Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследования 9
1.1 Состояние травматизма на горнодобывающих предприятиях 9
1.2 Специфика условий горного производства на Севере 16
1.3 Анализ работ по безопасности труда на производстве 21
1.4 Требования к безопасности на горнодобывающих предприятиях 26
1.5 Задачи исследования 32
Выводы 32
2 Расчет и контроль заземляющих устройств электрооборудования на угольных предприятиях Севера 34
2.1 Оценка опасности прикосновения к токоведущим частям оборудования 34
2.2 Защитное заземление, его нормирование, характеристики 45
2.3 Расчет заземляющих устройств горного оборудования 64
2.4 Защита занулением, нормирование, расчет 68 Выводы 75
3 Исследование влияния внешних факторов на электробезопасность на угольных предприятиях Севера 77
3.1 Влияние климатических факторов на электробезопасность 77
3.2 Влияние горно-технических условий на электробезопасность 82
3.3 Влияние устройств контроля и защиты на электробезопасность 87
3.4 Влияние длины питающих кабелей на электробезопасность 94
3.5 Влияние на электробезопасность количества подключенного оборудования 98
3.6 Влияние квалификации персонала на электробезопасность 103
Выводы 106
4 Разработка рекомендаций повышающих электробезопасность на угольных предприятиях Севера 108
4.1 Совершенствование контроля изоляции электроустановок 108
4.2 Совершенствование систем блокировки в электроустановках 116
4.3 Рекомендации по безопасным методам работ на опорах ВЛ 126
4.4 Меры безопасности при прокладке кабелей 130
Выводы 131
Заключение 132
Список литературы 134
Приложения 143
- Специфика условий горного производства на Севере
- Защитное заземление, его нормирование, характеристики
- Влияние устройств контроля и защиты на электробезопасность
- Совершенствование систем блокировки в электроустановках
Введение к работе
Актуальность работы. Согласно статистическим данным, показатели смертельного травматизма в угольной промышленности возросли. Случаи поражения электрическим током занимают второе место по видам происшествия в отрасли. В настоящее время наблюдается интенсивный рост добычи угля в районах Крайнего Севера. Непрерывно расширяющееся применение электроэнергии при разработке месторождений угля настоятельно требуют обеспечения безопасности электроустановок и бесперебойности электроснабжения. Специфические условия эксплуатации горного электрооборудования в сочетании с экстремальными климатическими и горно-геологическими условиями месторождений в районах Крайнего Севера заставляют считать проблему электробезопасности исключительно актуальной. Эксплуатация горного электрооборудования в условиях отрицательных температур характеризуется низкой работоспособностью и малым сроком службы, что, в свою очередь, требует больших, а зачастую и неоправданных трудовых и материальных затрат на ремонты.
Электробезопасность должна строиться не только на учете параметров организма человека как объекта поражения, но главным образом на создании безопасных эксплуатационных и внешних условий, которые исключали бы возможность возникновения электрической цепи через организм человека.
Научные исследования влияния внешних факторов на электробезопасность на разрезах Севера с учетом его особенностей проводились не во всех северных регионах. Существующие методы расчета и контроля заземляющих устройств электрооборудования на угольных предприятиях Севера оказались недостаточно совершенны. Таким образом, при разработке открытых месторождений в северных районах страны с суровыми природно-климатическими условиями требуются особые пути решения проблемы электробезопасности. Решению этих задач посвящается настоящая работа.
Диссертация отражает результаты исследований, выполненных автором в период с 1999 по 2004 годы на горно-добывающем предприятии разрезе «Не-рюнгринский» ОАО ХК «Якутуголь».
Целью работы является снижение электротравматизма путем уточнения методики расчета заземляющего устройства и обоснование организационно-технических мероприятий по повышению электробезопасности на угольных разрезах Севера.
Идея работы заключается в установлении и использовании зависимостей безопасности производственного объекта от определяющих его факторов для разработки уточненной методики расчета заземляющего устройства и обоснования организационно-технических мероприятий, повышающих электробезопасность горного электрооборудования.
