§ 4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛНЕНИЯ РУДНИЧНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.
ПОНЯТИЕ ОБ УРОВНЕ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ
В подземных выработках шахт, в том числе опасных по газу или пыли, должно применяться электрооборудование только в рудничном исполнении, которое изготавливается в строгом соответствии с действующими ПИВРЭ [8].
В зависимости от уровня взрывозащиты, т. е. специально принятых конструктивных средств и мер, которые обеспечивают невоспламенение окружающей среды от электрических искр, дуги, пламени и нагретых частей оболочек, рудничное электрооборудование имеет четыре исполнения:
нормальное (без средств взрывозащиты);
повышенной надежности против взрыва (предусмотрены средства и меры, препятствующие образованию опасных искр, электрической дуги и чрезмерного, нагрева. Взрывозащита электрооборудования обеспечивается только в нормальном режиме его работы);
взрывобезопасное (предусмотрены меры защиты от взрыва окружающей среды в результате действия искр, электрической дуги иди нагретых частей оболочек. Взрывозащита обеспечивается не только при нормальном режиме, но и при вероятных повреждениях электрооборудования);
особо взрывобезопасное — взрывобезопасное при любых повреждениях (предусмотрены меры защиты от действия искр или электрической дуги как при нормальном режиме работы электрооборудования, так и при неограниченном числе повреждений любых элементов).
Если электрооборудование имеет отдельные узлы или элементы, выполненные с различными уровнями взрывозащиты, то общий уровень взрывозащиты устанавливается по наиболее низкому уровню узла или элемента.
Рудничное электрооборудование должно удовлетворять следующим основным требованиям.
В нормальном исполнении : оболочки должны иметь пылевлагозащищенную конструкцию, обладать повышенной механической прочностью, выдерживать температуру, нагрева наружных частей оболочек до 200° С при длительном режиме работы;
изоляция рассчитывается на длительный режим работы в условиях относительной влажности 97—100 % при температуре 35° С; для электрооборудования, встраиваемого в машины и механизмы, содержащие масло, должна быть маслостойкой. В качестве опоры для неизолированных частей, находящихся под напряжением, должны применяться прочные дугостойкие, теплостойкие материалы;
кабельные вводы должны устраиваться при помощи глухих или штепсельных муфт. У штепсельных муфт розетки с контактными гнездами должны монтироваться со стороны источника энергии. На неиспользуемых кабельных вводах в период эксплуатации должны стоять заглушки, обеспечивающие пылевлагозащиту;
электрические аппараты, у которых необходимо производить зачистку контактных поверхностей, проверку и настройку защиты, должны иметь блокировку, которая бы допускала открывание крышки только при отсутствии напряжения на токоведущих частях аппаратов. При этом конструкция блокировочных разъединителей должна обеспечивать видимый разрыв контактов;
токоведущие части необходимо выполнять из стойких к коррозии и обладающих высокой проводимостью материалов (медь, латунь);
все зажимы должны иметь маркировку;
для местного заземления оболочек должны быть установлены два наружных заземляющих зажима, а у кабельных вводов должен быть один внутренний заземляющий зажим.
В исполнении повышенной надежности против взрыва.
Данное электрооборудование должно удовлетворять всем требованиям, перечисленным в пункте. 1, и дополнительно иметь следующие защитные средства и меры:
высококачественную изоляцию для токоведущих частей;
высокопрочные материалы для оболочек, не опасные в отношении искрения при ударе и трении;
надежное соединение токоведущих частей с соблюдением электрических зазоров между ними, исключающих возникновение искрения или электрической дуги;
установление более низких температур нагрева электрооборудования и перегрева изоляции по сравнению с температурой самовоспламенения газо- или пылевоздушной среды;
пропитка обмоток электрических машин под вакуумом с покрытием лобовых частей эмалью или лаком;
снабжение всех искрящих при нормальной работе элементов средствами взрывозащиты;
наличие защитных устройств, предотвращающих прикосновение к токоведущим частям и проникновение к ним, а также к их электрической изоляции воды и пыли.
Во взрывобезопасном исполнении.
Данное электрооборудование должно удовлетворять всем требованиям, перечисленным в пунктах 1, 2, и, кроме того, требованиям, указанным в данном пункте.
Взрывобезопасное электрооборудование выпускают во взрывонепроницаемой оболочке или в оболочке с кварцевым заполнителем. В первом случае взрывобезопасность достигается заключением электрических частей в оболочку, которая выдерживает давление взрыва внутри оболочки и в сочетании с электрическими средствами защиты предотвращает воспламенение окружающей среды как при нормальном режиме работы, так и при дуговых коротких замыканиях (к. з.). Во втором случае взрывобезопасность достигается заполнением свободного объема между оболочкой и токоведущими частями очищенным, сухим, гидрофобизированным (прокаленным раствором кремнийорганической жидкости в уайт- спирите и потерявшим способность к влагопоглощению) кварцевым песком. Кварцевое заполнение оболочек допустимо только для электрооборудования, конструктивные узлы которого, погруженные в кварцевый песок, не имеют подвижных и нормально искрящих электрических частей (например, трансформаторы, статические конденсаторы и т. п.).
При изготовлении взрывонепроницаемых оболочек должны использоваться следующие материалы: для передвижного электрооборудования — сталь; для стационарного электрооборудования и для оболочек со свободным объемом основного отделения не выше 2,5 л — серый чугун с временным сопротивлением разрыву не менее 150 МПа и пределом прочности при изгибе не менее 320 МПа; для оболочек электротехнических устройств, предназначенных для работы при напряжении до 220 В, со свободным объемом не выше 2 л — пластмасса марки АГ-4С или другие равноценные материалы; для оболочек переносных пультов управления, приборов, ручных электросверл, сетевых светильников и штепсельных разъемов — первичные алюминиевые сплавы. Такие оболочки должны иметь прочное защитное покрытие или ограждение, выполненное из материалов, безопасных в отношении фрикционного искрения.
