книги из ГПНТБ / Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции

Uo Оgu — проекция вектора напряжения U0'0 на вектор

напряжения UaoI

Uo оьв —.-проекция вектора напряжения Uo'o на вектор

напряжеиияивС'

Аналогично, для приборов, контролирующих состояние изоля­ ции фаз «В» и «С», имеем:

Рис. I. Схема устройства контроля состояния изоляции рудничных элек­ троустановок.

Приборы имеют профильные шкалы, которые расположены в одной плоскости под углом 90° относительно друг друга. В соот­ ветствии с этим рассчитана и построена их общая номографичес­ кая шкала 3, образованна семейством окружностей параметра

—■дополнительная активная проводимость, вызывающая асимметрию активных проводимостей изоляции;

130

Для обеспечения возможности работы устройства с реле утечки, реагирующего на постоянную составляющую тока утечки, в управляющую обмотку включен конденсатор С.

Если система симметрична, то напряжение смещения нейтра­ ли 6Vo = 0, все фазочувствительные приборы показывают нуль.

где g-jy и b.,у -- активная и реактивная проводимости относи­ тельно земли устройства защиты от токов утечки.

Если система несимметрична, то напряжение смещения нейт­ рали Но'о=0. При этом оба прибора, относящиеся к фазе с по­ вышенной проводимостью изоляции, дадут положительные пока­ зания, в то время как приборы двух других фаз (либо один из них, либо оба) дадут отрицательные показания. По номографи­ ческой шкале двух приборов фазы с повышенной проводимостью изоляции определяют коэффициенты k и f.

Если теперь в эту же фазу включить известную дополнитель­

Наряду с вышеописанным способом, в МГИ разработан спо­ соб непрерывного коптроля изоляции рудничных электроустано­ вок с выравниванием возникающей асимметрии проводимостей изоляции, отличающийся тем, что несимметричную трехфазную

систему проводимостей изоляции выравнивают включением в каждую из двух фаз с неизменившимися одинаковыми проводи­ мостями изоляции образцовых регулируемых активных проводи­ мостей равной величины, с последующей регулировкой послед­ них в целях достижения условия Uo'o — О. По значениям вводи­ мых дополнительных проводимостей (например, A„ = A<g-B= \gc) определим:

Если система в отношении емкостных проводимостей изоля­ ции несколько несимметрична, то изменением вводимых актив­ ных проводимостей не удается полностью добиться условия Uо'о=0. однако фаза с повышенной емкостной проводимостью изоляции может быть обнаружена по остаточным .положитель­ ным показаниям двух фазочувствительных приборов, относящих­ ся к данной фазе. В этом случае, после достижения максималь­

Это позволит определить ёмкостную проводимось в фазе «А», вызвавшую асимметрию системы.

Зная по показаниям этой пары приборов (по их общей номо­ графической шкале) коэффициенты k и / несимметричной системы проводимостей изоляции, нетрудно определить:

Изложенные способы дают возможность с помощью неслож­ ных измерений определить с высокой степенью точности прово­ димости изоляции электрических сетей с изолированной нейтра­ лью. Кроме того, способы могут служить для оценки степени асимметрии емкостных проводимостей изоляции фаз, а также для оценки эффективности компенсации емкостной проводимос­ ти изоляции сети.

ЛИТЕРАТУРА

1. М. А. Бык о в , В. И. Щ у цк ий, Н. А. Г о н ч а р . Определение фазы с пониженным сопротивлением изоляции шахтной электрической сети. «Техни­ ка безопасности, охрана труда и горноспасательное дело». № 9 (63). М., 1972

132

ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ и з о л я ц и и ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КАРЬЕРНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

С. А. ВОЛОТКОВСКИЙ, А. М. ВАРШАВСКИЙ, Ю. А. ЛИДЕС,

(Днепропетровский горный институт)

Опыт эксплуатации электросетевых устройств карьеров (ЭСУ) (приключательных пунктов, передвижных трансформа­ торных подстанций и т. д.) показал, что значительная часть аварий происходит вследствие перекрытия загрязненных изоля­ ционных конструкций, расположенных внутри оболочки. Обос­ нованные требования, регламентирующие периодичность очистки изоляции, в нормативных документах до настоящего времени от­ сутствуют.

Нашими исследованиями установлено, что загрязнение ука­ занных изоляторов ЭСУ практически происходит только пылевы­

частиц, определены выражения сопротивления среды /? для ла-

и весу частиц при оседании их с равномерной скоростью полу­ чены уравнения скорости оседания частиц в условиях примени­ мости законов Стокса —Vc и Аллена — Vк.

