2784.Электроснабжение предприятий Верхнекамского калийного месторождени

При высокой производительности шахт и необходимости прокладки по стволу большого числа кабелей прокладку их рекомендуется осуществ­ лять в разных стволах шахт.

Крепление кабелей в вертикальных стволах осуществляют жестко металлическими скобами с деревянными клиновыми зажимами, которые разгружают кабель от действия растягивающих усилий (рис. 6.6 и 6.7).

Вкапитальных горизонтальных и наклонных выработках с уклоном до 45° с бетонным, кирпичным креплением либо пройденных в устойчивых крепких породах кабели закрепляют жестко на металлических кронштей­ нах или скобами с мягкими прокладками. В выработках с уклоном более 45° для жесткого крепления кабелей используют скобы с прокладками, раз­ гружающие кабель от действия собственного веса.

Вгоризонтальных и наклонных выработках с уклоном до 45°, закре­ пленных металлической или деревянной крепью кабели крепят не жёстко с провесом на мягких подвесках, выполненных из брезентовых или конвей­ ерных лент либо на деревянных колышках (рис. 6.5).

Высота подвески кабелей должна обеспечивать свободный доступ к ним и проход обслуживающего персонала, а также исключать их падение при обрыве подвески на рельсы или конвейерный став. Запрещается со­ вместная прокладка на одной стороне выработки кабелей с трубопроводом

ивентиляционными трубами из материалов склонных к горению. Расстояние между точками крепления (подвески) кабелей не должно

превышать в вертикальных стволах 6,5 м; крутонаклонных выработках с уклоном более 45° -5 м; горизонтальных и наклонных выработках с укло­ нами до 45° - 3 м.

Расстояние между параллельно подвешенными силовыми кабелями должно быть не менее 5 см

Силовые кабели рекомендуется прокладывать на одной стороне вы­ работки, а контрольные, сигнальные, телефонные и другие - на другой сто­ роне. При невозможности выполнения такого варианта последние можно прокладывать на одной стороне выработки на расстоянии не менее 0,2 м от силовых кабелей. При прокладке нескольких силовых кабелей расстояние между ними должно быть не менее 50 мм (рис. 6.4 а).

Запрещается совместная прокладка по одной стороне выработки электрических кабелей и вентиляционных труб из сгораемых материалов. При наличии в выработке трубопровода силовые кабели располагают на противоположной стороне, а контрольные - выше трубопровода на рас­ стоянии не менее 300 мм.

Радиусы внутренней кривой изгиба кабелей при монтаже и эксплуа­ тации должны иметь по отношению к наружному диаметру кратность не

ляцией, в свинцовой оболочке, бронированные;

Глава седьмая. Электробезопасность при электрификации шахт и рудников

7.1. Особые условия эксплуатации электрооборудования в под­ земных выработках

В шахтах и рудниках на работающее электрооборудование воздейст­ вует ряд факторов, совокупность которых определяет условия эксплуата­ ции. Воздействия можно разделить на четыре группы:

1) определяемые горно-геологическими условиями: особенности до­ бычи полезного ископаемого; ограниченность рабочего пространства и за­ труднённый доступ при осмотре и ремонтах; наличие выделяющихся газов, образующих с воздухом взрывоопасную смесь, и др. Эта группа факторов определяет вид исполнения электрооборудования и требования по его безопасной эксплуатации;

2) электрического характера: токи нагрузки; изменения питающего и рабочих напряжений; число коммутационных переключений; токи к.з.; ха­ рактер перегрузок и их длительность и т.д. Эта группа факторов определя­ ет энергетический режим работы электроустановок и также предъявляет ряд требований по обеспечению их безопасной эксплуатации;

3) механического характера: вибрации и удары, возникающие при транспортировке и перемещении электрооборудования по горным выра­ боткам по мере перемещения фронта работ. Эта группа факторов опреде­ ляет требования к механической прочности и массе электрооборудования;

4) окружающей среды: температура; влажность; запылённость руд­ ничной атмосферы; изменение этих факторов в зависимости от скорости движения рудничного воздуха по выработкам. Эта группа факторов в зна­ чительной мере определяет срок службы электрооборудования.

