Jak zajistit bezpečnou těžbu černého uhlí v prostředí plném nebezpečí výbuchu plynů a hořlavých prachů? S rostoucími nároky na těžbu v ostravsko-karvinských dolech se elektrická energie stala klíčovým prvkem, avšak s touto výhodou přicházejí i nebezpečí. Přečtěte si o inovativních řešeních a modernizovaných technologiích, které přináší nevýbušné závěry a vysokonapěťová pole pro těžbu černého uhlí. Bezpečnost a vysoké výkony jdou ruku v ruce ve světě, kde každý krok musí být promyšlen a zabezpečen.

Mechanizace v těžbě černého uhlí

Se zvyšujícími se nároky na těžbu černého uhlí v ostravsko-karvinských dolech se lidská a někdy dokonce i koňská síla musela nahradit mechanizací s vyššími výkony.  Již dříve používaný tlačený vzduch byl drahý a tak se začala v dolech využívat elektrická energie – pro pohony, osvětlení, signalizaci, komunikaci, měření a regulaci. 

Elektrická energie má samozřejmě nebezpečné vlastnosti – tepelné a dynamické účinky při poškození izolačních vlastností elektrických zařízení. 

Nevýbušný závěr: bezpečná energie v nebezpečném prostředí

Ohrožení života působením elektrického proudu na organismus je ve všech prostředích. V prostředích s nebezpečím výbuchu plynů a hořlavých prachů nemusí být elektrická zařízení v poruše. 

Při spínání a rozpojování obvykle kontakty elektrických přístrojů jiskří, žárové zdroje světla jsou teplé a také nebezpečné. Při zapálení určité koncentrace metanovzdušné směsi dochází k výbuchu a při rozvíření a následném výbuchu uhelného prachu nacházejícího se v blízkosti jsou následky obzvláště strašlivé. Oběťmi jsou stovky horníků.

Ale bez elektrické energie to nejde!  

Absolutní zvýšení bezpečnosti ve výše uvedeném prostředí má řešení – nevýbušný závěr. Tento závěr není hermeticky uzavřen, výbušná směs se dovnitř závěru z okolí dostane. Pokud uvnitř v pevném závěru dojde k zapálení výbušné směsi a výbuchu, horké plyny se přetlakem postupně přenesou ze závěru ven do okolí. Avšak přes přesně definované spáry závěru (pro každý typ výbušné směsi musí být striktně dodrženy) se horké plyny ochladí natolik, že nedojde k zapálení výbušné směsi okolo pevného závěru.

Zní to jednoduše, ale ve skutečnosti je to složitý obor. Dodržování stanovených požadavků při výrobě nevýbušných závěrů kontrolují státní instituce a zkoušky nevýbušných závěrů provádějí certifikované zkušebny. Certifikovaná státní zkušebna nevýbušných závěrů sídlí v Ostravě-Radvanicích, státní zkušebna výdržnosti závěrů při působení elektrického oblouku sídlí v Praze-Běchovicích.

ROK6 aneb bezpečné rozvodné pole pro vysokonapěťový provoz v dolech

Pro rozvod a spínání vysokého napětí (síť IT, 6000V) v dolech pro těžbu černého uhlí bylo sestaveno a vyráběno rozvodné pole s označením ROK6. Původně byly tyto nevýbušné pole vyráběny v Polsku. V dolech OKD jich bylo v provozu až 750. V rozvodném nevýbušném poli ROK6 vážícím asi 1100 kg bylo elektrické vybavení stejné jako v běžné kobce v povrchové rozvodně – kabelové koncovky (v ROK6 samozřejmě speciální nevýbušné), sběrnice, přípojnicový odpojovač, vývodový odpojovač, uzemňovač, přístrojové transformátory proudu a napětí, ochranné nadproudové moduly, výkonový vypínač a ovládací a signalizační prvky.

Prevence utržení šroubů při hoření elektrického oblouku v poli ROK6

Největším problémem rozvodného pole ROK6 bylo nalézt řešení, aby při hoření elektrického oblouku uvnitř nevýbušného závěru nedocházelo k utrhnutí šroubů víka vlivem působení obrovského tlaku v hlavní komoře pole ROK6. I tento případ nastal, deset šroubů M12 držících uzávěr hlavní komory (víko) bylo utrženo a uzávěr letěl vzduchem.

Řešením uvedeného problému byla montáž ochlazovacího zařízení na závěry všech komor, ve kterých může dojít k hoření elektrického oblouku. 

Ochlazovací zařízení se nazývá pohlcovač ohně a konstrukčně je řešeno svazky mosazných destiček se štěrbinami a náplněmi s křemičitým pískem. Při hoření elektrického oblouku v komoře vzniká vysoký tlak hořících zplodin. Hořící zplodiny jsou pohlcovačem ohně ochlazeny a odváděny z komory do okolí. Pro představu – tlak při elektrickém zkratu v hlavní komoře bez pohlcovače ohně dosahoval až 80 barů. Při použití pohlcovače ohně vzniká v hlavní komoře tlak maximálně 11 barů.

Modernizovaný nevýbušný závěr s odolností vůči elektrickému oblouku

Nevýbušný závěr i přes všechny uvedené konstrukční úpravy není schopen odolávat působení elektrického oblouku v komoře déle než cca 0,65s. 

Při zkouškách na certifikované zkušebně v Praze-Běchovicích bylo odzkoušeno modernizované pole společnosti Q-ELEKTRIK a. s. s označením ROK6-Q. Při elektrickém obloukovém zkratu velikosti proudu 16kA došlo vlivem obrovské teploty a přetlaku v komoře k propálení ocelové stěny komory za 0,65s.

Nutností provozovatelů nevýbušných polí ROK6-Q je vypínat pole ROK6-Q při obloukovém zkratu uvnitř komor nadřazenými ochrannými prvky, a to v čase do 0,5s!

ROK6-Q: vysokonapěťové pole s měřením a vakuovým vypínačem

Rozvodné pole ROK6-Q je vybaveno moderním elektrickým zařízením. Třífázové měření elektrického proudu a napětí, měření a vyhodnocení izolačního stavu vývodu před zapnutím pod napětí 6000V, digitální mikroprocesorová ochrana s moduly pro měření fázových a zemních proudů s vyhodnocením směru poruchy, možnost místního a dálkového zapnutí vakuového vypínače, monitorování a komunikaci s nadřazeným systémem. Pole ROK6-Q má vyvedeny dvě smyčky zajištěného provedení pro možnost vypnutí vakuového vypínače – externí vypnutí. 

Samozřejmostí všech polí ROK6-Q je možnost provozovat pole jednotlivě nebo možnost spojování polí do baterií a vytvořit celou rozvodnu.