Классификация и маркировка рудничного электрооборудования

Безопасность использования электроэнергии в угольных шахтах и на рудниках достигается:
• применением     специально     сконструированного     рудничного электрооборудования и специальных шахтных кабелей;
• соблюдением правил, выполнение которых исключает повреждение электрооборудования и кабелей под действием внешних факторов и их работу в режиме, на который они не рассчитаны;
• защитным отключением при потери электрооборудованием и кабелями своих безопасных свойств;
• применением комплекса средств и мер против появления в местах расположения электрооборудования взрывоопасной атмосферы и горючих материалов, а также против опасности положения людей электрическим током;
• комплексом защитных устройств для предотвращения аварий при возникновении отклонений от нормального режима.
Рудничное электрооборудование классифицируется по различным признакам. В зависи-мости от условий эксплуатации различают электрооборудование:
стационарное - эксплуатация без перемещения его относительно места
установки; передвижное, допускающее перемещение его от одного места
установки к другому без нарушения его готовности к работе; переносное,
предназначенное для перемещения вручную.
Другой классификационный признак отражает наличие или отсутствие средств
взрывозащиты.
Взрывозщита - это свойство, благодаря которому устраняется или затрудняется
возможность воспламенения среды, - окружающей электрооборудование, в
следствии его эксплуатации.

Рудничное электрооборудование для рудников и шахт классифицируется по уровням и видам взрывозащиты.
Уровень взрывозащиты - это степень взрывозащиты, от которой зависит область применения электрооборудования. По ГОСТ 12.2.020-76 установлены уровни взрывозащиты РН, РП, РВ, РУ. РН- рудничное нормальное электрооборудование, не имеющее средства взрывозащиты, но содержащее все виды защит, обеспечивающих надёжную и безопасную его эксплуатацию в условиях, не опасных в отношении газа и пыли;
РП- рудничное электрооборудование повышенной надёжности против взрыва, в котором взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме работы;
РВ-  рудничное  взрывобезопасное  электрооборудование,  в  котором взрывозащита обеспечивается при нормальном режиме и признанных вероятных повреждениях, кроме повреждений средств взрывозащиты;
РО -рудничное особовзрывобезопасное оборудование, в котором приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусматривающие стандарт на виды взрывозащиты.
Вид взрывозащиты- это совокупность конструктивных мер по исключению или затруднению возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды и обеспечению требуемого уровня взрывозащиты.
Конструктивные или схемные решения, обеспечивающие взрывозащиту электрооборудования, классифицируются по следующим видам

Электрооборудование на 1140В относится к 3В.
Взрывонепроницаемая оболочка - выдерживающая давление взрыва внутри неё и предотвращающая распространение взрыва из оболочки в окружающую среду;
Искробезопасная электрическая цепь, которая выполняется таким способом, чтобы электрический разряд или её нагрев не мог воспламенить взрывоопасную среду. Такие цепи разделяются на три уровня: Ua- особовзрывобезопасный, Ub-взрывобезопасный, Uc- повышенная надёжность против взрыва;
Защита вида "е"- которая состоит в том, что в электрооборудовании, или части его, не имеющим нормально искрящих частей, принят ряд мер (дополнительно) затрудняющих появление опасных нагревов, электрических искр и дуг, маркировка такой защиты -П;
Масляное заполнение оболочки, при котором токоведущие и находящиеся под напряжением части электрооборудования находятся под защитным слоем жидкого негорючего диэлектрика, заполняющего оболочку- М;
Кварцевое заполнение оболочки - К.
Автоматическое защитное отключение- А, обеспечивающее снятие напряжения
с токоведущих частей при разрушении защитной оболочки за время,
исключающее воспламенение взрывоопасной среды.
В рудничном электрооборудовании могут применятся одновременно несколько
видов защит.

