Влияние уровней изоляции и ёмкости сети на условия электробезопасности. Нормы сопротивлений изоляции относительно земли для подземных электроустановок. Контроль сопротивления изоляции.
Чтобы выполнить требования безопасности в отношении взрыва и электробезопасности, ток утечки через изоляцию должен быть ниже ощутимого тока для человека – требование к изоляции.
Rизол>=Uф/Iощ Iощ=0,3 мА
Отсюда следует, что на 1 В напряжения R изоляции должно быть не менее 2 кОм.
Согласно ЕПБ Rизол для подземных потребителей должно быть не менее:
1. Для эл. двигателей очистных и ПК > 0,5 Мом
2. Для эл. двигателей др. машин и механизмов, пуск. агрегатов и ручных электросверл > 1 Мом
3. Для пусковой и распред. аппаратуры, для бронированных, гибких кабелей любой длины и сечения Rизол > 1 Мом/фазу. Для экранированных кабелей Rизол еще выше.
Сопротивление изоляции измеряется перед монтажом ЭО, после ремонта, а также при приемке на экспл-ции на поверхности и перед спуском в шахту.
Ток через тело человека имеет емкостную составляющую и активную.
Емкость сети зависит от: 1) геометрических параметров линии; 2) свойств изоляции, длины кабельной линии.
Для подземных выработок линейная зависимость между длиной кабельной линии и емкостью: кабель в 1 км обладает С=1 мкФ/фазу. => требуемая величина С для трехфазной линии, которая должна составлять не более 3 мкФ или длина меньше 3 км.
Для защиты от возможных утечек тока устанавливаются аппараты защиты от утечек тока или аппараты предварительного контроля изоляции. В них встраивается устройство компенсации емкостного тока утечки. Согласно ГОСТа аппараты защиты от утечек тока должны осуществлять отключение поврежденного участка сети при определенном уровне сопротивления изоляции, назв. критическим сопротивлением изоляции. Под ним понимается сопротивление изоляции симметричной 3-х фазной сети, при котором срабатывает общесетевой аппарат защиты.
Сопротивление нормируется в зависимости от напряжения сети.
При 127 В = 3,3 кОм; 220-380 В < 10 кОм; 660 В = 30 кОм; 1140 В = 60 кОм.
Кроме этого, для выявления дефектов изоляции до включения оборудования в работу, а также для контроля сопротивления изоляции в процессе работы используют аппараты предварительного контроля изоляции.
Для предварительного контроля 15 кОм для U до 220 В; 30 кОм при 380-660 В; 100 кОм при 1140 В.
Защитное отключение подземных электрических сетей при возникновении токовых утечек, назначение, условия применения. Аппаратура защитного отключения, требования, предъявляемые к аппаратам защитного отключения.
В состав аппарата защитного отключения входят:
1) коммутационный аппарат (автоматический или фидерный выключатель);
2) аппарат защиты от утечки (реле утечки).
Данный аппарат должен реагировать на снижение сопротивления изоляции ниже допустимой величины. Это возможно в случае прикосновения человека к токоведущим частям или при утечках, опасных для взрыва или пожара. В этом случае аппарат защиты от утечек тока выдает сигнал на отключение, воздействуя на механизм отключения коммутационного аппарата.
Защита от утечек тока должна соответствовать требованиям:
1) непрерывный автоматически контроль значений токов утечки через изоляцию;
2) должен реагировать только на снижение активной составляющей сопротивления изоляции;
3) должен реагировать как на симметричное, так и на несимметричное снижение изоляции;
4) должен обладать высокой чувствительностью и надежностью;
5) не должен реагировать на переходные процессы в сети;
6) суммарное время срабатывания сети при срабатывании реле утечки должно быть не более 0,2с при 660 В; 0,125с при 1140 В;
7) собственное время срабатывания реле защиты от утечек тока не более 0,1 с при 660 В и 0,07 с при 1140 В;
8) должен быть реализован самоконтроль работы устройства. Для аппаратов на 1140 В дополн. требованием явл. наличие устройства шунтирования поврежденной фазы. Это необходимо для надежности и огран-ть перенапряжения, возникающее в сети;
9) должно присутствовать устройство компенсации емкостного тока замыкания на землю.
Согласно ЕПБ в шахтных электрических сетях контроль изоляции должен осуществляться одним аппаратом защиты от утечек тока в комплексе с коммутационным аппаратом на всю электрически связанную сеть. Не допускается установка неск. аппаратов защиты из-за взаимного влияния их друг на друга. При срабатывании аппаратов защиты от утечек тока должно отключится вся сеть подключенная к одному или группе трансформаторов, кроме отрезка кабеля, соединяющего Тр-р с общесетевым коммут. аппаратом или АВ.