Задачи исследований:
исследовать состояние электробезопасности на горнодобывающих предприятиях Севера;
разработать уточненную методику расчета заземляющих устройств на угольных предприятиях, расположенных в зоне вечной мерзлоты;
- исследовать влияние внешних факторов на электробезопасность на угольных предприятиях, расположенных в зоне вечной мерзлоты;
- разработать комплекс организационно-технических мероприятий, повы
шающих электробезопасность на угольных предприятиях, расположенных в зо
не вечной мерзлоты.
Методы исследований, использованные в работе:
метод системного и структурно-функционального анализа;
методы экспериментальных исследований;
методы анализа результатов наблюдений с использованием аппарата теории вероятности и математической статистики.
Научные положения, выносимые на защиту:
- критерием электробезопасности на угольных предприятиях в условиях
вечной мерзлоты является напряжение прикосновения с учетом его зависимо
сти от удельного сопротивления грунта;
число отказов в работе электрооборудования зависит от концентрации пыли в воздухе и уровня вибрации;
предельная длина кабельных линий, обеспечивающая безопасную для человека величину тока замыкания на землю, равна 1к « 3,5 км, при двухступенчатой системе защиты и а 1к « 2,5 км, при трехступенчатой системе защиты;
- для повышения электробезопасности и улучшения селективности, ограни
чить до трех единиц количество подключенного карьерного электрооборудова
ния к одной линии, отходящей от шин распределительного устройства;
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
достаточным объемом исходной статистической информации;
сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с доверительной вероятностью 0,8-0,9, установленных на основе методов теории вероятности и математической статистики;
- положительными результатами внедренных на разрезе «Нерюнгринский»
комплекса организационно-технических мероприятий.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлен новый критерий электробезопасности, учитывающий влияние природно-климатических факторов, геоэлектрической структуры грунта, величина удельного сопротивления земли;
разработан новый метод расчета заземляющего устройства для условий Крайнего Севера;
установлена зависимость электробезопасности на угольных предприятиях Севера от природно-климатических факторов, горнотехнических условий, длины питающих кабелей, количества подключаемого оборудования;
- разработан комплекс организационно-технических мероприятий, позво
ляющий повысить электробезопасность на угольных предприятиях Севера.
Личный вклад автора состоит:
- в выявлении основных причин несовершенства расчета сети защитного за
земления в условиях Крайнего Севера;
в разработке уточненной методики расчета сети защитного заземления в условиях Крайнего Севера;
в определении оптимальной длины питающих кабелей, количества подключаемого горного оборудования, влияющих на электробезопасность на угольных предприятиях Севера.
в разработке и реализации организационно-технических мероприятий по повышению электробезопасности труда на разрезе «Нерюнгринский».
Практическая ценность работы состоит в разработке новой методики расчета сети защитного заземления, необходимой для практического использования на угольных разрезах Крайнего Севера, определении оптимальной длины питающих кабелей и количества подключаемого горного оборудования, выявлении зависимостей количества отказов электрооборудования от уровня вибрации и концентрации пыли в воздухе, а также в разработке организационно-технических мероприятий по повышению электробезопасности на разрезе «Нерюнгринский» ОАО ХК «Якутуголь».
Реализация выводов и рекомендаций работы заключается в том, что
разработанные автором методика расчета сети заземления и комплекс органи
зационно-технических мероприятий по повышению электробезопасности вне
дрены на разрезе «Нерюнгринский» ХК ОАО «Якутуголь», Отдельные положе
ния диссертационной работы используются в учебном процессе Технического
института (филиала) государственного образовательного учреждения высшего
профессионального образования «Якутского государственного университета
им. М.К.Аммосова», при чтении курса лекций по дисциплине «Электроснабже
ние». . ' а
8 Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на заседании кафедры Электропривод и автоматизация промышленных установок Технического института (филиала) Якутского Государственного Университета; на научном семинаре Технического института (филиала) Якутского Государственного Университета; на Техническом совете ОАО ХК «Якутуголь»; на Республиканской научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых» (Якутск, 2003 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность - многоуровневый аспект: превентивные меры и методы» (Пенза, 2003 г.); на международной научно-практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (Пенза, 2004 г.); на 10-й Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 2004 г.); на Республиканской научно-практической конференции «Пути повышения решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых юга Якутии» (Нерюнгри, 2004 г.), в сборнике научных статей Горного информационно-аналитического бюллетеня в издательстве Московского Горного Университета (Москва, 2005 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 3-х приложений, изложенных на 154 страницах, содержит 50 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 120 наименований.
