Opinie rzeczoznawcy ds. ruchu zakładu górniczego dla sieci elektroenergetycznych przy drążeniu tuneli

Sytuacja wyjściowa i znaczenie dla organizacji

Drążenie tuneli techniką górniczą, z użyciem tarcz TBM lub metod górniczych, oznacza, że wyrobisko jest formalnie obszarem robót górniczych, a instalacje elektroenergetyczne w nim podlegają rozporządzeniu w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych. Przepisy te zostały napisane dla kopalń: zakładają sieci z izolowanym punktem neutralnym, urządzenia w wykonaniu górniczym i środki ochrony wynikające z PN-G-42041.

Wykonawcy tuneli komunikacyjnych stosują rozwiązania z energetyki i budownictwa: sieć 15 kV z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor i instalacje 0,4/0,23 kV w układzie TN-S. Są bezpieczne, ale nie mieszczą się wprost w §733.1 rozporządzenia. Paragraf 733 ust. 2 dopuszcza odstępstwo, pod warunkiem uzyskania opinii rzeczoznawcy do spraw ruchu zakładu górniczego.

Dla wykonawcy i inwestora znaczenie jest wprost harmonogramowe: bez opinii nie ma podstawy do prowadzenia robót elektrycznych w wyrobisku, a każdy dzień postoju tarczy TBM jest kosztem. Pod kontrolą trzeba mieć zgodność z prawem górniczym i to, żeby warunki opinii dało się spełnić w projekcie bez przeprojektowywania zasilania.

Najważniejsze wyzwanie

Dla decydenta ryzyko to opinia, która albo odmówi dopuszczalności, albo postawi warunki niewykonalne w terminie budowy. Dla nadzoru górniczego ryzyko jest odwrotne: opinia zbyt ogólna, która dopuszcza odstępstwo bez pokazania, jak zostanie zachowany poziom bezpieczeństwa.

Technicznie trudność polega na przełożeniu wymagań kopalnianych na rozwiązania z innego świata. Rezystor w punkcie neutralnym sieci 15 kV zmienia prądy ziemnozwarciowe, a przez to napięcia dotykowe przy uziemieniach podstacji i przy urządzeniach w tunelu. Tarcza TBM o średnicy ponad sześciu metrów, zasilana średnim napięciem przez skrzynie łączeniowe, to urządzenie, którego rozporządzenie nie przewiduje. Decyzja inżynierska: nie opiniować ogólnie, tylko rozpisać warunki jako listę zagadnień do rozstrzygnięcia w projekcie, z przypisanymi normami i punktami norm, tak żeby projektant wiedział, co ma policzyć, a nadzór, co ma sprawdzić.

Zakres odpowiedzialności OPA-LABOR

• Przeanalizowano zakres robót, sposób zasilania wyrobiska oraz warunki przyłączenia podstacji 15 kV.
• Zidentyfikowano wymagania §733.1 rozporządzenia, których przyjęte rozwiązania nie spełniają wprost.
• Oceniono dopuszczalność zasilania SN z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor i instalacji 0,4/0,23 kV w układzie TN-S.
• Sformułowano warunki dla projektu technicznego branży elektrycznej.
• Określono wymagania dla uziemień podstacji i sposobu wyznaczenia napięć dotykowych.
• Określono wymagania dla ochrony przeciwporażeniowej tarcz TBM i skrzyń łączeniowych SN.
• Wskazano sposób przyjęcia prądu ziemnozwarciowego i czasu trwania zwarcia oraz wymagania dla nastaw zabezpieczeń.
• Udokumentowano opinię z wykazem przepisów, norm i dokumentów związanych.

Rozwiązanie techniczne

Przedmiot odstępstwa

Opinia dotyczy stosowania w wyrobiskach zasilania instalacji średniego napięcia z sieci 15 kV z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor oraz instalacji 0,4/0,23 kV w układzie TN-S. Stwierdza dopuszczalność obu rozwiązań po spełnieniu wymienionych warunków.

Warunki dla projektu

Projekt techniczny branży elektrycznej ma być wykonany i sprawdzony przez osoby z uprawnieniami według Prawa budowlanego, a rozwiązania mają zapewnić poziom ochrony przeciwporażeniowej nie niższy niż wynikający z rozporządzenia. Projekt musi rozstrzygnąć: sposób wykonania uziemień i przewodów uziemiających podstacji 15 kV wraz z wyznaczeniem spodziewanych napięć dotykowych według PN-EN 50522 oraz PN-HD 60364-4-442; dobór środków i sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej urządzeń zabudowanych i pracujących w tunelu, zasilanych napięciem 15 kV, w tym tarcz TBM i skrzyń łączeniowych, według PN-EN 50522 i PN-G-42041; oraz nastawienia zabezpieczeń elektroenergetycznych.

Prąd ziemnozwarciowy i czas zwarcia

Wartość prądu ziemnozwarciowego należy przyjąć z warunków przyłączenia podstacji, a czas trwania zwarcia doziemnego jako czas zadziałania zabezpieczeń ziemnozwarciowych działających na wyłączenie w polach odpływowych podstacji zasilających urządzenia w tunelach. To wiąże obliczenia napięć dotykowych z rzeczywistymi nastawami, nie z wartościami tabelarycznymi.

Powtarzalność

Ten sam sposób oceny zastosowano dla kolejnych inwestycji: dwóch etapów budowy metra w stolicy, tuneli dróg ekspresowych w Karpatach i na południu Polski, tunelu nowej linii kolejowej oraz podziemnych wyrobisk zabytkowego obiektu górniczego pełniącego funkcję muzeum.

Testy, uruchomienie i odbiór

Opinia jest dokumentem formalnym wydawanym na podstawie §733 ust. 2 rozporządzenia. Jej treść odwołuje się do wykazu dokumentów związanych, w tym instrukcji tarczy TBM i warunków przyłączenia, oraz do przepisów i norm: PN-G-42041, PN-EN 50522, PN-HD 60364-4-41, 4-442, 5-551 i 7-704. Sprawdzenie spełnienia warunków następuje w projekcie technicznym i przy odbiorze instalacji przez nadzór.