2784.Электроснабжение предприятий Верхнекамского калийного месторождени
..pdfВсе присоединения проводников и перемычек к корпусам электроус тановок и к дополнительному контуру должны быть надежными и выпол няются сваркой или болтовыми соединениями. Общая схема заземления электрооборудования на участке приведена на рис.7.7; детали заземления КТП и АФВ с реле утечки - на рис.7.8 и 7.9. Дополнительное заземление (ДЗ, на рис.7.9) в виду отсутствия местных заземлителей разрешается вы полнить гибким медным проводником сечением не менее 10 мм2, который болтовым соединением присоединяется к дополнительному заземляющему контуру.
Передвижные машины и механизмы присоединены к общей сети за земления через заземляющие жилы гибких кабелей, сопротивление кото рых не должно превышать 1 Ом.
Для машин и механизмов с дистанционным управлением должен быть обеспечен непрерывный автоматический контроль заземления путем использования заземляющей жилы кабеля в цепи управления. При напря жении 660 В сопротивление заземляющей цепи должно быть не более 100 Ом, при напряжении 1140 В - не более 50 Ом. Такой контроль в магнитных пускателях осуществляется специальным реле -контроля заземления, а в автоматических выключателях - блоком дистанционного управления.
При обрыве заземляющей цепи или увеличении ее сопротивления выше указанных норм, устройства контроля отключают пускатель или вы ключатель.
7.4.2. Зануление
Зануление преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземлённой нейтра лью генератора или трансформатора (рис.7.10). Применяется в электроус тановках напряжением до 1000 В в сетях трёхфазного тока с глухозазем лённой нейтралью, с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока или с глухозаземлённой средней точкой источника в сетях постоянно го тока. В таких электроустановках применение заземления корпусов без их зануления не допускается [1,6,15].
Согласно ПУЭ, нейтраль генератора или трансформатора на стороне до 1000 В должна быть присоединена к заземлителю через заземляющий проводник. Использовать нулевой рабочий проводник, применяемый для питания электроприёмников и идущий от нейтрали генератора или транс форматора на щит распределительного устройства, в качестве заземляюще го проводника не разрешается. Заземлитель должен быть расположен непостредственно вблизи генератора или трансформатора.
Проводимость нулевого рабочего проводника, идущего от нейтрали генератора или трансформатора должна быть не менее 50% проводимости рабочих фаз.
комбинированной выемке руды:
1 - участковый дополнительный контур заземления; 2 - заземляющий
проводник; 3 - заземляющая жила гибкого кабеля; 4 - конвейер; 5 - дробилка; 6 - лебёдка; 7 - электрическое сверло; 8 - вентилятор местного проветривания; 9 - самоходный вагон; 10 - комбайн
Рис. 7.8. Схема заземления передвижной трансформаторной подстанции:
1 - дополнительный заземляющий контур; 2 - заземляющий проводник; 3 - бронированный высоковольтный кабель; 4 - дополнительное заземление (ДЗ)
реле утечки; 5 - гибкий кабель
Рис. 7.9. Схема заземления отдельно установленного аппарата защиты от утечки тока на землю:
1 - дополнительный заземляющий контур; 2 - заземляющий проводник; 3 - дополнительное заземление (ДЗ) реле утечки; 4 - автоматический фидерный выключатель; 5 - аппарат защиты от утечки тока на землю; 6 - гибкий кабель
Рис. 7.10. Схема зануления
электроустановок:
/ — корпус; 3 — аппараты защиты от токов к. э.; 3 — нулевой защитный проводник; 4 — нулевой рабочий проводник; / П — со
противление повторного заземления нуле вого провода; / к — ток к. з.; Iff — часть
тока к. а.» проходящая через нулевой про* водник; / а — часть тока к. а., проходящая
через землю
Требуемое сопротивление заземляющего устройства (например, 4 Ом при линейном напряжении 380 В) обеспечивается нормированным сопро тивлением заземлителя нейтрали (не более 30 Ом при линейном напряже нии 380 В), использованием естественных заземлителей и повторными заземлителями нулевого провода.