Специфика условий горного производства на Севере
Особое место, занимаемое горнодобывающей промышленностью в ряду других отраслей в части проблем охраны труда, обусловлено наличием особых, специфических условий производства, оказывающих влияние на состояние производственного травматизма. Эти особые условия горного производства достаточно многочисленны, начиная от микроклиматических условий и кончая техническими особенностями применяемого оборудования и условиями его эксплуатации. А районы Крайнего Севера - это концентрация экстремальных грунтовых и климатических условий.
Наиболее характерной особенностью климата Якутии является суровость и резкая континентальность: продолжительная зима с сильными ветрами и температурой до -55С и короткое лето с температурой до +34С. Переходные периоды весны и осени весьма коротки. Преобладающее количество осадков (70 т-80% от годовой суммы) здесь выпадает в теплое время года (май - сентябрь). Абсолютное колебание температур, которое испытывают на себе люди и техника в течение года достигает 80 н- Ю0С. Средняя месячная скорость ветра составляет 0 -6 м/сек. Абсолютная скорость ветра достигает более 20 м/сек. Средняя относительная влажность воздуха колеблется от 54% до 89%. Снежный покров удерживается с октября до середины мая. Значительный холодовой раздражитель делает условия труда гигиенически нежелательными. Выполнение физической работы в плотной спецодежде и длительное время (в течение всей смены) пребывание в неблагоприятных микроклиматических условиях (факторы температуры и влажности) ухудшает процесс терморегуляции у горнорабочих. Напряжения терморегуляторных функций работающих повышают опасность поражения электрическим током.
Вся территория Якутии, за исключением юго-западной части, расположена в зоне вечной мерзлоты, мощность которой колеблется от нескольких десятков метров до 400 + 600 м и более. Многолетнемерзлые грунты обладают рядом специфических особенностей: низкая электропроводность мерзлой толщи и в ряде случаев явно выраженный характер изменения электропроводности по глубине, наличие наряду с горизонтальными наклонных и вертикальных границ раздела слоев, значительные изменения параметров электрической структуры грунта в зависимости от сезона. Суточные изменения температуры распространяется, как правило, не глубже 0,6 + 0,8 м. При этом поверхностные слои грунта не только изменяют свою температуру, но и подвергаются циклическому переходу из мерзлого состояния в талое, и обратно. Все эти факторы определяют серьезные трудности в расчетах и выполнении заземляющих устройств, как од-ного из условия обеспечения электробезопасности.
Горно-геологические условия месторождения сложные [79]. Так, на разрезе «Нерюнгринский» ГУП «Якутуголь» углевмещающие породы характеризуются высокими прочностными свойствами на сжатие - асж, изменяется в пределах от 600+800 до 1200+1700 кг/см . Крепость вскрышных пород изменяется от 2,5 до 10,2. Крепость вмещающих пород изменяется от 3,9+6,9 до 16,7+20,0, а на глубине 300 м крепость вмещающих пород достигает максимальных величин 15,4 + 16,7 (для песчаников) и 11,7 + 20,0 (для алевролитов). Определенные осложнения обуславливаются сложностью строения угольных пластов и значительной неустойчивостью мощности пластов.
Содержание свободной кремнекислоты в зоне углей находится на уровне 55,4 + 59,3 %. Таким образом, угли с зольностью свыше 18% являются силико-зооопасными. Принимая во внимание высокое содержание кварца в породах внутрипластовых прослоев и довольно высокую материнскую зольность угля, можно утверждать, что при их отработке механизированными комплексами си-ликозоопасность существенно возрастет. Полуколичественным спектральным анализом в углях пластов установлены бериллий, а также потенциально токсичные элементы: ванадий, хром, никель, свинец. Они присутствуют в углях в малых концентрациях, но в отдельные моменты добычи угля могут превысить суммарно допустимые пределы при вдыхании и заглатывании пыли в воздухе более 1 мг/м . В связи с этим необходимо осуществлять постоянный контроль содержания «малых» элементов в добываемых углях. Угли изменяют свойства микроорганизмов, что может повлиять на развитие, распространение и исход гнойно-воспалительных процессов у рабочих. В связи с увеличивающейся глубиной карьера (до 300 м) возникает проблема загазованности воздуха. Наличие угольной пыли также ухудшает атмосферу. Все эти факторы приводят к повышению утомляемости человека и общему ухудшению его функционального состояния.
