CC BY
49
---------------------------------- © Г.И. Бабокин, В.Г. Куницкий,
П.И. Шеленёв, 2009
Г.И. Бабокин, В.Г. Куницкий, П.И. Шеленёв
ЗАЩИТНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ НА ПОСТОЯННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ШАХТНЫХ СЕТЕЙ
Приведены функциональная схема индикатора асимметрии и описание её работы. Показано, что применение индикатора асимметрии совместно с УЗО для шахтной сети переменного тока промышленной частоты обеспечивают работоспособность таких УЗО в шахтных комбинированных сетях
Ключевые слова: комбинированная сеть, устройство защитного отключения, индикатор асимметрии, «противоинвертор», измерительный мост.
~П ажнейшим требованием при проектировании и экс-
-Я-М плуатации шахтных электроустановок является обязательное применение устройств защитного отключения (УЗО), обеспечивающих требуемый уровень электробезопасности обслуживающего персонала. Это эффективный и пока единственный способ защиты человека от поражения электрическим током [1].
Анализ литературных источников показал, что разработанные в последнее время специальные устройства защитного отключения для шахтных комбинированных сетей и использующие в качестве оперативного и постоянный по величине и направлению, и переменный ток фиксированной или изменяющейся частоты не удовлетворяют в полном объеме требованиям, предъявляемым к таким устройствам, сложны в схемных решениях и до настоящего времени практически не применяются в горной промышленности [1], [2], [3].
В связи с этим экономически целесообразным направлением можно считать расширение функциональных возможностей уже существующих и серийно выпускаемых промышленностью УЗО, разработанных для шахтных сетей переменного тока промышленной частоты, и, в частности, УЗО на постоянном или импульсном, содержащим постоянную составляющую, оперативном токе.
Ранее установлено, что такие УЗО удовлетворяют предъявляемым требованиям по чувствительности и быстро действию аварийного отключения в том случае, если и симметричная, и несимметричная утечки происходят на участках переменного тока промышленной (УПЧ) или изменяющейся (УИЧ) частоты комбинированной сети. Однако при возникновении несимметричной утечки на участке постоянного тока (УПТ) эти УЗО неработоспособны [4]. Проведённые авторами экспериментальные исследования показали, что асимметрия сопротивлений полюсов УПТ относительно земли приводит к тому, что УЗО не срабатывает и в том случае, если симметричная или несимметричная утечки возникают на УИЧ. Таким образом, асимметрия полюсов УПТ, даже не являясь сама по себе аварийной, приводит к тому, что УЗО не реагирует не только на несимметричную утечку на УПТ, но, в этом случае, и на симметричную и несимметричную утечки на УИЧ [5].
С учетом вышеизложенного разработана функциональная схема специального дополнительного устройства - индикатора асимметрии, устраняющего влияние асимметрии полюсных сопротивлений УПТ на работу УЗО, в которых используется постоянный, или импульсный, содержащий постоянную составляющую, оперативный ток. Схема индикатора асимметрии приведенная на рис. 1, содержит: измерительный одинарный мост постоянного тока ИМПТ; блок ключей БК, выполняющий роль противоинвертора; блок высокоомных регулируемых активных сопротивлений БАС; усилитель напряжения У; компаратор К; исполнительный орган ИО. Плечами моста, питаемого постоянным напряжением выпрямителя В, являются полюсные сопротивления R+ и R_ и регулируемые активные сопротивления R1 и R2. В его измерительную диагональ включен вход усилителя У.
Схема работает следующим образом. Незамкнутому состоянию каждого из ключей К1 - К6 инвертора И, независимо от алгоритма его работы, соответствует замкнутое состояние каждого из ключей К1' - К6' блока ключей БК и наоборот. В результате параллельно плечам R+ и R_ ИМПТ постоянно подключены либо активные сопротивления изоляции кабеля на УИЧ, либо соответственно равные им по величине активные сопротивления БАС, рав-
новесие ИМПТ при работе инвертора не нарушается и напряжение в измерительной
2SS
диагонали моста меньше уставки срабатывания индикатора асимметрии.
При возникновении несимметрии токов утечки с полюсов УПТ напряжение разбаланса ии в измерительной диагонали поступает на вход усилителя У. Его выходное напряжение подается на вход компаратора К, где срав-нивается с опорным напряжение, соответствующим уставке срабатывания индикатора.
Если асимметрия полюсных сопротивлений УПТ становится больше заданного значения, то напряжение ии начинает превышать величину уставки, меняется полярность напряжения на выходе компаратора К, которое через исполнительный орган ИО индикатора асимметрии воздействует на УЗО, отключающее в этом случае защищаемую сеть.
Разработанный индикатор асимметрии может быть использован в качестве дополнительного устройства к УЗО, в котором используется постоянный, или содержащий постоянную составляющую, оперативный ток. Лабораторные испытания, проведённые, в сети, питаемой транзисторным преобразователем фирмы «Триал», совместно с аппаратом защиты АЗУР.З показали его работоспособность в таких сетях.
---------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Иванов Е.А., Галла В.Л., Малаян К.Р. Безопасность электроустановок и систем автоматики С.-Петербург: «Элмор», 2003. - 384 с.
2. Бабокин Г.И., Щуцкий В.И., Серов В.И. Частотно-регулируемый электропривод горных машин и установок. М.: Издательский центр РХТУ им. Д.И. Менделеева. - 1998. - 239 с.
3. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Куницкий В.Г. Исследование токов утечки в шахтной электрической сети с частотно-регулируемым электроприводом // Электробезопасность. 1995 - №2 - С.5 - 11.
4. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Лазарев А.И. Экспериментальное исследование условий работы устройств защитного отключения в сети с преобразователем частоты // Электробезопасность 1996 - № 3-4 - С.31-41.
G.I.Babokin, V.G.Kunitsky, P.I.Shelenev
PROTECTIVE SWITCHING-OFF ON A DIRECT OPERATIVE CURRENT FOR THE COMBINED MINE NETWORKS
Results of researches of a network with the device of the protective switching-off (DPS) on a constant operative current for mine networks of an alternating current of industrial frequency and the indicator of asymmetry are resulted. It is established, that application of the indicator of asymmetry together with DPS provides its working capacity and in the combined mine electric networks.
Key words: the combined network, the device of the protective switching-off, indicator of asymmetry, measuring bridge, antiinvertor.
__ Коротко об авторах
Бабокин Г.И. - профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Электротехника», проректор по научной работе,
Куницкий В.Г. - доцент, кандидат технических наук, кафедра «Электротехника»,
Шеленёв П.И. - инженер, ассистент кафедры «Электротехника»,
Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, rector@muctr.ru