В цепи заземляющих и нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей. В цепи нулевых рабочих проводников, если они одновременно служат для цепей зануления, допускается применение выключателей, которые одновременно с отключе нием нулевых рабочих проводников отключают все провода, находящиеся под напряжением.
Все меры по уменьшению сопротивления заземляющего устройства должны обеспечить достаточно большие значения тока короткого замыка ния между рабочей фазой и нулевым проводом для надежного отключения электроустановки средствами максимальной токовой защиты, основным фактором безопасности в этих системах является быстродействие токовой защиты.
В качестве защитных аппаратов в сетях напряжением до 1000 В при меняются автоматические выключатели и предохранители, для успешного срабатывания которых необходимо обеспечить протекание в цепи одно фазного замыкания достаточного по значению тока
1К> К 1„ом, А |
(7.13) |
где К - кратность тока однофазного замыкания к току уставки авто мата (1у) или номинальному току предохранителя (1н).
Значения К равны:
для предохранителей - 31„0м (41н - во взрывоопасной среде); для автоматических выключателей с электромагнитным расцепи телем (в любой среде) 1,4 при 1уст^100 А; 1,25 при 1уст>100 А.
Ток однофазного замыкания 1к протекает от трансформатора по пет ле “фазный-нулевой провод” и определяется но формуле
1к = и ф(2п+ Zr) , А |
(7.14) |
|
где 11ф - фазное напряжение сети; |
|
|
Z n = Vrn + x n |
полное сопротивление петли |
(“фазный-нулевой |
провод”)
Zj. - полное расчетное сопротивление трансформатора при замыкании на корпус. Для трансформаторов мощностью 100; 160; 250; 400 и 630 кВА
ZTсоставляет, соответственно, 0,26; 0,162; 0,104; 0,065 и 0,043 Ом. |
15Э |
7.4.3.Защитное отключение
Всостав аппаратуры защитного отключения входят коммутационный аппарат (автоматический выключатель) и аппарат защиты от утечек тока (реле утечки). Реле утечки реагирует на снижение сопротивления изоляции сети ниже допустимой величины в случае прикосновения человека к токо ведущим частям, а также на появление тока утечки, опасного в отношении открытого искрения в условиях взрывоопасной подземной атмосферы.
Вэтих случаях реле утечки подает сигнал на отключение повреждён ного участка контролируемой сети, воздействуя на механизм автоматиче ского выключателя [1,13,15].
Защита от утечек на землю в сетях до 1140 В должна отвечать сле дующим требованиям:
1) осуществлять непрерывный контроль значений токов утечки через изоляцию;
2) реагировать только на снижение активной составляющей изоляции
сети;
3) реагировать как на симметричное, так и на несимметричное сни жение изоляции сети;
4)обладать достаточной чувствительностью и надежностью;
5)не реагировать на переходные процессы в сети, вызванные вклю чением или отключением силовых потребителей;
6)суммарное время срабатывания реле утечки и коммутационного отключающего аппарата не должно превышать 0,2 с, в сетях напряжением Н40 В -0,125 с;
7)осуществлять самоконтроль исправности аппарата.
Устройства защиты от утечек, применяемые в низковольтных сетях, являются неселективными, т.е. при любой утечке в защищаемой сети про исходит отключение автоматического выключателя.
