Tehnički normativi za električne instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom

UNIVERZITET U SARAJEVU ELEKTROTEHNIĈKI FAKULTET U SARAJEVU ODSJEK ZA ELEKTROENERGETIKU

Tehniĉki normativi za elektriĉne instalacije u rudnicima s podzemnom eksploatacijom Završni rad II ciklus studija

Mentor:

Kandidat:

Red.Prof.dr. Alija Muharemović

Enisa ŠEHIĆ

Sarajevo, avgust 2013.

2

IZJAVA

Izjavljujem da je napisani rad i tekst prezentiran master tezi originalan i da nema drugih izvora osim onih koji su navedeni u tekstu njegovim referencama korištenim u pisanju rada. TakoĊer, izjavljujem da u radu nije korišten materijal koji je prethodno publikovan ili napisan od neke druge osobe i koji je bio prihvaćen za dodjelu neke diplome ili stepena na univerzitetu ili drugoj visokoobrazovnoj ustanovi, izuzev onih pomenutih u referentiranoj literaturi.

3

Školska godina 2012./2013. Studij Bologna: V godina, X semestar Nastavnik:

Red.prof.dr. Alija Muharemović

Kandidat:

Enisa Šehić

Naziv rada:

Tehnički normativi za električne instalacije u rudnicima s podzemnom eksploatacijom

Kratak sadrţaj:

Trenutno je u upotrebi „Pravilnik o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom” uraĊen u ex Jugoslaviji 1991. godine. Imajući u vidu vaţnost rada ventilacije jame posebno je neophodno poklanjati paţnju projektiranju gasno ventilacionog sistema u jami gdje su definirane tehniĉke karakteristike i metodologija projektiranja izvoĊenja i odrţavanja informativno alarmnih sistema kao i propisanih mjera zaštite na radu pri izvoĊenju, korištenju i odrţavanju elektro ureĊaja i instalacija u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom. Napajanje rudnika elektriĉnom energijom izvodi se, ili preciznije reĉeno, mora se izvoditi u duhu i u skladu sa postojećim pravilnikom o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom koji je preuzet, kao i većina propisa od tadašnjeg Zavoda za standardizaciju. Što se tiĉe propisa iz oblasti rudarstva gotovo ništa nije uraĊeno u domaćoj vlastitoj reţiji poslije 1996. godine, osim malog broja preuzetih standarda ili direktiva EU. Stoga je tretman ove problematike veoma vaţan kako za istraţivaĉki segment tako i za standardizaciju. Postavka zadatka:

Ventilacija rudnika ima dvojaku funkciju: da stalnom izmjenom zraka u svim podzemnim prostorijama rudnika (jame) putem neprekidnog strujanja odrţava jamsku klimu pogodnu za rad i da razrjeĊuje koncentracije zagušljivih, otrovnih i eksplozivnih plinova i prašine uz njihovo odvoĊenje na površinu. U današnjim, savremenim rudnicima mehaniĉka ventilacija po pravilu jedini je pouzdan naĉin rješavanja ventilacijskih problema jame, a prirodna, odnosno toplinska depresija samo je jedan od faktora koji u pozitivnom ili negativnom smislu utjeĉe na tu mehaniĉku ventilaciju. Izvor aerodinamiĉkog potencijala i energije potrebne za strujanje u mehaniĉkoj ventilaciji je ventilator koji generira razliku pritisaka i prouzrokuje strujanje zraka. Sve prostorije u metanskoj jami svrstavaju se u prvi stupanj opasnosti od metana (iskljuĉena mogućnost da bude udio metana u zraku veći od 1%) i drugi stupanj opasnosti (koncentracija metana premašuje prethodnu granicu (upotrebljavaju se samo protueksplozijski zaštićeni elektriĉni ureĊaji). Treba objasniti pod kojim uvjetima se mogu koristiti elektriĉni ureĊaji u metanskim jamama sa prostorima I i II stupnja opasnosti od metana. TakoĊer, definirati naĉin obiljeţavanja tih ureĊaja shodno meĊunarodnim IEC standardima. Objasniti separatno provjetravanje ukljuĉivo mjesto i naĉin instaliranja elektromotora za ventilatore. U posebnom dijelu trebalo bi funkciju i ulogu kontrolnika (mreţnog – trajno nadziranje izolacije mreţe, te eliminacije slabog mjesta izolacije u mreţi, rasvjetni kontrolnik, kabelski kontrolnik, itd.), a posebno kontrolnik provjetravanja. Objasniti na koji naĉin kontrolnik uklapa ili isklapa elektriĉnu struju u funkciji koncentracije metana. 4

Definirati elektriĉne instalacije u podzemnim prostorijama (jamama) – naĉin instaliranja, uvjeti za ispitivanje ili atestiranje, spreĉavanje nastanka kratkih spojeva itd. Treba dati poseban osvrt na regulativu upotrebe elektriĉnih ureĊaja i instalacija u jamskim uvjetima odnosno napraviti analizu propisa u vezi primjene elektriĉnih ureĊaja u rudarskim jamama, mogućnosti primjene sistema, tehniĉke mjere zaštite (zaštita ograniĉenjem napona, zaštita od izravnog dodira, izoliranje, zaštita od napona greške, itd). U radu treba dati posebno naĉin eliminiranja kratkih spojeva i zaštitu od njih (izraĉunavanje vrijednosti struja kratkih spojeva, vrijednosti impedansi itd.). Osnovna literatura: [1] Muharemović, A., Boras, V., "Elektriĉne instalacije i mjere sigurnosti", ETF Sarajevo, 2009. [2] Pravilnik o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom. Dopunska literatura: Kandidat je duţan samostalno ili u saradnji sa nastavnikom i njegovim saradnicima pribaviti i obraditi dopunsku literaturu. Nastavnik: Red.prof.dr. Alija Muharemović

5

SAŢETAK S obzirom da je rijeĉ o specifiĉnim uvjetima koji vladaju u rudnicima s podzemnom eksploatacijom, potrebno je provesti posebne mjere kako bi se s tehno-ekonomskog aspekta uspješno sprovodilo vaĊenje korisne sirovine, pri ĉemu moraju biti ispunjeni svi preduslovi za osiguranje bezbjednosti rudniĉkog osoblja. U ovom radu razmatra se projektiranje i realizacija gasno-ventilacionih sistema s fokusom na tehniĉke propise. Naime, u upotrebi je još uvijek „Pravilnik o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom” uraĊen u ex Jugoslaviji 1991. U cilju prikaza relevantnog primjera, u radu je dat poseban osvrt na konkretan projekat sistema ventilacije Rudnika mrkog uglja Kakanj. Ključne riječi: tehnički normativi, električne instalacije, jamski zrak, rudnik s podzemnom eksploatacijom, ventilacija rudnika, ventilatori, zaštita, ureĎaji za alarmiranje.

ABSTRACT

Regarding the topic here that is about specific conditions in mines with underground exploitation, it is necessary to implement special measures so that successful digging of quality materials is achieved in technical-economical aspect in which also all the preconditions for safety measures for mine personnel have to be achieved. This thesis considers projection and realization of gas ventilation system with focus on technical regulations. Namely, to this date in use is "Regulatory rules for technical normative for electrical facilities, devices and installations in mines with underground exploitation" issued in ex Yugoslavia in 1991. Aiming to show a relevant example, in this thesis a special review is given for a specific project of the ventilation system in the black coal mine in Kakanj.

6

Sadrţaj SAŢETAK ............................................................................................................................................6 ABSTRACT .........................................................................................................................................6 Popis slika ............................................................................................................................................9 1.

UVOD .........................................................................................................................................10

2.

JAMSKI ZRAK .......................................................................................................................... 11 2.1. Hemijski sastav ........................................................................................................................11 2.2. Stalni sastav jamskog zraka .....................................................................................................12 2.3. Povremeni sastav jamskog zraka ............................................................................................. 13 2.4. Kategorizacija jama u zavisnosti od koncentracije metana .....................................................13 2.4.1. Nedostaci postojeće kategorizacije ...................................................................................14

3.

UVJETI KORIŠTENJA ELEKTRIĈNIH UREĐAJA U METANSKIM JAMAMA ................16 3.1. Naĉin obiljeţavanja elektriĉnih ureĊaja (IEC) ........................................................................17 3.2. Separatna ventilacija ................................................................................................................17

4.

VENTILACIONI SISTEMI........................................................................................................18 4.1. Ventilatori ................................................................................................................................ 19 4.2. Princip rada ventilatora ............................................................................................................21 4.3. Rudniĉki kontrolni ureĊaji (kontrolnici) ..................................................................................21 4.3.1. Mreţni kontrolnik .............................................................................................................22 4.3.2. Rasvjetni kontrolnik ..........................................................................................................22 4.3.3. Kontrolnik ventilacije ......................................................................................................22 4.3.4. Kabelski kontrolnik ...........................................................................................................22

5.

ELEKTRIĈNE INSTALACIJE U PODZEMNIM RUDNICIMA .............................................24 5.1. Propisi za elektriĉne instalacije ............................................................................................... 24 5.2. Ispitivanje i atestiranje .............................................................................................................25 5.3. Atestiranje protueksplozijski zaštićenih ureĊaja .....................................................................26

6.

SISTEM VENTILACIJE U RMU KAKANJ .............................................................................27 6.1. Tehniĉki opis ........................................................................................................................... 29 6.2. Povezivanje jedinice za napajanje ........................................................................................... 32 6.3. Komunikacija i spojevi izlaznih signala ..................................................................................33 6.4. Uopćeno o MPS-XX-NG ............................................................................................................34 6.4.1. Opis rada ........................................................................................................................... 35 6.5. Davaĉ ugljendioksida tip TX 6363 .......................................................................................... 36 7

6.6. Jamska stanica digiTRANS 2100 ............................................................................................ 37 6.6.1. Centrala digiTRANS 2100 ..................................................................................................38 6.6.2. Samosigurni napajaĉ tip NSB-234-ia................................................................................39 6.6.3. Alarmna sirena tipa AH-PEx .............................................................................................. 39 6.7. Kontrolno kolo za odvajanje KLV-XXX-Pex .........................................................................39 6.8. Kablovska veza za prijenos informacija ..................................................................................40 6.9. Instalacija samosigurnih sistema ............................................................................................. 42 7.

ALARMNI PRAGOVI I AUTOMATSKO ISKLJUĈENJE ELEKTRIĈNE ENERGIJE ........45

8.

ZAŠTITNE MJERE ....................................................................................................................47 8.1. Tehniĉke mjere zaštite .............................................................................................................48 8.2. Zaštitne mjere u RMU Kakanj .................................................................................................49 8.3. Zaštitne mjere pri izvoĊenju el. instalacija ..............................................................................51 8.4. Zaštita od poţara ......................................................................................................................52 8.5. Zaštita od statiĉkog elektriciteta .............................................................................................. 52 8.6. Zaštita od ugljene prašine ........................................................................................................52 8.7. Rukovanje i odrţavanje el. ureĊaja i instalacija ......................................................................53 8.8. Zaštita od kratkih spojeva ........................................................................................................54 8.9.1. UreĊaji za zaštitu od kratkog spoja ...................................................................................54

9.

ZAKLJUĈAK ............................................................................................................................. 56

10. LITERATURA ........................................................................................................................... 57 PRILOG .............................................................................................................................................58

8

Popis slika Slika 1. Opći znak protueksplozivne zaštite el. ureĊaja Slika 2. Shema separatnog vjetrenja pri izradi podzemne prostorije s površine Slika 3. Shema ventilacionog sistema podzemnog rudnika Slika 4. Shematski prikaz ventilacionog postrojenja „Haljinići“ Slika 5. Mjerno nadzorni sistem za kontrolu gasnih parametara Slika 6. Simboliĉki prikaz konfiguracije ureĊaja Slika 7. Spojevi ţica napajanja na prikljuĉnim terminalima MPS-XX Slika 8. Konfiguracija spojeva ţica za komunikaciju i signalne izlaze Slika 9. Mjerno kontrolna jedinica MPS-XX-NG Slika 10. Izgled konfiguracijskog i statusnog naĉina Slika 11. Davaĉ ugljendioksida tip TX 6363 Slika 12. Jamska stanica digiTRANS 2100 Slika 13. Samosigurni napajaĉ tip NSB-234-ia Slika 14. Shema kola

9

1. UVOD Rudarstvo je jedna od najstarijih privrednih djelatnosti, ali se ono intenzivnije razvilo tek nakon što se došlo do većih energetskih izvora koji su mogli zamijeniti ljudsku i ţivotinjsku radnu snagu. Pronalazak parnog stroja u prošlom stoljeću, omogućio je odvodnjavanje dubljih prostora, a jednako tako i izvlaĉenje rudne supstancije iz veće dubine. S elektriĉnom energijom nastupa nova era intenzivnog razvoja rudarstva i otkrivaju se neograniĉene mogućnosti u mehanizaciji tehnoloških procesa. Prednosti elektriĉne energije brzo su došle do izraţaja, kao ekonomiĉnost, dinamiĉnost, prijenos, meĊutim, posebno u podzemnim rudnicima, ubrzo se ustanovilo da se elektrifikacijom u rudnik, uvodi i jedna dodatna, vrlo ozbiljna opasnost. Naime, zbog specifiĉnih prilika rada, uĉestale su nezgode i nesreće od elektriĉnog udara i eksplozija. Sve je to, posebno u metanskim jamama, dovelo u pitanje elektrifikaciju pa se pristupilo konverziji elektriĉne energije u komprimirani zrak ĉija bi energija sluţila za eksploataciju. MeĊutim, to dovodi do vrlo slabe energetske bilanse budući da je upotreba komprimiranog zraka duplo skuplja. Zbog toga su izumljeni posebni sigurnosni ureĊaji koji ne mogu izazvati eksploziju jamskog plina, a tehnika tih ureĊaja je praktiĉki toliko usavršena da oni nisu više nikakva dodatna opasnost ako se njima rukuje u skladu sa propisima. Funkcija rudniĉkih ventilacionih sistema jeosiguranje povoljnih uslova za boravak i rad ljudi razblaţivanjem štetnih hemijskih, fiziĉkih i termalnih emisija njihovim odvoĊenjem na površinu. Ventilacijom je neophodno osigurati koliĉine zraka koje će biti u mogućnosti podnijeti opterećenja na naĉin da ni jedan od indikatora kvaliteta ne bude izvan okvira dozvoljenih vrijednosti. Potrebne koliĉine zraka za ventilaciju podzemnih rudnika uglja se odreĊuju ovisno o funkciji prostorije, tehnološkom procesu i drugim faktorima koji mogu dovesti do neţeljenih promjena osobina jamskog zraka. [4] Prije nego poĉnemo razmatranje projekta ventilacije, osvrnut ćemo se na temeljne uvjete koji vladaju u podzemnim rudnicima. Na osnovu karakteristika jamskog zraka, primjenjuju se propisi definirani zakonskom regulativom. S tim u vezi imamo klasifikacije jama na metanske i nemetanske, no vrlo je vaţno voditi raĉuna i o nekim drugim parametrima zraka koji se moraju mjeriti kako bi se osigurala sigurnost radnika na radu. Budući da je za primjer ventilacionog sistema uzet projekat ventilacije RMU Kakanj, a shodno ĉinjenici da je rijeĉ o metanskoj jami, bit će objašnjeni uslovi korištenja elektriĉnih ureĊaja u jamama i njihovo oznaĉavanje za tu vrstu rudnika. UreĊaji koji se koriste za cirkulaciju zraka su posebno prilagoĊeni ventilatori, a ništa manje bitni su i ureĊaji koji prate koncentraciju odreĊenih ĉestica u zraku, te šalju signale alarmnim ureĊajima koji se ukljuĉuju ukoliko cirkulirani vazduh u jami bude nedovoljno siguran. U tom sluĉaju dolazi do iskljuĉenja elektriĉne energije u dijelu jame u kojem je došlo do izvjesne opasnosti od ĉestica koje bi mogle narušiti zdravlje radnika i/ili biti uzrokom eksplozije.

