- •Г л а в а 3 электробезопасность при электрификации шахт и рудников
- •3.1. Условия и опасности эксплуатации электрооборудования в подземных горных выработках
- •3.2. Воздействие электричества на организм человека
- •3.3. Условия безопасности в электрических сетях с разным режимом нейтрали
- •3.3.1. Сети с изолированной нейтралью
- •3.3.2. Сети с заземленной нейтралью
- •3.3.3. Сравнение условий электробезопасности в сетях с изолированной и заземленной нейтралью
- •3.3.4. Влияние состояния изоляции электрооборудования на уровень электробезопасности
- •3.4. Меры защиты от поражения электрическим током
- •3.5. Защитное заземление
- •3.6. Защитное отключение
- •3.7. Опережающее отключение
3.5. Защитное заземление
Согласно ПБ (§ 454) и ЕПБ (§ 560), заземлению подлежат металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждений изоляции, т. е. должны быть заземлены корпуса электродвигателей, аппаратов, трансформаторов, измерительных приборов и светильников, каркасы РУ, металлические оболочки кабелей, корпуса муфт и т. п., а также трубопроводы, сигнальные тросы и др., расположенные в подземных выработках, в которых имеются электрические сети. Заземлению не подлежат металлические крепи, нетокове-дущие рельсы и оболочки отсасывающих кабелей электровозной контактной откатки.
На рис. 3.7 показаны основные элементы шахтной сети заземления. Заземление передвижных токоприемников осуществляется присоединением заземляющей жилы питающего гибкого кабеля одним концом к корпусу машины, а другим — к корпусу аппарата, установленного на РП участка. Заземление аппаратов РП осуществляется присоединением их корпусов к местному заземлителю, при этом все корпуса соединяются друг с другом, а также с помощью заземляющих жил гибких кабелей, связывающие между собой отдельные аппараты. Далее с помощью заземляющей жилы гибкого кабеля или стальной брони и свинцовой оболочки бронированного фидерного кабеля осуществляется электрическая связь заземления РП с заземлением участковой трансформаторной подстанции и с оболочкой кабеля на 6 кВ, питающего подстанцию. Оболочка этого кабеля связана с главным заземлением в зумпфе и водосборнике через заземляющий контур ЦПП в околоствольном дворе, к которому присоединены как главные заземлители, так и корпуса электрооборудования в ЦПП.
Главный заземлитель должен иметь площадь не менее 0,75 м2, толщину не менее 5 мм и длину не менее 2,5 м. В качестве главных заземлителей используют стальные листы.
Заземление в штрековых сточных канавах осуществляется стальными полосами площадью не менее 0,6 м2, толщиной не менее 3 мм и длиной не менее 2,5 м, которые помещаются в углубление сточной канавы. Обычно полосы укладываются горизонтально на подушку из песка или другого гигроскопичного материала высотой не менее 50 мм и засыпаются сверху слоем в 150 мм из смеси песка и мелких кусков породы. В выработках, где нет сточной канавы, в качестве заземлителей применяют стальные трубы диаметром не менее 30 мм и длиной не менее 1,5 м, которые должны находиться в мокром или регулярно увлажняемом шпуре глубиной не менее 1,4 м. Труба, а также пространство между внутренней поверхностью шпуров и трубой заполняются песком или другим гигроскопичным материалом, смешанным с солью в отношении 6:1. Стенки трубчатых заземлителей должны иметь на разной высоте не менее 20 отверстий диаметром не менее 5 мм. К заземлителю приваривается отрезок стальной полосы с болтовым зажимом для присоединения заземляющего отвода.
Заземляющие проводники главных заземлителей должны быть стальными и иметь площадь сечения не менее 100 мм2. Заземляющие отводы от металлических частей осуществляются при помощи стального провода площадью сечения не менее 50 мм2.
