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

Приведенные данные говорят о том, что в отношении электро­ безопасности основную опасность в шахтах представляют кон­ тактные сети электровозной откатки. Поэтому основное внимание при разработке мероприятий по повышению злектробезопаспостп в шахтах необходимо уделить контактным сетям.

Основным техническим средством, наиболее полно удовлетво­ ряющим требованиям электробезопасности в шахтных контакт­ ных сетях, является применение устройств защитного отключе­ ния и блокировочных реле утечки. В настоящее время существует ряд опытных образцов устройств защитного отключения и бло­ кировочных реле утечки, но серийных образцов пока еще нет. Разработка и внедрение защитных устройств задерживается по целому ряду причин. Одной из основных причин является не­ удовлетворительное состояние изоляции контактного провода.

Как показал опыт эксплуатации аппаратуры защиты кон­ тактных сетей угольных шахт, несоответствие требований по уровню изоляции контактной сети и ее фактического состояния, приводит на практике к выводу защитного устройства из рабо­ ты и восстановлению возможности включения напряжения па короткое замыкание или опасную утечку в сети.

Согласно общим электрическим нормам сопротивление изо­ ляции должно быть не менее 1000 ОмШ-, т. е. для контактной сети с напряжением 275 В сопротивление изоляции должно быть не менее 275 кОм. Однако даже при благоприятных условиях эксплуатации шахтных контактных сетей сопротивление их изо­ ляции значительно ниже указанной нормы, а при неблагоприят­ ных условиях (повышенной влажности и запыленности шахтного воздуха) сопротивление изоляции контактной сети ниже указан­ ной нормы в десятки и даже сотни раз [ Л. 2].

В настоящее время делаются попытки установить норму сопротивления изоляции шахтных контактных сетей. Так, по требованию МакННИ при применении устройства защитного отключения типа УЗО-2 сопротивление изоляции контактной сети, получающей питание от одного преобразовательного агре­ гата, должно быть не менее 10 кОм. По требованию ВостНПП сопротивление изоляции всей сети по горизонту, независимо от общей длины, должно быть также не менее 10 кОм. Сопротив­ ление изоляции отдельного участка пли секции должно быть не ниже 20 кОм.

Обоснование этих норм вытекает из необходимости четкой п падежной работы защитных устройств и определяется их устав­ кой срабатывания.

Для поддержания изоляции па требуемом уровне необходимо прежде всего проведение своевременных профилактических за­ меров изоляции с целью выявления и устранения ухудшенных и поврежденных мест изоляции контактной сети. Однако это связано с некоторыми трудностями, которые заключаются в том, что определение поврежденных мест изоляции требует снятия

40

напряжения с контактной сети или ее секции, рассоединения цепи контактный провод-растяжка — стенка выработки и замера

.изоляции изолятора. Эти операции связаны со значительными затратами времени, а специальных приборов, выпускаемых про­ мышленностью, для оперативного отыскания поврежденных мест изоляции котактной сети нет. Поэтому па практике зачастую определяют поврежденные места изоляции контактного провода визуально, внешним осмотром изоляторов. Естественно, что качество такой проверки весьма низкое.

Оперативный поиск места повреждения, очевидно, можно производить при помощи секционных коммутационных аппара­ тов, оборудованных блокировочными реле утечки. Применение таких устройств позволит уменьшить зону поиска путем блоки­ рования поврежденной секции. Для нахождения места повреж­ дения в секции контактной сети необходим переносной прибор, который должен быть максимально простым, дешевым и при помощи которого требовалось бы минимальное время для изме­ рения изоляции изолятора в растяжке контактной сети.

В настоящее время ведутся разработки по контролю изоля­ ции контактной сети (при снятом силовом напряжении со всей сети или ее секции) при помощи блокировочных реле утечки, которые можно применить совместно с омметрами, для секцион­ ных устройств контроля изоляции контактной сети.

Имеются разработки по созданию переносных приборов для отыскания изоляторов с низким сопротивлением изоляции. Су­ ществует экспериментальный образец прибора, основанный на измерении напряженности магнитного поля тока утечки через растяжку контактной сети, позволяющего измерить ток утечки [Л.З]. Однако этот прибор обладает рядом недостатков, среди которых необходимоотметить такие, как сложность схемы и большое количество операции в процессе измерения.

