2784.Электроснабжение предприятий Верхнекамского калийного месторождени
..pdfПри высокой производительности шахт и необходимости прокладки по стволу большого числа кабелей прокладку их рекомендуется осуществ лять в разных стволах шахт.
Крепление кабелей в вертикальных стволах осуществляют жестко металлическими скобами с деревянными клиновыми зажимами, которые разгружают кабель от действия растягивающих усилий (рис. 6.6 и 6.7).
Вкапитальных горизонтальных и наклонных выработках с уклоном до 45° с бетонным, кирпичным креплением либо пройденных в устойчивых крепких породах кабели закрепляют жестко на металлических кронштей нах или скобами с мягкими прокладками. В выработках с уклоном более 45° для жесткого крепления кабелей используют скобы с прокладками, раз гружающие кабель от действия собственного веса.
Вгоризонтальных и наклонных выработках с уклоном до 45°, закре пленных металлической или деревянной крепью кабели крепят не жёстко с провесом на мягких подвесках, выполненных из брезентовых или конвей ерных лент либо на деревянных колышках (рис. 6.5).
Высота подвески кабелей должна обеспечивать свободный доступ к ним и проход обслуживающего персонала, а также исключать их падение при обрыве подвески на рельсы или конвейерный став. Запрещается со вместная прокладка на одной стороне выработки кабелей с трубопроводом
ивентиляционными трубами из материалов склонных к горению. Расстояние между точками крепления (подвески) кабелей не должно
превышать в вертикальных стволах 6,5 м; крутонаклонных выработках с уклоном более 45° -5 м; горизонтальных и наклонных выработках с укло нами до 45° - 3 м.
Расстояние между параллельно подвешенными силовыми кабелями должно быть не менее 5 см
Силовые кабели рекомендуется прокладывать на одной стороне вы работки, а контрольные, сигнальные, телефонные и другие - на другой сто роне. При невозможности выполнения такого варианта последние можно прокладывать на одной стороне выработки на расстоянии не менее 0,2 м от силовых кабелей. При прокладке нескольких силовых кабелей расстояние между ними должно быть не менее 50 мм (рис. 6.4 а).
Запрещается совместная прокладка по одной стороне выработки электрических кабелей и вентиляционных труб из сгораемых материалов. При наличии в выработке трубопровода силовые кабели располагают на противоположной стороне, а контрольные - выше трубопровода на рас стоянии не менее 300 мм.
Радиусы внутренней кривой изгиба кабелей при монтаже и эксплуа тации должны иметь по отношению к наружному диаметру кратность не
менее: |
|
а) |
25 - силовые многожильные кабели с обеднённо-пропитанной изо |
ляцией, в свинцовой оболочке, бронированные;
Рис. 6.5. Конструкции кронш тейнов для эластичной подвески кабелей в
горизонтальны х и наклонных выработках:
а, б - л яп ухи , ко л ы ш ки , синтети ческая ил и брезентовая лента; в - подвески полосовой стали; г - разъемны е подвески из проволоки
Рис. 6-6 . К онструкция кронш тейна (а) для закрепления кабелей в верти кальных стволах (1 - держ атель; 2 - скоба; 3 - клица); клица для силовы х и контрольны х кабелей (б ) и общий вид крепления кабелей в стволе (в )
Глава седьмая. Электробезопасность при электрификации шахт и рудников
7.1. Особые условия эксплуатации электрооборудования в под земных выработках
В шахтах и рудниках на работающее электрооборудование воздейст вует ряд факторов, совокупность которых определяет условия эксплуата ции. Воздействия можно разделить на четыре группы:
1) определяемые горно-геологическими условиями: особенности до бычи полезного ископаемого; ограниченность рабочего пространства и за труднённый доступ при осмотре и ремонтах; наличие выделяющихся газов, образующих с воздухом взрывоопасную смесь, и др. Эта группа факторов определяет вид исполнения электрооборудования и требования по его безопасной эксплуатации;
2) электрического характера: токи нагрузки; изменения питающего и рабочих напряжений; число коммутационных переключений; токи к.з.; ха рактер перегрузок и их длительность и т.д. Эта группа факторов определя ет энергетический режим работы электроустановок и также предъявляет ряд требований по обеспечению их безопасной эксплуатации;
3) механического характера: вибрации и удары, возникающие при транспортировке и перемещении электрооборудования по горным выра боткам по мере перемещения фронта работ. Эта группа факторов опреде ляет требования к механической прочности и массе электрооборудования;
4) окружающей среды: температура; влажность; запылённость руд ничной атмосферы; изменение этих факторов в зависимости от скорости движения рудничного воздуха по выработкам. Эта группа факторов в зна чительной мере определяет срок службы электрооборудования.
