Рудничные автоматические выключатели предназначены для включения и
отключения под нагрузкой магистральных линий и распределительных устройств,
а также для защиты отходящего ответвления и его элементов от коротких
замыканий. Помимо этого, при помощи автоматических выключателей под
воздействием реле утечки осуществляется автоматическое отключение сети при
появлении в ней недопустимой утечки тока.
Фидерный выключатель АФВ представляет собой трехполюсный автоматический
выключатель, заключенный во взрывобезопасный корпус цилиндрической формы,
крышка которого сблокирована с рукояткой выключателя, что не дает
возможности снять крышку, не отключив аппарат.
Трехполюсный автоматический выключатель АВМ-4у или АВМ-бу снабжен двумя
максимальными расцепителями, установленными на двух фазах, для защиты от
коротких замыканий и независимым расцепителем для отключения сети под
действием реле утечки.
Контактная система каждого полюса выключателей состоит из двух параллельно
включаемых пар главных и разрывных контактов. Главные подвижные контакты
выполнены на основе серебра и никеля, а неподвижные — с добавлением графита.
Разрывные подвижные контакты выполнены из меди, а неподвижные— из меди и
графита. При включении выключателя вначале замыкаются разрывные, а затем
главные контакты; размыкание происходит в обратной последовательности.
Двойная система контактов позволяет защитить главные контакты от обгорания,
поскольку разрыв цепи осуществляют разрывные контакты.
Уставка максимального рас целителя, при достижении которой он срабатывает,
регулируется натяжением пружины, удерживающей якорь расцепите ля. Для
предотвращения повторного включения автоматического выключателя после
отключения его
максимальным расщепителем предусмотрена механическая блокировка, запирающая
контактную систему в отключенном состоянии и не допускающая повторного
включения
его, не устранив короткого замыкания. Повторное включение возможно только
после ручного возврата блокировочного устройства в исходное положение.
Одним из основных элементов автоматических выключателей является механизм
свободного расцепления, который не позволяет удерживать силовые контакты
замкнутыми при срабатывании максимальных расцепителей тока или независимого
расцепителя.
Надежная работа максимального расцепителя требует регулярной его проверки.
Для этой цели электрическая схема (рис. 6.6) выключателей предусматривает
устройство в виде двух (на каждой фазе, где установлены максимальные реле)
контрольных шунтовых катушек KV1 и KV2. С помощью кнопок SB1 и SB2 и общей
рукоятки обе катушки попеременно присоединяются к сети, воздействуют на
максимальный расцепитель, отключая автоматический выключатель.
Комплексная проверка максимальной защиты, согласно требованиям ПБ, должна
проводиться перед спуском его в шахту и не реже одного раза в 6 мес.
Запрещается эксплуатация аппаратов, у которых погрешность срабатывания
защиты превышает ±15 %.
Фидерный выключатель снабжен вводным устройством, предусматривающим
присоединение силовых кабелей сечением до 120 мм2 и гибких кабелей от
аппаратов защиты и измерительных устройств.
В настоящее время серийно выпускаются автоматические выключатели серии АФВ:
АФВ-1АУ5, АФВ-2АУ5 и АФВ-ЗУ5, выключатель с дистанционным отключением
АФВД-2БК, а также выключатели новой серии АВ: АВ-200ДОУ5 и АВ-320ДОУ5 с
дистанционным отключением на напряжение 660 и 1140 В. Автоматические
выключатели с устройством автоматического повторного включения АВ-200 АПВ и
АВ-320 АПВ рассчитаны на напряжение 660 В.
Схема дистанционного управления автоматических выключателей АФВД-2БК (рис.
6.7) допускает его включение при сопротивлении цепи управления до 20 Ом и
обеспечивает автоматическое отключение при увеличении сопротивления до 150
Ом. Выключатели отключаются кнопкой, расположенной на пульте управления
комбайном, когда невозможно отключить последний пускателем из-за
приваривания его контактов или других повреждений.
Для этого предусмотрены промежуточное реле KV3, размыкающий блок-контакт
которого введен в цепь питания независимого расцепителя QF, и кнопка
аварийного отключения SB3. Реле KV3 питается от понизительного
трансформатора и при подаче напряжения размыкает свой блок-контакт в цепи
питания.
При аварийном отключении реле KV3 замыкает цепь питания QF и последний через
механизм свободного расцепления отключает защищаемую сеть.