где

Ks — коэффициент сферичности частиц;

Ртв и Рв— плотности материала частиц и воздуха.

Скорость оседания частиц размером менее 3 мк.м вычисля­ лась по уравнению Каннингэма

Uc

где А — коэффициент, зависящий от среды; L — средний путь движения частиц.

Для выяснения скорости нарастания на изоляторах слоя оседающей пыли установим закон изменения ее концентрации в пылевом облаке в зависимости от времени. Предполагая, что взвешенная в воздухе пыль распределяется по высоте оболочки ЭСУ равномерно, зная скорость оседания частиц различной крупности (тц ), можно установить, на какую высоту /г,- опус­ тится вся пыль с одинаковым дисперсным составом за некоторый промежуток времени М

Зная высоту оболочки Н, можно определить процент этой высоты Я//,-, высвобождаемый от пыли t-той фракции за время Л/

постоянной во времени в зоне непрерывных источников пылеобразования, можно определить вес осевшей пыли Стой фракции за любой промежуток времени последовательным прибавлением

1ST

При определении коэффициентов Kq и Ко в качестве перио­ да времени М нами был принят один месяц.

Величину 3 , определенную за 1 месяц, назовем скоростью нарастания слоя оседающей пыли и обозначим ее Us Зная величину слоя пыли окр , при которой возможно возникновение частичных дуг и разрушение поверхности изоляторов, определим необходимую периодичность очистки изоляционных конструкций

Построенные по полученным выражениям зависимости ско­ рости нарастания слоя, осевшей в условной оболочке пыли, и периодичности очистки изоляционных конструкций от концент­ рации пыли в воздуха (рис. 1) показывают, что в наиболее тяже­ лых условиях с точки зрения загрязнения изоляторов ЭСУ на­ ходятся в зоне автодороги с глинистой почвой. При одинаковой

Рис. 1. Зависимости периодичности очистки изоляционных конструкций от концентрации пыли в воздухе в зоне одноковшевого экскаватора (1), бурового станка (2) и автодороги (3).

135

запыленности воздуха периодичность Очистки в зоне автодороги с глинистой почвой — минимальна.

Полученные данные о периодичности очистки изоляционных конструкций ЭСУ приняты в качестве нормативов «Инструкции по безопасной эксплуатации и обслуживанию электрооборудова­ ния и сетей на карьерах Министерств черной и цветной метал­ лургии СССР».

ОБ ИЗМЕРЕНИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ШАХТНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И КАБЕЛЕЙ

В. И. 1ЦУЦКИИ, О. С. РАХИМОВ, Г. Ф. ГОРБАЧЕВ

(Московский горный институт)

Степень безопасности применения электрической энергии в условиях подземных горных разработок оценивается состоянием изоляции электросистем и их отдельных элементов.

Все методы, применяемые для определения параметров изо­ ляции, обычно подразделяют на две группы:

а) методы, основанные на применении постоянного измери­ тельного тока (методы мегомметра, трех вентилей, наложения оперативного постоянного тока и др.);

б) методы, основанные на применении,переменного измери­ тельного тока (методы МГИ, КГРИ и др.).

Рекомендуемый Едиными правилами безопасности (§ 576) способ контроля сопротивления изоляции с помощью мегомметра имеет ряд недостатков, существенно влияющих на результаты измерений. К их числу следует отнести зависимость напряжения па зажимах генератора от величины измеряемого сопротивле­ ния, зависимость напряжения от скорости вращения якоря и, как следствие, колебания напряжения на зажимах мегомметра, которые существенно влияют на результаты измерений, особенно

впротяженных и разветвленных сетях, обладающих высокими значениями емкости относительно земли.

Внастоящее время контроль состояния изоляции шахтных сетей производится с помощью реле утечки, принцип действия которого заключается в измерении токов утечки через изоляцию при наложении оперативного постоянного тока па рабочую сеть переменного тока. В качестве недостатков этого способа отмеча­ ются недостаточная чувствительность и большая погрешность измерительного прибора реле утечки. Кроме того, при наложе­ нии оперативного постоянного тока па рабочую сеть физические процессы в изоляции отличаются от процессов, имеющих место

вусловиях нормальной эксплуатации. Наряду с этим, до настоя­ щего времени нет единого мнения о рациональной полярности подключения реле утечки к сети.

Главным существенным недостатком методов с использова­ нием постоянного тока является определение не активного соп­ ротивления изоляции, определяющего уровень безопасности электроустановки, а омического сопротивления изоляции, величи­

не

на которого значительно Отличается от результатов измерений на переменном токе. Таким образом, методы измерений на по­ стоянном токе необходимы только для качественной оценки состояния изоляции, а сопротивление изоляции, измеренное на постоянном токе, может считаться лишь приблизительно харак­ теризующим истинное значение параметра изоляции, определя­ ющего условия электробезопасности.

