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 R_y, 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 R_y напряжение U_а,в стремится к нулю. Если U_а,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 U_а,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.