Комплектные устройства для горных работ.

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТСВ и трансформаторные подстанции ТСВП применяются на подземных работах для понижения напряжения см 6 кВ для питания низковольтных приемников напряжением 380 или 660 В. ТСВП имеет, кроме силового трансформатора, РУВН с разъединителем-выключателем нагрузки, РУНН с автоматическим выключателем и встроенным реле утечки. Мощность трансформаторв от 63 до 630 кВА. Подробнее см. стр. 151.

ПУСКОВЫЕ и осветительные агрегаты АПШ и АОШ. Для управления и защиты переносного электроинстумента и освещения применяются агрегаты пускровые и осветительные шахтные АПШ и АОШ на напряжение первичной обмотки 380, 660 В или 1140 В с напряжением вторичной обмотки 133, 230 или 38 В. Мощность агрегатов - 4 или 2,5 кВА. Основные части агрегата: корпус, силовой трансформатор, панель управления, автоматический выключатель, блок- реле утечки, салазки, вводы и выводы для кабелей.

Внутри находится: два промежуточных реле К3 и К4, два контактора КМ1 и КМ2, блок питания, блок МТЗ.

Ввод автомат трансформатор

Автомат Контакторы Нагрузка

Расцепители тока Промежуточные реле

Рисунок 4 – Общий вид и электрическая схема главных цепей АПШ -1.

Агрегат АОШ от АПШ отличается конструкцией и упрощенной схемой. Агрегаты на 38 В отличаются отсутствием контакторов на стороне 36 В, вместо которых могут быть установлены предохранители или автоматические выключатели на ток 60 - 80 А.

АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧЕК ТОКА НА ЗЕМЛЮ

Для электрификации участков подземных горных работ применяются трехфазные элект­рические сети с изолированной нейтралью трансформаторов. В таких сетях токи утечки и ток, проходящий через тело человека при его прикосновении к токоведущим частям, определяются сопротивлени­ем изоляции и емкостями сети относительно земли. С увеличением сопротив­ления изоляции фаз относительно земли уменьшаются активные токи утечки и уменьшаются токи через тело человека при его случайном прикосновении к токоведущим частям. Это обстоятельство позволяет обеспечить безопасность эксплуатации шахтных электрических сетей с помощью аппаратуры, непрерывно контроли­рующей их сопротивление изоляции относительно земли и производящей защитные отключения сетей в случае снижения сопротивления изоляции ниже заранее установленного предела, а также при прохождении через тело человека тока опасной величины. Указанная цель достигается применением аппаратов (реле, блоков) автоматической защиты от токов утечки на землю. Аппараты контроля изоляции и защитного отключения должны удовлет­ворять следующим основным требованиям:

-измерительное устройство аппарата должно измерять активное сопротив­ление изоляции сети относительно земли независимо от емкости сети;

-аппарат должен отключать сеть при прохождении тока через тело челове­ка выше предельно безопасного значения;

-электрическая схема аппарата должна обладать достаточно высоким внутренним сопротивлением, чтобы подключение его к сети не приво­дило к значительному снижению общего сопротивления сети по отношению к земле;

-электрическая схема аппарата должна быть предельно простой и содер­жать минимальное число элементов ;

-аппарат должен обладать достаточной надежностью работы при всех ви­дах повреждений, на которые он рассчитан.

Для защиты от утечек тока на землю применяются реле утечки РУ, устройства автоматического контроля изоляции УАКИ, блокировочные реле утечки БРУ, блоки контроля изоляции БКИ, а также аппараты АЗУР, АЗАК АРГУС. Они могут выполняться как отдельные аппараты, так и как встраиваемые элементы рудничной аппаратуры.

