Файл: Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции..pdf

на которого значительно Отличается от результатов измерений на переменном токе. Таким образом, методы измерений на по­ стоянном токе необходимы только для качественной оценки состояния изоляции, а сопротивление изоляции, измеренное на постоянном токе, может считаться лишь приблизительно харак­ теризующим истинное значение параметра изоляции, определя­ ющего условия электробезопасности.

Активное сопротивление изоляции достаточно точно опреде­ ляется по методу амперметра и вольтметра (методу МГИ), поз­ воляющему определить основные параметры изоляции по ре­ зультатам измерений на переменном токе. Многочисленные исследования показали приемлемость данного метода при его сравнительной простоте и удобстве в эксплуатации.

Величина тока, протекающего через тело человека при его прикосновении к токоведущим частям, определяется асимметри­ ей проводимостей изоляции фаз электроустановки. Метод КГРИ позволяет определить проводимости изоляции фаз и коэффици­ ент асимметрии для трехфазной сети с изолированной нейтралью. В основе этого метода лежит принцип создания определенного несимметричного режима, при котором нейтральная точка сме­ щается на середину вектора линейного напряжения.

Как показали исследования, результаты определения актив­ ной и реактивной проводимостей изоляции сети по методам МГИ и КГРИ довольно близко совпадают.

Рассмотренные методы позволяют определить полное, актив­ ное и реактивное сопротивления изоляции электроустановок.

Однако, этим методам присущи специфические погрешности и, так как методы требуют либо режим однофазного замыкания на землю, либо режим создания искусственного смещения нейт­ рали, что само по себе приводит к изменению сопротивления изоляции. При однофазных замыканиях на землю (метод МГИ) значения напряжений двух других фаз возрастают до величин линейного напряжения. При использовании метода КГРИ нап-

Других

2

Поскольку параметры изоляции определяются уровнем нап­ ряжения, подобные возрастания напряжений приводят к появ­ лению дополнительных токов через изоляцию данных фаз. Это обстоятельство, очевидно, вносит определенную погрешность в результаты измерений.

Выполненные исследования показывают нелинейность зави­ симости сопротивления изоляции от приложенного напряжения. Кроме того, параметры изоляции определяются рядом факторов, сопутствующих процессу эксплуатации электроустановок (влаж­ ность, температура и др.). Следовательно, схема замещения

137

изоляции должна включать в себя сопротивление, представлен­ ное нелинейным элементом (рис. 1).

Рис. 1. Схема замещения изоляции

В схеме рис. 1:

С1 — геометрическая емкость, определяемая размерами изо­ ляции;

С2 — эквивалентная емкость, определяемая процессами мед­ ленной поляризации;

R 2— активное сопротивление, обуслоленное качеством изо­ ляции;

/?3 — активное сопротивление, обусловленное наличием про­ водящих включений.

Из выше изложенного следует необходимость учета нелиней­ ной составляющей активного сопротивления изоляции и следо­ вательно, разработки метода, позволяющего ее определение. Результаты измерений в этом случае явились бы основанием для нормирования сопротивления изоляции шахтного электро­ оборудования и кабелей.

Выводы

1.Сопротивление изоляции, измеренное на постоянном токе, не определяет действительное состояние изоляции, а является лишь ее качественной характеристикой.

2.Активная составляющая полного сопротивления изоляции должна измеряться только на переменном токе, чтобы соответ­ ствовать действительным значениям, наблюдаемым в реальных условиях эксплуатации электроустановок.

3.Нелинейность активного сопротивления изоляции обуслав-

138

Ливает определенные погрешности при измерениях параметров изоляции на переменном токе. Представляется необходимым де­ тальное исследование данного вопроса и разработка рациональ­ ного метода измерений.

КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ И ЗАЩИТНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ

ДВУХПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

В. И. ЕМЕЦ (Днепропетровский горный институт)

Широкое внедрение в горной промышленности шахтных са­ моходных машин приводит к созданию разветвленных электри­ ческих сетей с применением гибких силовых кабелей, суммарная длина которых достигает до 1,5Д-3 км.

Результаты исследований в условиях шахт Джезказганского горно-металлургического комбината (ДГМК) показали, что сопротивление изоляции полюсов сети постоянного тока 600 В, находящейся в эксплуатации на различных шахтах колеблется от 13 до 80 кОм.

Эксплуатация в шахтных условиях, самоходных машин с не­ допустимо большими токами утечки объясняется отсутствием норм сопротивления изоляции разветвленных электрических се­ тей постоянного тока изолированных от земли и несовершен­ ством приборов защиты и непрерывного контроля сопротивления изоляции.

Анализ систем электроснабжения самоходных машин посто­ янного тока показывает, что упрощенная схема замещения элек­ трической сети может быть представлена в виде неуравновешен­ ного моста (рис. 1). При этом сделаны допущения вполне при-

с

139

емлемые для практических расчетов. В результате получена формула, определяющая сопротивление изоляции полюсов сети:

где

п — количество кабельных самоходных машин;

г — сопротивление изоляции участков сети, коммутационной аппаратуры и самоходных машин, нормированное ПУЭ и равное

0,5 МОм.

