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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 131

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В шахтных комбинированных (переменного трехфазного и постоянного тока) электрических сетях зарядных устройств кон­ троль изоляции и защитное отключение при опасных утечках тока осуществляется реле утечки типа РУВ-Зар. Реле изготавли­ вается в виде отдельного аппарата рудничного взрывобезопас­ ного исполнения и устанавливается рядом с магнитным пуска­ телем. Этими аппаратами в настоящее время комплектуется каждое зарядное устройство для тяговых аккумуляторных бата­ рей рудничных электровозов. Применение такой аппаратуры повышает безопасность эксплуатации зарядных устройств и спо­ собствует лучшему уходу за тяговыми аккумуляторными бата­ реями [2].

Однако реле утечки РУВ-Зар имеют ряд существенных недо­ статков. Так, исполнительным элементом этих аппаратов явля­ ется электромагнитное реле постоянного тока, работа которого зависит от степени влажности и запыленности атмосферы, наличия вибраций, деформации контактов и контактных пружин, угла установки аппаратуры. Наличие нормально искрящих кон­ тактов, замыкающих цепь управления коммутационного аппара­ та, требует заключения всего аппарата при его эксплуатации в пыльной и агрессивной среде шахтной атмосферы в оболочку. Таким образом, данная аппаратура защиты от утечек тока име­ ет относительно ненадежный исполнительный элемент и кон­ структивно выполнена в дорогостоящей и громоздкой взрывобе­ зопасной оболочке, что приводит к увеличению веса и габаритов устройства.

Другим недостатком является недопустимая длительность отключения поврежденной сети. В соответствии с требованиями Правил безопасности [1] общее время отключения при опасных утечках тока на землю не должно превышать 0,2 с. Как пока­ зали исследования, полное время отключения зарядного устрой­ ства от питающей сети пускателем серии ПМВИ составляет

0,29—0,30 с.

Указанные недостатки можно устранить, если не меняя общего принципа действия реле утечки РУВ-Зар, в его схему ввести чувствительный орган, воздействующий на бесконтакт­ ный исполнительный элемент, выполненный на управляемом вентиле-тиристоре. Это даст возможность повысить надежность, увеличить быстродействие срабатывания устройства защиты, а также позволит отказаться от громоздкой взрывобезопасной оболочки и, следовательно, уменьшить вес и габариты уст­ ройства.

Схема электрических сетей зарядного устройства серии ЗУК с устройством контроля изоляции и защиты от утечек тока изоб­ ражена на рис. 1.

Устройство защиты от утечек тока содержит источник опера­ тивного переменного тока ИОТ, один конец которого заземлен, а к другому последовательно присоединены выпрямительный

143


мост В, нагруженный резистором

R 1 п омметром.

Резонансный

LC фильтр параллельно-последовательного типа,

подключен к

контролируемой (защищаемой)

сети зарядного устройства

ЗУК-155/230, заряжающего аккумуляторную батарею АБ.

Рис. 1. Схема электрических сетей зарядного устройства серии ЗУК с устройством контроля изоляции и защиты от утечек тока.

Чувствительный орган устройства состоит из схемы сравне­ ния, построенный на диодах Д[ и Д2, блокинг-генератора на транзисторе Tj и импульсном трансформаторе ИТ, обмотки «>,, zv-, которого имеют общую точку и подключены к базе, а чобмотка w-j к коллектору транзистора TV Обмотка w4 является выходной.

Конструктивно чувствительный орган представляет собой искробезопасный бесконтактный логический элемент типа Т-203И. Питание логического элемента осуществляется от блока питания БП, имеющего источник эталонного напряжения, в цепь

которого включен резистор R2 для регулировки уставки за­ щиты.

Исполнительный элемент устройства — тиристор Т2 включен встречно-параллельно неуправляемому вентилю Дз в цепи управ­ ления промежуточного реле РП взрывобезопасного магнитного

144

пускателя серии ПМВИ. Управляется тиристор Т2 обмоткой w импульсного трансформатора ИТ.

Устройство защиты от утечек тока работает следующим об­ разом. При незначительном снижении сопротивления изоляции в цепи заряжаемой батареи от источника оперативного тока ИОТ протекает оперативный переменный ток частотой 25 Гц по цепи: выпрямительный мост В — резонансный фильтр LC — контро­ лируемая (защищаемая) сеть — место утечки — земля — ис­ точник оперативного напряжения ИОТ. От моста В выпрямлен­ ный оперативный ток проходит через резистор R\ и омметр 2, чем обеспечивается визуальный контроль величины сопротивле­ ния изоляции защищаемой сети. Контролируемое напряжение, снимаемое с резистора /?,, подается на один из входов схемы сравнения через диод Дь На второй вход схемы сравнения через

регулируемый резистор /?2 от блока питания БП

подается эта­

лонное напряжение,

определяющее величину уставки защиты.