Каждая из рассмотренных групп факторов в конкретных условиях определяет требования, предъявляемые к эксплуатации электрохозяйства в специфической обстановке подземных горных работ.

Так, для шахт и рудников характерно наличие взрывоопасной атмо­ сферы: метан в смеси с воздухом и взвешенная пыль в угольных шахтах, водород и метан в смеси с воздухом в калийных рудниках, метан и серово­ дород в смеси с воздухом в озокеритовых шахтах и т.п. Подземные выра­ ботки шахт и рудников относятся к особо сырым помещениям, в которых относительная влажность атмосферы достигает 100%, с наличием агрес­ сивных (кислотных и щелочных) вод; токопроводящей угольной или руд­ ной пыли; различных горючих материалов. В калийных рудниках сухо, но вокруг агрессивные по отношению к металлу соли. Основная масса под­ земных электроустановок вследствие непрерывного или периодического подвигания фронта очистных и подготовительных работ относится к кате­ гории передвижных, для которых требования электробезопасности должны быть повышены. При этом следует учитывать, что эксплуатация подземных

электроустановок осуществляется в условиях ограниченных рабочих про­ странств и размеров горных выработок, сильного давления боковых пород и возможности обрушения угля, руды или породы, ведения взрывных ра­ бот, недостаточной освещенности рабочих мест и т.д.

Требования безопасного электроснабжения в основном сводятся к исключению: опасности возникновения взрывов пылевоздушной., газовоз­ душной и пылегазовоздушной среды; возникновения пожаров; поражения персонала электрическим током.

Условиями взрыва пылевоздушной и газовоздушной атмосферы слу­ жат два совпадающих во времени фактора: наличие взрывоопасных газов или пыли в опасной концентрации и источника зажигания достаточной мощности.

Условия возникновения пожаров - одновременное наличие горючих материалов и достаточно мощного источника энергии зажигания. Источ­ ником пожара могут быть электрические дуги, искры, а также нагретые до высокой температуры токоведущие части.

Из вышеизложенного следует, что шахты, рудники имеют разнооб­ разные условия опасности, поэтому они являются объектами особой элек. троопасности, в которых эксплуатация электрооборудования должна про­ изводиться в строгом соответствии с электротехническими и отраслевыми правилами безопасности и правилами технической эксплуатации [15,23].

7.2. Действие электрического тока на организм человека

Широкое применение электрической энергии в любой отрасли про­ мышленности, в том числе в горнорудной, сопровождается постоянной По­ тенциальной опасностью поражения электрическим током обслуживающе­ го персонала. Положение усугубляется ещё и тем, что отсутствуют к ак -­ либо признаки, предостерегающие человека от угрожающей его опасносТи

Последствия действия электрического тока на организм человека за. висят в основном от величины тока, проходящего через человека и Дди. тельность его действия. При прямом действии тока возникают ожоги, эдек. трические знаки (метки), металлизация кожи. Особенно опасны поражения внутренних органов - сердца, дыхательных органов, центральной нервной системы, что может обусловить смертельный исход.

Ответная реакция организма на действие электрического тока ЗдЬи. сит от целого ряда факторов: величины и рода тока, протекающего ч^ре3 тело человека; длительность воздействия, частоты и пути тока; состоял— кожного покрова при контактной электротравме; площади соприкосн^—. ния с током и токоведущими частями; физического и психологичеся0г0 состояния человека и т.д.

Если оценивать опасность путей тока, протекающего через серщ^ наиболее опасными считаются пути: голова - руки, голова - ноги, про­ руха - ноги. По величине тока более опасным является путь рука -

(верхняя петля) по сравнению с путём нога - нога (нижняя петля). По вели­ чине напряжения пути рука - ноги, руки - ноги и нижняя петля равно опас­ ны или более опасны, чем путь по верхней петле.

