Горная промышленность  –  одно из важнейших направлений деятельности современного человека. В эту отрасль входит не только разведка и добыча полезных ископаемых, но и их первичная обработка до стадии полуфабрикатов: нефти, металлов, минерального энергетического сырья. Само собой, масштабная разработка месторождений была бы невозможна без развитой кабельной сети. На базе такой взаимосвязи была построена целая подотрасль – горные кабели.

Выход из строя горного кабеля  –  это опаснейшая неисправность, которая может привести и к колоссальным финансовым потерям, и к человеческим жертвам. Как и почему это происходит? Мы исследовали актуальную статистику и готовы поделиться с вами результатами!

Историческая справка

• 1880-е гг. Первый опыт внедрения электроэнергии в горную промышленность: установка стационарного освещения и электрификация объектов.
• 1885 год, Германия. Первый свод правил по изготовления взрывозащищенного оборудования на добывающих предприятиях.
• 1900-1906 год. Электропривод на основе трехфазного переменного тока. Создание первой пусковой аппаратуры, кабелей и электродвигателей для горной промышленности.
• 1920-1940-е гг. Внедрение дистанционного управления на объектах добывающей промышленности.
• 1950-е гг. Первые взрывобезопасные трансформаторы, высоковольтные выключатели с безмасляным гашением дуги, пускатели с искробезопасными цепями управления.

«Так зарождался газ»: Скважина №20 газового промысла №2, ст. Ленинградская. Источник: ПАО Газпром

Рост мощности горного оборудования вызвал необходимость перехода на более высокое напряжение, внедрения передвижных подстанций, негорючих экранированных кабелей, переключательных пунктов, системы опережающего отключения и автоматической газовой защиты.

Виды и назначение

Кабель для горной промышленности должен строго соответствовать условиям его эксплуатации, ведь его конструкция в значительной степени определяет безопасную работу сети. Для передачи и распределения электроэнергии на объектах применяются бронированные и гибкие кабели.

Согласно актуальным нормам, для передачи и распределения электрической энергии на объектах горной промышленности в зависимости от назначения применяются:

• Бронированные кабели с ПВХ-ной, резиновой или бумажной изоляцией – для новой стандартной прокладки под углом свыше 45°;
• Бронированные кабели на напряжение 6 (10) кВ и 660 (1140) В повышенной гибкости и прочности – для присоединения КТП и РП участков;
• Гибкие экранированные кабели – для питания передвижных ГММ;
• Гибкие экранированные кабели повышенной прочности – для питания выемочных машин;
• Особо гибкие экранированные кабели – для участка линии между ручным электросверлом и муфтой;
• Бронированные кабели в свинцовой или ПВХ-оболочке  –  для стационарных осветительных сетей.

«Особые требования к продукции в условиях проведения горных работ – это механическая прочность и безопасность, что привело к необходимости использования высококачественной резины, устойчивой к механическим воздействиям». Источник: Prysmian Group

Примеры кабелей используемых в горной промышленности: КГВШ, КГПЭ, КГПЭ-Т, КГПЭ-ХЛ, КГРВШ, КГРШ, КГТЭкШ, КГТЭкШ-Т КГЭ, КГЭ-Т, КГЭ-ХЛ, КГЭЖТШ, КГЭЖТШ-Т, КГЭЖШ, КГЭЖШ-Т, КГЭН, КГЭН-Т, КГЭНШ, КГЭНШ-Т, КГЭС, КГЭСУЛ, КГЭТ, КГЭТН, КГЭТС, КГЭТС-Т, КГЭТШК, ГЭТШ-Т, КГЭШ, КГЭШ-Т, КОГРВЭШ, КОГРВЭШ-Т, КОГРЭШ

Кабели общепромышленного назначения допускаются к применению на объектах горной промышленности только на основании заключения Макеевского НИИ.

Факторы риска

Электроснабжение месторождений имеет ряд особенностей, обусловленных технологией ведения горных работ и особыми условиями эксплуатации электрооборудования и электрических сетей.

