книги из ГПНТБ / Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции
..pdfПри расположении кабелей тяговой сети в откаточной выра ботке напряженность электрического поля по мере удаления от
кабелей монотонно убывает.
Определим изменение удельной мощности потерь в горных породах вдоль оси у (рис.). Расчет напряженности вдоль оси можно получить на основании рассмотрения поля тяговой сети
Рис. Электрическое поле тяговой сети.
как для двух разноименно заряженных осей. Учитывая, что диа метр жилы кабеля тяговой сети d значительно меньше расстоя ния между ними, запишем [2]
|
Е ер- |
Ь'- |
|
(2) |
|
|
Ъг + у* |
||||
|
|
|
|||
(Е0 — напряженность электрического поля при а = 0). |
|
||||
Величину Е0 можно выразить через напряжение в |
тяговой |
||||
сети |
|
|
|
|
|
Е. |
|
U |
|
(3) |
|
(2Ь — й)к[(2 Ь - |
d |
||||
|
|||||
|
|
\2b + d |
|
||
где К — полный эллиптический |
интеграл первого |
ряда, мо- |
|||
, |
2b ~ й |
|
|
|
|
дуль которого k |
иг-------- |
|
|
|
|
2b + d
90
Для практических расчетов, учитывая, что k |
1, примем |
|
£ „= J L . |
(4) |
|
2 |
Ъ |
породы сво |
Задача определения площади |
сечения горной |
|
дится к расчету сечения заключенного между сводом выработки и силовой линией электрического поля, где удельные потери будут еще практически ощутимы.
|
|
S , - |
S c |
— S c |
|
, |
|
(5) |
|
|
|
Ч |
Ч - / |
|
|
|
|
где |
S c_ — площадь сегмента, |
заключенного между сводом |
||||||
работки и линией равного потенциала. |
|
|||||||
|
|
J[K *V ctgJ э, + \) — х* — а -yb ctg ?,] dx ; |
(6) |
|||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
jCj = |
у |
Ьг — а2 2 ab ctg |
|
!3, |
|
(7) |
||
|
|
-Ч |
|
|
|
|
|
|
Set |
= |
2 [[\r b2( ctg2 3; -|- |
|
1) — x i |
т а ± Ь ctg?,- ] dx |
*= |
||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
= ,v| |
|
b2( ctg2 |
-f |
\) + х 2 +b(ctg2?; - f 1) aresfn |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
V b 2(ctg%+\) |
|
|
|
T |
2(a ± |
b ctg |
3,- ) X I, |
|
(8) |
|
где |
X, = У b2 —a 2 -}- |
|
ctg 3; ; |
угол положения центра ок |
||||
ружности линии равных напряженностей; а — высота подвески кабелей тяговой сети.
Согласно принятому методу построения шаг между двумя соседними линиями равных напряженностей определится измене нием угла ? на постоянную величину АЗ.
Окружность линии равных напряженностей при hx— R будет
касательной к границе выработки и |
|
|
|
? = 2 arctg — . |
|
|
(9) |
а |
|
|
|
Знак перед третьим членом выражения (8) |
при |
/г, > О, |
Лп>О, |
3 > arctg — меняется на противоположный. |
|
|
|
а |
от |
тяговой |
сети до |
По существующим нормам расстояние |
|||
верхняка крепления выработки должно быть не менее 250 мл1; что обеспечивает необходимое пространство для установки и ре гулировки крюков подвеса. Практически это расстояние состав ляет 800—1500 мм.
Экспериментальная проверка определения потерь в горных породах показала хорошую сходимость результатов, полученных расчетным путем. Максимальные потери в горных породах для глинистого сланца при а=250 мм составят на рабочей частоте 0,03—0,1 кВт/км. Однако на расстоянии а= 2в удельная мощ ность потерь резко уменьшится и составит 0,008—0,047 кВт!км. При а —800 мм потери незначительны (<0,01 кВт!км).
Из выражения (1) следует, что мощность потерь в горных породах обуславливается химико-минеральным составом пород,
расстояние от свода выработки |
и напряжением в тяговой |
сети U. По мере удаления от |
тяговой сети напряженность |
электрического поля, а следовательно, и удельная мощность по терь уменьшается.
Таким образом, для уменьшения потерь рекомендуется раз мещать тяговую сеть не ближе 400 мм от свода выработки.
