Особенности работы изоляции токоведущих частей электроустановок

Особенности работы изоляции токоведущих частей электроустановок

Изоляция токоведущих частей электроустановок разрезов (карьеров) выполняется в основном обычными материалами:

1. Резиной (на основе натурального и синтетического каучука);

2. Фарфором;

3. Стеклом;

4. Смолой;

5. Капроном;

6. Изоляционными жидкостями (трансформаторное масло, совтол и т.д.);

7. Воздушными промежутками (использование электроизоляционных свойств воздуха) и т.д.

Изоляция из указанных материалов неодинаково сохраняет свою стабильность при концентрированном воздействии на нее климатических условий окружающей среды. Под воздействием этих условий в разрезе (карьере) особенно резко ухудшаются изоляционные свойства резины, применяемой для изоляции экскаваторных кабелей (КШВГ, ГТШ и т.д.).

Резина обладает значительной влагопоглощающей способностью (сорбцией). В результате осмотической сорбции концентрация влаги в резине становится существенной даже при относительной влажности воздуха 60-70%. Наличие в резине водорастворимых примесей (тальк, каолин) увеличивает ее растворимость, а наличие озона в воздухе ускоряет процесс окисления резины и приводит к образованию микротрещин на поверхности изоляции.

При изменении температуры окружающей среды в разрезе (карьере) от плюсовой днем до минусовой ночью (в весенний и осенний периоды) влага, заполняющая микротрещины, в результате замерзания увеличивает их размеры, вследствие чего возникает тепловой пробой изоляции. Кроме того, при низких температурах в итоге кристаллизации и стеклования каучука резиновая изоляция теряет эластичность, становится хрупкой и изгиб ее приводит также к образованию трещиноватостей в механически нагруженных местах (в изгибах, местах крепления и т.д.), которые при резких колебаниях температуры воздуха развиваются, увеличивая вероятность теплового пробоя изоляции.

Фарфор, стекло, капрон и другие твердые диэлектрики применяются для изоляции проводов ВЛ и токоведущих частей электрооборудования (опорные, штыковые, подвесные и проходные изоляторы).

Под воздействием ветра и вследствие взрывных работ повышается запыленность воздуха в разрезе, а в забоях экскаваторов она достигает 60 мг/м3 и выше. Из-за увлажнения при пасмурной погоде и наличия пыли в воздухе на поверхности изоляторов образуется устойчивый слой пыли (грязи). Этот слой образуется на поверхности изоляторов неравномерно, в зависимости от направления ветра и увлажненности. При нормальной сухой погоде этот слой пыли на изоляторах, а также на поверхности опор, конструкций электрооборудования имеет достаточную прочность. Во время дождя, мокрого снега сопротивление увлажненных изоляторов резко снижается, появляются однофазные утечки. Загрязнению подвергаются не только открыто установленные изоляторы (на опорах ВЛ, ПП и т.д.), но и изоляторы, установленные внутри шкафов ТП, вводных коробок, токоприемных колец экскаваторов и другого электрооборудования.

При переноске и передвижке электрооборудования и линий производится пересоединение контактов аппаратов, кабелей и проводов линий (отбалчивание гаек и новая их затяжка). Это, в свою очередь, увеличивает механический износ контактных соединений. Частая передвижка приводит к повышенным механическим нагрузкам на корпусе электрооборудования, на крепления электрических аппаратов и изоляторов вследствие ударов и повышенной вибрации.

Кабельные перемычки, токоприемники, выключатели, разъединители и другое электрооборудование, установленное на экскаваторах, буровых станках и других передвижных машинах, находятся в условиях постоянных сотрясений, толчков и вибраций, связанных с характером работы этих машин.

Указанные условия работы вызывают повышенный износ и разрушение корпусов, резиновой и фарфоровой изоляции, разладку аппаратов.

Различные перемещения кабеля приводят к частым его деформациям от многократных изгибов, кручений, изгибов с кручением, растяжений, волочений по грунту и вибраций.

При тяжении кабеля медные жилы и резиновая изоляция несколько удлиняются. Резиновая изоляция жил после прекращения тяжения стремится принять прежнее состояние (сократиться), в результате на одних ее участках образуются повышенные механические нагрузки (резина осталась в растянутом состоянии), на других – образуются пустоты между изоляцией и жилой. В этих местах (в местах образования пустот), которые заполняются озоном и влагой, ускоряется процесс окисления и увлажнения резины, что вызывает увеличение проводимости изоляции (увеличивает вероятность пробоя кабельной изоляции).

