6.3. Пускатели ручного управления

Пускатели ручного управления предназначены для управления и защиты электродвигателями небольшой мощности вспомога­тельных машин и установок, а также кабельной сети небольшой протяженности.

В связи с повсеместным применением аппаратуры автомати­ческого и дистанционного управления такие пускатели находят ограниченное применение. В настоящее время промышленность выпускает пускатели ПРВ-3 (пускатель ручной взрывобезопасный) и ПРШ-1 (рис. 6.5) со штепсельным соединением для применения в шахтах, опасных по газу или пыли.

Оба пускателя управляют электродвигателями мощностью от 2,2 до 5 кВт в зависимости от напряжения; защиту от к. з. осуществляет предохранитель ПР-2 с плавкими вставками до 15 А.

Включение и отключение пускателя производится в одну и ту же сторону поворотом рукоятки, связанной с ускоряющим механизмом, который обеспечивает мгновенность замыкания и размыкания контактов разъединителя.

В пускателе предусмотрено блокировочное устройство, бла­годаря которому нельзя вынуть штепсельное соединение при включенном пускателе и включить пускатель при вынутом штепсельном соединении. Вводы пускателя рассчитаны на бро­нированные и гибкие кабели.

Технические данные ручных пускателей приведены в [3].

К аппаратам ручного управления можно отнести штепсель­ный выключатель ШРВ на номинальный ток 10,5 А и напря­жение 127 В; отличается от ручных пускателей отсутствием защиты от к. з.

6.4. Автоматические выключатели

Рудничные автоматические выключатели предназначены для включения и отключения под нагрузкой магистральных линий и распределительных устройств, а также для защиты отходя­щего ответвления и его элементов от коротких замыканий. По­мимо этого, при помощи автоматических выключателей под воз­действием реле утечки осуществляется автоматическое отклю­чение сети при появлении в ней недопустимой утечки тока.

Фидерный выключатель АФВ представляет собой трехпо-люсный автоматический выключатель, заключенный во взрывобезопасный корпус цилиндрической формы, крышка которого сблокирована с рукояткой выключателя, что не дает возмож­ности снять крышку, не отключив аппарат.

Трехполюсный автоматический выключатель АВМ-4у или АВМ-бу снабжен двумя максимальными расцепителями, уста­новленными на двух фазах, для защиты от коротких замыканий и независимым расцепителем для отключения сети под дейст­вием реле утечки.

Контактная система каждого полюса выключателей состоит из двух параллельно включаемых пар главных и разрывных контактов. Главные подвижные контакты выполнены на основе серебра и никеля, а неподвижные — с добавлением графита. Разрывные подвижные контакты выполнены из меди, а непод­вижные— из меди и графита. При включении выключателя вначале замыкаются разрывные, а затем главные контакты; размыкание происходит в обратной последовательности. Двой­ная система контактов позволяет защитить главные контакты от обгорания, поскольку разрыв цепи осуществляют разрывные контакты.

Уставка максимального расцепителя, при достижении кото­рой он срабатывает, регулируется натяжением пружины, удер­живающей якорь расцепителя. Для предотвращения повторного включения автоматического выключателя после отключения его

максимальным расщепителем предусмотрена механическая бло­кировка, запирающая контактную систему в отключенном со­стоянии и не допускающая повторного включения его, не устра­нив короткого замыкания. Повторное включение возможно только после ручного возврата блокировочного устройства в ис­ходное положение.

Одним из основных элементов автоматических выключателей является механизм свободного расцепления, который не поз­воляет удерживать силовые контакты замкнутыми при сраба­тывании максимальных расцепителей тока или независимого расцепителя.

Надежная работа максимального расцепителя требует регу­лярной его проверки. Для этой цели электрическая схема (рис. 6.6) выключателей предусматривает устройство в виде двух (на каждой фазе, где установлены максимальные реле) контрольных шунтовых катушек KV1 и KV2. С помощью кнопок SВ1 и SB2 и общей рукоятки обе катушки попеременно при­соединяются к сети, воздействуют на максимальный расцепитель, отключая автоматический выключатель.