Следует отметить, что серийных приборов по замеру изоля­ ции контактных сетей и секционных измерительных устройств, выпускаемых промышленностью, нет.

Выводы

1.Для успешной разработки и внедрения устройств защит­ ного отключения необходимы меры, направленные на поддержа­ ние изоляции контактных сетей на достаточно высоком уровне.

2.С целью наиболее быстрого определения секции контакт­ ной сети с поврежденной изоляцией необходимы - секционные коммутационные аппараты, оборудованные блокировочными ре­ ле утечки, а для отыскания поврежденного изолятора в секции контактной сети .необходим достаточно эффективный переносный измерительный прибор по замеру изоляции изоляторов.

1.1

для шахтных контактных сетей. «Горная электромеханика». Сборник .научных трудов Пермьского политехнического института. 1972 г.

3. К о б е в н и к В. Ф. Первостепенные задачи по повышению безопасности эксплуатации шахтных электроустановок. «Электрйбезопасность на предприя­ тиях горнорудной промышленности». Сборник трудов научно-технической кон­ ференции, состоявшейся в г. Кривом Роге с 14 по 17 октября 1969 г.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЭЛЕКТРОВОЗНОГО ТРАНСПОРТА ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

г. г. пивняк

(Днепропетровский горный институт)

Возможность безопасной эксплуатации бесконтактного элек­ тровозного транспорта определяется: 1 ) взрывобезопасностью силовых электрических цепей; 2 ) влиянием электромагнитных полей повышеннойчастоты на организм человека; 3) нагревом металлических предметов и исключением возможности воспла­ менения горючих веществ; 4) исключением возможности взрыва электродетонаторов; 5) напряжением прикосновения в случай­ ных контурах; 6 ) искробезопасностью случайных контуров.

Обеспечение взрывобезопасности силовых электрических це­ пей не вызывает затруднений. Она выполняется так же, как и для других шахтных электрических установок. Исследованиями установлено, что электромагнитные поля бесконтактного элек­ тровозного транспорта при принятой частоте тока не оказывают вредного влияния на организм человека и не вызывают перегре­ ва металлических предметов даже в случае их приближения к кабелям тяговой сети. Воспламенение горючих веществ исклю­ чается. Доказана полная безопасность транспортирования элек­ тродетонаторов в шахтных выработках, оборудованных транс­ портом повышенной частоты. Показано, что при уменьшении расстояния между проводами замкнутого контура, подверженно­ го влиянию поля тяговой сети, ток в этом контуре уменьшается и при весьма близком взаимном расположении проводов прак­ тически равен нулю. Это легло, в основу разработки рекоменда­ ции. по транспортированию известных типов электродетонаторов: соединительные провода электродетонаторов должны быть свиты между собой с шагом свивки не более 5 см или же заключены в чехол из полихлорвиниловой трубки, препятствующей расхож­ дению проводов. Получено экспериментальное подтверждение этого положения в наиболее тяжелом случае — при расположе­ нии электродетонаторов непосредственно вдоль кабеля тяговой сети. В этом случае ток в мостике накаливания детонатора не достигал опасных значений.

42

При эксплуатации бесконтактных электровозов должна быть обеспечена защита от электротравматизма и искробезопаспость случайных контуров. Вследствие электромагнитной индукции в любом замкнутом контуре, находящемся в зоне электромагнит­ ного влияния тяговой сети повышенной частоты, находится э. д. с. и возникает ток. При определении опасности прикосновения че­ ловека к такому контуру выявлены возможные случайные кон­ туры: стационарные и переносные, с сосредоточенными и распре­ деленными параметрами. Теоретически и экспериментально оп­ ределены причины наведенных напряжений и токов и условия рациональной прокладки кабелей тяговой сети, силовых и теле­ фонных кабелей, металлических трубопроводов. Эксперименты проводились на контурах с сосредоточенными и распределенными параметрами (при холостом ходе сети). Контур с сосредоточен­ ными параметрами содержал 52 витка кабеля ГРШЭ на бара­ бане диаметром 0,8 м в два слоя (индуктивность 1,9-10~3 Гн). В качестве контура с распределенными параметрами был ис­ пользован кабель КНРБ 27X1,5, проложенный в одной плос­ кости с тяговой сетью на расстоянии 1,3 м от ближнего ее кабеля. Случайный контур образовался замыканием брони этого кабеля на рельс. Измерения проводились в точках, отста­ ющих от пункта транспозиции на 60, 40 и 20 м, и в точке на­ против пункта транспозиции.

