Система для заземления электроустановки в шахтных условиях Советский патент 1992 года по МПК H01R4/66 

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к заземляющим устройствам шахтных электроустановок с использованием естественных заземлителей.

В настоящее время в угольных шахтах заземление электроустановок выполняется путем использования искусственных и естественных заземлителей. В качестве искусственных заземлителей используются стальные перфорированные трубы, вставляемые в пробуренные заранее шпуры, или стальные пластины, укладываемые в. водосточные канавки или закладываемые в почву горных выработок. В качестве естественных заземлителей используют обсадные трубы скважин, желоба самотечного гидротранспорта и шахтную металлокрепь.

Известно заземляющее устройство электроустановок, реализованное при использовании способа заземления, состоящее из электропроводного материала бетэла, закладываемого в грунт, в который

вставлен контактный элемент, необходимый для присоединения к заземляющему проводнику.

Однако при сдвижении горных пород, имеющем место в шахтах, возможны трещины и разрывы бетэла, что приведет к увеличению его сопротивления растеканию тока. Кроме того, в количественном отношении (по сопротивлению заземления) это устройство является произвольным, т.е. сопротивление заземления заранее не рассчитывается. Это может повлечь необходимость нескольких таких заземлителей. При этом для оценки величины сопротивления такого заземлителя необходимо сначала устроить один заземлитель. измерить его сопротивление, а затем выполнить расчет и устроить недостающие заземлители, что. естественно, громоздко и трудоемко.

Известно заземляющее устройство шахтных электроустановок, в котором в качестве естественного заземлителя используется арочная крепь. В этом устройстве для

ч СО ЧЭ

выполнения заземления используют две рамы металлокрепи При этом корпус электроустановки соединяется с металлокрепью шиной.

Однако при соединении двух рам металлокрепи общее сопротивление растеканию тока может оказаться больше /требуемого значения, установленного нормами безопасности. Кроме того, конструкция заземли- теля, состоящая из двух рам металлокрепи, жестко соединенных шиной, ненадежна, вследствие возможных деформаций крепи под действием давления горных пород

Таким образом, основным недостатком заземляющих устройств является то, что сопротивление растеканию тока может оказаться больше, чем необходимое для удовлетворения требований Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах. Это может привести к возникновению напряжений прикосновения на корпусе электрооборудования, превышающих допустимое значение в случае замыкания фазы на корпус.

Целью изобретения является повышение безопасности путем снижения величины сопротивления заземления.

Поставленная цель достигается за счет того, что в системе для заземления электроустановки в шахтных условиях, содержащей проводник заземления, прикрепленный первым концом к рамам металлокрепи горной выработки, а вторым - к зажиму для подключения к корпусу электроустановки, количество рам металлокрепи, соединенных первым концом проводника заземления, определено из соотношения 0.44 р

где 0,44 - постоянный коэффициент;

RT - требуемое сопротивление растеканию тока, Ом;

р- удельное сопротивление горных пород, Ом-см;

S - площадь контакта одной полки рамы металлокрепи е выработкой, см2;

YI - коэффициент использования рам, 0,50-0,97, при этом длина проводника заземления между рамами металлокрепи выбрана не менее, чем на 10% больше расстояния между ними.

Использование фактических ларамет- ров крепи (площадь контакта, расстояние между рамами), коэффициента использования рам, удельного сопротивления горных пород, а также требуемого условиями безопасности сопротивления заземления, позволит определить количество рам

металлокрепи, при котором обеспечивается электробезопасность, т.е. напряжение прикосновения не будет превышать допустимое,

На фиг.1 приведена система для заземления электроустановок; на фиг.2 - элементы крепи.

На фиг.1 показаны трансформаторная подстанция 1 и система для заземления, содержащая рамы 2 крепи и проводник 3 Заземление электроустановок осуществляют следующим образом.

В месте размещения электроустановки, - трансформаторной подстанции 1, измеряют расстояние между рамами 2 крепи и удельное сопротивление горных пород. Удельное сопротивление р может быть известно из результатов геологических изысканий или при необходимости измерено прибором М416. Исходя из расстояния между рамами 2 крепи, определяют коэффициент использования рам, который был получен экспериментальным путем (см.таблицу).

В случае использования металлической рамной крепи из соотношения

S 2 b с.

где b - длина рамы крепи, контактирующей с горными породами;

с - ширина одной полки профиля прока- та рамы крепи, определяют площадь контакта рамы 2 крепи с выработкой.

Требуемое сопротивление растеканию тока определяется в зависимости от тока замыкания на землю 3 из соотношения

35

р U.np доп Кт - ,

где UnpAoh - допустимое напряжение прикосновения, В.

Затем определяют количество рам, не- обходимое для выполнения заземления

0,44 р

п - .

RT 1 VS

На рамах 2 крепи без нарушения их конструкции и устойчивости ниже стяжных элементов зачищают от ржавчины места, к которым присоединяют с помощью болтовых соединений гибкий проводник 3 (или шину). Из опыта эксплуатации металлокрепи в шахтах длина проводника 3 (шины) принимается не менее, чем на 10% больше расстояния между рамами. При этом исключается опасность обрыва проводника и нарушения целостности цепей заземления

при сдвижении рам под действием горного давления. Большой запас проводника не следует делать, так как это потребует мер по его укладке. Второй конец проводника 3 подсоединяют к трансформаторной подстанции 1. Места контакта рам крепи и элементов крепления заземляющего проводника (шины) покрывают защитной смазкой.

Например, если исходить из ,0 Ом, то при использовании крепи рамной трех- эвенной КМП-АЗ с шириной одной полки см, длиной см, расстоянии между рамами 0.5 м, удельном сопротивлении грунта р 1051 Ом-см необходимое число рам для выполнения заземления .

Преимущество предлагаемой системы заземления состоит в ее универсальности и надежности. Использование системы позволит повысить безопасность эксплуатации электроустановок в шахтных условиях.

Формула изобретения

Система для заземления электроустановки в шахтных условиях, содержащая проводник заземления, прикрепленный первым концом к рамам металлокрепи горной выработки, а вторым - к зажиму для подключения к корпусу электроустановки,

отличающаяся тем, что, с целью повышения безопасности путем снижения величины сопротивления заземления, количество п рам металлокрепи, соединенных с первым концом проводника заземления, определено из соотношения

п °-44 . Р RT rj vs

где 0,44 - постоянный коэффициент;

RT - требуемое сопротивление растеканию тока, Ом;

р -удельное сопротивление горных пород, Ом см;

S - площадь контакта одной полки рамы металлокрепи с выработкой, см2;

1 0,50-0,97 - коэффициент использования рам,

при этом длина проводника заземления между рамами металлокрепи выбрана не менее чем на 10 % больше расстояния между ними.

Использование: заземление в шахтных электроустановках с использованием естественных заземлителей. Сущность: проводник заземления прикреплен одним концом к рамам металлокрепи горной выработки, а другим - к зажиму для подключения к корпусу электроустановки. Длина проводника между рамами металлокрепи выбрана определенной, а количество рам металлокрепи, прикрепленных к первому концу проводника заземления, выбирается из соотношения, 1 табл., 2 ил.

ФИГ. I

о)

5)

ФИГ. 2