|
Читайте также: |
Воспламенение, взрыв пылегазовой среды могут быть вызваны открытыми искро-дуговыми разрядами, которые возникают в цепях управления и защиты и автоматизации, в рез-те их коммутации и при чрезмерном нагреве поэтому в подземных выработках и помещениях с опасной пылегазовой средой должны применяться только искробезопасные эл. системы т.е. не только токоприемники со взрывозащищенными корпусами и специальными средствами взрывозащиты, но и оборудоваться аппаратами управления, защит и автоматизации с искробезопасными цепями. Эл. цепь является искробезопасной, если возникающие искро-дуговые разряды при ее коммутации или повреждении и нагрев неспособны воспламенить пылегазовую среду. Коммутация или повреждение цепей может сопровождаться двумя видами разрядов: а) Дуговые разряды – свойственны силовым цепям и обусловлены наличием высокого напряжения на контактах и высокой температурой нагрева; б) Искровые разряды – характерны для эл. сетей малой эл. мощностью и при повышении напряжения могут перейти в дуговые разряды. Поэтому понятие искробезопасности относится к цепям управления, защиты и автоматизации малых электромощностей.
Рассмотрим разрыв контактов. При разрыве цепи обладающей омическим сопротивлением и индуктивностью по ней протекает ток, то на разрывных контактах создается разность потенциалов значение которой:
Ер=Епит – Ri – L(di/dt), Ep=∫(Uidt=∫(Eпитi – Ri2)dt + ∫(- Lidt),
Eпитi – Ri2 – высвобождаемая энергия;
-Lidt – накопленная энергия в индуктивности.
При наличии в цепи емкостных элементов накопленная энергия будет зависеть и от емкости, полное сопротивление цепи будет влиять на энергию высвобождаемую при разрыве, поэтому создаваемые искробезопасные цепи делятся:
а) омические – к ним относятся эл. сети с малой индуктивностью (меньше 1 мГенри) и не содержащие емкостных элементов в которых наиболее опасны разряды размыкания. Энергия будет зависеть от мощности источника питания и величины тока;
б) индуктивные – цепи с повышенной индуктивностью (более 1 мГенри), но не содержащая емкостных элементов, в которых энергия разряда зависит от ЭДС источника, тока, индуктивности;
в) емкостные – цепи содержащие емкостные элементы в которых наиболее опасны разряды замыкания и при этом энергия коммутируемого разряда зависит от: величины емкости, напряжения на емкости, и сопротивления. Воспламеняющая энергия коммутационного разряда и длительность его действия зависит от многих факторов: мощности источника тока, величины тока и напряжения, индуктивности емкости цепи, переходных процессов, вида металлов и формы контактов, температуры и влажности окружающей среды и др.
| Все факторы связаны сложными зависимостями, что затрудняет расчет энергии разряда, поэтому очень сложно найти исходные параметры для построении искробезопасных цепей. Очевидно, что для снижения энергии разряда неспособного воспламенить внешнюю среду надо ограничить мощность источника питания. Величины тока и напряжения, принудительно ограничивать индуктивность и емкость, сократить длительность разряда. Поэтому за основные параметры. |
приняты воспламеняющие искробезопасные значения мощности источника питания, тока и напряжения цепи. Под воспламеняющим током, напряжением и мощностью эл. цепи (омической, индуктивной, емкостной) понимается их минимальное значение формирующее в условиях нормальных и аварийных режимах работы электрический разряд с энергией воспламеняющей пылегазовую среду с вероятностью р=10-3=0,001. Под искробезопасным током, напряжением, мощностью понимается их максимальное значение в цепи формирующее энергию разряда неспособного воспламенить пылегазовую среду любой концетрации. При этом между воспламенением и искробезопасным параметрам имеется взаимосвязь через коэф-т искробезопасности
Киб=Iвос/Iиб Киб=Uвос/Uиб Киб=Pвос/Pиб
Значение Киб по ГОСТу должно быть в пределах Киб=1,5…2,0, т.е. искробезопасные параметры цепей должны приниматься в 1,5 – 2,0 раза меньше их воспламеняющих значений. Воспламеняющие параметры электрических цепей (I, U, P) определяются экспериментально в специальных взрывных камерах, заполненных взрывоопасной метано-воздушной смесью с концентрацией метана 8,5%. Во взрывную камеру помещается эл. цепь подключенная через силовой трансформатор напряжением 10, 30, 70, 140 В первичные
обмотки, которого подсоединены в силовую питающую сеть. Цепи оборудуются коммутационно-искровыми устройствами и при подключении любой из цепей в режим указанных интервалов напряжений производят 16000 замыканий и размыканий. Параметры считаются воспламеняющими если в камере возникает 16 воспламенений, т.е. вероятность 0,001=10-3. Установив воспламеняющие значения определяют необходимые искробезопасные значения тока, напряжения, мощности по киб для омических, индуктивных или емкостных цепей. Т.о. искробезопасными цепями являются эл. цепи малой эл. мощности с величиной тока, напряжения и мощности в 1,5-2 раза меньших воспламеняющих значений.