Ток утечки г0 самоходной машины представляет собой ток в диагонали cd неуравновешенного моста (рис. 1), определяе­ мый на основании теоремы Тевенена:

нувшегося к корпусу самоходной машины, зависит от величины

и------------ 5 Д _ )

Предельно допустимая величина Егд сопротивления изоля­ ции полюсов двухпроводной сети постоянного тока, изолирован­ ной от земли, получается как частный случай из формулы (3) при условии:

r u = 0; R3l = со (замыкание на корпус при обрыве заземля­

где i' — допустимый ток утечки.

Используя формулы (1) и (4), можно произвести расчет сети постоянного тока на безопасность от поражения электрическим током, т. е. определить предельно допустимое количество шахт­ ных самоходных машин.

Для обеспечения безопасности от поражения, электрическим током ДГИ разработано устройство контроля изоляции и защи­ ты двухпроводных сетей постоянного тока [1]. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.

140

В диагональ моста, образованного сопротивлениями плеч потенциометра 1, 2 и сопротивлениями изоляции полюсов сети относительно земли 3, 4, включен выпрямительный мост 5, на выход которого-подключен стабилитрон 6, собственно схема сравнения, построенная на диодах 7, 8 и обмотка.9 положитель­ ной обратной связи блокинг-генератора, выполненного на тран­ зисторе 11. Обмотка отрицательной обратной связи 10 подклю­ чена на эталонное напряжение и через регулятор уставки 12 на резисторе к блоку питания 13. От выходной обмотки 14 бло­ кинг-генератора через усилитель 15 сигнал подается на исполни­ тельный элемент 16 и устройство сигнализации 17. Для проверки исправности элементов схемы предусмотрено контрольное соп­ ротивление 18 и трехпозиционный переключатель 19. Для оценки общего состояния изоляции сети применен высокоомный вольт­ метр 20.

Рис. 2. Принципиальная схема устройства контроля изоляции и защиты двухпроводных сетей постоянного тока.

При одинаково хорошем состоянии изоляции полюсов сети мост, образованный сопротивлениями плеч потенциометра и изоляции полюсов сети уравновешен и на его диагонали напря­ жение отсутствует. По мере ухудшения изоляции положительно­ го или отрицательного полюса на выходе моста появляются по­ ложительный или отрицательный потенциал. С помощью выпрямителя 5, собранного по мостовой схеме, в цепь обмотки положительной обратной связи 9 блокинг-генератора подается сигнал постоянной полярности. Однако, сигнал на выходе бло­ кинг-генератора отсутствует, если напряжение Д/вХi) на обмот-

141

ке 9 меньше эталонного напряжения (UB,--2) на обмотке 10 цепи отрицательной обратной связи блокинг-генератора. Эталонное напряжение пропорционально критическому сопротивлению изоляции сети и регулируется с помощью регулятора уставки 12. По мере снижения уровня изоляции одного из полюсов сети увеличивается сигнал, поступающий в цепь обмотки 9 блокинггенератора. Когда уровень изоляции достигает критической ве­ личины, напряжение 7/,- Г повысится и станет UK ]>ЬГ„■>.- (с точностью ±504-100 мВ). В этот момент диод 7 отпирается и через обмотку 9 возникает положительная обратная связь. При этом диод 8 запирается и па выходе блокинг-генератора возни­ кают релаксационные колебания, поступающие на усилитель 15. Сигнал на выходе усилителя обеспечивает падежную работу исполнительного элемента 16, производящего отключение сети и устройства сигнализации 17. Регулирование уставки срабатыва­ ния защиты производится путем изменения величины эталонного напряжения, подаваемого через.диод 8 в цепь обмотки 10 отри­ цательной обратной связи блокинг-генератора.

Проверка исправности работы схемы осуществляется путем поочередного подключения к полюсам сети с помощью трехпо­ зиционного переключателя 19 контрольного сопротивления 18, имитирующего снижение изоляции сети до критической величины.

Устройство реагирует на фактическую величину токов утечек сети постоянного тока, питающей шахтные самоходные машины, которые могут возникнуть при несимметричном повреждении изоляции.

Результаты промышленных испытаний устройства в условиях шахт ДГМ1\ показали, что разработанное устройство, значитель­ но повышает безопасность эксплуатации шахтных самоходных машин, обеспечивает надежное срабатывание защиты при сни­ жении изоляции одного из полюсов сети до критической вели­ чины.

ЛИТЕРАТУРА

1. С. А. В о л о т к о в с к и й, В. Д. Фу р с о в , М. М. Бе л ый . И- И. Емец. Устройство для контроля изоляции и защиты двухпроводных се­ тей. Авт. сайд. № 353214. Официальный бюллетень Комитета но делам изоб­ ретений и открытий при Совете Министров СССР, № 29, 1972.

УСТРОЙСТВО к о н т р о л я и зол яц и и И ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧЕК ТОКА НА ЗЕМЛЮ ШАХТНЫХ ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ

С. А. СТАВИЦКИИ (Днепропетровский горный институт)

Защита людей от поражения электрическим током в шахт­ ных сетях напряжением до 1000 В должна осуществляться реле утечки с автоматическим отключением поврежденной сети [1].

112