CC BY
101
жать приближения к резонансу, особенно в момент - демпферные и разгрузочные устройства, позволяю-
опускания ковша на забой. щие разгружать узлы рабочего оборудования или вы-
16. Вносить в конструкцию узлов, испытывающих зывать немедленную остановку движущихся элемен-
динамические нагрузки, специальные «выключатели» тов после достижения опасного напряжения.
Библиографический список
1. Макаров А.П., Красноштанов С.Ю. Определение критических размеров трещин в металлоконструкциях рабочего оборудования экскаватора ЭКГ-15 // Инновационное развитие горно-металлургической отрасли: материалы Всерос. конф. с элементами научной школы для молодежи. [Электронный ресурс]. Иркутск: ИрГТУ, 2009. Электрон. опт. диск (CD-ROM).
2. Макаров А.П., Красноштанов С.Ю. Влияние остаточных напряжений на несущую способность металлоконструкций карьерных экскаваторов // Инновационное развитие горно-металлургической отрасли: материалы Всерос. конф.
с элементами научной школы для молодежи. [Электронный ресурс]. Иркутск: ИрГТУ, 2009. Электрон. опт. диск (CD-ROM).
3. Макаров А.П., Красноштанов С.Ю. Расчет элементов металлоконструкций экскаваторов на усталостную долговечность с целью повышения качества горного оборудования // Инновационное развитие горно-металлургической отрасли: материалы Всерос. конф. с элементами научной школы для молодежи. [Электронный ресурс]. Иркутск: ИрГТУ, 2009. Электрон. опт. диск (CD-ROM).
УДК 622.478:621.316.93
ПАРАМЕТРЫ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛА И ОБОРУДОВАНИЯ
А.И. Найденов1, Е.А. Дмитриев2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведены некоторые результаты полевых исследований, даны рекомендации по устройству и эксплуатации защитных заземлений электроустановок горных предприятий. Показано, что местные заземлители практически не влияют на величину общего сопротивления. Ил. 1. Табл. 2. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: электробезопасность; нормы сопротивления заземления; заземлители; удельное сопротивление грунта; область эффективного заземления; измерения; инструкция.
PARAMETERS OF GROUNDING DEVICES FOR PERSONNEL AND EQUIPMENT PROTECTION A.I. Naidenov, E.A. Dmitriev
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article presents some results of field studies, gives recommendations on the arrangement and operation of protective grounding of electrical plants of mining enterprises. It is shown that local earth electrodes virtually have no effect on the value of total resistance. 1 figure. 2 tables. 7 sources.
Key words: electrosecurity; norms of grounding resistance; earth electrodes; soil resistivity; area of efficient grounding; measurements; instruction.
Одной из эффективных мер обеспечения электробезопасности на объектах ведения горных работ является защитное заземление электроустановок. Под термином защитное заземление следует понимать электрическое присоединение корпусов электрооборудования к земле для максимального снижения потенциала между ними.
Защитное заземление электроустановок обеспечивает надлежащий уровень электробезопасности персонала и сохранность электрооборудования при
пробое изоляции, когда на металлических частях оборудования появляется напряжение.
Полное выравнивание потенциала автоматически достигается при условии крепления корпусов электроустановок к металлическому основанию, например, палубе драги, поворотной платформе экскаватора. При этом разность потенциалов между корпусами электрооборудования и землей чаще всего равна нулю.
Это утверждение с высокой вероятностью спра-
1Найденов Алексей Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры горных машин и электромеханических систем, тел.: 618856.
Naidenov Aleksei, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: 618856.
2Дмитриев Евгений Алексеевич, доцент кафедры горных машин и электромеханических систем, тел.: (3952) 405101. Dmitriev Evgeny, Associate Professor of the Department of Mining Machinery and Electromechanical Systems, tel.: (3952) 405101.
ведливо для драг, которые надежно соединены с землей через воду и поворотные сваи. В этом случае можно говорить о надежном самозаземлении данного плавучего объекта.
Экскаваторы и другое оборудование на горном участке работают в различных климатических и погодных условиях, на грунтах многолетнемерзлых, скальных, сыпучих, сухих, влажных и сырых. В зависимости от условий эксплуатации и характеристики грунтов достигается надежный контакт поворотной платформы или гусениц экскаваторов с землей, полозьев саней приключательных пунктов (ПП), гусениц и бурового става бурстанков, основания передвижных ком-
Получены следующие соотношения сопротивления самозаземления экскаваторов Ясз и сопротивления заземляющего устройства Я3 (табл. 1).
