Исследование защитных свойств естественных заземлений и разработка устройства контроля целостности заземляющей сети карьеров в районах многолетней мерзлоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, Акшанов, Геннадий Александрович

• Акшанов, Геннадий Александрович
• 1984

Оглавление диссертации Акшанов, Геннадий Александрович

Введение

Глава I. Общая характеристика работы

1.1. Особенности эксплуатации электрооборудования карьеров районов Крайнего Севера

1.2. Анализ состояния вопроса обеспечения надежной и безопасной эксплуатации электрооборудования на карьерах Крайнего Севера и постановка задач научного исследования

Глава 2. Исследование естественной заземляющей сети на карьерах Крайнего Севера.

2.1. Исходные положения.

2.2. Исследование напряжения на корпусах горных механизмов при однофазном замыкании в системе

НО кВ.

2.3. Исследование сопротивления растеканию естественных заземлителей карьера

2.4. Вероятностная оценка сопротивления растеканию естественных заземлителей карьера

2.5. Итоги исследования.

Глава 3. Исследование распределения токов однофазного замыкания в карьерных электрических сетях

3.1. Исходные положения.

3.2. Оценка токораспределения по элементам карьерной заземляющей сети

3.3. Исследование напряжения на корпусах горных механизмов при однофазных замыканиях в сети

6 кВ.

3.4. Итоги исследования

Глава 4. Обеспечение целостности заземляющей сети северных карьеров.

4.1. Исходные положения.

4.2. Выбор и обоснование принципа, действия системы контроля целостности заземляющей сети, • •

4.3. Разработка устройства для осуществления контроля целостности заземляющего провода

4.4. Итоги исследования

4.5. Результаты промышленных испытаний и оценка экономической эффективности разработанных мероприятий.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование защитных свойств естественных заземлений и разработка устройства контроля целостности заземляющей сети карьеров в районах многолетней мерзлоты»

Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 г.г. и на период до 1990 г. предусматривают значительный рост добычи полезных ископаемых в районах Сибири, Дальнего Востока, Крайнего Севера. Осуществление этой программы требует расширения существующих и создания новых горнорудных предприятий. Увеличение количества и мощности электрифицированных механизмов и комплексов обуславливает необходимость массовой электрификации горных разработок с привлечением значительного количества электротехнического персонала. Создание и дальнейшее развитие на Крайнем Севере крупнейших промышленных районов, таких как Норильский, Ждано вский, объединенный трест «Якуталмаз" и других, показывают, что эти районы становятся исключительно перспективными в народном хозяйстве. Промышленное развитие районов Крайнего Севера, Западной и Восточной Сибири основано на колоссальных залежах полезных ископаемых. Крупнейшие электростанции намечено построить на базе дешевых Канско-Ачинских углей, добываемых открытым способом. Организация производства на их базе жидкого топлива даст возможность совершенствовать топливно-энергетический баланс страны и повысить уровень электрификации всех отраслей народного хозяйства, в том числе и горнорудной. Строительство Байкало-Амурской магистрали позволит начать промышленную разработку полезных ископаемых в Якутской АССР.

Подъем уровня энергетики районов Крайнего Севера и Восточной Сибири дает возможность приступить к производству мощных горнодобывающих комплексов для открытой разработки полезных ископаемых, как наиболее экономичных. Весь комплекс мероприятий позволит существенно увеличить добычу полезных ископаемых и послужит основой для более интенсивного развития всех отраслей народного хозяйства.

Настоящая работа выполнена в соответствии с научно - технической проблемой 0.74,08 задания 01.01 .Д5: "Разработать нормы проектирования, способы выполнения и правила эксплуатационного контроля заземляющих устройств в зонах многолетнемерзлых грунтов", включенной Государственным Комитетом по науке и технике Совета Министров СССР и Президиумом ВЦСПС в координационный план важнейших работ на 1976-1980 годы и проектом на I98I-I985 годы. Излагаемые в работе вопросы посвящены анализу условий эксплуатации электроустановок на карьерах Крайнего Севера. Основной целью работы является совершенствование эксплуатации заземляющих устройств посредством разработки методики оценки и использования естественных заземли-телей и обеспечения непрерывности заземляющей сети карьера.

Актуальность проблемы. "Основные положения экономическогоаи социального развития СССР, принятые на ХХУ1 съезде КПСС, предусматривают значительный рост добычи полезных ископаемых в районах Сибири, Дальнего Востока, Крайнего Севера. Осуществление этой программы требует расширения существующих и создания новых горнорудных предщн-штий. Увеличение количества и мощности элшстрифицированных механизмов и комплексов обуславливает необходимость массовой электрификации горных разработок с привлечением значительного количест ва электротехнического персонала. Поэтому исследование условий эксплуатации электрооборудования на карьерах в районах Крайнего Севера является безусловно актуальным.

Целью работы является совершенствование заземляющих устройств на карьерах Крайнего Севера посредством использования естественных яаземлителей карьера и определение возможных величин напряжения на корпусах горных механизмов при осуществлении постоянного автоматического контроля целостности заземляющего провода карьерной линии электропередачи ( ДЭП ).

Основная идея работы заключается в использовании вероятностной оценки сопротивления растеканию естественных заземлителей карьера, учете распределения тока однофазного замыкания по разветвленной заземляющей сети и обеспечение допустимых напряжений на корпусах горных механизмов посредством осуществления постоянного автоматического контроля целостности заземляющей сети карьера.