Поиск повреждённого участка сета, защищаемого автоматическим выключателем, облегчает встроенное во все современные магнитные пус-
катели БРУ (блокировочные реле утечки). После восстановления питания (включения АФВ) БРУ проверяет изоляцию отходящего от пускателя кабе ля и блокирует цепи управления пускателя при низком уровне изоляции кабеля. При этом загорается сигнальная лампочка “БРУ”
гТ' /* п л
гаолица /о
Шахты,
рудники
Опасные по газу и пыли Не опасные по газу и
пыли
|
|
Уставки отключающих сопротивлений |
|
|
|||||
минимальная допустимая |
Максимальная допустимая (од |
||||||||
(симметричная трехфазная |
|
нофазная утечка), кОм |
|
||||||
|
утечка), кОм/фаза |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Напряжение сети, В |
|
|
|
|||
127 |
220 |
380 |
660 |
1140 |
127 |
220 |
380 |
660 |
1140 |
л л |
10 |
10 |
30 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
о |
|
|
|
/ол\ |
5 |
5 |
9 |
15 |
45 |
5 |
5 |
15 |
|
|
|
|
|
||
|
^ 0 ; |
|
|
|
|
|
В настоящее время в шахтах и рудниках применяются аппараты за щиты от утечек типа УАКИ, предназначенные для сетей напряжением 127, 380 и 660 В, имеющих емкость до 1 мкФ/фаза. Принцип работы схем этих аппаратов одинаков (схемы отличаются только констрзчсцией делителей напряжения), но уставки отключающих сопротивлений этих аппаратов раз личны (табл.7.3). Поэтому достаточно рассмотреть аппарат УАКИ-660, принципиальная схема котрого представлена на рис.7.11 [13,14,15].
В схеме аппарата типа УАКИ трехфазный выпрямитель образован диодами VD1-VD6 и питается от делителя, образованного резисторами R1R3 и R5-R10. Между общей точкой диодов 0{ и нулевой точкой звезды де лителя напряжения О2 существует выпрямленное напряжение, являющееся оперативным напряжением цепи защиты. При высоком уровне сопротив ления изоляции и практическом отсутствии утечек под действием этого напряжения по обмоткам 1 и 2 реле К протекает вспомогательный ток. Числа витков и сопротивления обмоток 1 и 2 выбраны так, что при Rc-»<» и Ryx-к о создаваемые этими обмотками магнитные потоки равны. Обмотки включены встречно, поэтому их результирующее воздействие на реле рав но нулю, и реле находится в нейтральном состоянии.
При снижении уровня сопротивления изоляции и появлении утечки возникает проходящий через обмотку 1 оперативный ток, величина которо го зависит от сопротивления изоляции сети. При дальнейшем снижении сопротивления изоляции оперативный ток знеличивается, а значение вспо могательного тока, проходящего через диод VD7, уменьшается. Если опе ративный ток по величине станет больше вспомогательного, этот диод за пирается. При этом составляющая тока, определяемая сопротивлением изоляции, протекает по обмотке 2 реле, а образовавшаяся разность магнит ных потоков обмоток 1 и 2 приводит к срабатыванию реле К и замыканию
лt т лз |
ок |
Рис. 7.11. Принципиальная электрическая схема аппарата защиты от утечек УАКИ-660
Рис. 7.12. Принципиальная электрическая схема аппарата защиты АЗЛК
его контакта в цепи независимого расцепителя ОК автоматического вы ключателя. В результате сеть с поврежденной изоляцией отключается.
Для уменьшения ёмкостных токов утечки в аппаратах УАКИ-380 и УАКИ-660 применен компенсатор ёмкости в виде дросселя Др с воздушным зазором в магнитопроводе. Дроссель Др зажимом 1 присоединен к нулевой точке звезды, образованной конденсаторами С2 и С4 по 1 мкФ каждый, создающими искусственную нейтраль сети и служат для предотвращения замыкания на землю оперативного выпрямленного тока. Вторым своим за жимом дроссель Др присоединён через конденсатор С=20 мкФ к земле. Дроссель Др имеет обмотку с двумя отпайками 2 и 3, позволяющими регу лировать значение индуктивности в зависимости от суммарной протяжен ности защищаемой сети. Отпайка 3 используется при емкости сети до 0,5 мкФ/фаза, отпайка 2 - при емкости в пределах 0,5-1 мкФ/фаза.