10

2. JAMSKI ZRAK DovoĊenje svjeţeg zraka, stalno i u dovoljnim koliĉinama, predstavlja jedan od preduvjeta za obavljanje rada u jami. Prema tome je i glavni zadatak ventilacije rudnika osiguravanje takve jamske atmosfere koja bi, što je moguće više, odgovarala onoj na površini, kako u pogledu hemijskog sastava, tako i u pogledu klimatskih parametara. Takav zrak koji najpribliţnije odgovara vanjskom, u ventilaciji rudnika nazivamo svjeţim. 2.1. Hemijski sastav Kad zrak uĊe u jamu ili neki drugi podzemni prostor, u njegovom obujamskom sastavu ima oko 78 % azota, 21 % kisika i 1 % drugih plinova. Preciznija analiza suhog vanjskog zraka ima hemijski sastav kako je to prikazano u tablici

Sastav zraka

Hemijski simbol

Zapreminski udio

Maseni udio

Azot Kisik Argon Ugljični dioksid Vodik Neon Helij Kripton Ksenon

N2 O2 Ar

78,05 20,95 0,93

75,55 23,1 1,3

CO2

0,03

0,05

H2 Ne He Kr Xe

0,01 0,0018 0,0005 0,0001 0,000008

-

Tabela 1. Analiza hemijskog sastava vanjskog zraka U proraĉunima ventilacije suhi vanjski zrak tretira se obiĉno kao zapreminska mješavina sljedećih plinova: kisika 0,210; azota, 0,781 i argona 0,009. Pored stalnog sastava, vanjski zrak sadrţi u promjenljivim koliĉinama i vodenu paru ĉiji udio moţe dostići i do 4,00 %. Za rutinske proraĉune moţe se uzeti da zrak sadrţi 21% kisika i 79% azota. Pod pojmom jamskog zraka podrazumijeva se vanjski zrak sa nešto smanjenim sadrţajem kisika, povećanim sadrţajem vodene pare, ali bez prisutnosti zagušljivih i toksiĉnih plinova. MeĊutim, na svom putu kroz jamske prostorije, zrak moţe znaĉajno promijeniti svoj hemijski sastav, jer preuzima odreĊene opasne i štetne tvari koje nazivamo povremenim pratiocima jamskog zraka. Na taj naĉin u rudnicima imamo zagušljiv zrak koji sadrţi povećane koliĉine azota, metana, vodika, ugljikova dioksida i sliĉnih plinova, kao i otrovan zrak koji sadrţi otrovne plinove kao što su npr.: ugljikov monoksid, sumporovodik, azotni oksidi, ţivine pare i sl. [7] 11

2.2. Stalni sastav jamskog zraka Zbog svoje prisutnosti u vanjskom zraku kisik, azot i ugljikov dioksid se ubrajaju u stalne sastojke jamskog zraka. Kisik To je plin bez boje, mirisa i okusa, molarne mase 32. Gustoća pri normiranim uvjetima (t = 0 °C i p = 101.325 Pa) iznosi 1,429 kg/m3. Topivost kisika je neznatna, ali je veća nego topivost zraka. Parcijalni pritisak kisika u vanjskom zraku normalnog sastava iznosi 21.331,6 Pa. Azot Molarna masa azota iznosi 28,016, a gustoća 1,25 kg/m3. Plin je bez boje, okusa i mirisa i teško se topi u vodi. Nije otrovan ali svojim povećanim udjelom u jamskoj atmosferi ĉini zrak nepogodnim za disanje. Takva nepovoljna jamska atmosfera nastaje ako se sadrţaj dušika poveća na 83% i više. Ugljikov dioksid To je plin bez boje i mirisa, kiselkastog okusa i teţi je od zraka. Prisutnost ugljikova dioksida pri podzemnim radovima vrlo je znaĉajno, tako da zahtijeva posebnu paţnju. U rudnicima se javlja kao posljedica intenzivnijih oksidacijskih procesa, a vezan je za neke minerale i prateće stijene. Ugljikov dioksid (CO2) se ubraja u skupinu jednostavnih (inertnih) zagušljivaca. Kako je ugljikov dioksid najviši stupanj oksidacije ugljika to sam ne gori, a niti podrţava gorenje i disanje. Pri kompresiji se lako pretvara u tekuće stanje, a pri visokim temperaturama (> 1000 °C) raspada se na ugljikov monoksid i kisik. Otapanjem u vodi vrlo malim dijelom nastaje ugljikova kiselina. Ugljikov dioksid nije otrovan, ali kod većih koncentracija istiskuje kisik iz okolne atmosfere i uzrokuje gušenje. Ugljikov dioksid nastaje u prirodi kod svih procesa disanja i izgaranja ugljika. Na pojedinim mjestima Zemljine kore (doline, špilje) struji kao plin i radi svoje teţine taloţi se u donjim dijelovima prostora, što treba imati na umu pri provjetravanju. Ima ga mnogo i vezanog u obliku karbonata. U rudnicima ugljena ĉeste su provale većih koliĉina ugljikova dioksida pri rastresanju produktivnog sloja miniranjem, kada postoji opasnost od stvaranja opasne atmosfere po zaposlene. Inaĉe, normalno je da ugljikov dioksid izlazi u ugljenokopima iz pukotina u malim i bezopasnim koliĉinama. Osim toga, oksidacijskim djelovanjem kisika na ugljen stvara se u rudnicima ugljena trajno ugljikov dioksid. Prema tome je i koncentracija ugljikova dioksida u jamskoj atmosferi ugljenokopa u pravilu povećana, i rijetko iznosi ispod 1000 ppm (Kesić, 1939). Osim jamske atmosfere ugljenokopa, izvori profesionalne izloţenosti ugljikovom dioksidu su plinovi koji nastaju prilikom miniranja i emisije ispuha dizelovih motora.

12

Vodena para TakoĊer je stalni sastojak, kako vanjskog, tako i jamskog zraka. Molarna masa joj je 18. Povećane koliĉine vodene pare u jamskoj atmosferi negativno djeluje na radni komoditet.

2.3. Povremeni sastav jamskog zraka Brojne hemijske reakcije mogu prouzroĉiti promjene sastava jamskog zraka. Oksidacijski procesi oduzimaju kisik i obiĉno rezultiraju nastajanjem ugljikova ili sumporova dioksida. Kisele otpadne vode iz jame u doticaju sa sulfidnim mineralima stvaraju sumporovodik, dok sagorijevanje goriva i korištenje eksploziva stvara ĉitav niz opasnih i štetnih tvari. Većina nesreća sa smrtnim ishodom u jamskim poţarima i eksplozijama uzrokovana je velikim koliĉinama toksiĉnih plinova koji se u takvim uvjetima brzo razvijaju. Nadalje se u svjeţu zraĉnu struju oslobaĊaju plinovi zarobljeni u naslagama kroz koje napreduju jamske prostorije. Tipiĉni predstavnici zemnih plinova su metan i ugljikov dioksid. Metan je bezbojni plin, spoj ugljika i vodika hemijske formule CH4. Ugljikov monoksid Ugljikov monoksid (CO) je toksiĉni plin bez boje, mirisa i okusa i u ĉistom stanju teţak gotovo kao zrak (relativne gustoće 0,95). Teško ga je pretvoriti u tekuće stanje i vrlo je malo topiv u vodi. U prisutnosti kisika izgara u ugljikov dioksid modrim plamenom. U smjesi je sa zrakom eksplozivan u širokom rasponu koncentracija (12,5 do 74,2% CO). Moţe se oksidirati i s oksidima ţeljeza, bakra, 29 olova, mangana, nikla, srebra, kositra, kobalta i molibdena pri temperaturama 300 – 1500 °C. U reakciji s vodom stvaraju se ugljikov dioksid i vodik. U Pravilniku o graniĉnim vrijednostima izloţenosti opasnim tvarima pri radu i o biološkim graniĉnim vrijednostima (SN FBiH 13/09), ugljikov monoksid je razvrstan u opasne tvari zbog svojih svojstava vrlo lake zapaljivosti i toksiĉnosti. Graniĉna vrijednost izloţenosti s obzirom na osmosatno radno vrijeme je 10 ppm. Potrebno je naglasiti da kod katastrofalnih eksplozija u rudnicima, i to kod eksplozija koje nastaju usljed eksplozije smjese zraka i metana i/ili ugljene prašine, najĉešći uzrok smrti je trovanje ugljikovim monoksidom (McPherson, 2005). 2.4. Kategorizacija jama u zavisnosti od koncentracije metana Svaka jama sa podzemnom eksploatacijom uglja se kategoriše kao nemetanska ili metanska u skladu sa Pravilnikom o sadrţaju elaborata, naĉinu i postupku kategorizacije ugljenih slojeva i jama i razvrstavanju jamskih prostorija prema stepenu opasnosti od metana, „Sluţbene novine Federacije BiH“, broj 26/10. Ako se, shodno odredbama pravilnika, laboratorijskim Kada se utvrdi da je jama metanska, vrši se kategorizacija i razvrstavanje jamskih prostorija prema stepenu opasnosti od metana.ispitivanjem utvrdi sadrţaj metana od 0,1% (V/V) i više, jama se proglašava metanskom. 13

Kod metanskih jama, kategorizacija i razvrstavanje jamskih prostorija prema stepenu opasnosti od metana vrši se i kod svake bitne promjene u izvoĊenju rudarskih radova. Pod bitnom promjenom podrazumijeva se otvaranje novih otkopnih polja, novih revira, novih istraţnih radova u okviru ventilacionih odjeljenja, pri promjeni otkopne metode, promjeni u tehnologiji otkopavanja, otkopavanju novim zahvatom u istom otkopnom polju i drugih pojava koje zahtjevaju promjenu stepena opasnosti jamske prostorije na više. Kategorizacija se vrši u aktivnim dijelovima jame a njome se obuhvataju jamske prostorije koje ĉine sistem provjetravanja jame, pod uslovom da su neaktivni dijelovi i stari radovi odvojeni i izolovani. U I stepen opasnosti od metana razvrstavaju se rudarske prostorije u kojima u normalnim uslovima provjetravanja sadrţaj metana ne prelazi 0,5 % (V/V), a analizom poloţaja rudarske prostorije u sistemu provjetravanja utvrĊeno da je iskljuĉena mogućnost prekoraĉenja koncentracije metana iznad 0,5 % (V/V). U II stepen opasnosti od metana razvrstavaju se rudarske prostorije u kojima je u normalnim uslovima provjetravanja: a) utvrĊen sadrţaj metana u jamskom vazduhu veći od 0,5 % (V/V); b) bez obzira na utvrĊeni sadrţaj metana ispod 0,5 % (V/V), analizom poloţaja rudarske prostorije u sistemu provjetravanja utvrĊeno da nije iskljuĉena mogućnost prekoraĉenja sadrţaja metana iznad 0,5 % (V/V); c) sve separatno provjetravane rudarske prostorije bez obzira na utvrĊeni sadrţaj metana; d) rudarske prostorije u koje vazdušna struja ulazi iz prostorije razvrstane u II stepen opasnosti od metana bez obzira na utvrĊeni sadrţaj metana. Sva mjerenja u jami i laboratorijska ispitivanja izvode se prema vaţećim standardima i na odgovarajućoj opremi. Pod odgovarajućom opremom podrazumijeva se oprema koja obezbjeĊuje taĉnost od ± 1,0 (%) mjerene vrijednosti i koja posjeduje odgovarajući certifikat proizvoĊaĉa. Srednje vrijednosti zaokruţuju se na taĉnost od ± 0,05.[7] 2.4.1. Nedostaci postojeće kategorizacije Kategorizacijom podzemnog rudnika po metanu odgovarajućim kriterijima ne definira se izravno izvorište metana, već intenzitet njegova priljeva u otvorene rudniĉke prostorije. Uzrok se definira posljediĉno i neprimjereno ako izvorište nije dostupno i selektivno mjerljivo. Naroĉito je to izraţeno kada je leţište, ili dio u kojem se eksploatira, neznatno ispunjeno opasnim plinom, a nije iskljuĉena mogućnost postojanja leţišta ugljikovodika u blizini, koje pod odreĊenim uvjetima i okolnostima moţe biti od utjecaja. Intenzitet pojave, odnosno izdašnost priljeva, u svezi je s izvorištem plina, ali u ovom sluĉaju prvenstveno njegovom komunikacijom s aktivnom rudarskom prostorijom. Komunikacije se mogu jaĉe ili slabije uspostaviti, nekada nikako, ili veoma rijetko što posebno moţe biti pogubno. Spoj izvorišta metana i aktivnih rudniĉkih radova u izravnoj je vezi s njihovim izvoĊenjem, posebice kada se primjenjuju otkopne metode s izrazitom destrukcijom, tj. zarušavanjem okolnih stijena. Ovdje su znaĉajni vrsta stijena i struktura podzemlja u smislu uslojenja, 14

tektonskih sklopova, manjih ili većih pukotinskih sistema, koji se napredovanjem rudarskih radova mogu presjeći i otvoriti. S obzirom na izneseno, dat je prijedlog kategorizacije podzemnih radova po metanu na metanski, nemetanski i uvjetno metanski reţim. [5]

15

3. UVJETI KORIŠTENJA ELEKTRIČNIH UREĐAJA U METANSKIM JAMAMA Elektriĉni ureĊaji jesu pogonska sredstva koja sluţe za proizvodnju i upotrebu elektriĉne energije, kao što su sredstva za proizvodnju, prijenos, razdiobu, mjerenje i korištenje elektriĉne energije. Elektriĉni ureĊaji od ĉijeg kontinuiranog rada ovisi sigurnost pogona i ljudi, moraju imati rezervno napajanje elektriĉnom energijom. U elektriĉnim pogonskim prostorijama i u zatvorenim elektriĉnim pogonskim prostorijama moraju postojati vidljive sheme, oznake napajanja sklopnih ili razdjelnih postrojenja. Pogonska sredstva moraju biti posebno zaštićena od mehaniĉkih oštećenja i hemijskog utjecaja i od štete koju mogu uzrokovati voda i prašina. Magnezij, cink i njihove legure, osim mjedi, nisu dopušteni za provoĊenje elektriĉne struje. Kao materijal za sabirnice u rasklopnim i razvodnim postrojenjima moţe se, pored bakra, upotrebljavati i aluminijum ako su stezaljke sabirnica izraĊene sa prelaznim elementima, tako da se na razvode mogu spojiti i bakarni provodnici. Ĉeliĉni provodnici za provoĊenje struje mogu se upotrebljavati samo: 1) za povratni provodnik elektriĉne vuĉe (šine); 2) za zaštitni provodnik mreţe zaštitnog uzemljenja, ali samo pocinĉani; 3) za specijalne gibljive kablove, ĉvrste na zatezanje kod kojih su bakarni provodnici mehaniĉki ojaĉani ĉeliĉnom ţicom; 4) za samosigurna kola i ureĊaje. Mogu se upotrebljavati samo izolacioni materijali koji ispunjavaju uslove utvrĊene odgovarajućim jugoslovenskim standardima. U elektriĉnim ureĊajima nije dopuštena upotreba drveta, škriljavaca ili mramora za priĉvršćenje dijelova pod naponom. Elektriĉna pogonska sredstva i ureĊaji mogu se upotrebljavati samo u granicama nazivnih vrijednosti za koje su graĊeni. U pogledu mehaniĉkih naprezanja pri kratkom spoju moraju biti dimenzionirani za maksimalnu udarnu struju tropolnog kratkog spoja na mjestu ugradnje.[2] Pogoni koji su bitni za rudnik i od kojih zastoj moţe ugroziti ljudske ţivote su: - glavno ventilaciono postrojenje - glavna pumpna stanica - ureĊaji za signalizaciju, dojavu, i praćenje gasno ventilacionog stanja u jami.[6]

16

3.1. Način obiljeţavanja električnih ureĎaja (IEC) Oznaĉavanje pojedinih elektriĉnih ureĊaja kompleksan je problem jer su razne zemlje, neovisno jedna o drugoj, uvele razne naĉine oznaĉavanja, koje je vrlo teško usaglasiti i svesti na jedinstvene oznake vrste protiveksplozivne zaštite. U tom je pogledu MeĊunarodna elektrotehniĉka emisija (IEC) djelomiĉno dogovorila naĉin oznaĉavanja iako to nije u cijelom svijetu prihvaćeno. Znak za elektriĉne ureĊaje namijenjene ugroţenim prostorima s eksplozivnom atmosferom zapaljivih plinova, para ili maglica svojstven je pojedinoj zemlji i njezinoj zakonskoj regulativi. U našoj zemlji takav znak je prikazan na slici 1 koji znaĉi da je namijenjen ugroţenom prostoru i da je prošao propisanu proceduru ispitivanja i atestiranja.[4]

Slika 1. Opći znak protueksplozivne zaštite el. ureĎaja 3.2. Separatna ventilacija Separatno vjetrenje podrazumijeva vjetrenje slijepih radilišta pomoću zraĉnih cijevi. Separatno vjetrenje moţe se odnositi na vjetrenje slijepih prostorija (radilišta) sa površine (tuneli, potkopi) ili iz jamskih prostorija. Razlika je što je vjetrenje tunela samostalno i nezavisno, dok je u jami separatno vjetrenje u sklopu vjetrenja cjelokupne jame. [8]

Slika 2. Shema separatnog vjetrenja pri izradi podzemne prostorije s površine

17

4. VENTILACIONI SISTEMI Funkcija rudniĉkih ventilacionih sistema je osiguranje povoljnih uslova za boravak i rad ljudi razblaţivanjem štetnih hemijskih, fiziĉkih i termalnih emisija njihovim odvoĊenjem na površinu. Ventilacijom je neophodno osigurati koliĉine vazduha koje će biti u mogućnosti podnijeti opterećenja na naĉin da ni jedan od indikatora kvaliteta ne bude izvan okvira dozvoljenih vrijednosti. Osnovni faktori proraĉuna koliĉine i raspodjele vazduha su: propusna sposobnost ventilacionih puteva, otpori ogranka mreţe, ukupan otpor sa ventilacionim kanalom, potencijali u taĉkama raĉvanja i na objektima izolacije starog rada, ekvivalentni otvori, stepen stabilnosti ogranka mreţe i ukupna «depresija jame» (potreban negativan potencijal za depresionu ventilaciju). Potrebne koliĉine vazduha za ventilaciju podzemnih rudnika uglja se odreĊuju ovisno o funkciji prostorije, tehnološkom procesu i drugim faktorima koji mogu dovesti do neţeljenih promjena osobina rudniĉkog vazduha. Ventilacija svih rudnika ima dva u osnovi razliĉita reţima provjetravanja i treći za sluĉaj nesreće; a) period normalnog provjetravanja kad je puni broj ljudi na radilištima; b) period minimalnog provjetravanja, npr. u noćnoj smjeni, kad se samo premješta mehanizacija i obavljaju pripremni radovi kao i odrţavanje; c) posebno pojaĉana ventilacija ako doĊe do neke nesreće pa se njome ţele ublaţiti posljedice, ako je to odreĊeno planom obrane.