ВНИИВЭ создан новый тип токоограничивающих автоматических выключателей,
которые позволяют не только отключать ток к. з., но и управлять его
величиной и продолжительностью при повышении аварийного значения. Это
достигается применением специального электродинамического устройства,
размыкающего силовые контакты прежде, чем сработает механизм свободного
расцепления. Появившаяся дуга ограничивает величину аварийного тока.
В автоматических взрывобезопасных выключателях серии АВ установлены
воздушные токоограничивающие выключатели А3700-У, имеющие большую
механическую и коммутационную износостойкость, большее быстродействие при
отключении (0,02 с вместо 0,1 с у АФВ).
Выключатели такого типа могут изготавливаться с независимым расцепителем,
нулевым расцепителем напряжения, электромагнитным приводом. Силовые контакты
выключателя имеют металлокерамические напайки из серебра, никеля и графита.
Для гашения дуги в каждой фазе установлены камеры с деионными решетками.
Форма пластин с рядом несимметричных вырезов способствует втягиванию дуги в
решетку. Горячие газы и пламя, вышедшие из решетки, охлаждается стальными
пластинами пламегасителя.
Рудничные автоматические выключатели АВ-200ДО и АВ-320ДО предназначены для
защиты электрических сетей и электроустановок в подземных выработках шахт,
опасных по газу или пыли, и дистанционного отключения.
Конструкция их предусматривает монтаж отдельных блоков во
взрывонепроницаемой оболочке с быстрооткрываемой крышкой
Рис. 6.8. Схема взрывобезопасных автоматических выключателей АВ-200ДО и
АВ-320ДО
и коробкой кабельных вводов и выводов. Оболочка разделена на два отсека: в
одном размещается блокировочный разъединитель, а в другом — автоматический
выключатель, аппаратура управления, защиты и сигнализации.
Электрическая схема автоматических выключателей АВ-200ДО и АВ-320ДО (рис.
6.8) построена по блочному принципу и обеспечивает дополнительные виды
защиты, сигнализации и блокировки, выгодно отличающие ее от схемы
автоматических выключателей серии АФВ. Электрическая схема включает
следующие узлы: блокировочный разъединитель Q6, автоматический выключатель с
независимым QF1 и нулевым рас-цепителем QF2; блок максимальной токовой
защиты ПМЗ (блок /)• блок трансформаторов тока ТА, блокировочное реле утечки
БРУ (блок 2) с блоком присоединения 4; блок дистанционного отключения;
трансформатор напряжения 75; выпрямительный блок 5, а также проверочные
кнопки и сигнальные лзм Помимо защиты от коротких замыканий электрическая
схема выключателей предусматривает защиту от обрыва цепи дистанционного
отключения; защиту от потери управляемости при замыкании проводов цепи
управления; нулевую защиту; блокировку предотвращающую включение выключателя
при снижении
сопротивления изоляции относительно земли ниже 30 кОм, а также световую
сигнализацию о срабатывании ПМЗ и БРУ. Схема предусматривает предварительную
проверку работы блокировочного реле утечки и максимальной токовой защиты.
Выключатели с устройством автоматического повторного включения отличаются от
выключателей с дистанционным отключением тем, что встроенный в него
выключатель А3732У, помимо нулевого и независимого расцепителя, снабжен
электромагнитным приводом ПЭ на напряжение 660 В, а вместо блока ДО введены
блок управления электромагнитным приводом БУ и блок АПВ (рис. 6.9).
С внедрением напряжения 1140 В разработана конструкция взрывобезопасного
автоматического выключателя АВ-320Д02 (рис. 6.10). Выключатель обеспечивает
защиту от токов к. з. с помощью блока ПМЗ. При к. з. максимальная защита
воздействует на независимый расцепитель, который освобождает механизм
свободного расцепления автоматического выключателя. В цепи расцепителя
минимального напряжения размыкается блок-контакт ПМЗ, при этом выключатель
блокируется в выключенном положении.
Выключатели АВ-320Д02 на напряжение 1140 В отличаются от выключателей АВ-
320ДО тем, что на боковой части корпуса имеются два смотровых окна для
визуального контроля положения
контактов блокировочного разъединителя, конструкция которого обеспечивает
заземление его ножей в отключенном состоянии. Наличие двух блоков ДО
позволяет отключать выключатель по двум независимым цепям. В схеме не
предусмотрен блок БРУ и блок его подсоединения к сети. Вводная коробка
допускает подсоединение кабелей марки ЭВТ или гибких кабелей.
Взрывозащищенный быстродействующий автоматический выключатель АБВ-250У5 на
номинальный ток 250 А при напряжении 380/660 В предназначен для работы в
очистных и подготовительных выработках, на пластах, особо опасных по
внезапным выбросам угля или газа, оснащенных системой электроснабжения с
автоматическим опережающим отключением.
