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

где Оъ— диаметр диска, эквивалентного по площади пласти­ нам.

Расчеты, выполненные по приближенной формуле (1) и точ­ ной (2), отличаются не более, чем на 15%, что допустимо для практических целей.

Однако, как показали результаты экспериментальных иссле­ дований, в реальных условиях отсутствует плотный контакт по всей площади электрода, поэтому в формулу (2) был введен поправочный коэффициент kn, т. е.

С целью определения реальных значений сопротивления рас­ теканию тока от опорных поверхностей оборудования, законо­ мерностей их изменения и проверки формулы (2) производились исследования на карьерах 3-х горно-обогатительных комбинатов Кривбасса ЮГОК, НКГОК, ИнГОК. Исследования выполнялись в различных технологических условиях работы оборудования, на породах с различным удельным сопротивлением и в различные

мерения проводились с помощью 3-х электродной установки и прибора МС-08. В качестве токового электрода использовалась опорная поверхность исследуемого оборудования. Непрерывные измерения проводились методом амперметра-вольтметра.

Для изучения процесса изменения естественного сопротивле­

основных факторов — удельное сопротивление грунта. Измере­ ния проводились для экскаваторов ЭКГ-4, ЭКГ-4,6, ЭКГ-8, ЭКГ-8И и станков СБШ-250, СБО-2.

На рис. 1 в качестве примера изображена динамика измене­ ния Re экскаватора ЭКГ-4,6 № 10 (НКГОК). В целях нагляд­ ности прямыми соединены конкретные реализации значений Re через 1 минуту. Как видно из рис. 1, кривая имеет вид непрерыв­ ных случайных колебаний вокруг некоторого среднего значения, причем характер этих колебаний не обнаруживает существенных изменений с течением времени, т. е. процесс имеет признаки стационарного. Колебания вокруг некоторого среднего значения вызвано изменением площади опорной поверхности и плотности

180

контакта во время работы экскаватора. Минимальные значения сопротивлений соответствуют моментам касания ковшом экска­ ватора забоя (увеличиваются поверхности и плотность контакта).

Рис. 1. Динамика изменения сопротивления естественного заземления экскаватора.

максимальные — моментам перемещения экскаватора вдоль за­ боя (уменьшается плотность контакта), среднее совпадает со значением сопротивления Re.n измеренного в моменты пауз в работе экскаватора (экскаватор не работает, ковш поднят). На­ пример, экскаватор № 10 в начале смены не работал, переходное сопротивление его было Re.n, =106,5 Ом; в течение последующих пауз оно оставалось на уровне 90-М 10 Ом. Среднее статистичес­ кое за смену для этого экскаватора Re.ср =97,08 Ом. Вероят­ ность того, что значение сопротивлений в течение смены не превышают значение сопротивления, зафиксированного в момент паузы ( jRe.ni = 106,5 Ом) равно 0,715. Значения сопротивлений, зафиксированных в моменты пауз в течение смены, не всегда находятся на одном уровне. Например, для экскаватора № 31 (НКГОК),Ке.пк принимали значения 70, 90, 176, 200 Ом. Из-за плохо подготовленного забоя этот экскаватор часто перемещал­ ся вдоль забоя и не ритмично обеспечивался транспортом. Од­ нако и в этом случае можно показать, что Re.cр ~ Re.nK3, если среднее статическое определять не для всей смены, а для промежутков между паузами. Так, длительность смены экскава­ тора № 31 в соответствии с паузами была разбита на четыре интервала, для которых были получены результаты:

Re.п1= 70 Ом —>/?e.cpj= 71,2' Ом; Re.па = 90 Ом, -> ->Re.ср2= 87,2 Ом; Re.п3= 176 Ом, ->/?е.ср3= 174,5 Ом.

Анализ гистограмм распределения сопротивления в течение смены (рис. 2) показал, что если сопротивления, зафиксирован­ ные в моменты пауз, находятся на одном уровне, то распределе-

181

нне одномодальное асимметричное. Поливершинное распределе­ ние характерно для случаев, когда Re.n существенно отличаются. Так, в распределении экскаватора № 31 можно выделить два устойчивых уровня 170—190 Ом и 70—90 Ом (рис. 2).

Рис. 2. Гистограммы распределения сопротивления естественного заземления экскаваторов.