Общая методика исследования включает:

- экспериментальные исследования величин сопротивления растеканию естественных заземлителей карьера;

- экспериментальные исследования токораспределения по элементам сети заземления карьера при однофазныз замыканиях в сети 6кВ;

- определение напряжения на корпусах горных механизмов при однофазных замыканиях в карьерных сетях 6кВ;

- создание устройства автоматического,постоянно действующего контроля целостности заземляющего провода карьерной ЛЭП.

При выполнении работы использованы методы математической статистики и теории вероятностей, для определения величин сопротивления растеканию естественных заземлителей карьера применялись методы измерения электрических параметров заземляющих устройств и искусственные однофазные замыкания на заземляющую сеть.

Основные научные положения выносимые на защиту:

- методика использования защитных свойств естественных заземлителей карьера;

- учет токораспределения по элементам заземляющей сети;

- выбор и обоснование принципа действия системы контроля состояния заземляющей сети карьера;

- разработка устройства контроля целостности заземляющего провода.

Научная новизна состоит в том, что обоснован комплексный подход к оценке защитного действия сложной сети естественных заземлителей карьера в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Предложена методика определения электрических параметров естественных заземлителей, на основе использования теории вероятности и математической статистики, позволяющая осуществлять их расчет и практически использовать естественные заземлители в качестве основных карьерных заземлителей. Предложенный учет распределения тока однофазного замыкания по элементам заземляющей сети позволяет изменить расчетную величину сопротивления растеканию карьерного заземлнтеля в сторону увеличения. Обоснованный принцип действия и разработанное устройство контроля целостности заземляющей сети карьера позволяют иметь достоверную информацию о состоянии заземляющего про-Еода карьерных ЛЭП, высвобождая электротехнический персонал от выполнения данной работы.

Достоверность полученных результатов подтверждается проведенными экспериментальными исследованиями токораспределения в карьерных сетях, сопротивления растеканию естественных заземлителей, обработкой статистических данных повреждаемости элементов карьерных электрических сетей, апробацией в производственных условиях и подтверждением экономической эффективности системы естественных заземлителей и контроля целостности заземляющей сети.

Практическая ценность состоит в том, что разработанная методика использования естественных заземлителей карьера позволила отсоединить заземляющую систему напряжения 6кВ от системы заземления напряжения ПОкВ; обеспечить непрерывный контроль целостности заземляющего провода карьерных сетей, что позволило повысить безопасность персонала, эксплуатирующего электроустановки, и увеличило надежность работы электрооборудования.

Реализация результатов работы в промышленности. Предложенная методика оценки защитного действия заземляющей сети карьера и разработанная система и устройство контроля целостности заземляющего провода одобрены энергетической секцией Норильского горно-металлургического комбината (ШЖ), успешно прошли промышленные испытания и внедрены в производство на ШЖ. Экономический эффект от внедрения мероприятии составил 379 тыс.руб. Разработанная система контроля целостности заземляющей сети карьера включена в план технического развития ШЖ.

Апробация работы. Отдельные разделы и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на научно-техническом совещании по электробезопасности в электроустановках, сооружаемых в районах распространения многолетнемерзлых грунтов( Норильск, 1975 г.); научнотехническом совещании по надежности и электробезопасности электрооборудования в районах Крайнего Севера (НОРИЛЬСК, 1977 г.); энергетической секции научно - технического совета Норильского горно-металлургического комбината (1977, 1980, 1981 г.г,); научном семинаре кафедры электроснабжения Норильского вечернего индустриального института ( 1977, 1979г.г.); научном семинаре кафедры теоретической электротехники и электрификации промышленности Московского института нефтехимической и газовой промышленности им. И.М.Губкина (Москва, 1981, 1983г.г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано восемь научных работ.

Автор считает своим долгом выразить благодарность прежде всего доктору технических наук профессору Б.Г.Меньшову и кандидату технических наук доценту Э.Б.Альтшулеру за постановку задач научного исследования и обсуждение полученных результатов, а также управлению главного энергетика Норильского горно-металлургического комбината за постоянное внимание, помощь и поддержку при проведении экспериментальных исследований.

I. ОНДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

I.I. Особенности эксплуатации электрооборудования карьеров районов Крайнего Севера.

На современном горнодобывающем предприятии 70 - 80% персонала заняты или непосредственно эксплуатацией, или обслуживанием электрифицированных горных машин и карьерных подстанций. Персонал подвергается воздействию электрического напряжения, возникающего на корпусах горных механизмов по различным причинам: выносы его с за-землителей системы НО кВ, однофазные замыкания в карьерных сетях 6кВ, обрывы заземляющих проводов, приводящие к изменению величины о сопротивления растеканию заземлителей. Существенное влияние на работу электрооборудования и линий электропередачи на карьерах в районах Крайнего Севера оказывают климатические условия. Большая циклоническая деятельность и значительное количество осадков, выпода-ющих в зимнее время, неблагоприятно сказываются на условиях экслу-атации воздушных линии электропередачи. Наличие длительное время в году полярной ночи затрудняет работу транспорта в карьере, что, в свою очередь, приводит к увеличению повреждаемости электроустановок [*2j .