Выключатель состоит из набора электрических аппаратов, размещенных во
взрывонепроницаемой оболочке с быстрооткрываемой крышкой, кабельного
вводного устройства, блокировочного разъединителя, быстродействующего
выключателя, аппаратуры защиты, управления и сигнализации.
Взрывонепроницаемая оболочка разделена на отделения быстродействующего
выключателя, разъединителя, ввода и вывода кабеля.
Отделение быстродействующего выключателя содержит непосредственно
выключатель; аппаратуру защиты, управления и сигнализации; трансформатор
напряжения, трансформатор тока; блок конденсаторов; головной
короткозамыкатель.
Кабельные вводные устройства предназначены для подключения гибких кабелей
ГРШО, ГРШОП, ГРШЭ и ЭВТ.
Аппаратура защиты и управления выполнена в виде отдельных блоков,
расположенных на поворотной панели, и включает в себя: блок максимальной
защиты; блок быстродействующей защиты от междуфазных замыканий;
быстродействующее реле защиты от замыканий на землю; реле утечки;
блокировочное реле утечки; блок реле контроля и дистанционного отключения;
головной короткозамыкатель; импульсный трансформатор; блок конденсаторов,
трансформаторы тока и фильтр присоединения.
Электрическая схема быстродействующего выключателя (рис. 6.11) обеспечивает
следующие виды управления и защиты: ручное включение и отключение;
дистанционное отключение;
быстродействующую защиту от одно-двухфазных замыканий на землю, проверку ее
исправности, а также сигнализацию об аварийном замыкании на землю;
быстродействующую защиту от междуфазных замыканий отходящего силового кабеля
и нагрузки, проверку ее исправности, а также сигнализацию о коротком
замыкании; общесетевую защиту от однофазных утечек тока на землю (при
сопротивлении изоляции Rиз = 9 и 15 кОм при напряжении соответственно 380 и
660 В) и от симметричных трехфазных утечек тока на землю (при.Rиз
=10 и 30 кОм/фазу при напряжении
соответственно 380 и 660 В), а также проверку ее исправности и сигнализацию;
измерение сопротивления изоляции кабеля относительно земли при включенном
выключателе; нулевую защиту;
блокировку, препятствующую включению при снижении величины сопротивления
изоляции кабеля ниже 30 кОм;
блокировку, препятствующую включению при обрыве, замыкании или увеличении
активного сопротивления жил дистанционного управления свыше 40 Ом;
подачу отключающего импульса на моторные короткозамыка-тели при срабатывании
быстродействующих защит; при этом количество моторных короткозамыкателей не
должно превышать 10;
закорачивание отходящего кабеля при срабатывании быстродействующих защит
головным короткозамыкателем ГК и механическим автоматического выключателя.
Ввод напряжения осуществляется через разъединитель QS к коммутационному
аппарату QF с устройствами управления, защиты и контроля. Автоматический
выключатель QF и полупроводниковый короткозамыкатель закорачивают отходящий
кабель только при срабатывании быстродействующих защит (БМ3, УБЗ).
Быстродействующая максимальная защита к защищаемой сети присоединяется через
трансформаторы тока. Она реагирует на скорость нарастания тока, протекающего
в защищаемой сети. При скорости тока выше допустимого предела подается
сигнал на разряд батареи конденсаторов блока БК через катушку QF
индукционно-динамического привода быстродействующего
выключателя-короткозамыкателя. Одновременно подается сигнал на срабатывание
головного короткозамыкателя ГК и моторных полупроводниковых
короткозамыкателей. В блоке Б М3 установлено двухобмоточное реле с магнитной
защелкой, которое блокирует повторное включение выключателей при
срабатывании БМЗ.
Устройство быстродействующей защиты от замыканий на землю УБЗ реагирует на
напряжение нулевой последовательности. При снижении сопротивления изоляции
электрической сети ниже уставки срабатывания схема УБЗ выдает сигнал на
разряд батареи конденсаторов БК, отключая тем самым
выключа-тель-короткозамыкатель и моторные короткозамыкатели.
Во включенном состоянии выключателя при симметричных и несимметричных
утечках тока в случае ухудшения изоляции электрической сети срабатывает реле
утечки РУ, вызывая отключение выключателя без срабатывания
короткозамыкателей.
