1490

Локализация взрыва оболочкой - традиционный способ взрывозащи­ ты, заключающийся в том, что токоведущие части оборудования помеще­ ны в оболочку, которая исключает возможность передачи взрыва наружу. Оболочка должна выдерживать давление взрыва, а места сопряжения от­ дельных её деталей и узлов выполняются такими, что пламя и продукты взрыва, выходящие из оболочки наружу, охлаждаются до безопасных тем­ ператур. Этот вид взрывозащиты имеет наименование “взрывонепроницаемая оболочка” (ГОСТ 22782.6-81).

Принцип обеспечения взрывозащиты путем размещения токоведу­ щих частей в неопасной контролируемой среде заключается в том, что не­ смотря на наличие или появление взрывоопасной атмосферы в установке, где размещено электрооборудование, его токоведущие части находились бы в неопасной среде. Этой неопасной средой может быть газ, жидкость, сыпучие или твердые заполнители. Газовая среда (чистый воздух или инертный газ) должна находиться в оборудовании под избыточным давле­ нием по отношению к наружной атмосфере во избежание её проникнове­ ния внутрь, поэтому этот вид взрывозащиты получил наименование “заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением” (ГОСТ 22782.4-78). В качестве защитной жидкости, в которую погружаются токо­ ведущие части электрооборудования, используется в основном трансфор­ маторное масло, и поэтому этот вид защиты получил наименование “масляное заполнение оболочки” (ГОСТ 22782.1-77). При использовании кварцевого песка в качестве изолирующей среды этот вид защиты имену­ ется “кварцевое заполнение оболочки” (ГОСТ 22782.2-77).

Если электрооборудование предназначено только для тех мест, где взрывоопасная атмосфера может появляться на короткое время, то можно использовать время, необходимое для проникновения внешней опасной среды внутрь оборудования, в качестве защитного фактора. При ограниче­ нии размеров зазоров (щелей) и каналов, через которые сообщается внут­ ренняя полость электрооборудования с окружающей средой, ограничение “дыхания” электрооборудрования, нормальный состав воздуха внутри внутри оболочки электрооборудования может сохраняться в течение вре­ мени, намного превышающего срок нормализации аварийно возникшей взрывоопасной атмосферы. Предупредить образование взрывоопасной концентрации газов внутри электрооборудования можно также за счет пламенного или беспламенного (каталитического) окисления горючих ве­ ществ по мере их поступления в оболочку либо введением ингибиторов - веществ, замедляющих или прекращающих протекание химической реак­ ции по типу горения или взрыва.

Принцип обеспечения взрывозащиты путем контроля источника инициирования взрыва может быть осуществлен в электрооборудовании двух типов: не имеющих нормально искрящих частей и слаботочном элек­ трооборудовании. В первом случае могут быть приняты дополнительные меры (применение высококачественных изоляционных материалов с

уменьшенными тепловыми механическими и электрическими нагрузками по сравнению с принятыми для оборудования общего назначения, повы­ шенное качество контактных соединений, соответствующая защита от воз­ действия окружающей среды), при которых вероятность появления искре­ ний, дуг, опасных перегревов существенно снизится и оборудование мож­ но будет использовать во взрывоопасной атмосфере. Комплекс этих защит получил наименование “защита вида е” (ГОСТ 22782.7-81). В слаботочном электрооборудовании в целом ряде случаев удается ограничить энергию, выделяемую при искрении в цепях, находящихся во взрывоопасной среде, до такого значения, что электрический разряд не может её воспламенить. Этот вид защиты получил наименование “искробезопасная электрическая сел,” (ГОСТ 22782.5-78).

Наряду с вышеизложенными имеются такие защиты, как заливка то­ коведущих частей термореактивными компаундами, применение герме­ тичных оболочек и др. Комплекс этих средств получил название специаль­ ного вида взрывозащиты (ГОСТ 22782.3-77).