Slika 3. Shema ventilacionog sistema podzemnog rudnika Metan i ugljen-dioksid, nastali tokom procesa karbonifikacije (koji je poĉeo pre oko 300 miliona godina), postoje kao slobodni gasovi u pukotinama i procjepima, ali i kao absorbovani gasovi, zarobljeni u naslagama uglja i okolnim stijenama. Kada se ugalj vadi iz podzemnih leţišta, oslobaĊa se metan, koji stvara izrazito eksplozivnu mješavinu u dodiru s vazduhom. Izvlaĉenje ovog ("jamskog") gasa je od vitalne vaţnosti za sigurnost rudara i rudnika. [9] 18

U BiH je na snazi Pravilnik o tehniĉkim normativima u podzemnom rudarstvu uglja, preuzet iz bivše SFRJ, gdje je ĉlanom 283, definirano da se koliĉina vazduha kojom se ventilira radilište odreĊuje po parametrima: -

gasonosnost ugljenog sloja i pratećih stijena,

-

neravnomjernost pojave gasova,

-

gasovi miniranja,

-

gasovi motora sa unutrašnjim sagorijevanjem,

-

minimalna potrebna brzina vazdušne struje,

-

klimatski uslovi rada,

-

broj ugraĊenih separatnih ventilatora,

-

zaprašenost vazduha,

-

broj radnika naradilištu i

-

najniţi atmosferski pritisak. [3]

4.1. Ventilatori Za glavno provjetravanje jame upotrebljavaju a) centrifugalni ventilatori; b) aksijalni ventilatori. I za jedne i za druge ventilatore osnovni parametri za odreĊivanje snage i proraĉun potrošnje su ovi: Q – koliĉina zraka potrebna za ventilaciju jame hst – statiĉki otpor, odnosno depresija potrebna da se svlada otpor jame, mjeren u N/m2; ηst – statiĉki stepen korisnog djelovanja ventilatora ovisan o konstrukciji ventilatora. Ventilacija svih rudnika ima dva u osnovi razliĉita reţima provjetravanja i treći za sluĉaj neke nesreće. a) Period normalnog provjetravanja kada je puni broj ljudi na radilištima; b) Period minimalnog provjetravanja, npr u noćnoj smjeni, kad se samo premješta mehanizacija i obavljaju pripremni radovi kao i odrţavanje; c) Posebno pojaĉana ventilacija ako doĊe do neke nesreće pa se njome ţele ublaţiti posljedice, ako je to odreĊeno planom obrane. Za period normalnog provjetravanja, pri ĉemu je: koliĉina zraka Q1 (m3/s) depresija h1 (N/m2) stupanj djelovanja η1, potrebna snaga motora iznosi: 19

(kW).

Za period minimalnog provjetravanja, pri ĉemu je: koliĉina zraka Q2 (m3/s) depresija h2 (N/m2) stupanj djelovanja η2, potrebna snaga motora iznosi: (kW).

Ventilatori se mogu kategorisati po razliĉitim kriterijima, ovisno o gledištu i potrebama a obzirom na karakteristike kojima se daje odluĉujući znaĉaj najĉešće su klasifikacije: 

 







 

prema principu konstrukcije dijele se na centrifugalne sa jednostranim ili dvostranim usisavanjem, sa ili bez sprovodnog kola i aksijalne reverzibilne ili nereverzibilne, jednostepene ili višestepene, sa fiksnim lopaticama ili promjenljivim uglom lopatica. Ova promjena ugla moţe da se vrši pojedinaĉnom regulacijom svake lopatice ili istovremenim podešavanjem cijelog rotora, mehaniĉki ili automatski. prema mjestu instalisanja i razlici u pritiscima koju ostvaruju mogu biti nadzemni depresioni ili kompresioni i podzemni depresiono-kompresioni. prema stepenu korisnog dejstva mogu biti malo ekonomiĉni, sa stepenom iskorištenja do 40%,srednje ekonomiĉni.sa iskorištenjem od 40-70% i visoko ekonomiĉni, sa iskorištenjem preko 70 %. Postoje i tako usavršene konstrukcije kod kojih stepen iskorištenja dostiţe i preko 90% (na primjer ventilatori tipa Joy). prema kapacitetu mogu biti malog kapaciteta do 50 m3 /s, srednjeg od 50 do 150 m3 /s i visokog kapaciteta sa preko 150 m3 /s. Za perspektivni razvoj rudarstva za veće dubine predviĊaju se ventilatori i do 1000 m3 /s. prema efektivnom pritisku („depresiji“) koju ostvaruju dijele se na ventilatore male depresije do 1000 Pa, srednje depresije 1000-3000 Pa i visoke depresije preko 3000 Pa, a najveći ventilatori izraĊuju se sa depresijom od 10000 Pa. prema broju obrtaja rotoramogu biti ventilatori sa konstantnim brojem obrtaja, ventilatori sa diskretno varijabilnim brojem obrtaja i ventilatori sa kontinuiranom regulacijom broja obrtaja rotora. prema snazi pogonskog motora na ventilatore male snage - do 200 kW, srednje snage 2Q0 do 500 kW i velike snage - preko 500 kW, najveći imaju ĉak 2000-5000 kW. prema jaĉini buke koju stvaraju mogu biti bešumni i oni koji stvaraju buku.

Ranije su za glavnu ventilaciju korišteni uglavnom centrifugalni, a za separatno provjetravanje aksijalni ventilatori. Razlog tome su bile veći efektivni pritisci koje mogu da ostvare centrifugalni ventilatori. MeĊutim, pošto su konstrukcijom aksijalnih ventilatora kao višestepenih ostvarene sve potrebne vrijednosti pritisaka, ovi ventilatori su praktiĉki potisli 20

centrifugalne. Tako su postignute manje dimenzije i mase mašina koje ostvaruju isti kapacitet, vrlo visoki stepen iskorištenja i veoma veliki opseg kapaciteta, a mogu lako da se prilagode potrebama ĉak i za duţi vremenski period.

4.2. Princip rada ventilatora Ventilatori proizvode pritisak mijenjajući vektor brzine strujanja. Ventilator stvara pritisak ili strujanje usljed rotiranja lopatica rotora predajući kinetiĉku energiju zraku mijenjajući njegovu brzinu. Promjena brzine je u tangencijalnoj i radijalnoj komponenti brzine kod centrifugalnih ventilatora, i u aksijalnoj i u tangencijalnoj komponenti brzine kod ventilatora sa aksijalnim strujanjem. Rotori centrifugalnog ventilatora proizvode pritisak preko centrifugalne sile stvorene rotacijom zraĉnog stuba koji se stvara izmedju lopatica, i kinetiĉke energije koja se predaje zraku mijenjajući njegovu brzinu i napuštajući rotor. Kada su lopatice nagnute naprijed, ove dvije brzine se kumulišu i obrnuto. Tipovi ventilatora sa unazad zakrivljenim lopaticama su generalno efikasniji nego ventilatori sa naprijed nagnutim lopaticama. Ventilatori sa aksijalnim stujanjem proizvode pritisak preko promjene brzine strujanja koja prolazi kroz rotor, ne stvarajući centrifugalnu silu. Ovi ventilatori su podijeljeni na tri vrste: • propeleri, • aksijalno-cijevni, • aksijalno-lopatiĉni Propeler ventilatori uobiĉajeno koriste slobodan dotok zraka, i obiĉno imaju malu glavcinu proporcionalnu rotoru postavljenu na otvor postolja ili na ulazno zvono. Aksijalno cijevni ventilatori obiĉno imaju smanjeni zazor i rade na pojacanom opterećenju, davajući veći totalni pritisak nego propeler - ventilatori. Aksijalno - lopatiĉni ventilatori su ventilatori sa lopatiĉnim vodjicama i smanjen im zazorom izmedju radnih lopatica, što nam omogućuje dobijanje ţeljenog pritiska, efikasnosti i karakteristika stvaranja buke. 4.3. Rudnički kontrolni ureĎaji (kontrolnici) Potreba za razgranatom mreţom u podzemnim prostorijama zahtijeva da se osiguraju odgovarajuće zaštitne mjere kako bi se suzbila opasnost od elektriĉnog udara za zaposleno osoblje, a jednako tako i sprijeĉile veće nesreće od poţara ili eksplozije. U tu svrhu nastalo je mnoštvo specijalnih kontrolnih ureĊaja, koji u sistemu energetskih mreţa povećavaju stepen sigurnosti. Takvi elementi, dakle kontrolni ureĊaji, preduvjet su za daljnju provedbu automatizacije zaštitnih mjera kako bi se osigurala sigurnost ljudi u jami. [4]

21

4.3.1. Mrežni kontrolnik Prvi od familije kontrolnika koji je prijeko potreban element zaštite u izoliranim sistemima mreţa jeste mreţni kontrolnik. Osnovne su mu karakteristike da trajno nadzire izolaciju mreţe instrumentom i ne smanjujući pri tome izolacijski otpor mreţe u podruĉju djelovanja. Po svojoj funkciji ima dvostepeno djelovanje, i to tako da signalizira optiĉki i akustiĉki opadanje izolacije, te automatski iskljuĉuje napon mreţe pri zemljospoju. Od neobiĉne vaţnosti za mreţni kontrolnik jeste da ispunjava sljedeća dva uvjeta: 1. da mu je unutrašnji otpor najmanje pet do deset puta veći od graniĉnog otpora mreţe kod kojeg mora iskljuĉiti mreţni napon; 2. da kad nastupi zemljospoj uz brzo opadanje izolacijskog otpora mreţe, djeluje u što moguće kraćem vremenskom roku. [4] 4.3.2. Rasvjetni kontrolnik Rasvjeta u podzemnim prostorijama napaja se redovito iz posebnog transformatora, kako to zahtijeva propis, pa je rasvjetna mreţa galvanski odvojena od energetskog sistema. Iz tog razloga postavlja se poseban kontrolni ureĊaj za zaštitu rasvjetne mreţe, i to za kontrolu: -

izolacije, izolacionog otpora mreţe oštećenja kabela rasvjetne mreţe, odnosno uzemljenja rasvjetnih tijela na radilištu

4.3.3. Kontrolnik ventilacije Ako jama ima dijelove npr. u otvaranju ili dobivanju (komore), tako da takva mjesta ne mogu biti izloţena protoĉnoj glavnoj ventilaciji, onda se oni provjetravaju posebnim ventilatorima i ventilacijskim cijevima, promjera 300 do 800 mm, kroz jamsku saobraćajnicu, bilo da im se dovodi svjeţ zrak ili da se odsisava zagaĊeni zrak s radilišta. Pri tome se uzima svjeţi zrak iz protoĉne glavne vjetrene struje i zagaĊeni se zrak ubacuje ponovo u tok glavne ventilacijske struje zraka. [4] Osnovni je cilj kontrolniku ventilacije ukopĉati elektriĉnu energiju u posebno provjetravanom dijelu nakon što smo taj prostor pouzdano provjetrili. Poremeti li se reţim ventilacije, što znaĉi ako se oneĉisti zrak u posebno provjetravanom dijelu, uklapanju elektriĉne energije prethodi provjetravanje prostora radilišta, a tek se onda ukopĉa dovod elektriĉne energije posebnom dijelu. Kao dodatna mjera ugraĊuje se i mjerna glava za detekciju koncentracije metana. Ako se pojavi nedopustiva koncentracija metana, saglasno rudarskim propisima, mora se isklopiti elektriĉna energija u tom dijelu jame. [4] 4.3.4. Kabelski kontrolnik Razlikujemo kabelski kontrolnik niskog i kabelski kontrolnik srednjeg napona. Kabelski kontrolnik niskog napona, po sastavu je sliĉan rasvjetnom kontrolniku jer mu je i po funkciji jednak, a razlikuje se samo u tome što izolaciju kontroliranog dijela mreţe nadzire samo u beznaponskom stanju. Izolaciju kabela pod naponom kontrolira mreţni 22

kontrolnik jer je štićeni kabel odvojak elektroenergetske mreţe. Ovaj kontrolnik je prijeko potreban za zaštitu kabela i napajanje strojeva koji se za vrijeme pogona pomiĉu. Kabelski kontrolnik srednjeg napona se sastoji od dva osnovna sklopna elementa; sklop za zemljospoj u samo odreĊenom odvojku mreţe gdje je on nastao, i sklop za kontrolu kabela i uzemljenja. [4]

23

5. ELEKTRIČNE INSTALACIJE U PODZEMNIM RUDNICIMA Napajanje rudnika elektriĉnom energijom izvodi se ili preciznije reĉeno mora se izvoditi u duhu i skladu sa postojećim Pravilnikom o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom (Sluţbeni list SFRJ broj 21/88 izmene i dopune u broju 90/91). Prema dosadašnjem iskustvu i poznavanju literature i propisa veoma vaţno je osigurati trajno i sigurno napajanje elektriĉnom energijom rudnika, a posebno one pogone kod kojih zastoj moţe imati loše posledice za zaposlene radnike – rudare [6], kao što su: glavno ventilaciono postrojenje, glavna pupmna stanica, ureĊaji za signalizaciju, dojavu i praćenje gasno ventilacionog stanja u jami, kompresorske stanice, crpne stanice, ventilatori, glavni sabirni transport po revirima. Mnoge zemlje koje imaju dosta rudnika svojim propisima iz oblasti rudarstva kategorišu stepen sigurnosti za pojedine pogone, na osnovu kojih se odreĊuje stepen sigurnosti i maksimalno dopušteno trajanje zastoja u napajanju el. energijom. Za cjelokupnu rudniĉku potrošnju obiĉno je jedna glavna trafostanica locirana na najpovoljnijem mjestu s obzirom na potrošnju i nakonfiguraciju elektroenergetske mreţe s koje se ona napaja. Redovito valja nastojati da osim glavnoga bude i rezervno napajanje glavnog energetskog ĉvora rudnika. Najpovoljnije je ako je glavna trafostanica ukljuĉena u prsten elektroenergetskog sistema, jer je tad automatski osigurano dvostrano napajanje. U protivnome, moraju biti dva voda za dovod energije, i to s dvije odvojene pojne taĉke sa sigurnim izvorom u elektrodistributivnom sistemu regije. Prvo sigurno mjesto kojemu treba osigurati pouzdanu opskrbu elektriĉnom energijom jesu sabirnice glavne trafostanice s koje će se elektriĉna energija razvaĊati na ostale potrošaĉe u rudniku. Pri tome se moraju obavezno poznavati i svi elementi mreţe do te taĉke, kako bi se moglo pristupiti projektiranju i proraĉunu ostalih dijelova mreţe koja će zadovoljavati samo rudniĉko potrošaĉko podruĉje. Osnovni podaci, a koje mora pruţiti elektrodistributivna organizacija koja nas opskrbljuje elektriĉnom energijom, jesu radne i induktivne komponente mreţe do naše glavne trafostanice, i to za stanje poĉetka eksploatacije, ili sadašnje stanje, i perspektivno stanje, koje otprilike odgovara vijeku amortizacije glavnine naših energetskih objekata. U velikoj veliĉini primjera ti se perspektivni podaci daju na osnovi globalne procjene jer je rijeĉ o periodu napajanja od 10 do 15 godina za koji, redovno, nema razraĊenih planova razvoja. [4] 5.1. Propisi za električne instalacije Sistemi mreţa i dozvoljeni nazivni naponi (meĊufazni) za elektroenergetsku mreţu u jami su: 1) kod IT sistema: - za mreţu visokog napona - do 10 000 V; - za mreţu niskog napona - do 1 000 V; - za rasvetnu mreţu i signalizaciju - do 250 V; 2) kod TN sistema: 24

- visoki napon - nije dozvoljen; - za rudnike ugroţene od poţara i metanske jame - samo do 130 V nazivnog napona, i to samo u sistemu TN-S; - niski napon - do 130 V za rudnike metala i nemetala ako ne sadrţe zapaljive i eksplozivne gasove, ali samo sistem TN-S ili TNC/S. Sistem mreţe TT nije dozvoljen. U oznaci sistema mreţe TT prvo slovo oznaĉava naĉin uzemljenja zvezdišta transformatora (I-izolovano, T-direktno uzemljeno), a drugo slovo oznaĉava uzemljenje potrošaĉa (T-direktno uzemljeno, N-nulovano). Sistem mreţe TN moţe imati varijante TNS (zaštitni provodnik ZN u celoj mreţi je odvojen od nultog voda N-5-ţilno nulovanje), TNC (nulti vod i zaštitni provodnik su u jednom provodniku ţilno nulovanje) i TNC/S (na delu mreţe bliţe transformatoru primenjen je sistem TNC, a u pojedinim ograncima TNS - mešovito 4 i 5-ţilno nulovanje). Za elektriĉnu vuĉu dozvoljen je jednosmerni napon do 660 V. Za ruĉne prenosne svetiljke i daljinsko upravljanje koje nije stalno poloţeno dozvoljen je napon do 50 V. Za stalno poloţeno daljinsko upravljanje moţe se upotrebljavati nazivni napon upravljanog ureĊaja do 500 V ako ne postoji opasnost od kapacitivnih struja ili struja gubitaka, koje bi mogle poremetiti ili greškom aktivirati daljinsko upravljanje. 5.2. Ispitivanje i atestiranje Svi elektriĉni ureĊaji namijenjeni za rad u atmosferi ugroţenoj eksplozivnim smjesama posebno se ispituju i atestiraju, što je propisima i standardima regulirano. Provode se ispitivanja: -

tipna, pojedinaĉna.