В соответствии с ЕПБ защита от утечек тока может не применятся:
1) для сетей напряжением не более 42 В;
2) цепей дистанционного управления и блокировки КРУ;
3) для цепей местного освещения передвижных подстанций, питающихся от встроенных тр-ров освещения для искробезопасных сетей.
Для контактных сетей электровозной откатки ЕПБ предписано обязательной использование аппаратов от защиты от утечек тока.
В настоящее время в шахтных электрических сетях используется следующие аппараты защиты от утечек тока:
1) УАКИ (устройство автоматического контроля изоляции) – предназначена для защиты сетей от утечек тока при U 127, 380 и 660 В;
Он позволяет выполнять защиту от УТ свыше 25 мА, а также обеспеч. компенсацию емкостного тока.
В аппарате присутствует настройка по 2-м значениям тока: 1-min допустимая симметричная 3-х фазная утечка выражается в кОм/фазу; 2-max допустимя однофазная утечка.
2) АЗАК – аппарат защиты с автоматической компенсацией. Позволяет выполнить защиту от УТ и компенсацию емкостного тока зам. на землю в сетях 380 и 660 В. Максимальный длительный ток утечки при изменении емкости сети в пределах 0-1 мкФ/на фазу равно 25 мА.
3) АЗТС – аппарат защиты токовых сетей. Для защиты подземных сетей 380 и 660 В. Защита от УТ и компенсация емк. тока зам. на землю.
Уставка по току утечки 10 мА. Это соотв. R симметричной 3-х ф. утечки от 70 до 120 кОм на фазу.
4) АЗУР. для защиты от УТ в сетях до 1140 В. Обеспечивает те же защиты. 4 модификации. АЗУР 1, 2, 4 для встраивания в тр-ры, а АЗУР 3 как самост. аппарат. АЗУР-4 на 1140 В.
Уставка по току утечки 25 мА.
5) Реле утечки РУ-1140. Реле предназначено для встраивания в трансформаторные полстанции. Состоит из 2-х блоков: 1- блок защ. отключения БЗО и 2 – блок комп. емк. тока зам. на землю БКЗ.
РУ срабатывает при однофаз. утечке с сопротивлением изоляции ниже 50 кОм/фазу. Также присутствует резерв. зона защиты (при отказе выключ-лей). При этом происх. срабатывание РУ при R до 35 кОм /фазу.
Реле в цепях постоянного тока.
Особенностью контактных сетей пост. тока явл. один и тот же путь протекания раб-го тока и тока утечки, т.е. канал утечки подключается параллельно нагрузке. Ток утечки значительно меньше тока нагрузки, их трудно идентифицировать. Наиб. распространение в контактных сетях получили устройства, работающие на 2-х осн. принципах.
1. Временное разделение каналов рабочего тока и оперативного, наклад-го в сеть. Питание контакт. электровозов осуществляется импульсным током и в нагрузках между импульсами рабочего тока в сеть накладываются импульсы оперативного тока обратной полярности. К устройствам, работающим по этому принципу относятся УЗО-2.
2. Частотное разделение каналов рабочего тока и оперативного тока. В сеть накладывается оперативный ток повышенной частоты по сравнению с рабочим током с одновременным загромождением канала рабочего тока. РУКС
Для пост. сетей нормативов по защите от УТ в правилах нет.
Заземление и зануление электрооборудования, назначение и основные элементы исполнения. Общешахтная система заземления. Заземление электрооборудования в выработках с высоким удельным сопротивлением пород. Нормы сопротивлений заземлений. Расчёт заземляющих устройств.
Защитное заземление – преднамеренное соединение металлических корпусов ЭО, др. металлических нетоковедущих частей с землей или с ее эквивалентом. Эквивалент – водоемы, талые зоны.
Основная цель заземления – уменьшить напряжение прикосновения путем выравнивания потенциала корпуса относительно земли (снижение разности потенциалов между заземляющим устройством и поверхностью земли)
2 типа:
1. Выносное – прим-ся, если грунт обладает большим удельным сопротивлением
2. контурное – прим-ся на пов-ти шахт и рудников.
Зануление – преднамеренное соединение частей ЭУ нормально не находящиеся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора. Применяется в ЭУ напряжением до 1000 В в сетях трехфазного тока с глухозаземленной нейтралью, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока или глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
Шахты и рудники делятся на 2 типа:
1. с большим удельным сопротивлением пород (калийные, железорудные шахты)
2. с низким удельным сопротивлением пород (угольные шахты)
Устройство ЗЗ на шахте.
