Файл: Сумин И.Ф. Обеспечение безопасности эксплуатации рудничных контактных электровозов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 51
Скачиваний: 0
|
Для определения тока |
замыкания в |
выражение (23) |
||
вместо /?к. з необходимо |
подставить сумму сопротив |
||||
лений |
|
|
|
|
|
где |
/?п. и — сопротивление поврежденной изоляции; |
на |
|||
|
/?3 — сопротивление |
защитного |
заземления |
||
|
подстанции (практически — сопротивление |
||||
|
растеканию заземлителей); |
|
|
|
|
|
Яз. р — переходное сопротивление от земли к рель |
||||
|
сам и сопротивления самих рельсов; |
|
|||
|
/?0 — сопротивление отсасывающих |
проводов. |
|
||
t." |
Величина /?п. и может |
быть близкой |
к нулю, |
что |
|
при прочих равных условиях определяет наибольшее
значение /3.
■ Рассматривая вопрос с точки зрения защитного за земления, необходимо принять /?п. и — 0.
Тогда формула (23) примет вид
/R3 + R3 р + Ro \
*п. с I 1 + |
+ #3. р + Яо |
\^эф /
обозначим
+ Ro ~ Rn. с + Rs. р Д- Ro-
Эта величина для данной подстанции и сети является известной величиной. Подставляя. это обозначение в
формулу (24), получим
_ X
3 “ R + R3 ’
■откуда
Для цепи заземления можно написать
80
Тогда:
^(/?+^3)=z^x. х; А-3
A3 Аз
^/? + t/3-A1/7x.x. A3
Умножив левую и правую части этого выражения на 7?3, получим
U3R + U3R3 = k^LR. хЯз
или
U3R = R3(kiUx. х — LJ3).
Откуда
Устройство защитного заземления, обеспечивающего безопасную величину U3 , принципиально возможно, но,
как будет показано ниже, сопряжено со значительными
трудностями.
С другой стороны, создание на подстанции заземле
ния с малым R3 приводит к появлению большой разно
сти потенциалов U3.p между ходовыми рельсами и точ ками земли, потенциал которых может быть принят
равным нулю. Так как R3.P |
является для |
данной сети |
|
величиной постоянной, |
то |
|
|
U3. = I3R3. |
(26) |
||
растет с увеличением |
/3, в |
свою очередь |
увеличива |
ющегося при уменьшении R 3 .
Определим численное значение защитного заземления для тяговой подстанции с одним ртутным выпрямителем РМНВ-500. Для этого выпрямителя имеем: напряжение холостого хода f/x.x=305 в, номинальное напряжение при нагрузке £7 н = 275 в, номинальный выпрямленный ток /н = 500 а.
6 И. Ф. Сумин |
81 |
Найдем значение
R — Rn. с 4- Rs. р 4- Ro-
Для определения |
величины сопротивления тяговой |
||
подстанции вначале найдем постоянную |
|||
ух. |
|
305-275 |
П1Г1О |
X. X |
= |
= 0,109. |
|
е =-------------------- |
|||
t/н |
|
275 |
|
Тогда сопротивление |
тяговой подстанции составит |
||
Rn. е |
|
0,109-275 |
Апс |
=--------------- |
= U,Uo. |
||
|
н |
500 |
|
Переходное сопротивление от земли к рельсам и со противление самих рельсов можно принять [10].
Rs. р = 0,15 ом.
В качестве отсасывающего кабеля примем 500 м одножильного кабеля сечением 120 мм2, тогда
Ro = 0,5-5,1 ■ 10-2 = 0,0255 ом.
Полное сопротивление составит Я = 0,06 -ф 0,15 4-0,0255 = 0,1815 ом.
Если принять напряжение прикосновения 40 в и ко эффициент прикосновения а=0,25 [6], то напряжение защитного напряжения должно быть не более
U3 = — = 160 в,
0,25
тогда по формуле
64. х = (1 4 ®)
получим
L/x. Х= 1,05(1 4-0,109)275 = 322 в,
а по формуле (25)
Rs = д |
1— 0,1815 = 0,18 ом. |
1,05-322- 160
82
Сопротивление растеканию трубчатого заземлителя, рекомендованного Правилами безопасности (длиной
150 см |
и диаметром |
3,5 |
см), |
помещенного |
в |
крепкий |
||
глинистый |
сланец |
с |
удельным |
сопротивлением |
||||
6-10 |
ом • см. |
6'10"3 |
In------ = 4,9 ОМ, |
|||||
г> = Р |
In 4/ = |
|||||||
|
|
|
|
|
.4-150 |
. |
~ |
, |
|
2nZ |
d |
2-3,14-150 |
3,5 |
|
|
|
|
Для выполнения защитного заземления с сопротив лением растеканию 0,18 ом потребуется забить 28 труб чатых заземлителей.
При осуществлении такого заземления напряжение
на рельсах |
|
|
7?3 |
=U3R^= 160— = 136 в. |
|
р |
R3 |
о,18 |
Вблизи рельсов потенциал земли повышен вследствие |
||
протекания тока |
к рельсам, |
поэтому напряжение шага |
будет меньше 136 в, но величина его может быть значи тельной и представлять опасность для обслуживающего
персонала.
