13. Основные требования к исполнению электрооборудования и электроустановок по фактору устойчивости к воздействиям внешней среды
13. Основные требования к исполнению электрооборудования
и электроустановок по фактору устойчивости
к воздействиям внешней среды 
13.1. Электроустановки для разрезов как комплектные изделия, а также все комплектующее электрооборудование (электрические машины, трансформаторы, коммутационные аппараты, устройства защиты, управления, автоматики и пр.) должны обладать эксплуатационными свойствами, обеспечивающими в течение нормируемого срока службы нормальное функционирование в условиях воздействия внешней среды.
13.2. В России не имеется норм на изготовление специального электрооборудования для открытых горных разработок, а применяемое электрооборудование, в основном общего назначения, оказывается неспособным выдерживать жесткие воздействия внешней среды, характерные для условий эксплуатации его на разрезах (карьерах). Поэтому ниже приведены требования, которые следует рассматривать как дополнительные к существующим нормам и требованиям по изготовлению электрооборудования общего назначения, позволяющие повысить эксплуатационные свойства при его применении на разрезах.
13.3. Основными факторами внешней среды, неблагоприятно воздействующими на электроустановки разрезов, являются:
а) механические - вибрации и удары;
б) климатические - температура, влажность, солнечная радиация, ветер;
в) технологические - высокая запыленность, в том числе токопроводящей пылью, ударные волны и сейсмические колебания при взрывных работах.
13.4. Значения механических воздействий, которые могут иметь место при работе карьерной электроустановки, должны устанавливаться на стадии ее проектирования (модернизации) с учетом:
а) нормативных данных (ГОСТ 17516.1 "Изделия электротехнические. Условия эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды");
б) фактических данных, измеренных на эксплуатирующихся подобных установках.
В качестве ориентировочных значений могут быть рекомендованы данные, приведенные в табл. 13.1.
Таблица 13.1
ЗНАЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
РАЗРЕЗОВ
┌─────────────┬──────────┬─────────────────────────────────────────┐ │Вид │Места │ Вибрации Многократные Одиночные │ │электро- │размещения│ удары удары │ │установки │комплек- ├──────┬───────┬──────┬──────┬─────┬──────┤ │ │тующего │диа- │макс. │уско- │дли- │уско-│дли- │ │ │электро- │пазон │ускор.,│рение,│тель- │ре- │тель- │ │ │оборудова-│час- │м/кв. с│м/кв. │ность,│ние, │ность,│ │ │ния │тот, │ │с │мс │м/кв.│мс │ │ │ │Гц │ │ │ │с │ │ ├─────────────┼──────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────┼──────┤ │Экскаваторы │На │1 - 35│0,5 │15 │2 - 15│- │- │ │(шагающие, │поворотных│ │ │<*> │<*> │ │ │ │роторные, │платформах│ │ │ │ │ │ │ │мехлопаты с │с крепле- │ │ │ │ │ │ │ │ковшом менее │нием на │ │ │ │ │ │ │ │20 куб. м), │полу, в │ │ │ │ │ │ │ │станки враща-│шкафах, на│ │ │ │ │ │ │ │тельного │щитах, па-│ │ │ │ │ │ │ │бурения │нелях, │ │ │ │ │ │ │ │ │пультах │ │ │ │ │ │ │ ├─────────────┼──────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────┼──────┤ │Экскаваторы- │То же │1 - 35│0,5 │15 │2 - 15│- │- │ │мехлопаты с │ │ │ │ │ │ │ │ │ковшом 20 │ │ │ │ │ │ │ │ │куб. м и │ │ │ │ │ │ │ │ │более, станки│ │ │ │ │ │ │ │ │ударно-враща-│ │ │ │ │ │ │ │ │тельного │ │ │ │ │ │ │ │ │бурения │ │ │ │ │ │ │ │ ├─────────────┼──────────┼──────┼───────┼──────┼──────┼─────┼──────┤ │Передвижные │На полу и │- │- │- │- │10 │20 - │ │переключа- │стенах, на│ │ │ │ │<*> │50 <*>│ │тельные пунк-│щитах, │ │ │ │ │ │ │ │ты 6(10) кВ, │пультах │ │ │ │ │ │ │ │передвижные │ │ │ │ │ │ │ │ │трансформа- │ │ │ │ │ │ │ │ │торные под- │ │ │ │ │ │ │ │ │станции с │ │ │ │ │ │ │ │ │низшим напря-│ │ │ │ │ │ │ │ │жением │ │ │ │ │ │ │ │ │220 - 1140 В,│ │ │ │ │ │ │ │ │кабельные ко-│ │ │ │ │ │ │ │ │робки и муфты│ │ │ │ │ │ │ │ └─────────────┴──────────┴──────┴───────┴──────┴──────┴─────┴──────┘
--------------------------------
<*> Требования только по прочности, остальные - по устойчивости и прочности. Термины "прочность" и "устойчивость" - по ГОСТ 16962.