Tipna obavljaju ovlašteni laboratoriji za svaki tip ureĊaja na zahtjev proizvoĊaĉa. Pojedinaĉna ispitivanja izvodi proizvoĊaĉ prema zahtjevima tipskog atesta na svakom proizvodu, ili ovlašteni kontrolni organ na uzorku ili svakom proizvodu. Namjena tipskog ispitivanja jest tipsko atestiranje koje provodi nadleţni organ u svakoj zemlji, a na osnovi ispitnog protokola, što ĉini dozvolu za proizvodnju, ali ne i za upotrebu. Tipno ispitivanje, i na osnovi njega provedeno pojedinaĉno ispitivanje (atestiranje), osnova je za korištenje ureĊaja i ima opće znaĉenje dozvole upotrebe, a formalno i stvarno znaĉenje ovisi o zemlji na koju se odnosi. Ukratko, za svaki elektriĉni ureĊaj namijenjen upotrebi u ugroţenom prostoru mora biti: -

(tipni) atest za proizvoĊaĉa (pojedinaĉni) atest za korisnika

U nekim zemljama znaĉenje pojedinaĉnog atesta ima natpisna ploĉica, a dozvolu upotrebe daje posebno nadleţni organ. 25

U SFRJ: (tipne) ateste izdaje S-komisija Saveznog zavoda za standardizaciju, pod naslovom ATEST; (pojedinaĉni) atest: a) za domaće proizvode izdaje proizvoĊaĉ ureĊaja u obliku dokumenta pod naslovom POJEDINAĈNO ISPITIVANJE; b) za uvezene, S-komisija Saveznog zavoda za standardizaciju – izdaje dokument pod naslovom ATEST. [4] 5.3. Atestiranje protueksplozijski zaštićenih ureĎaja U SFRJ atestiranje je regulirano zakonom o standardizaciji a postupak atestiranja Naredbom o obaveznom atestiranju i tehniĉkim propisima, dok izvedbu reguliraju JUSstandardi. Nadleţni organ za atestiranje je Savezni zavod za standardizaciju ili, kraće, SZS, kojeg je Komisiji za ispitivanje S-ureĊaja (ili S-komisiji) dano u nadleţnost izdavanje atesta na osnovi ispitivanja ovlaštenog laboratorija Elektrotehniĉkog instituta ››Rade Konĉar‹‹ u Zagrebu. Prema tako reguliranoj materiji u osnovi su dva postupka za atestiranje protueksplozijski zaštićenih elektriĉnih ureĊaja: a) proizvodi atestirani tipnim atestom S-komisije, kod inozemnih proizvoĊaĉa uz sporazum S-komisije i proizvoĊaĉa o provedbi pojedinaĉnih ispitivanja; b) atestiranje odreĊene koliĉine proizvoda inozemnog porijekla, tipno ispitanih i atestirsanih u zemlji proizvoĊaĉa, na osnovi izdanog struĉnog mišljenja S-komisije o uvjetima atestiranja i ispitivanja uzorka radi provjere: - izvedbe suglasno tipnom atestu zemlje proizvoĊaĉa - usaglašenosti s jugoslovenskim propisima i standardima [4]

26

6. SISTEM VENTILACIJE U RMU KAKANJ Jame pogona ˝Haljinići˝ Rudnika mrkog uglja ˝Kakanj˝ d.o.o. Kakanj spadaju u metanske jame. Na osnovu projektnog zadatka, u rudarskom dijelu projekta uraĊene su ventilacione osnove jame, data koncepcijska rješenja, odabrana oprema, definisani parametri koji se mjere i kontrolišu, odreĊena lokacija mjernih mjesta i odreĊeni nivoi signalizacije i iskljuĉenja elektriĉne energije. Ovim dijelom projekta obraĊuju se elektriĉne instalacije i ureĊaji kojima se obezbjeĊuje napajanje ureĊaja i sistema elektriĉnom energijom na površini zemlje i u jami, mjerenjem gasnih i ventilacionih parametara, prezentacija izmjerenih veliĉina u dispeĉerskom centru i u jami, te automatsko selektivno iskljuĉenje el.energije u ugroţenom dijelu jame kod prekoraĉenja dozvoljenih koncentracija metana u jamskom zraku. Rudarskim dijelom projekta usvojena je centrala za nadzor fizikalnih i tehnoloških veliĉina u rudnicima sa podzemnom eksplatacijom tip digiTRANS 2100 proizvodnje TEVEL TEVE ˝Varnost elektronika˝. Navedena centrala otkriva pojavu opasnih koncentracija eksplozivnih i ostalih gasova, povećanje temperature, smanjenje protoka zraka i koncentracije kisika, što moţe imati negativne posljedice po sigurnost na radu, liĉnu i kolektivnu, kao i ukupno poslovanje rudnika. [12]

Slika 4. Shematski prikaz ventilacionog postrojenja „Haljinići“ Sistem za nadzor digiTRANS 2100 obezbjeĊuje sljedeća mjerenja: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

procentualni sadrţaj metana u jamskom zraku; procentualni sadrţaj kisika u jamskom zraku; procentualni sadraţaj ugljen monoksida u zraku; procentualni sadrţaj ugljen dioksida u jamskom zraku; brzinu zračne struje u profilu jamske prostorije; vlažnost jamskog zraka; 27

7. temperatura jamskog zraka; 8. depresiju glavnih ventilacionih postrojenja. Kontrola navedenih parametara će se vršiti kontinualno, a sva odstupanja od dozvoljenih veliĉina se signaliziraju, a u sluĉaju pojave nedozvoljenih koncentracija metana, predviĊa se automatsko iskljuĉenje el. energije. Pored navedenog mjerenja putem sistema digiTRANS 2100, u jamama pogona ˝Haljinići˝ se primjenjuju kontrolnici ventilacije, koji u sluĉaju poremećaja u separatnom ventilisanju rudarskih prostorija, obezbjeĊuju isklop elektriĉne energije u svakoj separatno provjetravanoj prostoriji. Centrala digiTRANS 2100 nije izvedena u protiveksplozijskoj zaštiti, tako da mora biti smještena u ulaznoj zraĉnoj struji, odnosno u I stepenu opasnosti od metana. Prilikom pojave nedozvoljenih koncentracija metana u ulaznoj zraĉnoj struji mora se automatski iskljuĉiti i centrala koja u svome sastavu ima i rezervno napajanje, tako da mjerenje gasnih parametara ostaje u funkciji pošto su oni u protiveksplozijskoj zaštiti Ex ia I. Prilikom rješavanja konkretnih pitanja realizacije mjerno nadzornog sistema za kontrolu gasnih parametara u jamama pogona ˝Haljinići˝ odreĊene poteškoće predstavljaju zahtjevi Pravilnika o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i elektriĉne instalacije u rudnicima sa podzemnom eksplotacijom (Sl.list SFRJ br.21/88). Ĉlanom 294. navedenog pravilnika zahtijeva se da samosigurni ureĊaji kategorije ˝ia˝ moraju imati samosigurni izvor napajanja koji je prikljuĉen na mreţu sistema IT, sa trajnom kontrolom izolacije i brzodjelujućom zemljospojnom zaštitom prema ĉlanu 37. Pravilnika (Sl.list SFRJ br.21/88). PredviĊena centrala ima sopstveno rezervno napajanje a svi davaĉi gasnih parametara napajaju se iz samosigurnog izvora napajanja NSB-234-ia i kontrolnih veznih ĉlanova KLV-XXXPEx. U normalnom pogonu digiTRANS 2100 napaja sa elektriĉnom energijom napona 220 V iz postojeće rasvjetne stanice (transformator 500/220 V) u jami ĉiji su izlazi zaštićeni od indirektnog dodira sa sistemom IT. Veza sa ureĊajima za iskljuĉenje energetske mreţe ostvaruje se preko releja K1,K2,...,K17 ĉiji su izlazni kontakti 250 V; 8 A i snaga zavojnice 100 VA. Sa naponskog izvora za upravljanje u jami 24 V ili 42 V ili 220 V uz korištenje ˝veznog ĉlana˝ preko kontakta navedenih releja vrši se iskljuĉenje napajanja elektriĉnom energijom u prostorijama II stepena. Za iskljuĉenje energije u I stepenu opasnosti nije potrebno ugraĊivati ˝vezni ĉlan˝. U našem sluĉaju prijenos podataka izmeĊu centrale digiTRANS 2100, koja je smještena u jami, i dispeĉerskog centra na površini ostvaruje se kablom PP/Jz, 4x1,5/1,5 mm2, ali navedena instalacija i oprema u dispeĉerskom centru nije samosigurnoj izvedbi Ex ia I, tako da proizilazi obavezno iskljuĉenje i prijenosa podataka iz jame u DC kod prekoraĉenja dozvoljene koncentracija metana u ulaznoj zraĉnoj struji od 0,5 % CH4. Kod prekida separatnog provjetravanja ili nedovoljnog separatnog provjetravanja mora se iskljuĉiti napon elektriĉne instalacije u separatno provjetranom dijelu, prema ĉlanu br. 300 Pravilnika (sl.list SFRJ br.21/88). Ponovni uklop napona moţe nastupiti neposredno nakon uspostavljanja separatnog provjetravanja samo ako je prekid bio dovoljno kratak da se nije mogla poremetiti provjetrenost separatno provjetravanog dijela.[12]

28

Prije stavljanja pod napon elektriĉnih instalacija i ureĊaja mora se utvrditi:    

da li je separatno provjetravani dio provjetren; da li koncentracija metana ne prelazi dozvoljenu granicu; da li elektriĉna instalacija odgovara s obzirom na otpor izolacije prema ĉlanu 29 Pravilnika (sl.list SFRJ br.21/88); da li su kablovi koji se u pogonu pomiĉu neoštećeni.

Prema ĉlanu 301 prethodno navedenog pravilnika u sluĉaju ugraĊenog kontrolnika separatnog provjetravanja, elektriĉna energija se automatski uklapa ako je davaĉem metana utvrĊena manja vrijednost od maksimalno dozvoljene koncentracije metana u separatno provjetravanom dijelu rudnika. Prilikom narednih projektovanja separatnih prostorija u rudarskom dijelu, obavezno provjeriti kod duţih prostorija za koje će se vrijeme kompletna prostorija provjeriti, pošto je vremensko zatezanje na kontrolniku provjetravajnja maksimalo 10 minuta. U takvim sluĉajevima potrebno bi bilo postaviti veći broj davaĉa koncentracije metana ili eliminisati na kontrolniku provjetravanja ponovni automatski uklop elektriĉne energije dok se ruĉnim mjerenjima ne provjeri gasno stanje. U rudarskom dijelu projekta obraĊene su osnovne mjere zaštite i postupkci u sluĉajevima automatskog selektivnog iskljuĉenja. Prema projektnom zadatku u ovome dijelu projekta će se obraditi nadzorni sistem za kontrolu gasnih parametara uz usvojenu opremu TEVEL TEVE ˝Varnost elektronika˝. Prilikom izrade ˝DRP Mjerno nadzornog sistema za kontrolu gasnih i ventilacionih parametara u jamama pogona ˝Haljinići˝ RMU ˝Kakanj˝ d.o.o. Kakanj˝, korišteni su slijedeći zakoni i pravilnici: -

-

Zakon o rudarstvu ("Sl. list R BiH", br. 24/93 i 13/94) Pravilnik o sadrţini dugoroĉnih programa i rudarskih projekata ("Sl. list SFRJ", br. 28/79) Pravilnik o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom ("Sl. list SFRJ", br. 21/88) i Izmjene i dopune navedenog pravilnika ("Sl. list SFRJ", br. 90/91) Pravilnik o tehniĉkim normativima za podzemnu eksploataciju uglja("Sl. list SFRJ", br. 4/89) Ostali vaţeći propisi, standardi i normativi iz oblasti rudarstva i elektrotehnike [12]

6.1. Tehnički opis Mjerno nadzorni sistem za kontrolu gasnih parametara, proizvoĊaĉa TEVEL TEVE ˝Varnost elektronika˝, obuhvata mjerenje i registraciju prisutnosti metana, ugljenmonoksida, ugljendioksida, kisika, vlaţnosti jamskog zraka, depresije glavnih ventilacionih postrojenja, brzine zraĉne struje i temperature. Sistem se sastoji od : 29

1. Jamskog dijela, koji ĉine: - 103 mjerna senzora MPS-XX-NG i TX 6363; - 9 centrala digiTRANS 2100, i 2 pojaĉala za komunikacioni vod; - 21 napajaĉ sa UPS; - 9 alarmnih truba; - kontrolna kola za razdvajanje. - mjerni davaĉi, jamska stanica Digitrans 2100, rezervno napajanje (UPS) za Digitrans 2100; 2. Nadzemnog dijela – dispeĉerski centar, koji ĉine: - prijemna grafiĉka stanica; - 1 x raĉunar; - 3x LCD ekran 26''; - 1x LCD ekran 47''; - printer; - barijera sa adapterom za komunikacioni vod; 3. Nadzemni dio – kancelarija: - 1x raĉunar; - 1x LCD ekran 26''; - printer Izgled sistema je prikazan na sljedećoj slici:

Slika 5. Mjerno nadzorni sistem za kontrolu gasnih parametara

30

Opis konfiguracije i oznaka ureĎaja MPS - XX - X . XX .X A B C D

Slika 6. Simboliĉki prikaz konfiguracije ureĊaja A (Izbor tipa gasa ili fiziĉkog parametra)        B

01 – metan [CH4] (0 – 5%) 02 - protok zraka [v] (0 – 20m/s) 03 – temperatura [T] (-20ºC ÷ +60 ºC) 05 – kisik [O2] (0 ÷ 30%) 06 – ugljen monoksid [CO] (0 ÷ 1000ppm) 07 – relativna vlaţnost [RH] (0 ÷ 100%) 10 – diferencijalni pritisak zraka [dp] (Raspon definiše korisnik)

(Izbor tipa izlaznog signala)      

1 – Analogna izlazna struja (0,2mA ÷ 1mA) 2 – Analogna izlazna struja (4mA ÷ 20mA) 3 – Analogna izlazna frekfencija (5Hz ÷ 15Hz) 4 – Analogni izlazni napon (1V ÷ 5V) 5 – Serijski izlaz (RS485) 6 – Serijski izlaz (CAN))

C (Izbor tipa digitalnog I/O)    

00 – bez digitalnog I/O 01 - 2x relejna izlaza 10 - 2x digitalni ulazi 11 - 2x relejni izlazi i 2x digitalni ulaz

D (Izbor tipa spajanja ureĊaja)  

1 – Kabelska uvodnica 2 – Kabelski konektor

Svi tipovi mjerno-kontrolnih jedinica MPS-XX imaju isti tip osnovnog kućišta, razlikuju se samo po razliĉitom kućištu senzora. Dio za napajanje i dio s mikroprocesorom su 31

isti na svim tipovima ureĊaja, samo se senzor i prilagodbeno kolo senzora razlikuju prema tipu MPS-XX. Svi se napajaju iz certifikovano samosigurne jedinice za napajanje sa nominalnom vrijednošću ulaznog napona od 9 – 16V (DC). 6.2. Povezivanje jedinice za napajanje MPS-XX se moţe napajati samo iz certifikovanog samosigurnog izvora napajanja tipa ia. Nominalne vrijednosti napona za sve tipove MPS-XX je izmeĊu 9V (DC) i 16V (DC). Ţice jedinice za napajanje su spojene preko trubaste kabelske uvodnice ili konektora na prikljuĉcima 5 (polarizacija +) i 6 (polarizacija -) Konfiguracija spojeva napajanja je prikazana na slici 7.

-

+

9 - 16V(DC)

!

Powered from intrinsic safe power supply (ia)

Connecting terminals

Slika 7. Spojevi ţica napajanja na prikljuĉnim terminalima MPS-XX

32

6.3. Komunikacija i spojevi izlaznih signala UreĊaj MPS-XX ima tri razliĉita signalna izlaza (I, U, f izlazni signali – izbor investitora) koji su spojeni na izlazni terminal 7 (polarizacija -) i terminal 8 (polarizacija +). Konfiguracija spomenutih terminalskih spojeva je prikazana na slici 8. Output signals: Iout = 4...20mA Uout = 0...5V fout = 5...15Hz

-

+

Connecting terminals

Slika 8. Konfiguracija spojeva ţica za komunikaciju i signalne izlaze

33

6.4. Uopćeno o MPS-XX-NG Mjerno kontrolna jedinica MPS-XX-NG je elektriĉni ureĊaj dizajniran za primjenu u podzemnom rudarstvu (grupa I), prema standardima EN 60079-0:2006, EN 60079-11:2007 i EN 50303:2000. Moţe vršiti mjerenja i prikaz trenutnih vrijednosti parametara na GLCD (Graphical LCD Library). MPS-XX jedinica je dizajnirana u 7 razliĉitih tipova za mjerenje razliĉitih parametara kao:       

Koncentracija eksplozivnih gasova (CH4) Protok zraka (v) Temperatura (T) Koncentracija kisika (O2) Koncentracija otrovnih gasova (CO) Relativna vlaţnost (0 – 100%RH) Diferencijalni pritisak (dp)

UreĊaj je certificiran prema zaštiti samosigurnosti ˝Ex i, kategorija I M1 Ex ia I˝. Prema tome, naprava smije djelovati ĉak i ako koncentracija eksplozivnog gasa metana (CH4) premaši dozvoljenu vrijednost. Velik i pregledan GLCD displej je namješten na poklopcu kućišta za oĉitavanje vrijednosti izmjerenih parametara i podešavanja parametara. Tu su i tri mekane tipke za izbor i pokretanje razliĉitih funkcija tokom rada. PrilagoĊene vrijednosti se mogu zaštititi od neovlaštenog mijenjanja pomoću ĉetverocifrenog koda. UreĊaj moţe izvoditi i alarmiranje u sluĉaju da parametar premaši dozvoljenu granicu, a dva nivoa alarmiranja su oznaĉena sa ţutom LED diodom (ALARM_1) i crvenom LED diodom (ALARM_2). Dva izlazna releja montirana izvan ureĊaja se takoĊer mogu koristiti za vanjsko alarmiranje sa dodatnom alarmnom trubom ili signalnim svjetlom. Na vanjskim prikljuĉcima je moguć jedan od tri razliĉita Slika 9. Mjerno kontrolna standardna izlazna signala. jedinica MPS-XX-NG UreĊaj se moţe koristiti samostalno ili se moţe spojiti na veći kontrolni sistem, gdje se CAN ili RS 485 komunikacija moţe koristiti za prijenos podataka. UreĊaj se moţe napajati iz certifikovanog samosigurnog izvora napajanja. Jednica za napajanje, izlazni signali, podatkovna komunikacija i rele-izlazi su spojeni unutar ureĊaja kablom sa do 14 ţica kroz trubastu kablovsku uvodnicu ili konektor (opcija).