АЗУР

Устройства автоматического контроля изоляции УАКИ. Эти устройства предназначены для защиты людей от поражения электрическим током, не­прерывного контроля сопротивления изоляции и отключения трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью переменного тока частотой 50 Гц в случае снижения сопротивления между их фазами и землей до опас­ного значения. Аппараты УАКИ были выпущены на напряжение 127, 380 В (УАКИ-380) и 660В (УАКИ-660). В устройствах контроля изоляции типа УАКИ (рис. 1, а) использу­ется одно двухобмоточное реле К постоянного тока, обмотки которого соединены так, что их магнитные потоки направлены встречно. До тех пор, пока изоляция сети не повреждена, ток утечки I_из отсутствует. По обеим обмоткам реле проходит вспомогательный ток, и их результирующий маг­нитный поток близок к нулю. По мере снижения сопротивления изоляции ток утечки увеличивается, и возрастает оперативный ток в обмотке 11. Вспо­могательный ток, проходящий через стабилитрон VD7, будет уменьшаться. При дальнейшем снижении сопротивления изоляции оперативный ток еще больше увеличится и, когда он станет больше вспомогательного, практиче­ски полностью пойдет только по обмотке 11 реле К. Если к проводу прикос­нется человек или появится опасная утечка на землю, разность магнитных потоков станет достаточной для срабатывания реле, которое замкнет свой замыкающий контакт K в цепи отключающей катушки QF1 автоматическо­го выключателя QF и тот отключит сеть с поврежденной изоляцией.

В устройствах УАКИ-380 и УАКИ-660 для компенсации емкостных токов утечки применен компенсирующий дрос­сель L, присоединенный между землей и общей точкой соединенных в звез­ду конденсаторов С2, СЗ, С4 и подключенных к трем фазам сети.

Исправность устройства проверяется кнопкой проверки SB, при нажа­тии которой создается однофазное соединение с землей. Исправное УАКИ должно четко срабатывать. По показаниям килоомметра, встроенного в УАКИ, можно приближенно определить общее активное сопротивление изоляции сети.

Аппараты защиты от токов утечки АЗАК, АЗУР. В этих аппаратах в отличие от устройств контроля изоляции УАКИ применена автоматическая компен­сация емкостных токов утечки на землю. Аппарат состоит из двух различных по назначению устройств: - контроля изоляции и защитного отключения и - автоматической компенсации емкостных токов утечки. Устройство контроля изоляции и защитного отключения выполнено на базе схемы аппа­рата УАКИ. В устройстве компенсации емкостной составляющей токов утеч­ки применен дроссель насыщения, являющийся, как известно, нелинейным элементом.

Реле утечки РУВ. Реле утечки с самоконтролем исправности элементов схемы типа РУ предназначены для защиты людей от поражения электриче­ским током и других опасных последствий утечек тока на землю в трехфаз­ных электрических сетях переменного тока с изолированной нейтралью трансформатора. Выпускаются на напряжение 127, 220, 380 и 660 В .

Рисунок 1 - Упрощенная схема устройств контроля изоляции типа УАКИ (а) и принци­пиальная схема УАКИ-660 (б)

РУВ состо­ит из трехфазного трансформатора, источника оперативного тока, собран­ного из диодов, ограничительных резисторов, источника вспомогательного тока, двух­обмоточного реле, сглаживающих конденсаторов. Обмотки реле включены таким образом, что их магнитные потоки направлены встречно, причем магнитный поток вспомогательной обмотки больше, чем магнитный поток основной обмотки, но разность магнитных потоков недостаточна для притягивания якоря реле. Когда сопротивление изоляции сети снижается, оно шунтирует основную обмотку, и ток в ней уменьшается. При сопротивлении изоляции (или утечки), равном сопротивлению срабатывания, результирующий магнитный поток становится достаточным для срабатывания реле. Оно своим кон­тактом замыкает цепь отключающей катушки автоматического выклю­чателя, который отключает сеть с поврежденной изоляцией.

Поскольку реле утечки реагирует на разность магнитных потоков основ­ной и вспомогательной обмоток, всякое повреждение схемы реле утечки, приводящее к уменьшению или к полному исчезновению тока в одной из обмоток, вызывает увеличение сопротивления срабатывания или отключение схемы. В этом заключается принцип самоконтроля исправности элементов схемы реле утечки.