Из рассмотренных условий наводки в сосредоточенном кон­ туре (ось барабана параллельна плоскости тяговой линии, пер­ пендикулярна плоскости тяговой линии, параллельна плоскости тяговой линии и перпендикулярна оси кабеля) наихудший слу­ чай — линия лежит на барабане, ось которого перпендикулярна плоскости тяговой линии: напряжение холостого хода — 36 В, ток к. з. — 0,24 А, напряжение между концами соседних жил —

0,15 В; наиболее благоприятный случай — ось барабана парал­ лельна плоскости тяговой линии: напряжение холостого хода — 1,5 В; ток к. з. — 10 мА, напряжение между концами соседних жил — 20 мВ. Из рассмотренных условий наводки в распреде­ ленном контуре наихудший случай — заземление брони кабеля на расстоянии 60 м от пункта транспозиции (измерение в пунк­ тах): напряжение 13,5 В, ток 3,1 А; наиболее благоприятный слу­ чай — заземление напротив пункта транспозиции, напряжение 0,36 В, ток 0,25 А (расстояние от пункта 20 м).

Можно обеспечить безопасные значения наведенного напря­ жения и искробезопасность токов в случайных контурах благо­ даря транспозиции кабелей.

Наиболее подверженным влиянию поля может быть канал связи средств автоматики АМТ, ТКУ, ТСД и др. Испытаны устройства, уменьшающие наводки. Принцип действия их осно­ ван либо на создании искусственной нулевой точки, либо на введении в канал связи сигнала, противоположного по знаку помехе, создаваемой полем. Непосредственное влияние поля на

43

В Криворожском горнорудном институте разработана систе­ ма и аппаратура телемеханического управления рудничными электровозами при погрузке руды. Система предназначена для управления электровозами на расстоянии от пункта погрузки. Это позволяет сократить одного человека в экипаже поезда, повысить производительность труда на внутришахтном транспор­ те и дает значительный экономический эффект.

При разработке системы должное внимание было уделено вопросам обеспечения безопасности работ. С этой целью преду­ смотрено ряд элементов и узлов, которые удачно сочетаются с узлами телеуправления и образуют единую систему.

Телеуправление основано на передаче высокочастотных сиг­ налов по контактной сети.

Применено 3 сигнала и соответствующие им частоты: ход впе­ ред — 10 кГц, ход назад — 14 кГц, отключение контактного провода 18,5 кГц. То есть применено два рабочих сигнала теле­ управления и один — для обеспечения безопасности работ.

приемный блок, электровозный силовой блок, ортовая станция, заградительный фильтр.

У каждого пункта погрузки устанавливается штепсельная коробка, которая служит для подключения передатчика сигналов управления к источнику питания и к каналу связи (контактный провод и рельсы откаточного пути). Источником питания являет­ ся сеть освещения, которая имеется у всех погрузочных пунктов.

Переносной передатчик сигналов выполнен на транзисторах ТI, Т2 (рис. 1) и имеет небольшие габариты и вес — 1 кг. В пе-

45

редатчик вмонтированы две кнопки управления Ки Кг, нажатие которых соответствует движению электровоза вперед или назад. При отпущенных кнопках генерируется сигнал, соответствующий снятию напряжения с контактного провода.

На электровозе устанавливается приемник сигналов, выход­ ные реле Рв, Рп, Р0 которого коммутируют катушки контакто­ ров. Для включения силовой цепи и реверсирования двигателей применены два двухполюсных контактора КВ, КН. Электровоз снабжен системой плавного пуска, что достигается с помощью блока тиристоров. Применение плавного пуска электровоза не только уменьшает динамические усилия, но и является фактором повышающим безопасность работ. Электровоз начинает движе­ ние очень мягко и оказавшийся рядом человек всегда успеет отойти в сторону. Кроме этого, электровоз оборудован световой и акустической сигнализацией, которая включается при поступ­ лении сигнала движения.

