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

турЬм карьера резонансного фильтра, Настроенного на частоту 300 или 150 Гц, можно существенно повысить надежность работы описанных защитных устройств, которые в основном предназна­ чены для отключения фидеров, питающих отдельные передвиж­ ные забойные тяговые сети.

Кроме того, защитное устройство, реагирующее на величину оперативного тока повышенной частоты, может быть использо­ вано для защиты тяговых сетей и при других аварийных режи­ мах (металлические и удаленные короткие замыкания).

Для тех случаев, когда отключение тяговой сети нецелесооб­ разно и приводит к существенным простоям электровозного транспорта, в МГИ разработан способ предотвращения опаснос­ ти распространения аварий при касании ковшом экскаватора контактного провода. Существо предложенного способа заключа­ ется во включении в цепь заземления каждого экскаватора раз­ делительного фильтра из последовательно соединенных индук­ тивности и емкости с сигнальным устройством.

Внедрение предложенных защитных устройств повышает бе­ зопасность эксплуатации электрооборудования, а также повы­ шает надежность работы гибких экскаваторных кабелей и зазем­ ляющей сети карьера.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л. В. Г л а д и л и н , В. И. Щу ц к и й , Ш. Г. Н а с р и т д и н о в , П. И. Те пл о е . Защита от касания ковшом экскаватора контактного провода

ковшом экскаватора контактного провода. «Безопасность труда в промышлен­ ности», № 8, 1971.

О РАЦИОНАЛЬНОЙ ВЕЛИЧИНЕ СЕЧЕНИЯ ЖИЛЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ШАХТНЫХ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ

I М. И. ОЗЕРНОЙ I, В. М. МИШИН

(Московский горный институт)

В настоящее время для заземления стационарных электро­ установок и устройства общей сети заземления шахты использу­ ются свинцовые оболочки и защитная стальная броня кабелей, как правило, не имеющих отдельной жилы заземления. Пере­ движные и переносные электроприемники присоединяются к общей заземляющей сети, в основном, только с цомощью жил заземления.

Величины необходимых сечений жил заземления силовых ка­ белей в различные годы регламентировались по разному. Так, например, до 1933 года по Правилам безопасности в угольных шахтах гибкие кабели для передвижных электроустановок дол­ жны были иметь жилу заземления сечением не менее 50%

170

сечения основной (рабочей) жилы кабеля. В 1933 году в работе [1] для участковых сетей напряжением 220—380 6 было предло­ жено использовать при заземлении шахтных передвижных машин единое сечение 10 мм2 при сечении рабочих жил гибких кабелей от 16 мм2 и выше, а для кабелей с сечением рабочих жил 10 мм2 и менее — равным сечению рабочей или половины ее. Это пред­ ложение было принято и реализовано в существующих гибких кабелях.

Анализ сечений жил заземления и адекватных им по прово­ димости металлических оболочек силовых кабелей, применяемых в системах электроснабжения с изолированной нейтралью на шахтах СССР и в ряде зарубежных стран, показал, что величины их, в большинстве своем, колеблются в широких пределах по от­ ношению к сечениям основных жил, начиная от 1/5 до равной фазной (1/1).

В связи со значительным ростом производительности совре­ менных шахт и рудников, возросшими требованиями в отноше­ нии безопасности возникает необходимость повышения сечений и улучшения конструкций кабелей как при напряжении до 1000 В, так и свыше. Повышение электробезопасности в шахтных сетях 6 кВ выдвигает вопрос о создании КРУ с защитой от утечек и опережающим контролем заземления и изоляции, каковые тре­ бования предусматриваются в проекте новых ПБ в угольных и сланцевых шахтах. Эти требования определяют необходимость наличия в кабелях 6 кВ заземляющих и вспомогательных жил.

Поскольку существующие кабели на 6 кВ этих жил не имеют,

конструкций кабелей приходится решать вопрос о рациональном сечении жил заземления. Следует признать, что до настоящего времени полной ясности в этом вопросе не существует и отдель­ ные организации при разработке технических требований на новые кабели принимают различные решения.