8.2. Принцип искробезопасности

Наряду с известными методами защиты от взрыва искробезопасное исполнение электрооборудования обеспечивает безопасность всей элек­ трической системы (аппаратов, кабелей) как в нормальном, так и в аварий­ ном режиме работы. Основное отличие искробезопасного исполнения от других способов обеспечения безопасности электроэнергии в том, что искробезопасность исключает возможность возникновения взрыва. Благодаря этому расширяется область прменения искробезопасного электрооборудо­ вания. Оно может применяться без каких-либо ограничений в загазованных подземных выработках.

Искробезопасной электрической системой называют комплекс элек­ трооборудования и электрических устройств, состоящий только из искро­ безопасных цепей. Искробезопасной считается такая цепь, в которой ис­ крения в виде коммутационных разрядов замыкания или размыкания, а также нагрев элементов цепи не способны воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся взрывчатую смесь.

Связь между параметрами электрической цепи и воспламеняющей способностью электрических разрядов, возникающих при её коммутации, определяется целым рядом факторов: переходными процессами в цепи, возникшим разрядом, процессом нагревания смеси до необходимой темпе­ ратуры и т.д.

Эти явления связаны сложными функциональными зависимостями, которые нельзя полностью описывать уравнениями, пригодными для рас­ чёта искробезопасных параметров цепей. Однако ясно, что для искробезо­ пасности необходимо: ограничивать ток и напряжение в цепи; принуди­ тельно сокращать длительность разряда; снижать действующую индуктив­

ность и ёмкость цепи, применяя эффективные способы шунтирования; за­ менять переменный ток постоянным или выпрямленным пульсирующим. Все эти меры должны уменьшить энергию и длительность разрядов.

Зависимости между параметрами электрических цепей, условиями коммутации и условиями поджигания смесей устанавливаются экспери­ ментальным путем с помощью искрообразующих механизмов в специаль­ ной камере.

Электрическая цепь признается искробезопасной, если средняя час­ тота взрывов равна или меньше одного на 1000 искрений (при общем их числе не менее 16000), т.е. вероятность возникновения взрывов в камере не должна превышать 10'3

8.3. Классификация и маркировка рудничного электрооборудования

Взрывчатые смеси разделяются на две основные категории: I и II. Категория II подразделяется на три разновидности: ПА (окись углерода и др.), ПВ (этилен и др.), ПС (водород и др.), которые согласно ГОСТ 12.1.011-78 рассматриваются как самостоятельные категории. В основе разделения на категории лежат значения отношения МВТ смеси к МВТ метано-воздушной смеси. Эти значения составляют для категорий: I - 1,0; ПА - 0,8; ПВ - 0,5-0,8; ПС - 0,45.

Наряду с категориями, ГОСТ 12.1.011-78 классифицирует промыш­ ленные газы по шести уровням: от Т1 до Тб. Для групп: Т1температура самовоспламенения 450 °С; Т2 - 300-450 °С; ТЗ - 200-300 °С; Т4 - 135-200 °С; Т5 - 100-135 °С; Тб - 85-100 °С.

Рудничный метан относится к категории I и группе Т1.

В соответствии с ГОСТ 12.2.020-76 взрывозащищенное электрообо­ рудование в зависимости от области применения подразделяется на две группы:

I - рудничное взрывозащищённое электрооборудование, предназна­ ченное для подземных выработок шахт и рудников, опасных по газу и пы­ ли;

II - взрывозащищённое электрооборудование для внутренней и на­ ружной установки (кроме рудничного взрывозащищённого электрообрудования).

Электрооборудование группы П с видами взрывозащиты взрывоне­ проницаемая оболочка и искробезопасная электрическая цепь подразделя­ ется на подгруппы ПА, ПВ и ПС в зависимости от параметров взрывозащи­ ты, принимаемых для взрывоопасных смесей категорий, имеющих анало­ гичные обозначения.