Комплексная проверка максимальной защиты, согласно тре­бованиям ПБ, должна проводиться перед спуском его в шахту и не реже одного раза в 6 мес. Запрещается эксплуатация ап­паратов, у которых погрешность срабатывания защиты превы­шает ±15 %.

Фидерный выключатель снабжен вводным устройством, пре­дусматривающим присоединение силовых кабелей сечением до 120 мм² и гибких кабелей от аппаратов защиты и измеритель­ных устройств.

В настоящее время серийно выпускаются автоматические выключатели серии АФВ: АФВ-1АУ5, АФВ-2АУ5 и АФВ-ЗУ5, выключатель с дистанционным отключением АФВД-2БК, а также выключатели новой серии АВ: АВ-200ДОУ5 и АВ-320ДОУ5 с дистанционным отключением на напряжение 660 и 1140 В. Автоматические выключатели с устройством автома­тического повторного включения АВ-200 АПВ и АВ-320 АПВ рассчитаны на напряжение 660 В.

Схема дистанционного управления автоматических выключа­телей АФВД-2БК (рис. 6.7) допускает его включение при со­противлении цепи управления до 20 Ом и обеспечивает авто­матическое отключение при увеличении сопротивления до 150 Ом. Выключатели отключаются кнопкой, расположенной на пульте управления комбайном, когда невозможно отключить последний пускателем из-за приваривания его контактов или других повреждений.

Для этого предусмотрены промежуточное реле KV3, размы­кающий блок-контакт которого введен в цепь питания незави­симого расцепителя QF, и кнопка аварийного отключения SB3. Реле KV3 питается от понизительного трансформатора и при подаче напряжения размыкает свой блок-контакт в цепи пи­тания.

При аварийном отключении реле KV3 замыкает цепь пи­тания QF и последний через механизм свободного расцепления отключает защищаемую сеть.

ВНИИВЭ создан новый тип токоограничивающих автома­тических выключателей, которые позволяют не только отклю­чать ток к. з., но и управлять его величиной и продолжитель­ностью при повышении аварийного значения. Это достигается применением специального электродинамического устройства, размыкающего силовые контакты прежде, чем сработает ме­ханизм свободного расцепления. Появившаяся дуга ограничи­вает величину аварийного тока.

В автоматических взрывобезопасных выключателях серии АВ установлены воздушные токоограничивающие выключатели А3700-У, имеющие большую механическую и коммутационную износостойкость, большее быстродействие при отключении (0,02 с вместо 0,1 с у АФВ).

Выключатели такого типа могут изготавливаться с неза­висимым расцепителем, нулевым расцепителем напряжения, электромагнитным приводом. Силовые контакты выключателя имеют металлокерамические напайки из серебра, никеля и гра­фита. Для гашения дуги в каждой фазе установлены камеры с деионными решетками. Форма пластин с рядом несимметрич­ных вырезов способствует втягиванию дуги в решетку. Горя­чие газы и пламя, вышедшие из решетки, охлаждается сталь­ными пластинами пламегасителя.

Рудничные автоматические выключатели АВ-200ДО и АВ-320ДО предназначены для защиты электрических сетей и электроустановок в подземных выработках шахт, опасных по газу или пыли, и дистанционного отключения.

Конструкция их предусматривает монтаж отдельных блоков во взрывонепроницаемой оболочке с быстрооткрываемой крышкой

и коробкой кабельных вводов и выводов. Оболочка разде­лена на два отсека: в одном размещается блокировочный разъединитель, а в другом — автоматический выключатель, ап­паратура управления, защиты и сигнализации.

