CC BY
37
--© Г.М. Петров, Я.А. Жигарловский,
2008
УДК 622.86:621.3.048
Г.М. Петров, Я.А. Жигарловский
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА ПРИ КАСАНИИ КОВШОМ ЭКСКАВАТОРА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА
Семинар № 22
И И ри касании ковшом экскавато-
Л--Ш- ра контактного провода одним из основных вопросов при оценке условий безопасности для обслуживающего персонала и для электрооборудования в целом является определение величины тока в аварийном режиме.
Величина аварийного тока при касании ковшом экскаватора контактного провода зависит от:
• способов выполнения сети заземления;
• применяемых схем электроснабжения карьеров;
• величин переходных сопротивлении опорных поверхностей электрооборудования в процессе работы;
• способов выполнения питания контактных сетей карьерного электровозного транспорта.
Согласно ЕПБ [1] заземление экскаваторов, работающих на погрузке горной массы в забоях с контактными сетями электрифицированного транспорта, должно осуществляться:
- на общее заземляющее устройство при оборудовании забойной контактной сети защитой, отключающей напряжение контактной сети вследствие прикосновения ковша экскаватора к контактному проводу;
- на обособленный заземлитель, металлически не связанный с общей сетью заземления, но металлически связанный
с рельсами железнодорожных путей горного участка, при отсутствии защиты, реагирующей на прикосновение ковша к контактному проводу.
Согласно данному обстоятельству аналитическое исследование параметров аварийного режима при касании ковшом экскаватора контактного провода проводиться для двух случаев:
- заземление экскаватора произведено на общее заземляющее устройство;
- заземление экскаватора произведено на обособленный заземлитель, металлически связанный с рельсами железнодорожных путей;
Заземление экскаватора произведено на общее заземляющее устройство
На рис. 1 приведена эквивалентная схема замещения цепи тока замыкания при касании контактного провода ковшом экскаватора, заземленного на общее заземляющее устройство, в которой употреблены следующие обозначения:
Ямз1 - сопротивление отрезка магистрального заземляющего проводника; Ягз - сопротивление центрального или группового заземлителя; Япл - сопротивление питающей линии; Якп - сопротивление контактного провода; Яол -сопротивление отсасывающей линии; Яр - сопротивление отрезков рельсового
А
Г
Ямзп
Ямз2
Ямз1
Ягз
1мп
Яеэзп
1п
Яр
Яп
Л
Д-
Яр
1р
1м2
1еп Яеэз2
Яп
1п
Яр
1м 1
1е2 Яеэз1
т
Якп
^ 1кз 1е1 Япл
В [г
I г о о о 1 1
Яп
Яр
1п
Яп
1р
1р
Х.=0
Яр Яол | !р
н^ н
Рис. 1. Эквивалентная схема замещения цепи тока замыкания на сеть заземления при касании ковшом экскаватора контактного провода
пути; Яп - переходное сопротивление «рельс-грунт»; Яеэз - переходное сопротивление при стекании тока в землю через опорные поверхности приключа-тельных пунктов и горных машин; 1мз1 -ток протекающий в отрезке магистрального заземляющего проводника; 1е1 -ток протекающий через опорные поверхности приключательных пунктов и горных машин; 1п - преходной ток цепи «рельс грунт»; 1р - ток протекающий в отсасывающей линии; 1кз - аварийный ток, возникающий в следствии касания ковшом экскаватора контактной сети.
Величина аварийного тока равна:
икс икс
1кз=-—-= —, (1)
Рсз + Ррц + Ркс р
где икс - напряжение контактной сети; Ясз - эквивалентное сопротивление сети заземления (контур АБВГ); Ярц -эквивалентное сопротивление рельсовой цепи (контур ВГДЕ); Якс -эквивалентное сопротивление контактной сети (цепь Якп, Япл, Яол); -
суммарное сопротивление схемы замещения.
Эквивалентное сопротивление сети заземления (Ясз) определяется для наиболее тяжелого случая, когда касание ковшом экскавтора контактного
провода происходит в середине сети заземления.
В этом случае ток короткого замыкания 1кз распределяется по двум направлениям: вправо от места касания к началу заземляющей сети (к- секций) и влево от места касания к концу заземляющей сети [(т-к)-секций]. При этом схему замещения можно представить эквивалентной схемой рис. 2, состоящей из эквивалентных сопротивлений Язк (к-секций) и Яз(М-К) [(т-к)-секций], соединенных параллельно, причем сопротивление Яз(М-К), в свою очередь соединено последовательно с Ятз. Следовательно, эквивалентное сопротивление цепи по отношению к точке касания определяется:
Я = Рзк [Рз(т-к) + Рт ] 2
Рзк + Рз(т-к) + Рт
где к - условная точка касания или условный порядковый номер экскаватора, прикоснувшегося к контактному проводу; т - количество секций с сопротивлениями Яеэз и Ятз.