Рассмотренные выше виды взрывозащиты определяют её качествен­ ную характеристику. Для количественной характеристики используется понятие уровня взрывозащиты, который определен как степень взрывоза­ щиты электрооборудования (электротехнического устройства) при уста­

новленных нормативными документами условиях. По ГОСТ 12.2.020-76 установлены следующие уровни взрывозащиты: нормальное рудничное ис­ полнение, повышенная надежность против взрыва, взрывобезопасный, особовзрывобезопасный. Уровень взрывозащиты рудничного электрообо­ рудования определяется принятыми в нем средствами взрывозащиты.

Для рудничного электрооборудования, предназначенного для экс­ плуатации в условиях предприятий, не опасных по газу и пыли, устанавли­ вается знак уровня взрывозащиты PH - рудничное нормальное.

Уровень взрывозащиты повышенной надежности против взрыва (маркировка PH) обеспечивается:

взрывонепроницаемой оболочкой, обеспечивающей взрывозащиту только в нормальном режиме работы (в электрооборудовании с нормально искрящими контактами); искробезопасностью электрических цепей только в признанном нормальном режиме работы электрооборудования;

дополнительными мерами и средствами, затрудняющими возник­ новение опасных искр, электрических дут и нагрева (в электрооборудовании или его части, не имеющем нормально искрящих частей).

Уровень взрывозащиты взрывобезопасный (маркировка РВ) обеспе­ чивается:

взрывонепроницаемой оболочкой, предотвращающей передачу взрыва в окружающую среду при воспламенении взрывоопасной смеси внутри оболочки при нормальном режиме работы и при признанных вероятных повреждениях; искробезопасностью электрических цепей в нормальном и в ава­

рийном состояниях при двух повреждениях, если в искробезопасной цепи имеются открытые нормально искрящие контакты, иди при одном повреждении, если нормально искрящих контактов нет; заполнением оболочки негорючим жидким диэлектриком;

заполнением оболочки с токоведущими частями кварцевым Пес­ ком; автоматическим отключением напряжения с токоведущих частей

при разрушении защитной оболочки за время, исключающее вос­ пламенение взрывоопасной среды; сочетанием одного или нескольких видов взрывозащиты (по

ГОСТ 12.2.020-76) с автоматическим отключением напряжение и одновременным закорачиванием источника э.д.с. при повре^де. нии оболочки силовых кабелей, вызывающих замыкание основ. ных жил между собой и на землю за время не более 2,5 мс с На. дежностыо выполнения функции отключения и закорачивал^ каждым из устройств, обеспечивающих указанное быстродействие не менее 15000 ч наработки на отказ;

специальными средствами взрывозащиты, основанными на прин­ ципах, отличных от приведенных выше, но признанных достаточ­ ными для обеспечения взрывобезопасности электрооборудования.

Уровень взрывозащиты особовзрывобезопасный (маркировка РО) обеспечивается:

сочетанием средств взрывозащиты, признаным достаточным ис­ пытательными организациями (например, сочетанием взрывоне­ проницаемой оболочки с кварцевой взрывозащитой, заливкой эпоксидным компаундом искоопасных элементов), при этом должна обеспечиваться искробезопасность отходящих присоеди­ нений; искробезоасностью электрических цепей в нормальном и аварий­

ном состояниях при любом числе повреждений, если в искробезо­ пасной цепи есть открытые нормально искрящие контакты, или при двух повреждениях, если нормально искрящих контактов нет.

Конструктивные или схемные решения, обеспечивающие взрывоза­ щиту электрооборудования в соответствии с ГОСТ 12.2.020-76, классифи­ цируются по следующим видам взрывозащиты: взрывонепроницаемая обо­ лочка (IB, 2В, ЗВ, 4В); искробезопасная электрическая цепь (Иа, Иь, Ис); защита вида “е” (П); масляное заполнение оболочки (1М, 2М, ЗМ, 4М); кварцевое заполнение ободочки (IK, 2К, 2КЭ); автоматическое защитное отключение (А); специальный вид взрывозащиты (С).