Если суммарное сопротивление изоляции электрической сети относительно земли
становится меньше уставки, срабатывает исполнительное реле блока и разрывает
цепь катушки электромагнитного расцепителя. К блоку РУ подключен килоомметр
PR, показывающий величину сопротивления изоляции всей сети относительно
земли при включенном выключателе.
При снижении сопротивления изоляции ниже установленного уровня при
включенном выключателе срабатывает БРУ и выключатель блокируется.
Блок реле контроля дистанционного отключения РК-ДО контролирует увеличение
активного сопротивления, обрыв и замыкание между жилами управления.
Схема ДО содержит мостовую измерительную и исполнительную части, в которых
контролируемая величина — сопротивление жил кабеля управления.
При обрыве или увеличении активного сопротивления жил в цепи дистанционного
отключения наступает разбаланс моста и подается сигнал на размыкание
электромагнитного расцепителя выключателя.
Исполнительный орган быстродействующего автоматического выключателя состоит
из батареи конденсаторов, заряжаемой до напряжения 500—530 В. При
срабатывании быстродействующих защит батарея конденсаторов разряжается через
катушку индукционно-динамического привода QF.
Головной короткозамыкатель ГК предназначен для закорачивания отходящего
кабеля при' срабатывании быстродействующих защит. Присоединяется параллельно
выходной силовой кабельной сети.
Для работы совместно с автоматическим выключателем АБВ-250У5 в трехфазных
сетях переменного тока предназначены быстродействующие короткозамыкатели ПМК
и ПМКВ, закорачивающие питающую линию (кабели) со стороны электродвигателей.
Наряду с этими выпускаются рудничные автоматические выключатели АВ-315Р с
ручным приводом, электрическая схема которых обеспечивает перечисленные виды
защит, за исключением защиты от обрыва цепи дистанционного управления; от
потери управляемости; нулевой защиты; блокировки, препятствующей его
включению при снижении Rm относительно земли.
Для работы в сетях постоянного тока рудников и ,шахт предназначены рудничные
выключатели ВАРП-200 и ВАРП-315 на номинальное напряжение 440 В.
Для специфических условий рудников и шахт, не опасных по газу и пыли,
институтом ВНИИВЭ разработана серия рудничных автоматических выключателей
ВРН, предназначенных для применения в трехфазных сетях с изолированной
нейтралью, изготовленных в соответствии с ГОСТ 24754—81.
Электрическая схема рудничных автоматических выключателей ВРН-100, ВРН-200,
ВРН-320 (рис. 6.12) включает в себя блокировочный разъединитель QS, блок
максимальной токовой защиты ПМЗ (А), автоматический выключатель QF с
независимым расцепителем QF1, трансформаторы тока ТА1—ТАЗ, трансформатор
напряжения TV, блок диодов VZ, сигнальные лампы HL1 и HL2. Помимо
оперативных переключений схема обеспечивает защиту от токов к. з. отходящих
линий, проверку действия максимальной токовой защиты и световую сигнализацию
о выключении выключателя и срабатывании максимальной токовой защиты.
Выключатели ВРН снабжены двумя вводными и одним выводным устройством,
которые рассчитаны на ввод гибких и бронированных кабелей с сухой разделкой.
Корпус снабжен салазками для установки выключателя и петлями для крепления к
стенкам выработки. Крышка к корпусу крепится болтами и уплотняется резиновой
прокладкой.
Для защиты тяговых сетей от токов к. з. описанные выше автоматические
выключатели не всегда приемлемы. Если короткое замыкание произошло вблизи
тяговой подстанции, ток к. з. оказывается значительным и на него реагирует
АВ; если оно произошло в конце тягового участка, ток к. з. часто оказывается
соизмеримым, а нередко и меньше, с пусковым током электровоза. Естественно,
что защита от перегрузки, установленная на подстанции, не срабатывает и
режим к. з. может существовать довольно длительно.
Возникает опасность пожара, увеличения блуждающих токов, пережога
контактного провода.
Для отключения малых токов к. з. применяется защита, реагирующая на скорость
нарастания тока. Эта защита используется в автоматических фидерных
тиристорных выключателях АФТВ и автоматических линейных выключателях AJ1B,
подробно описанных в [22].
Выключатель типа АФТВ устанавливается в тяговых подстанциях на отходящих
фидерах тяговой сети и предназначен для защиты и отключения магистрали.
Линейный выключатель размещается обычно в откаточных выработках для
отключения секций контактной сети.
В фидерном выключателе используется тиристорный выключатель ТВ, отключающий
токи к. з., а в линейном выключателе тиристорный коротитель для
энергетической изоляции защищаемого участка сети и приближения точки к. з. к
тяговой подстанции.
