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

мер: «Берегись провода!». Эта стенка оболочки с внут­ ренней стороны перекрыта стеклом толщиной 8—10 мм.

В оболочке смонтированы три электрические лампы. Обо­ лочка снабжена наружным винтом для заземления.

Для подсоединения ламп должен применяться одно­ жильный провод марки ПРГ сечением не менее 2,5 мм2. Корпуса сигналов заземляются проводом марки ПРГ или стальной полосой 40X4 мм. В том случае, если в сигналах со стороны питания (от контактного или сиг­ нального проводов) нет предохранителей, сечение про­

вода, соединяющего лампу сигнала с рельсами (обрат­

ный провод) должно быть больше сечения питающего провода. Это требование вытекает из следующих сооб­

ражений: если сечение обратного провода будет меньше сечения питающего, то при коротком замыкании питаю­ щего провода с корпусом обратный провод может пере­ гореть и корпус сигнала окажется под напряжением Прикосновение к такому корпусу будет представлять опасность. Обратный провод должен ограждаться ме­ таллическим коробом или трубами на высоту не менее 1,5 м. Присоединение обратного провода, служащего

одновременно и заземлителем корпуса сигнала, произ­ водится сваркой.

Защитное отключение. Выше указывалось, что опас­ ность поражения при эксплуатации контактных электро­ возов может быть значительно уменьшена осуществле­ нием непрерывного контроля за состоянием изоляции контактного провода и защитного отключения этого про­ вода при прикосновении к нему человека.

Непрерывный контроль сопротивления изоляции шахтных электрических сетей переменного тока, осуще­ ствляемый при помощи реле утечки РУВ, значительно

повысил безопасность эксплуатации электрооборудова­ ния и кабелей в подземных выработках угольных шахт

и оказал весьма благоприятное влияние на повышение эксплуатационного напряжения в системе подземного электроснабжения.

В настоящее время имеются попытки, давшие поло­ жительные результаты, осуществить защиту от утечек в шахтных сетях высокого напряжения.

Очевидно, что осуществление защиты от утечек в контактных сетях постоянного тока также позволит зна­ чительно повысить безопасность эксплуатации откатки

40

контактными электровозами и решить вопрос о повыше­ нии напряжения для контактных электровозов.

Наличие в шахтах неизолированного контактного

провода, служащего для питания контактных электро­ возов, и глухое соединение с заземленными рельсовыми путями второго зажима этой цепи делает весьма акту­ альным осуществление защиты от утечек в контактном проводе. Защита от утечек в этом случае может пре­ дупредить случаи поражения человека при прикоснове­

нии к контактному проводу, воспламенение крепи или неогнестойких материалов, находящихся вблизи кон­ тактного провода, и значительные потери электрической

энергии из-за токов утечки. Кроме того, при этом мо­ жет быть осуществлена надежная защита от короткого

замыкания. Актуальность защиты от утечек в контакт­ ном проводе определяется, с одной стороны, значитель­ ной протяженностью контактной сети и, с другой сторо­

ны, большой доступностью ее для прикосновения чело­ века и отсутствием до настоящего времени механиче­ ского ограждения контактного провода.

Для контактных сетей постоянного тока с заземлен­ ным одним проводом невозможно создать схему защиты, способную отличить токи утечки от токов нагрузки, как это сделано в защите сетей переменного тока с изоли­

стемы фильтров, запирающих путь оперативному току через нагрузку.

В настоящее время известно несколько схем, разра­ ботанных для осуществления защитного отключения. За­ щитные действия этих схем основаны на том, что время отключения контактного провода при прикосновении к нему человека мало (порядка 0,2—0,3 сек). В течение

этого времени прикосновение к проводу под напряже­ нием не представляет большой опасности. После отклю­ чения постоянного (рабочего) тока прикоснувшийся к проводу человек остается под действием оперативного

напряжения. Однако это не представляет опасности для человека, поскольку оперативное напряжение невелико. Кроме того, повышенная частота (обычно применяется для этих целей) значительно уменьшает опасность при­ косновения.

41

Схема, разработанная доктором техн, наук профес­ сором Р. М. Лейбовым (ДИИ). Работа схемы (рис. 12)

основана на принципе непрерывного контроля сопротив­

ления между контактным проводом и землей. Основ­ ными элементами этой схемы являются: четыре по­ стоянных сопротивления Г\, г%, г3 и г4, образующие

Рис. 12. Схема защиты от поражения электрическим током, построенная на принципе непрерывного контроля сопротивления утечек

схему моста, в диагонали которого включена обмотка

реле 1Р и источник оперативного напряжения повы­ шенной частоты Е (2 кгц).