34

Prednost gore spomenutog konektora kao elementa za spajanje je u jednostavnosti spajanja naprave bez otvaranja kućišta. Tokom operacije se ureĊaj montira – namjesti pomoću kuke koja je takoĊer namještena na kućištu. 6.4.1. Opis rada Svi tipovi mjerno-kontrolnih jedinica MPS-XX imaju isti tip osnovnog kućišta, razlikuju se samo po razliĉitom kućištu senzora. Dio za napajanje i dio s mikroprocesorom su isti na svim tipovima ureĊaja, samo se senzor i prilagodbeno kolo senzora razlikuju prema tipu MPS-XX. Svi se napajaju iz certifikovano samosigurne jedinice za napajanje sa nominalnom vrijednošću ulaznog napona od 9 – 16V (DC). Mjerno-kontrolna jedinica MPS-XX moţe raditi u dva razliĉita naĉina tokom djelovanja:  

STATUSNI NAČIN – Neprekidno oĉitavanje vrijednosti sa senzora i prikazivanje izmjerene vrijednosti na GLCD; KONFIGURACIJSKI NAČIN – Podešavanje osnovnih parametara, naĉina rada i simulacije.

MPS-09-NG

% vol

MPS-09-NG

% vol

PROGRAM MENU Ponovi kalibracijo KalibracijaT 1 : 00000 KalibracijaT 2 : 00000 Nastavi A 1 : 100 Nastavi A 2 : 170 Prvotne nastavitve Shrani Izhod

* CURSOR

ADC DATA

0

ppm CO

ADC:7f3d T:21.9°

P: 0990.5mB

A1: 100

A2: 170

CONCENTRATION VALUE BAROMETRIC PRESSURE

TEMPERATURE

A1

A2

STATUS LINE

A1

A2

ALARM LIMIT VALUE

ALARM STATUS LED

KEY »ENTER« and »QUIT«

SHIFT KEY »UP«

SHIFT KEY »DOWN«

Slika 10. Izgled konfiguracijskog i statusnog naĉina Sva spomenuta podešavanja i naĉini se mogu izabrati pomoću tri mekane tipke koje su namještene ispod GLCD displeja. Prednji panel u oba naĉina djelovanja je prikazan na slici 10. Tokom naĉina mjerenja samo tipka M (menu) se aktivira, da bi se zabiljeţili neobiĉni dogaĊaji (kratkotrajan pritisak tipke) ili izbor konfiguracijskog naĉina djelovanja (dugotrajniji

35

pritisak tipke). Izabrani parametri se mogu promijeniti tokom rada ureĊaja u konfiguracijskom naĉinu, i trajno se snimaju do sljedeće promjene parametara. U konfiguracijskom naĉinu su sve tri tipke aktivirane za izvoĊenje pojedinaĉnih funkcija ili podešavanje odgovarajućih vrijednosti kao što su PIN kod (razliĉit za svaki ureĊaj) ili UNIVERSAL kod (isti za sve ureĊaje) Stanje oba digitalna ulaza se prikazuje na GLCD, a oznaĉeni su sa Q1 i Q2. Pored izvoĊenja mjerenja parametara, ureĊaj takoĊer nadzire izmjerene vrijednosti i informiše korisnika u sluĉaju neobiĉnih dogaĊaja. Izmjerene vrijednosti se usporeĊuju sa dvije alarmne vrijednosti koje su unaprijed definisane. Oba alarmna uslova se takoĊer vide na strujnim, naponskim, frekventnim i relejskim izlazima.  

ALR1 – Prva alarmna vrijednost (ALARM_1) ALR2 – Druga alarmna vrijednost (ALARM_2)

U sluĉaju neobiĉnih dogaĊaja, sljedeće informacije se prikazuju u statusnom redu:   

Premašena granica parametra Greška tokom mjerenja Kvar u djelovanju ureĊaja

Svi neobiĉni dogaĊaji ostaju aktivni na GLCD u pulsirajućem naĉinu (statusni red) dok ih korisnik ne primi na znanje (kratkotrajni pritisak tipke M). Ako neobiĉni dogaĊaji nisu više prisutni nakon što ih je korisnik potvrdio, ne prikazuju se više.[12]

6.5. Davač ugljendioksida tip TX 6363 Stacionarni CO2 detektor INFRARED GAS SENSOR/TRANSMITTER tip TX6363.01 odgovara zahtjevima za elektriĉne ureĊaje grupe I. UreĊaj konstantno-neprekidno mjeri CO2 u jamskom zraku. Mjerenje se vrši po IR principu. Podruĉje mjerenja je 0-5% CO2 u zraku. Protiveksploziona zaštita je I M1 Eex ia I. Mjerno pretvaraĉka jedinica je smještena u plastiĉno kućište, koje omogućava upotrebu tri razliĉita uvoda za kabl. Mjerna glava sa konektorom je postavljena na donjem dijelu plastiĉnog kućišta mjerno pretvaraĉkog dijela. Na prednjoj strani kućišta se nalazi LCD zaslon, na kome su prikazane vrijednosti koje registruje senzor. [12]

36

Slika 11. Davač ugljendioksida tip TX 6363

6.6. Jamska stanica digiTRANS 2100 Osnovna namjena jamske stanice digiTRANS 2100 je napajanje mjernih davaĉa i prijem podataka iz njih, obrada izmjerenih veliĉina, interno prikazivanje i posredovanje za prijenos u dispeĉerski centar. Glavni sastavni dijelovi su: 4. centrala digiTRANS 2100; 5. samosigurni napajaĉ NSB-230-ia; 6. alarmna sirena AH-1-Pex.

Slika 12. Jamska stanica digiTRANS 2100

37

Tehniĉki parametri jamske stanice digiTRANS 2100: - tip: digiTRANS 2100, - prikljuĉna snaga: 300 VA, - napon napajanja: 230 V, 50 Hz; - mehaniĉka zaštita: IP 54; - teţina: 170 kg. U jamama pogona ''Haljinići'', RMU ''Kakanj'' d.o.o. Kakanj, će se instalirati 9 (devet) stanica tipa digiTRANS 2100, koje će meĊusobno komunicirati RS 485 komunikacionim vodom (modbus RTU protokol). Zbog velikih duţina pojedinih dionica sistema, koristiće se pojaĉivaĉ za komunikacioni vod (maksimalna duţina dionice bez upotrebe pojaĉivaĉa je 1000 m). Jedna od stanica digiTRANS 2100 sadrţava razdjelnik, koji dijeli komunikacioni vod na tri linije). Prijenos podataka do SCADA sistema se odvija brzinom od 9600 kBaud-ova (postoji mogućnost povećanja brzine), što omogućava ''osvjeţavanje'' podataka svakih 4-5 sekundi. Napajanje elektriĉnom energijom jamske stanice digiTRANS 2100 preko UPS digiTRANS 2100 je praktiĉno neprekidno sa galvanskim razdvajanjem, a osnovni izvor napajanja je rasvjetna stanica 500/220 V koja je u IT sistemu NN mreţe s izoliranom nultom taĉkom elektroenergetskog transformatora. Prednosti ovakvih izoliranih sistema, uz brzi isklop prvog zemljospoja, jesu da su struje ograniĉene kapacitativne struje mreţe, a koje su mnogo manje od 1 (A). U IT sistemima moguća je primjena samosigurnosnih barijera sa galvanskim odvajanjem, a iz funkcionalnih razloga po zahtjevu isporuĉioca opreme, plašteve kablova PP/Jz 4x1,5/1,5 mm2 potrebno je uzemljiti samo na jednom mjestu i to u jamskoj stanici digiTRANS 2100 koja je smještena u neugroţenom prostoru. Pošto su primjenjene sigurnosne barijere sa galvanskim razdvajanjem, nema potrebe za izjednjaĉavanjem potencijala (Literatura br.8.4. poglavlja br.11.10 i 11.14). Jamska stanica digiTRANS 2100 je pridruţeni samosigurni ureĊaj, sadrţi samosigurne i nesamosigurne krugove a takoĊe i izvor napajanja (UPS digiTRANS 2100) koji se napaja iz elektroenergetske mreţe. Zbog toga je ona smještena u neugroţenom dijelu jame, a samo samosigurni strujni krugovi se uvode u ugroţeni prostor. Galvansko povezivanje i izjednaĉavanje potencijala izmeĊu rasvjetne stanice 500/220 V i jamske trafostanice ostvaruje se preko opleta napojnog kabla i treće ţile kabla EpN 53 3x2,5/2,5 mm2.[12] 6.6.1. Centrala digiTRANS 2100 Centrala digiTRANS 2100 je ugraĊena u kućište namijenjeno srednje teškim uslovima rada, dimenzija 600x350x165 mm. Na prednjoj strani se nalaze vrata sa staklom, što omogućava praćenje stanja prikljuĉenih senzora. Broj mjernih mjesta zavisi od namjene senzora. Terminalne module, na koje prikljuĉujemo senzore je dovoljno napajati iz jednog napajaĉa. Centrala se napaja iz dva napajaĉa, koji su unutar centrale potpuno galvanski odvojeni.[12]

38

6.6.2. Samosigurni napajač tip NSB-234-ia Napajanje tipa NSB-xxx-ia je namijenjeno za upotrebu u rudarstvu. Pretvara naizmjeniĉni napon napajanja u stabilizovan i regulisan samosiguran izvor napajanja za senzore i elektronske kontrolne naprave. U sluĉaju prekida napajanja, tu je automatsko baterijsko rezervno napajanje, koje omogućava 4 sati napajanja sistema. Jedinica za napajanje se sastoji od tri kućišta, koja su meĊusobno spojena dvjema kablovskim uvodnicama. Prvo kućište je Slika 13. u skladu sa EN 60079-7:2007 za povećanu sigurnost i sluţi za glavne elektriĉne vodove. Drugo kućište je u skladu s EN 60079-1:2007 za ''neprodorni oklop'' kućište i u njemu je smještena elektronika napajanja. Treće kućište je namijenjeno samosigurnim spojevima.[12] 6.6.3. Alarmna sirena tipa AH-PEx Alarmna sirena tipa AH-PEx je namijenjena za akustiĉku signalizaciju alarmnih stanja ili dogaĊaja. Robusno dizajnirano kućište dopušta mogućnost upotrebe u najzahtjevnijim uslovima rada u vanjskoj industriji (II) kao i u podzemnim rudnicima (I). Napajanje alarmne sirene se osigurava preko provodnika 3x1,5mm2 koji prikljuĉimo preko kablovske uvodnice M20x1,5 na prikljuĉne spojke, koje se nalaze u unutrašnjosti kućišta. Rudniĉke verzije alarmne sirene imaju na kućište priĉvršćenu kablovsku uvodnicu M25x1,5. Sklop za napajanje sirene napaja generator impulsa koji se pomoću piezo kristala pretvaraju u snaţan zvuĉni signal snage 100dB. Pri tome moţemo birati izmjenu dva razliĉita tona i to isprekidanim i neprekidnim zvuĉnim signalom. Napajanje alarmne sirene AH-1-PEx mora biti izvedeno iz atestiranog samosigurnog izvora napajanja kategorije ia, ĉije elektriĉne vrijednosti ne smiju preći sljedeće vrijednosti (u rudarstvu):

U i  26,40V I i  117,05mA Pi  3,09W 6.7. Kontrolno kolo za odvajanje KLV-XXX-Pex Kontrolno kolo za odvajanje KLV-XXX-PEx je dizajnirano za prijenos i galvansko odvajanje kontrolnih signala iz samosigurnog u nesamosigurno elektriĉno kolo. Zahvaljujući robusnom dizajnu, moţe se koristiti u aplikacijama podzemnih rudnika. Rad KLV-XXX-PEx se temelji na principu izvoĊenja mjerenja napona linije na samosigurnoj strani sprave i istovremeno upravljanje releja na nesamosigurnoj strani. Na samosigurni ulaz sprave moţemo prikljuĉiti: - START/STOP tipku - ON/OFF prekidaĉ - Induktivni senzor (NAMUR) 39

- Termostat Ĉitav rad sprave upravlja mikrokontroler, ĉiji je zadatak izvoĊenje A/D pretvaranje ulaznog napona linije i poreĊenje rezultata sa već unaprijed odreĊenim granicama. Na osnovu dobijenih rezultata, mikrokontroler istovremeno upravlja dva releja, ĉiji izlazi se nalaze na nesamosigurnoj strani. Na poklopcu sprave su ugraĊena tri svjetlosna senzora, ĉiji je zadatak signalizacija sljedećih stanja: - ZELENA led dioda (Prisustvo napajanja); - ŢUTA led dioda (Aktivno stanje releja); - CRVENA led dioda (Greška na liniji); Pri pokretanju ureĊaja (prikljuĉenje napajanja) mikrokontroler najprije ukljuĉi ZELENU led diodu. Nakon toga slijedi izvršavanje A/D pretvaranja napona na samosigurnoj liniji i poreĊenje izmjerene vrijednosti sa već u naprijed odreĊenim granicama. Na osnovu rezultata poreĊenja obje vrijednosti, mikrokotrolner upravlja oba releja, pri ĉemu se aktivno stanje releja signalizira ŢUTOM led diodom. U sluĉaju prekidanja linije, ukljuĉi se CRVENA led dioda koja trepće s konstantnom frekvencijom 1Hz, a ako se na liniji uspostavi stanje kratkog spoja, CRVENA led dioda gori neprekidno. Nakon montaţe ureĊaja na Ex e ili Ex d tip prikljuĉnog ormarića, potrebno je osigurati dodatnu mehaniĉku zaštitu preko ureĊaja KLV-XXX-PEx. [12] Varijanta A

Ex d

Ex e Priključ ni ormari ć

Priključ ni ormarić

M2 M1

Ex e KLV-XXX-PEx

Dodatna mehani čka zaštita

KLV-XX X-PEx

Dodatna mehani čka zaštita

Varijanta B

M2 M1

Slika 14. Shema kola 6.8. Kablovska veza za prijenos informacija Kablovska veza za prijenos informacija mjerno nadzornog sistema za kontrolu gasnih parametara u jamama pogona ˝Haljinići˝ RMU ˝Kakanj˝ d.o.o. Kakanj, sastoji se od samosigurnih kablova svijetlo plave boje tip PP/jz (4x1,5/1,5 mm2) koji je poloţen od dispeĉerskog centa na površini do jamskih stanica digiTRANS 2100 u jami, i od jamskih stanica digiTRANS 2100 do mjernih davaĉa gasnih parametara. Navedeni kabl, po svojoj konstrukciji ispunjava traţene zahtjeve za upotrebu u metanskim jamama, na osnovu

40

pravilnika o tehniĉkim normativima za el.postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksplotacijom. Uslovi koji su vezani za polaganje kabla su vrlo vaţni za sigurnost ljudi i ispravnost rada ureĊaja, a to su: 1. kablovi za prijenos informacija se moraju voditi kroz jamu suprotnom stranom od energetskih kablova, 2. ukrštanje sa energetskim kablovima treba izvršiti pod pravim uglom, 3. kablove u jami treba polagati na nosaĉe koji moraju biti postavljeni na rastojanje od 2 – 3 m, 4. u prostorijama sa nagibom izvršiti mehniĉko rasterećenje kabla svakih 6 metara pomoću kablovskih stezaljki, 5. kablovi moraju biti poloţeni tako da ne moţe doći do: a) torzionog savijanja i ĉvora osmice, zbog ĉega ih treba odmotavati i namotavati tako da se kabl savija samo odgovarajućim kablovskim stezanjima, b) pritiskanje kabla koje bi mu deformisalo presjek, radi ĉega mora biti slobodno poloţen ili uĉvršćen samo odgovarajućim kablovskim stezaljkama, c) oštećenja od transportnog pogona, pa zbog toga ako kablovi prelaze iznad transportnih sredstava, moraju se preduzeti dopunske zaštite mjere protiv padanja kabla. - kablovi moraju biti poloţeni tako da su po cijeloj duţini u svako vrijeme pristupaĉni radi nadzora. Od ovoga se moţe odstupiti ako im je potrebna posebna mehaniĉka zaštita, i to u sljedećim sluĉajevima: a) ako su u pitanju kablovi i vodovi do 10 metara duţine, b) pri polasku kablova i vodova kroz bušotinu u stijeni i u ostalim specifiĉnim sluĉajevima uz odobrenje rudarskog organa, - u sluĉaju stalno poloţenih kablova isti se moraju priĉvrstiti u razmaku od najmanje 6 metara i to tako da je kod više paralelnih kablova razmak meĊu njima jednak najmanje preĉniku susjednog debljeg kabla. 6. Kablovi se smiju okaĉiti ili priĉvrstiti samo na mjesta gdje se ne mogu oštetiti ni deformisati. 7. Kablovi u bušotinama kroz stijene, zidove i sl. ne smiju biti zazidani, već slobodno poloţeni. Pri uvoĊenju kabla u komore prolazni otvori moraju biti zaptiveni pomoću gline, pijeska ili drugog nezapaljivog materijala. Pri sprovoĊenju kabla kroz vodna vrata, otvori mogu biti radi nepropusnosti zaptiveni glinom, 8. Kablove u dispeĉerskom centru u podu, voditi kroz limene kablovske kanale. Navedeni naĉin osigurava kablove od mehaniĉkog oštećenja i zadovoljava tehniĉke uslove, 9. Kablovi samosigurne mreţe moraju biti svjetlo plave boje, a isti se moraju voditi odvojeno od kablova energetske mreţe, a kod spajanja u istim razvodima i kućištima treba voditi raĉuna o samosigurnim rastojanjima kako to zahtjevaju uslovi standarda JUS N.S8.321