Работа горно-транспортного оборудования связана с повышенным уровнем шума и вибрацией. Шум на уровне 90 дБ считается своеобразной границей комфортных условий, однако уровень шума на большинстве рабочих мест машинистов буровых станков и экскаваторов превышает норму на 10 - 15 дБ. В условиях шума уменьшается внимание, затрудняется выполнение точных работ. Работники, подверженные постоянному воздействию шума, находятся в возбужденном состоянии, у них нарушается нервно-психическое равновесие. Под влиянием вибрации в организме наступают различные органические и функциональные изменения. Под действием вибрации работник становится раздражительным, быстро устает, у него появляется сонливость или бессонница, уменьшается работоспособность, возрастает время простой и сложной реакции.
Горное дело характеризуется специфическими условиями трудоемкости, а также 12-ти часовая рабочая смена на данном предприятии, заставляет считаться с фактором усталости.
Защитное заземление, его нормирование, характеристики
Защитное заземление всех металлических частей электроустановок (включая оболочки кабелей), т.е. преднамеренное электрическое соединение с землей нетокопроводящих частей, нормально не находящихся под напряжением, посредством централизованных и местных заземляющих устройств является наиболее распространенной и простой мерой защиты в случае перехода напряжения на нетоковедущие части. При передвижном характере горных работ и грунтах с большим удельным электрическим сопротивлением эффективность заземления определяется возможностью контроля целостности и сопротивления разветвленной цепи заземления. Принцип действия защитного заземления состоит в снижении напряжения прикосновения ипр, вызываемого током однофазного замыкания на землю, до допустимых значений по условиям безопасности [28, 32, 36]: где U3- напряжение заземлившейся фазы; «, =——— = 1-— 1- коэффициент напряжения прикосновения, показывающий во сколько раз потенциал заземли-теля больше потенциала на корпусе относительно земли (зависит от формы по D тенциальной кривой заземлителя); а2= - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения в переходном сопротивлении растеканию ног человека, рп- удельное сопротивление верхнего слоя грунта под ногами человека, Ом-м; оь, - коэффициент, учитывающий, что только часть 10-20%) тока однофазного замыкания протекает через заземлитель, а большая часть тока проходит по магистральной сети заземления и через емкость в неповрежденные фазы, минуя заземлитель. При обрыве цепи заземления, о;3 достигает значений 0,9-1, при этом увеличивается величина напряжения прикосновения и уровень электробезопасности понижается, поэтому для повышения электробезопасности необходим автоматический контроль целостности (непрерывности) электрически связанной общей цепи заземлению Так как ток, протекающий через тело человека, обусловленный напряжением прикосновения, определяется из соотношения 1Ч = np/R , с учетом вышеприведенной формулы (2.8) имеем: В сети с изолированной нейтралью ток замыкания на землю определяется в основном общей емкостью сети по отношению к земле, уровнем сопротивления изоляции, а также возможными дополнительными сопротивлениями в цепи замыкания. Рассмотрим схему (рис.2.10), иллюстрирующую действие защитного заземления.