Для шахт с большим удельным сопротивлением главные заземлители выносят на поверхность шахты в зону с малым УС. Гл. заземлителей не менее 2-х: 1- основной, 2- резервный (тюбинговая крепь ствола или металлоконструкции надшахтных зданий).
В подземных выработках по всей площади выр-ок прокладывается общешахтный контур з/з, выполненный по свинцовой броне силовых кабелей.
Параллельно общешахтному контуру прокладывается дополнительный заземляющий контур, который присоединяется к общешахтному. Дополнительный з/з контур играет роль местного з/з-я в шахтах с большим удельным сопротивлением пород.
Общешахтный заземляющий контур присоединяется к главным заземлителям на поверхности посредством заземляющей магистрали, вып-ой из стали сечением не менее 200 мм2 или медного проводника сеением 100 мм2. Сопротивление этой магистрали должно быть менее 0,1 Ом. дополнительный з/з контур вып-ся из стали сечением больше 200 мм2. При прокладке доп. з/з контура по панельным и участковым выработкам его сечение должно быть более 100 мм2. Все стационарное ЭО прис-ся к общешахтному и к доп. з/з контуру посредством з/з проводников, выполненных из стали сечением более 50 мм2, или медных сечением более 25 мм2.
Передвижные эл./приемники прис-ся к общешахтной сети заземления посредством заземляющих жил гибких кабелей. Присоединение осуществляется внутри вводной коробки, где также присутствуют болты з/з.
Сопротивление з/з жилы гибкого кабеля не более 10 Ом. Переходное сопротивление всей сети з/з, замеренное в любой точке сети для шахт с большим УС породы не должно превышать 10 Ом, что соотв. 1-фазному току к.з. на землю 6 А. При большем токе замыкания сети сопротивление выбирается по графику.
Отличительной особенностью угольных шахт является:
1) расположение главных з/з в подземных выработках. Один из заземлителей располагается в зумпфе, а другой в водосточной канаве.
З\з представляет собой полую трубку диаметром более 35 мм длиной 1,5 м. Трубка ложится на подушку из песчаной смеси, глубина ее 0,5 м и поверх з/з также насыпается смесь из песка и породы. Общая глубина канавы 1,5 м. В самой трубке для дополнительного снижения сопротивления высверливается не менее 40 отверстий диаметром 5 мм. Внутрь закладывается песчаная смесь и периодически по мере высыхания грунта з/з поливается соляным раствором.
2) Отсутствие дополнительных з/з контура. В месте установки ЭО на участках, на панелях устраивается участковые з/з шины, в которые проводниками присоединяются к ЭО.
3) В уг. шахтах Rзаз, замеренное в любой точке сети з/з не должна быть больше 2 Ом. При большом водопритоке Rзаз не больше 40 Ом.
Сроки проверки з/з:
Осмотры з/з выполняются ежедневно персоналом, эксплуатирующим ЭУ, т.е. с начала смены проверить сеть з/з.
1 раз в месяц проводится осмотр всей сети заземления рудника.
1 раз в год спец. бригада осущ. замер сети з/з на глав. з/з-ях, а для стац. потребителей данный замер вып-ся раз в 6 месяцев; для передвиж. – 1 раз в месяц.
Присоединение к общ. и доп. шахтному контуру выполняется болтовым соединением или сваркой, а для категорийных шахт – только болтовым.
Нормирование параметров заземления:
До 1000 В – Rз<4 Ом
Выше
1000 В с Iк.з.<500А
-
Выше 1000 В - Rз<0,5Ом
До
и выше 1000 В -
В шахтах с высоким сопр-м породы (магниевые, кам.уголь): Rз<10 Ом
Для других: Rз<2Ом
Расчет зазем. уст-в.
Верт-
;
Гориз-
Где l- длина электрода, d-диаметр трубы, b- ширина полосы, t- глубина заложения.
Если
-расчет
закончен
Если
нет
Коэф-т
исп-я
Надо окончательно учитывать наличие естест. Заземлителей
Принципы взрывобезопасности. Источники образования взрывоопасной среды. Предотвращение образования взрывоопасной среды в воздухе производственных помещений и внутри корпуса технологического оборудования. Источники инициирования взрыва. Предотвращение возникновения источника инициирования взрыва.