Электрическая схема автоматических выключателей АВ-200ДО и АВ-320ДО (рис. 6.8) построена по блочному прин­ципу и обеспечивает дополнительные виды защиты, сигнализации и блокировки, выгодно отличающие ее от схемы автомати­ческих выключателей серии АФВ. Электрическая схема вклю­чает следующие узлы: блокировочный разъединитель Q6, авто­матический выключатель с независимым QF1 и нулевым рас-цепителем QF2; блок максимальной токовой защиты ПМЗ (блок /)• блок трансформаторов тока ТА, блокировочное реле утечки БРУ (блок 2) с блоком присоединения 4; блок дистан­ционного отключения; трансформатор напряжения 75; выпрями­тельный блок 5, а также проверочные кнопки и сигнальные ^ЛЗМ

Помимо защиты от коротких замыканий электрическая схема выключателей предусматривает защиту от обрыва цепи дистан­ционного отключения; защиту от потери управляемости при за­мыкании проводов цепи управления; нулевую защиту; блоки­ровку предотвращающую включение выключателя при снижеиии

сопротивления изоляции относительно земли ниже 30 кОм, а также световую сигнализацию о срабатывании ПМЗ и БРУ. Схема предусматривает предварительную проверку работы бло­кировочного реле утечки и максимальной токовой защиты.

Выключатели с устройством автоматического повторного включения отличаются от выключателей с дистанционным от­ключением тем, что встроенный в него выключатель А3732У, помимо нулевого и независимого расцепителя, снабжен элек­тромагнитным приводом ПЭ на напряжение 660 В, а вместо блока ДО введены блок управления электромагнитным приво­дом БУ и блок АПВ (рис. 6.9).

С внедрением напряжения 1140 В разработана конструкция взрывобезопасного автоматического выключателя АВ-320ДО2 (рис. 6.10). Выключатель обеспечивает защиту от токов к. з. с помощью блока ПМЗ. При к. з. максимальная защита воз­действует на независимый расцепитель, который освобождает механизм свободного расцепления автоматического выключа­теля. В цепи расцепителя минимального напряжения размыка­ется блок-контакт ПМЗ, при этом выключатель блокируется в выключенном положении.

Выключатели АВ-320ДО2 на напряжение 1140 В отличаются от выключателей АВ-320ДО тем, что на боковой части корпуса имеются два смотровых окна для визуального контроля положения

контактов блокировочного разъединителя, конструкция которого обеспечивает заземление его ножей в отключенном со­стоянии. Наличие двух блоков ДО позволяет отключать выклю­чатель по двум независимым цепям. В схеме не предусмотрен блок БРУ и блок его подсоединения к сети. Вводная коробка допускает подсоединение кабелей марки ЭВТ или гибких кабе­лей.

Взрывозащищенный быстродействующий автоматический выключатель АБВ-250У5 на номинальный ток 250 А при напря­жении 380/660 В предназначен для работы в очистных и подго­товительных выработках, на пластах, особо опасных по внезап­ным выбросам угля или газа, оснащенных системой электро­снабжения с автоматическим опережающим отключением.

Выключатель состоит из набора электрических аппаратов, размещенных во взрывонепроницаемой оболочке с быстрооткрываемой крышкой, кабельного вводного устройства, блокиро­вочного разъединителя, быстродействующего выключателя, ап­паратуры защиты, управления и сигнализации.

Взрывонепроницаемая оболочка разделена на отделения бы­стродействующего выключателя, разъединителя, ввода и вы­вода кабеля.

Отделение быстродействующего выключателя содержит не­посредственно выключатель; аппаратуру защиты, управления и сигнализации; трансформатор напряжения, трансформатор тока; блок конденсаторов; головной короткозамыкатель.

Кабельные вводные устройства предназначены для подклю­чения гибких кабелей ГРШО, ГРШОП, ГРШЭ и ЭВТ.

Аппаратура защиты и управления выполнена в виде отдель­ных блоков, расположенных на поворотной панели, и включает в себя: блок максимальной защиты; блок быстродействующей защиты от междуфазных замыканий; быстродействующее реле защиты от замыканий на землю; реле утечки; блокировочное реле утечки; блок реле контроля и дистанционного отключения; головной короткозамыкатель; импульсный трансформатор; блок конденсаторов, трансформаторы тока и фильтр присоединения.