Несмотря на наличие специфических условий, электрооборудование, применяемое на карьерах Крайнего Севера - типовое, использующее принудительную вентиляцию, не расчитанное для работы при низких температурах, наличию токопроводящей пыли, что приводит к увеличенному потоку отказов. Выпускаемые в настоящее время промышленностью высоковольтные ячейки типа ЯКНО рекомендуются в качестве приключательных пунктов для горных механизмов, тем не менее использование их в условиях карьеров Крайнего Севера затруднено:

- плохая герметизация от попадания снежной пыли на токове-дущие части;

- отсутствует местное освещение приключательного пункта, что значительно затрудняет его использование в условиях полярной ночи;

- неприспособленность приключательного пункта к частым передвижкам.

В настоящее «время электроснабжение рудников открытых работ на Крайнем Севере осуществляется по схеме "глубокого ввода" напряжением 110 кВ. По рабочим уступам в карьер спускаются радиальные линии электропередачи напряжением б кВ, выполненные на передвижных опорах. В местах подключения радиальных линий к кольцевой устраиваются карьерные распределительные пункты. Вдоль уступов прокладываются воздушные линии электропередачи с подключенными к ним приклю-чательными пунктами. Через приключательные пункты при помощи гибких шланговых кабелей питаются горные механизмы. Воздушные линии электропередачи в зимнее время подвергаются воздействию ветровых нагрузок, что приводит к обрывам как фазных, так и заземляющих проводов. Из-за значительной заснеженности; линии зачастую труднодоступны для обхода и осмотра, что приводит к увеличению времени отыскания повреждений. Большое количество транспорта, работающего в специфически условиях Крайнего Севера, обуславливает значительное количество наездов механизмов на линии электропередачи, высоковольтные кабели.

Все аварийные ситуации на карьерах можно разделить на несколько категорий:

- аварии на воздушных линиях электропередачи;

- аварии на кабельных линиях горных механизмов;

- аварии с электрооборудованием горных механизмов.

В табл.1.1. приведено процентное соотношение количества аварийных ситуаций на линиях электропередачи и электрооборудовании за период с 1971 по 1981 годы, имевших место на открытом карьере Норильского горно-металлургического комбината. Аварийные ситуации, возникающие на карьреных распределительных пунктах, имеют незначительный процент от общего числа аварий и при исследовании не рассматривались. Анализ приведенных в табл.1.1 сведений, выполненный автором совместно с Э.Б.Альтшулером показывает, что наиболее слабым звеном являются карьерные линии электропередачи. Они наиболее подвержены различным видам воздействий, вызывающих их высокую повредаемость.

Таблица1.

Распределение аварийных ситуаций по элементам карьерных линий электропередачи и электрооборудованию

Аварийные ситуации в % от общего количества воздушные кабельные эл.оборудование линии линии механизмов

1971 68 25 7

1972 54 36 10

1973 51 38 II

1974 58 31 II

1975 61 30 9

1976 62 30 8

1977 62 30 8

1978 58 34 8

1979 53 37 10

1980 56 35 9

1981 59 34 7

По характеру причин аварийные ситуации можно подразделить следующим образом:

- обрывы проводов воздушных линий электропередачи;

- наезд механизмов на кабельные и воздушные линии;

- ослабление изоляции.

Особый интерес представляют исследования, связанные с сезонным изменением количества аварийных ситуаций в элементах электрической сети карьера. Распределение аварийных ситуаций в воздушных линиях электропередачи карьера по месяцам представлены на рис Л Л. Анализ рис Л Л. показывает, что наибольшее количество аварий на воздушных линиях электропередачи приходится на декабрь в зимний период и на июнь - в летний. Тем не менее наибольшую опасность для персонала представляют аварийные ситуации, имеющие место в июне, так как появление влаги на поверхности грунта приводит к ухудшению изоляционных свойств электрических сетей и уменьшению переходного сопротивления R Г) от ног человека к земле Гз-7]

Возникновение однофазных замыканий на землю приводит к появлению на корпусах горных механизмов определенной величины напряжения до прикосновения U(jо пр . Для снижения величины напряжения до прикосновения используется соединение корпусов горных машин с заземляющим устройством, расположенным вблизи зоны карьера. Однако при наличии электрической связи между карьерной (6 кВ) и подстанционной (110 кВ) системами заземления напряжение Ид о гьр. появляется на корпусах горных машин как при однофазных замыканиях на землю в системе карьерных сетей б кВ, так и в системе напряжением 110 кВ.

При возникновении однофазного замыкания ток растекается по элементам разветвленной сети и только часть его стекает с опорной поверхности карьерного механизма С8-1(0 • Не учитывать распределение токов однофазного замыкания в карьерных сетях - значит допускать значительную ошибку, которая затем приведет к неоправданным затратам на устройство искусственных заземлителей. Поэтому рассмотрение вопроса растекания тока однофазного замыкания на землю по элементам карьерной заземляющей сети является одним из важных аспектов определения возможных величин напряжения до прикосновения.