Так, например, ИГД им. А. А. Скочинского при разработке ТЭТ на высоковольтные кабели для стационарной прокладки рекомендованы сечения жил заземления величиной в 10 мм2 при сечении основных жил, равных 16 мм2; 16 мм2 — при 25, 35, 50 мм2; 25 мм2 -—при 70, 95 мм2; 35 мм2 — при 120 мм2. В то же время в кабелях на те же величины напряжений для периодиче­

для периодической, верхний предел сечений основных жил, соот­ ветственно, равный 120 и 50 мм2, при возросших и непрерывно увеличивающихся шахтных электрических нагрузках (особенно в стволах) явно недостаточен.

По нашему мнению, выбор жил заземления шахтных силовых кабелей должен базироваться на следующих критериях: 1) безо­

171

пасность в отношении поражения электрическим током; 2) тер* мическая устойчивость; 3) механическая прочность; 4) искробезопасность цепи заземления.

1. В соответствии с требованиями действующих ПБ в уголь ных и сланцевых шахтах величина сопротивления заземляющей жилы в отношении электробезопасности должна быть не свыше 1 Ом от места соединения заземляющей жилы с корпусом электроустановки до места присоединения ее к общей сети за­ земления..Как видно из графиков рис. 1, при предельно допусти­ мой температуре 70°С этому требованию, с учетом строительной длины кабелей и заземления линейных соединительных муфт, практически во всех случаях удовлетворяет сечение жилы зазем­ ления 10 мм2. При малых нагрузках (ручные и колонковые электросверла и др.) уже при длине кабеля, равном 150 ж, сече­ ние жилы заземления должно быть не менее 4 мм2.

Ряс. 1. Зависимость предельно допустимой длины кабеля от величины се­ чения жилы заземления при сопротивлении ее, равном 1 ом.

2. В отношении термической устойчивости при выборе сече ний заземляющих проводников для сетей с изолированной нейт­ ралью ПУЭ и ПБ специальных требований не предъявляют.

Как известно, жила заземления в двухфазных и трехфазных коротких замыканиях не участвует. Лишь в маловероятном слу-

172

чае двойного замыкания предельный ток его не превосходит

0,86 / Зк.з • Между тем даже для рабочих жил кабеля термическая устой­

сечения жилы заземления 10 мм2 соответствует предельно допус­ тимый ток термической устойчивости, равный 7150 А для брони­ рованных кабелей и 5850 Л — для гибких кабелей с резиновой

или пластмассовой изоляцией.

Вместе с тем по действующим ПБ мощность короткого замы­ кания в подземных выработках не должна превышать 50 мВА, т. е. предельный ток отключения составляет не более 4800 А.

Таким образом, по условиям термической устойчивости жила заземления сечением 10 мм2 полностью удовлетворяет указанным требованиям.

3. Известно, что механическая прочность жилы заземления в значительной мере зависит не только от сечения указанной жи­ лы, но и от сечения основных жил, а также от их взаимного расположения, конструктивного исполнения и др. При различно­ го рода статических и динамических нагрузках с увеличением сечения основных жил по сравнению с заземляющей, механичес­ кая прочность последней заметно уменьшается.

По этим соображениям механическая прочность жилы зазем­ ления является одним из критериев, по которому должен произ­ водиться выбор величины ее сечения.

Однако, для бронированных кабелей, прокладываемых, как правило, стационарно, вопрос механической прочности жилы за­ земления какой-либо связи с сечением рабочих жил практически не имеет, поскольку эти кабели не подвергаются циклическим изгибам, скручиваниям и т. п.