Электрическая схема быстродействующего выключателя (рис. 6.11) обеспечивает следующие виды управления и защиты:

ручное включение и отключение;

дистанционное отключение;

быстродействующую защиту от одно-двухфазных замыканий на землю, проверку ее исправности, а также сигнализацию об аварийном замыкании на землю;

быстродействующую защиту от междуфазных замыканий от­ходящего силового кабеля и нагрузки, проверку ее исправности, а также сигнализацию о коротком замыкании;

общесетевую защиту от однофазных утечек тока на землю (при сопротивлении изоляции = 9 и 15 кОм при напряжении соответственно 380 и 660 В) и от симметричных трехфазных утечек тока на землю (прии 30 кОм/фазу при напряжении

соответственно 380 и 660 В), а также проверку ее ис­правности и сигнализацию;

измерение сопротивления изоляции кабеля относительно земли при включенном выключателе;

нулевую защиту;

блокировку, препятствующую включению при снижении ве­личины сопротивления изоляции кабеля ниже 30 кОм;

блокировку, препятствующую включению при обрыве, замы­кании или увеличении активного сопротивления жил дистанци­онного управления свыше 40 Ом;

подачу отключающего импульса на моторные короткозамыка-тели при срабатывании быстродействующих защит; при этом количество моторных короткозамыкателей не должно превы­шать 10;

закорачивание отходящего кабеля при срабатывании быстро­действующих защит головным короткозамыкателем ГК и меха­ническим автоматического выключателя.

Ввод напряжения осуществляется через разъединитель QS к коммутационному аппарату QF с устройствами управления, защиты и контроля. Автоматический выключатель QF и полу­проводниковый короткозамыкатель закорачивают отходящий ка­бель только при срабатывании быстродействующих защит (БМЗ, УБЗ).

Быстродействующая максимальная защита к защищаемой сети присоединяется через трансформаторы тока. Она реагирует на скорость нарастания тока, протекающего в защищаемой сети. При скорости тока выше допустимого предела подается сигнал на разряд батареи конденсаторов блока БК через катушку QF индукционно-динамического привода быстродействующего выключателя-короткозамыкателя. Одновременно подается сигнал на срабатывание головного короткозамыкателя ГК и моторных полупроводниковых короткозамыкателей. В блоке БМЗ установ­лено двухобмоточное реле с магнитной защелкой, которое блоки­рует повторное включение выключателей при срабатывании БМЗ.

Устройство быстродействующей защиты от замыканий на землю УБЗ реагирует на напряжение нулевой последовательно­сти. При снижении сопротивления изоляции электрической сети ниже уставки срабатывания схема УБЗ выдает сигнал на раз­ряд батареи конденсаторов БК, отключая тем самым выключа-тель-короткозамыкатель и моторные короткозамыкатели.

Во включенном состоянии выключателя при симметричных и несимметричных утечках тока в случае ухудшения изоляции электрической сети срабатывает реле утечки РУ, вызывая от­ключение выключателя без срабатывания короткозамыкателей.

Если суммарное сопротивление изоляции электрической сети относительно земли становится меньше уставки, срабатывает исполнительное реле блока и разрывает цепь катушки электро­магнитного расцепителя. К блоку РУ подключен килоомметр PR, показывающий величину сопротивления изоляции всей сети относительно земли при включенном выключателе.

При снижении сопротивления изоляции ниже установленного уровня при включенном выключателе срабатывает БРУ и вы­ключатель блокируется.

Блок реле контроля дистанционного отключения РК-ДО кон­тролирует увеличение активного сопротивления, обрыв и замы­кание между жилами управления.

Схема ДО содержит мостовую измерительную и исполнитель­ную части, в которых контролируемая величина — сопротивление жил кабеля управления.