За основной уровень искробезопасных сетей принято 36,18,12В. В качестве источника питания искробезопасных цепей используются трансформаторы или стабилизирующие с высокоомным сопротивлением для определения т.к.з., первичные обмотки, которые подключены в силовую цепь; трансформаторы выполняют функцию разделительных элементов для предотвращения прохождения больших токов в искробезопасной цепи. Существенное значение играет ограничение участков цепей с большой индуктивностью и емкостью, т.к. они способствуют накоплению энергии и ее передаче при обрыве, способствующее ограничению мощности разряда. Для ограничения индуктивности и емкости применяют ограничивающие шунты, в качестве которых могут могут использоваться резисторы, конденсаторы подключенные параллельно участку с большой индуктивностью. При разрыве контактов часть накопленной в сети энергии будет рассеиваться в резисторе и частично в искре. При определенном значении резистора воспламенения не произойдет, аналогично емкостной шунт. При разрыве цепи энергия индуктивности будет расходоваться на разряд конденсатора, который в дальнейшем разряжается на индуктивность, и возникнет процесс колебания энергии. При этом шунт должен быть подобран так, чтобы ток разряда был ниже искробезопасного значения. Наиболее эффективными шунтами являются стабилитроны, тиристоры, транзисторы, обладающие ключевыми свойствами, малым сопротивлением, быстродействием. Искробезопасные шунты позволяют не только ограничить величину максимального напряжения на разрывных контактах но и уменьшить длительность действия открытого разряда. При испытании емкостных элементов их разрядный ток не должен превышать искробезопасного значения, для этого обычно подключают разрядное сопротивление. Для ограничения мощности возникающих токов короткого замыкания в искробезопасных цепях помещают в отдельные блоки и заливают эпоксидной смолой. Для предотвращения воспламенения от нагрева участков искробезопасной сети все соединения осуществляются только горячей пайкой с лаковым покрытием. Ремонт и настройка искробезопасных цепей эксплуатирующим персоналом запрещено.
10. Уровни взрывозащит, конструктивное исполнение и область применения рудничного оборудования: РН, РП, РВ, РО.
При использовании в подземных выработках рудничное электрооборудование должно иметь соответствующее исполнение с уровнем взрывозащит, от наличия которых и состояния внешней среды выпускается эл. оборудование следующих исполнений:
/ 1 \ Рудничное нормальное исполнение (РН);
/ 2 \ Рудничное исполнение повышенной надежности (РП);
/ 3 \ Рудничное взрывобезопасное исполнение (РВ);
/ 4 \ Рудничное особое взрывобезопасное исполнение (РО);
(РН) – не имеет технических средств взрывозащиты, но в отличие от электрооборудования общего назначения обладает корпусами из вязкого металла которые исключают возникновение искр при ударах по корпусам и при перемещении с ограниченной температурой внешней поверхности корпусов в условиях нормального режима +2000 C и в кратковременном режиме +4500 C, оборудованы механической блокировкой съемных крышек которые отключают питание при снятии крышки. Масляное заполнение корпусов
допускается только для стационарных установок U<700 В. В связи с отсутствием уровней взрывозащиты РН предназначены для подземных выработок шахт неопасных по газу и пыли и шахтах первой категории на свежей струе. Обладают влаго-маслостойкой изоляцией.
(РП) – обладают взрывоустойчивостью и взрывонепроницаемостью корпусов и изготовленных из металла, который не образует искр при перемещении и ударах имеется механическая блокировка (т.е. все защиты РН). Корпуса имеют технические устройства локализующие образование искр и дуг в контактных системах (Дугогасительные камеры) и искробезопасные цепи, локализующие взрывы окружающей среды в нормальных условиях. Дугогасительные устройства обязательны или при напряжении 700В погружены в масло. Токоведущие элементы покрыты высокотемпературной изоляцией, элементы склонные к образованию т.к.з. покрыты компаундом или эпоксидной смолой.