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
1. П а р х о м е н к о |
Э. |
И. |
Электрические |
свойства горных |
пород. М., |
||
«Наука», 1965, 167 с. |
нагрев |
диэлектриков |
и полупроводников. |
М., |
«Энер |
||
2. |
Высокочастотный |
||||||
гия», |
1959. 479 с. Авт.: |
А. |
В. |
Нетушил, Б. |
Я. Жуховицкий, В. |
Н. |
Кудин, |
Е. П. Парини.
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ РУДНИЧНЫХ КОНТАКТНЫХ СЕТЕЙ
Вас. Д. ТРИФОНОВ
(Днепропетровский горный институт)
Откатка контактными электровозами на рудниках Кривбасса получила широкое распространение в силу значительных техни ко-экономических преимуществ перед другими видами транспор та. Однако в отношении безопасности она является наиболее узким местом из всего подземного электрооборудования. Повы шение электробезопасности при эксплуатации сетей в значитель ной степени зависит от состояния изоляции контактной сети.
Высокое сопротивление изоляции контактной сети снижает расход электроэнергии, токи утечки, а также обеспечивает бес перебойную работу электрооборудования.
С целью разработки мероприятий, обеспечивающих электро безопасность на подземном электровозном транспорте, Днепро петровским горным институтом совмедтно с работниками трестов «Ленинруда», «Дзержинскруда» проведены испытания состояния изоляции контактных сетей, на основе которых определено со противление изоляции в зависимости от количества изоляторов и растяжек для отдельных участков контактной сети.
09
Токи утечки измерялись по схеме миллиамперметра и вольт метра.
Результаты обработки данных, полученных в нормальных условиях эксплуатации тяговых сетей, показали, что около 60% всех шахтных контактных сетей имеют состояние изоляции ниже допустимых норм. Это объясняется осаждением пыли на изоля торах подвески контактного провода, большой влажности, а также значительным количеством присоединений к контактному проводу устройств автоматики и СЦБ.
Вследствие этого снижается общий уровень изоляции всей контактной сети, увеличиваются токи утечки и не обеспечивается надежная работа аппаратуры защиты от поражения электричес ким током.
Выполненные исследования и анализ показывают, что для улучшения изоляции шахтных контактных сетей наиболее эф
фективным является |
увеличение числа изоляторов |
в |
растяжке |
и покрытие их тонким слоем силоксановой смазки, |
в |
качестве |
|
которой необходимо |
использовать кремний-органический вазе |
||
лин КВ-3. Последний, как показывает опыт эксплуатации, спо собен выдерживать воздействие высоких электрических полей.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 6 кВ
А. 3. НИКОЛАИЧУК (Днепропетровский горный институт)
Существующие методы измерения параметров изоляции элек троустановок позволяют производить измерения при отсутствии и при наличии напряжения электросистемы.
При исследовании параметров электрических сетей в нор мальном эксплуатационном режиме измерения проводятся без снятия рабочего напряжения.
К экспериментальным измерениям в этом случае предъявля ются повышенные требования с точки зрения сохранения режи ма эксплуатации действующего оборудования, достаточной точ ности измерений и обеспечения их безопасности.
Наиболее полно этим требованиям отвечают методы измере ния с использованием принципа замыкания одной из фаз сети на землю .(рис. 1).
Отношение величины напряжения |
фазы относительно земли |
U0 к току замыкания этой фазы на |
землю 10 определяет вели |
чину полного сопротивления изоляции исследуемой сети |
|
2 „ = - = , |
с ) |
* О |
|
Как известно, активное сопротивление изоляции электричес ких сетей напряжением 6 кВ велико в сравнении с полным соп ротивлением. С достаточной степенью точности можно считать,
93
что Z 0 /x.Xо, т. е. полное сопротивление изоляции Z 0 носит в основном емкостный характер.
Шоь/Э.
6
Рис. 1. Схема измерения тока однофазного замыкания на землю: Р — разъединитель, ВМ — масляный выключатель, ТТ — трансформатор тока, А — амперметр.
Прямое замыкание фазы на землю позволяет измерить:
1)емкостный ток замыкания на землю повреждаемой ЛЭП;
2)емкостные токи неповрежденных ЛЭП;
3)напряжение нулевой последовательности (ННП) на ши
нах исследуемой сети.
Комплекс этих измерений можно осуществить с помощью осциллографа Н-102.
Применение осциллографа обеспечивает:
1)минимально возможное время существования искусствен ного однофазного замыкания на землю;
2)одновременную регистрацию исследуемых параметров;
3) регулирование скорости записи однофазного замыкания на землю в необходимых пределах (1—5000 мм!с).
Измерение исследуемых параметров изоляции сети произво
дится на подстанциях 35/6 кВ и в распределительных пунктах
6 кВ.