Степень воздействия электрического тока на человека принято клас­ сифицировать следующим образом {13,15].

Ощутимый ток - значение тока, который вызывает при прохождении через организм ощутимые раздражения. Средние значения ощутимого пе­ ременного тока частотой 50 Гц, по данным МГИ, оценивается диапазоном 0,8-1,8 мА, а среднее значение ощутимого постоянного тока примерно в 3,5-4 раза больше. Наиболее активным в физиологическом отношении яв­ ляется ток с фазовыми отсечками, присущий электроустановкам с тири­ сторной техникой. Следующим по степени активности является пульси­ рующий ток при однополупериодном выпрямлении. Пульсирующий ток при двухполупериодном выпрямлении по степени активности несколько уступает переменному току частотой 50 Гц, но превосходит постоянный ток.

Отпускающий ток - значение тока, при котором человек сохраняет способность самостоятельно освободиться от контакта с частями, находя­ щимися под напряжением. Среднее значение отпускающего переменного тока частотой 50 Гц, по данным МГИ, оценивается диапазоном 4-8 мА, т.е. примерно в 4 раза превышает среднее значение ощутимого тока. Среднее значение отпускающего постоянного тока примерно в 3,5-4 раза больше. Степень активности пульсирующего тока при двухполупериодном выпрям­ лении аналогична изложенной выше.

Неотпускаютий ток - значение тока, который вызывает при прохож­ дении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руте, в которых зажаты проводники, т.е. человек теряет способность само­ стоятельно освободиться от контакта с токоведущими частями и подверга­ ется смертельной опасности при длительном воздействии тока. По данным МГИ, среднее значение неотпускающего тока примерно в 2 раза больше значения отпускающего тока, т.е. для переменного тока частота 50 Гц мо­ жет быть оценена в диапазоне 8-16 мА.

Смертельный ток - значение этого тока большинством специалистов оценивается уровнем 100 мА и более. Однако исследования последних лет заставляют усомниться в правильности этой оценки и снижают ее порой в 3-4 раза.

Как отмечалось выше, одним из видов электропоражении являются нарушения работы сердца. Преобладающим видом таких нарушений счи­ тается фибрилляция т.е. такое состояние сердца, когда вместо ритмичных сокращений, происходящих в определённой последовательности, наступа­ ют частые, беспорядочные, разновремённые сокращения многочисленных волокон сердечной мышцы. Число таких сокращений доходит до 700 за 1 мин, т.е. в 10 раз превышает нормальный ритм работы сердца, в результате чего оно перестает перекачивать кровь, что приводит организм к гибели.

Единство точек зрения по оценке значения фибрилляционного тока в лите­ ратуре отсутствует. По оценке МГИ, наименьшее значение фибрилляцион­ ного тока составляет 24-28 мА.

Расчёт параметров защитных средств выполняют с учётом предельно допустимых уровней токов и напряжений, минимальных сопротивлений тела человека и параметров системы электроснабжения. Опасность при­ косновения к токоведущим частям зависит от частоты тока. В диапазоне частот от 50 Гц до 15 кГц при общей тенденции уменьшения опасности с возрастанием частоты, наибольшую угрозу представляет частота 200 Гд, которую можно рассматривать как наиболее физиологически активную.

В соответствии с ГОСТ 12.1.038-82 при нормальном (неаварий­ ном) режиме электроустановки напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека, не должны превышать значений : для переменного тока 50 Гц U=2 В и 1=0,3 мА; для постоянного тока U=8 В и 1=1 мА.

Эти пороговые значения ощутимого тока рекомендуются для расчёта изоляции электрооборудования и кабелей.

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов при аварийном режиме электроустановок напряжением до 1000 В с зазем­ лённой или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в табл.7.1.