Как видно из табл. 1, наиболее вероятные значения соотношений сопротивления самозаземления электроустановок Яс 3 и заземления электроустановок Я3 находятся в пределах от 1 до 2 при максимальном разбросе 0,83-10. Причем сезон года не влияет практически на это соотношение (см. показатели 1,78 для карьера Юбилейный (зима) и 1,86 для Горизонта (-155) Удачнинского ГОКа (лето)).
Таблица 1
Некоторые результаты полевых измерений параметров заземляющих устройств и самозаземления на объектах горно-обогатительных комбинатов (ГОК) АК «АЛРОСА»
Номер замера Я3,Ом Кс.з Яс 31Я3 Сезон года
Айхальский ГОК, к-р Юбилейный
1 160 750 4,68 зима
2 180 320 1,78 зима
Удачнинский ГОК, к-р Удачный
1 1 1,5 1,5 зима
2 1,3 2,3 1,77 зима
3 4,0 40 10 зима
4 4,8 8,7 1,81 зима
5 11 12 1,09 зима
6 1,9 2,9 1,53 зима
7 27 180 6,66 зима
8 9,9 44 4,44 зима
9 5,0 46 9,2 зима
10 6,0 6,0 1,0 зима
Мирнинский ГОК, прииск ВГ
1 3,5 6,8 1,94 зима
2 4,0 9,5 2,37 зима
к-р Дачный
1 1,3 1,1 0,85 зима
2 3,1 3,6 1,16 зима
3 1,2 1,0 0,83 зима
Удачнинский ГО К, Горизонт (-155)
1 1,4 2,6 1,86 лето
Минимальные значения - 0,83; максимальные значения - 10; наиболее вероятные значения - 1-2.
плектных трансформаторных подстанций (ПКТП), корпусов насосов, землесосов и другого оборудования. В этих условиях имеет место, как правило, также хорошее самозаземление, сравнимое с сопротивлением специально смонтированного заземляющего устройства.
В 2002-2003 гг. Иркутским государственным техническим университетом проведены комплексные исследования электропроводности грунтов, параметры существующих заземляющих устройств, роль местных заземлителей и альтернативного ему самозаземления экскаваторов и другого забойного оборудования в условиях многолетнемерзлых грунтов.
Отсюда следует одна из важных рекомендаций по эффективности защитных заземлений - возможность отказа от специально смонтированных местных за-землителей (МЗ). Функциональная нагрузка на МЗ -обеспечить МЗ в случае обрыва магистрального заземляющего провода от главного заземлителя (ГЗ) -может быть возложена на самозаземленное электрооборудование на горном участке.
Отказ от МЗ позволит снизить капитальные затраты на их сооружение и эксплуатационные расходы на их обслуживание.
Данная рекомендация после обсуждения на техническом совете института Якутнипроалмаз (г. Мир-
ный) была принята службой главного энергетика компании АК «АЛРОСА». Многолетний опыт эксплуатации электроустановок на ГОКах показал эффективность данной меры: снижение капитальных и эксплуатационных затрат на материалы, монтажные работы и заработную плату в объеме нескольких сотен тысяч рублей. Электробезопасность при этом сохранилась на достаточно высоком уровне.
В табл. 2 приведены фрагменты замеров параметров заземляющих устройств и удельного сопротивления грунтов. Этими данными еще раз подтверждается эффективность самозаземления экскаваторов и другого забойного оборудования (см. столбцы 3, 4, 5). Даются значения электрического сопротивления МЗ (столбцы 7, 8, 9) - одного стержня, второго стержня и общее их сопротивление. Видна неэффективность специально устроенных МЗ, электрическое сопротивление которых меньше сопротивления самозаземления забойного оборудования в 5-36 раз.
Электрическое удельное сопротивление грунта является основным параметром для расчета заземления. Чем меньший размер имеет эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления смонтированного устройства, тем проще и дешевле будет его конструкция.
Как уже отмечалось, приведенный анализ исследований позволяет дать практические рекомендации относительно МЗ. МЗ выполняются обычно в виде 2-3 вертикальных электродов из круглой или угловой стали длиной до 1,0 м, которые забиваются в землю или помещаются в скважину около ПП для экскаваторов и около ПКТП 6/0,4 кВ для буровых станков. Электроды-заземлители соединяются между собой проводниками и подключаются к корпусу ПП, который в свою очередь присоединяется к магистрали заземления (рисунок).
Назначение МЗ - обеспечивать заземление объектов в случае обрыва магистрали заземления.