Сопротивления гь Гг, г3 и г4 подобраны так, что нормально ток в обмотке реле 1Р отсутствует.

При прикосновении человека к контактному проводу или возникновении утечки равновесие токов моста на­ рушается, что приводит к срабатыванию реле 1Р. Это реле размыкает свои н. з. контакты в цепи промежуточ­ ного реле 2Р, которое выключает линейный контактор К.

После прекращения соприкосновения человека с кон­ тактным проводом или исчезновения утечки равновесие токов моста восстанавливается, и контактор К вклю­ чается снова.

Защита настроена таким образом, что отключение контактного провода происходит тогда, когда ток, про­

ходящий через человека, превышает предельно безопас­ ное значение (0,030 а) [10].

42

Параметры схемы защиты могут быть подобраны таким образом, что контактный провод будет вклю­

чаться только при появлении электровоза на данном участке пути. При отсутствии электровоза контактный провод будет отключаться. В этом случае безопасность эксплуатации контактной сети будет повышена.

Рис. 13. Схема защиты от поражения электрическим током с применением потенциального способа заграж­ дения

Для компенсации ухудшения изоляции контактного провода в схеме предусмотрено регулируемое сопротив­ ление. Конденсатор Сг компенсирует емкость контакт­

ного провода относительно окружающих пород. Конден­ сатор Сз ограждает аппаратуру защиты от постоянного тока. Контактный провод от тяговой подстанции и от электровозов отделен фильтрами. Описанная схема была проверена в лабораторных условиях и на поверхности шахты № 10-бис треста Куйбышевуголь комбината Сталинуголь.

До настоящего времени рассматриваемая схема за­ щиты не получила распространения из-за некачествен­ ных фильтров (заградителей), которые должны обладать

малым сопротивлением для постоянного тока и боль­

43

которого заключается в том, что источник э. д. с., вклю­

чаемый в заграждаемую сеть, имеет ту же величину и частоту, что и источник сигнального (оперативного) напряжения. При встречном их действии ток в заграж­

даемой сети и в источнике сигнального напряжения весьма мал.

Контактная сеть питается от ртутного выпрями­ теля РВ, установленного на тяговой подстанции, через дроссель Др. Сигнальное напряжение 12 в и 3050 гц подается в контактную сеть от лампового генератора ЗГ

через последовательный фильтр и измерительный транс­ форматор, вторичная обмотка которого включается в

отключающее устройство. Генератор сигнального на­ пряжения ЗГ включается между контактным проводом и землей. На электровозе также установлен загради­ тель.

Проверка эффективности применения и работоспо­ собности этой схемы в лабораторных условиях дала положительные результаты. Защитные свойства схемы не зависят от числа электровозов, действующих на ли­ нии [11].

3. Предупреждение опасности взрыва газа или угольной пыли

При эксплуатации контактных электровозов в газо­

вых шахтах первой и второй категории, а также опас­ ных по пыли (в порядке, предусмотренном § 259 дей­ ствующих Правил безопасности) при определенных обстоятельствах возможно возникновение опасности взрыва газа (метана) или угольной пыли. Поэтому мон­ таж и эксплуатация электрооборудования откатки кон­ тактными электровозами должны осуществляться с уче­ том этого вида опасности.

Взрыв может произойти в том случае, если в руд­ ничной атмосфере содержание газа или угольной пыли,

находящейся во взвешенном состоянии, достигнет взрыв­ чатой концентрации и, кроме того, появится источник нагрева в виде электрических искр или дуги, а также

тела, нагретого до температуры 650—-750°.

Рудничная атмосфера считается взрывоопасной, если в ней содержится от 4 до 14% метана или 30—35 а взрывчатой угольной пыли на 1 м3 воздуха.

44.

При содержании 2% метана наличие пыли в коли­

честве 3—5 а на 1 м3 воздуха также делает рудничную атмосферу взрывоопасной.

Из рассмотрения условий, при которых возможен взрыв газа или угольной пыли, выработаны следующие средства и мероприятия, осуществление которых может предотвратить эту опасность.

1. Улучшение проветривания горных выработок с целью уменьшения количества метана в рудничной атмосфере до безопасной величины.

щейся в рудничной атмосфере во взвешенном состоянии.

Перечисленные мероприятия окажутся более эффек-’

тивными при наличии приборов и устройств для кон­ троля за концентрацией метана (метан-реле) и пыли (пылемерное реле). Эти приборы могут дополняться устройствами сигнализации или автоматического отклю­ чения электрических установок при нарушении венти­ ляции, а также при наличии опасной концентрации метана или пыли.