Каждая из рассмотренных групп факторов в конкретных условиях определяет требования, предъявляемые к эксплуатации электрохозяйства в специфической обстановке подземных горных работ.
Так, для шахт и рудников характерно наличие взрывоопасной атмо сферы: метан в смеси с воздухом и взвешенная пыль в угольных шахтах, водород и метан в смеси с воздухом в калийных рудниках, метан и серово дород в смеси с воздухом в озокеритовых шахтах и т.п. Подземные выра ботки шахт и рудников относятся к особо сырым помещениям, в которых относительная влажность атмосферы достигает 100%, с наличием агрес сивных (кислотных и щелочных) вод; токопроводящей угольной или руд ной пыли; различных горючих материалов. В калийных рудниках сухо, но вокруг агрессивные по отношению к металлу соли. Основная масса под земных электроустановок вследствие непрерывного или периодического подвигания фронта очистных и подготовительных работ относится к кате гории передвижных, для которых требования электробезопасности должны быть повышены. При этом следует учитывать, что эксплуатация подземных
электроустановок осуществляется в условиях ограниченных рабочих про странств и размеров горных выработок, сильного давления боковых пород и возможности обрушения угля, руды или породы, ведения взрывных ра бот, недостаточной освещенности рабочих мест и т.д.
Требования безопасного электроснабжения в основном сводятся к исключению: опасности возникновения взрывов пылевоздушной., газовоз душной и пылегазовоздушной среды; возникновения пожаров; поражения персонала электрическим током.
Условиями взрыва пылевоздушной и газовоздушной атмосферы слу жат два совпадающих во времени фактора: наличие взрывоопасных газов или пыли в опасной концентрации и источника зажигания достаточной мощности.
Условия возникновения пожаров - одновременное наличие горючих материалов и достаточно мощного источника энергии зажигания. Источ ником пожара могут быть электрические дуги, искры, а также нагретые до высокой температуры токоведущие части.
Из вышеизложенного следует, что шахты, рудники имеют разнооб разные условия опасности, поэтому они являются объектами особой элек. троопасности, в которых эксплуатация электрооборудования должна про изводиться в строгом соответствии с электротехническими и отраслевыми правилами безопасности и правилами технической эксплуатации [15,23].
7.2. Действие электрического тока на организм человека
Широкое применение электрической энергии в любой отрасли про мышленности, в том числе в горнорудной, сопровождается постоянной По тенциальной опасностью поражения электрическим током обслуживающе го персонала. Положение усугубляется ещё и тем, что отсутствуют к ак - либо признаки, предостерегающие человека от угрожающей его опасносТи
Последствия действия электрического тока на организм человека за. висят в основном от величины тока, проходящего через человека и Дди. тельность его действия. При прямом действии тока возникают ожоги, эдек. трические знаки (метки), металлизация кожи. Особенно опасны поражения внутренних органов - сердца, дыхательных органов, центральной нервной системы, что может обусловить смертельный исход.
Ответная реакция организма на действие электрического тока ЗдЬи. сит от целого ряда факторов: величины и рода тока, протекающего ч^ре3 тело человека; длительность воздействия, частоты и пути тока; состоял— кожного покрова при контактной электротравме; площади соприкосн^—. ния с током и токоведущими частями; физического и психологичеся0г0 состояния человека и т.д.
Если оценивать опасность путей тока, протекающего через серщ^ наиболее опасными считаются пути: голова - руки, голова - ноги, про руха - ноги. По величине тока более опасным является путь рука -
(верхняя петля) по сравнению с путём нога - нога (нижняя петля). По вели чине напряжения пути рука - ноги, руки - ноги и нижняя петля равно опас ны или более опасны, чем путь по верхней петле.
Степень воздействия электрического тока на человека принято клас сифицировать следующим образом {13,15].
Ощутимый ток - значение тока, который вызывает при прохождении через организм ощутимые раздражения. Средние значения ощутимого пе ременного тока частотой 50 Гц, по данным МГИ, оценивается диапазоном 0,8-1,8 мА, а среднее значение ощутимого постоянного тока примерно в 3,5-4 раза больше. Наиболее активным в физиологическом отношении яв ляется ток с фазовыми отсечками, присущий электроустановкам с тири сторной техникой. Следующим по степени активности является пульси рующий ток при однополупериодном выпрямлении. Пульсирующий ток при двухполупериодном выпрямлении по степени активности несколько уступает переменному току частотой 50 Гц, но превосходит постоянный ток.