Аппараты АЗПБ. Аппарат защиты от токов утечки типа АЗПБ пред­назначен для встройки в распределительные устройства низкого напряжения передвижных трансформаторных подстанций. Выпускается в виде блока, элементы которого закрыты стальным кожухом, обеспечивающим защиту от проникновения внутрь пыли и брызг воды. Аппарат может воздейство­вать на нулевой или на независимый расцепитель автоматического выклю­чателя А3700, встроенного в это же распределительное устройство.

Аппарат выполняет следующие функции:

-предварительный контроль сопротивления изоляции отключенного от трансформатора присоединения низковольтной сети (магистрального кабеля и присоединенных к нему электроприемников);

-контроль изоляции сети под рабочим напряжением и защитное отключе­ние сети;

-автоматическую компенсацию емкостных токов утечки.

В режиме предварительного контроля изоляции (БРУ) аппарат обеспе­чивает искробезопасность цепи измерительного тока. Сопротивление сраба­тывания в режиме БРУ — не менее уставки при однофазной утечке в режиме общесетевой защиты.

Аппарат АЗПБ состоит из двух независимых друг от друга устройств: контроля изоляции и компенсации емкостных токов утечки. Принцип дей­ствия устройства контроля изоляции основан на методе сравнения постоян­ного измерительного тока с пульсирующим эталонным током. В устройстве компенсации применен дроссель насыщения.

Блокировочные реле утечки. Блокировочные реле утечки (БРУ) предна­значены для предварительного контроля изоляции ответвлений сети, отхо­дящих от аппарата управления или защит (пускателя, станции управления, автоматического выключателя), при отсутствии на этих ответвлениях рабо­чего напряжения.

В

КТ

VD

о взрывобезопасных пускателях серий ПВИ, ПМВИ применяется БРУ. Общее сопротивление изоляции сети относительно земли контролируется с помощью реле К2, об­мотка которого включена последовательно в цепь измерительного тока. Этот ток проходит по цепи: "плюс" выпрямителя VD, обмотка реле К2, размыкающий контакт К1.1 реле времени КТ, размыкающий контакт кнопки 57, контакт КМ.2 контактора КМ, фазы сети, обмотки двигате­ля М, сопротивление изоляции R^,Rg;R^ сети, земля, "минус" выпрями­теля V2. Питается выпрямитель V2 через резистор R2 (обеспечивающий искробезопасность цепи) от феррорезонансного стабилизатора напряжения, состоящего из трансформатора Т и конденсатора С2.

Р

КТ

исунок 2 - Принципиальная элек­трическая схема БРУ.

В случае снижения сопротивления изоляции сети отноительно земли до опасного значения ток в обмотке реле К2 возрастает и оно срабатывает. Контакт К2.1 этого реле разрывает цепь управления аппаратом и включает сигнальную лампу .

В результате аппарат оказывается заблокированным в выключенном положении. Если контак­тор КМ включен; и на ответвление сети подано напряжение, контакт КМ. 2 ра­зомкнут и БРУ отключено от сети.

После отключения контактора КМ генерируемое в течение некоторого вре­мени вращающимся по инерции электро­двигателем напряжение может привести к срабатыванию реле К2 при сопротивлении изоляции сети, значительно превышающем допустимое значение. Чтобы исключить этот режим применено реле времени, состоящее из реле К1, диода VI, резисто­ра R1 и конденсатора С1. Когда кон­тактор КМ включается, обмотка реле К1 питается через диод VDI и контакт КМ. 1 и реле срабатывает. Одновременно заряжа­ется конденсатор С1. После отключения контактора его вспомогательный контакт КМ.1 размыкается, но реле К1 отключается с выдержкой времени примерно 3с из-за разрядки конденсатора С1 - через его обмотку и резистор R7. В результате оперативная цепь на время свободного выбега электродвигателя оказывается разомкнутой кон­тактом К1.1 реле К1.

Рассмотренное устройство предназначено для применения в аппаратах на напряжение 380 и 660 В. Уставки срабатывания — не менее 30 кОм.

