Тема данной статьи касается электрооборудования, которое устанавливается в шахтах и которому требуется рудничное нормальное исполнение во избежание аварий и несчастных случаев. Рудничное электрооборудование включает в себя аппараты и машины, преобразующие, распределяющие и потребляющие электроэнергию в шахтах, а также электрические устройства и приборы, которые используются для защиты, управления, измерения и контроля электрических сетей.
Требования
Рудничное нормальное исполнение нужно применять в любой внешней среде, где устанавливается электрооборудование, а эта среда может быть совершенно различной, она не одинакова не только в разной местности, но и в одной и той же шахте, в разных её выработках. А потому условия работы горных механизмов и машин с электрооборудованием в той же мере отличаются. Требования, по которым выполняется рудничное нормальное исполнение, тоже различны и зависят не только от изготовления электрооборудования и способов его коммутации (включения в электрические сети данной шахты). Степень ужесточения требований к способам включения рудничного электрооборудования меняется и исполняется по четырём уровням.
1. РН - рудничное нормальное.
2. РП - рудничное с повышенной надёжностью против взрыва.
3. РВ - рудничное взрывобезопасное.
4. РО - рудничное, особо взрывобезопасное.
Особенности РН
Оборудование общего промышленного назначения достаточно сильно отличается от оборудования, которое устанавливается в шахтах, поскольку рудничное нормальное исполнение усиляет прочность конструкции, учитывая эксплуатацию в трудных шахтных условиях повышенной влажности и запылённости. Обычное электрооборудование тоже применяется.
Оно не имеет свойств защиты от взрыва, а потому используется только в шахтах, где не предвидится опасных внезапных выбросов. Устанавливается оно как в стволах, так и в околоствольных выработках, в стационарных установках, то есть в тех горных выработках, где существует проветриваемость свежей струёй воздуха за счёт шахтной депрессии. Исполнение рудничное нормальное применяется в откаточных выработках, если это шахты первой и второй категории по газу и если присутствует постоянно свежая струя воздуха.
РП
Электрооборудование, исполненное по уровню РП, всегда снабжено противовзрывными устройствами (а в шахтах взрываются не только газы, но и сама угольная пыль). Оно устанавливается только в неповреждённом состоянии и работающим в правильном режиме. Исполнение рудничное нормальное не применяется в пылеопасных шахтах.
Уровень РП устанавливается, если шахта негазовая и не опасна по пыли, а в откаточных выработках присутствует свежая струя воздуха, а также в шахтах первой и второй категории по пылеопасности и газу. Исполнение РП касается светильников, батарейных ящиков, аккумуляторных электровозов, отдельных частей трансформаторов и электродвигателей, если по условиям невозможно рудничное нормальное исполнение.
РН1 и РН2
Горная промышленность широко использует электрооборудование в подземных выработках рудников и шахт, если опасность воспламенения отсутствует. Изготавливается оно по общим требованиям: рудничное нормальное исполнение ГОСТ 24754-81. Элементов взрывозащиты оно не имеет, но зато в нём есть все виды защиты, обеспечивающие безопасность и надёжность эксплуатации. На маркировке есть условное наименование - РН и обозначение уровня изоляции цифрами 1 или 2.
Маркировка расположена в окружности и выполнена рельефными знаками на табличке паспорта или на оболочке. Рудничное нормальное исполнение РН-1 работает в среде с влажностью 98,2% и при температурах до 35,2 градуса по Цельсию, применяется в угольных шахтах. РН-2 может работать и в таких, и в более жёстких условиях. Электрооборудование рудничное нормальное должно гарантировать безопасность его применения. Для этого необходимо выполнение многих условий, о которых будет сказано ниже.
Условия применения
Для безопасности работы в угольных шахтах и в рудниках нужно применять специально сконструированное рудничное электрооборудование и специальные шахтные кабели. Также необходимо соблюдение всех правил для того, чтобы кабель и оборудование не получили повреждений от внешних факторов и работали только в рассчитанном для них режиме. При потере свойств безопасности кабелями и электрооборудованием должно происходить защитное отключение.