В подземных выработках для обеспечения пожаро и взрывобезопасности необходимо исключить возникновение 2-х факторов:
1) исключить образование взрывоопасной среды;
2) исключить возникновение источника инициирования взрыва или пожара.
Взрывоопасную среду могут образовывать:
1) смеси веществ, газов, паров, пыли с воздухом и другими окислителями;
2) вещества склонные к взрыванию
В шахт. выработках взрывоопасной смесью является рудничные газы – природные газы, выделяющиеся из пластов п/и и технологические газы, образующиеся в рез-те производ. работ.
Рудничные газы (природный газ) – метан, углекислый газ, азот и др. При горении метана происх. экзотермич. реакция с выделением большого количества энергии.
СН4+2О2 – СО2+2Н2О+799 кДж.
При концентрации СН4 до 5 % или больше 15 % метан горит.
При концентрации от 5 до 15 % взрывоопасен. Наиболее опасен при 8,5%.
Угольная пыль и рудничная пыль также является источником взрыва. Угольная пыль взрывается будучи во взвешенном состоянии при определенном размере частиц и определенной концентрации. Считается, что угольная пыль способна взорваться, если диаметр частиц от 0,1 до 0,0001 мм и концентрация в объеме выработки 17-18 г/м3
Источники инициирования взрыва:
1) открытое пламя;
2) горячие раскаленные тела;
3) открытые электрические разряды
4) тепловые проявления химических реакций и механических воздействий;
5) наличие искры от ударов и трений;
6) ударные волны;
7) электромагнитные и другие излучения;
Наиболее распространенными причинами являются:
1. взрывные работы (38%)
2. искрообразование от трения исполнительных органов выемочных машин 18 %
3. Искрооб. при ремонте и эксплуатации ЭО (15%)
4. Открытый огонь и курение (11%)
5. К.з. в эл. кабелях (8 %)
Предотвращение образования взрывоопасной смеси и обеспечение безопасной концентрации достигается:
1) применением герметичного производственного оборудования;
2) применение рабочей и аварийной вентиляции;
3) отвод взрывоопасной среды, а так же веществ склонных к её образованию, из рабочей зоны;
4) контроль состава возд. среды и отложения взрывоопасной пыли.
Предотвращение образования взрывоопасной смеси внутри технологического оборудования достигается:
1) герметизацией технологического оборудования;
2) поддержание состава рудничной среды вне области воспламенения;
3) применение ингибиторов, химически активных компонентов;
4) конструктивные технологические решения при проектировании электрооборудования.
Предотвращение возникновения источника инициирования взрыва достигается:
1) регламентом огневых и взрывных работ;
2) предотвращения нагрева технологического оборудования до t воспламенения;
3) применение средств понижения давления во фронте ударной волны;
4) применение материалов не создающих при ударении искры;
5) применение средств защиты от атмосферного и статического электричества;
6) применение взрывозащищенного ЭО;
7) применение быстродействующих устройств защитного отключения;
8) ограничение электромагнитных и других излучении;
9) устранение опасных и тепловых явлении при химических реакциях и тепловых воздействии.
Основной принцип взрывобезопасности – построение такого производственного процесса, при котором исключается возм-ть взрыва как в выработке, так и в корпусе технологического оборудования, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов, вызванных этим взрывом.
Классификация взрывоопасных зон технологических помещений и наружных установок. Классификация газо- и паровоздушных смесей. Температурные классы и категории взрывоопасности смесей рудничной атмосферы.
Класс помещения определяется в зависимости от того, насколько часто в нем образуется взрывоопасная смесь. От класса зависит тип выбираемого ЭО.
5 классов помещений по взрывопожарной безопасности:
А – помещения, в которых находятся горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки > 28 градусов в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные смеси, при воспламенении которых развивается давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Также сюда относятся помещения, в кот. нах-ся вещества и материалы, способные взрываться или гореть при взаимодействии с водой, воздухом, или др. с другом, или развивающие давление взрыва свыше 5 кПа. Например, склады с ГСМ.
Б – помещения, в кот. горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки свыше 28, кот. могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси при взрыве или пожаре, которых развивается давление свыше 5 кПа. Категория помещения Б относится к категории взрывопожароопасных. Например, цеха приготовления муки, мазутное эл./хозяйство, п/с, котельные, мельницы.
В – данная категория относится к классу пожароопасных. Это помещения, в которых находятся горючие и трудно горючие жидкости, твердые материалы, вещества, в том числе волокна и пыли, способные гореть, но не взрываться. К данным помещениям относятся: лесопилочные, столярные мастерские, склады ГСМ без присутствия горючх продуктов.