В схеме сравнения

контролируемое

и эталонное

напряжения

сравниваются по величине.

напряжения

превышает

Если величина

контролируемого

величину эталонного напряжения, что имеет место при снижении сопротивления изоляции ниже заданного уровня уставки защиты или внезапном возникновении опасной утечки тока, диод Д 2 запирается, а диод Д 1 открывается и через обмотку w x возника­ ет положительная обратная связь, которая вводит в цепь базы

транзистора

Tj отпирающий

импульс тока. Блокинг-генератор

запускается

и в обмотке

возникает короткий импульс. Вы­

ходное напряжение блокинг-генератора в виде серии импульсов снимается с обмотки ®>4 и подается на управляющий электрод тиристора Т2, который открывается и шунтирует диод Дз, в ре­ зультате чего магнитный пускатель отключается и снимает пи­ тание с зарядного устройства, прекращая заряд аккумулятор­ ной батареи.

В исходном состоянии при отсутствии в защищаемой сети активных утечек тока, контролируемое напряжение меньше эталонного. В этом случае диод Д 1 заперт ,а диод Д2 открыт и за счет протекания тока по обмотке w2 возникает отрицатель­ ная обратная связь, препятствующая запуску блокинг-генерато­ ра. В таком состоянии устойчивого равновесия блокинг-геДера- тор может находиться сколь угодно долго. При этом тиристор Т2 закрыт, магнитный пускатель включен и происходит нормаль­ ный заряд аккумуляторной батареи.

Разработанное устройство защиты от утечек тока на землю обеспечивает отключение поврежденной сети при снижении изоляции на стороне постоянного тока до 2,1 кОм или при сни­ жен и иизоляции одной из фаз переменного тока до 3,3 кОм. Ре­ гулировка уставки защиты может осуществляться в широких пределах и не зависит от рода и величины напряжения присо­ единения емкостного фильтра.

Лист 10

145


Выполнение чувствительного органа и исполнительного эле­ мента практически безинерционными значительно сокращает собственное время срабатывания устройства защиты. Полное время отключения зарядного устройства ЗУК-155/230 от сети магнитным пускателем типа ПМВИ-23М при возникновении опасных утечек тока на землю составляет 0,18 с, что меньше допустимого по требованиям Правил безопасности.

Применение бесконтактного исполнительного элемента повы­ шает надежность и искробезопасность устройства защиты и поз­ воляет -изготовить его без каких-либо оболочек. Установочные размеры платы устройства защиты 200X200 мм, масса не более 5 кг. Плата таких размеров свободно размещается в корпусе зарядного устройства серии ЗУК любого типоразмера.

Встройка устройства защиты от утечек тока на землю в шкаф рудничного зарядного устройства повысит комплектность кон­ струкции, даст экономический эффект за счет сокращения пло­ щади преобразовательной подстанции подземного депо для ак­ кумуляторных электровозов.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. Изд-во «Нед­

ра», М., 1967.

Ж ел их о век ий X. М., К о л о с ю к В. П., К и з и-

2. Л е й б о в Р. М.,

мов А. А., П е т р е н к о

В. Д. Защита от утечек тока в электрооборудовании

шахтных зарядных устройств. Уголь Украины, № 4, 1971.

ОВЫПОЛНЕНИИ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

ВНЕКОМПЕНСИРОВАННЫХ СЕТЯХ 6-10 к В

И. М. СИРОТА (Институт электродинамики АН УССР)

Релейная защита от замыканий на землю в распределитель­ ных сетях, в частности, в некомпенсированных сетях 6—10 кВ, непосредственно влияет на надежность электроснабжения и бе­ зопасность обслуживания электроустановок. Значение указанной защиты особенно велико для предприятий горнорудной промыш­ ленности, эксплуатирующих передвижные электрифицированные механизмы. На протяжении ряда лет многими специалистами разрабатывались различные варианты выполнения данной за­ щиты, однако и на сегодняшний день в эксплуатации отсутству­ ют или имеются в недостаточном количестве устройства защиты, полностью удовлетворяющие всем требованиям.

Такому положению отчасти способствует недостаточная яс­ ность и отсутствие единого мнения по вопросам назначения дан­ ной защиты, предъявляемых к ней требований, размещения защитных устройств в сети и целесообразных принципов их выполнения. В настоящей статье делается попытка внесения определенности в эти вопросы на основе известных результатов исследований и данных эксплуатации (более подробные обосно­

146


вания некоторых изложенных ниже положений можно найти в литературе, список которой прилагается).