При замыкании фазы на корпус ток через тело человека определяется выражением [107, 119]: Выражение показывает, что чем меньше значение R3,, тем меньше ток через человека. Таким образом, создавая между корпусом и землей металлическое соединение большой проводимости, достигают того, что ток, проходящий через тело человека, включенного параллельно этому соединению, при касании им пробитого корпуса становится не опасным для жизни. Чтобы исключить опасность двойного замыкания на землю, заземляющие устройства в электрически связанной сети одного напряжения обычно соединяют между собой или выполняют совместно. При этом вместо двойного замыкания на землю происходит двухфазное короткое замыкание, которое отключается максимальной токовой защитой. Например, при повреждении фазы А в первом объекте (рис.2.11) фазное напряжение на втором объекте возрастает в Тзраз и достигнет линейного напряжения, что может вызвать пробой фаз В или С второго объекта и, следовательно, двойное замыкание на землю, при котором напряжение прикосновения При равных сопротивлениях заземления R3i =R32 и линейном напряжении ил=380В, ипрл=ипр.2=190В. При обрыве цепи заземления прикосновение человека к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, равносильно прикосновению к токо-ведущей фазе сети. То есть данная формула (2.10) является одним из основных выражений для оценки напряжения прикосновения к заземленному корпусу, оказавшемуся под напряжением, и выбора параметров карьерных устройств защитного заземления. Карьерное заземление, как правило выполняется общим для электроустановок напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. На карьерах заземлению подлежат металлические части корпусов электрических экскаваторов, буровых станков, насосов, конвейеров, станин и кожухов электрических машин, трансформаторов, выключателей, вторичных обмоток измерительных трансформаторов, приводов электрической аппаратуры, каркасы щитов управления и распределительных щитов, корпусов прожекторов осветительной аппаратуры и кабельных муфт и др.
Влияние устройств контроля и защиты на электробезопасность
Уровень эксплуатационной технологичности и контролеспособности электрооборудования являются прямыми предпосылками к электропоражению работающих. В работе был проведен анализ существующих устройств контроля и защиты в сетях до и выше 1000 В.
Сети напряжением до 1000 В. Контроль изоляции и отключения в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью осуществляется с применением устройств защиты от утечек тока на землю, которая должна реагировать: а) на снижение только активной составляющей сопротивления изоляции сети; б) на симметричные и несимметричные снижения сопротивления изоляции; в) на касание человека к токоведущим частям.
Время срабатывания основной защиты не должно превышать 0,2 с. Защита не должна срабатывать при коммутационных переходных процессах. Для непрерывного контроля сопротивления изоляции в сетях переменного тока используют две принципиальные схемы: схемы с наложением на контролируемую сеть оперативного постоянного тока; схемы на выпрямленных токах контролируемой сети, так называемые вентильные схемы.
Основным недостатком всех вентильных схем - весьма малое значение чувствительности (РКЗН-Н51).
Отечественной промышленностью выпускаются аппараты защиты типа УАКИ, АЗАК, в которых применяются вентильные схемы непрерывного контроля активного сопротивления, они оснащены устройствами компенсации. Компенсация осуществляется при помощи индуктивности дросселя, включенного между общей точкой конденсаторов, соединенных в звезду, и землей. В аппаратах защиты АЗАК компенсация, как и в УАКИ, осуществляется также дросселями насыщения, однако их индуктивность настраивается в резонанс с емкостью сети автоматически при помощи специальных регуляторов.
Считалось, что величина тока через тело человека, случайно прикоснувшегося к фазе сети, снижается в 1,5-2 раза при наличии компенсации. Но при асимметрии емкостей сети относительно земли (а она практически всегда имеет место) ток через тело человека при наличии компенсации может быть больше тока при ее отсутствии. Таким образом, компенсация не приводит к желаемому эффекту. Схема аппаратов из-за введения в них элементов для компенсаторов усложнена настолько, что их эксплуатация представляет большие трудности. Выход из строя большинства элементов схемы этой аппаратуры остается незамеченным и сеть - без защиты до очередной поверки. Сложность схем является причиной многократных ложных срабатываний аппаратов. Но самый главный недостаток состоит в том, что наличие в схеме элементов автоматической компенсации токов приводит к резонансным перенапряжениям, пробоям изоляции кабелей и электрооборудования.
Приборы контроля изоляции типа РУВ и 0-4 (отклономер изоляции) действуют по принципу наложения на контролируемую сеть оперативного тока, создаваемого посторонним источником энергии. Обычно в качестве такого источника применяется понижающий трансформатор с вентилями, собранными по схеме двух- или однополупериодного выпрямления.