Согласно принятой схеме измерений (рис. 2) для проведения однофазного замыкания на землю выделяется специальная не работающая ячейка, оборудованная необходимой защитной и отключающей аппаратурой.
Измерительными трансформаторами тока (ТТ) являются трансформаторы пулевой последовательности типов ТЗ и ТЗР.
При нарушении симметрии изоляции фаз по отношению к земле ток нулевой последовательности сети 10 определяется:
(2)
94
где
/ 1ф, 12ф, / Зф — фазные емкостные токи.
Ток во вторичной обмотке трансформатора тока равен:
h = h Ктт |
(3) |
где КТ1— коэффициент трансформации |
трансформатора тока. |
Рис. 2. Схема измерения параметров электрической сети при однофазном замыкании на землю:
Р — разъединитель, ПК-6 — предохранитель, НТЛ'Ш-6 — трансформатор напряжения. BMi—В ^ з — масляные выключатели, ТТ,—ТТЯ — трансформа
торы тока, Г—Г3 — гальванометры |
осциллографа, R — Rr,— добавочные со |
||||
противления. |
|
|
|
|
|
Ввиду нелинейности характеристик |
магнитопроводов тока, |
||||
несовершенства их конструкции и работы |
в зоне малых токов |
||||
коэффициент трансформации |
Ктт |
не |
является постоянной |
||
величиной. Ток во вторичной обмотке трансформатора |
in |
||||
пропорционален амплитуде луча осциллографа Н. Поэтому |
в |
||||
работе определялись зависимости Н = f(l\) |
(рис. 3). На рис. |
4 |
|||
показаны графики этих линейных зависимостей для одного |
из |
||||
трансформаторов тока. Нагрузкой служили гальванометры ос циллографа и добавочные сопротивления R t. Добавочные со противления выполнены в виде отдельного специального мага зина сопротивлений для осциллографа Р-1.
При изменении с помощью трансформатора ЛАТР и регули ровочного сопротивления R величины тока в первичной цепи производились измерения амплитуды отклонения луча осцилло графа Н на матовом экране . Используя эти зависимости по
95
полученным на осциллограммах значениям амплитуд И без дополнительных расчетов определялся первичный ток /,, равный току замыкания на землю /0.
Рис. 3. Схема для снятия зависимостей отклонения луча осциллографа II
от величины первичного тока Ц:
ЛАТР — автотрансформатор, ТТНП — трансформатор тока нулевой пос ледовательности, ■ — вольтметр, А — амперметр, Г — гальванометр,
R, Rd — сопротивления, Р—1— магазин сопротивлений.
Напряжение нулевой последовательности (НПП) регистри руется гальванометром Г, включенным на дополнительные низ ковольтные обмотки трансформатора напряжения НТМИ-6, соединенные в разомкнутый треугольник.
При металлическом замыкании одной из фаз сети на землю на зажимах разомкнутого треугольника (а—б) появляется нап ряжение, равное геометрической сумме напряжений двух непов режденных фаз
Оо = и ,ф + и гф |
(4) |
Напряжение U0 на высокой стороне равно:
U0 = 1 /J /3 U 0£TH, |
(5) |
где krn— коэффициент трансформации трансформатора нап ряжения.
Для четкой регистрации амплитуд исследуемых величин ско рость движения пленки принимается 2000 мм1с.
С учетом высокой скорости -осциллографа, ограниченного за паса пленки в подающей кассете (до 10 м) и минимального времени существования однофазного замыкания на землю пре дусматривается автоматизация процесса осциллографирования
(рис. 5).
При нажатии кнопки К срабатывает пусковое реле I РП, нормально открытые контакты которого замыкаются и получает питание обмотка соленоида включения масляного выключателя ЭВ и реле РПВ. Последнее с выдержкой времени (до 14 мс) включает электромагнитную муфту осциллографа. При большой инерционности масляного выключателя (до 23 мс) осциллограф успевает разогнаться до скорости 2000 мм!с и на 18 см пленки снимается режим сети.
96
Далее с замыканием контактов отметчика длины отснятой пленки 2 РВ, настроенного на длину пленки 18 см, начинается процесс отключения масляного выключателя. Процесс длится 6—8 мс, что позволяет на 12—16 см пленки записать режим однофазного замыкания на землю,
Рис. 4, Графики линейных зависимостей Н — &(1Х)
Окончание процесса записи производится путем размыкания контактов счетчика длины снимаемого кадра 1 РВ. На 16 см пленки записывается процесс выхода сети из режима однофаз ного замыкания на землю.
Схема позволяет, полностью фиксировать режим однофазного замыкания и свести его к необходимому для исследований ми нимуму.