Что же касается гибких кабелей, то тридцатилетний опыт их эксплуатации в угольных шахтах СССР подтвердил целесообраз­ ность существующих сечений жил заземлений. Кроме того, ис­ следованиями ТомНИКИ доказано, что циклическая прочность жил кабелей в целом существенно может быть повышена за счет изменения шагов и направлений общей скрутки, повивов и стренг, уменьшением диаметра проволок и сопротивления по­ движности жил. При этом показано, что уменьшением внутри и междужильного сдвигов прочность к циклическим нагрузкам жил заземления уменьшенных сечений можно повысить до уровня ос­ новных жил. Более того, при работе кабеля в условиях превали­ рующей в шахтах деформации на .растяжение и кручение в раскрутку, прочность жилы заземления меньшего сечения может быть даже несколько повышена по сравнению с основными жи­ лами [3].

Следует отметить также то обстоятельство, что в настоящее время при широком внедрении в эксплуатацию кабелеукладчи­

173

ков и кабелеподборщиков гибкие шахтные кабели подвергаются значительно меньшим ударным и циклическим нагрузкам, чем ранее.

Таким образом, по критерию механической прочности также нет ограничений в отношении применения жилы заземления се­ чением 10 мм2.

4. Как показали исследования МакНИИ [4], искробезопас пость цепи утечки силовой сети может быть достигнута в том случае, если сопротивление заземляющей жилы в сети напряже­ нием 380 В не превышает 330 Ом, а при напряжении 660 В — 100 Ом. Поскольку в существующих шахтных магнитных пуска­ телях контроль сопротивления заземляющей жилы уже осущест­ вляется, а в сетях 6 кВ — предписывается проектом новых ПБ, нет сомнения в том, что сечение заземляющий жилы величиной в 10 мм2 при всех условиях эксплуатации удовлетворяет требо­ ваниям искробезопасности.

Итак, анализ всех основных критериев дает основание сде­ лать вывод о том, что во всех типах силовых шахтных кабелей

НОВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ И СКАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

При устройстве заземлений в условиях горнодобывающих предприятий северных районов страны необходимо знание вели­ чин удельных сопротивлений высокоомных многолетнемерзлых и скальных горных пород. Для измерения этих сопротивлений обычно применяют приборы СК-1 с питанием от батарей, причем для обеспечения необходимого уровня напряжения в целях изме­ рения достаточно высоких величин сопротивлений требуется до­ вольно значительное число батарей, что связано с существенными затратами на доставку батарей, содержание персонала и т. д.

174

Для измерения удельных сопротивлений пород в указанных

измерения основан на использовании измерителя заземлений ти­ па МС-08, представляющего собой прибор логометрического типа со встроенным генератором.

Существо способа заключается в производство с помощью прибора МС-08 двух измерений, выполняемых по схемам рис. 1 с использованием шунта R л.

При измерении по схеме рис. 1, а определяется параметр R,:

R, ■Rn

Рис. 1. Принципиальная схема метода измерений.

' 175

Учет параметров измерительной установки ( a ,/ ) позволяет определить величину удельного сопротивления при данном раз­ носе электродов:

- О2 - «У

т. е. пределы измерений прибором МС-08 увеличиваются в семь раз, что практически обеспечивает возможность исследования большинства многолетнемерзлых и скальных горных пород.

Описанный способ прошел опытную проверку в условиях гор­ ных предприятий Якутского горнопромышленного района и показал вполне положительные результаты, обеспечив значи­ тельную экономию затрат на транспорт и обслуживающий пер­ сонал при выполнении работ по устройству заземлений.

176

НОВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКООМНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСНЫХ ЗЛЗЕМЛ ИТЕЛЕЙ В ЗИМНИЕ ПЕРИОДЫ

В. И. ЩУЦКИЙ (Московский горный институт)

В. И. КАРЕЛИН (ПромстройНИИпроект, Якутский филиал)

В соответствии с ПБ и ЕПБ, при ремонте, реконструкции и строительстве ЛЭП и распределительных сетей должно быть обеспечено заземление фаз электроустановок в пунктах снятия рабочего напряжения, а также заземление в местах производ­ ства работ посредством переносных заземлителей.

