3.7. Опережающее отключение

Опережающее отключение — это способ обеспечения безопасно­сти горного электрооборудования, заключающийся в предотвра­щении образования опасной электрической дуги (в месте по­вреждения электрической цепи или изоляции) путем быстрого отключения (или энергетической изоляции) поврежденного участка цепи или электрооборудования при опасной концен­трации метана. Сущность опережающего отключения состоит в том, чтобы при возникновении аварийной ситуации, например при коротком замыкании в кабеле, быстро отключить электро­установку от источника питания и разрядить запасенную энер­гию в отключенной электрической системе путем искусствен­ного закорачивания всех фаз ее между собой раньше, чем обра­зуется электрическая дуга и воспламенится метано-воздушная взрывная смесь.

В силовых электрических сетях опережающее отключение осуществляется за счет применения нового способа коммута­ции (рис. 3.16). Сущность этого способа заключается в том, что в коммутируемую электрическую сеть вводятся два сопротив­ления. Одно из них состоит из металлического 1 и лупроводникого

2 короткозамыкателей, по величине сопротивления близких к нулю. В цепь оно вводится параллельно и предназначено для снятия на­пряжения с потребителя Д. Другое (выключатель 3) пере­менное сопротивление стре­мится в конце периода комму­тации к бесконечно большой величине. В цепь оно вводится последовательно до первого сопротивления и предназначено для отключения потребителя.

Реализация этого способа коммутации основана на приме­нении быстродействующих устройств, отключающих питание цепи при возникновении тенденций повреждения электрообору­дования или кабелей. Опережающее отключение кабелей осу­ществляется при повреждении защитной (шланговой) оболочки за счет соединения заземленных экранов ЭК, имеющих малое сопротивление, с силовыми жилами кабеля или в результате обрыва (замыкания) искробезопасных цепей управления. При этом срабатывают быстродействующие защитное ЗУ и комму­тационное К (закорачивающее и отключающее) устрфйства, энергетически изолируя место повреждения.

Аппаратура опережающего отключения применяется в усло­виях угольных шахт, разрабатывающих крутые пласты, опасные по внезапным выбросам угля и газа. В состав комплекта элек­трооборудования для этих шахт входят: разделительный транс­форматор ТСШВ-630/6-6, трансформаторная подстанция ТСВП-160/6КП или ТСВП-400/6КП, быстродействующий авто­матический выключатель АБВ-250У5, быстродействующие мо­торные короткозамыкатели ПМК и ПМКВ, пускатели, ПВИО-250У5 и специальный кабель ГВШОП.

При междуфазных замыканиях основных жил кабеля и за­мыканиях основной жилы на землю (экран кабеля) срабаты­вают входящие в состав выключателя быстродействующая мак­симальная защита и реле утечки, которые выдают сигнал на срабатывание головного и моторных (установленных на элек­тродвигателе) полупроводниковых короткозамыкателей, а также подают сигнал в цепь управления электромеханического выклю­чателя и короткозамыкателя. Полное время срабатывания от момента повреждения до закорачивания поврежденного кабеля при трех-, двух- и однофазных к. з., связанных с землей через сопротивление экрана кабеля, составляет не более 2,5 мс.

Силовые электрические цепи головного и моторного полу­проводниковых короткозамыкателей одинаковы и состоят из трехфазных выпрямительных мостов, на выходе которых вклю­чены силовые тиристоры. При подаче импульсов в цепи управления

Рис. 3.17. Структурные схемы соединений функциональных цепей защит­ных устройств автоматического выключателя АБВ-250У5 совместно с ПМК, обеспечивающих опережающее отключение:

g — в режиме замыканий на землю; б — в режиме междуфазного к. з.; в — совместно в режимах междуфазного к. з. и замыканий на землю; БП — блок питания; ТТ — трансформатор тока; БМЗ — блок максимальной защиты; ФП — фильтр присоединения; РЗБ — реле защиты быстродействующее; ИТ — импульсный трансформатор совместно с формирователем импульсов; БУМК — блок управления полупроводниковым моторным короткозамыкателем; ГК — головной короткозамыкатель; ПМК — полупроводниковый моторный короткозамыкатель

тиристоров последние срабатывают и создают искусствен­ные трехфазные к. з. на входе указанных мостов, локализуя по­врежденный участок кабеля от поступления электроэнергии со стороны источника питания и электродвигателя. Время сраба­тывания короткозамыкателей равно времени включения тири­сторов. Короткозамыкатели ПМК встраиваются в вводные коробки электродвигателей, в электроблоки и пр.; короткоза-мыкатели ПМКВ устанавливаются непосредственно у электро­двигателя или сочленяются с ним посредством фланцев.

Структурные схемы основных функциональных цепей защит­ных устройств автоматического выключателя АБВ-250У5, обес­печивающие совместно с полупроводниковым короткозамыкате­лем ПМК в аварийных режимах опережающее отключение по­врежденного кабеля с временем быстродействия не более 2,5 мс, приведены на рис. 3.17.

