Файл: Дубинский, И. М. Электроснабжение передвижного оборудования при открытой добыче угля [практ. пособие].pdf

двигатели, используемые как автотрансформатор. При выборе между сварочным трансформатором с дросселем и сварочным генератором следует предпочесть сварочный генератор, который допускает более плавную регулировку тока в широком диапа­ зоне.

Величины тока и напряжения при прогреве кабелей на барабанах не должны превышать значений, приведенных в табл. 24.

Т а б л и ц а 24

Ток, напряжение и время прогрева трехфазным током кабелей с медными жилами на напряжение 6 кв

величины следует понизить на 5— 10%.

Приведенные в таблице значения тока соответствуют началу прогрева, в конце значения тока прогрева можно рассчитать по формуле

Максимально допустимая величина нагрева жил гибких ка­ белей с резиновой изоляцией равна +65°С. В то же время фактически достигаемый нагрев, который не должен превышать приведенного значения, зависит не только от величины элек­ трической нагрузки, но и от конкретной марки кабеля, числа слоев его на барабане, плотности навивки, соотношения диа­ метра и длины шейки транспортного барабана, температуры окружающей среды. Кроме того, навитый на барабан кабель нагревается неравномерно: больше нагреваются внутренние слои, а меньше — внешние и те, которые расположены ближе к щекам. Поэтому приведенные в табл. 24 значения являются ориентировочными, Во время прогрева кабеля следует уста*

1Ö0

новить постоянное дежурство и периодически контролировать его температуру. Необходимо также принять меры пожарной безопасности: предусмотреть огнетушители, песок, лопаты и т. п.

§ 4. Влияние эксплуатационных факторов на характеристики кабелей и анализ их повреждений

Во время эксплуатации кабель испытывает механические, атмосферные и электрические воздействия.

При перемещении экскаваторов без кабельных барабанов кабель подвергается значительным растягивающим нагрузкам, а также трению о грунт, крутым изгибам и кручению. Кроме того, по нему ударяют куски горной массы, выпадающие из ковша и разлетающиеся при взрыве, и, наконец, при небрежной эксплуатации, на него наезжают гусеницы экскаватора, авто­ транспорта и т. п.

Атмосферные условия (температура, влага, солнечная радиа­ ция, озон) в основном портят шланговую оболочку кабеля. Изо­ ляция жил испытывает влияние этих факторов лишь в концевых заделках. При нагреве жил электрическим током происходит старение изоляции, ухудшающей ее качество.

Суммарное воздействие указанных факторов изменяет элек­ трические и физико-механические параметры элементов кабеля, вызывает проколы, трещины, раздиры, вырывы, истирание шланга, растяжение, утончение и снижение электрических ха­ рактеристик жильной изоляции, обрывы резины, экранов, жил

состояния кабеля, при котором дальнейшая его эксплуатация недопустима по правилам технической эксплуатации и техники безопасности вследствие оголения жил, снижения сопротивления изоляции ниже нормируемой величины и т. п.

Общая схема воздействий на кабель и вызываемые ими последствия показаны па рис. 39.

Кратковременные случайные ударные нагрузки, приводящие к разрушению кабеля, происходят в основном из-за наездов, раздиров, рывков и т. д. При применении кабельных барабанов большая часть таких нагрузок исключается, остаются лишь механические деформации, связанные с размоткой и намоткой кабеля на барабан (изгиб, кручение, растяжение) и ограничен­ ные по величине специальными устройствами. Сохраняется также нагрев током нагрузки и влияние метеорологических условий. Указанные факторы действуют систематически и посте­ пенно снижают механические и электрические параметры ка­ беля, вызывают его старение, влияющие на долговечность и безотказность. При этом повреждения носят характер износа: растрескивание оболочки, снижение эластичности, ухудшение

электрических показателей изоляции и т. и. Степень воздействия систематических факторов на характеристики кабелей в усло­ виях их эксплуатации с кабельными барабанами может быть оценена заранее, как и эффективность мероприятий по повы­ шению показателей надежности.