Металлические оболочки отдельных отрезков кабелей, соединенных муфтами, должны быть электрически соединены наружными медными перемычками площадью сечения не менее 25 мм2 или стальными шинами площадью сечения не менее 50 мм2.
Рис. 3.8. Электрическая схема устройства контроля цепи заземления
Общее переходное сопротивление сети заземления, измеренное у наиболее удаленного от водосборника и у любых других заземлителей, не должно превышать 2 Ом, а сопротивление заземляющей жилы гибких кабелей—1 Ом. При питании добычных участков через скважины и шурфы главное заземление устраивают на поверхности, при этом переходное сопротивление сети заземления, измеренное у наиболее удаленной от главного заземлителя точки, не должно превышать 4 Ом.
Для машин и механизмов с дистанционным управлением должен быть обеспечен непрерывный автоматический контроль заземления путем использования заземляющей жилы кабеля в цепи управления. При напряжении 660 В сопротивление заземляющей цепи должно быть не более 100 Ом, при напряжении 1140 В — не более 50 Ом. Такой контроль в магнитных пускателях осуществляется специальным реле контроля заземления, а в автоматических выключателях — блоком дистанционного управления.
На рис. 3.8 приведена схема устройства контроля цепи заземления, применяющегося в пускателе ПВ-1140-250. Схема включает в себя стабилизированный источник питания TV, полупроводниковый усилитель и измерительный мост, состоящий из резисторов Rl—R5. Одно из плеч моста — контролируемое сопротивление цепи заземления R3. Резисторы Rl—R4 выбраны из условия равновесия моста, когда напряжение в точках а и б равно нулю.
Измерительная часть схемы выполнена так, что в измерительную диагональ моста (точки а и б) включен усилитель, собранный на двух транзисторах. Нагрузкой усилителя является электромагнитное реле, контакты которого включены в цепь управления пускателя и блокируют эту цепь при увеличении сопротивления цепи заземления R3 до сопротивления уставки срабатывания Ry, устанавливающейся резистором R2.
Если присоединенный к пускателю кабель имеет сопротивление цепи заземления, близкое к нулю, при подаче напряжения на схему в точках а и б возникает базовый ток транзистора VT7. В результате этого реле К1 срабатывает, замыкая свои контакты в цепи управления пускателя. При увеличении сопротивления цепи заземления до значения сопротивления уставки Ry напряжение Uа,в стремится к нулю. Если Uа,б = 0,2÷0,3 В, транзистор VT7 запирается, соответственно запирается и транзистор VT8, а исполнительное реле К1 отключается, разрывая своим контактом цепь управления пускателем. Когда обрывается цепь заземления и R3 =∞, напряжение Uа,в меняет свой знак на противоположный. В результате транзисторы VT7 и VT8 запираются, а реле К1 отключается. Замыкание контрольной жилы 1 с заземляющей жилой з шунтирует диод VD9, установленный на передвижной машине. Возникающая переменная составляющая перезаряжает конденсатор С1, в результате чего на базе транзистора VT7 возникает положительный потенциал. Транзистор VT8 запирается, а исполнительное реле К1 отключается.
Искробезопасность выходных цепей достигается использованием блока защиты на стабилитронах VD3—VD6 и резистора R5, который подключен на выходе устройства. Схема подключения заземляющего провода выполнена так, что блок защиты не может отключаться без разрыва цепи питания устройства. Для обеспечения искробезопасности в режиме коммутаций первичной обмотки источника питания применены стабилитроны VD1 и VD2.
При электрификации угольных шахт, разрабатывающих крутые пласты, предъявляются более высокие требования к безопасности. Наряду со специальными мероприятиями (опережающее отключение и др.) требуется обеспечение непрерывности заземления высоковольтной сети, что достигается применением дополнительного заземления электрооборудования передвижной подстанции и РП посредством заземляющей жилы бронированных кабелей, присоединяемой соответственно к за-землителям ЦПП и участковой подстанции.