Начальные цифры при букве В (вид взрывозащиты - взрывонепрони­ цаемая оболочка) характеризует электрооборудование по номинальному напряжению и максимальному току к.з. Обозначения IB, 2В, ЗВ, 4В соот­ ветствуют напряжению до 65, 127, 660, 6000 В и току к.з. до 100, 450, 10000 и 15000 А. Оболочки электрооборудования на напряжение 1140 В по виду взрывозащиты отнесены к исполнению ЗВ. Обозначение 1В имеет электрооборудование, взрывозащита которого выполнена без учета дугово­ го к.з. внутри оболочки. Рудничные светильники во взрывонепроницаемой оболочке маркируются знаком 1В независимо от величин напряжения и тока к.з. Обозначения 2В, ЗВ, 4В имеет электрооборудование, взрывозащи­ та которого выполнена с учетом дугового к.з. внутри оболочки.

Искробезопасные электрические цепи разделяются на три уровня Иа - особовзрывобезопасный; Иь “ взрывобезопасный; Ис - повышенная надеж­ ность против взрыва. В зависимости от того, какой уровень взрывозащиты должна обеспечить искробезопасная электрическая цепь, различаются и требования к данной цепи по числу повреждений в аварийных режимах, при которых должна быть обеспечена искробезопасность. Число повреж­ дений в зависимости от уровня искробезопасной цепи приведено в таблице

8. 1.

Цифры перед знаком М обозначают подгруппу масляного заполне­

ния.

уровень. Например, источник электроснабжения для сети 1140 В - пере­ движная трансформаторная подстанция ТСВП-630/6-1,2 имеет маркировку

РВ! ЗВ 4В И

Это расшифровывается так:

РВ - уровень взрывозащиты всех оболочек, входящих в состав под­ станции;

ЗВ - знак вида взрывозащиты оболочки распределительного устрой­ ства низшего напряжения 1140 В (РУНН);

4В - знак вида взрывозащиты оболочки распределительного устрой­ ства высшего напряжения 6 кВ (РУВН);

И - внешние цепи управления искробезопасные.

При эксплуатации электроустановок калийных предприятий могут возникнуть различные виды повреждений, в том числе: двух- и трехфазные к.з.; двойные и тройные замыкания на землю; перегрузки; неполнофазный режим работы; однофазные замыкания и утечки тока на землю; обрыв или недопустимое увеличение сопротивления цепи заземления и т.д.

Повреждение электрооборудования и кабелей приводит к опасности поражения людей электрическим током, к пожарам или взрывам.

Для предотвращения повреждений и ненормальных режимов работы в электроустановках используются следующие виды защиты:

оттоков к.з.; от утечек на землю;

от перегрузок и от работы в неполнофазном режиме; от превышения допустимого значения сопротивления цепи заземления; минимальная защита; нулевая защита.

Особое место в системе безопасности эксплуатации электрооборудования занимает аппаратура системы автоматической газовой защиты [1,13,15].

9.1. Защита электроустановок поверхностного комплекса

9.1.1. Электроустановки напряжением до 1000 В

Зашита от токов к.з. встроена в коммутационную аппаратуру (магнитные пускатели и автоматические выключатели) в виде плавких предохранителей, электромагнитных токовых реле и максимальных расцепителей.

Для электроустановок поверхности, работающих в сетях с заземлённой нейтралью, защита плавкими предохранителями имеет трехфазное исполнение.

Самым распространённым средством защиты электроустановок от токов к.з. являются электромагнитные токовые реле. По способу включения воспринимающего органа токовые реле делятся на первичные и вторичные. У первичных реле воспринимающий орган (электромагнит) включен в цепь защищаемой установки непосредственно, у вторичных реле

через измерительные трансформаторы тока. По способу воздействия исполнительного органа (якоря) на устройство отключения выключателя токовые реле делятся на реле прямого и косвенного действия. У реле прямого действия исполнительный орган управляет механизмом