Кнопка S служит для проверки исправности защиты включением ме жду сетью и землей проверочного резистора R4. Для того, чтобы кроме ис правности аппарата при проверки можно было убедиться в наличии соеди нения схемы аппарата с землей (при нарушении которого прекращается действие защиты от утечек), кнопка S присоединяется к специальному до полнительному заземлению Дз, которое должно быть расположено на рас стоянии не менее 5 м от местного заземления.
Для условий шахт и рудников, опасных по газу и пыли, предназначе ны аппараты защиты АЗЛК,позволяющие осуществлять автоматическую компенсацию емкостной составляющей токов утечки в подземных элек трических сетях переменного тока напряжением 380 и 660 В [13,14,15]
На рис.7.12 приведена принципиальная электрическая схема аппара та АЗЛК, состоящая из устройств защиты от токов утечки I и автоматиче ской компенсации емкостных токов утечки П.
Устройство автоматической компенсации состоит из компенсирую щего дросселя ДрЗ; трехфазного дросселя-трансформатора TV4; усилителя переменного тока, собранного на транзисторе VT2-VT4, измерительного генератора; источника питания, включающего в себя диоды VD1-VD6, конденсатор С1, резисторы R13, R29 и стабилитроны VD8, VD10. Компен сирующий дроссель ДрЗ представляет собой дроссель насыщения с поло жительной обратной связью. Его магнитопровод собран из Ш-образных пластин. На крайних стержнях магнитопровода дросселя помещаются об мотки переменного тока 1 и 2 имеющие одинаковое число витков и соеди ненные согласно. Поэтому при отсутствии тока в обмотке управления, по мещенной на среднем стержне магнитопровода, магнитный поток в этом стержне и, следовательно, переменное напряжение на обмотке управления дросселя отсутствует. Компенсирующий дроссель ДрЗ с помощью дроссе ля-трансформатора TV4 и разделительных конденсаторов С11-С14 присое диняется между фазами сети и земли, т.е. параллельно емкостям фаз сети относительно земли.
Изменяя величину индуктивности дросселя ДрЗ, можно настроить параллельный колебательный контур, образованный емкостями фаз сети относительно земли и индуктивностью самого дросселя, на резонансную частоту 50 Гц. При этом емкостная составляющая тока утечки будет ском пенсирована. Изменение индуктивности компенсирующего дросселя ДрЗ производится постоянным током управления, протекающим в его обмотке Wy. При этом на переменный магнитный поток в крайних стержнях магнитопровода дросселя накладывается постоянный магнитный поток. В ре зультате в одном из крайних стержней эти потоки складываются и при оп ределённой величине суммарного потока этот стержень насыщается, что приводит к изменению индуктивности дросселя. Регулирование тока управления дросселя производится двухкаскадным усилителем, собранным на транзисторах VT2-VT4. В цепь нагрузки выходного каскада усилителя через выпрямительный мост включена обмотка управления дросселем, ко торый настраивается в резонанс с фактической ёмкостью сети.
Измерение ёмкости фаз сети относительно земли производится изме рительным генератором, собранном на транзисторе VT1. Измерительная ёмкость сети через конденсаторы С7, С9, СЮ, С15-С17 и дроссель Др2 подключена параллельно резистору R12 отрицательной обратной связи по переменному току измерительного генератора. Измерение емкости сети вызывает соответствующее изменение напряжения на колебательном кон туре, образованном емкостью конденсатора С5 и индуктивностью обмотки трансформатора TV1. Напряжение, определяемое величиной емкости сети, усиливается и подается на обмотку управления компенсирующего дроссе ля, устанавливая необходимую индуктивность последнего.
Влияние напряжения смещения нейтрали на работу измерительного генератора практически исключается применением дросселя Др1, который для частоты 50 Гц практически представляет короткозамкнутую цепь. По этому все напряжение смещения нейтрали прикладывается к конденсато рам С7, СЮ, а на сопротивлении обратной связи R12 генератора напряже ния промышленной частоты близко к нулю.