Если в составе электрооборудования имеются оболочки с различными уровнями   взрывозащиты,   общий   уровень   взрывозащиты   такого электрооборудования устанавливается по наиболее низкому уровню. Например передвижная трансформаторная подстанция ТСВП-630/6-1,2 имеет маркировку

РВ - уровень защиты всех оболочек входящих в подстанцию;
3В - знак вида взрывозащиты РП низшего напряжения 1140В (РУНН);
4В - знак вида взрывозащиты РП высшего напряжения 4кВ (РУВН);
Н - внешние цепи управления искробезопасные.
Защита подземных электроустановок от токов короткого замыкания и ненормальных режимов работы. Требования к защите.
Защита электроустановок это действие, цель которого предотвратить нежелательные последствия ненормальных режимов, опасных для кабельных и воздушных линий, изоляторов, шин, трансформаторов, электродвигателей, коммутационной аппаратуры и другого электрооборудования. Среди этих режимов могут быть следующие: двух и трёхфазные К.3.; двойные и тройные замыкания фаз на землю, перегрузки, однофазные замыкания и утечки тока на землю, снижение и исчезновение напряжения и др. Простейшим случаем трёхфазного К.3. является одновременное замыкание всех трёх фаз в одной точке. Токи фаз резко возрастают, а фазные и линейные напряжения уменьшаются. Это симметричное К.3. Простейшим случаем двухфазного К.3. является металлическое замыкание двух фаз в одной точке. Двухфазные К.3. относятся к несимметричным. Однофазные замыкания на землю в зависимости от режима нейтрали протекают по разному. В четырёхпроводных сетях напряжением до 1000В любое замыкание на землю сопровождается большими аварийными токами, соизмеримыми с токами трёхфазного К.3. Подземные установки с напряжением выше 1000В относятся к электроустановкам с малым током замыкания на землю, недостаточным для образования перемещающейся дуги, но представляющим опасность для поражения персонала. Витковые замыкания двигателей и трансформаторов подразделяются на одно-, двух- и трёхфазные, симметричные и несимметричные. Основная причина витковых замыканий - снижение электрической прочности изоляции обмоток. Если установка не будет своевременно отключена возможно развитие более тяжелых аварий.
Главными   причинами   перегрузок   электрооборудования   являются симметричные перегрузки двигателей по технологическим причинам, пусковые токи из-за несостоявшегося или затянувшегося пуска двигателей, частых включений и противовключений, симметричные или несимметричные отклонения или колебания напряжения вследствие аварийных отключений или переходных процессов в сети.
Однофазный режим работы трёхфазных двигателей является предельным случаем нарушения симметричности напряжения питания. В подземных условиях   наблюдаются   значительные   отклонения   напряжения   от номинального, особенно в сетях, питающих мощные добычные и проходческие машины.
С непосредственной опасностью связано полное исчезновение напряжения
сети, ведущее к остановке двигателей. При отсутствии защиты, после
восстановления питания произойдёт самопроизвольное включение. Это
включение, оказываясь неожиданным, создает аварийную ситуацию, в которой
возможны механические и электрические повреждения установок и опасность
для обслуживающего персонала.
В состав этого комплекса должны входить следующие виды защиты: от токов
К.3., от утечек тока на землю и от превышения допустимого значения
сопротивления цепи заземления, от перегрузок и от работы в ненормальном
режиме, минимальная и нулевая.
Для отключения участка сети, в котором произошло КЗ. применяется
максимальная токовая защита МТЗ.
Простейший аппарат МТЗ это предохранитель Защищаемая цепь отключается
или путём разрушения специально предусмотренных для этого токоведущих
частей - плавких вставок под действием тока, превышающего определённое
значение. В электроустановках до 1140В ~ тока применяют предохранители ПР.
Время плавления плавкой вставки зависит от кратности тока (по отношению к
номинальному).

Предохранителем невозможно защитить установку от перегрузки, т.к. электродвигатель при перегрузке выйдет из стоя раньше, чем сгорит плавкая вставка. Кроме того, если предохранитель установлен в цепи асинхронного двигателя с КЗ ротором он не может быть рассчитан на его номинальный ток, поскольку плавкая вставка будет перегорать от пускового тока. Поэтому плавкую вставку выбирают на ток, меньший пускового в 2,5 раза, т.е. ток плавкой вставки будет превышать номинальный ток электродвигателя в 2-5 раз. Преимущество предохранителей - надёжная защита сети от токов К.3, и низкая стоимость, недостаток - возможность работы двигателя на двух фазах, при перегорании вставки двигатель будет перегреваться. В настоящее время ещё находятся в эксплуатации коммутационные аппараты в которых в качестве средства защиты от токов К.3. применяются плавкие предохранители. К ним относятся магнитные пускатели ПМВ, ПМВР, ПМВИ, ПМВИР, ручные пускатели ПРВ и ПРШ, некоторые станции управления, пусковые агрегаты типа АП, АК, АБК и т.д. Но недостатки, присущие электромагнитным реле, обусловили разработку устройств, в которых они устраняются. К таким устройствам относятся максимальная токовая защита УМЗ (унифицированная максимальная защита) выпускаемая в виде отдельного блока, реагирующая на величину тока в защищаемой сети.
Она состоит из исполнительного электромагнитного реле постоянного тока К, питающегося выпрямительными мостами UZ. В качестве датчиков защитного устройства применены трансформаторы тока ТТ.