В измерительной цепи таких схем, кроме тока постороннего источника энергии, проходит переменный ток, вызванный напряжением контролируемой сети. Для его ослабления применяют различные фильтрующие сопротивления. В зависимости от рода фильтрующих сопротивлений различают схемы с индуктивным и емкостным фильтрами. Недостатком схем контроля изоляции с индуктивными фильтрами является трудность отстройки схемы от влияния на их работу переменного тока. Применение вентильных схем понижает чувствительность прибора.
УЗО - устройство защитного отключения. Время отключения 0,1-0,2 с. Устройство реагирует на токи небаланса, возникающие при различных повреждениях, связанных с замыканием на землю и при повреждениях изоляции. Основными элементами устройства являются кольцевые трансформаторы тока. (ТА). Защитное отключение можно принять как в качестве единственной меры защиты, так и основной совместно с дополнительным заземлением или занулением. Применение УЗО связано с большими техническими трудностями: во-первых, требуется большое количество устройств защитного отключения, во-вторых, токи короткого замыкания, достигающие сотен ампер (а УЗО рассчитано на миллиамперы), вызывают изменение магнитных свойств пермалоевых сердечников трансформаторов тока УЗО, что приводит к их расстройке по токам срабатывания. При применении УЗО в сети с заземленной нейтралью ток через тело человека при однополюсных прикосновениях будет определяться сопротивлением заземления нейтрали, а в сетях с изолированной нейтралью - сопротивлениями изоляции и емкостями сети относительно земли.
Сети напряжением свыше 1000 В. Уровень безопасности в карьерных сетях 6 - 10 кВ в значительной мере зависит от устройств защиты. Одним из путей решения этой проблемы при прикосновении человека к токоведущим частям является использование весьма быстродействующих защитных устройств.
В зависимости от места установки применяют следующие типы защит: для первой ступени защиты, устанавливаемой в индивидуальных приключательных пунктах электроприемников - приборы защитного отключения однофакторного действия, основанные на токовом принципе; для второй ступени защиты, устанавливаемой на подстанции (распредустройстве) - приборы защитного отключения двухфакторного действия, предпочтительно направленного действия; для резервной защиты, устанавливаемой на подстанции, - защитное отключение однофакторного действия, реагирующее на появление напряжения нулевой последовательности. Для сети, состоящей из кабельных линий, в качестве резервной защиты допускается использовать устройства контроля активного сопротивления изоляции.
Число ступеней защиты от замыканий на землю зависит от схемы электроснабжения, но их не должно быть более трех. Для обеспечения продольной селективности каждая последующая ступень защиты отстраивается от предыдущей (при ее отказе) с выдержкой времени 0,3-0,35 с. Суммарное время отключения всех ступеней с учетом максимального времени отключения основной защитой 0,2 с не должно превышать 0,7 с для двух ступеней защиты и 1 с - для трех ступеней.
Совершенствование систем блокировки в электроустановках
Практика эксплуатации устройств защитного отключения показывает, что все случаи неправильной работы могут быть квалифицированы по причине нарушения следующих видов надежности: аппаратной (отказы в элементах схемы и приборов); действия (ложное срабатывание из-за помех режима или недостаточной чувствительности); эксплуатационной (система обслуживания и поверок). Иногда отказы в работе происходят при нарушении сразу нескольких видов надежности.
Так например, применяемые на разрезе «Нерюнгринский» комплектные распределительные устройства серии ЯКНО, которые могут эксплуатироваться при температуре от - 40С, так как практически все современные приключа-тельные пункты, обладающие необходимыми защитами изготовлены для эксплуатации в диапазоне температур от - 25С до +40С и поэтому не могут применяться в районах Крайнего Севера, оборудованы масляными выключателями (время отключения выключателя - 0,1 с), у которых со снижением температуры увеличивается вязкость масла и возрастает сопротивление в механизмах, что приводит к снижению скорости отключения выключателя и как следствие к аварии (нарушение аппаратной надежности). Согласно ПУЭ при температуре окружающего воздуха ниже -30С требуется подогрев шкафов с масляными выключателями. Однако эффективность подогревательных устройств для выключателей наружной установки низка. Это объясняется трудностью обеспечения хорошего подогрева масла и тем, что при периодических нагреваниях и охлаждениях выключателей, связанных с работой нагревательных устройств, образуется водяной конденсат, снижающий качество масла в выключателе. В силу приведенных недостатков масляный выключатель относится к числу ненадежных элементов в системе карьерного электроснабжения. Необходимо применение вакуумных, электромагнитных и других выключателей.