РП предназначены для применения в шахтах опасных по пыли и газу (за исключением выработок с внезапными выбросами) и в вентиляционных выработках 1 и 2-ой категории.
(РВ) – оснащены защитами РП, токовые элементы покрыты дугоустойчивой изоляцией, не способной удерживать дуговые разряды на поверхности. Токовые элементы склонные к возникновению т.к.з. погружены в кварцевый песок. РВ предназначено для применения в выработках с опасной пылегазовой средой (за исключением выработок с внезапными выбросами).
(РО) – все защиты РВ не способные вызвать взрыв в нормальных режимах работы и при повреждении в любых точках цепи. РО обладают только аппараты управления защиты и автоматизации. Такое оборудование может применятся в любых выработках.
По ГОСТу в местах установки с внешней средой склонной к воспламенению и взрыву должно применяться оборудование двух типов: 1) Рудничное взрывозащищенное (в подземных выработках и шахтах опасных по газу и пыли); 2) Взрывозащищенное эл. оборудование для внутренней и наружной установки в поверхностных помещениях с опасной средой.
Безопасность использования рудничного оборудования в опасной среде обеспечивается оснащением их корпусов специальными техническими средствами (уровнями) взрывозащиты, предотвращающих воспламенение и взрыв опасной среды при нормальных и аварийных режимах работы. В зависимости от наличия используемых технических средств для локализации взрыва окружающей среды рудничное эл. оборудование может обладать следующими средствами (уровнями) взрывозащиты:
I. (1) Взрывоустойчивая оболочка (корпус) [B] обладающий взрывоустойчивостью т.е. способностью выдерживать без разрушения давление внутренних продуктов взрыва.
(2) Взрывонепроницаемая оболочка (корпус) обеспечивается оставлением воздушных зазоров в местах соединений для снижения температуры выбрасываемых продуктов взрыва во внешнюю среду. В зависимости от номинального напряжения и значений т.к.з. цепях и элементах все взрывонепроницаемые корпуса разделены на четыре класса:
[1B] U < 65В Iткз< 100А, без образования мощных эл. дуг;
[2B] U < 127В Iткз< 450А, без образования мощных эл. дуг;
[3B] U < 660В Iткз< 15000А, без образования мощных эл. дуг;
[4B] U < 6кВ Iткз< 10000А, без образования мощных эл. дуг +эл.оборудование U=1140В.
II. Повышенная надежность (устойчивость) к взрыву [П].
III. Защита «е» к которой относятся технические средства с ограниченной мощностью коммутирующих разрядов и температуры нагрева в результате изготовления контактных систем из нагревостойких сплавов более качественных металлов, использование высокотемпературной изоляции исключающей возникновение открытых разрядов, более качественной конструкции муфт.
IV. Кварцевое заполнение внутренних объемов [K].
V. Масляное заполнение внутренних объемов [M]. Специальное исполнение [C] (заливка внутреннего пространство кабельных соединительных муфт эпоксидной смолой или компаундом).
VI. Искробезопасные цепи управления и защит [И].
VII. Автоматическое отключение в аварийном режиме [A] (обычно в рудничных светильниках и токоприемниках U=380-1140 B). Функции автоматического отключения выполняют пружины устанавливаемые в местах размещения стеклянных колб или трубок. При повреждении колбы происходит разрыв ее, предотвращающий образование искр. Автоматические быстродействующие выключатели АБВ оборудованы короткозамыкателями. При наличии у токоприемника нескольких видов взрывозащит его уровень устанавливается по более низкому уровню.
Под взрывоустойчивостью корпуса либо оболочки токоприемника понимается его способность изготовленного из высокопрочных металлических сплавов (серого чугуна) выдерживать без разрушения внутреннее давление взрыва (4-6 атм.), а также ограничивать температуру нагрева внешних поверхностей и мощность возникающих дуговых разрядов при падении кусков породы и перемещении ЭО-ия.