Ключевая особенность производственный объектов, применяющих в работе горные кабели  –  это масштабное рассредоточение машин и механизмов как по периметру, так и в глубину. Таким образом образуется сложная сеть из множества подстанций и переключательных пунктов.

Северо-русское месторождение, ЯНАО. Кабели для всех производственных площадок производит ТПД Паритет. 

Обслуживание кабельных сетей горного производства  – это отлаженный производственный процесс, включающий в себя множество тонкостей.

Все высоковольтные кабели на горнорудном производстве подлежат обязательному экранированию для обеспечения автоматического отключения поврежденного кабеля.

Согласно сложившейся практике, в эксплуатации кабельных линий основными причинами повреждений являются:

• заводской брак,
• неправильная прокладка кабеля в траншее,
• укладки на эстакаду,
• механические повреждения из-за раскопок вблизи трассы залегания кабельных линий,
• внутренние перенапряжения в сети,
• продолжительная перегрузка кабеля по току,
• неправильный монтаж соединительных и концевых муфт кабеля,
• коррозия кабельной оболочки,
• старение изоляции.

Виды повреждений

Повреждение кабельных линий – одна из наиболее распространенных причин аварий на производствах, возгораний и пожаров. Источник: https://engineservice24.ru/

Из-за влияния вышеописанных факторов, воздействия на кабель, в кабельных сетях возникают следующие виды повреждения:

• Однофазные замыкания – самый распространенный и малоопасный вид повреждения в высоковольтных кабельных сетях.
• Междуфазные замыкания кабельных сетей, которые можно разделить на два вида. Первый вид повреждений характерен переходным сопротивлением близким к нулю. Второй вид замыкания возникает, если между жилами имеется большое переходное сопротивление.
• Обрыв жилы. Данный вид повреждения возникает в результате перемещения слоев почвы в местах установки муфт, в результате которых происходит вытягивание кабельных жил.
• Механические повреждения обрыва кабеля, возникающие из-за неправильной эксплуатации кабеля в открытом пространстве.
• Повреждения кабельной оболочки из-за проникновения влаги и повреждений изоляции.
• Замыкание на землю.

Основа современной нефтедобычи, горнорудной промышленности и энергетики – это бронированный кабель, обладающий усиленной защитой от внешних механических факторов. Статистика подтверждает, что использование бронированного кабеля на месторождении способно существенно сократить время простоя оборудования.

Характер и вид повреждения кабельной линии определяется с помощью мегаомметра и омметра. Устройство производит измерения на незаземленным кабеле между жилами и жилой/оболочкой. Таким образом выявляются однофазные и междуфазные повреждения.

В нестандартных ситуациях механизм поиска неисправности несколько иной. При анализе повреждения устанавливаются характеристики дефекта, в зависимости от которых определяются дальнейшие действия. При предварительной локализации дефекта место повреждения рассчитывается с точностью до одного метра. Точная локализация – мера, необходимая для ограничения объема экскавации грунта и минимизации времени ремонта.

Анализ практики

В результате анализа практики многолетней эксплуатации высоковольтных кабельных линий специалистами была представлена следующая статистика причин выхода горных кабелей из строя:

Основные причины выхода из строя горных кабелей

Зарубежный и отечественный опыт эксплуатации высоковольтных кабелей показывает, что максимальное количество неисправностей кабельных линий возникает спустя 10 лет эксплуатации. 

Заключение

Вывод в данном случае достаточно однозначен: в современное практике более половины зарегистрированных случаев повреждения горных кабелей вызвано механическими повреждениями, а потому профилактика такого вида неисправностей требует сегодня особого внимания.

Одним из наиболее актуальных способов снижения рисков механических повреждений  –  это бронирование кабельной линии.

Рассматривая практику эксплуатации горных кабелей, можно сделать вывод, что средний срок службы линии обусловлен, в первую очередь, старением изоляции. Стоит отметить, что по последним данным большинство повреждений регистрируется значительно раньше установленного срока службы кабеля, но при этом позже даты окончания гарантии, что накладывает обязательства по ремонту и замене линии на эксплуатирующую компанию.