Следует отметить, что старение кабельных резин имеет место и при эксплуатации кабелей без кабельных барабанов. Но при этом сроки службы кабелей определяются в основном механи­ ческими повреждениями и относительно малы. Поэтому сни­ жение характеристик кабелей из-за его старения не может проявиться в полной мере.

Изоляция и защитная оболочка экскаваторных кабелей выполняются из специальных кабельных резин. Их старение является следствием окислительной деструкции каучука или результатом его структурирования. Исследованию процесса ста­ рения и влиянию па него различных факторов посвящены мно­ гочисленные работы советских и зарубежных авторов. Из этих работ следует, что для гибких силовых кабелей, эксплуатируе­ мых на разрезах, наиболее важное практическое значение имеют тепловое и атмосферное старение и воздействие механических напряжений.

Т е п л о в о е с т а р е н и е . В течение продолжительного вре­ мени, иногда исчисляемого годами, кабели находятся под воз­ действием тепла окружающей среды и образовывающегося в токопроводящих жилах при передаче электрической энергии. Поэтому нагрев является одним из главных и постоянных фак­ торов, сопутствующих эксплуатации кабелей и снижающих их механические и электрические параметры. Скорость процесса теплового старения зависит от состава резин, технологии изго­ товления и конструкции кабеля, температуры нагрева резины и некоторых других причин.

Влияние на интенсивность старения резины типа каучука, являющегося основой резиновой смеси, обусловливается особен­ ностью его строения. В натуральном каучуке, имеющем линей­ ную структуру, преобладает процесс деструкции. При тепловом ■старении такие резины размягчаются, предел прочности при разрыве и эластичность их снижаются, а электрические харак­ теристики, улучшаясь в течение короткого периода, затем резко

ухудшаются.

Более стойки к тепловому старению резины на основе син­ тетических каучуков, обладающие разветвленной структурой, что обусловливает большее структурирование. Но они также теряют эластичность, хотя их электрические показатели в про­ цессе старения улучшаются.

Наряду с типом каучука существенное влияние на параметры резины оказывают наполнители. Так, показатели шланговых резин, наполненных термической и ламповой сажами, находятся во времени несколько выше, чем показатели резин с газовой и

4* ЮЗ

печной сажами. Вулканизирующая группа одного состава может увеличивать процесс окисления, а другого — замедлять его. Та­ ково же влияние и некоторых других ингредиентов.

Изменение параметров резин в процессе старения зависит также от конструкции самого кабеля и токопроводящих жил.. Медь диффундирует в толщу изоляции, окисляя ее и ускоряя старение. При луженой жиле процесс протекает медленнее. Вол­ нистая поверхность жил способствует наличию внутри кабеля воздуха, отрицательно влияющего на качество изоляции. Боль­

из-за наличия в пей некоторых веществ, проникающих в изо­ ляцию и ухудшающих ее характеристики.

Изучение изменения характеристик кабельных резин при различных температурах показывает на определенную зависи­ мость старения от температуры, причем процесс проходит тем интенсивнее, чем она выше.

В кабельной промышленности в СССР и за рубежом для оценки качества резины приняты ускоренные методы теплового старения, заключающиеся в следующем. Образны установленной формы помещают в термокамеру и выдерживают определенное время при заданной температуре, после чего устанавливают изменения, происшедшие с резиной. Снижение механических параметров оценивают коэффициентами старения по разрывной прочности К1 и относительному удлинению К2:

СГ-2

Кі = Оі

(39)

к 2 =

где см и Е I — соответственно разрывная прочность и относи­ тельное удлинение резины до старения; а2 и Е2— то же, после старения.

Для испытаний ускоренными тепловыми методами использу­ ют образцы иных, чем в готовых кабельных изделиях, размеров, не защищенные от атмосферного кислорода шланговой оболоч­ кой, а также не подверженные воздействию других факторов, влияющих на процесс старения. Поэтому условия ускоренногостарения отличаются от естественных и определение точногосрока службы по полученным результатам невозможно. Из­ вестны попытки установить соотношение между результатами тепловых испытаний образцов и старением кабелей в эксплуа­ тационных условиях. Однако из-за большой погрешности они пригодны лишь для ориентировочных расчетов.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте кабель­ ной промышленности (ВИИИКП) проводят исследовательские

104