Для подземных электрических сетей напряжением 380 и 660 В шахт горно-химической промышленности (калийных рудников), имеющих свои особенности (высокий уровень активного сопротивления изоляции сети, высокое сопротивление растеканию тока в земле и т.д.), предназначены аппараты защиты АЗТС [13,14].
Аппарат а ЗТС п о конструкции идентичен аппарату АЗЛК. Электри ческая схема усовершенствована, собрана на транзисторах и состоит из блоков защитного отключения и автоматической компенсации емкостных токов утечки. Электрическая схема блока защитного отключения измеряет посредством постоянного тока активное сопротивление фаз сети относи тельно земли и при снижении его до заданной величины вызывает сраба тывание промежуточного маломощного контактора (типа ПМЕ) и отклю чение сети автоматическим выключателем. Компенсация емкостных токов
утечек осуществляется дросселями насыщения, подключенными между фазами сети и землей. Индуктивность дросселей регулируется, как и в схе ме аппарата АЗЛК, подмагничиванием их постоянным током. При измене нии ёмкости сети в пределах 0-1 мкФ/фаза аппарат АЗТС обеспечивает непревышение длительного тока утечки 10 мА (для АЗЛК - 25 мА) и отклю чающее сопротивление трехфазной утечки в пределах 70-120 кОм/фаза (для АЗАК - 10,5-30 кОм/фаза).
Аппараты контроля изоляции и компенсации ёмкостных токов раз личных типов и модификаций встраиваются в РУНН передвижных транс форматорных подстанций.
В настоящее время взамен блоков АЗПБ и АЗШ-1 подстанций типа ТСВП используются аппараты защиты АЗУР-1, а в подстанциях ТСШВП и ТКШВП - вместо БЗП-1А и АЗШ-2 - аппараты защиты АЗУР-2 с блоком тепловой защиты. Модификация АЗУР-З выполнена в виде отдельного устройства и используется как самостоятельный аппарат контроля и защи ты, заменяя аппараты АЗАК и АЗШ-З.
Аппараты АЗУР (аппарат защит унифицированный рудный) предна значен для эксплуатации в сетях напряжением 380 и 660 В и обеспечивает не превышение длительного тока утечки величиной 25 мА при емкости се ти до 1 мкФ/фаза. Сопротивление срабатывания при напряжении 380 и 660 В составляют соответственно: при симметричной трёхфазной утечке - не менее 10 и 30 кОм на фазу, а при однофазной утечке - не более 12 и 20 кОм на фазу [14,15].
Сопротивление срабатывания в режиме РУ (реле утечки) и в режиме БРУ (блокирование реле утечки) - одинаковое.
Сопротивление срабатывания тепловой защиты (только для АЗУР-2) 1,3±0,3 кОм. Модификация АЗУР-З не имеет БРУ Собственное время
срабатывания аппарата АЗУР составляет <0,1 с.
Общие виды аппаратов АЗУР и их принципиальная схема приведены на рис.7.13 и 7.14.
Аппарат АЗУР-1 (рис.7.13, а) представляет собой выемную часть, за ключенную в металлический корпус. На лицевой панели установлены штепсельные разъемы для подключения аппарата к подстанции.
В состав АЗУР-1 входят устройство контроля сопротивления изоля ции и устройство автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки.
Устройство контроля сопротивления изоляции состоит из источников питания эталонного и оперативного напряжения, генератора повышенной частоты, измерительной схемы, исполнительного реле К3.1 (рис.7.14).
Источником питания служит трансформатор TV1 (обмотка W1) диод VD4 и конденсатор С5.
Источник эталонного напряжения состоит из трансформатора TV1 (обмотка W2), диода VD5, конденсатора С6 и формирователя прямоуголь-
320*2
Рис. 7.13. Аппарат зашиты АЗУР:
а - АЗУР-1; б - АЗУР-2; в - выемная часть АЗУР-З; г - АЗУР-З