В местах расположения оборудования и кабелей не должна создаваться взрывоопасная атмосфера и не должны появляться горючие материалы, против этого применяется целый комплекс мер и средств. Также должна быть исключена опасность поражения людей электрическим током. Для предотвращения аварий и при возникновении отклонений в работе от нормального режима существуют специальные защитные устройства.
Классификация
Классифицируется рудничное электрооборудование по разным признакам, а зависит это от условий эксплуатации. Есть оборудование стационарное, которое работает без перемещения от места установки, есть передвижное и переносное, - это первый признак. Второй говорит о присутствии или отсутствии в оборудовании средств взрывозащиты, когда устраняется или же затрудняется воспламенение окружающей среды во время эксплуатации. Есть специальные схемы, установленные регламентом, по которым проводится обязательная сертификация. Рудничное нормальное исполнение предусматривает и серийный выпуск продукции, обозначающийся в сертификационной схеме как 1с. А 2с, 3с и 4с обозначают соответственно ограниченные партии и сертификацию отдельных единиц оборудования.
Для работы во взрывоопасных средах нужны особые показатели: электрооборудование должно безопасно функционировать во всё время срока службы, а также при возникновении тех или иных внешних воздействий, при изменениях условий окружающей среды (пределы устанавливает изготовитель). Температуры поверхности не должны превышать температуру воспламенения взрывоопасной среды при аварийных ситуациях. Необходимо убедиться, применяя рудничное нормальное исполнение, что это именно так. Нужно учесть и доступность каждого образца к остальным частям оборудования, которые являются опасными в случае воспламенения или сами могут быть его источником. Оборудование, выделяющее горючие газы, должно быть в закрытых конструкциях при обязательном наличии ручного отключения.
Изготовление КРУ
В рудничном нормальном исполнении используются высоковольтные шкафы повышенной надёжности, предназначенные для защиты и электроснабжения оборудования рудника или шахты. С его помощью комплектуются подземные подстанции, работающие во взрывоопасных и газоопасных условиях. Защита в зависимости от условий - на механическом реле или микропроцессорная, но обязательны следующие виды защиты: МТЗ (максимальная токовая), ЗДЗ (от замыканий однофазных на землю), ЗМН (по минимальному напряжению), а также должна присутствовать защита от асинхронности хода двигателя.
Шкаф может быть укомплектован вакуумными выключателями любого типа. При использовании электрооборудования разного назначения шкаф позволяет применять различные модификации ячеек в едином конструктиве. Всё оборудование должно удовлетворять требованиям по безопасности их применения как на открытых карьерах, так и в условиях подземных работ в шахтах и рудниках, взрывоопасных по пыли и газу. По ГОСТу нужно проверить и определить уровень взрывозащиты.
Защита электрической цепи
Электрооборудование и кабели должны иметь взрывонепроницаемую оболочку, выдерживающую взрывное давление и предотвращающую разспространение взрыва из этой оболочки. Электрическая цепь должна быть искробезопасной, она выполняется таким образом, чтобы её нагрев или электрический разряд не мог взрывоопасную среду воспламенить. Электрические цепи разделяются на три уровня по безопасности: Ua - особая взрывобезопасность, Ub - просто взрывобезопасность, Uc - только повышенная надёжность. Если электрооборудование или его части не имеют искрящих частей, всё равно принимаются меры, дополнительно затрудняющие появление нагревов или электрических искр.
Такая дополнительная защита маркируется буквой "П". Бывает оболочка, где токоведущие части и части, находящиеся под напряжением, защищены жидким негорючим диэлектриком, такая защита маркируется буквой "М". Кварцевому заполнению соответствует буква "К". Буква "А" обозначает защитное автоматическое отключение, которое обеспечит снятие напряжения со всех токоведущих частей, если защитная оболочка получит повреждения, причём отключиться успеет до того, как произойдёт воспламенение окружающей взрывоопасной среды. Как свидетельствует описание, рудничное нормальное электрооборудование обычно содержит одновременно несколько видов такой защиты.