Лист 7 |
97 |
Предложенный метод был применен при исследовании пара метров изоляции карьерных распределительных сетей 6 кВ в условиях Северного горно-обогатительного комбината.
Рис. 5. Принципиальная схема устройства для автоматизации процесса съемки электромеханическим осциллографом:
ЭМ — электромагнитная муфта осциллографа, IPB — контакты переклю чающего устройства при съемке, 2РВ — контакты счетчика длины кадра, 1РВ
— пусковое реле, 2РВ — переключающее реле, РПВ — промежуточное реле включения осциллографа, К —кнопка пуска, ЭВ — соленоид включения мас ляного выключателя, В — блок-контакт масляного выключателя, П1—Пг — предохранители.
Северный Г О К является одним из крупнейших в Криворож ском бассейне. Большое количество потребителей электроэнергии обуславливает разветвленную и насыщенную сеть электроснаб жения.
Электроснабжение железорудных карьеров Северного ГОКа осуществляется от главной понизительной подстанции ГПП-1 и подстанции «Первомайская». Линии электропередачи напряже нием 35 и 6 кВ соединяют подстанции ГПП-1 и «Первомайская» с тремя трансформаторами (п/ст-4, п/ст-22, п/ст-25) и одной распределительной (п/ст-1) подстанциями карьера. От транс форматорных подстанций 35/6 кВ (п/ст-4, п/ст-22) электроэнер гия подается на шины, расположенные на бортах карьеров распределительных подстанций (п/ст-2, п/ст-3, п/ст-26, п/ст-29). От подстанций п/ст-2, п/ст-3 и п/ст-25 питаются установленные внутри карьеров комплектные распределительные устройства КРУН-1, КРУН-2, КРУН-3 и КРУН-4.
Распределение электроэнергии между экскаваторами и ком плектными трансформаторными подстанциями карьеров осу ществляется по внутрикарьерным ЛЭП напряжением 6 кВ. Воз
душная сеть выполнена проводами разного |
сечения (15— |
|
120 мм2) марки А и АС. В качестве кабельных |
переходов от |
|
подстанций к воздушным ЛЭП применяют |
в основном кабели |
|
марки СБ и АСБ. Экскаваторные кабели |
марки |
КШВГ имеют |
сечение 35—240 мм2 и достигают 20% от общей протяженности линий электропередачи.
Основными потребителями электрической энергии в карьерах являются экскаваторы (ЭКГ-4; ЭКГ-8 и ЭШ-5/45) и комплектные трансформаторные подстанции с установленной мощностью 25—• 400 кВа. Количество подключенного к одной линии электропере дачи оборудования различно и колеблется от 1 до 8—10.
Для характеристики распределения вероятностей параметров изоляции используется графическая форма выражения числовых данных — кривая плотности вероятностей. Кривая плотности вероятностей дает зависимость вероятности нахождения пара метров изоляции в пределах данного интервала от среднего зна чения параметра для этого интервала.
Устойчивые уровни кривой плотности вероятностей являются объективной оценкой реального состояния изоляции и могут быть приняты в первом приближении в качестве норм парамет ров изоляции.
Исходя из общего количества электрических сетей 6 кВ, эксплуатирующихся в условиях карьеров, а также учитывая воз можные предусмотренные практикой эксплуатации варианты резервирования сетей, объем выборки выбран 10, что вполне достаточно для получения достоверных выводов.
Для определения устойчивых уровней параметров изоляции линий электропередачи 6 кВ из находящихся в эксплуатации в условиях Анновского и Первомайского карьеров были отобраны и обследованы 23 линии электропередачи.
Одним из основных параметров изоляции карьерных распре делительных сетей 6 кВ и их элементов является полное сопро тивление изоляции.
Рассчитанные и построенные по данным расчетов кривые плот ности вероятностей полного сопротивления изоляции карьерных распределительных сетей и линий электропередачи 6 кВ приве дены на рис. 6.
Для параметров электрических сетей карьеров характерны широкие диапазоны изменения их величин. Полное сопротивле ние изоляции карьерных сетей находится в пределах 530— 3220 Ом. Максимальная плотность распределения этого сопро тивления. лежит в интервале 1000—1300 Ом и равна 0,4 (т. е. более 40% сетей имеет полное сопротивление изоляции от 1000
до 1300 Ом).
В обработке статистического материала не приняты во вни мание параметры электрической сети . подстанции-1, которые признаны не характерными для условий карьеров. На время исследований электроснабжение потребителей этой подстанции
7* |
99 |
|