РУДНИЧНАЯ АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАШИТЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

 

 

РУДНИЧНАЯ АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАШИТЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.


Тяжелые условия эксплуатации в подземных выработках, особенно на шахтах; опасных по газу или пыли, предъявляют к рудничному электрооборудованию яд общих требований, выполнение которых обеспечивает безопасность и надежность его эксплуатации.
К таким требованиям относятся:
закрытое исполнение для предотвращения проникновения внутрь пыли или влаги;
повышенная механическая прочность для защиты от внешних повреждений;
необходимость блокировочных устройств, препятствующих подаче напряжения при открытом корпусе;
необходимость интенсивного и надежного проветривания горных выработок для снижения концентрации газа в рудничной атмосфере до допустимых пределов;
обеспечение непрерывности заземления для передвижных машин.
Как правило, рудничная аппаратура совмещает функции управления и защиты (автоматические выключатели, магнитные пускатели, пусковые агрегаты и др.). Под управлением понимают включение, отключение и реверсирование электродвигателей. Защита необходима в случае нарушения нормального режима работы при появлении коротких замыканий, перегрузок, пробоя изоляции и недопустимого колебания напряжения в сети.
В зависимости от способов управления различают аппаратуру ручного и автоматического управления.
По назначению рудничные аппараты делятся на: автоматические выключатели для включения и защиты магистральных линий от коротких замыканий; пускатели для индивидуального пуска и защиты отдельных электропотребителей; станции управления для взаимосвязанного управления отдельными потребителями комплексов.
Согласно ПБ, аппаратура управления и защиты для передвижных приемников электрической энергии должна работать в сетях с напряжением не выше 1200 В, во вспомогательных и осветительных сетях—127— 220 В.
Во всех аппаратах, независимо от назначения, принципа действия и исполнения, различают следующие основные элементы: контактную систему; механизм включения и отключения; элементы защиты; различные блокировочные устройства для

 

 