Сопротивление переносных заземлителей не нормируется, од­ нако практика эксплуатации электрохозяйства угольных шахт и карьеров северных районов страны показала, что по условиям безопасности вышеуказанный параметр в различные периоды года, в зависимости от уровня рабочего напряжения и величин токов утечки может колебаться в пределах 10 Ом-т-7—8 кОм, а в условиях многолетней мерзлоты и плохопроводящих скальных горных пород достигает 10 кОм.

Контроль сопротивления переносных заземлителей в условиях линий со снятым рабочим напряжением обычно осуществляется с помощью прибора типа МС-08, имеющего логометрический принцип действия, встроенный генератор и пределы измерения до 1 кОм. В условиях шахт и карьеров по разработке угольных месторождений в районах многолетней мерзлоты измерения этим прибором практически невозможны, прежде всего, по причине несоответствия шкалы прибора уровню измеряемых величин. Кроме того, в целях обеспечения источника питания относитель­ но высокого напряжения в местах контрольных измерений, предприятия вынуждены транспортировать значительное число сухих или жидкостных батарей, на что расходуются немалые трудовые и материальные ресурсы. Все это обусловило разра­ ботку нового способа измерений сопротивлений переносных за­ землителей для условий плохопроводящих грунтов.

Разработанный способ предусматривает использование при­ бора типа МС-08 и определение искомого сопротивления заземлителя ( /?.,) по результатам двух измерений с помощью одного и того же шунта ( R д) .

Первое измерение выполняется по схеме рис. 1а, при этом показания прибора определяют параметр R ,:

R

где RT — сопротивление токового стержня.

Второе измерение выполняется по схеме рис. 16, при этом показания прибора определяют параметр R 3:

R&( R% + R - t)

Я2 = R s + R a ^ R t

Величина сопротивления переносного заземлителя определя­

складывается из частных относительных погрешностей определе­ ния параметров R lt Ri и R 2 , причем зависит в основном от погрешностей определения двух последних параметров, так как R д— калиброванное сопротивление.

Считая, что относительные погрешности определения пара­ метров Ri и R? одинаковы и равны Д%, значение предельной относительной погрешности определения сопротивления перенос­ ного заземлителя составит

173

При погрешности измерений в пределах 10% и погрешности прибора МС-08 на уровне 1,5% погрешность определения пара­ метра Rz составит: A R . /(,~7 ■А°/0.

Таким образом, при общей допустимой погрешности измере­ ний на уровне 10% пределы измерений прибора МС-08 возрас­ тают в семь раз, т. е. до 7 кОм, что практически обеспечит из­ мерение сопротивлени переносных заземлителей в условиях многолетнемерзлых и скальных горных пород.

Применение данного способа в условиях комбината горнодо­ бывающих предприятий северных районов показало, что произ­ водство измерений возможно в любое время года, при этом дос­ тигается существенная (до 50%) экономия рабочей силы и транспортных средств.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОКУ РАСТЕКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ ОТ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ НА КАРЬЕРАХ КРИВБАССА

Л. С. ТОНКОШКУР. в. М. КУТИН, А. Г. ЛИКАРЕНКО

(Криворожский горнорудный институт)

Для карьеров с большим количеством горных передвижных рабочих машин и элементов распределительной сети при проек­ тировании защитного заземления целесообразно учитывать влия­ ние естественного заземления этого оборудования на общее со­ противление заземления. Это позволит обеспечить требуемый уровень безопасности при меньших затратах материальных средств и труда.

Аналитически величина переходного сопротивления от опор­ ной поверхности рабочей машины, представляющей собой две параллельные пластины па поверхности земли, может быть оп­ ределена по уравнению:

( 1)

где I— длина пластины, Ь— ширина пластины, а — расстоя-^ пне между пластинами.

На практике при близком расположении двух параллельных полос и значительной их ширине для упрощения расчетов их заменяют диском, площадь которого равна площади пластин.

179