Защита электроустановок
Для питания электрических приёмников в подземных выработках применяется трёхфазный переменный ток частотой 50 герц и напряжением в 1140, 660, 380 и 220 вольт. Для питания систем освещения и электросвёрл подаётся трёхфазный переменный ток 50 герц частотой и 127 вольт напряжением. Трансформаторным подстанциям нужна передача электроэнергии напряжением 3,6 и 10 киловольт, а для контактной сети электровозов - постоянный 250 вольт. Соответствующее ГОСТу рудничное электрооборудование должно учитывать условия запылённости и высокой влажности при обслуживании, монтаже и транспортировке.
Электрооборудование повышенной надёжности от взрыва снабжается средствами, которые воспрепятствуют опасности возникновения искр, дуг и обеспечат взрывозащиту, если условия работы будут нормальными. Взрывобезопасное электрооборудование снабжено защитой даже при случившихся повреждениях. Это магнитные пускатели, электродвигатели, фидерные автоматы и тому подобное.
Дополнительные требования
Оболочки всех частей электрооборудования должны быть снабжены повышенной механической прочностью, чтобы обеспечить защиту от повреждений и проникновения внутрь твёрдых частиц, пыли и воды. Температура наружных частей всех оболочек не должна быть выше двухсот градусов по Цельсию при длительном режиме, а при кратковременном - выше четырёхсот пятидесяти градусов. Всё это - не более трёх минут, после чего должно последовать немедленное охлаждение. Электрооборудование должно снабжаться теплостойкой, влагостойкой, дугостойкой и маслостойкой изоляцией, рассчитанной на условия работы при влажности до ста процентов и при температуре тридцать пять градусов.
Обязательны кабельные вводы с глухими или штепсельными муфтами. Все электрические аппараты при эксплуатации должны подвергаться частому осмотру с проверкой защиты, контактов и тому подобного. Они должны быть с блокировкой механической, электрической или обеими одновременно, чтобы препятствовать открытию крышек или разъединению штепселей под электрической нагрузкой, а также включению аппарата при незакрытой крышке. Конструкция блокировочного узла должна обеспечивать разрыв контактов. Масляное заполнение может быть допущено только для стационарных установок (контроллеры, автотрансформаторы, реостаты и полупроводниковые выпрямители), и только до 700 вольт.
Степени опасности
Разные виды электрооборудования и его отдельные элементы могут быть в различной степени опасны при тех или иных условиях эксплуатации. Поэтому подход к обеспечению безопасности должен быть дифференцированным, а степень строгости требований соблюдаться в зависимости от условий.
Например, асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором, у которого обычно не бывает никакого искрения, значительно менее взрывоопасен, чем двигатель с ротором фазным, где искрение на контактных кольцах присутствует практически всегда. Или шинная распределительная коробка, где осуществлён правильный монтаж, опасному нагреву или искрению не подвергается, а потому и для рудничной взрывчатой атмосферы не представляет такой опасности, как выключатель, который на контактах всегда имеет электрическую дугу при отключении двигателя.
Выводы
Установки, которые находятся в забое или в других взрывоопасных местах, пусть и хорошо проветриваемых, должны быть стопроцентно безопасны. Обычно экономят на оборудовании, применяя более дешёвое и не рассчитанное на внутреннее давление, которое может оказать на это оборудование взрыв. Применяют обычное нормальное рудничное исполнение даже там, где нет подходящих условий, в лучшем случае ставится электрооборудование повышенной надёжности.
Однако исключить искрение или нагрев опасных элементов удаётся далеко не всегда. Повышения надёжности достигают, заключая нормально искрящие части электрооборудования во взрывобезопасную оболочку. Или погружают в масло токоведущие части и обмотки. Изготовление рудничного электрооборудования должно исключить малейшую возможность возникновения опасных температур, искрений или электрической дуги.