Все элементы карьерной заземляющей сети имеют различную надежность в эксплуатации £ifj и поэтому следует оценить наиболее уязвимые ее участки. Горный механизм связан с центральным заземляющим устройством при помощи заземляющего провода, проложенного по опорам линии электропередачи, заземляющей жилы и экранных оплеток токоведу-щих жил кабеля горного механизма. Нами экспериментально установле

Рис. 1.1. График распределения аварийных ситуаций на воздушных ЛЭП карьера (I) и кабелях горных механизмов (2) по месяцам: П - количество аварийных ситуаций. м ГО но, что одновременный механический обрыв четырех отдельных заземляющих проводников^без нарушения целостности изоляции токоведущих жил кабеля, что вызвало бы перерыв в электроснабжении горного механизма, не происходит. Аварийные ситуации с кабелем КШВГхл^на горных механизмах рудника открытых работ НГМК, происшедшие за период с 1971 по 1981 годы, приведены в табл.1.2.

Таблица 1.2.

Виды повреждения высоковольтного кабеля

Механические повреждения Электрический пробой

1 иды случаи % случаи %

1971 20 11,6 151 88,4

1972 23 14,7 133 85,3

1973 28 16,4 142 83,6

1974 17 14,7 98 85,3

1975 16 14,9 91 85,1

1976 15 15,3 83 84,7

1977 17 17,8 78 82,2

1978 19 18,8 82 81,2

1979 21 19,2 88 80,8

1980 21 20,1 83 79,9

1981 24 23,5 78 76,5

Из табл.1.2. следует, что основное количество нарушений изоляции кабеля (около 80%) связано с электрическим пробоем. До 20% нарушений изоляции происходит за счет механического повреждения и, следовательно, непосредственного соприкосновения механизма с токо-ведущими частями, что равносильно замыканию фазы на корпус. В последние годы наблюдается тенденция к увеличению количества механических повреждений и снижению электрических пробоев. Это связано с повышением качества выполнения электрооборудования и высоковольтных кабелей и увеличением интенсивности движения в карьере транспортных средств и других механизмов. За период, указанный в табл.I.2., имели место случаи разрыва экранирующих оплеток токове-дущих жил кабеля без повреждения изоляции^с сохранением целостности заземляющей жилы кабеля. При этом нарушение режима работы горного механизма не происходило. Подобная аварийная ситуация несколько увеличивает сопротивление заземляющего провода, уменьшая его сечение, однако не приводит к его полному обрыву. Наблюдались случаи повреждения высоковольтного кабеля, приводившие к полному обрыву заземляющего провода и экранной оплетки токоведущих жил^при прохождении через них значительной величины постоянного тока, заносимого с линии электрифицированного железнодорожного транспорта. Но в этих случаях, наряду с перегоранием заземляющей жилы и экранных оплеток, происходил и пробой изоляции кабеля, приводивший к отключению горного механизма. Следовательно), с точки зрения обеспечения целостности заземляющей сети карьера, заземляющий провод гибкого кабеля является звеном достаточно надежным. Тем не менее следует учитывать, что в последнее время имеется тенденция к замене экранных оплеток токоведущих жил кабеля слоем полупроводящей резины, что в процессе эксплуатации снизит надежность заземляющей жилы кабеля по его механической прочности.

Следующим звеном заземляющей сети карьера является провод передвижной карьерной линии электропередачи от приключательного пункта до карьерного распределительного пункта или карьерной подстанции. Данное звено заземляющей сети карьера наиболее уязвимо с точки зрения механической прочности. Это определяется целым рядом факторов: спецификой ведения горных работ с частыми взрывами, передвижками карьерных линий электропередачи, значительным количеством движущегося в карьере транспорта. При этом следует учитывать климатические условия районов Крайнего Севера, характеризующимися большими снегопадами, пургами, гололедом, особенно в весенне-осенний периоды.

Анализ статистических данных нарушения целостности заземляющего провода карьерных линий электропередачи, выполненный по руднику

Медвежий ручей" Норильского горно-металлургического комбината автором работы и Норильским вечерним индустриальным институтом за период с 197I по 1981 годы^показывает, что подобные нарушения не единичны (табл.1.3.).

Таблица 1.3.

Нарушение целостности заземляющего провода карьерной ЛЭП

Годы количество обрывов за- Механические обрывы Электрические перегорания земляющих проводов случаи % случаи %

1971 48 39 81,2 9 18,8

1972 43 36 83,1 7 16,3

1973 47 38 80,8 9 19,2

1974 41 35 85,3 6 14,7

1975 39 33 84,6 - 6 15,4

1976 40 36 90,0 4 10,0

1977 38 31 81,5 7 18,5

1978 42 34 80,9 8 19,1

1979 44 XI 37 84,0 7 16,0

1980 45 39 86,6 6 13,4

1981 48 41 85,4 7 14,6

Из табл.1.3. следует, что общее количество обрывов заземляющих проводов по годам практически остается постоянным. Тем не менее особую опасность представляют нарушения целостности заземляющего провода в мае-июне, когда при наличии повышенной влажности поверхностного слоя грунта связь корпуса горного механизма с системой заземления карьера является основным фактором, обеспечивающим безопасную эксплуатацию горных механизмов в карьерах.

Заземляющие провода кольцевой линии электропередачи, соединяющие между собой карьерные распределительные пункты (КРП), находятся, как правило, вне зоны движения транспортных средств и ведения взрывных работ. Проложены они на постоянных опорах, не подвергаемых передвижкам. В табл.1.4. приведены данные аварийных ситуаций с обрывом заземляющего провода, имевших место на карьерных и бортокольцевых линиях электропередачи.

Таблица 1.4.

