Файл: Сумин И.Ф. Обеспечение безопасности эксплуатации рудничных контактных электровозов.pdf

В соответствии с полученной расчетной длиной кон­ тактной сети для провода сечением 100 ли«2 находим т. к. з. — определяем по кривой, приведенной на рис. 19, т. к. з. для контактного провода сечением 100 лш2. Этот ток приблизительно равен 700 а.

Таким образом, величина т. к. з., полученная анали­ тическим путем, практически не отличается от величины, определенной по кривой.

3. Аппараты и схемы защиты рудничных тяговых

сетей от токов короткого замыкания

Опасные последствия коротких замыканий в подзем­ ных контактных сетях определяются величиной тока,

который зависит от приложенного напряжения и пере­ ходного сопротивления в месте короткого замыкания, а

также продолжительностью процесса короткого замы­ кания, зависящей от быстроты отключения поврежден­ ной сети аппаратами защиты.

Короткие замыкания в подземных контактных сетях можно разделить на две группы: металлические и дуго­ вые.

Металлические короткие замыкания чаще всего воз­ никают при соединении контактного провода с рельсами непосредственно (при обрыве контактного провода) или через проводник в виде металлической крепи или инст­ румента. В этом случае переходное сопротивление в ме­ сте короткого замыкания настолько мало, что практи­ чески им можно пренебречь.

Дуговые короткие замыкания представляют собой электрическое соединение разноименных проводников через электрическую дугу. Сопротивление электрической дуги не является величиной постоянной и колеблется в

широких пределах, что затрудняет определение точного значения действительного т. к. з.

Токи дуговых к. з. при прочих равных условиях

всегда меньше токов металлических к. з.

Таким образом, если уставка максимальной защиты выбрана по току металлического к. з., то при этом не

исключается возможность длительного протекания тока

дугового к. з. в неотключенной контактной сети, что в конечном счете может явиться причиной пожара в шах­ те. Поэтому к максимальной защите от т. к. з. должны

71

быть предъявлены требования в части обеспечения на­

дежного отключения минимального т. к. з., который

может возникнуть при дуговом коротком замыкании в наиболее удаленной точке защищаемого участка кон­ тактной сети, т. е. уставку тока необходимо выбирать по формуле (11).

В связи с этим правильное определение величины

наименьшего т. к. з., который может возникнуть при

эксплуатации контактной сети, в отношении безопасно­

сти имеет большое значение.

Определение минимального т. к. з. должно произво­ диться с учетом всех факторов, могущих повлиять на снижение его величины, при этом должно учитываться

понижение напряжения на шинах тяговой подстанции вследствие протекания т. к. з. При расчете число рабо­ тающих на подстанции преобразовательных агрегатов и линий, питающих данную подстанцию, должно прини­

маться минимально возможным, так как при этих усло­

виях возможно наибольшее снижение напряжения на

шинах подстанции при коротком замыкании, а следо­ вательно, и минимальное значение т. к. з. Кроме того,

врасчетах необходимо учитывать снижение напряжения

всети переменного тока, которое может быть в нор­ мальных условиях эксплуатации, а также падение на­ пряжения в электрической дуге.

При расчетах т. к. з. все рельсовые пути, проложен­ ные в одной выработке, принимаются соединенными па­ раллельно, также принимаются соединенными парад-, дельно и все контактные провода, подвешенные в этой выработке.

Правильный выбор коммутационной и защитной ап­

эксплуатации откатки контактными электровозами. Для защиты тяговых подстанций от перегрузок и

т. к. з. могут применяться максимальные автоматические выключатели типа А со временем отключения 0,1 — 0,25 сек. Такие выключатели в дальнейшем будем назы­

вать небыстродействующими. Быстродействующие авто-;

магические выключатели типа ВАБ имеют время отклю­ чения 0,015 сек. [13].

Для оценки защитных свойств автоматических вы­

72

ключателей несколько подробнее рассмотрим процесс отключения контактной сети при коротком замыкании.

При коротком замыкании ток в цепи возрастает от нуля до установившегося значения весьма быстро и при­ ближенно определяется следующим соотношением [14]:

Рис. 20. Кривые нарастания тока корот­ кого замыкания при отключении быст­ родействующим выключателем

На рис. 20 изображены две кривые изменения тока при отключении одной и той же короткозамкнутой цепи небыстродействующим (кривая /) и быстродействующим (кривая [I) выключателями.

Полный процесс отключения т. к. з. может быть раз­ делен на четыре характерные части:

Продолжительность отрезка зависит от параметров цепи и уставки тока выключателя. Для обоих выключа­ телей это время одно и то же, так как по условию их уставки равны, а цепь одна и та же. Величина этого отрезка времени не зависит от конструкции выключа­ теля.

73-

ления напряжения на контактах выключателя (точка Б).

Величина t2 определяется конструкцией выключателя. Чем /2 меньше, тем лучше выключатель.

Собственное время отключения быстродействующих выключателей измеряется тысячными долями секунды,

тогда как это время небыстродействующего вы­ ключателя составляет 0,1—0,2 сек.

Точка Б соответствует расхождению главных контак­ тов быстродействующего выключателя, в это время между последними возникает электрическая дуга, со­ противление которой увеличивает общее сопротивление цепи к. з. По мере расхождения контактов сопротивление дуги увеличивается, что ограничивает величину т. к. з.,

который в некоторой точке В достигает своего макси­ мального значения.

Отрезок времени /3 называется «временем ограниче­ ния тока». Величина этого отрезка при прочих равных

условиях определяется конструкцией выключателя и

крутизной кривой нарастания тока.