Быстродействующая защита от замыкания на землю обес­печивает отключение напряжения за время до 2,5 мс при сопро­тивлениях замыканий в пределах 0—100 Ом, однако при боль­ших сопротивлениях срабатывание ее не гарантировано. В связи с этим применяется реле утечки, действующее по обычному принципу и осуществляющее общесетевую защиту от однофаз­ных утечек тока на землю (с сопротивлением изоляции кабеля до 9 кОм при напряжении 380 В и до 15 кОм при напряжении 660 В) и от симметричных трехфазных утечек тока на землю (с сопротивлением изоляции кабеля до 10 кОм/фаза при на­пряжении 380В и до 30 кОм/фаза при напряжении 660 В), когда быстродействующая защита не срабатывает.

3.8. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПОЖАРОВ ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Применение электрической энергии в шахтах и рудниках при неправильном ее использовании представляет большую опас­ность в пожарном отношении. Большая часть экзогенных пожаров в подземных выработках происходит от электрического тока главным образом в результате коротких замыканий в кабелях или вследствие неисправностей электрооборудования. Одновре­менно практика показывает, что основной причиной пожаров в подземных выработках, вызванных электрическим током, яв­ляется нарушение отраслевых ПБ и ПТЭ.

Одна из основных мер предупреждения пожаров от электри­ческого тока — правильный выбор и эксплуатация электрообо­рудования, монтаж электроустановок и кабелей с исключением возможности замыканий или недопустимых перегревов электро­установок.

Все элементы подземных сетей (двигатели, аппаратура, ка­бели и т. п.) должны быть правильно выбраны по условиям допустимого нагрева. Все электроустановки должны быть снаб­жены соответствующей защитой, автоматически отключающей установку от сети при появлении в ней недопустимых по на­греву токов.

Большое значение имеет предотвращение нагрева из-за вы­сокого переходного сопротивления неудовлетворительно выпол­ненных или эксплуатирующихся контактных соединений (штеп­сельные соединения, кабельные муфты, счалки гибких кабелей, зажимы аппаратов и т. п.) в электроустановках. Все соединения должны быть выполнены тщательно и надежно и контакты подвергаться регулярной проверке. Соединение и ремонт гибких кабелей должны производиться методом горячей вулканизации с помощью вулканизаторов.

Важная мера достижения пожаробезопасности — применение гибких кабелей с негорючей резиновой оболочкой, а также эк­ранированных кабелей, для которых обеспечивается автомати­ческое отключение от сети при различных повреждениях (про­колы, порезы, разрыв и др.). При прокладке в электромашин­ных камерах бронированных кабелей с бумажной изоляцией наружная промасленная джутовая оплетка должна быть уда­лена.

Основной мерой предупреждения пожаров в результате вос­пламенения трансформаторного масла является правильная эксплуатация масляного хозяйства шахты или рудника. При­меняемое масло должно быть хорошо просушено, очищено от посторонних примесей, испытано на пробой, диэлектрическую прочность и физико-химические свойства. Сроки испытания масла для различного электрооборудования регламентированы ПБ и ПТЭ. Для пожаробезопасности большое значение имеет отказ от применения в подземных выработках маслонаполнен-ного электрооборудования (трансформаторов, выключателей, контроллеров и т. п.), как это сделано в угольных шахтах (ПБ, § 419, 421), хотя это не относится к электрооборудованию, уста­новленному в камерах. Поэтому камеры должны быть закреп­лены огнестойкими материалами (бетон, кирпич и т. п.) и хо­рошо проветриваться.

Возле электроустановок не должны находиться легко вос­пламеняющиеся материалы. Смазочные и обтирочные мате­риалы следует хранить в закрывающихся железных ящиках.

Особая роль в предупреждении пожаров от электрического тока принадлежит средствам и устройствам защиты от аварий­ных режимов электроустановок, в первую очередь реле утечки. Поэтому средства и устройства защиты должны быть всегда в исправном состоянии и периодически проверяться.

При возникновении пожара в электроустановке ее следует прежде всего отключить от сети. Одновременно должны быть также отключены все электроустановки, находящиеся поблизо­сти. Пожар в электроустановке необходимо тушить неэлектро­проводными средствами (сухой песок, инертная пыль, порош­ковые огнетушители, углекислотные огнетушители). Для туше­ния пожаров в подземных электромашинных камерах, имеющих электрооборудование с масляным заполнением, следует приме­нять автоматическую установку порошкового пожаротушения типа «Север» или установку УАП-2 с использованием воздуш­но-механической пены.

Строгое и точное соблюдение требований ПБ и ПТЭ при экс­плуатации электроустановок — надежный залог высокого уровня пожаробезопасности.