Также неправильная работа ячейки ЯКНО происходит и из-за нарушения такого вида надежности как - действие. Рассмотрим схему приключательного пункта (рис. 4.4). Питание оперативных цепей пункта ЯКНО осуществляется от трансформатора напряжения ТН, присоединяемого к общим с силовой схемой шинам [13], отключающая часть схемы выполняется с реле минимального напряжения РН прямого действия или с электромагнитом отключения ЭО, включение которого на схеме показано штриховой линией. Реле максимальной токовой защиты РМ1 и РМ2 питаются от трансформаторов тока ТТ1 и ТТ2, токовое реле защиты от однофазных замыканий на землю ЭТД - от трансформатора тока нулевой последовательности ТНП2, а остальная часть схемы - от трансформатора напряжения ТН типа НТМИ-6. Недостатком схемы с реле минимального напряжения является следующее. При магистральных схемах питания, когда от одной линии питается несколько экскаваторов, будут иметь место необоснованные отключения экскаваторов при достаточно глубоких кратковременных понижениях напряжения, вследствие к.з. на смежных ответвлениях, пусков мощных двигателей соседних экскаваторов. Схема (рис. 4.4) с отключающим электромагнитом не отвечает полностью также требованиям надежности при понижениях напряжения питания. Предположим, что произошло однофазное замыкание на землю в кабеле, отходящем от данного приключательного пункта, в тот момент, когда в результате любой из указанных выше причин напряжение на вторичной стороне трансформатора напряжения в приключательном пункте оказалось ниже напряжения срабатывания элементов схемы вторичной коммутации. При этом, хотя реле ЭТД сработает и замкнет свой контакт в цепи промежуточного реле РП, само реле РП не сработает, может отказать электромагнит отключения ЭО. На шинах питающей подстанции напряжение при этом может снизится незначительно. Следовательно, произойдет неселективное отключение всей питающей линии защитой от однофазных замыканий на землю со стороны подстанции. Предлагается следующий способ повышения надежности подобных схем защиты и автоматики.
В схему вводятся дополнительный повышающий трансформатор и реле напряжения косвенного действия, которое своими контактами переключает схему на питание через дополнительный трансформатор при понижениях питающего напряжения. На рис.4.5 показано включение такого трансформатора Тр в схему ЯКНО-6. Коэффициент трансформации трансформатора должен быть равен 2-3. Уставка реле РН должна быть принята 0,8 + 0,85 UH. Если напряжение питания окажется ниже этой величины, то реле РН отпадет и своими переключающими контактами подключит схему ко вторичной обмотке трансформатора Тр. При нормальном уровне напряжения в сети питание схемы осуществляется напрямую, от трансформатора напряжения ТН. Данная схема содержит минимальное число дополнительных элементов и значительно надежнее. Поэтому она может быть рекомендована к применению.
Повышение чувствительности защит за счет усложнения схем снижает вероятность их безотказной работы. Для повышения функциональной надежности аппаратуры защиты необходимо применять схемы с самоконтролем неисправности основных цепей. Безопасность и надежность карьерного электроснабжения существенно повышается при схемах АПВ (автоматического повторного включения) оборудованных устройствами для автоматического контроля сопротивления изоляции сети перед включением. С помощью этих устройств автоматически контролируется сопротивление изоляции отключенного присоединения относительно земли и запрещается его включение (или повторное включение) при уменьшении сопротивления изоляции ниже допустимого значения. Применение устройств однократного АПВ в совокупности с устрой ствами контроля уровня изоляции упрощает отыскание мест повреждений в разветвленных сетях при неселективных действиях защиты от однофазных замыканий на землю. В случае ложного действия защиты одновременно отключается несколько линий, которые снова вводятся в работу устройствами АПВ присоединений, не имеющих повреждений. Линии же, на которых действительно имеются повреждения, остаются отключенными, так как их устройства контроля изоляции дают «запрет» на срабатывание устройств АПВ.