13.5. Значения климатических факторов, в частности температуры и влажности окружающей среды, следует принимать в зависимости от категории размещения электрооборудования по ГОСТ 15150-69 "Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды".
Практически для всех передвижных электроустановок наружные токоведущие части (вводные устройства, разрядники, трансформаторы, разъединители и т.п.) относятся к категории размещения 1. Электрооборудование, находящееся внутри электроустановки (экскаватора, бурового станка, приключательного пункта, передвижной подстанции и т.п.), следует относить к категории размещения 2.
13.6. Электроустановки должны быть устойчивы к воздействию дождя, верхнее значение интенсивности которого 5 мм/мин., за исключением изделий на напряжение выше 1000 В в исполнении для умеренного и холодного климата (У и ХЛ), для которых верхнее значение интенсивности дождя составляет 3 мм/мин.
13.7. Электроустановки и комплектующее электрооборудование должны быть устойчивы к воздействию смены температур от максимальной температуры изделий при эксплуатации до нижнего значения температуры окружающей среды при эксплуатации.
13.8. Все передвижные электроустановки должны быть работоспособны при динамическом или статическом воздействии пыли природного и искусственного происхождения.
Наружные части электроустановок в соответствии с ГОСТ 16962-71 "Изделия электронной техники и электротехники. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний" должны быть устойчивы к абразивному воздействию кварцевого песка с размерами частиц до 200 мкм, летящих со скоростью 15 м/с.
13.9. Конструктивное исполнение электроустановок и размещенного внутри электрооборудования должно обеспечивать их нормальное функционирование при наличии пыли, создаваемой рабочими органами машин и взрывными работами.
Наиболее подвержено запылению электрооборудование, размещаемое в экскаваторах-мехлопатах, а также в районе погрузочных устройств роторных экскаваторов.
Максимальные значения запыленности в электроустановках при их эксплуатации на разрезах приведены в таблице 13.2.
Таблица 13.2
НАИБОЛЬШИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В МЕСТАХ РАЗМЕЩЕНИЯ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КАРЬЕРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
┌──────────────────────┬─────────────────────┬───────────────────┐ │ Вид электроустановки │ Место размещения │Концентрация пыли в│ │ │ электрооборудования │воздухе, мг/куб. м │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼───────────────────┤ │Экскаваторы-мехлопаты:│ │ │ │ при работе в угольном│внутри кузова │150 - 180 │ │ забое │на стреле экскаватора│300 - 800 │ │ при работе в породном│внутри кузова │120 - 160 │ │ забое │на стреле экскаватора│180 - 200 │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼───────────────────┤ │Роторные экскаваторы │вблизи погрузочного │500 - 800 │ │ │устройства │ │ │ │внутри экскаватора │70 - 90 │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼───────────────────┤ │Шагающие экскаваторы │внутри кузова │5 │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼───────────────────┤ │Буровые станки │внутри кузова │90 - 120 │ ├──────────────────────┼─────────────────────┼───────────────────┤ │Приключательные │внутри корпусов │5 - 10 <*> │ │пункты, передвижные │ │ │ │трансформаторные │ │ │ │подстанции и т.п. │ │ │ └──────────────────────┴─────────────────────┴───────────────────┘
--------------------------------
<*> Концентрации, возникающие эпизодически после взрывных работ.