Ортовая станция монтируется в начале орта-заезда и выпол­ няет следующие функции:

1.Обесточивает контактныйпровод орта по время погрузки для безопасного ведения погрузочных работ. Контактный провод включается лишь на время передвижения-состава под пунктом погрузки.

2.Обесточивает контактный провод орта при выезде элек­ тровоза (включает при въезде). Это реализуется с помощью

двухпозиционного двухобмоточного реле Ркя и двух контактных датчиков КД\, КДч- Контактные датчики устанавливаются в начале орта, перед секционным изолятором, на неотключаемом участке контактного провода. При движении электровоза под датчиками токосъемник соединяет их с контактным проводом в той или иной последовательности. В результате контактбр К ортовой станции включает или отключает контактную сеть орта.

3.Защищает контактную сеть орта от коротких замыканий.

Внастоящее время, контактные сети ортов практически не име­ ют защиты от коротких замыканий, в результате чего имелись несчастные случаи. В ортовой станции защиты осуществляется с помощью плавкого предохранителя Прь Нами была испытана также защита ортовых контактных сетей с помощью тепловых

реле типа ТРА, однако практика эксплуатации показала непри­ годность этого варианта. Плавкий предохранитель или автомат типа АВ-8А-1 обеспечивает более надежную защиту от корот-. ких замыканий.

Работа схемы телеуправления и порядок работы машиниста электровоза.

. Исходное положение схемы — электровоза в орте нет, кон­ тактный провод орта обесточен. При этом якорь двухпозиционпого реле Ркл находится в положении, соответствующем получе­ нию последнего сигнала от контактного датчика при выходе электровоза из орта. Его контакт Ркл разомкнут, в результате

46

чего катушка контактора ортовой станции обесточена и напря­ жение с контактной сети орта снято.

При въезде в орт пантогоаф электровоза касается сначала первого, затем второго контактного датчика. При касании пер­ вого датчика никаких изменений в схеме не происходит, при касании второго датчика якорь двухпозиционного реле перебра­ сывается во второе устойчивое положение, его контакт замыка­ ется, в результате чего включается контактор ортовой станции и подает питание на контактную сеть орта. Электровоз продолжает движение по орту на ручном управлении.

Подъехав к пункту погрузки, машинист останавливает элек­ тровоз и переключает его на режим телеуправления в следую­ щем порядке:

а) переключатель режима работы П из положения «ручное управление» переводится на «телеуправление»;

б) рукоятка реверсора устанавливается в положение «ход вперед», а рукоятка контроллера в первое положение;

в) электровоз затормаживается пневматическим тормозом, педаль фиксируется в положении «заторможено».

Затем машинист включает передатчик в штепсельную короб­ ку у люка (пункт погрузки) и приступает к погрузке. При вклю­

В результате отключается выходное реле приемника Р и кон­ тактный провод орта обесточивается. Таким образом, погрузка производится при отключенном контактном проводе.

Загрузив вагонетку, для продвижения состава под люком, машинист нажимает кнопку К\ или /С2 на передатчике. При этом переключаются реле приемников сигналов в ортовой стан­ ции и на электровозе. Подается питание в контактную сеть орта, на электровозе загораются лампы освещения, включается сигнальная сирена СС и электровоз плавно начинает движение

взаданном направлении. При отпускании кнопки электровоз отключается и затормаживается, а контактный провод обесто­ чивается.

Вштепсельной коробке вмонтирована неоновая лампа Л, подключенная к контактному проводу. Лампа дает возможность

впроцессе работы визуально контролировать наличие напряже­ ния в контактном проводе. Это позволяет лучше видеть работу схемы телеуправления и повышает безопасность работ.

Загрузив все вагонетки, машинист выключает передатчик (на контактный провод подается напряжение), переключает элек­ тровоз на ручное управление и выводит состав из орта. При выезде электровоза, в результате воздействия на датчики, кон­ тактный провод орта обесточивается.