Г – помещения, в кот. нах-ся негорючие в-ва или материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, при кот. выдел-ся тепло, искры или пламя. Также к категории Г относят помещения, в кот. утилизируются или перераб. горючие газы или жидкости для образования топлива. Например, котельные, кузницы, машинные залы дизельных ЭС.
Д – помещения, в которых нах-ся негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Например, насосные оросительные станции, цеха по переработке продуктов, тепличные хозяйства, если они не отапливаются газом или топливом.
Помещения категории В подразделяются:
1) К технологическим помещения относятся: выдел-ся горючие газы или пары ЛВЖ при таком количестве, что могут образовать взрывоопасные смеси при норм. режимах работы ЭО и при времени возн-ния взрывоопасной смеси в помещении свыше 1000 часов за год.
2) В1 – зоны, расположенные в помещениях, в кот. выделяются горючие газы или пары ЛВЖ, способные образовать взрывоопасные смеси с воздухом при времени нахождения взрывоопасной смеси в помещении от 10 до 1000 часов в год. Горючие газы и пары ЛВЖ образуются при норм. работе ЭО.
3) В1а – помещения и зоны, в кот. выделяются взрывоопасные горючие газы или пары ЛВЖ, не образующие при норм. работе ЭО взрывоопасных смесей. Образование взрывоопасных смесей возможно только при аварии или неисправности ЭО. Время, в течение которого взрывоопасная смесь присутствует в помещении не превышает 10 часов за год.
4) В-Iб – то же, что и В-1а, но особенности: 1. взрывоопасная смесь в помещении обл. высоким концентрационным пределом (15% и более), а также резким агрессивным запахом. Например, помещения, в кот. присут. аммиак. 2. Помещения, связанные с обращением газообразного водорода. Например, помещения, где происх. электролиз воды. Время, в течение которого присутств. взрыв. смесь – 10 часов в год.
5) В-1г – помещения наружных ЭО, содержащих горючие газы или ЛВЖ. Время, в теч. которого может возникать взрывооп. смесь от 10 до 1000 часов в год.
6) В-II – помещения, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовать смеси с воздухом взрывоопа. смесь при норм. работе ЭО. Время 10 – 1000 ч/год.
7) В-IIа – присутствует взрывоопас. смесь на момент аварии или неисправности ЭО или технологического процесса. Время до 10 часов в год.
Классификация газо- и паровоздушных смесей: в зависимости от температуры воспламенения подразделяются на 6 групп;
1) Т1 – температура горения 450 град.(рудничный метан);
2) Т2 – температура горения 300-450 град.;
3) Т3 – температура самовоспламенения 200-300 град.;
4) Т4 – температура 135-200 град.
5) Т5 – температура 100-135 град.;
6) Т6 – температура 85-100 град.
Категории взрывоопасных смесей: устанавливают в зависимости безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ), либо в зависимости МВТ (минимального воспламеняющегося тока).
БЭМЗ – минимальный зазор между плоскими фланцами шириной 25мм, через который не происходит передача взрыва из оболочки специальной установки в окружающую среду, независимо от концентрации смесей газов. БЭМЗ используют для определения взрывобезопасных зазоров в конструкциях горного ЭО.
МВТ – минимальный ток электрической цепи, который может вызвать воспламенение взрывоопасной среды с вероятностью 0,001
БЭМЗ предназначен для классификации газов для ЭО с взрывозащитной взрывонепроницаемая оболочка.
МВТ предназначена для классификации газов и паров для ЭО в видом взрывозащиты – искробезопасная
В зависимости от величины БЭМЗ и МВТ все ЭО и газопаровоздушные смеси подразделяются на 2 категории:
I – рудничное взрывозащищенное ЭО и рудничный газ, метан
II – взрывозащищенное ЭО для общепромышленного применения и газы и пары кроме метана.
В зависимости от БЭМЗ категория:
1) IIА БЭМЗ составляет 0,9мм (пропан);
2) IIВ БЭМЗ составляет более 0,5 но не менее 0,9мм – ЭО предназначенное для эксплуатации в атмосфере с содержанием этилена;
3) IIC БЭМЗ составляет менее 0,5 – данное ЭО используют в атмосфере с содержанием водорода.
В зависимости от МВТ (отношение лабораторного газа к рабочему газу) категория:
1) IIА соотношение токов составляет 0,8 (пропан);
2) IIВ МВТ составляет более 0,45 но не менее 0,8 (этилена);
3) IIC МВТ составляет менее 0,45 (водорода).