Отрезок времени /4 носит название «времени гашения дуги». За это время дуга растягивается магнитным дуть­ ем, попадает в пространство дугогасительных камер и угасает. Величина т. к. з. за время /4 резко снижается до полного прекращения.

В точке Г происходит разрыв дуги. Крайне необхо­ димо, чтобы перед разрывом дуги скорость уменьшения тока снижалась, при этом исключается возможность

значительных перенапряжений в момент разрыва т. к. з.

Важным свойством быстродействующих выключате­

лей является их способность ограничивать максимальное

значение тока/к. таху протекающего в цепи короткого замыкания, при больших его установившихся значениях

/у ; это свойство определяется отношением /к',тах: чем

меньше интервал времени t2 + t3, тем больше'увыключа­

тель может ограничивать максимальное значение т. к. з. /к. max по сравнению с установившимся его значением /у.

Применение быстродействующих выключателей по­

74

зволяет настолько быстро отключать контактную сеть при коротких замыканиях, что практически исключается

возможность возникновения пожара в шахте.

При применении небыстродействующих автоматиче­ ских выключателей т. к. з. успевает вырасти до значения практически равного установившемуся (точка Д) и про­ текает в течение некоторого времени, пока контактная сеть не будет отключена.

При монтаже и эксплуатации автоматических вы­

ключателей весьма важно следить за тем, чтобы их уставка тока отключения всегда была выбрана в соот­ ветствии с фактическими параметрами защищаемой се­ ти. В этом случае автоматы оправдают свое назначение, так как будут своевременно отключать возникающие короткие замыкания и предупреждать возможные ава­ рии.

Уставка тока отключения автоматических выключате­ лей должна быть такой, чтобы [15]:

1.Толчки тока, могущие возникнуть при нормальной

эксплуатации электровозов, не вызывали отключения автоматов.

2.Ток при коротком замыкании в любой точке за­ щищаемой контактной сети вызывал отключения авто­ матов.

Для выполнения первого условия необходимо, чтобы

уставка тока отключения 7о превышала наибольший ра­ бочий ток контактной сети 7Р. max на 15—25%.

Выполнение второго условия может быть обеспечено, если ток отключения 70 будет составлять 0,8—0,9 от ми­

Во многих случаях одновременное выполнение обоих условий оказывается невозможным в силу того, что зна­ чение /к.у. min СЛИШКОМ мало ПО сравнению с7р. max . По­ скольку 7р. шах , зависящий от 'числа и мощности дейст­ вующих электровозов, не может быть уменьшен, необ­ ходимо принимать меры к увеличению 7K.y. min.

75

Увеличение минимального тока короткого замыкания может быть достигнуто:

1.Увеличением сечения элементов тяговой сети (кон­

тактного провода и рельсового пути).

2.Раздельным питанием секций контактного прово­

да от отдельных пунктов (рис. 21).

Вразработанной схеме предусмотрено секционирова­ ние контактного провода, что позволяет повысить на­ дежность действия защиты от т. к. з.

Выше указывалось, что для защиты от т. к. з. в фи­ дерных и секционных питателях предусмотрено приме­ нение токового реле Чистяковского электротехнического

контактный мост 2 и закрепленных на общем основа­ нии 3. Регулировка уставки тока реле достигается при помощи оттягивающих пружин 4 изменением воздушного зазора между якорем и сердечником реле. Изменение натяжения пружин осуществляется вращением дисков 5. Реле в отключенном состоянии фиксируется защелкой 6.

На дисках нанесены цифры (300, 400, 500, 650, 800),

соответствующие величине уставки тока.

Регулировка реле сводится к установлению цифры на диске 5, соответствующей заданной уставке тока от­ ключения, против указателя 7.

Рассматриваемое реле предназначено для примене­ ния в сетях переменного тока. При использовании этого реле в сетях постоянного тока уставка должна быть уменьшена на 17% 2.

Следует иметь в виду, что цифры на дисках реле

соответствуют уставке тока отключения при двух вит­ ках на сердечнике реле.

Изменяя число витков на сердечнике, можно умень­ шить или увеличить пределы регулировки реле (табл. 10).

1 Реле предназначено для защиты от т. к. з. трехфазных сетей переменного тока.

2 По данным Чистяковского завода.

76

I

Подстанция Л

77

Таблица 10

4. Защита от замыкания на землю 1

На преобразовательных подстанциях, питающих руд­ ничные тяговые сети, отрицательный полюс постоянного тока присоединен при помощи отсасывающих кабелей к рельсам. При замыкании на землю, возникшем в ре­ зультате нарушения изоляции элементов распредели­ тельного устройства на напряжение 275 в, связанных с положительными шинами подстанции, появляется ток, который, проходя через землю, попадает в рельсы и возвращается через отсасывающие кабели к отрица­ тельной шине подстанции.

В отношении безопасности обслуживающего персона­ ла желательно создать защитное заземление, которое

Этот параграф дан по С. Г. Блантеру [4].

78

е— постоянная;

е=------------------- :

U*. х — напряжение холостого хода преобразователь­

ных агрегатов; для металлических ртутных выпрямителей {7х.х — 3и5 в.

Постоянная е характеризует повышение напряжения

на шинах подстанции при переходе от режима номиналь­ ной нагрузки к режиму, близкому к холостому ходу.

Для вычисления тока короткого замыкания сопро­ тивление преобразовательных агрегатов удобно пред­ ставить в виде эквивалентного сопротивления подстан­ ции, которое можно найти как отношение падения на­ пряжения ((/х.х-Д) при номинальной нагрузке к

току номинальной нагрузки

Из выражения

Цсх-^н

S = ---------------------

£/н

имеем

e£7H = tA.x-l/H

или

t/x.x = t/H(l+e).

Тогда

п. с —

7»