CC BY
78
© Е.Ф. Цапенко, 2003
YAK 621.316.176:622 Е.Ф. Цапенко
СОСТОЯНИЕ ЗАШИТЫ ОТ ТОКОВ YТЕЧКИ НА ЗЕМЛЮ В ШАХТНЫХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ АО 1200 В
В последние годы пожары и взрывы на горных предприятиях стали обычным и как бы неизбежным явлением. К настоящему времени их насчитывают около пятисот случаев. Аварии с особо тяжелыми последствиями были опубликованы в печати. На шахтах Зы-ряновская в Кузбасс (погибли 69 шахтеров), в Воркуте, Распадская Кемеровской области и др. Особенно часты аварии на шахтах Украины. На шахтах им. Скочин-ского в Донецке, им. Кирова в Луганске, в Горловке, им. Баракова в Краснодоне (погибли 80 шахтеров) и др. И это далеко неполный перечень случаев пожаров и взрывов на шахтах.
К сожалению, после подобных происшествий комиссиями не были профессионально проанализированы причины аварий от электрического тока на шахтах и не были опубликованы намечаемые (если они намечались вообще) мероприятия по предупреждению таких аварий. В данной обстановке и в дальнейшем опасность взрывов будет сохраняться.
Одной из основных причин пожаров и взрывов в шахтах является возникновение электрической искры достаточной мощности для воспламенения метановоздушной смеси. Эти искры часто обусловлены токами утечки между токоведущими частями и землей, возникающими в местах повреждения изоляции электроустановок и кабелей [Л.1]
Токи утечки это токи в активных сопротивлениях отдельных фаз сети относительно земли. Они являются довольно сложными функциями активных сопротивлений и емкостей сети относительно земли. В [Л.2] приведены аналитические уравнения для их определения. Для защиты шахтных семей от токов утечки используются во всех без исключения случаях из-
вестные устройства непрерывного контроля сопротивления изоляции. Известны две схемы, которые принципиально могут выполнять функцию измерения и контроля общего активного сопротивления изоляции: это схемы с посторонним оперативным источником, предложенные французской фирмой Мерлен Жирен (рис. 1а) и немецкие схемы фирм Сименс и Ка-лор Эмаг, так называемые вентильные схемы (рис. 16).
В схеме рис. 1а и рис. 16 ^ обозначает общее активное сопротивление сети относительно земли, т.е.
Я = ЯлЯв Яо Къ Ял + Яв + Яо
где ^, НБ, НС- активные сопротивления отдельных фаз сети относительно земли; Н - сопротивление отдельных элементов схемы рис. 1а и рис. 1б.
Начиная с 1962 года отечественной промышленностью были выпущены следующие устройства контроля и измерения общего активного сопротивления изоляции сети относительно земли: УАКИ -Устройство автоматического контроля изоляции [Л.З]; АЗАК - Аппарат защиты с автоматической компенсацией [Л.4]; АЗШ - аппарат защитного отключения шахтный [Л.З]; АЗУР - аппарат защиты унифицированный рудничный [Л. 6].
Несмотря на различные названия все они принципиально могут выполнять только одну функцию -измерение и контроль общего активного сопротивления изоляции и не могут выполнить защиту от токов утечки. Это относится и к аппаратам АЗШ, разработанным во ВНИИВЭ специально для шахт и выпускаемое отечественной промышленностью с 1982 года (рис. 2).
Схема АЗШ исключительно сложная, насыщена многочисленными нелинейными элементами и потому не поддается даже голо-
словному анализу. Принцип действия ее в инструкции завуалирован и нет ответа на главный вопрос - что она измеряет и как осуществляет защиту от токов утечки, каким образом осуществляется автоматическая компенсация токов утечки?
Поэтому из МАКНИИ (как головной организации) в адрес Про-копьевского завода шахтной автоматики, выпустившего установочную серию аппаратов АЗШ 22.12.83 г. поступила телеграмма следующего содержания: «В аппаратах АЗШ установочной серии выявлен ряд схемных недостатков, приводящих к потере работоспособности также препятствующих их серийному выпуску. В связи с создавшимся положением институт считает необходимым временно приостановить действие согласованной технической документации и выпуск аппаратов до устранения выявленных недостатков и представления образцов после повторных испытаний. МАКНИИ, директор Колосюк, 22 ноября 1983 года». В связи с этим решением, была составлена Программа испытаний, и в дальнейшем был оформлен Протокол испытаний. В МГИ была направлена правительственная телеграмма на имя ректора Ржевского В.В. с предложением направить проф. Цапенко Е.Ф. для участия в комиссии 4-5 июля 84 года.