Образованные продукты взрыва могут быть выбрашены во внутреннее пространство подземной выработки с опасной пылегазовой средой и вызвать ее воспламенение или взрыв, поэтому рудничное ЭО-ие должно обладать необходимой взрывоунепроницаемостью. Под взрывонепроницаемостью понимается конструктивное исполнение его корпуса обеспечивающее снижение температуры и гашение выбрасываемых продуктов взрыва из внутреннего объема во внешнюю среду. Взрывонепроницаемость достигается оставлением в местах сопряжения съемных элементов корпуса воздушных зазоров определенной толщины. Обычно называемым безопасным экспериментальным зазором (БЭМЗ). Наличие этого зазора позволяет обеспечить охлаждение выбрасываемых продуктов взрыва и гашение раскаленных частичек выбрасываемых во внешнюю среду и предотвратить воспламенение пылегазовой среды. Наличие БЭМЗ зависит от состава внешней среды, скорости ее горения, внутреннего объема эл. оборудования. Для медленно горящей метано-угольной смеси БЭМЗ обладает большой величиной, чем для быстрогорящей смеси, поэтому толщина зазора должна, быть не ниже 1 мм при ширине фланца 25мм. Из-за малой величины зазора сопрягаемые поверхности должны обладать высоким классом обработки. Т.о. взрывоустойчивость взрывозащитного оборудования обеспечивается повышенной механической прочностью, а Взрывонепроницаемость - оставлением зазора. В зависимости от величины номинального напряжения и предельных значений возникновения возможных т.к.з. взрывонепроницаемые корпуса делят на 4 класса: 1В, 2В, 3В, 4В.
Класс 1В – Рудничные светильники и эл. оборудование с номинальным напряжением Uном≤ 65В и величиной т.к.з. <100А Не способных вызвать возникновение эл. дуги.
Класс 2В – эл. оборудование с Uном ≤380В и т.к.з. <450А.
Класс 3В - эл. оборудование с Uном ≤660В и т.к.з. <15000А.
Класс 4В – эл. оборудование с Uном ≤6кВ и т.к.з. <10000А.
Оборудование с Uном =1140 отнесено к классу 3В
Взрывозащищенные корпуса не обладают полной герметичностью, поэтому внутрь корпуса проникает внешняя пылегазовая среда, которая может способствовать возникновению открытых дуговых разрядов и дуг, развитию взрыва, большого давления. Поэтому для повышения взрывонепроницаемости корпусов и предотвращения выброса раскаленных продуктов взрыва и твердых частиц во внешнюю среду корпуса могут оснащаться специальными средствами взрывозащиты. Под специальными средствами взрывозащиты понимается размещение его отдельных токоведущих элементов и участков эл. цепей способных вызвать возникновение т.к.з. большой мощности не опасно контролируемых сыпучих, твердых, жидких или газообразных средах. Функции таких средств выполняет в качестве сыпучих – кварцевый песок определенного гранулометрического состава с высокой влаго и теплопоглощаемостью, не способный к горению, дешевый. Кварцевый песок используют для размещения в нем токовых обмоток подземных участковых передвижных подстанций (ПУПП).
При повреждении обмоток и возникновении т.к.з. и дуговых разрядов кварцевый песок обеспечивает полное гашение их и локализует взаимодействие участков возникновения т.к.з. с опасной средой. Но трудность контроля и ремонта токовых элементов. В качестве твердых средств часто называемых специальным видом взрывозащиты и обозначаемым «С» используется разогретая компаундная смесь или эпоксидная смола. Используют для заливки полости кабельных муфт в местах соединения их токоведущих жил и для заливки отдельных токовых элементов, отдельных участков цепей управления и защиты. Для обеспечения изоляции возникающих т.к.з. от внешней среды. Недостатком является: трудность ремонта и контроля. Функции жидкой защитной среды выполняет трансформаторное масло или синтетические жидкости, которые обладают теплопоглощаемостью, способностью гашения мощных эл. дуг, поэтому жидкую среду используют для погружения в нее трансформаторных обмоток, мощных силовых тр-ров, и для заполнения внутреннего объема и для погружения в масло контактных систем высоковольтных выключателей. Однако трансформаторное масло является пожароопасным легко поглощает влагу и пыль, которые снижают его диэлектрические св-ва пробивной способности. Взаимодействие мощных электрических дуг в масле с плохой проницаемостью способствуют выделению водорода, поэтому эл. оборудование с маслом допускается к применению в условиях неопасной внешней среды или в специально пройденных камерах подземных выработок, закрепленных огнестойкой крепью со свежей струёй воздуха. Обычно масляная взрывозащита обозначается «М» в качестве газового заполнения используются инертные газы, чаще чистый воздух, подаваемый внутрь корпуса через воздуховод вентилятора с избыточным давлением, которое препятствует внешней среды внутрь электрооборудования. Подача напряжения при этом осуществляется только после включения вентилятора. При остановке вентилятора напряжение с электрооборудования снимается. Такая взрывозащита («с продувкой под избыточным давлением») применяют для защиты приемников большой мощности, в основном в нефтяной промышленности. В подземных условиях такая защита не применяется.
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 194 | Нарушение авторских прав