Нарушение целостности заземляющих проводов воздушных ЛЭП

Годы Обрывы заземляющих проводов, % карьерные бортокольцевые

1971 94,7 5,3

1972 93,0 7,0

1973 91,5 8,5

1974 92,7 7,3

1975 94,9 5,1

1976 92,8 7,2

1977 94,6 5,4

1978 95,7 4,3

1979 95,3 4,7

1980 96,1 3,9

1981 96,8 3,2

Как следует из табл.1.4., подавляющее количество аварийных ситуаций (более 90%) приходится на передвижные карьерные линии электропередачи. На бортокольцевые ЛЭП приходится 5-8,от общего количества обрывов заземляющих проводов. Отсюда следует, что заземляющий провод бортокольцевой линии является звеном достаточно надежным и в постоянном контроле целостности не нуждается. В то же время, чтобы прервать связь горного механизма с общей системой заземления карьера необходимо одновременно иметь обрыв заземляющего провода бортокольцевой ЛЭП с двух сторон КРП.

Учитывая специфику ведения работ на открытых карьерах районов Крайнего Севера, отсутствие специальных,для данных уеловий, защитных устройств, необходимо провести исследование и разработать мероприятия по обеспечению надежной и безопасной эксплуатации электрооборудования.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Акшанов, Геннадий Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Бурное развитие горнодобывающих предприятий в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера привели к широкому использованию на рудниках открытых работ мощных электрифицированных механизмов и комплексов. В связи с этим значительно возросло количество персонала, эксплуатирующего карьерное электрооборудование, что приводит, в свою очередь, к росту вероятности поражения электрическим током.

Результаты проведенных исследований включают в себя следующие основные положения:

1. Специфические условия эксплуатации электрооборудования на карьерах Крайнего Севера, особенности выполнения заземляющих устройств в многолетнемерзлых высокоомных грунтах обуславливают необходимость исследования вопросов, обеспечивающих безопасные условия работы персонала: снижение величин напряжения на корпусах механизмов при однофазных замыканиях в электрических сетях, обеспечение надежной связи горного механизма с заземляющим устройством.

2. Установлено, что при использовании объединенных заземлите-лей для системы напряжения 110 кВ, питающих карьерных подстанций и карьерных сетей 6 кВ, величины потенциалов, выносимых на корпуса горных машин при однофазных замыканиях в сетях НО кВ, колеблется от единиц до нескольких тысяч вольт. Наибольшие значения напряжения до прикосновения отмечаются на горных механизмах, имеющих связь с грунтом лишь за счет опорной поверхности.

3. Показано, что при разделении заземляющих устройств различных классов напряжения величины потенциалов, выносимые на корпуса горных механизмов при однофазных замыканиях в сетях НО кВ, снижаются и напряжение до прикосновения с учетом длительности тока, протекающего в цепи тела человека, не превышает допустимых значений.

4. Определено, что естественные заземлители в районах Крайнего юз.

Севера при наличии многолетнемерзлых грунтов, имеют величины сопротивления растеканию тока, позволяющие использовать их в качестве основных. Проведенная вероятностная оценка результатов исследования естественных заземлителей карьера позволила установить закон распределения их сопротивлений растеканию и с вероятностью 0,95 определить доверительные интервалы колебаний математического ожидания переходного сопротивления опорных поверхностей различных типов горных механизмов.

5. Установлено, что величина тока однофазного замыкания в карьерных сетях б кВ, растекающаяся по элементам разветвленной заземляющей сети, зависит от емкости отдельных присоединений относительно земли и заземляющего провода. При этом через заземляющее устройство в грунт стекает лишь часть тока, определяемая емкостью воздушных линий электропередачи относительно земли, и распределяется между естественными заземлителями карьера пропорционально величинам их сопротивления растеканию.

6. Показано, что условия безопасной эксплуатации электрооборудования на карьерах районов Крайнего Севера обеспечиваются при сопротивлении растеканию заземляющего устройства при условии сохранения целостности заземляющего провода значительно превышающем величину, предписываемую ПУЭ.

7. Выполнен анализ причин нарушения целостности заземляющей сети карьера района Крайнего Севера и разработаны требования к системе контроля ее целостности, учитывающие особенности эксплуатации электрооборудования в условиях многолетнемерзлых грунтов.

8. Предложен и обоснован принцип действия системы контроля целостности заземляющей сети карьера, позволяющий использовать в качестве элемента цепи для прохождения контролирующего сигнала фазные и заземляющий провода воздушной линии электропередачи. Применение разработанной • системы обеспечивает контроль целостности разветвленной заземляющей сети карьера от горного механизма до карьерной подстанции, охватывая как воздушную, так и кабельную линию.

9. Разработано устройство для осуществления контроля целостности заземляющего провода. Селективность действия системы контроля достигается за счет установки приборов контроля на горном механизме. Кроме контроля целостности заземляющего провода, устройство позволяет осуществлять защиту от работы в неполнофазном режиме.

10. Проведенные исследования и промышленный эксперимент на действующих электроустановках карьера,, показали надежность системы контроля целостности заземляющей сети и безопасность ее обслуживания. Рассоединение заземлителей различных классов напряжения и использование естественных заземлителей в качестве основных позволило не выполнять искусственный заземлитель для карьера. Экономическая эффективность разработанных и внедренных на Норильском горно-металлургическом комбинате мероприятий составила 379 тыс.рублей в год.

