§ 2.2 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/м³и 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.