Следует отметить высокую надежность телеуправления. Не­ управляемое движение электровоза исключается при выходе из строя любого реле, контактора или другого элемента схемы. Так,

47

например, если на электровозе по какой-нибудь причине контак­ тор не разомкнет цепь двигателей, электровоз будет остановлен за счет снятия напряжения с копДактпого провода контактором орговой станции.

Аппаратура телеуправления электровозами позволяет учас­ ток движения впутршиахтпого транспорта перевести па новую организацию работ, в составе поезда, вместо двух рабочих, один — машинист электровоза. Экономия от внедрения аппара­ туры, в пересчете на один электровоз при трехсменной работе,— 3500 руб./год.

В Криворожском бассейне аппаратурой телеуправления ре­ ально может быть оборудовано 170 электровозов. При этом освободится около 500 рабочих внутришахтного транспорта, а годовая экономия составит около 500000 рублей.

Таким образом, наряду со значительной экономической эф­ фективностью, система телеуправления электровозами значи­ тельно повышает безопасность работ в погрузочных выработках.

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ ТИПА E L —3

13. Н. БОКАТЫЙ, Г. А. КИТЕЛЬ, А. И. КУРЬЯН, Г. В. РАДКОВСКАЯ (Днепропетровский горный институт)

В настоящее время на электровозах постоянного тока типа EL-3 применяется прямая контакторно-реостатная система уп­ равления тяговыми двигателями. Такой системе управления присущ целый ряд недостатков; повышенная 'электроопасиость для локомотивной бригады из:за наличия высокого напряжения (1200 В) на контактах контроллера машиниста, значительные потери электрической энергия в пускорегулирующих сопротивле­ ниях, недоиспользование сцепного веса из-за значительных коле­ баний пусковых моментов и т. д. Повышение электробезопаснос­ ти и улучшение условий труда па таких электровозах достигает­ ся применением косвенных систем управления. Кроме того, в настоящее время одновременно с решением вопросов повышения электробезопасности возможно и решить вопросы повышения эффективности тягового электропривода. Это возможно решить путем применения силовых полупроводниковых приборов. Мощ­ ные силовые полупроводниковые управляемые приборы, отлича­ ющиеся высоким к. п. д., малыми габаритами и весом, большой надежностью, высоким коэффициентом усиления по току, посто­ янной готовностью к работе, позволяют построить принципиаль­ но новые системы управления электровозами; тиристорно-им­ пульсные системы. Применение таких систем управления на тиристорах удовлетворяет самым строгим требованиям электробезопасности и улучшает тягово-эксплуатационные качества электровозов. Основные преимущества таких систем следующие; а) повышается электробезопасность и надежность системы бла­

43

годаря отсутствию высокого напряжения в кабине машиниста и контактов коммутационной и пускорегулирующей аппаратуры; б) осуществляется безреостатный плавный пуск, позволяющий наряду с устранением потерь в пусковых сопротивлениях повы­ сить среднее значение тягового усиления и ускорения; в) устра­ няется переключение соединений тяговых двигателей, т. е. имеется возможность применения постоянного параллельного со­ единения тяговых двигателей, улучшающего использование сцеп­ ного веса электровозов; г) тяговые двигатели защищаются от воздействия колебаний напряжения и перенапряжений в тяговых сетях; д) упрощается автоматизация операций по управлению электровозом.

Разработанная кафедрой электрификации горных работ и промышленных предприятий Днепропетровского горного инсти­ тута им. Артема силовая схема электровоза EL-3 с тиристорной системой управления предусматривает постоянное жесткое со­ единение тяговых двигателей в две параллельные цепи (рис. 1 ).

Рис. 1. Принципиальная схема управления тяговыми двигателями элек­ тровозов E L —3.

Система состоит из входного' фильтр-устройства, контакторов тяги, торможения и разделительного. Управление режимом ра­ боты тяговых двигателей осуществляется с помощью тиристор­ ных коммутаторов, причем система управления последними предусматривает сдвиг на полпериода между управляющими импульсами. Динамическое торможение осуществляется по мос­ товой схеме, обладающей, как известно, рядом преимуществ по сравнению с другими схемами динамического торможения.

Важным элементом тиристорно-импульсного способа регули­ рования является система управления тиристорами. Проведен­ ные исаледования показывают, что наиболее целесообразный