При обрыве или увеличении активного сопротивления жил в цепи дистанционного отключения наступает разбаланс моста и подается сигнал на размыкание электромагнитного расцепи­теля выключателя.

Исполнительный орган быстродействующего автоматиче­ского выключателя состоит из батареи конденсаторов, заряжае­мой до напряжения 500—530 В. При срабатывании быстродей­ствующих защит батарея конденсаторов разряжается через ка­тушку индукционно-динамического привода QF.

Головной короткозамыкатель ГК предназначен для закора­чивания отходящего кабеля при' срабатывании быстродейст­вующих защит. Присоединяется параллельно выходной силовой кабельной сети.

Для работы совместно с автоматическим выключателем АБВ-250У5 в трехфазных сетях переменного тока предназна­чены быстродействующие короткозамыкатели ПМК и ПМКВ, закорачивающие питающую линию (кабели) со стороны элек­тродвигателей.

Наряду с этими выпускаются рудничные автоматические выключатели АВ-315Р с ручным приводом, электрическая схема которых обеспечивает перечисленные виды защит, за исклю­чением защиты от обрыва цепи дистанционного управления; от потери управляемости; нулевой защиты; блокировки, препят­ствующей его включению при снижении R относительно земли.

Для работы в сетях постоянного тока рудников и ,шахт предназначены рудничные выключатели ВАРП-200 и ВАРП-315 на номинальное напряжение 440 В.

Для специфических условий рудников и шахт, не опасных по газу и пыли, институтом ВНИИВЭ разработана серия руд­ничных автоматических выключателей ВРН, предназначенных для применения в трехфазных сетях с изолированной ней­тралью, изготовленных в соответствии с ГОСТ 24754—81.

Электрическая схема рудничных автоматических выключа­телей ВРН-100, ВРН-200, ВРН-320 (рис. 6.12) включает в себя блокировочный разъединитель QS, блок максимальной токовой защиты ПМЗ (А), автоматический выключатель QF с незави­симым расцепителем QF1, трансформаторы тока TA1—ТАЗ, трансформатор напряжения TV, блок диодов VZ, сигнальные лампы HL1 и HL2. Помимо оперативных переключений схема обеспечивает защиту от токов к. з. отходящих линий, проверку действия максимальной токовой защиты и световую сигнализа­цию о выключении выключателя и срабатывании максималь­ной токовой защиты.

Выключатели ВРН снабжены двумя вводными и одним вы­водным устройством, которые рассчитаны на ввод гибких и бронированных кабелей с сухой разделкой. Корпус снабжен са­лазками для установки выключателя и петлями для крепления к стенкам выработки. Крышка к корпусу крепится болтами и уплотняется резиновой прокладкой.

Для защиты тяговых сетей от токов к. з. описанные выше автоматические выключатели не всегда приемлемы. Если ко­роткое замыкание произошло вблизи тяговой подстанции, ток к. з. оказывается значительным и на него реагирует АВ; если оно произошло в конце тягового участка, ток к. з. часто оказы­вается соизмеримым, а нередко и меньше, с пусковым током электровоза. Естественно, что защита от перегрузки, установ­ленная на подстанции, не срабатывает и режим к. з. может су­ществовать довольно длительно. Возникает опасность пожара, увеличения блуждающих токов, пережога контактного провода.

Для отключения малых токов к. з. применяется защита, реа­гирующая на скорость нарастания тока. Эта защита использу­ется в автоматических фидерных тиристорных выключателях АФТВ и автоматических линейных выключателях АЛВ, под­робно описанных в [22].

Выключатель типа АФТВ устанавливается в тяговых под­станциях на отходящих фидерах тяговой сети и предназначен для защиты и отключения магистрали. Линейный выключатель размещается обычно в откаточных выработках для отключения секций контактной сети.

В фидерном выключателе используется тиристорный выклю­чатель ТВ, отключающий токи к. з., а в линейном выключателе тиристорный коротитель для энергетической изоляции защищае­мого участка сети и приближения точки к. з. к тяговой под­станции.