Глава 5

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ШАХТ И РУДНИКОВ

5.1. Характеристика основных повреждении электроустановок

При эксплуатации электроустановок горных предприятий воз­можны различные виды повреждений. Среди них могут быть выделены следующие: двух- и трехфазные к. з.; двойные и тройные замыкания фаз на землю; перегрузки; неполнофазный режим работы; однофазные замыкания и утечки тока на землю; обрыв или недопустимое увеличение сопротивления цепи за­земления и др. Повреждения электрооборудования и кабелей приводят к опасности поражения людей электрическим током, к пожарам или взрывам.

Простейшим случаем трехфазного к. з. является одновре­менное замыкание всех трех фаз в одной точке. При симмет­ричном к. з. токи фаз резко возрастают, а фазные и линейные напряжения уменьшаются. Простейшим случаем двухфазного к. з. является металлическое замыкание двух фаз в одной точке, а более сложным — замыкание двух фаз через переход­ные сопротивления в одной или разных точках сети. Двухфаз­ные к. з. относятся к несимметричным.

Однофазные замыкания на землю в зависимости от режима нейтрали источников питания протекают по-разному. Напри­мер, в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с за­земленной нейтралью любое замыкание на землю сопровожда­ется большими аварийными токами, соизмеримыми с токами трехфазного к. з. Подземные электроустановки напряжением выше 1000 В могут быть отнесены к электроустановкам с ма­лым током замыкания на землю, недостаточным для образо­вания перемежающейся дуги, но представляющим опасность с позиций поражения персонала электрическим током.

Витковые замыкания двигателей и трансформаторов подраз­деляют на одно-, двух- и трехфазные; симметричные и несим­метричные; металлические и неметаллические и т. д. Основная причина витковых замыканий—снижение электрической проч­ности изоляции обмоток в результате попадания на них влаги и масла, старения, повышения температуры и т. д. Если уста­новка не будет своевременно отключена, витковые замыкания могут привести к более тяжелым видам аварий (например, к полнофазным к. з.).

Главными причинами перегрузок электрооборудования и электрических сетей являются: симметричные перегрузки дви­гателей по технологическим или другим причинам, обусловлен­ным работой основного механизма; пусковые токи недопусти­мой продолжительности из-за несостоявшегося или затянув­шегося пуска двигателей, а также частых включений и противовключений; неполнофазные режимы работы; симмет­ричные или несимметричные отклонения или колебания напря­жения вследствие аварийных отключений или переходных процессов в сети.

Однофазный режим работы трехфазных двигателей явля­ется предельным случаем нарушения симметрии напряжения питания. Причинами возникновения однофазного режима дви­гателей могут быть: перегорание предохранителя, нарушение контакта в фазе (в рубильнике, пускателе или предохранителе), обрыв фазы в обмотке статора, нарушение контакта в вывод­ной коробке и т. д. Однофазный режим может быть также вызван обрывом силовых жил питающего кабеля. Однофазный режим у силовых трансформаторов может возникнуть по при­чине обрыва линейного провода со стороны высшего или низ­шего напряжения.

В электрических сетях горных предприятий, особенно в подземных условиях, нередко наблюдаются значительные от­клонения напряжения от номинального, ухудшающие работу токоприемников. Особенно значительны эти отклонения в се­тях, питающих мощные добычные и проходческие машины. С непосредственной опасностью связано полное исчезновение напряжения сети, ведущее к остановке двигателей. При отсут­ствии нулевой защиты двигатели не будут отключены, после восстановления питания произойдет их самопроизвольное вклю­чение, в результате которого возможны механические и элект­рические повреждения электроустановок. Кроме того, самопро­извольные включения, оказываясь неожиданными, могут создавать опасность для обслуживающего персонала.

Из вышеприведенного краткого перечисления случаев пов­реждений и ненормальных режимов работы электроустановок следует, что развитие аварии при возникновении отклонений от нормального режима может быть предотвращено только комплексом защитных устройств. Для электроустановок шахт и рудников в состав этого комплекса должны входить следую­щие виды защиты: от токов к. з.; от утечек тока на землю и от превышения допустимого значения сопротивления цепи за­земления !); от перегрузок и от работы в неполнофазном режиме; минимальная и нулевая.

Системы электроснабжения комплекса поверхности шахт и рудников и непосредственно подземных горных работ сущест­венно отличаются друг от друга, поэтому целесообразно рас­смотреть защиты электроустановок, входящих в эти системы, по отдельности.