Отпускающий ток - значение тока, при котором человек сохраняет способность самостоятельно освободиться от контакта с частями, находя щимися под напряжением. Среднее значение отпускающего переменного тока частотой 50 Гц, по данным МГИ, оценивается диапазоном 4-8 мА, т.е. примерно в 4 раза превышает среднее значение ощутимого тока. Среднее значение отпускающего постоянного тока примерно в 3,5-4 раза больше. Степень активности пульсирующего тока при двухполупериодном выпрям лении аналогична изложенной выше.
Неотпускаютий ток - значение тока, который вызывает при прохож дении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руте, в которых зажаты проводники, т.е. человек теряет способность само стоятельно освободиться от контакта с токоведущими частями и подверга ется смертельной опасности при длительном воздействии тока. По данным МГИ, среднее значение неотпускающего тока примерно в 2 раза больше значения отпускающего тока, т.е. для переменного тока частота 50 Гц мо жет быть оценена в диапазоне 8-16 мА.
Смертельный ток - значение этого тока большинством специалистов оценивается уровнем 100 мА и более. Однако исследования последних лет заставляют усомниться в правильности этой оценки и снижают ее порой в 3-4 раза.
Как отмечалось выше, одним из видов электропоражении являются нарушения работы сердца. Преобладающим видом таких нарушений счи тается фибрилляция т.е. такое состояние сердца, когда вместо ритмичных сокращений, происходящих в определённой последовательности, наступа ют частые, беспорядочные, разновремённые сокращения многочисленных волокон сердечной мышцы. Число таких сокращений доходит до 700 за 1 мин, т.е. в 10 раз превышает нормальный ритм работы сердца, в результате чего оно перестает перекачивать кровь, что приводит организм к гибели.
Единство точек зрения по оценке значения фибрилляционного тока в лите ратуре отсутствует. По оценке МГИ, наименьшее значение фибрилляцион ного тока составляет 24-28 мА.
Расчёт параметров защитных средств выполняют с учётом предельно допустимых уровней токов и напряжений, минимальных сопротивлений тела человека и параметров системы электроснабжения. Опасность при косновения к токоведущим частям зависит от частоты тока. В диапазоне частот от 50 Гц до 15 кГц при общей тенденции уменьшения опасности с возрастанием частоты, наибольшую угрозу представляет частота 200 Гд, которую можно рассматривать как наиболее физиологически активную.
В соответствии с ГОСТ 12.1.038-82 при нормальном (неаварий ном) режиме электроустановки напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека, не должны превышать значений : для переменного тока 50 Гц U=2 В и 1=0,3 мА; для постоянного тока U=8 В и 1=1 мА.
Эти пороговые значения ощутимого тока рекомендуются для расчёта изоляции электрооборудования и кабелей.
Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов при аварийном режиме электроустановок напряжением до 1000 В с зазем лённой или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в табл.7.1.
Для предотвращения эффекта прикосновения и обеспечения возмож ности самостоятельного освобождения человека от тока значение тока должно быть ограничено 6 мА при переменном напряжении 50 Гц и 15 мА при постоянном напряжении. По этим значениям рассчитывают параметры защитного заземления и порога срабатывания защитного отключения.
Чем меньше продолжительность воздействия тока на организм чело века, тем меньше опасность поражения.
Таблица 7.1. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения по ГОСТ
12.1.038-82
Род тока |
Норми |
Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, не более, |
|||||||||||
|
руемая |
||||||||||||
|
величи |
|
|
при продолжгельности воздействиятока t. с |
|
|
|||||||
|
на |
0,01- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
свы |
|
|
од |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
||
|
|
0,08 |
ш |
||||||||||
Переменный |
и, в |
650 |
500 |
250 |
165 |
125 |
100 |
85 |
70 |
65 |
55 |
50 |
1,0 |
36 |
|||||||||||||
частотой 50Гц |
I, мА |
650 |
500 |
400 |
300 |
250 |
200 |
190 |
180 |
170 |
160 |
150 |
6 |
Выпрямлен |
Uajjn,В |
|
|||||||||||
ный однополу- |
1аып»мА. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
периодный |
UaiD) В |
650 |
500 |
400 |
300 |
270 |
230 |
220 |
210 |
200 |
190 |
180 |
|
Выпрямлен |
|
||||||||||||
ный двухполу- W мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
периодный |
и, В |
650 |
500 |
400 |
350 |
300 |
250 |
240 |
230 |
220 |
210 |
200 |
40 |
Постоянный |
|||||||||||||
|
I, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
Предельно допустимые (нефибрилляционные) токи зависят от про должительности их воздействия, а допустимое количество электричества Q от действия тока I в диапазоне времени воздействия t=0,l-l,0 с для пере менного тока частотой 50 Гц является постоянным
Q = I • t = 50 мА-с |
(7.1) |
Основным фактором наряду с напряжением прикосновения Unp, от деляющим проходящий через человека ток, является полное сопротивле ние тела человека Z ^ .