Активное сопротивление изоляции достаточно точно опреде­ ляется по методу амперметра и вольтметра (методу МГИ), поз­ воляющему определить основные параметры изоляции по ре­ зультатам измерений на переменном токе. Многочисленные исследования показали приемлемость данного метода при его сравнительной простоте и удобстве в эксплуатации.

Величина тока, протекающего через тело человека при его прикосновении к токоведущим частям, определяется асимметри­ ей проводимостей изоляции фаз электроустановки. Метод КГРИ позволяет определить проводимости изоляции фаз и коэффици­ ент асимметрии для трехфазной сети с изолированной нейтралью. В основе этого метода лежит принцип создания определенного несимметричного режима, при котором нейтральная точка сме­ щается на середину вектора линейного напряжения.

Как показали исследования, результаты определения актив­ ной и реактивной проводимостей изоляции сети по методам МГИ и КГРИ довольно близко совпадают.

Рассмотренные методы позволяют определить полное, актив­ ное и реактивное сопротивления изоляции электроустановок.

Однако, этим методам присущи специфические погрешности и, так как методы требуют либо режим однофазного замыкания на землю, либо режим создания искусственного смещения нейт­ рали, что само по себе приводит к изменению сопротивления изоляции. При однофазных замыканиях на землю (метод МГИ) значения напряжений двух других фаз возрастают до величин линейного напряжения. При использовании метода КГРИ нап-

Других

2

Поскольку параметры изоляции определяются уровнем нап­ ряжения, подобные возрастания напряжений приводят к появ­ лению дополнительных токов через изоляцию данных фаз. Это обстоятельство, очевидно, вносит определенную погрешность в результаты измерений.

Выполненные исследования показывают нелинейность зави­ симости сопротивления изоляции от приложенного напряжения. Кроме того, параметры изоляции определяются рядом факторов, сопутствующих процессу эксплуатации электроустановок (влаж­ ность, температура и др.). Следовательно, схема замещения

137

изоляции должна включать в себя сопротивление, представлен­ ное нелинейным элементом (рис. 1).

Рис. 1. Схема замещения изоляции

В схеме рис. 1:

С1 — геометрическая емкость, определяемая размерами изо­ ляции;

С2 — эквивалентная емкость, определяемая процессами мед­ ленной поляризации;

R 2— активное сопротивление, обуслоленное качеством изо­ ляции;

/?3 — активное сопротивление, обусловленное наличием про­ водящих включений.

Из выше изложенного следует необходимость учета нелиней­ ной составляющей активного сопротивления изоляции и следо­ вательно, разработки метода, позволяющего ее определение. Результаты измерений в этом случае явились бы основанием для нормирования сопротивления изоляции шахтного электро­ оборудования и кабелей.

Выводы

1.Сопротивление изоляции, измеренное на постоянном токе, не определяет действительное состояние изоляции, а является лишь ее качественной характеристикой.

2.Активная составляющая полного сопротивления изоляции должна измеряться только на переменном токе, чтобы соответ­ ствовать действительным значениям, наблюдаемым в реальных условиях эксплуатации электроустановок.

3.Нелинейность активного сопротивления изоляции обуслав-

138

Ливает определенные погрешности при измерениях параметров изоляции на переменном токе. Представляется необходимым де­ тальное исследование данного вопроса и разработка рациональ­ ного метода измерений.

КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ И ЗАЩИТНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ

ДВУХПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

В. И. ЕМЕЦ (Днепропетровский горный институт)

Широкое внедрение в горной промышленности шахтных са­ моходных машин приводит к созданию разветвленных электри­ ческих сетей с применением гибких силовых кабелей, суммарная длина которых достигает до 1,5Д-3 км.

Результаты исследований в условиях шахт Джезказганского горно-металлургического комбината (ДГМК) показали, что сопротивление изоляции полюсов сети постоянного тока 600 В, находящейся в эксплуатации на различных шахтах колеблется от 13 до 80 кОм.

Эксплуатация в шахтных условиях, самоходных машин с не­ допустимо большими токами утечки объясняется отсутствием норм сопротивления изоляции разветвленных электрических се­ тей постоянного тока изолированных от земли и несовершен­ ством приборов защиты и непрерывного контроля сопротивления изоляции.

Анализ систем электроснабжения самоходных машин посто­ янного тока показывает, что упрощенная схема замещения элек­ трической сети может быть представлена в виде неуравновешен­ ного моста (рис. 1). При этом сделаны допущения вполне при-

с

139