41

10. Nastavljanje kabla u jami vršiti pomoću odgovarajućih spojnica, a spajanje pojedinih ţila lemljenjem. Grananje kabla izvesti korištenjem razvodnih kutija izvedbe ˝povećana sigurnost˝ sa odgovarajućim brojem stezaljki, 11. UvoĊenje kabla u pojedina kućišta izvesti sa odgovarajućim brtvljenjem i mehaniĉkim stezanjem na uvodnicama. Isporuĉilac opreme sistema za kontrolu gasnih parametara u jami dao je sa proizvoĊaĉima opreme kriterijume za izbor kabl. Zavod za standardizaciju BiH – Ex komisija, izdala je certifikate o usklaĊenosti protiveksplozijske zaštite elemenata sistema za kontrolu gasnih parametara, definisala je graniĉne vrijednosti parametara kablovske mreţe instalirane u sklopu datog sistema. Kontrola ovih kriterijuma je data u narednom poglavlju.[12]

6.9. Instalacija samosigurnih sistema Samosigurni sistem moţe se podijeliti na tri osnovna dijela: 1. UreĎaji montirani u neugroţenom prostoru koji sluţe za meĎusobno povezivanje nesamosigurne opreme i samog samosigurnog sistema. U našem sluĉaju ta oprema je smještena u jamskoj trafostanici: digiTRANS 2100 sa UPS – om za glavno i rezervno napajanje, samosigurnim izvorom za napajanje NSB-234-ia i kontrolnim kolom za odvajanje KLV-XXX-PEx. Jamska stanica digiTRANS 2100 smještena je u I stepenu opasnosti (dozvoljena koncentracija metana do 0,5 %) i nije u protiveksplozijskoj izvedbi nego posjeduje samo mehaniĉku zaštitu IP 54. TakoĊer, oprema u DC, ukljuĉujući i instalaciju prijenosa informacija od jamske stanice digiTRANS 2100 do DC preko kabla PP/Jz 4x1,5/1,5 mm2, nije u protiveksplozijskoj izvedbi. Na osnovu naprijed navedenog u sluĉaju prekoraĉenja maksimalno dozvoljene koncentracije metana u ulaznoj zraĉnoj struji od 0,5 % CH4 mora se obavezno iskljuĉiti napajanje el.energijom kompletne jame, a takoĊer i rezervna napajanja jamske stanice digiTRANS 2100 i opreme DC. Pošto proizvoĊaĉ nije dao mogućnost automatskog iskljuĉenja napajanja el.energijom kompletne jame i prijenosa informacija iz jame u DC, navedene operacije moraju se vršiti ruĉnim naĉinom, nakon alarma u dispeĉerskom centru. Za ovaj dogaĊaj, za koji je mala vjerovatnoća da će se desiti, obavezno je uraditi dodatno upustvo za rukovanje od strane odgovornih lica na pogonu ˝Haljinići˝, RMU ˝Kakanj˝ d.o.o. Kakanj. Samosigurni ureĊaji sadrţe jedino samosigurne krugove, a pridruţeni ureĊaji i nesamosigurne i samosigurne krugove i to posebno ako sadrţe i izvore napajanja koji se napajaju iz elektroenergetske mreţe. U našem sluĉaju jamska stanica digiTRANS 2100 ne smije ugroţavati eksplozivnu atmosferu, a to znaĉi da je smještena izvan ugroţenog prostora, a samo samosigurni strujni krugovi se uvode u ugroţeni prostor. 42

Samosigurni izvor za napajanje NSB-234-ia smješten je u jamskoj stanici digiTRANS 2100 i u ovome ureĊaju je samo strujni krug koji odlazi od njega samosiguran i zbog toga je oznaka njegove protiveksplozijske zaštite: Exem ia  , te je namijenjen za ugradnju u neugroţenom prostoru. 2. Kablovi, priključne kutije izmeĎu ureĎaja u neugroţenom prostoru i opreme u ugroţenom prostoru. Jedan od temeljnih zahtjeva za svaki samosigurni sistem je da se izbjegne meĊusobni utjecaj jednog samosigurnog kruga na drugi ili utjecaj nesamosigurnog kruga na samosigurni. Ako se samosigurni strujni krugovi do mjernih davaĉa vode višeţilnim kablovima, napominjemo da se kroz taj kabl moraju prenositi samo samosigurni krugovi. Izolacija vodiĉa u kablu mora odgovarati ispitnom naponu najmanje za 500 V, a debljina izolacije mora biti najmanje 0,2 mm. U samosigurnom sistemu osim izvora napajanja, pretvaraĉa i mjernih davaĉa imamo i spojni pribor, kao što su razvodne kutije, konektori (utikaĉi i utiĉnice), stezaljke, sklopke, releji, koji ne smiju umanjivati stepen zaštite. Za upotrebu u rudnicima, ako su izraĊeni od plastike ili lakih metala, moraju odgovarati općim zahtjevima koji se odnose na takve ureĊaje kao što je sadrţaj Mg, Al, Ti. Elektrostatiĉnost mora odgovarati uvjetima upotrebe i općim zahtjevima za ugroţene prostore. Za upotrebu u rudnicima moraju biti oznaĉeni, a to znaĉi moraju udovoljavati i svim općim zahtjevima samosigurnosti, oţiĉenje, montaţu, prikljuĉne stezaljke, kućišta sa IP zaštitom, konektore, zalijevanje izolacijskom masom, štampane ploĉe, releje, uzemljenje i elektriĉnu izolaciju komponenti i oţiĉenja, kao i uslovima razdvajanja meĊu krugovima i prema zemlji, tj. da su ispunjeni zahtjevi standarda bivše SFRJ JUS N: S8.321. Udovoljavanje tim općim zahtjevima mora biti provjereno pri analizi kompletnog samosigurnog sistema, što je potrebno izvršiti prilikom dobijanja certifikata o usklaĊenosti protiveksplozivne zaštite sa BAS standardima za ĉitav sistem Ex ia I i pojedinaĉne ureĊaje od strane ovlaštene ustanove u BIH (Ex Komisija BiH). 3. Treći dio samosigurnog sistema koji treba razmotriti su samosigurni ureĎaji koji se smještaju u ugroţenom prostoru, a to su mjerni davači za metan (CH4), ugljen monoksid (CO), ugljen dioksid (CO2), kiseonik O2 brzinu zračne struje, vlaţnost zraka i temperaturu. Svaki samosigurni sistem graĊen je po principu ˝pridruţeni ureĊaj – samosigurni ureĊaj˝ pri ĉemu se kao i u našem sluĉaju, pridruţeni ureĊaj smješta izvan prostora ugroţenih eksplozivnom atmosferom. Ovaj naĉin omogućava veću slobodu i jednostavnost rukovanja ureĊajima, a sa druge strane ima niţe ekonomske zahtjeve. Postavljanjem samosigurnih ureĊaja (mjernih davaĉa gasnog stanja, vlaţnosti zraka i brzine zraĉne struje) u ugroţeni prostor, povezujemo jamsku stanicu digiTRANS 2100 (koja nije u protiveksplozijskoj zaštiti) kablovima zbog prijenosa podataka. MeĊusobno povezan sistem 43

samosigurnih ureĊaja i krugova ĉini meĊusobno zavisan sistem, tako da zajedno sa kablovima mora ostati u granicama unutar kojih je garantirana samosigurnost ˝ia˝. Instalacijom samosigurnih sistema dobijamo mogućnost odrţavanja opreme u radu bez provjere prisutnosti eksplozivnih gasova, a prilikom takvih radova ne umanjuje se sigurnost opreme. Nepaţljivo odrţavanje ĉak i na atestiranim ureĊajima moţe stvoriti opasne situacije, bilo direktno, bilo uništenjem komponenata, oţiĉenja ili zraĉnih razmaka o kojima zavisi protiveksplozijska zaštita. Bitno je zbog toga da takvo odrţavanje vrši jedino kompetentno osoblje.[12]

44

7. ALARMNI PRAGOVI I AUTOMATSKO ISKLJUČENJE ELEKTRIČNE ENERGIJE Mjerenje i registracija parametara rudniĉke atmosfere sa alarmiranjem i isklapanjem elektriĉne energije u sluĉaju prekoraĉenja dozvoljenih granica koncentracije metana (shodno rudarskom dijelu projekta) su osnovne karakteristike kojim se rukovodilo prilikom odluĉivanja zahtjeva pri nabavci mjerno nadzornog sistema za kontrolu gasnih parametara u jamama pogona ˝Haljinići˝, RMU ˝Kakanj˝ d.o.o. Kakanj. U jamskoj stanici digiTRANS 2100 funkciju isklopa elektriĉne energije obavljaju releji K1,K2,K3 ... , K17 sa isklopnim kontaktima (normalno zatvoreni) i to preko ureĊaja (veznog ĉlana) za rastavljanje nesamosigurnih od samosigurnih strujnih krugova. Prekoraĉenjem dopuštenih koncentracija metana na mjernim davaĉima, gdje su pragovi podešeni na samom ormaru jamske stanice digiTRANS 2100, aktiviraju se pripadajući releji K1,...K17 koji su drţali zatvorene radne kontakte. Nastankom alarmnog signala dolazi do prekidanja strujnog kruga otvaranjem kontakata. Prekidanjem strujnog kruga, prekida se i pobuda releja ˝veznog ĉlana˝ (ostaje bez napajanja), te on prekida strujno kolo za iskljuĉenje koje je vezano za radne kontakte. Budući da ureĊaji (vezni ĉlan) imaju samo jedan izlaz sa radnim kontaktima, to se u sluĉajevima isklopa više prekidaĉa previĊa umnoţivaĉ, odnosno pomoćni relej CNO. Ovaj relej se napaja sa naponom 24 V preko strujnog kola koje je povezano za radne kontakte, što znaĉi da je pod naponom dok su ovi kontakti zatvoreni, odnosno do pojave alarmnog signala. Otvaranjem kontakata releja CNO prekida se strujno kolo za napajanje upravljaĉkog releja prekidaĉa (jednog ili više njih) te se vrši isklop elektriĉne energije u dijelu jame koji je napojen preko ovoga (odnosno ovih) prekidaĉa. UreĊaji (vezni ĉlan) i CNO moraju biti ugraĊeni u protiveksplozijski zaštićeno kućište Exd. Koncept isklopa elektriĉne energije je naprijed naveden, tako da se sve izmjene u elektroenergetskoj mreţi moraju usaglasiti i to na taj naĉin da ni jedan ureĊaj ili kabl ne smije biti pod naponom ako nisu u sistemu samosigurnosti Exia, u sluĉaju prekoraĉenja dozvoljenih kocentracija metana. Iskljuĉenje elektriĉne energije, s obzirom na elektroenergetsku mreţu jame, moguće je iskljuĉiti na više naĉina i to preko : -

zaštitnih prekidača u niskonaponskim razvodima, NN zaštitnih prekidača transformatorskih stanica, zaštitnih prekidača visokonaponskih jedinica.

Glavne karakteristike, koje utjeĉu na selektivno iskljuĉenje elektriĉne energije kod prekoraĉenja alarmnih nivoa su: 1. Jamske stanice digiTRANS 2100 i oprema u dispeĉerskom centru, ukljuĉujuĉi i instalaciju prijenosa informacija meĊu njima, nije u zaštiti Ex ia, tako da se moraju iskljuĉivati, 45

2. Mjerni davaĉ i instalacija prijenosa informacija od jamske stanice digiTRANS 2100 su u protiveksplozijskoj zaštiti Ex ia i zbog toga mogu ostati ukljuĉeni i kod prekoraĉanja alarmnih vrijednosti, 3. Prilikom automatskog selektivnog iskljuĉenja elektriĉne energije potrošaĉa, potrebno je neovisno obezbjediti napajanje potrebnih ventilatora elektriĉnom energijom. 4. Ako mjerni davaĉ za metan MM1 koji se nalaze u ulaznoj zraĉnoj struji registruje i alarmira vrijednost 0,5 % CH4 , potrebno je, nakon signalizacije u DC, ruĉnim naĉinom iskljuĉiti napajanje el.energijom kompletne jame, a istovremeno obezbjediti neovisno napajanje el.energijom glavnih ventilatora. U ovome sluĉaju treba ruĉnim naĉinom iskljuĉiti i rezervna napajanja opreme u DC i jamske stanice digiTRANS 2100. [12]

46

8. ZAŠTITNE MJERE U ovom ćemo poglavlju razmotriti sve one elektriĉne pojave na koje je potrebno obratiti paţnju u rudniĉkoj elektrifikaciji jer, u protivnome, one mogu biti uzrokom vrlo neugodnih dogaĊaja, pa i oštećenja postrojenja, ugroţavanja zaposlenog osoblja ili izazivanja poţara eksplozije. Svim tim pojavama, kada je rijeĉ o rudnicima s podzemnom eksploatacijom, valja prilaziti s drugog stajališta negoli je to uobiĉajeno u nadzemnim mjestima i u općoj elektrotehniĉkoj praksi, i to iz ovih razloga: a) Vrijednost i vrijeme amortizacije elektriĉnih postrojenja u rudnicima znatno se razlikuju od opće prakse, što znatno utjeĉe na tehniĉke zakonitosti proraĉuna i dimenzioniranja pojedinih elektriĉnih postrojenja; b) Prilike eksploatacije i odrţavanja mnogo su teţe i potreban je posebni tretman za postrojenje; c) Zbog skuĉenog prostora (i prisutnosti vlage) rukovanje je vrlo oteţan, pa treba posebnu paţnju obratiti greškama na ureĊajima radi zaštite rukujućeg osoblja; d) U ugljenokopima je prisutna opasnost od poţara, a i od eksplozije jamskih plinova i zapaljive prašine. [4] Iz spomenutih razloga potrebno je obratiti paţnju na one pojave koje utjeĉu na faktore koji su obuhvaćeni ovim specifiĉnostima rudniĉkih elektriĉnih postrojenja, a to su, izmeĊu ostalog: -

strujno opterećenje pad napona kratki spoj zemljospoj prenaponi atmosferska praţnjenja statiĉki elektricitet lutajuće struje.

Da bi se osigurala odgovarajuća zaštita u rudniĉkim elektriĉnim postrojenjima, a posebno u rudnicima s podzemnom eksploatacijom, ima nekoliko osnovnih zaštitnih mjera na koje treba raĉunati u elektrifikaciji rudniĉkih pogona. Osnovne grupe zaštitnih mjera za opisane pojave su: 1. 2. 3. 4. 5.

zaštita od preopterećenja; zaštita od podnapona ili nestanka napona; zaštita od kratkog spoja; zaštita od previsokog dodirnog napona; zaštita od utjecaja nekontroliranih, spontanih pojava, kao što su: a) atmosfersko praţnjenje na površini, b) elektrostatski naboj, c) lutajuće struje.

47

Za rudnike ugroţene od poţara i za one s eksplozivnim jamskim plinovima još su posebne mjere zaštite: -

protueksplozijska zaštita elektriĉnih ureĊaja; naroĉite mjere zaštite (specijalni kontrolnici).

8.1. Tehničke mjere zaštite Ograniĉenje napona. Smatra se nepotrebnim provoditi bilo kakve zaštitne mjere ako najveći napon strujnog kruga ne premašuje efektivnu vrijednost od 25 V u normalnom pogonu, ni u sluĉaju greške, pri ĉemu izvor napajanja moţe biti: a) sigurnosni izolacijski transformator s posebno visokim stupnjem izolacije izmeĊu primara i sekundara, gdje primarni napon nije viši od 1000 V; b) izvor struje istog stepena sigurnosti kao sigurnosni transformator; c) elektrohemijski izvori (akumulatori) Smatra se da je udovoljeno mjerama zaštite od opasnosti elektriĉnog udara za strujne krugove u kojima ni u kom sluĉaju normalnog pogona ili greške, najveći napon ne premašuje 50 V (efektivno) ako je: -

provedena zaštita da ljudi ne mogu doći u sluĉajni dodir s dijelovima pod naponom, ako je provedena zaštita od direktnog dodira; provedena zaštita malim naponima.