13.10. Электроустановки должны быть устойчивы к воздействию солнечной радиации, характеризующейся верхними значениями интегральной плотности теплового потока 1125 Вт/кв. м (0,027 кал/кв. см х с), в том числе плотности потока ультрафиолетовой части спектра (длина волн 280 - 400 мкм) 42 Вт/кв. м (0,001 кал/кв. см х с).
13.11. Требования к оболочкам электроустановок и комплектующего электрооборудования.
13.11.1. Общие требования:
а) оболочки электрооборудования, размещаемого в кузове экскаватора, бурового станка и других самоходных установок, должны обеспечивать, прежде всего, защиту от попадания внутрь твердых посторонних тел. Степень защиты оболочки (первая цифра обозначения по ГОСТ 14254-80 "Изделия электротехнические. Оболочки. Степени защиты") должна быть не ниже 4. Кроме этого, оболочка должна защищать изделие, как минимум, от вертикально падающих капель воды (вторая буква в обозначении степени защиты 1).
В случае экономической нецелесообразности или технической сложности изготовления оболочек с указанной степенью защиты (крупные двигатели и генераторы, трансформаторы, выключатели 6(10) кВ и т.д.) допускается применение оболочек с более низкой степенью защиты. Однако при этом должны предусматриваться технические меры, обеспечивающие надежную работу электрооборудования в условиях запыленной среды (пылеотсос, периодическая продувка и т.п.);
б) оболочки несамоходных электроустановок (приключательные пункты, передвижные трансформаторные подстанции, кабельные коробки и т.п.) в первую очередь должны обеспечивать защиту электрооборудования, размещенного внутри, от дождя (степень защиты не ниже 3). Защита от пыли для этих установок является второстепенной задачей.
13.11.2. Специальные требования к оболочкам несамоходных электроустановок:
а) оболочки (корпуса) приключательных пунктов, трансформаторных подстанций и др. установок, периодически перетаскиваемых на санях по территории разрезов тракторами, должны обладать повышенной жесткостью и прочностью.
Жесткость является достаточной, если при подъеме установки за переднюю часть одного полоза саней на высоту 300 мм корпус и сани не деформируются, а при резком опускании - не наблюдается их поломок;
б) оболочки должны исключать проникновение внутрь электроустановки воды от инея, осаждающегося на их наружных поверхностях.
Приложения
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ЗАЩИТНО-КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ И ДРУГИХ УСТРОЙСТВ
П.1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВАМ (СХЕМАМ) ЗАЩИТЫ
ПРИ ОБРЫВЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЙ ЖИЛЫ В ГИБКИХ КАБЕЛЯХ
(К П. П. 1.1.8 И 2.2.2)
П.1.1. Размещение устройств защиты.
П.1.1.1. Защита при обрыве заземляющей жилы кабеля, питающего экскаватор, должна устанавливаться в приключательном пункте, питающем экскаваторный кабель, и при разрыве заземляющей жилы воздействовать на отключение выключателя.
При питании экскаватора от приключательного пункта, не имеющего выключателя, допускается установка защиты непосредственно на экскаваторе с действием "на отключение" выключателя сетевого двигателя при обрыве заземляющей жилы в питающем экскаватор кабеле.
П.1.1.2. Защита при обрыве заземляющей жилы в магистральном гибком кабеле должна размещаться в приключательном пункте с питающей стороны и воздействовать "на отключение" выключателя при разрыве заземляющей жилы в питаемом кабеле.
При наличии в кабельной магистрали нескольких последовательно включенных приключательных пунктов с выключателями, защиты при обрыве заземляющей жилы должны устанавливаться в каждом из этих пунктов.
