35/610kV (hình 8.12b) với rulô cáp mềm gắn ngay trên máy đào.
Phương án 3: Cấp điện cho tổ hợp máy đào với sự tham gia của trạm biến áp
dẫn sâu đặt ngay trên tổ hợp máy (hình 8.10c). Phương án này thường áp dụng
cho các tổ hợp máy công suất rất lớn.
Hình 8.12. Sơ đồ cung cấp điện cho tổ hợp máy đào:
a) Trực tiếp từ trạm biến áp chính; b) Qua trạm biến áp di động dẫn sâu;
c) Với trạm biến áp dẫn sâu gắn ngay trên máy đào.
1 – Trạm biến áp chính; 2 - ĐD 610kV; 3 - ĐD 35kV; 4 - Điểm kết nối;
5 - TBA dẫn sâu 35/610kV; 6 - Cáp mềm; 7 - Máy đào; 8 - TBA 35/6
kV lắp trên máy đào.

6
4
1
7
a)
2

6
5
1
7
b)
3

c)
6
4

1
8
3
Ch.8. CCĐHầm mỏ
253
8.5. Lựa chọn phương án cung cấp điện hầm mỏ
8.5.1. Khái quát chung
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho các thiết bị dưới hầm lò phụ
thuộc vào rất nhiều nhân tố:
- Công suất và vị trí của các thiết bị điện dưới hầm và trên mặt đất;
- Chiều sâu của hầm lò, kích thước của khoảng làm việc, hệ thống khai
thác, độ xa của các vỉa tầng so với sân giếng của hầm lò (nguồn cung
cấp chính);
- Phương pháp mở vỉa và số lượng vỉa tầng khai thác;
- Điện áp cung cấp cho các thiết bị trong hầm lò;
- Số lượng và công suất các thiết bị dùng điện và loại phương tiện vận
chuyển trong hầm lò;
- Điện áp trên thanh cái trạm biến áp của hệ thống điện quốc gia gần
vùng mỏ v.v.
Các trạm biến áp phân phối chủ yếu được chọn loại hợp bộ. Mạng điện
cung cấp và phân phối tạm thời được xây dựng bằng các đường cáp với tiết
diện chọn theo dòng điện đốt nóng có xét đến điều kiện đặt cáp. Việc lựa chọn
sơ đồ cung cấp điện trong nhà và ngoài trời phụ thuộc vào yêu cầu độ tin cậy,
liên quan đến loại phụ tải (loại I, II và III). Bài toán lựa chọn sơ đồ cung cấp
điện được thực hiện theo các điều kiện sau:
- Ở chế độ bình thường tất cả các đường dây và máy biến áp phải ở trạng
thái làm việc;
- Ưu tiên cho các sơ đồ đường trục;
- Mỗi đường trục cấp cho tối đa hai trạm biến áp công suất 1600 kVA,
hoặc ba trạm biến áp công suất 1000 kVA, hoặc bốn trạm biến áp công

suất dưới 1000kVA.
- Cung cấp điện cho phụ tải loại I và loại II phải được thực hiện từ các
trạm biến áp hai máy, việc cung cấp điện cho các trạm biến áp phải
được bố trí với hai đường dây từ các nguồn độc lập. Ở chế độ bình