Dijelovi pod naponom sekundarnog kruga ne smiju biti u galvanskoj vezi s dijelovima pod naponom primarnog kruga, osim ako je zaštitni vodiĉ ujedno i nulti vodiĉ sistema zaštite primarnog kruga. [4] Zaštita od direktnog dodira. Zaštita od direktnog dodira odnosi se na zaštitu od dodira dijelova pod naponom. Sprovodi se preprekama ili zatvaranjem u kućišta ili ormare i izolovanjem dijelova pod naponom. Zaštita preprekama ili zatvaranjem u kućište sprovodi se tako da se dijelovi pod naponom štite mehaniĉkom zaštitom. [2] Zaštita delova pod naponom izolovanjem. Svi dijelovi pod naponom prekrivaju se izolacionim materijalom koji se ne moţe skinuti bez razbijanja i koji ima izolaciona svojstva utvrĊena propisima o jugoslovenskim standardima za rudarske kablove.[2] Zaštita od napona greške. Za zaštitu od napona greške primenjuju se opšte zaštitne mere, dodatno izolovanje, izolovani prostori, elektriĉno odvajanje i sistemi zaštite mreţe. Izolovani prostor je zaštitna mjera koja spreĉava istovremeni dodir delova razliĉitog potencijala u sluĉaju greške na funkcionalnoj izolaciji elektriĉnih ureĊaja, tj. izmeĊu dva dohvatljiva provodljiva dijela elektriĉnog ureĊaja ili jednog dohvatljivog provodljivog dijela elektriĉnog ureĊaja i bilo kog drugog provodljivog dijela. 48

Elektriĉno odvajanje radi zaštite od strujnog udara u sluĉaju greške na funkcionalnoj izolaciji elektriĉnog ureĊaja vrši se pod sljedećim uslovima: 1) svako strujno kolo mora biti namijenjeno za napajanje samo jednog elektriĉnog ureĊaja ĉija struja nije veća od 16 A; 2) strujno kolo se mora napajati preko izolacionog transformatora ili motor-generatora s meĊusobno izolovanim namotajima i visokim stepenom izolacije izmeĊu primara i sekundara, a prijenosni sigurnosni transformator mora biti dodatno izolovan; 3) nazivni napon izvora napajanja moţe na primarnoj strani iznositi najmanje 500 V, a na sekundarnoj najviše 380 V; 4) vodljivi dijelovi odvojenog strujnog kola ne smiju ni u jednoj taĉki biti spojeni sa drugim strujnim kolima ili sa zemljom, izolacija odvojenog strujnog kola mora biti kvalitetna, a prikljuĉci moraju biti izvedeni posebno savitljivim kablovima; 5) dohvatljivi dijelovi odvojenog strujnog kola ne smiju biti spojeni sa zaštitnim vodom i sa dohvatljivim vodljivim dijelovima drugih kola; 6) pri radu u metalnim kotlovima transformator (ili izvor) mora biti postavljen izvan kotla i posebnim provodnikom povezan sa metalnim stajalištem; 7) savitljivi prikljuĉni kablovi moraju biti vidljivi po cijeloj duţini i spolja mehaniĉki neoštećeni.[2]

8.2. Zaštitne mjere u RMU Kakanj Sve zaštitne mjere koje su primijenjene u projektu ventilacije RMU Kakanj bazirane su shodno Pravilniku o tehniĉkim normativima za el.postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksplotacijom (sl.list SFRJ br.21/88), te vaţećim rudarskim propisima i normativima JUS-a i BA standarda. Zaštita od visokih napona dodira u 220 V jamskoj mreţi je izvedena zaštitnim uzemljenjem izoliranih sistema uz obaveznu primjenu kontrolnika izolacije koji mora ispunjavati uslove iz ĉlana 37 tehniĉkih propisa (sl.list.32/88). Metalni djelovi koji normalno nisu pod naponom vezani su pomoću treće ţile napojnog kabla tipa EpN 53, 3x2,5 mm2, na uzemljivaĉ koji je zajedniĉki i koji je u sklopu napojne jamske TS za dotiĉnu jamsku stanicu digiTRANS 2100. Prilikom primjene zaštitnog uzemljenja izolovanih sistema mora isti da sprijeĉi u sluĉaju greške pojavu napona dodira većeg od 50 V, tj.proizvod prijelaznog otpora uzemljenja i struje zemljospoja mreţe ne smije biti veći od 50 V. Kao zaštita od visokih dodirnih napona u vanjskoj mreţi 220 V primijenit će se ˝nulovanje˝ TN C/S sistem. Ovim naponom kao što je već reĉeno napajaju se ureĊaji instalirani u DC preko odgovarajućeg UPS-a. Nulovanje se sastoji od spoja spoljnog zaštitnog dijela ureĊaja sa uzemljenom nul taĉkom transformatora preko provodnika (zaštitnog voda ili nul voda). Za nulovanje je potrebno primijeniti poseban zaštitni provodnik koji je u sastavu kabla, a obojen po cijeloj svojoj duţini ţuto – zeleno. Zaštitnim provodnikom ni u kom sluĉaju ne smije proticati 49

pogonska struja. Zaštitni provodnik je potrebno odvojiti od nul vodiĉa na sabirnicama glavne razvodne baterije sa koje je napojena utiĉnica automatske centrale. Ovim odvajanjem se povećava efikasnost zaštite od visokih dodirnih napona. Osnovni uslov ˝nulovanja˝ je da struja greške koja nastaje pri potpunom kratkom spoju faznog provodnika sa nultim provodnikom ili zaštitnim provodnikom, bude veća ili bar jednaka struji iskljuĉenja pripadajućeg instalacionog osiguraĉa. Svi ureĊaji koji su instalirani u prostorijama sa II stepenom opasnosti odgovaraju propisima za el. postrojenja u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom. Kako su postavljeni u sredinama ugroţenim eksplozivnim gasovima moraju imati certifikat o usaglašenosti protiveksplozijske zaštite sa BAS standardima. Za odvajanje samosigurnih strujnih krugova koriste se atestirani ureĊaji KLV-XXXPEx, a moţe i drugog tipa drugog proizvoĊaĉa koji se postavlja u kućište protiveksplozijski zaštićeno Exd, kuĉište tip (4KTZ500, TSL ili drugi). Na svim linijama prema jami postavljeni su samosigurni izvori napajanja i barijere pri ĉemu su linije osigurane od dodira sa višim naponom. Zaštita od struja kratkog spoja na dijelovima niskonaponske mreţe namijenjene za napajanje DC i UPS-a će se izvesti topljivim osiguraĉima EZ 25/25 A. Zaštita od preopterećenja napojnih kablova dispeĉerskog ormara i pretvaraĉa je izvedena osiguraĉima budući da odgovaraju tabeli 4 Tehniĉkih propisa (sl.list SFRJ br.21/88). Zaštita od vlage i prašine se postiţe upotrebom ureĊaja sa mehaniĉkom zaštitom od najmanje IP 44. U prostoriji DC je potrebno postaviti vatrogasni aparat S9, uputstvo za pruţanje prve pomoći unesrećenim od elektriĉne struje, kao i upustvo za rukovanje i odrţavanje koji su sastavni dijelovi rudarskog dijela projekta. Pri postavljanju davaĉa metana treba voditi raĉuna da su oni osjetljivi na udarne talase te se zbog toga moraju blagovremeno premještati sa napredovanjem fronte, odnosno drţati na takvoj udaljenosti da ne budu ugroţeni udarnim talasom miniranja. Postavljanje odabranih davaĉa u profilu prostorija izvršiti shodno prilozima datim rudarskom dijelu projekta. Lokacije davaĉa su odreĊene takoĊer u rudarskom dijelu projekta. Za sve dalje faze eksploatacije se treba drţati ovoga koncepta, gdje je rudarskim dijelom obuhvaćen najnepovoljniji sluĉaj gledajući sa aspekta uticajnih faktora, što treba aţurirati internom tehniĉkom dokumentacijom rudnika. U sluĉajevima ukidanja pojedinih mjernih mjesta kritiĉna mjesta se mogu pokriti kontrolom prikljuĉenom na rezervno mjesto. Osim toga kritiĉna mjesta mogu biti pokrivena i individualnom ruĉnom kontrolom raspoloţivim individualnim instrumentima rudnika. Za dobijanje potrebnih podataka o gasnom stanju u proizvodnom reviru u sluĉaju vanrednih dogaĊaja data kontrola će se obavljati prikljuĉkom na rezervno mjesto. Mjerno podruĉje ovih davaĉa treba da bude nešto veće (do 5 % CH 4), a zbog upotrebe u vanrednim prilikama nalazili bi se u opremi ĉete za spašavanje. Lokaciju mjernih davaĉa u svim vanrednim dogaĊajima odreĊuje štab sluţbe za spašavanje u planu akcije pri ĉemu se moraju poštovati ranije postavljeni uslovi za 50

odreĊivanje mjesta i postavljanje davaĉa u popreĉnom profilu prostorije. U mreţi 220 V, sa koje se napaja oprema u DC je potrebno ugraditi odvodnike prenapona u cilju zaštite pomenutog sistema koji se pokazao osjetljivimna atmosferska preţnjenja i u blizini objekta u kojem je instaliran. Plašt kabla i EpN 53 3x2,5 mm2 i PP/Jz, 4x1,5/1,5 mm2 povezati na uzemljenje na jamskoj stanici digiTRANS 2100. Sistem samosigurnih instalacija mora biti odvojen od pridruţenog samosigurnog ureĊaja (jamska stanica digiTRANS 2100) tako što se plašt kabla PP/JZ 4x1,5/1,5 mm2 veţe na kućište jamske stanice, a kućište mjernih davaĉa i razvodnih kutija se galvanski odvoji.[12]

8.3. Zaštitne mjere pri izvoĎenju el. instalacija IzvoĊenje el.instalacija mogu vršiti samo ustanove koje posjeduju opremu, kadrove i odgovarajuće odobrenje koje uslovljava Zakon u rudarstvu. Radovi se moraju izvoditi samo na osnovu odobrene tehniĉke dokumentacije. IzvoĊaĉ radova mora da ima lice sa ovlaštenjem radova na ovim vrstama posla. Radnici koji rade na neposrednim poslovima moraju da imaju sva liĉna i zaštitna sredstva i zaštitnu opremu koja posjeduje dokaze o ispitivanju (ispitni protokol) od strane proizvoĊaĉa i ovlaštene ustanove. Prilikom izvoĊenja radova zaposleno osoblje mora se pridrţavati Zakona iz oblasti zaštite na radu i vaţećih tehniĉkih propisa i pravilnika. Sva upotrebljena oprema i materijal mora odgovarati odobrenoj tehniĉkoj dokumentaciji, odnosno odredbama JUS-a i postojeĉih BAS standarda, a takoĊer i tehniĉkim normativima za predviĊenu oblast. Prije izvoĊenja radova, rukovodilac grupe radnika koja će izvoditi radove treba da prouĉi projekat i obiĊe odreĊene lokacije na osnovu ĉega će odrediti redoslijed radova. Konaĉno puštanje postrojenja u rad je dozvoljeno nakon ispitivanja elektriĉnih ureĊaja i instalacija. Ova ispitivanja se vrše shodno vaţećim pravilnicima i normativima i to: a) b) c) d) e)

Provjera efikasnosti zaštite od previsokih napona dodira, Mjerenje otpora uzemljenja Provjera galvanske povezanosti Regulaciju releja kao i kontrolu prorade istih, Provjera protiveksplozijske zaštite samosigurnih insatalacija Exia I za ĉitav sistem.

Nakon izvršenih pregleda i ispitivanja neophodno je evidentirati dobivene rezultate, te iste saĉuvati. [12]

51

8.4. Zaštita od poţara Prva i osnovna zajedniĉka osobina svih ureĊaja odnosi se na njihov izbor, tako da oni uvijek moraju biti prilagoĊeni utjecaju okoline i uvjetima upotrebe, s obzirom na: -

mehaniĉke; elektriĉne; termiĉke; hemijske

efekte, što se odraţava na vijek trajanja u odgovarajućoj okolini. Za nivo elektriĉne energije koji treba smatrati opasnim za paljenje neke eksplozivne smjese, moţe se uzeti da elektriĉni ureĊaji kojima nijedan parametar ne premašuje ove vrijednosti: napon 1,2 V, struja 0,1 A, snaga 25 mW, neće biti uzroĉnik paljenja eksplozivne atmosfere. Svi ostali elektriĉni ureĊaji se tretiraju kao potencijalni uzroĉnici paljenja eksplozivne atmosfere i oni se izvode u odgovarajućoj protueksplozivnoj zaštiti, ispituju se i atestiraju. U sluĉaju poţara na elektriĉnim instalacijama koristiti aparat sa CO2 ili S aparat. U sluĉaju RMU Kakanj, projektom, sukladno propisima, je predviĊeno da se ti aparati postave u neposrednoj blizini jamske stanice digiTRANS 2100 kao i u prostoriji dispeĉerskog centra.

8.5. Zaštita od statičkog elektriciteta Zaštita od statiĉkog elektriciteta provodi se izborom opreme tako da sprijeĉi stvaranje elektrostatiĉkih naboja većih potencijala. Prilikom nabavke opreme na kojoj postoji mogućnost stvaranja statiĉkog elektriciteta obavezno obezbjediti atest od proizvoĊaĉa o antistatiĉnosti i nezapaljivosti. Općenito se moţe reći da je za svaki rudnik potrebno, radi zaštite od elektrostatskih naboja, sistematski analizirati vlaţnost zraka. Ako se, naime, pokaţe da ima uvjeta za nastanak elektrostatskih naboja, odgovarajućim se instrumentom izmjere i utvrde potencijalna mjesta gdje se skuplja elektrostatski naboj, i donose se odluke o zaštitnim mjerama. Za rudniĉke prostore (zbog vlaţnosti manje od 65% u pravilu) ne smiju se upotrebljavati izolacijski, već poluprovodljivi materijali: za pogonsko remenje poluprovodljiva guma, za ventilacijske cijevi poluprovodljivi PVC, gumene cijevi od poluprovodljive gume, torba za eksploziv, obuća od poluprovodljivog materijala itd. Najbolji su samo oni materijali koje su odgovarajuće institucije atestirale da ne mogu biti nosioci elektrostatskih naboja. [4] 8.6. Zaštita od ugljene prašine U postojećim rudarskim projektima dat je naĉin obaranja ugljene prašine u jamskim prostorijama. Kako taj naĉin uglavnom predviĊa prskanje vodom jamskih prostorija, on se ne moţe primjeniti za skidanje ugljene prašine sa elektroenergetskih ureĊaja i instalacija.

52

Skidanje prašine sa elektroenergetskih ureĊaja i instalacija mora se vršiti bez prisustva vode tj. metlom, pamuĉnjakom i sl. Mora se uvesti knjiga evidencije skidanja prašine sa elektroenergetskih ureĊaja i instalacija u kojoj se mora definisati datum i mjesto skidanja prašine sa potpisima lica koja su to izvršila kao i potpis nadzornika elektro sluţbe. Sva elektriĉna oprema koja se koristi u jami mora biti izvedena u mehaniĉkoj zaštiti najmanje IP 54.[4] 8.7. Rukovanje i odrţavanje el. ureĎaja i instalacija Rukovanje i odrţavanje kompletne opreme mjernog nadzornog sistema za kontrolu gasnih i ventilacionih parametara, vršiti na osnovu prevedene tehniĉke dokumentacije koju je dostavio isporuĉilac opreme. Prije puštanja u probni rad navedenog sistema, potrebna je i dodatna obuka osoblja koji će rukovati i odrţavati sistem. Posebnu paţnju posvetiti obuci struĉnog osoblja koja vrše odrţavanje s obzirom na vrstu protiveksplozijske zaštite samosigurnih sistema i instalacija Exia I. 1. Lica kojima je duţnost da odrţavaju i nadziru elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije moraju naroĉito paziti da protiveksplozijska zaštita bude uvijek u ispravnom stanju. 2. Oštećeni elektriĉni ureĊaji ne smiju se dalje upotrebljavati, osim ako je oštećenje takve prirode da oĉigledno njihovo oštećenje ne donosi neku opasnost. Svaki ureĊaj ako nije u ispravnom stanju mora se odmah iskljuĉiti i moţe se ponovo ukljuĉiti tek poslije otklanjanja kvara. 3. Svaki ureĊaj, a naroĉito oni u zatvorenim el.pogonskim prostorijama, moraju se povremeno oĉistiti i zaštiti od hrĊanja. 4. Svi gumeni zaptivaĉi, ako ih ima, moraju biti od meke elastiĉne gume. Ako zaptivaĉ nije više elastiĉan, mora se odmah zamijeniti novim. 5. Sve zaštitne površine Ex ureĊaja u pogonu moraju se redovno ĉistiti i premazivati bezkiselinskim mastima. UreĊaje u skladištima takoĊe treba pregledati i dovesti u red najmanje jednom godišnje. 6. Svi vijci koji drţe poklopce ili dijelove ureĊaja, a posebno na Ex ureĊajima, moraju biti u punom broju, ĉvrsto pritegnuti i osigurani od popuštanja. 7. Nije dozvoljeno otvarati ormariće i kućišta sa nezaklonjenim dijelovima pod naponom. U metanskim jamama zabranjen je svaki rad pod naponom i ispod 50 V. U metanskim jamama ne smiju se zamjenjivati ulošci osiguraĉa i sijalice pod naponom. Rad i otvaranje kućišta pod naponom dozvoljen je samo kod samosigurnih strujnih krugova i ureĊaja. 8. Kućišta protiveksplozijski zaštićenih el.ureĊaja treba otvarati samo na predviĊen naĉin. Zabranjeno je otvaranje na naĉin koji bi oštetio njihovu protiveksplozijsku zaštitu.