Список литературы диссертационного исследования Акшанов, Геннадий Александрович, 1984 год

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС, М.: Политическая литература, 1981,--223 с.

2. Альтшулер Э.Б. Некоторые вопросы обеспечения условий электробезопасности в электроустановках районов Крайнего Севера, -Пром. энергетика, 1980, №8, с.34-35.

3. Сидоров А.И. Исследование условий электробезопасности на открытых горных работах. В кн.: Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР. Днепропетровск, 1979,с.32-33.

4. Александров А.А. Особенности эксплуатации электроустановок в Заполярье. Пром. энергетика, I960, №2 с.1-3.

5. Максименко Н.Н., Альтшулер Э.Б. Проектирование и сооружение заземляющих устройств в условиях многолетней мерзлоты. Элек-трич. ст., 1977, JJ6, с.62-65.

6. Гладилин Л.В., Якуба 10.Ф. Непрерывность общей сети заземления электроустановок шахт и карьеров основное условие обеспечения электробезопасности. - Изв.ВУЗов, Горный журнал, 1974, №10с.129-132.

7. Меньшов Б.Г., Козыренко В.Е., Альтшулер Э.Б. К вопросу о распределении тока заземлений в многолетнемерзлых грунтах. -Изв.ВУЗов СССР: Сер. "Электромеханика", 1976, Ш, с.912-918.

8. Асеев Г.Г. Исследование растекания токов в сложной заземляющей сети горнодобывающих предприятий в районах Крайнего Севера. -Дисе. канд.техн.наук. (Ин-т горного дела им.А.А.Скочинско-го), 1972,-177с.

9. Акшанов Г.А., Авербух М.А. 0 надежности электроснабжения механизмов в условиях открытых горных разработок. В кн.: Надежность и электробезопасность электрооборудования в районах Крайнего Севера. Норильск, 1977, с.22-27.

10. Правила устройства электроустановок. М.: Автомиздат, 1979.

11. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителейи правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. М.: Атомиздат, 1973, -352 с.

12. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. М.: Недра, 1969, -104 с.

13. Инструкция по безопасной эксплуатации и обслуживанию электрооборудования и электросетей на карьерах. Свердловск, 1972, 60 с.

14. Гладилин Л.В., Шуцкий В.И., Гущин Н.Я. Измерение сопротивления относительно земли электроустановок с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В. Безопасность труда в промышленности, 1974, №10, с.51-54.

15. Гладилин Л.В., Будников В.В., Цирер А.А. Эксплуатационный контроль параметров заземляющих устройств в условиях многолетнемерзлых и скальных грунтов. Пром. энергетика, 1982, №1, с.52-53.

16. Максименко Н.Н. Исследование особенностей растекания тока в многолетнемерзлых грунтах. -Дисс. канд.техн.наук. -(Томский политехнический ин-т), 1964, 444с.

17. Меньшов Б.Г. Некоторые вопросы обеспечения безопасности электроустановок горных предприятий с открытой разработкой месторождения полезных ископаемых в районах Крайнего Севера. -Дисс. докт.техн.наук. (Ин-т горного дела им.А.А.Скочин-ского), 1971.

18. Альтшулер Э.Б. Исследование напряжения прикосновения и шага в условиях горных предприятий с открытой разработкой месторождений полезных ископаемых в районах многолетней мерзлоты. -Дисс. канд.техн.наук. (Моск. горный ин-т), 1970, -200с.

19. Субочев Н.Ф. Исследование условий электробезопасности на открытых горных разработках районов Крайнего Севера.

20. Дисс. канд.техн.наук. (Моск. горный ин-т), 1967, 185с.

21. Козыренко В.Е., Альтшулер Э.Б., Шинаев А.Г. 0 расчете поля сосредоточенных заземлителей в условиях многолетнемерзлых грунтов. Электричество, 1975, Н2, с. 16-20.

22. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б. Напряжение прикосновения и шага в грунтах с вертикальной границей раздела. Электричество, 1971, ' М, с.80-83.

23. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б., Бородин Н.Н., Дзестелов Б.Р. Экспериментальная оценка условий электробезопасности северных газопромыслов. В кн.: Электробезопасность в народном хозяйстве. М.: 1979, с.13-14.

24. Уваров О.И., Назаренко А.К. Экспериментальная оценка уровня электробезопасности на передвижных электроприемниках. В кн.: Электробезопасность в электроустановках, сооружаемых в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Норильск, 1975, с.52-59.

25. Долин П.А., Сибаров Ю.Г. О проекте временных норм допустимых напряжений прикосновения и токов через тело человека. Пром. энергетика, 1974, Ш, с.6-8.

26. Альтшулер Э.Б. Обеспечение допустимого напряжения прикосновения в электроустановках районов Крайнего Севера. Электрич. ст., 1981, №7, с.70-71.

27. Якобе А.И., Коструба С.И. 0 нормировании уровня электробезопасности и допустимого напряжения прикосновения. Электричество, 1978, М, с.58-60.

28. Карякин Р.Н. 0 возможности использования в качестве заземлителей железнобетонных фундаментов, защищенных от воздействия агрессивных сред. Пром.энергетика, 1982, МО, с.50-54.

29. Карякин Р.Н., Солнцев В.И. Сопротивление растеканию стальных и железобетонных конструкций, используемых в качестве естественных заземлителей. Пром. энергетика, 1981, F7, с.49-53.