Аппарат защитного отключения шахтный типа АЗШ. Все рассмотренные аппараты защиты решают одну и ту же задачу, и поэтому их можно заменить одним универсальным аппаратом.

Аппарат предназначен для защиты людей от поражения электрическим током и других последствий утечек тока на землю в электрических сетях трех­фазного тока напряжением 380 и 660 В с изолированной нейтралью транс­форматора подземных выработок угольных и горнорудных предприятий.

Аппарат АЗШ-1 встраивают в распределительное устройство низшего напряжения (РУНН) шахтных передвижных трансформаторных подстан­ций ТСВП вместо аппарата АЗПБ.

Аппарат АЗШ-3 конструктивно выполнен в отдельной взрывонепроницаемой оболочке и может воздействовать на независимый расцепитель авто­матических выключателей АВ и АВМ. Аппарат АЗШ-3 заменяет аппарат АЗАК-380/660.

Аппарат защиты от токов утечки типа “АРГУС”. Аппарат предназначен для защиты людей от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек токов на землю и контроля сопротивления изоляции относительно земли следующих электрических сетей, в том числе электрических сетей передвижных карьерных электроустановок:

-однофазных и (двухпроводных) электрических сетей, изолированных относительно земли;

-трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью трансформатора;

-комбинированных электрических сетей, изолированных относительно земли, с полупроводниковыми тиристорными преобразователями (управляемыми и неуправляемыми, реверсивными и нереверсивными выпрямителями);

-электрических сетей постоянного тока, изолированных относительно земли.

Работа аппарата. Сигнал генератора формируется с помощью микроконтроллера 6 и с него поступает в виде последовательного кода на ЦАП 4, выходной аналоговый сигнал которого усиливается усилителем мощности 5 и подается через резисторы R_Ф фильтра присоединения к контролируемую апаратом сеть и на селектор импульсов 8.

Селектор импульсов 8 предназначен для определения режима работы аппарата и при отсутствии импульсов специальной формы на выходе усилителя мощности 5 выдает сигнал на элемент индикации HL5 (“НЕИСПРАВНОСТЬ”).

Напряжение на измерительном резисторе нагрузки 2 (R_Н), пропорциональное току утечки, подается на вход интегратора 3, который является элементом аналого-цифрового преобразователя, реализованного в микроконтроллере 6.

Обработка измерительной информации, состоящая в определении и запоминании значений токов, вычислении сопротивления изоляции, сравнении результата с уставками, организации повторных измерений (при выполнении условий R_ИЗ  3 кОм или R_ИЗ  10 кОм (13 кОм для напряжения свыше 380 В)), формировании сигналов о снижении сопротивления изоляции и аварийного отключения, выполняется микроконтроллером 6.

Если в результате очередного измерения обноруживается, что сопротивление изоляции менее 3 кОм, то на выходе микроконтроллера формируется сигнал с уровнем логической единицы, который усиливается исполнительным усилителем 7, поступает одновременно на элемент индикации HL2 (“АВАРИЯ”) и на исполнительное реле 9, которое подает сигнал на отключение контролируемого участка сети.

Элементы индикации HL3 (“30 кОм”) и HL4 (“50 кОм”) предназначены для визуального контроля факта снижения сопртивления изоляции до первого (40….60 кОм) и второго (20….40 кОм) критических значений, не создающих опасности для персонала, но свидетельствующих об ухудшении свойств изоляции.

Схема контроля (кнопка SB1 “ПРОВЕРКА” и резистор 10) предназначенны для оперативной проверки работоспособности устройства путем создания искусственного замыкания на землю.

1 – источник питания; 2 – измерительный резистор нагрузки R_Н; 3 – интегратор; 4 – цифроаналоговый преобразователь (ЦАП); 5 – усилитель; 6 – микроконтроллер; 7 – исполнительный усилитель; 8 – селектор импульсов; 9 –исполнительное реле; HL1, HL2, HL3, HL4, HL5 – световая сигнализация; SB1 – кнопка ПРОВЕРКА; SB2 – кнопка СБРОС; ХТ1 – блок зажимов; ДЗ – дополнительный заземлитель.