Комиссией был обнаружен серьезный дефект аппаратов АЗШ, заключающийся в том, что на приборной панели в нормальном режиме подгорали контакты, по причине резонансных перенапряжений из применяемой компенсации токов утечки. В связи с этим вместо АЗШ начался выпуск аппаратов типа АЗУР (аппарат защиты унифицированный рудничный).
Однако все, что было сказано об АЗШ относится и к АЗУР. Его схема (рис.3) практически не отличается от схемы аппарата АЗШ. Более того не была устранена основная причина перенапряжений -компенсация токов утечки.
Схемы шахтных аппаратов АЗШ и АЗУР отличаются неоправданной сложностью, не поддаются теоретическому анализу и расчетам. Для них не сформулирован принцип работы. Наличие устройств авто-
матической компенсации, предписанных ГОСТом [л.7] является причиной резонансных перенапряжений, возникновению опасных токов утечки и в конечном счете появлению пожаров и
взрывов в шахтах.
Для измерительных схем АЗШ и АЗУР не представляется возможным установить основную зависимость между токами утечки и общим активным сопро-
тивлением изоляции сети относительно земли. Поэтому горные предприятия, в которых внедрены аппараты контроля изоляции типа АЗШ, АЗУР оказались во все годы работы шахт без надежной и эффективной защиты от токов утечки со всеми вытекающими из этого последствиями.
В результате в подземных выработках и на поверхности горных предприятий имеют место многочисленные аварии, с большими человеческими жертвами и материальными затратами.
Вопросы, относящиеся к защите от токов утечки, непростые. Чтобы их решить эффективно, нужны соответствующие специалисты, различные конференции, доклады и т.д. Необходимо широкое обсуждение данной проблемы.
Таким образом, к сожалению, необходимо заново начинать работу по разработке и созданию защиты от токов утечки на более высоком, современном, научном и техническом уровне.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Цапенко Е.Ф. Перенапряжения в системах электроснабжения. Учеб. пособие. - М.: Изд-во МГГУ, 2002. - 64 с.
2. Цапенко ЕФ, Шкундпн С.З. Электробезопасность на
горных предприятиях. Уч. Пособ.. - М.: Изд. МГГУ, 2001. - 103с.
3. Реле утечки типа УАКИ-380. Инструкция по монтажу, наладке и эксплуатации, завод «Электроаппарат» (Прокопьевск), 1963.
4. Аппарат защиты от утечек с устройством автомати-
ческой компенсации емкостной составляющей токов утечки типа АЗАК-660, (Прокопьевск) 1963.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------
5. Аппарат защитного отключения шахтный типа АЗШ. Руководство по эксплуатации г. Кемерово. Редакционноиздательский отдел, 1982.
6. Аппарат защиты унифицированный рудничный АЗУР. Руководство по эксплуатации г.Кемерово. Редакционноиздательский отдел 1982 г.
7. ГОСТ 22929-78 (СТ СЭВ 2309-80). Аппараты защиты от токов утечки, рудничные для сетей напряжением до 1200 В. Общие технические условия.
Цапенко Евгений Федорович — профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.
© Б.М. Борисов, Ф.И. Сабируллов, В.П. Старолуб, И.Л. Бойков, 2003
УЛК 621.311
Б.М. Борисов, Ф.И. Сабируллов,
В.П. Старолуб, И.Л. Бойков
ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ МОАЕРНИЗАЦИИ АСУЭ ШАХТЫ «СЕВЕРНАЯ» ОАО «ВОРКУТАУГОЛЬ»
ктивность работы предпри-яти* в значительной мере опре-ляется наличием надежной и
экономичной энергетической системы, т.е. электро-, тепло- и пневмоснабжения шахты. В связи
с особенностями производства: перемещение фронта работ, территориальная разбросанность объектов и другие обстоятельства определяют и требования к распределительной сети, к электрооборудованию, к схемам и системам управления.
Одним из условий повышения эффективности работы является обеспечение возможности контроля, управления и регулирования элементов системы энергоснабжения. В связи с появлением и развитием вычислительной тех-