Подчеркнем, что под устройствами защиты от замыканий на землю, которые рассматриваются ниже, подразумевается только стационарная аппаратура, обеспечивающая автоматическое от­ ключение поврежденного участка сети или оборудования в случае замыкания фазы на землю. Наряду с такой аппаратурой, в се­ тях должны применяться защитные устройства, предотвращаю­ щие приближение человека или механизма на недопустимое расстояние к частям, находящимся под напряжением, а также некоторые другие устройства.

Назначение защиты от однофазных замыканий на землю

В сетях 6—10 кВ практически никакая защита (в указанном выше понимании) не может гарантировать благополучного исхо­ да в случае непосредственного соприкосновения человека или какого-либо передвижного механизма с частями, находящимися под напряжением. Вопреки бытующим представлениям, повыше­ ние быстродействия и чувствительности защиты может только несколько понизить вероятность тяжелых последствий прикос­ новения, но не устранить ее полностью. Ведь в момент прикос­ новения человека, независимо от параметров защиты, через его тело пройдет полный переходный емкостный ток замыкания на землю всей сети, достигающий большой кратности по отношению к установившемуся току (1). Для предотвращения электротрав­ матизма в указанных случаях необходимо тщательно соблюдать правила техники безопасности, а также применять специальные устройства, например, сигнализирующие о приближении челове­ ка или стрелы экскаватора к проводам линии высокого напря­ жения. Необходимо проводить дальнейшие разработки и иссле­ дования подобных устройств.

Никакая защита от замыканий на землю не может сработать в случае обрыва и падения провода воздушной линии на плохо проводящую поверхность, например, на сухой песок, если не выполнить какие-либо дополнительные мероприятия. К таким мероприятиям относится установка на опорах заземленных ко­ лец, с которыми провод соприкасается во время падения, благо­ даря чему обеспечивается срабатывание защиты.

Замыкание одной фазы на землю при достаточно малом переходном сопротивлении в месте повреждения практически не представляет опасности для людей. Однако при таком замыка­ нии возникают условия, при которых возможно замыкание на землю другой фазы в другой точке сети. Такие «двойные» замы­ кания на землю представляют наибольшую опасность, так как при них на двух заземляющих контурах распределяется почти полное линейное напряжение сети и, независимо от качества защитных заземлений, возникает большое напряжение шага. Поэтому должны приниматься все .возможные меры для предот­

10*

147


вращения двойных замыканий. К эффективным мерам, в пер­ вую очередь, относится быстродействующее отключение одно­ фазных повреждений. Из вышесказанного вытекает, что основ­ ным назначением защиты от однофазных замыканий на землю, конечной целью ее установки должно считаться предотвращение двойных замыканий на землю.

Наряду с защитой и мероприятиями, повышающими общий уровень эксплуатации сети, для данной цели должны применя­ ться устройства, ограничивающие перенапряжения при дуговых замыканиях на землю в сети. В этом отношении весьма эффек­ тивным является искусственное наложение активной составляю­ щей тока замыкания на землю порядка 50—100% от полного установившегося емкостного тока, например, с помощью корот­ козамкнутого трансформатора напряжения ИТМИ fl, 2J. При наложении указанного тока в 1,9—1,95 раза снижается так­ же напряжение на заземляющем контуре, а следовательно, и напряжения прикосновения и шага в случае неустойчивых замы-, каний [3]. Разумеется, при наложении дополнительного тока должны выполняться требования ПУЭ, касающиеся допустимых сопротивлений заземляющих устройств.

Требования, предъявляемые к защите К числу основных требований можно отнести: надежность действия, быстродействие, селективность, достаточную чувствительность

и стабильность параметров защиты.

Для обеспечения надежности защиты в целом должны при­ меняться достаточно надежные элементы ее устройств и, по воз­ можности, простые схемы. В соответствии с ПУЭ, требования быстродействия и селективности относятся к первой ступени защиты. Во всех случаях, помимо первой ступени защиты, долж­ на предусматриваться неселективная 2-я ступень, воздействую­ щая на отключение питающих шин (с небольшой выдержкой времени). В настоящее время можно считать достаточно малым и практически осуществимым время срабатывания первой сту­ пени защиты порядка — 20-^40 мс (без учета времени отключе­ ния выключателя, которое также должно быть небольшим).

Для обеспечения селективности защита должна быть надеж­ но отстроена от собственных емкостных токов неповрежденных присоединений, как в установившихся, так и в переходных ре­ жимах замыкания на землю в сети, от естественных смещений нейтрали в нормальных режимах, от возможных токов нагрузки

линий, в частности, от пусковых токов крупных

двигателей,

а

также от возможных помех различных видов.

 

 

Многообразие факторов, влияющих на селективность, учиты­

вается в методике экспериментальной проверки,

описанной

в

[ 10].

 

 

148