Разработка методов и средств по техническому обеспечению электробезопасности в коротких сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В
жүктеу/скачать 0,49 Mb.
|
amurgalinov samat toktamysovich
| В четвертой главе проведены исследования состояния изоляции и устройств защитного отключения в короткой сети напряжением до 1000 В.
Анализ проведенных исследований состояния изоляции как у нас в стране, так и за рубежом, показал, что исследования состояния изоляции в коротких сетях напряжением до 1000 В не проводились. Кроме того, из общего количества эксплуатируемых коротких сетей значительную долю занимает горнодобывающая отрасль. Так например, питание электроприемников напряжением до 1000 В экскаваторов производится по короткой сети, при этом не исследованы технические параметры устройства защитного отключения по отношению к защищаемой короткой сети напряжением до 1000 В. Следует отметить, что используемые устройства защитного отключения на экскаваторах не соответствуют техническим параметрам, так как они разработаны для шахтных электрических сетей напряжением до 1000 В. Шахтные сети содержат значительные протяженности кабельных линий, которые обладают емкостью, при этом полная проводимость соизмерима с емкостной проводимостью изоляции сети. В этой связи следует провести исследования состояния изоляции в трехфазной электрической короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторе. Без проведения экспериментальных исследований использование устройств защитного отключения на экскаваторах в сетях напряжением до 1000 В нецелесообразно. На основе числовых значений параметров изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь и тока однофазного замыкания на землю можно произвести оценку работы устройства защитного отключения на экскаваторе. Экспериментальные исследования параметров изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь и тока однофазного замыкания на землю позволяют оценить состояние сети напряжением до 1000 В с точки зрения электробезопасности производства работ при эксплуатации экскаваторного электрооборудования. В качестве устройств контроля изоляции, предусмотренных ПТБ, на исследуемых экскаваторах на Екибастузских угольных разрезах применяются реле утечки типов УАКИ и РУ-2М, которые по причине несоответствия технических возможностей этих аппаратов защит к параметрам изоляции электрических сетей экскаватора не выполняют защиту людей от поражения электрическим током. Опыт эксплуатации горного электрооборудования, а также в соответствии с требованиями “Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах” (ПБ) положительно рекомендованы в качестве устройства защитого отключения реле утечки типа УАКИ, которые по своим техническим характеристикам предназначены для шахтных участковых сетей напряжением до 1000 В. Шахтные сети напряжением до 1000 В содержат протяженные разветвленные кабельные линии, от которых запитаны электроприемники горных машин и комплексов. Следовательно, для надежной и эффективной работы реле утечки УАКИ необходимо пересмотреть принципы электроснабжения потребителей экскаватора и привести параметры их электрических сетей в соответствие с техническими данными реле. Для установления действительных значений основных параметров изоляции электрической короткой сети напряжением до 1000 В на экскаваторе ЭКГ-8И проведены экспериментальные исследования. Измерения проводились по разработанной методике определения параметров изоляции в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В при нормальном рабочем состоянии электрической короткой сети экскаватора с работающими электроприемниками. Результаты расчетов экспериментального исследования параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю экскаватора ЭКГ-8И приведены в табл. 2. В табл. 2 числитель показывает данные математических ожиданий абсолютных величин основных параметров изоляции электрической короткой сети напряжением до 1000 В, а в знаменателе – диапазоны изменения этих же параметров при нормальном рабочем состоянии схемы электроснабжения экскаватора ЭКГ-8И. Таблица 2 Числовые значения параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю электрической короткой сети напряжением до 1000 В экскаватора ЭКГ-8И
Примечание. – полное сопротивление изоляции сети; – активное сопротивление изоляции сети; – емкостное сопротивление изоляции сети; – тангенс угла диэлектрических потерь изоляции сети; – ток однофазного замыкания на землю. На основе полученных данных определена ожидаемая абсолютных величин емкости сети, которая составляет 4,30 10-3 мкФ, а диапазон изменения емкости сети напряжением до 1000 В составляет 4,20–4,42 10-3 мкФ. Полученные данные показывают, что параметры изоляции электрических коротких сетей изменяются в незначительных пределах и находятся на высоком уровне. Это объясняется, прежде всего, тем, что схема электроснабжения экскаватора не содержит сеть с распределенными параметрами, а емкость сети состоит из емкости фаз относительно земли только электроприемников. Это обуславливает высокий тангенс угла диэлектрических потерь изоляции в короткой сети напряжением до 1000 В экскаватора ЭКГ-8И. Ток однофазного замыкания на землю в короткой сети напряжением до 1000 В экскаватора ЭКГ-8И имеет малую величину с небольшим диапазоном изменения. Диапазон изменения параметров изоляции сети, тангенс угла диэлектрических потерь и ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В обусловлен изменениями напряжения питающей сети. Таким образом, предварительные результаты экспериментального исследования экскаватора ЭКГ-8И угольного разреза “Екибастузский” ТОО “Ангренсор” убедительно указывают на необходимость дальнейшего, более детального исследования состояния изоляции коротких электрических сетей и анализа полученных статистических данных. Шахтные электрические сети напряжением до 1000 В содержат кабельные линии, где полные проводимости изоляции сети соизмеримы с емкостной проводимостью изоляции сети, а активные проводимости изоляции на порядок ниже полной и емкостной проводимостей изоляции сети. Поэтому в шахтных сетях токи однофазного замыкания на землю превышают ток уставки устройства защитного отключения. Это позволяет эффективно произвести защиту людей от поражения электрическим током. Эффективность работы устройства защитного отключения в шахтных электрических сетях напряжением до 1000 В приведена в работе профессора В.Е. Манойлова. Исследования состояния изоляции в короткой сети напряжением до 1000 В экскаватора показали, что сопротивления изоляции обусловлены активным сопротивлением, которое характеризует свойства диэлектрика изоляционного материала, используемого для изоляции токоведущих частей проводников относительно земли. Емкостное сопротивление выше, чем активное сопротивление изоляции в короткой сети напряжением до 1000 В на экскаваторе. Поэтому ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В на экскаваторе обусловлен не емкостной составляющей, а активной. В ходе экспериментальных исследований установлено, что ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В на экскаваторе ЭКГ-8И угольного разреза “Екибастузский” ТОО “Ангренсор” составляет порядка 5,0 мА. Ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В на экскаваторе имеет величину меньшую, чем уставка устройства защитного отключения. Поэтому используемые устройства защитного отключения на экскаваторах по своим техническим характеристикам не обеспечивают эффективную защиту от поражения электрическим током человека в сети напряжением до 1000 В. В настоящее время отсутствуют причинно-следственные выводы неэффективной работы устройств защитного отключения для защиты людей от поражения электрическим током при эксплуатации короткой сети. Так как применяемые устройства защитного отключения в короткой сети на экскаваторах работают неудовлетворительно, что приводит к нарушению правил безопасности эксплуатации электрооборудования экскаваторов на горнодобывающих предприятиях, то необходимо разработать устройства защитного отключения для трехфазной электрической сети напряжением до 1000 В на экскаваторах или разработать технические мероприятия по повышению эффективности устройств защитного отключения. Разработка устройства защитного отключения для трехфазной электрической короткой сети напряжением до 1000 В является задачей сложной и многозатратной, так как необходимо менять принцип действия устройства защитного отключения для трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В. Существующий принцип действия схемы 3В обоснован в 1950-е годы профессором Р.М. Лейбовым. В 1960-е годы данный принцип был детально исследован профессором Н.Ф. Шишкиным в институте горного дела имени А. Скочинского. Все эти исследования проводились для повышения эффективности устройства защитного отключения шахтных электрических сетей напряжением до 1000 В. Исследования устройства защитного отключения в электрической сети напряжением до 1000 В на экскаваторах не проводились. Наиболее перспективной является разработка технических мероприятий по повышению эффективности устройств защитного отключения в коротких сетях с учетом исследования параметров изоляции в электроустановках напряжением до 1000 В. Существующий способ защитного отключения в короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах, основанный на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты от поражения электрическим током человека, имеет недостаток. Данный недостаток заключается в том, что фиксированная уставка срабатывания защиты от поражения электрическим током человека не позволяет обеспечить защиту человека от поражения электрическим током, так как сеть напряжением до 1000 В на экскаваторе имеет ток однофазного замыкания на землю меньше, чем величина уставки устройства защитного отключения. Для устранения данного недостатка необходимо разработать способ защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах, позволяющий повысить эффективность устройства защитного отключения в короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В. Повышение эффективности устройства защитного отключения в короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В основано на отключении питания при повреждении изоляции относительно земли за счет увеличения емкости фаз относительно земли. Способ повышения эффективности защитного отключения в короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В поясняется схемой электрической принципиальной (рис. 4), содержащей: силовой трансформатор Т; выключатель нагрузки QF1, подающий напряжение в электрическую сеть; трехфазную электрическую сеть с фазами А, В, С; электроприемники; выключатель нагрузки QF2, коммутирующий конденсаторы между фазами сети и землей; конденсаторы C1, C2, C3, обеспечивающие увеличение тока однофазного замыкания на землю; выключатель нагрузки QF3, коммутирующий устройство защитного отключения; устройство защитного отключения УЗО; полные проводимости изоляции сети Z1, Z2, Z3. Рис. 4. Схема способа повышения эффективности защитного отключения в короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В Принцип действия схемы способа повышения эффективности защитного отключения в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на экскаваторах заключается в следующем. С силового трансформатора Т выключателем нагрузки QF1 подается напряжение в трехфазную электрическую сеть с фазами А, В, С, откуда запитаны электроприемники напряжением до 1000 В экскаватора. Выключателем нагрузки QF2 производится подключение конденсаторов C1, C2, C3 между фазами сети и землей с целью обеспечения увеличения тока однофазного замыкания на землю. Выключателем нагрузки QF3 производится подключение устройства защитного отключения в трехфазную электрическую короткую сеть. При повреждении изоляции какой-либо фазы электрической сети относительно земли устройство защитного отключения, имеющее фиксированную уставку для сетей с распределенными параметрами, не позволяет произвести отключение выключателем нагрузки QF1 трехфазную электрическую короткую сеть, тем самым возникает опасность поражения электрическим током человека. Устройство защитного отключения не отключает трехфазную электрическую сеть при повреждении изоляции какой-либо фазы относительно земли, так как уставка срабатывания защиты больше, чем ток однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической короткой сети. С целью отключения трехфазной электрической сети при повреждении изоляции производится увеличение тока однофазного замыкания в сети путем подключения выключателем нагрузки QF2 конденсаторов C1, C2, C3 между фазами электрической сети и землей. При этом ток однофазного замыкания в трехфазной электрической короткой сети будет больше, чем ток уставки устройства защитного отключения, что приведет к срабатыванию устройства защитного отключения и как следствие - к отключению выключателя нагрузки QF1 силового трансформатора. Разработанный способ защитного отключения в короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В основан на наложении постоянного тока на трехфазную сеть с фиксированной уставкой срабатывания защиты от повреждения изоляции какой-либо фазы относительно земли, где при прикосновении человека к токоведущим частям электрооборудования производится отключение электрооборудования устройством защитного отключения путем увеличения емкости фаз относительно земли. Внедрение разработанного способа повышения эффективности защитного отключения в короткой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В обеспечивает техническую электробезопасность при эксплуатации электроустановок. жүктеу/скачать 0,49 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|