обеспечения требований безопасной эксплуатации; оболочку, обеспечивающую защиту всех элементов аппарата от механических воздействий, с вводными и выводными устройствами.
Наиболее ответственным элементом каждого коммутационного аппарата является контактная система контактора. При замыкании, и особенно при размыкании больших токов силовых цепей возникает электрическая дуга, под действием которой контакты оплавляются и разрушаются, нарушая работу аппарата.
Необходимость повышения коммутационной способности контакторов в условиях повышенного напряжения потребовала совершенствования дугогашения контакторов. Это требует применения способа бездуговой коммутации, ограничения времени и энергии отключаемой дуги посредством силовых неуправляемых вентилей, а также гашения дуги в вакууме (вакуумные контакторы).
В зависимости от типа контакторов, встраиваемых в различные пускатели, применяется тот или иной способ гашения дуги. Контакторы типа КТ 6043АР и КТ 6043БР (для пускателей ПВИ-320 и ПВ-1140-250) имеют изоляционные детали из дугостойкой пластмассы и керамические дугогасительные камеры с пламегасителями, ограничивающими выброс дуги в оболочку.
В контакторах типа КТ 6043БР для повышения эффективности дугогашения часть дугового промежутка зашунтирована диодами (рис. 6.1, а). Для этого в дугогасительную камеру вводится дополнительный рог 3. К нему и к подвижному контакту присоединены диоды VD1 и VD2. В полупериод, когда через контакты проходит ток в направлении, совпадающем с проводимостью диодов, дуга горит лишь между рогом и неподвижным контактом 1, а в промежутке между рогом и подвижным контактом 2 она не горит, так как промежуток зашунтирован диодами VD1, VD2. При изменении направления тока в цепи контактов дуга повторно не загорается, так как электрическая прочность воздушного промежутка между рогом 3 и контактом 2 достаточно высока.
В контакторах мостикового типа (КТ 6043АР, КТУ) также используются шунтирующие диоды. Два неподвижных контакта 1 (рис. 6.1,6) размыкаются подвижным контактом 2 и возникает две дуги Д1 и Д2. Дугу шунтируют диоды VD1 — VD3. Принцип работы в основном аналогичен описанному, однако подключение к подвижному контакту осуществляется гибкой связью.
Для обеспечения требуемого уровня обратного напряжения используются три последовательно соединенных диода, которые для выравнивания напряжения на них шунтируются резисторами Rl—R3.
При шунтировании дуги общим для всех схем является то, что диоды и шунтирующие их резисторы включены в цепь только во время дугогашения. После гашения дуги потребитель оказывается отсоединенным от сети с видимым разрывом, тем самым обеспечивается гальваническая развязка между сетью и электропотребителем.
Помимо изложенных способов может использоваться принцип бездуговой коммутации на базе синхронизирующих электромагнитов и встречно-параллельно включенных неуправляемых силовых вентилей, подробно описанный в [4].
Рудничная аппаратура должна удовлетворять ряду дополнительных требований в части обеспечения безопасности от поражения электрическим током в подземных условиях, возникновения пожаров, а также надежности эксплуатации. Основными из этих требований являются: надежность и удобство эксплуатации в подземных условиях шахт и рудников;
предупреждение опасности поражения электрическим током;
искробезопасность цепей дистанционного управления, особенно в шахтах, опасных по газу или пыли;
обеспечение минимального числа жил для цепей управления, блокировки и др. Надежность и удобство в эксплуатации электрооборудования определяются прежде всего его принципиальной электрической схемой и конструктивным выполнением аппарата в целом. Надежность работы магнитных пускателей определяется в основном износостойкостью контактора, т. е. числом включений, которое способна выдержать контакторная система в результате механического или электрического износа.
Механический износ контактора определяется механическим износом отдельных его элементов (магнитной системы, контактора и др.), которые подвергаются ударам при частых включениях, характерных особенно для очистных машин. У пускателей серии ПВИ при частоте включений — отключений (В — О) 1200 в 1 ч механическая износостойкость определяется числом циклов 2,5Т0б В — О. Повысить механическую износостойкость контактора можно амортизацией его элементов. Применение вакуумных выключателей позволило повысить механическую износостойкость до 5 • 106 циклов В — О.
Под электрической износостойкостью понимают максимально возможное число рабочих циклов, после которого наступает износ его элементов под действием электрической дуги. Определяется она числом циклов В — О под током. Чтобы уменьшить износ контактов под действием электрической дуги при больших токах вместо медных применяют металлокерамические контакты. У пускателей серии ПВИ электрическая износостойкость колеблется от 1500 до 300000 В — О, а у пускателей ПВВ (вакуумных) — от 300 000 до 2 000 000 В — О.
Стесненность пространства в подземных условиях не всегда позволяет обеспечить надлежащую установку электрооборудования, как того требуют технические условия, т. е. его наклоно-устойчивость. Наклоноустойчивость — это способность магнитных пускателей, станций управления нормально работать при таких углах наклона, чтобы не происходило самопроизвольного включения или отключения контактора под действием собственного веса.
Требование удобства эксплуатации, особенно в аварийных условиях, выдвигает необходимость применения быстрооткрываемых крышек. Конструкции таких крышек нашли применение в фидерных автоматических выключателях, магнитных пускателях, магнитных станциях управления.
Большим достижением является применение блочного принципа построения аппаратуры, позволяющего быстро заменить неисправный блок резервным с последующим устранением неисправности в стационарных условиях.
Вводные и выводные устройства оболочек допускают ввод не только бронированных, но также полугибких и гибких кабелей к электропотребителям и для транзита, а также несколько вспомогательных вводов для присоединения цепей блокировки, контроля, сигнализации и измерения.
Особенность пускателей ПВИ — вынесение разъединителя в отдельный отсек, а у пускателей ПВ, помимо этого, конструкция блокировочного разъединителя обеспечивает заземление его ножей в отключенном состоянии.
Отделения выводов, сетевое и разъединителя закрываются крышками с болтовым креплением, а контакторное — быстрооткрываемой крышкой, сблокированной с разъединителем и кнопкой «Стоп», т. е. осмотр элементов пускателя, расположенных в аппаратном отделении и отделении выводов, присоединение цепей управления и электропотребителей можно производить, не отключая пускатель от сети.
Предупреждение опасности поражения электрическим током достигается прежде всего использованием пониженного напряжения в цепях управления, контролем непрерывности заземляющей жилы и соответствующей блокировкой, препятствующей включению поврежденного участка.
Согласно ПБ, для цепей управления напряжение питания не должно превышать 36 В. В пускателях серии ПВИ, ПВВ, магнитных станциях цепи управления питаются напряжением 18 В. Понижение напряжения достигается применением в аппаратах специальных понизительных трансформаторов 380-660-1140/36-18-12 В.
Надежность защиты от поражения электрическим током зависит от целостности заземляющей жилы. Обрыв заземляющей жилы в кабеле или нарушение контакта в месте ее присоединения не сказывается на работе электроустановки, но опасность поражения возрастает. Поэтому необходимо обеспечить такую защиту, чтобы при обрыве заземляющей жилы электроустановка отключалась. Это достигается использованием в искро-безопасных цепях управления заземляющей жилы в качестве обратного провода, что не является опасным с точки зрения взрыва газа, так как мощность открытого искрения недостаточна для воспламенения метано-воздушной смеси при наибольшей ее концентрации.
Включение магнитного пускателя при повреждении в кабеле или электродвигателе какого-либо ответвления приводит к отключению всего участка общеучастковым аппаратом защиты от токов утечки. Нахождение места повреждения с последующим отключением поврежденного ответвления требует времени, что приводит к простою участков. Для исключения возможности включения поврежденного ответвления и быстрого обнаружения его вводится соответствующая блокировка, осуществляемая блокировочным реле утечки БРУ.
Искробезопасность цепей дистанционного управления в рудничном электрооборудовании обеспечивается применением пониженного напряжения питания указанных цепей (36; 18 В); высокоомных понизительных трансформаторов для
ограничения токов к. з., постоянного тока для питания различных реле, а также применением искрогасящих шунтов для нейтрализации влияния индуктивности.
Следует иметь в виду, что искробезопасность цепей обеспечена не только при обрыве заземляющей жилы, но и при значительном возрастании ее сопротивления. В пускателях и магнитных станциях предусмотрено, например, что сопротивление заземляющей жилы не должно превышать 100 Ом при напряжении 660 В, а в пускателях на 1140 В предусмотрена защита от обрыва или увеличения сопротивления цепи заземления свыше 10 Ом.
Схемы управления пускателей, магнитных станций предусматривают питание промежуточных реле постоянным током, а также подключение этих реле параллельно вторичной обмотке понизительного трансформатора, благодаря чему снижается общая индуктивность цепи.
Обеспечение минимального числа жил в цепях управления особенно характерно для реверсивных пускателей или блоков аппаратуры, предусматривающих реверсивное управление. Это вызвано прежде всего стремлением снизить вес кабеля для удобства его эксплуатации в подземных выработках.
Обычная схема управления реверсивными пускателями использует четыре вспомогательные жилы: три жилы управления и заземляющую. Вместе с тем существуют разнообразные способы уменьшения числа вспомогательных жил применением специальных схем. Основными из них являются: шунтирование кнопки «Пуск» резистором; использование односторонней проводимости в цепях питания промежуточных реле; использование силовых цепей на период пуска; частотное уплотнение силовых цепей. Наибольшее распространение в настоящее время получил первый способ.

//////////////