53

8.8. Zaštita od kratkih spojeva Da bismo mogli provesti proraĉun veliĉine struje kratkog spoja, moramo najprije izraĉunati ukupnu impedanciju mreţe, od izvora do mjesta kratkog spoja. Kako u današnjem sistemu mreţa nije moguće izraĉunati s kojeg se izvora napaja rudnik, moţemo izvorom smatrati prikljuĉno mjesto s kojeg se za rudnik uzima elektriĉna energija, i cjelokupnu mreţu nadomjestiti nekom odreĊenom impedancijom s kojom ćemo ići u daljnji proraĉun. Nadomjesna se impedancija mreţe raĉuna posebno za sljedeća dva stanja u mreţi, i to: -

momentalnu situaciju ili za poĉetak eksploatacije postrojenja, tzv. sadašnje stanje; perspektivno stanje mreţe koje se moţe oĉekivati u idućih 10-15 godina, što se smatra kao vrijeme ekonomske amortizacije osnovnih energetskih rasklopnih postrojenja.

Shodno tome, za proraĉun: 1. maksimalne struje kratkog spoja valja uzeti minimalnu nadomjesnu impedansu mreţe do koje moţe doći u perspektivi uz puni kapacitet mreţe; 2. minimalne struje kratkog spoja moramo uzeti maksimalnu nadomjesnu impedansu koju nam daje sadašnje stanje ili kod reduciranog kapaciteta mreţe. Elektrodistributivna organizacija na mjestu prikljuĉka rudnika duţna je dati podatke o snazi kratkog spoja i o vršnoj vrijednosti njegove udarne struje, i to za sadašnje stanje i za perspektivno stanje mreţe. Na osnovu tih podataka, izraĉunava se minimalna i maksimalna nadomjesna impedansa mreţe.[4] Općenito nadomjesnu impedansu mreţe raĉunamo prema izrazu:

U – nazivni napon (kV) Pk – snaga kratkog spoja (MVA)

8.9.1. Uređaji za zaštitu od kratkog spoja Sklopnu napravu za zaštitu od kratkog spoja mogu ĉiniti a) zaštitni prekidaĉ (sa zaštitnim elektromagnetskim okidaĉima); b) rastalni osiguraĉi; c) sklopnici snage (sa zaštitnim elektromagnetskim relejima). Svi sklopni ureĊaji, kao što su prekidaĉi, sklopke, rastavljaĉi itd., ne smiju se sluĉajno ukljuĉiti (npr. padom predmeta, zarušavanjem, potresanjem itd.) i moraju biti lako pristupaĉni. Okidaĉi i releji na sklopnim aparatima moraju odgovarati termiĉkim i dinamiĉkim opterećenjima kratkog spoja na mjestu ugradnje. [2]

54



Zaštitni su prekidači sklopne naprave kojima je u uklopljenom stanju akumulirana mehaniĉka energija u opruzi, a ona sluţi za naglo otvaranje kontakata i prekidanje nastale

struje

kratkog

spoja.

Ovaj

mehanizam

za

isklapanje

aktiviraju

elektromagnetski okidaĉi, a njih struja kratkog spoja. 

Zaštitni okidači imaju obiĉno dva odvojena sistema – jedan pomoću bimetala, koji je zaštita od preopterećenja, i drugi pomoću elektromagneta (Z), koji aktivira direktna struja kratkog spoja, a privuĉene kotve djeluju neposredno na okidaĉki mehanizam.



Rastalni prekidači su sklopne naprave što prekidaju strujni krug rastaljivanjem rastalnice, koja ĉini strujnu stazu osiguraĉa, ukoliko se premaši njezina nazivna vrijednost. Rastaljivanje rastalnice obavlja se u keramiĉkom tijelu ispunjenom kvarcnim pijeskom tako da se efikasno izolira i gasi nastali luk.



Sklopnici snage s elektromagnetskim relejima. Za potrošaĉe udaljene od trafostanice do kojih su minimalne struje dvopolnog kratkog spoja relativno male, vrlo ĉesto moţemo doći u situaciju da zaštita s rastalnim osiguraĉima, obiĉnim ili specijalnim, ne udovoljava dovoljno brzom prekidanju nastalog kratkog spoja. Tad se kao zaštita upotrebljava posebni termomagnetski relej kombiniran od bimetalnog i elektromagnetskog releja. U osnovi od takvog sklopnika treba zahtijevati prekidanje struje znatno veće od onih

koje su propisane za standardne sklopnike. Upravo zbog tog zahtjeva ovakav sklopnik nazivamo sklopnik snage.

55

9. ZAKLJUČAK Uz sve veće zahtjeve za elektriĉnom energijom prisutna je tendencija za unapreĊenjem rentabilnijih rješenja u eksploataciji rudniĉkih sirovina uz što manju potrošnju elektriĉne energije. S druge strane, savremeni naĉin proizvodnje zahtijeva veću koliĉinu mehanizacije. Sve to rezultira izvjesnim energetskim problemima, ali i otvara pitanja osiguranja većeg stepena zaštite u odnosu na ranije, manje mehanizovane sisteme dobivanja rudniĉkih sirovina. MeĊutim, dok se na jednoj strani radi na optimizaciji procesa vezanih za vaĊenje sirovina iz podzemnih rudnika, na drugoj strani izostaje praćenje i izrada novih, odgovarajućih tehniĉkih propisa. Upravo iz tog razloga, potrebno je pridavati paţnju ovoj tematici i dopunjavati zakonsku regulativu u cilju efikasnijeg razvoja. Drugim rijeĉima, intenzivirao bi se proces izbacivanja zastarjele tehnologije, a ubrzao proces iskorištenja novih naprednih tehnologija. U radu je dat osvrt na gasno-ventilacione sisteme koji su neophodan preduslov samog rada rudnika, te je s tim u vezi uzet primjer RMU Kakanj. S obzirom da se radi o metanskoj jami, osvrnuli smo se na tehniĉke propise koji se odnose na tu kategoriju rudnika, pa su objašnjeni uslovi korištenja elektriĉnih ureĊaja u tim jamama, zatim mjerenja, s aspekta zaštite, bitnih supstancija u zraku. TakoĊer, razmotren je naĉin izvedbe i reagovanje alarmnih sistema, kao i reagovanje odgovarajućih zaštitnih ureĊaja u sluĉaju opasne koncentracije nedozvoljenih supstancija u jamskom vazduhu, ali i reagovanje zaštite u sluĉaju kratkih spojeva i drugih el. pojava koje mogu ugroziti ţivot radnog osoblja u rudniku.

56

10. LITERATURA [1] Muharemović, A., Boras, V., ''Elektriĉne instalacije i mjere sigurnosti", ETF Sarajevo, 2009. [2] Pravilnik o tehniĉkim normativima za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom, "Sl. list SFRJ", br. 21/88 i 90/91 [3] Delić E., Šišić R., Nukić E., Osiguranje kvalitete ventilacionih sistema podzemnih rudnika uglja, Rudarsko-geološko-graĊevinski fakultet, Tuzla, juni 2007. [4] Nenad Marinović, ''Rudarska elektrotehnika'', Školska knjiga, Zagreb 1982. [5] Pravilnik o sadrţaju elaborata, naĉinu i postupku za kategorizacije ugljenih slojeva i jama i razvrstavanju jamskih prostorija prema stepenu opasnosti od metana, ''Sluţbene novine Federacije BiH'', broj 26/10 [5] Nuić, J., Ţivković, S., Krasić, D., Galić, I., ''Kategorizacija podzemnih radova po metanu'', Rudarsko-geološko-naftni izbornik, Zagreb, 1996. [6] Kamberović, M., Propisi za elektriĉna postrojenja, ureĊaje i instalacije u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom mineralnih sirovina, Beograd [7] Janković, B., Procjena izloţenosti opasnim i štetnim tvarima pri podzemnim radovima, Doktorski rad, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb 2012 [8] Vrkljan, D., Vjetrenje rudnika, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Zagreb [9] http://www.rmukakanj.ba/ [10] http://www.kogeneracija.rs/jamski.html [11] http://en.wikipedia.org/wiki/Underground_mine_ventilation [12] DRP mjerno-nadzornog sistema za kontrolu gasnih i ventilacionih parametara u jamama pogona ˝Haljinići˝ RMU ˝Kakanj˝ d.o.o.

57

PRILOG 1. Tehnički podaci za MPS-01

 Certifikat (BiH):

K – 09 034

I M1 Ex ia I

 Ex oznaka zaštite:  Princip mjerenja:

Pelistor

 Ulaz gasa:

Difuzno

 Raspon mjerenja:

0 – 5% CH4

 Greška mjerenja:

maksimalno 5% mjerne vrijednosti

 Rezolucija:

0,1 Vol%

 Vrijeme odziva t(90%):

<30s

 Napon napajanja:

9 - 16V (DC) (iz samosigurne jedinice za napajanje)

 Maksimalna potrošnja struje: <150mA  Analogni izlazi:

      

- Frekventni izlaz: - Strujni izlaz:

(5Hz – 15Hz) (0,2mA – 1,0mA) /5kΩ ili

- Strujni izlaz:

(4,0mA – 20,0mA) /260Ω

- Naponski izlaz:

(0.4V – 2V) ili (1V – 5V)

Težina: 4,0kg Mehanička zaštita: IP65 Vanjske dimenzije: 290,0 x 126,0 x 90,0mm (sa vanjskim držačem - kukom) Radna temperatura okoline: -20°C - +60°C Vlaga bez kondenzacije: 0 – 99% RH Materijal kućišta: zaštićen od hrđe Zaštita od udara: 20J

58

2. Tehnički podaci za MPS-02

 Certifikat (BiH):

K – 09 035

I M1 Ex ia I

 Ex oznaka zaštite:  Princip mjerenja:

Termički

 Položaj

Slobodno zrak

 Raspon mjerenja:

0 – 20m/s

 Greška mjerenja:

<3% mjerne vrijednosti

 Rezolucija:

0,01m/s

 Vrijeme odziva t(90%):

<25s

 Napon napajanja:

9 - 16V (DC) (iz samosigurne jedinice za napajanje)

 Maksimalna potrošnja struje: <80mA  Analogni izlazi:

      

- Frekventni izlaz: - Strujni izlaz:

(5Hz – 15Hz) (0,2mA – 1,0mA) /5kΩ ili

- Strujni izlaz:

(4,0mA – 20,0mA) /260Ω

- Naponski izlaz:

(0.4V – 2V) ili (1V – 5V)

Težina: 4,0kg Mehanička zaštita: IP65 Vanjske dimenzije: 290,0 x 126,0 x 90,0mm (sa vanjskim držačem - kukom) Radna temperatura okoline: -20°C - +60°C Vlaga bez kondenzacije: 0 – 99% RH Materijal kućišta: zaštićen od hrđe Zaštita od udara: 20J

59

3. Tehnički podaci za MPS-03

 Certifikat (BiH):

K – 09 036

I M1 Ex ia I

 Ex oznaka zaštite:  Princip mjerenja:

Senzor sa zabranjenim pojasom (bandgap)

 Ulaz zraka:

Difuzno

 Raspon mjerenja:

od -20ºC do +100ºC

 Greška mjerenja:

maksimalno 0,3ºC

 Rezolucija:

0,01ºC

 Vrijeme odziva t(90%):

<30s

 Napon napajanja:

9 - 16V (DC) (iz samosigurne jedinice za napajanje)

 Maksimalna potrošnja struje: <60mA  Analogni izlazi:

      

- Frekventni izlaz: - Strujni izlaz:

(5Hz – 15Hz) (0,2mA – 1,0mA) /5kΩ ili

- Strujni izlaz:

(4,0mA – 20,0mA) /260Ω

- Naponski izlaz:

(0.4V – 2V) ili (1V – 5V)

Težina: 4,0kg Mehanička zaštita: IP65 Vanjske dimenzije: 290,0 x 126,0 x 90,0mm (sa vanjskim držačem - kukom) Radna temperatura okoline: -20°C - +60°C Vlaga bez kondenzacije: 0 – 99% RH Materijal kućišta: zaštićen od hrđe Zaštita od udara: 20J

60

4. Tehnički podaci za MPS-05

 Certifikat (BiH):

K – 09 037

I M1 Ex ia I

 Ex oznaka zaštite:  Princip mjerenja:

Hemijska ćelija

 Ulaz gasa:

Difuzno

 Raspon mjerenja:

0 – 30% O2

 Greška mjerenja:

maksimalno 5% mjerne vrijednosti

 Rezolucija:

0,1 Vol%

 Vrijeme odziva t(90%):

<20s

 Napon napajanja:

9 - 16V (DC) (iz samosigurne jedinice za napajanje)

 Maksimalna potrošnja struje: <60mA  Analogni izlazi:

      

- Frekventni izlaz: - Strujni izlaz:

(5Hz – 15Hz) (0,2mA – 1,0mA) /5kΩ ili

- Strujni izlaz:

(4,0mA – 20,0mA) /260Ω

- Naponski izlaz:

(0.4V – 2V) ili (1V – 5V)

Težina: 4,0kg Mehanička zaštita: IP65 Vanjske dimenzije: 290,0 x 126,0 x 90,0mm (sa vanjskim držačem - kukom) Radna temperatura okoline: -20°C - +60°C Vlaga bez kondenzacije: 0 – 99% RH Materijal kućišta: zaštićen od hrđe Zaštita od udara: 20J

61

5. Tehnički podaci za MPS-06

 Certifikat (BiH):

K – 09 038

I M1 Ex ia I

 Ex oznaka zaštite:  Princip mjerenja:

Hemijska ćelija

 Ulaz gasa:

Difuzno

 Raspon mjerenja:

0 – 1000ppm

 Greška mjerenja:

maksimalno ±20ppm

 Rezolucija:

0,5ppm

 Vrijeme odziva t(90%):

≤ 35s

 Napon napajanja:

9 - 16V (DC) (iz samosigurne jedinice za napajanje)

 Maksimalna potrošnja struje: <60mA  Analogni izlazi:

      

- Frekventni izlaz: - Strujni izlaz:

(5Hz – 15Hz) (0,2mA – 1,0mA) /5kΩ ili

- Strujni izlaz:

(4,0mA – 20,0mA) /260Ω

- Naponski izlaz:

(0.4V – 2V) ili (1V – 5V)

Težina: 4,0kg Mehanička zaštita: IP65 Vanjske dimenzije: 290,0 x 126,0 x 90,0mm (sa vanjskim držačem - kukom) Radna temperatura okoline: -20°C - +60°C Vlaga bez kondenzacije: 0 – 99% RH Materijal kućišta: zaštićen od hrđe Zaštita od udara: 20J

62

6. Tehnički podaci za MPS-07

 Certifikat (BiH):

K – 09 039

I M1 Ex ia I

 Ex oznaka zaštite:  Princip mjerenja:

Kapacitivni

 Ulaz gasa:

Difuzno

 Raspon mjerenja:

0 – 100% RH

 Greška mjerenja:

maksimalno ±2% RH

 Rezolucija:

0,05% RH

 Vrijeme odziva t(63%):

< 8s

 Napon napajanja:

9 - 16V (DC) (iz samosigurne jedinice za napajanje)

 Maksimalna potrošnja struje: <60mA  Analogni izlazi:

      

- Frekventni izlaz: - Strujni izlaz:

(5Hz – 15Hz) (0,2mA – 1,0mA) /5kΩ ili

- Strujni izlaz:

(4,0mA – 20,0mA) /260Ω

- Naponski izlaz:

(0.4V – 2V) ili (1V – 5V)

Težina: 4,0kg Mehanička zaštita: IP65 Vanjske dimenzije: 290,0 x 126,0 x 90,0mm (sa vanjskim držačem - kukom) Radna temperatura okoline: -20°C - +60°C Vlaga bez kondenzacije: 0 – 99% RH Materijal kućišta: zaštićen od hrđe Zaštita od udara: 20J

63

7. Tehnički podaci za MPS-10

 Certifikat (BiH):

K – 09 040

I M1 Ex ia I

 Ex oznaka zaštite:  Princip mjerenja:

Piezoelektrični

 Ulaz gasa:

Difuzno

 Raspon mjerenja:

Pritisak zraka do 1100mbar Diferencijalni pritisak <5bar

 Greška mjerenja:

maksimalno ±1%FSS mjerne vrijednosti

 Rezolucija:

12bit (digitalni izlaz)

 Vrijeme odziva tg0:

<500us

 Napon napajanja:

9 - 16V (DC) (iz samosigurne jedinice za napajanje)

 Maksimalna potrošnja struje: <60mA  Analogni izlazi:

      

- Frekventni izlaz: - Strujni izlaz:

(5Hz – 15Hz) (0,2mA – 1,0mA) /5kΩ ili

- Strujni izlaz:

(4,0mA – 20,0mA) /260Ω

- Naponski izlaz:

(0.4V – 2V) ili (1V – 5V)

Težina: 4,0kg Mehanička zaštita: IP65 Vanjske dimenzije: 290,0 x 126,0 x 90,0mm (sa vanjskim držačem - kukom) Radna temperatura okoline: -20°C - +60°C Vlaga bez kondenzacije: 0 – 99% RH Materijal kućišta: zaštićen od hrđe Zaštita od udara: 20J

64

8. Ex ZAŠTITA MPS-XX

Konstrukcija mjerno-kontrolne jedinice MPS-XX uključuje sljedeće standarde: 

EN 60079-0: 2006

Električni uređaji za eksplozivne atmosfere. (Opšti zahtjevi)



EN 60079-11: 2007

Električni uređaji za eksplozivne atmosfere – Part 11: (Samosigurnost »i«)



EN50303:2000

Oprema Grupe I, Kategorije M1, koja ostaje funkcionalna u atmosferama sa zapaljivim rudničkim gasovima i/ili ugljenom prašinom

65