П.1.1.3. Защита при обрыве заземляющей жилы в кабелях, питающих буровые станки от подстанций с напряжением 380 - 1140 В, должна устанавливаться в этих подстанциях и воздействовать "на отключение" автоматических выключателей при обрыве заземляющих жил.
П.1.2. Основные технические требования к защитам.
П.1.2.1. Измерительная часть защиты должна, как правило, подключаться к петле, образованной заземляющей и вспомогательной жилами кабеля. В конце кабеля вспомогательная и заземляющая жилы должны совместно подключаться к заземляющему болту.
При наличии в кабеле нескольких заземляющих жил они должны в начале и в конце кабеля объединяться (включаются параллельно). Это требование относится также к вспомогательным жилам, если они не используются для других целей (дистанционное управление, сигнализация и т.п.).
П.1.2.2. Напряжение, прикладываемое к петле "заземляющая - вспомогательная жила" для контроля обрыва, не должно превышать 42 В переменного тока частотой 50 Гц либо 110 В постоянного тока.
П.1.2.3. Защита должна иметь указатели срабатывания (электрические или механические) и устройства (схемы) оперативной проверки ее исправности.
П.2. СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЭКСКАВАТОРОВ С РАЗЛИЧНЫМИ
УРОВНЯМИ ЗАЩИТЫ, КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ (К П. 1.1.9)
(схемы не приводятся)
Схемы электроснабжения по варианту (а) предусматривают применение в качестве приключательных пунктов ПП экскаваторов ячейки простейшего типа - без выключателей. Защитно-коммутационными аппаратами в этом варианте схемы являются групповые (секционные) приключательные пункты СПП, оборудованные выключателями и защитами от сверхтоков и от замыканий на землю.
Защита при обрыве заземляющей жилы в экскаваторном кабеле ЗОЗ устанавливается непосредственно на экскаваторе в соответствии с требованиями П.1 настоящих Нормативов.
Для ускорения поиска поврежденного присоединения допускается также установка в ячейках ПП устройств сигнализации при замыканиях на землю и междуфазных замыканиях. Эти устройства должны действовать "на сигнал" с запоминанием информации.
В схемах электроснабжения по варианту (б) в качестве приключательных пунктов применяются ячейки с выключателем и защитами от сверхтоков и замыканий на землю. В секционной ячейке СПП допускается установка защит (МТЗ и ЗЗЗ), которые для обеспечения продольной селективности должны иметь выдержки времени на срабатывание соответственно 0,2 и 0,35 с.
С целью исключения повторной подачи напряжения на поврежденный участок, автоматизации процесса поиска повреждения и повышения безопасности этой процедуры приключательные пункты с выключателями (вариант "IвI") рекомендуется оборудовать контрольно-блокировочными устройствами КБУ в комплексе с устройствами автоматического повторного включения АПВ. Технические требования, которым должны отвечать устройства КБУ и АПВ, приведены в Прил. П.4 и П.5.
П.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВАМ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ
И ЗАЩИТЕ ОТ УТЕЧЕК ТОКА НА ЗЕМЛЮ (К П. П. 5.6, 5.7, 6.4)
П.3.1. Сопротивление срабатывания защиты при симметричной трехфазной утечке на землю должно соответствовать значениям, приведенным в таблице П.3.1.
Таблица П.3.1
┌──────────────────────────────┬─────────────────────────────────┐ │Номинальное напряжение сети, В│Сопротивление срабатывания, кОм │ │ │ на фазу, не менее │ ├──────────────────────────────┼─────────────────────────────────┤ │ 127 │ 3,3 │ │ 220 │ 10,0 │ │ 380 │ 10,0 │ │ 660 │ 30,0 │ │ 1140 │ 60,0 │ └──────────────────────────────┴─────────────────────────────────┘
Примечание: Для трех фаз значения, указанные в таблице, уменьшают в три раза.