30. Акшанов Г.А. Роль естественных заземлителей карьеров, работающих в условиях многолетнемерзлых грунтов. В кн.: Надежность и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования в условиях Крайнего Севера. Норильск, 1979, с.179-182.

31. Шадинский В.К. Исследование состояния изоляции электроустановок и самозаземления оборудования на открытых горных разработках районов Крайнего Севера. Дисс. канд.техн.наук.

32. Моск. горный ин-т). 1969, 247с.

33. Карелин В.И., Шуцкий В.И. Вопросы электробезопасности при эксплуатации электроустановок угольных разрезов в условиях многолетней мерзлоты. Горные машины и автоматика, 1970, вып.1 (118), с.80-82.

34. Ослон А.Б. Об изменении сопротивления заземления. Электричество, 1957, №2.

35. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б., Акшанов Г.А, 0 контроле целостности заземляющей сети рудников районов Крайнего Севера. Пром. энергетика, 1980, с.56-58.

36. Цирель Я.А., Фукс Д.А. Устройство контроля отсутствия заземления и короткого замыкания на высоковольтных линиях. Электрич. ст., 1973, ЖЗ, с.89-92.

37. Заничковская Л.В., Зубова М.Т., Коган В.А. Устройство для автоматического измерения, записи и сигнализации сопротивления защитного заземления. Безопасность труда в промышленности, 1972, Ш, с.42-44.

38. Целебровский D.B., Иванкин И.В., Андерсон Э. Измерение параметров заземлений электроустановок высокого напряжения методом однофазного короткого замыкания. Электрич.ст., №10, 1979, с.60-62.

39. Гранов В.К., Левин Л.Г. Измерение сопротивления цепи фаза-нуль в электрических сетях.- Пром. энергетика, 1970, №11, с.10-12.

40. Тонкошкур Л.С., Кутин В.М. Контроль непрерывности заземления сети передвижных машин на открытых разработках. Пром. энергетика, 1976, №4, с.41-44.

41. Юрченко А.И. Схема контроля заземления корпуса передвижной электрической лаборатории. Энергетик, 1972, КЗ, с.30-32.

42. Меньшов Б.Г., Солнцев В.И. Допустимое расстояние между трансформаторной подстанцией и зданием, позволяющее отказаться от выполнения заземляющего устройства. Пром. энергетика, №10, 1982, с.54-57.

43. Меньшов Б.Г. Расчет тока замыкания на землю в карьерных электрических сетях.- Горные машины и автоматика, 1970, №4, с.65-68.

44. Меньшов Б.Г., Захаров Е.Ф. Расчет сопротивления и напряжения прикосновения сложного заземлителя в неоднородном грунте. В кн.: Надежность и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования в условиях Крайнего Севера, Норильск, 1979, с.88-92.

45. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б., Авербух М.А. Исследование условий электробезопасности на газопромыслах Крайнего Севера. Газовая промышленность, 1978, №3, с.57-60.

46. Меньшов Б.Г., Карпуиин В.Б. Обеспечение условий электробезопасности на северных подстанциях с малыми токами короткого замыкания. В кн.: Надежность и электробезопасность электрооборудования в районах Крайнего Севера. Норильск, 1977, с.174-178.

47. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б., Акшанов Г.А. Исследование условий безопасной эксплуатации электрооборудования северных выходов.

48. В кн.: Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР. Днепропетровск, 1979, с.33-36.

49. Максименко Н.Н. Заземляющее устройство в условиях вечномерзлых грунтов. Электрич. ст., 1962, №10, с.66-69.

50. Бариев Н.В. Исследование влияния естественного заземления оборудования на эффективность защитного действия карьерного заземлею-щего комплекса. -Дисс. канд.техн.наук. (Моск. горный ин-т), 1970, - 290с.

51. Карелин В.И. Обеспечение безопасности электроустановок шахт и карьеров в условиях многолетней мерзлоты. Дисс. канд. техн.наук. (Моск. горный ин-т), 1969, - 217с.

52. Отчет по теме: Изучение инжерено-геологических условий карьера "Медвежий ручей", т.1 Министерство геологии РСФСР, М., 1978.

53. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977, 479с.

54. Спесивцев А.В. Применение математической статистики в металлургической практике. Учеб. пособие. Норильск: 1978, - 95с.

55. Миллс Ф. Статистические методы. Ред.Маслова, М.: Госстатиздат, 1958.

56. Болыпев JI.H., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики, М.: Наука, 1965.

57. Гладилин Л.В., Медусманов А. Исследование напряжения в сети заземления при одновременном замыкании. Изв.ВУЗов. Горный журнал, 1977, Ш, c.II5-II8.

58. Гладилин Л.В., Шуцкий В.И., Бацежев Ю.Г., Чеботаев Н.И. Электробезопасность в горнодобывающей промышленности. М.: Изд-во недра, 1977, 327с.

59. Гущин Н.Я. Исследование токов однофазного замыкания на землю карьерных распределительных сетей. В кн.: Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР. Днепропетровск, 1979, с.44-45.

60. Максименко Н.Н. Инженерная методика расчета заземляющих устройств по допустимой величине напряжения прикосновения, В кн.: Надежность и электробезопасность электрооборудования в районах Крайнего Севера. Норильск, 1977, с.38-50.