Появление повышенных градиентов потенциалов на концах среза полупроводящего озоностойкого слоя или незаземленного экрана в концевых заделках кабеля и при повреждении (обрыв, перетирание) металлического экрана и полупроводящего слоя по длине кабеля также привести к разряду по поверхности изоляции и пробое самой изоляции в этих местах.

 

5. Распределение электропотребителей карьеров (разрезов) по степени ответственности

Согласно Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей потребители электрической энергии по степени ответственности делятся на три категории:

I категория – потребители, для которых перерыв подачи электроэнергии связан с опасностью для жизни людей, браком продукции, порчей оборудования и длительным восстановлением технологического процесса;

II категория – потребители, для которых перерыв подачи электроэнергии связан лишь с существенным уменьшением выпуска продукции, с простоем людей и механизмов;

III категория – неответственные потребители (вспомогательные цехи и механизмы).

Потребители первой категории должны быть обеспечены 100%-ным резервным питанием от двух независимых источников электроэнергии, и перерыв в подаче питания допускается только на время, необходимое для автоматического ввода резервного питания (АВР). При открытой добыче полезных ископаемых к I категории относятся дренажные шахты, водоотливные и противопожарные насосные станции, СЦБ и связь электрифицированного железнодорожного транспорта.

Перерыв в подаче электроэнергии потребителям второй категории допускается только на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. Ко II категории относятся электрифицированный железнодорожный и конвейерный транспорт.

Для потребителей третьей категории перерыв в подаче электроэнергии допустим на время, необходимое для ремонта или замены поврежденных элементов системы электроснабжения, но не более одних суток.

К III категории относятся вскрышные и добычные работы, а также все вспомогательные службы (ремонтные мастерские, электродепо и т.д.) и бытовые нагрузки.

Все горные предприятия, имеющие хотя бы один объект первой категории, должны быть обеспечены электроэнергией.

Радиальная распределительная сеть на ОГР

Радиальные схемы могут быть:

1. Одноступенчатыми – когда экскаваторы и ПКТП питаются непосредственно от ВЛ или КЛ через ГПП (ЦРП) (рис. 5а);

2. Двухступенчатыми на одно напряжение 6 кВ с установкой в карьере КРП-6 кВ (рис. 5б)

3. Двухступенчатыми на два напряжения – 35 и 6 кВ с установкой трансформаторных подстанций ПКТП 35/6 (рис. 5в)

Аварийные отключения линий

Аварийные отключения линий, питающих экскаваторы и другие горные машины участков карьера (разреза), происходят по причинам повреждения изоляции отдельных элементов сети 6 кВ, а также ошибочных действий обслуживающего персонала при ремонте, монтаже и производстве переключений. Повреждения изоляции электроустановок обусловлены тяжелыми условиями эксплуатации и низкой надежностью применяемых на разрезах кабелей, отдельных электрических аппаратов и комплектных электроустановок.

Особенности работы изоляции токоведущих частей электроустановок

Изоляция токоведущих частей электроустановок разрезов (карьеров) выполняется в основном обычными материалами:

1. Резиной (на основе натурального и синтетического каучука);

2. Фарфором;

3. Стеклом;

4. Смолой;

5. Капроном;

6. Изоляционными жидкостями (трансформаторное масло, совтол и т.д.);

7. Воздушными промежутками (использование электроизоляционных свойств воздуха) и т.д.

Изоляция из указанных материалов неодинаково сохраняет свою стабильность при концентрированном воздействии на нее климатических условий окружающей среды. Под воздействием этих условий в разрезе (карьере) особенно резко ухудшаются изоляционные свойства резины, применяемой для изоляции экскаваторных кабелей (КШВГ, ГТШ и т.д.).

Резина обладает значительной влагопоглощающей способностью (сорбцией). В результате осмотической сорбции концентрация влаги в резине становится существенной даже при относительной влажности воздуха 60-70%. Наличие в резине водорастворимых примесей (тальк, каолин) увеличивает ее растворимость, а наличие озона в воздухе ускоряет процесс окисления резины и приводит к образованию микротрещин на поверхности изоляции.

При изменении температуры окружающей среды в разрезе (карьере) от плюсовой днем до минусовой ночью (в весенний и осенний периоды) влага, заполняющая микротрещины, в результате замерзания увеличивает их размеры, вследствие чего возникает тепловой пробой изоляции. Кроме того, при низких температурах в итоге кристаллизации и стеклования каучука резиновая изоляция теряет эластичность, становится хрупкой и изгиб ее приводит также к образованию трещиноватостей в механически нагруженных местах (в изгибах, местах крепления и т.д.), которые при резких колебаниях температуры воздуха развиваются, увеличивая вероятность теплового пробоя изоляции.