П.3.2. Сопротивление срабатывания защиты при однофазной утечке следует выбирать таким, чтобы при сопротивлении изоляции не менее сопротивления срабатывания при трехфазной утечке, длительный ток утечки, протекающий через указанное сопротивление, не превысил 0,025 А (с учетом измерительного тока).
П.3.3. Сопротивление срабатывания защиты от токов утечки при симметричной двухполюсной утечке в сетях постоянного тока систем Г-Д должно соответствовать значениям, приведенным в таблице П.3.2.
Таблица П.3.2
┌──────────────────────────────┬─────────────────────────────────┐ │Номинальное напряжение сети, В│Сопротивление срабатывания, кОм │ │ │ на полюс, не менее │ ├──────────────────────────────┼─────────────────────────────────┤ │ 110 │ 2,2 │ │ 220 │ 4,4 │ │ 300 │ 6 │ │ 400 │ 8 │ │ 440 │ 9 │ │ 600 │ 12 │ │ 700 │ 14 │ │ 900 │ 18 │ │ 1500 │ 30 │ └──────────────────────────────┴─────────────────────────────────┘
П.3.4. Сопротивление срабатывания защиты от токов утечки в сетях, имеющих электрическую связь между сетью переменного и выпрямленного тока, должно быть:
1) при напряжении питающей сети 380 В:
на стороне сети переменного тока 10 кОм на фазу
на стороне сети выпрямленного тока 11 кОм на полюс
2) при напряжении питающей сети 660 В:
на стороне сети переменного тока 30 кОм на фазу
на стороне сети выпрямленного тока 18 кОм на полюс
3) при напряжении питающей сети 1140 В:
на стороне сети переменного тока 60 кОм на фазу
на стороне сети выпрямленного тока 32 кОм на полюс.
П.3.5. В сетях с отключением без выдержки времени собственное время срабатывания защиты от токов утечки при сопротивлении однофазной утечки 1 кОм в сетях переменного тока должно быть не более 0,1 с при напряжении до 660 В и не более 0,07 с при напряжении 1140 В.
Общее время срабатывания аппаратов защиты от токов утечки и коммутационного аппарата, отключающего сеть, не должно превышать, с:
для сети переменного тока с напряжением до 660 В,
в т.ч. с тиристорными преобразователями 0,2
для сети переменного тока с напряжением выше 660 В
и до 1140 В, в т.ч. с тиристорными преобразователями 0,12.
Время срабатывания защиты от токов утечки при однофазных и трехфазных утечках, равных сопротивлениям срабатывания, не нормируется.
П.3.6. Двухступенчатые защиты от однофазных замыканий (утечек) на землю должны размещаться в соответствии с рис. П.3.1, П.3.2 (не приводятся). Нейтраль трансформатора при этом должна соединяться с землей (корпусом) через резистор сопротивлением 500 - 600 Ом мощностью 150 - 200 Вт. При этом пробивные предохранители допускается не устанавливать.
Подключение резистора к нейтрали трансформатора и земле (корпусу) должно осуществляться двумя независимыми проводниками сечением не менее 4 мм.
Рис. П.3.1. Схема размещения двухступенчатой защиты
от утечек тока во внутриэкскаваторной сети 220 - 380 В
РУ1с - реле утечки первой ступени
РУ2с - реле утечки второй ступени
R0 - резистор в цепи заземления нейтрали трансформатора
Рис. П.3.2. Схема размещения двухступенчатой защиты
от утечек тока при питании бурстанков и осветительной
установки от передвижной подстанции
РУ1с - реле утечки первой ступени
РУ2с - реле утечки второй ступени
ЗОЗ - защита при обрыве заземляющей жилы кабеля
R0 - резистор в цепи заземления нейтрали трансформатора
Рисунки не приводятся.
П.3.7. При питании потребителей по схеме П.3.2 должна предусматриваться защита при обрыве заземляющих жил кабелей с действием "на отключение".
П.3.8. Минимальный ток однофазного замыкания (утечки), приводящий к срабатыванию защиты, должен быть равен 0,025 А.