Все группы оболочек подвергают гидравлическим испытаниям при давлениях, указанных в табл. 1.
Таблица 1
Знак вида взрывозащиты | Величина расчетного давления (МПа) при свободном объеме оболочки, л | ||||
до 0,1 | 0,1-0,6 | 0,5-2 | 2—10 | свыше 10 | |
1В | 0,3 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
2В |
| 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
ЗВ |
|
| 0,8 | 0,8 | 0,9 |
4В | — | — | — | — | 1,0 |
В местах стыковки отдельных элементов взрывонепроницаемой оболочки должны быть выдержаны определенные зазоры — просвет между прилегающими поверхностями частей оболочки, через который могут прорываться продукты взрыва или дугового к. з., не вызывая воспламенения взрывоопасной смеси. Такой просвет называется взрывонепроницаемой щелью, которая характеризуется шириной, длиной, конфигурацией и чистотой обработки взрывозащитных поверхностей, условно обозначаемых термином «Взрыв», Параметры взрывонепроницаемой щели определяются действующими ПИВРЭ. Взрывонепроницаемые соединения частей оболочек выполняют плоскими, цилиндрическими, лабиринтными или комбинированными. При несоблюдении нормированных зазоров выходящие через них продукты взрыва не успевают охладиться и при выбросе из оболочки могут явиться причиной взрыва окружающей среды.
Оболочки с кварцевым заполнением должны быть механически прочными. Плотность заполнения песком обеспечивают путем вибрации. Оболочки должны иметь не менее двух смотровых окон площадью не более 10 см2 каждое, расположенных друг против друга с противоположных сторон оболочки. Окна предназначены для контроля за уровнем песка. Все выводы из оболочки с кварцевым заполнением заключают во взрывонепроницаемые оболочки. Внутри отдельных оболочек выполняют защитные экраны, которые представляют собой жестко закрепленный заземленный металлический лист с антикоррозионным покрытием и отверстиями по всей площади. В зависимости от объема заполнения оболочки песком диаметр отверстий составляет 4—10 мм. На заводской табличке электротехнического устройства с кварцевым заполнителем, кроме общих номинальных величин, указывают: расчетные токи короткого замыкания (т. к. з.) на вводе и выводе и температуру окружающего воздуха, при которой установлена номинальная мощность оборудования.
Во взрывобезопасном исполнении при любых повреждениях.
Основное требование к электрооборудованию данного исполнения — искробезопасность цепи, т. е. снижение энергии, выделяющейся от электрического искрения или нагрева ее элементов, до величины, не вызывающей воспламенения взрывоопасной газойли пылевоздушной среды.
Искробезопасность цепей достигается герметизацией элементов, заливкой их термореактивным компаундом, ограничением величин тока и напряжения с максимальным значением в 1,5 раза меньшим воспламеняющих величин, шунтированием индуктивных элементов и т. п. Воспламеняющими величинами называют значения тока в индуктивной или безындуктивной цепи и напряжения в емкостной цепи, которые могут вызвать воспламенение взрывоопасной смеси с вероятностью 0,001.
Комплект электрооборудования, который имеет только искробезопасные цепи, носит название искробезопасной электрической системы. Данная система может находиться в двух состояниях: нормальном, когда все параметры соответствуют заданным значениям, и вероятном аварийном, когда в искробезопасных цепях одновременно возникает любое количество повреждений элементов системы.
Для искробезопасного электрооборудования используют переменный и постоянный ток. В качестве источников питания применяют сухие гальванические элементы, аккумуляторы, трансформаторы, которые подключают к силовой, сигнальной или осветительной сети. Трансформаторы в цепи первичной обмотки должны иметь токовую защиту, а между обмотками, пропитанными изоляционным лаком или компаундом, — заземленные металлические экраны. У химических источников тока размеры оболочек должны соответствовать размерам источников тока, чтобы при сборке в батарею получался единый комплект, заливаемый компаундом.
В искробезопасных системах роль искрогасящих шунтов могут выполнять короткозамкнутые обмотки или витки, резисторы, варисторы, управляемые и неуправляемые диоды, конденсаторы (кроме электролитических), Ограничителями могут служить дроссели, диоды, резисторы, конденсаторы.
В любом из режимов работы элементы искробезопасных цепей, рассматриваемые в качестве защитных, не должны нагружаться более чем на две трети их номинальных параметров (по напряжению, току, мощности).
Разделительными элементами между искроопасными и искробезопасными цепями могут быть специальные электромагнитные реле и контакторы, разделительные трансформаторы.
Зажимы для присоединения внешних искро- и неискробезопасных цепей должны располагаться в разных вводных устройствах.
Монтаж внутри электрооборудования может быть навесным и печатным. Монтаж не должен повреждаться в результате тряски, ударов и вибрации электрооборудования.
Все соединения проводников в искробезопасных цепях производят пайкой или при помощи опорного винта с гайкой и пружинной шайбой. Все места паек покрывают цветным лаком.
Оболочка искробезопасного электрооборудования должна иметь защиту от внешних воздействий.
Аппараты, которые во время работы приходится часто вскрывать, должны иметь две таблички: на наружной помещают марку завода-изготовителя, тип прибора, электрические параметры, заводской номер и знак исполнения, на внутренней — электрическую схему электротехнического устройства с указанием элементов, обеспечивающих искробезопасность цепей. Все остальные элементы изображают в виде блоков с указанием их типов и марок кабелей.