Фарфор, стекло, капрон и другие твердые диэлектрики применяются для изоляции проводов ВЛ и токоведущих частей электрооборудования (опорные, штыковые, подвесные и проходные изоляторы).

Под воздействием ветра и вследствие взрывных работ повышается запыленность воздуха в разрезе, а в забоях экскаваторов она достигает 60 мг/м3 и выше. Из-за увлажнения при пасмурной погоде и наличия пыли в воздухе на поверхности изоляторов образуется устойчивый слой пыли (грязи). Этот слой образуется на поверхности изоляторов неравномерно, в зависимости от направления ветра и увлажненности. При нормальной сухой погоде этот слой пыли на изоляторах, а также на поверхности опор, конструкций электрооборудования имеет достаточную прочность. Во время дождя, мокрого снега сопротивление увлажненных изоляторов резко снижается, появляются однофазные утечки. Загрязнению подвергаются не только открыто установленные изоляторы (на опорах ВЛ, ПП и т.д.), но и изоляторы, установленные внутри шкафов ТП, вводных коробок, токоприемных колец экскаваторов и другого электрооборудования.

При переноске и передвижке электрооборудования и линий производится пересоединение контактов аппаратов, кабелей и проводов линий (отбалчивание гаек и новая их затяжка). Это, в свою очередь, увеличивает механический износ контактных соединений. Частая передвижка приводит к повышенным механическим нагрузкам на корпусе электрооборудования, на крепления электрических аппаратов и изоляторов вследствие ударов и повышенной вибрации.

Кабельные перемычки, токоприемники, выключатели, разъединители и другое электрооборудование, установленное на экскаваторах, буровых станках и других передвижных машинах, находятся в условиях постоянных сотрясений, толчков и вибраций, связанных с характером работы этих машин.

Указанные условия работы вызывают повышенный износ и разрушение корпусов, резиновой и фарфоровой изоляции, разладку аппаратов.

Различные перемещения кабеля приводят к частым его деформациям от многократных изгибов, кручений, изгибов с кручением, растяжений, волочений по грунту и вибраций.

При тяжении кабеля медные жилы и резиновая изоляция несколько удлиняются. Резиновая изоляция жил после прекращения тяжения стремится принять прежнее состояние (сократиться), в результате на одних ее участках образуются повышенные механические нагрузки (резина осталась в растянутом состоянии), на других – образуются пустоты между изоляцией и жилой. В этих местах (в местах образования пустот), которые заполняются озоном и влагой, ускоряется процесс окисления и увлажнения резины, что вызывает увеличение проводимости изоляции (увеличивает вероятность пробоя кабельной изоляции).

Появление повышенных градиентов потенциалов на концах среза полупроводящего озоностойкого слоя или незаземленного экрана в концевых заделках кабеля и при повреждении (обрыв, перетирание) металлического экрана и полупроводящего слоя по длине кабеля также привести к разряду по поверхности изоляции и пробое самой изоляции в этих местах.

 

5. Распределение электропотребителей карьеров (разрезов) по степени ответственности

Согласно Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей потребители электрической энергии по степени ответственности делятся на три категории:

I категория – потребители, для которых перерыв подачи электроэнергии связан с опасностью для жизни людей, браком продукции, порчей оборудования и длительным восстановлением технологического процесса;

II категория – потребители, для которых перерыв подачи электроэнергии связан лишь с существенным уменьшением выпуска продукции, с простоем людей и механизмов;

III категория – неответственные потребители (вспомогательные цехи и механизмы).

Потребители первой категории должны быть обеспечены 100%-ным резервным питанием от двух независимых источников электроэнергии, и перерыв в подаче питания допускается только на время, необходимое для автоматического ввода резервного питания (АВР). При открытой добыче полезных ископаемых к I категории относятся дренажные шахты, водоотливные и противопожарные насосные станции, СЦБ и связь электрифицированного железнодорожного транспорта.

Перерыв в подаче электроэнергии потребителям второй категории допускается только на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. Ко II категории относятся электрифицированный железнодорожный и конвейерный транспорт.

Для потребителей третьей категории перерыв в подаче электроэнергии допустим на время, необходимое для ремонта или замены поврежденных элементов системы электроснабжения, но не более одних суток.

К III категории относятся вскрышные и добычные работы, а также все вспомогательные службы (ремонтные мастерские, электродепо и т.д.) и бытовые нагрузки.

Все горные предприятия, имеющие хотя бы один объект первой категории, должны быть обеспечены электроэнергией.