Характер распределения сопротивления растеканию тока от опорной поверхности экскаватора в условиях Кривбасса имеет много общего с закономерностями, полученными для других гор­ нопромышленных районов страны [1].

Значение переходного сопротивления буровых станков в основном определяется положением бурового снаряда относи­ тельно скважины. На рис. 3 в качестве примера представлена динамика изменения сопротивления станка СБШ-250 № 2 (ИнГОК). При ритмичной работе станков (отсутствуют простои

.по техническим и организацинным причинам) процесс изменения сопротивления периодически повторяется. В качестве периода может быть взято время, идущее на процесс подготовки и буре­ ния скважины ( t =90-1-120 мин). Максимальное .значение соп­ ротивления соответствует моменту установки бурового снаряда на скважину, затем в процессе бурения сопротивление плавно уменьшается и имеет минимум в конце процесса бурения, отдель­ ные выбросы в сторону увеличения сопротивления при бурении (рис. 3) соответствуют моментам наращивания штанги. Станки огневого бурения СБО-2 имеют такую же закономерность изме­ нения сопротивления с той лишь разницей, что длительность процесса бурения одной скважины в 3—4 раза больше, чем у станка СБШ-250.

182-

Распределение сопротивления естественного заземления бу­ ровых станков одномодельное, асимметричное (рис. 4). Среднее статистическое значение намного меньше значений, зафиксиро­ ванных перед началом бурения скважин. Например:

СБШ-250 № 12 (гор,—15 м, ИнГОК) Re.n =50,6—44,6 Ом -+

Re.cp:= 33 Ом.

Анализ результатов, выполненных измерений, позволяет сде­ лать вывод о том, что в качестве расчетных величин при решении вопросов электробезопасности следует принимать значение со­ противления, измеренного у неработающей машины (ковш под­ нят, снаряд извлечен со скважины).

Для определения реальных значений поправочного коэффи­ циента ' kn производились дискретные измерения переходных сопротивлений Re и удельных сопротивлений р вблизи рабочей машины. Поправочный коэффициент кл определяется по фор­ муле

Для оборудования карьера были вычислены следующие зна­ чения £>э: ЭКГ-8И — 425 см; ЭКГ-4,6 — 345 см; СБШ-250 — 275 см; СБО-2 — 260 см; КТП 6/0,4 кВ — 94,5 см.

183

Пределы изменения й средние Зйачения A*h и $ е для раз­ личного оборудования приведены в таблице 1. Откуда очевидно, что верхним пределом реальных значений поправочного коэф­ фициента следует считать /Сптах = 2 .

Рис. 4, Гистограмма распределения сопротивления естественного заземления буровых станков.

сезонов для различного оборудования подтверждают тот факт, что площадь опорной поверхности оборудования не оказывает существенное влияние на величину К„ . Особенно отчетливо это проявляется в летний период, который отличается в условиях Кривбасса наибольшей стабильностью температуры и влажнос­ ти. В этот период для оборудования с различной опорной по­ верхностью (Da—425-f-260 см) среднее значение К„ находится на пределах 1,725-М,794.

Принимая во внимание всю сложность получения математи­ ческой зависимости Кп от температуры (7°) и влажности возду­ ха (V%), мы стремились получить хотя бы приближенные связи этих величин. Такие зависимости определялись для различных метеорологических условий.

Результаты обработки данных показали, что зависимость

184

Коэффициенты корреляции находятся в пределах 0,613— 0,922. Для зимнего периода они отрицательны, для остальных периодов — положительны. Это объясняется тем, что среднее значение температуры в зимний период — отрицательное, по­ этому и в уравнении (4) для зимнего периода следует второе сла­ гаемое брать со знаком минус, для остальных периодов со зна­ ком плюс.

Зависимость К п от влажности для всех климатических перио­ дов аппроксимируется одинаково уравнением типа:

0,0469; СБО-2) периодов. Для влажности — в весенний период («»max =0,109, СБШ-250). Из этого можно предположить, что наибольшая скорость изменения Ка характерна для периодов с большими пределами колебания температуры и влажности.