Для предотвращения эффекта прикосновения и обеспечения возмож­ ности самостоятельного освобождения человека от тока значение тока должно быть ограничено 6 мА при переменном напряжении 50 Гц и 15 мА при постоянном напряжении. По этим значениям рассчитывают параметры защитного заземления и порога срабатывания защитного отключения.

Чем меньше продолжительность воздействия тока на организм чело­ века, тем меньше опасность поражения.

Таблица 7.1. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения по ГОСТ

12.1.038-82

Предельно допустимые (нефибрилляционные) токи зависят от про­ должительности их воздействия, а допустимое количество электричества Q от действия тока I в диапазоне времени воздействия t=0,l-l,0 с для пере­ менного тока частотой 50 Гц является постоянным

Основным фактором наряду с напряжением прикосновения Unp, от­ деляющим проходящий через человека ток, является полное сопротивле­ ние тела человека Z ^ .

Электрическое сопротивление тела человека является нелинейной величиной, зависящей от многих факторов: приложенного напряжения; со­ стояния кожного покрова; места и площади контакта; формы токоведущей части, с которой происходит соприкосновение и т.д.

Минимальное сопротивление тела человека для сетей с изолирован­ ной нейтралью напряжением свыше 1000 В, имеющих большую ёмкость фаз относительно земли (более 1 мкФ), когда напряжение ипр=ифаз, реко­ мендуется выбирать по графику на рис.7.1

Функциональная зависимость R4en=/(Uiip) описывается законом убы­ вающей квадратичной пораболы, причём при возрастании напряжения на 1 В происходит уменьшение сопротивления примерно на 0,1 кОм.

Для шахтных сетей с изолированной нейтралью минимальное сопро­ тивление тела принимают в зависимости от линейного напряжения и ёмко­ сти сети. Если предельное значение ёмкости сети не превышает 1 мкФ на одну фазу, как это регламентируется ПБ, или если применяется компенса­ ция влияния ёмкости, эквивалентное её снижению до величины не более 0,2 мкФ на фазу, минимальные расчетные сопротивления тела человека будут соответствовать значениям, приведенным в таблице 7.2.

По значениям допустимых (нефибрилляционных) токов и минималь­ ных расчетных сопротивлений тела человека определяют быстродействие защитного отключения.

Из таблицы 7.2 видно, что сопротивление человека уменьшается с увеличением напряжения сети и с возрастанием ёмкости сети.

7.3. Условия безопасности в электрических сетях с разными ре­ жимами работы

Анализ условий электробезопасности электрических сетей сводится к определению значения тока, протекающего через человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустано­ вок, а также к оценке влияния различных факторов и параметров сети на опасность электропоражений, пожаров и взрывов.

При одновремёном прикосновении человека к двум фазам трехфаз­ ной сети ток, идущий через человека, определяется линейным напряжени­ ем сети и л и сопротивлением тела человека Z4en

Независимо от уровня напряжения - 127, 380, 660 и 1140 В - при со­

При однофазном прикосновении ток, протекающий через человека, будет являться током замыкания на землю и зависит прежде всего от ре­ жима нейтрали электрической сети [13,15].

7.3.1.Сети с изолированной нейтралью

Всети с изолированной нейтралью фазы 1, 2 и 3 связаны с зем^й через полные сопротивления изоляции Z l, Z2 и Z3. Если считать, что сис­ тема симметрична, т.е. Z l= Z2=Z3, то нулевая точка электроприёмника бу­ дет иметь потенциал нулевой точки источника тока, а векторные диаграм. мы источника тока и электроприёмника при наложении полностью совпа­ дут.

При прикосновении человека к одной из фаз сети через него пройДеТ ток, величина которого зависит от активных сопротивлений изоляции и ёмкости фаз относительно земли (рис.7.2).

Если считать, что активное сопротивление изоляции И ёмкости фа3 сети относительно земли одинаковы, т.е. R1 =R2=R3 и С1=С2=СЗ, то т0К) протекающий через человека, определяется по формуле

3U,

3Z ejI + Z c