Схема состоит из двух одинаковых цепей, содержит шунтирующие сопротивления Rш, Rп. Rп присоединяется через переключатель S, замкнутый в рабочем состоянии, т.е. параллельно вторичной обмотке трансформатора тока ТТ оказывается присоединенным шунтирующее сопротивление

Ток J2 вторичной обмотки ТТ, определяемый J1 и коэффициентом трансформации создаёт на этом шунтирующем сопротивлении r1 напряжение, которое подаётся на выпрямительный мост UZ, нагрузкой которого является исполнительное реле К, подсоединенное по схеме как реле напряжения. В этом случае при подаче на обмотку реле выпрямленного напряжения ток в обмотке изменяется по экспоненциальному закону и определяется соотношением величин активных сопротивлений элементов схемы и индуктивности катушки реле. Выбор требуемых установок производится регулировочными резисторами R2. В блоке защиты предусмотрена проверка правильности её срабатывания с помощью переключателя S.
Особенностью защиты УМЗ является возможность отстройки защиты по фактическому пусковому току электродвигателя. Защита УМЗ применяется в магнитных пускателях типов ПВИ, ПВИР, ПВ, в станциях управления типа МСВ, СУВ на напряжение 380-1140В. Для защиты от КЗ отходящих линий в серии выключателей АВ и в РУНН подстанций ТСВП-630/6-1,2 используется электромагнитное расцепление и полупроводниковая максимальная токовая защита ПМЗ.

Защита ПМЗ состоит из трёх трансформаторов тока (1) и блока защиты, включающего выпрямитель (2), измерительную (3) и исполнительную (4) части схемы, а также независимый (5) и нулевой (6) расцепители. Напряжение с трансформаторов тока подаётся на выпрямитель (2), а затем на измерительную (3) и исполнительную (4) части схемы. При троках КЗ, превышающих установку защиты, подаётся сигнал на управляющий электрод тиристора исполнительной части (4), который срабатывает и через расцепитель (5) отключает АВ. Отключенный АВ блокируется специальным реле включенным в цепь нулевого расцепителя (6).
Проверку действия защит производят при пуске наиболее мощного электродвигателя. Если уставка защита выбрана из условия отстройки от пусковых токов присоединённого к выключателю наиболее мощного электродвигателя, защита ПМЗ срабатывает.
В отличии от защит УМЗ и ПМЗ, реагирующих на величину тока в защищаемой сети в специальной быстродействующей аппаратуре отключения АБВ-250-45 применяется быстродействующая максимальная токовая защита БМЗ, реагирующая на скорости изменения тока в сети.

В качестве датчиков защитного устройства применяются трансформаторы тока ТА1-ТАЗ, установленные в трёх фазах сети и выполненные на сердечнике из электротехнической стали с воздушным зазором - транс реакторов. Их вторичные обмотки соединены по схеме "звезда" и через выпрямительный мост VD1-VD6 нагружены на сопротивление R1, величина которого и число витков вторичной обмотки выбираются из условия обеспечения минимальной величины тока двухфазного КЗ, при котором устройство срабатывает без пропусков. При этом считается, что защита отстроена от повторных пусков электродвигателя, работающего на холостом ходе. Измерительным элементом защитного устройства служит стабилитрон VD7. Исполнительный орган защиты состоит из транзистора VD1, резистора R2, тиристора TS1, импульсного трансформатора TV1 и источника питания. При возникновении в защищаемой сети междуфазного КЗ во вторичных обмотках транс реакторов наводится ЭДС пропорциональная току КЗ. Напряжение на выходе вторичных обмоток, выпрямленное трёхфазным мостом поступает на регулировочный резистор R1. С части резистора через стабилитрон VD7 напряжение поступает на переход база-эммитер VD1. Это напряжение превышает величину установки защиты, происходит пробой VD7 и отпирание VD1. Со вторичных обмоток W2 и W3 импульсного трансформатора TV1 поступают сигналы в цепи головного и моторного короткозамыкателей и выключателя, вызывая их срабатывание.