Согласно [2] эквивалентные сопротивления Язк и Яз(М-К) определяются из выражений:
^ ак
Язк=Яе
1 -■
sh а(к +1)
(3)
-о
Я мз
Я з к
/\
Я з
(т-к)
Ю
к)=Яе
1 -
эИа(т - к -1)
(4)
, а 1
— = —
2 2
Ртз
Т, Фх
Ярц = -—,
1рх
(6)
Фх= у!кз
1рХ=1кз
сИА,(!р - х) эИ А,!р :
эИ А,(!р - х)
(7)
(8)
эИ А,!р
где 1р- длина рельсового пути; 1кз- аварийный ток короткого замыкания; X, у -коэффициенты, характеризующие степень зависимости величин тока и потенциала от сопротивлений Яр и Яп;
Рис. 2. Расчетная схема для определения эквивалентного сопротивления цепи заземления
X =
= д/РрТРп
Рп
Следовательно,
Ярц = у
сИХ(!р - х)
(9)
эИа(т - к)
где а - коэффициент, характеризующий степень снижения тока в заземляющей магистрали.
Величина а определяется из выражения:
(5)
Ре эз
Эквивалентное сопротивление рельсовой цепи (Ярц) для любой точки согласно закону Ома равно:
где фХ, 1рХ - потенциал и ток рельса на расстоянии х от тяговой подстанции.
Величина потенциала и тока в точке х рельсовой цепи, согласно [3]:
эИ Х!р
Эквивалентное сопротивление контактной сети (Якс) определяется как сумма сопротивлений контактного провода Якп, питающих линий Япл и отсасывающих линий Яол:
Якс = ркдЬки + РплЬпл + РолЬол (10)
где ркп, Рпл, Рол - удельные сопротивления контактного провода и проводов, питающих и отсасывающих линий, Ом/км; ЬКП, ЬПЛ, ЬОЛ - длины контактного провода, питающих и отсасывающих линий, км.
На основе формул (2, 6, 10) можно определить величину аварийного тока при касании ковшом экскаватора, заземленного на общее заземляющее устройство, контактного провода с учетом специфических условий эксплуатации карьерного
электрооборудования.
Заземление экскаватора произведено на обособленный за-землитель, металлически связанный с рельсами железнодорожных путей.
На рис. 3 приведена эквивалентная схема замещения экскаватора, заземленного на обособленный зазем-литель, металлически связанный с рельсами железнодорожных путей, при касании ковшом экскаватора контактного провода, в которой наряду ранее приведенными обозначениям, употреблены следующие обозначения:
Як - сопротивление корпуса экскаватора; Яоз - сопротивление обособленного заземлителя.
Величина аварийного тока в данном случае равна:
икс икс
1кз =
(11)
Рко + Рк с + Ррц РЕ
где икс - напряжение контактной сети; Яко - эквивалентное сопротивление корпуса экскаватора с обособленным за-землителем; Ярц - эквивалентное сопротивление рельсовой цепи (Яр); Якс - эквивалентное сопротивление контактной сети (цепь Якп, Япл, Яол); РЕ - суммарное сопротивление схемы замещения.
Эквивалентное сопротивление корпуса экскаватора с обособленным заземлителем (Яко) опре
м
15000 10000 5000 0
Рис. 3. Эквивалентная схема замещения заземления экскаватора, заземленного на обособленный заземлитель, металлически связанный с рельсами железнодорожных путей, при касании ковшом экскаватора контактного провода
деляется путем экспериментальных исследований и равна сумме сопротивлений самого корпуса экскаватора и обособленного заземлителя.
Эквивалентное сопротивление рельсовой цепи (Ярц) определяется на основании формулы (6).
Эквивалентное сопротивление контактной сети (Якс) определяется на основании формулы (10).
На рис. 4 приведен график зависимости аварийного тока от суммарного сопротивления схемы замещения для различных способов заземления экскаватора. Напряжение контактной сети равно 10,5 кВ.
Результаты выполненного аналитического исследования параметров аварийного режима при касании ковшом экскаватора, контактного провода позволяют сделать следующие основные заключения:
1. Величина аварийного тока может быть вполне определена при знании величин трех эквивалентных сопротивлении: сети заземления - Ясз, рельсовой сети - Ярц и контактной сети - Якс.
2. Установлено,
23456789 10 ^ оМ
что
при касании контактного провода ковшом экскавато-
Рис. 4. Зависимость /=1кз/: 1 -
заземление экскаватора
произведено на обособленный заземлитель, металлически связанный с рельсами железнодорожных путей; 2 - заземление экскаватора произведено на общее заземляющее устройство
ра, расположенного примерно в середине сети заземления, величина аварийного тока максимальна.
3. Установлено, что в условиях открытых горных разработок, характеризующихся, как правило, незначительной
длиной боковых контактных сетей, при значительных величинах переходного сопротивления «рельс-грунт» последнее преимущественно определяет эквивалентное сопротивление рельсовой цепи.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. - М.: Госгор-технадзор России, 2003.
2. Бариев Н.В. На статью И.С. Самойло-вича и др. «Пересмотреть разделы «Электро-
техническое хозяйство» в ЕПБ и ПТЭ открытых работ». «Безопасность труда в промышленности», 1968, №8.
3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Высшая школа, 1964.
— Коротко об авторах -
Петров Г.М. - доцент, кандидат технических наук, Жигарловский Я.А. - аспирант,
Московский государственный горный университет.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 22 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. А.В. Ляхомский.
- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА им. Д.А. КУНАЕВА МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ, ИНДУСТРИИ И ТОРГОВЛИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
АХАНОВ Талгат Музарафович Разработка эффективной технологии выемки целиков из искусственного массива 25.00.22 к.т.н.