Таблица 2
Фрагменты замеров параметров заземляющих устройств и удельного сопротивления грунтов
ГОК, объект Результаты измерений сопротивления заземлений, Ом Удельное сопротивление грунта р, Ом-м
Кс.з Ксз Я Сопротивление местных заземлителей 11м 3
одного стержня второго стержня общее Я-м.з1 Ксз
У ГОК Рудный склад ЭКГ-15 №6 (ЯКНО №36) 3,7 10,2 2,76 75 62 34 3,33 53
У ГОК Рудный склад «Зарница» ЭКГ-10 №25 (ЯКНО №14) 12 62 5,0 490 280 178 2,87 360
У ГОК Рудный склад ЭКГ-84 №23 (ЯКНО №2) 2,3 2,7 1,0 270 145 94,3 36 15
А ГОК к-р Комсомольский ЭКГ-5А №5 ЯКНО №6 26 35 1,35 200 800 160 4,57 200
Одним из главных факторов, который определяет сопротивление заземления, является удельное сопротивление грунта (р, Ом-м). Оно в значительной мере зависит от характеристик грунта, его влажности и температуры, а также содержания в почве электропроводящих минералов. Этот параметр определяет собой уровень электропроводности земли как проводника, т.е. как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.
Монтаж МЗ в горных породах, представленных гранитами, диабазами и другими крепкими скальными породами, а также многолетнемерзлыми грунтами, является большой трудностью, так как забить электроды в такой грунт обычным способом невозможно, а бурение скважин для погружения в них заземляющих электродов связано с большими затратами. Постоянное перемещение экскаваторов и буровых станков требует каждый раз монтажа новых МЗ, что еще больше усложняет эксплуатацию оборудования._
При обрыве магистрального заземляющего провода общее сопротивление сети заземления составит
Е Я
я • я • я
яМЗ яЭ яПП
ЯМЗ • ЯПП + ЯМЗ • ЯЭ + яэ • ЯПП
где - сопротивление МЗ; - сопротивление
самозаземления экскаватора; Япп - сопротивление самозаземления ПП.
ПП и передвижные КТП 6/0,4 кВ смонтированы на салазках из металлических труб или швеллеров длиной по 2 м и имеют площадь контакта до 5 м2. Площадь контакта с землей заземляющего электрода из круглой стали диаметром 20 мм и длиной 1 м состав-
ляет всего 0,06 м , что значительно (в десятки раз) меньше площадей контакта экскаваторов, ПП, буровых станков, КТП. К тому же контакт электрода со стенками земли осуществляется без прижатия, что также увеличивает переходное сопротивление местного заземления. Сопротивление самозаземления экскаваторов, ПП, буровых станков, передвижных КТП, как показали наши экспериментальные исследования на карьерах АК АЛРОСА, значительно меньше (по меньшей мере в 3-5 раз) сопротивления электродов МЗ. Поэтому МЗ практически не влияют на величину общего сопротивления, следовательно, от них можно отказаться.
Отказ от МЗ в карьерных сетях, не снижая электробезопасности, позволит получить значительный экономический эффект, порядка 15 тыс. руб. на один объект (экскаватор с ПП, бурстанок и КТП и т.п.) в год.
Библиографический список
1. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Гл. 1.7. 7-е изд. М.: изд-во НЦ ЭНАС, 2002. 184 с.
2. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Актуализирован 29.10.2003 Госстандартом России. Иркутский ЦСМ. 10 с.
3. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок: справочник. М.: ЗАО «Энергсервис», 2002. 375 с.
4. Найденов А.И., Дмитриев Е.А. [и др.]. Инструкция по устройству и эксплуатации защитных заземлений электроустановок горнодобывающих предприятий АК АЛРОСА в условиях многолетней мерзлоты. 1-е изд. Иркутск - Мирный, 2003. 22 с.
5. Найденов А.И., Дмитриев Е.А. [и др.]. Местная инструкция по устройству и эксплуатации защитного заземления элект-
роустановок горных предприятий ОАО «Бурятзолото» в условиях многолетней мерзлоты и высокого удельного сопротивления горных пород для рудников «Ирокинда» и «Холбинский». Иркутск - Улан-Удэ, 2006. 17 с.
6. Найденов А.И., Дмитриев Е.А. Инструкция по устройству и эксплуатации защитного заземления электроустановок карьера ГОКа «Западный» ЗАО ГРК «Сухой Лог» (Иркутская область, Бодайбинский район, в 20 км от п. Кропоткин в районе Сухого Лога) в условиях большого удельного сопротивления грунтов. Иркутск, 2007. 20 с.
7. Найденов А.И., Дмитриев Е.А. Инструкция по устройству и эксплуатации защитного заземления электроустановок открытых горных работ Филиала «Разрез Черемховский» ООО «КВСУ». Иркутск, 2008. 18 с.