I ел |
и „» |
(7.2) |
Электрическое сопротивление тела человека является нелинейной величиной, зависящей от многих факторов: приложенного напряжения; со стояния кожного покрова; места и площади контакта; формы токоведущей части, с которой происходит соприкосновение и т.д.
Минимальное сопротивление тела человека для сетей с изолирован ной нейтралью напряжением свыше 1000 В, имеющих большую ёмкость фаз относительно земли (более 1 мкФ), когда напряжение ипр=ифаз, реко мендуется выбирать по графику на рис.7.1
Функциональная зависимость R4en=/(Uiip) описывается законом убы вающей квадратичной пораболы, причём при возрастании напряжения на 1 В происходит уменьшение сопротивления примерно на 0,1 кОм.
Для шахтных сетей с изолированной нейтралью минимальное сопро тивление тела принимают в зависимости от линейного напряжения и ёмко сти сети. Если предельное значение ёмкости сети не превышает 1 мкФ на одну фазу, как это регламентируется ПБ, или если применяется компенса ция влияния ёмкости, эквивалентное её снижению до величины не более 0,2 мкФ на фазу, минимальные расчетные сопротивления тела человека будут соответствовать значениям, приведенным в таблице 7.2.
По значениям допустимых (нефибрилляционных) токов и минималь ных расчетных сопротивлений тела человека определяют быстродействие защитного отключения.
|
|
|
|
|
Таблица 7.2. |
Емкость сети, |
Значения минимального сопротивления тела человека (Ом) при |
||||
мкФ/фазу |
|
|
напряжении сети, В |
660 |
1140 |
|
127 |
220 |
380 |
||
1 |
2160 |
1500 |
1100 |
760 |
560 |
0,2 |
2500 |
2130 |
1770 |
1450 |
1120 |
Из таблицы 7.2 видно, что сопротивление человека уменьшается с увеличением напряжения сети и с возрастанием ёмкости сети.
7.3. Условия безопасности в электрических сетях с разными ре жимами работы
Анализ условий электробезопасности электрических сетей сводится к определению значения тока, протекающего через человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустано вок, а также к оценке влияния различных факторов и параметров сети на опасность электропоражений, пожаров и взрывов.
При одновремёном прикосновении человека к двум фазам трехфаз ной сети ток, идущий через человека, определяется линейным напряжени ем сети и л и сопротивлением тела человека Z4en
Независимо от уровня напряжения - 127, 380, 660 и 1140 В - при со
противлении |
кОм, ток, протекающий через человека, всегда будет |
смертельно опасен. |
|
При однофазном прикосновении ток, протекающий через человека, будет являться током замыкания на землю и зависит прежде всего от ре жима нейтрали электрической сети [13,15].
7.3.1.Сети с изолированной нейтралью
Всети с изолированной нейтралью фазы 1, 2 и 3 связаны с зем^й через полные сопротивления изоляции Z l, Z2 и Z3. Если считать, что сис тема симметрична, т.е. Z l= Z2=Z3, то нулевая точка электроприёмника бу дет иметь потенциал нулевой точки источника тока, а векторные диаграм. мы источника тока и электроприёмника при наложении полностью совпа дут.
При прикосновении человека к одной из фаз сети через него пройДеТ ток, величина которого зависит от активных сопротивлений изоляции и ёмкости фаз относительно земли (рис.7.2).
Если считать, что активное сопротивление изоляции И ёмкости фа3 сети относительно земли одинаковы, т.е. R1 =R2=R3 и С1=С2=СЗ, то т0К) протекающий через человека, определяется по формуле
3U,
I |
(7-3) |
3Z ejI + Z c
Яч.кОм
Рис. 7.1. График зависимости минимального сопротивления тела человека от напряжения прикосновения
Рис.7.2. Схема однофазного прикосновения в сети с изо лированной нейтралью
Рис. 7.3. Схема прикоснове ния к заземлённому элект рооборудованию в сети с изолированной нейтралью
Рис. 7.4. Схема сети с за землённой нейтралью