П.3.9. Собственное время срабатывания защит первой и второй ступеней при сопротивлении однофазной утечки 1 кОм должно быть не более 0,1 с.
П.3.10. Выдержка времени для защиты второй ступени должна быть не более 0,2 с.
П.3.11. Общее время отключения при однофазной утечке 1 кОм должно быть таким, чтобы количество электричества не превышало 50 мАс.
П.3.12. Все устройства защиты от утечек тока должны иметь цепи оперативного контроля исправности.
Проверочное сопротивление для реле утечек, имитирующее однофазную (однополюсную) утечку, должно составлять 80% от сопротивления срабатывания, а для двухступенчатых защит - 1 кОм.
П.4. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К КОНТРОЛЬНО-БЛОКИРОВОЧНЫМ УСТРОЙСТВАМ (К П. 3.1.9)
П.4.1. Контрольно-блокировочное устройство (в дальнейшем - КБУ) предназначено для:
выявления однофазных повреждений в гибких экскаваторных кабелях;
выявления замыканий на землю проводов воздушных линий при пробоях изоляторов, обрывах проводов и т.п.
П.4.2. КБУ должно контролировать линию до подачи на нее напряжения (включение выключателя) при любом управлении выключателем (местном, дистанционном, автоматическом). При отсутствии повреждений изоляции линии КБУ должно выдавать разрешение на подачу напряжения, в противном случае цепь включения выключателя должна блокироваться.
П.4.3. В качестве контролирующего напряжения в КБУ может быть использован выпрямленный ток.
П.4.4. КБУ с выпрямленным контролирующим током должно иметь следующую характеристику:
значение контрольного тока при металлическом замыкании на землю контролируемой линии не более 0,025 А;
контролирующее напряжение холостого хода должно определяться в зависимости от емкости контролируемой линии относительно земли в соответствии с данными рис. П.4.1 (не приводится);
не допускать ложных срабатываний от бросков зарядного тока, превышающих уставку срабатывания.
Рис. П.4.1. Уровни контрольного напряжения в зависимости
от емкости сети: линии 1 и 2 верхние границы соответственно
первой и второй ступеней контроля
Рисунок не приводится.
П.4.5. Уставка срабатывания КБУ по активному сопротивлению утечки должна быть в пределах 120 - 200 кОм.
П.5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ
АПВ ЛИНИЙ 6 - 10 КВ ПОСЛЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ ИХ ЗАЩИТАМИ
ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ (К П. 3.1.9)
П.5.1. Особенность применения АПВ в карьерных сетях обусловлена следующими обстоятельствами:
наличием большого количества мощных синхронных двигателей, генерирующих длительное время ЭДС выбегов после отключения линий защитами от ОЗЗ;
высокой вероятностью и частотой возникновения однофазных пробоев в гибких кабелях.
П.5.2. АПВ должно реализовываться аппаратурой, обеспечивающей:
однократность действия;
подачу команды на включение линии после полного затухания ЭДС выбегов и после осуществления контроля состояния изоляции.
П.5.3. Аппаратура повторного включения должна иметь совместимость с контрольно-блокировочными устройствами, оговоренными в Прил. П.4.
П.6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЪЕДИНЕНИЮ СЕТЕЙ 380 В И СЕТЕЙ
С НЕСТАНДАРТНЫМ ЗНАЧЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ ЗАЩИТЫ
ИХ ОДНИМ РЕЛЕ УТЕЧКИ (К П. П. 5.8 И 6.5)
Первичная 380 В и вторичная обмотки трансформатора, питающего сети с нестандартным значением напряжения, соединяются через резистор Rс по нижеприведенным схемам (схемы соединения трехфазных и однофазных трансформаторов не приводятся). Для проверки срабатывания реле утечки предусматривается резистор Rпр и кнопка S.
Параметры резисторов Rс и Rпр: мощность 15 - 20 Вт, сопротивление 2,7 кОм.