Специальное защитное заземление в подземных тяго вых сетях напряжением 275 в с малым сопротивлением растеканию в силу указанных причин не применяется.
Для обеспечения безопасности в тяговых сетях не обходимо принимать меры для сведения всех замыканий на землю к кратковременным коротким замыканиям и предусматривать автоматическое отключение повреж денной сети.
Для этого необходимо оболочки всех аппаратов, включенных в тяговую сеть (секционные разъединители, сигнальные устройства) надежно соединять с ходовыми рельсами. Проводник, соединяющий оболочку с рельса ми, должен противостоять токам короткого замыкания, не перегорая. В этом случае вероятность прикосновения к оболочкам электрооборудования, получившим опасный потенциал, резко снижается. Эта мера в сочетании с применением изолирующих решеток, ковриков создает необходимые условия безопасности.
Замыкания на землю в распределительных устрой ствах постоянного тока следует рассматривать с точки
6* 83
зрения их действия на аппаратуру и кабели, что в под
земных выработках имеет особо важное значение.
В том случае, когда замыкание на землю происходит по цепи, обладающей малым сопротивлением, а ток за мыкания на землю достаточно велик, автоматическое
отключение поврежденной установки не требует спе
циальных устройств.
Рис. 23. Схема включения реле зазем ления:
/ — заземляющий контур; 2 — реле |
заземления; |
|
3 — положительная шина; |
4 — отрицательная |
|
шина; 5 — отсасывающая |
линия; |
— ходовые |
рельсы |
|
|
В том случае, когда замыкание на землю произошло по цепи с малым сопротивлением, ток замыкания будет достаточно велик и вызовет автоматическое отключение поврежденного участка сети защитой от т. к. з. Однако при замыканиях на землю через значительные переход ные сопротивления токи могут иметь небольшую вели
чину, не обеспечивающую действие защиты от коротких замыканий, и протекать длительно, представляя реаль ную опасность в отношении поражения й пожара.
Опасность токов замыкания на землю может быть
предотвращена путем устройства специального заземля ющего контура (рис. 23), к которому должны присоеди няться части аппаратов, металлические каркасы и дру гие устройства, на которых могут иметь место замыка ния при повреждении изоляции на стороне постоянного
84
тока. Этот заземляющий контур через два реле зазем ления соединяется с контуром заземления переменного тока. Реле заземления регулируется на ток трогания
100 а.
Нормально реле заземления не обтекается током. При повреждении изоляции положительного полюса постоянного тока в сети заземления появится ток, реле срабатывает и через промежуточное реле воздействует на цепь управления агрегатов постоянного или перемен ного тока, а также на соответствующую сигнализацию.
Таким образом, заземление в электроустановках по стоянного тока должно осуществляться следующим образом:
1)оболочки всего электрооборудования тяговых под станций, а также металлические каркасы и другие устройства, на которых при нарушении изоляции может
появиться напряжение, должны соединяться с заземля
ющим контуром постоянного тока;
2)оболочки электрооборудования распределительных
ипитающих пунктов, секционных выключателей, броня кабелей, а также оболочки аппаратов и приборов кон
тактной сети должны соединяться с рельсами, исполь зуемыми в качестве обратного провода при откатке кон тактными электровозами;
3) защита от замыканий на землю питающих кабе
лей должна осуществляться по схеме, приведенной на рис. 2.
Не разрешается соединение заземления электроуста новок постоянного тока с общешахтной заземляющей сетью переменного тока.
V.БЛУЖДАЮЩИЕ ТОКИ И МЕРЫ БОРЬБЫ
СНИМИ
1. Общие сведения о блуждающих токах
Рельсовый путь и почву выработки, на которую уло жены рельсы, можно рассматривать как два параллель но соединенных проводника. Согласно закону Кирхгофа
для этого случая можно написать |
|
/ = / + /„. |
(25) |
т. е. ток в неразветвленной части цепи (контактный про
вод) равен сумме токов, |
протекающих по рельсам (/п) |
|
и по почве (/р ). |
|
|
Токи |
соответственно равны: |
|
где /?р и |
/?п — соответственно сопротивление рельсо |
|
вого пути и почвы. |
|
|
Из уравнений (26) имеем |
||
|
А> |
_Rn |
|
Iп |
R$ |
т. е. токи в рельсах и в почве распределяются обратно
пропорционально их сопротивлению.
Таким образом, чем больше сопротивление рельсо вого пути, тем больший ток будет возвращаться к под станции по почве, т. е. тем больше будут блуждающие токи.
Распределение блуждающих токов показано на рис. 24.
Блуждающие токи стремятся протекать по пути, имеющему наименьшее электрическое сопротивление.
86
Поэтому если вблизи рельсового пути имеются трубы,
кабели или другие проводники, то по ним будут проте кать блуждающие токи.
Рис. 24. Прохождение блуждающих токов
I
Рис. 25. Диаграмма распределения потенциалов от носительно земли
В таком проводнике, например трубе, блуждающие токи имеют две зоны (рис. 25): первая зона ab, в кото рой блуждающие токи имеют направление от рельсового пути, т. е. имеют отрицательный потенциал по отноше нию к рельсам; вторая зона Ьс—в этой зоне токи имеют
87