61. Альтшулер Э.Б., Меньшов Б.Г. Определение допустимого расстояния между электроприемниками на карьерах при двойном замыкании на землю. Изв.ВУЗов. Горный журнал, Ш, с.108-109.

62. Справочник энергетика карьера. М.: Недра, 1973, 495с.

63. Куликов А.А., Немировский М.И. Сборник задач по электрическим машинам. М.: Машчиз., 1961, 199с.

64. Акшанов Г.А. Обеспечение условий электробезопасности в электроустановках северных карьеров. В кн.: Тез.докл. на Ш Всесоюз. конф. по электробезопасности в народном хозяйстве.1. М.: 1979, с.16-17.

65. Акшанов Г.А. Исследование величины напряжения прикосновения на горных механизмах северных карьеров. В кн.: Надежность и безопасность при эксплуатации электрооборудования в условиях Крайнего Севера. Норильск, 1979, с.182-187.

66. Акшанов Г.А. Обеспечение безопасных величин напряжения до прикосновения при однофазном замыкании в карьерных сетях 6 кВ. В кн.: Безопасность при эксплуатации электроустановок. Норильск, 1982, с.114-117.

67. До внедрения автоматической системы контроля целостность • заземляющей сети карьеров осуществлялась согласно действующим правилам визуально один раз в смену.

68. По карьеру "Угольный разрез" УГиНП:стационарных линий 6 кВ 13 км.передвижных внутрикарьерных линий 6 кВ 6 км.

69. Осмотр стационарных линий электропередачи по руднику "Медвежий ручей" осуществляется с применением автомобиля ГА3-66 согласно правил двумя лицами в смену электромонтером-шофером 4 разряда Ш гр.ставок и электромонтером 4 разряда Ш гр.ставок.

70. Осмотр внутрикарьерных линий осуществляется двумя лицами в смену электромонтерами 4 разряда Ш гр.ставок.

71. Осмотр заземляющей системы по карьеру "Дальний" осуществляется одним лицом в смену электромонтером 4 разряда Ш гр. ставок.

72. Осмотр стационарных и внутрикарьерных линий электропередачи 6 кВ на открытом карьере управления угольных и нерудных предприятий осуществляется двумя лицами в смену- электромонтерами 4 разряда Ш гр.ставок.

73. Среднемесячная заработная плата электромонтера 4 разряда Ш гр.ставок = 141,94 руб., премия 22$ 31,23 руб. Северные надбавки 70$ - 121,22 руб.

74. Районный коэфициент 138,54 руб. Дополнительная зар.плата - 77,93 руб. Отчисления на соц.страх 7,9$ - 40,36 руб. Всего - 551,21 руб.

75. Ожидаемый экономический эффект от высвобождения численности рабочих в расчете на год:4=7 чел.х 4,2 х 1,2 = 35 чел., где 4,2 коэфициент, учитывающий круглосуточную работу',.12 коэфициент списочного состава.

76. Э0= 551,21 х 35 х 12 = 231508 руб.

77. Затраты времени на проверку целостности заземляющей жилы кабеля соответственно:- по руднику "Медвежий ручей"

78. Bj = 0,33 х 20 х 12 = 79 час/год;- по карьеру "Угольный разрез"

79. В2 = 0,33 х 12 х 12 = 47,5 час/год;- по карьеру "Дальний"

80. В3 = 0,33 х 6 х 12 = 23,5 час/год.,где 0,33 время, затрачиваемое на одну проверку, 20, 12, б - количество проверок в месяц соответственно по руднику "Медвежий ручей", карьерам "Угольный разрез" и "Дальний";12 количество месяцев в году.

81. Э? = 6,3 х 23,5 х 18,30 = 2709 руб., где 6,3 количество работающих экскаваторов; 18,30 - стоимость одного часа простоя.- для буровых станков СБШ-250МН

82. Э8 = 1,8 х 23,5 х 17,20 = 728 руб., где18 количество работающих станков; 17,20 - стоимость одного часа простоя.

83. Общий экономический эффект от внедрения автоматической системы контроля целостности заземляющей сети составит: Эобщ= Э0 + . + Э8 = 231508 + 28657 + III33 + 11000 + + 20497 + 22734 + 7062 + 2709 + 728 = 336029 руб.1. Литература:

84. Альтшулер Э.Б. Некоторые вопросы обеспечения условий электробезопасности в электроустановках районов Крайнего

85. Севера. Промышленная энергетика, 1980, №3, о.34-35.

86. Меньшов Б.Г., Альтшулер Э.Б., Акшанов Г.А. О контроле целостности заземляющей сети рудников районов Крайнего Севера. Промышленная энергетика, 1980, $5, с.56-59.

87. Постановление Госкомтруда и ВЦСПС от 20.12.72 15359/35.

88. Расчет составил старший экономист по планированию рудника "Медвежий ручей"1. В.Д.Валинг

89. Расчет проверил начальник планового отдела рудника "Медвежий ручей" 18.01.821. В.Г.Паровишник

90. РАСЧЕТ экономической эффективности от применения "Конструктивного изменения схемы заземления карьера"

91. Краткое описание предложения.

92. Согласно действующему проекту по реконструкции рудника "Медвежий ручей", выполненного институтом "Гипроникель",предусмотрено разделение заземляющей сети карьерных подстанций ГПП напряжением 110 кВ и карьерной заземляющей сети напряжением б кВ.