Анализ результатов экспериментальных данных позволяет сделать вывод, что температура и влажность должны быть отне­ сены к классу основных факторов, определяющих величину пе­ реходного сопротивления оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Б а р и е в Н. В. Исследование влияния естественного заземления обору­ дования на эффективность защитного действия карьерного заземляющего ком­ плекса. Дисс., МГИ, 1970.

МЕТОД РАСЧЕТА ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЙ СЕТИ КАРЬЕРА

Л. С. ТОНКОШКУР, в. М. КУТИН, А. г. ликаренко

(Криворожский горнорудный институт)

Теоретические и экспериментальные исследования ряда авто­ ров показали, что при проектировании заземления электроуста­ новок на карьерах с большим количеством передвижных машин

ника, сети, соединяющей заземляющую магистраль с корпусом пункта питания, заземляющей жилы кабеля.

185

При расчете заземляющей сети сопротивлениями бтводов of магистрального заземляющего проводника к корпусам пунктов питания и заземляющих жил гибких кабелей в виду их малых

значений по сравнению с сопротивлениями естественных и мест­ ных заземлителей обычно пренебрегают, с учетом этого эквива­ лентная схема любой заземляющей магистрали карьерной сети может быть изображена, как показано на рис. 2. Здесь

R П .П К R р.Мк + R П .П К • Rm.3k+ R р.мк ' R М .З к

Очевидно, что расчет эквивалентного сопротивления всей за­ земляющей сети сводится к определению эквивалентного сопро­ тивления отдельных заземляющих магистралей R Эм. Для реше­ ния этой задачи предложено несколько методов. В частном случае, когда г1= г2 = гк и R 1= R 2 = R 3 = R K,, можно исполь­ зовать метод проф. Л. В. Гладилина [1]. Эквивалентное сопро­ тивление вычисляется по формуле а (п—0,5) а (п—0,5)

186

fAe n — количество заземлителей, подсоединенных к заземляю­ щей магистрали;

Sh - j = ;o,5 ] / - £ . :

В дальнейшем этот метод был развит в работах [2, 3], где эквивалентная схема представляется в виде п повторяющихся секций с сопротивлениями г и R . Для тех случаев, когда в повторяющихся секциях заземляющей магистрали одно или не­ сколько сопротивлений имеют значение RK, отличное от R , ре­ комендуется сопротивление RK заменить некоторым количеством однотипных секций п к с сопротивлениями г и R , эквивалентное сопротивление которых равно заменяемому сопротивлению R K Эквивалентное сопротивление заземляющей магистрали опреде­ ляется

Количество секций с сопротивлениями г R определяют из уравнения (1) после замены R зи на R к и решения его относи­ тельно п к

сопротивление соединительных проводов только при определении пк ,т. е. полагает г<<7? , тогда уравнение (2) можно записать в виде

187

вычисляют результирующее количество секций двух параллель­ ных ветвей. Используя график RK— f ( n j по п', определяют эквивалентное сопротивление ветвей 1, 2. В дальнейшем процесс повторяется. Следует отметить, что во всех случаях пк необхо­

димо в формуле (3) брать со знаком минус так как --^-<1. Этот

R к

метод имеет некоторые преимущества перед вышеизложенными,

.поскольку позволяет получить более точные результаты. Кроме этого, процесс определения эквивалентного сопротивления, хотя и громоздок, но вычисления просты.

Легко показать, что процесс определения R3,Mвозможно еще больше упростить, используя номограммы.

При использовании метода преобразований процесс опреде­ ления эквивалентного сопротивления заземляющей магистрали заключается в последовательном вычислении эквивалентных сопротивлений между каждым из узлов схемы (рис. 2) и землей. Например, для узла k

Составим номограмму сложения с тремя параллельными шка­

Процесс построения номограммы заключается в следующем. Зададимся одинаковыми пределами изменения R э K-i + г к и R K+ь например, от 5 до оо . Выбрав длину шкалы L= 200 мм, опреде­ лим модули шкалотр т2, т3. Из уравнения шкал (4) для сопротивлений имеем:

188

Поскольку пределы изменения одинаковы, то модули шкал

средней шкалы вдвое меньше модулей крайних.

Номограмма изображена на рис. 3. Порядок расчета эквива­ лентного сопротивления рассмотрен в примере.

£13±

Рис. 3. Номограмма для расчета эквивалентного сопротивления.

Пример. Требуется определить эквивалентное сопротивление

189