3. Предотвращение искрения, возникновения элек­ трической дуги и нагрева частей электрооборудования до опасной температуры.

Искрение и электрическая дуга могут возникнуть между токоприемником и контактным проводом, а также между колесами электровоза и рельсами при следую­ щих обстоятельствах:

а) отрыв токоприемника от контактного провода из-за несовершенства конструкции и неудовлетворитель­ ного состояния контактной сети и токоприемника и не­ правильного включения электровоза или ведения поезда; б) разрыв цепи тока или изменение его величины при переходе токоприемника с одного участка контакт­ ного провода на другой, на котором напряжения нет или напряжение отличается от напряжения первого

участка.

Отрыв токоприемника от провода может происходить при слабом натяжении последнего и наличии резких перегибов в вертикальной плоскости, выступающих гу­ бок подвесных зажимов, слабых пружин, прижимаю­ щих токоприемник к контактному проводу, а также резких толчков при пуске и движении электровозов.

45

Искрение между рельсами и колесами электровоза чаще всего происходит при нарушении стыковых со­ единений рельсов.

Натяжение и подвеска контактного провода должны

обеспечивать нормальное взаимодействие между прово­

дом и токоприемником при любых практически воз­ можных скоростях движения электровоза.

Для обеспечения надежного токосъема, особенно при больших скоростях движения электровоза, необходимо, чтобы контактный провод располагался на одинаковой высоте, определяемой условиями безопасности, над уровнем головки рельса и имел определенное натя­ жение. При слабом натяжении контактный провод бу­ дет иметь большую стрелу провеса, в результате чего движущийся токоприемник в отдельных местах может отрываться от провода, при этом в местах отрыва об­

разуются искры или дуга, опасная в отношении взрыва и пожара. Кроме того, возникшая дуга обжигает по­ верхности провода и токоприемника.

При частом возникновении электрической дуги в одном и том же месте может произойти перегорание контактного провода. После кратковременного отрыва

токоприемник ударяется в провод, вызывая механиче­ ское разрушение провода и системы подвески.

Токосъемная (нижняя) поверхность контактного про­ вода должна быть гладкой, не иметь выступающих ча­ стей, которые могли бы быть причиной отрыва токо­ приемника от провода.

Состояние самого токоприемника также может явиться причиной искрения. Токосъемная дуга токо­ приемника должна быть гладкой, не иметь зарубин и шероховатостей. Особенно нужно следить за тем, чтобы

на вставке не было резких прорезей, которые могут

вызвать поломку токоприемника и обрыв контактного провода.

Нормальная эксплуатация электровозов предусмат­ ривает выполнение следующих основных требований:

а) не разрешается превышать расчетную нагрузку

электровоза; б) для каждого участка в зависимости от типа при­

меняемых вагонеток и состояния рельсовых путей дол­ жен быть определен вес поезда (число вагонеток в со­

ставе);

46 .

моженного электровоза, запрещается применять меха­ ническое торможение до тех пор, пока рукоятка главного барабана не поставлена на нулевую позицию;

д) торможение электровоза противотоком запре­ щается;

е) изменение направления движения электровоза можно производить только после остановки его. Если во время движения электровоза произойдет выключение напряжения с контактной сети или сработает автомат, то рукоятку главного барабана необходимо перевести в нулевую позицию и только после этого включить автомат.

Что же касается искрения при переходе токоприем­

ника с одного участка (секции) на другой, на котором

напряжения нет или напряжение отличается по вели­

чине от напряжения первого участка, то оно неизбежно, если такой переход осуществляется при потреблении тока электровозом.

Искрение возможно при переходе участкового изо­ лятора, вентиляционных и противопожарных дверей, а также при переходе токоприемника с одной секции кон­

тактного провода на другую, питающуюся от самостоя­ тельного источника (секция независимого питания).

Рассмотрим мероприятия, осуществление которых в каждом отдельном случае позволит предотвратить ис­ крение.

Наличие изоляционной вставки, разделяющей два соседних участка контактной сети, требует прохождения изолятора с выключенными электродвигателями во из­ бежание появления электрической дуги. Для этого не­ обходимо устанавливать участковые изоляторы в та­

ких местах, где водитель электровоза легко может за­ ранее выключить двигатели и проехать изолятор по инерции, не опасаясь остановки электровоза под изо­

лятором.

Поэтому не рекомендуется ставить участковый изо­ лятор вблизи погрузочных и приемных пунктов, раз-

мино'вок, на затяжных подъемах и в других местах,

47