MimnCTtFCTM УГОЛЬНС* Г.»ОМ»М«А(миОСТИ СССР

ВОСТОЧНЫЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОЬАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ПО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ Б ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВостНИИ

ВРЕМЕННЫЕ НОРМАТИВЫ

по грозозащите

электроустановок угольных разрезов

ВОСТОЧНЫЙ НАУЧНО-Шаи^тврсш ИНСТИТУТ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ГОРНОЙ ЙРОШШКЕШЮСТИ

ВостНИИ

ИРКУТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

или

СОГЛАСОВАНО Госгортехнадзором СССР 12 июня 1975 г.

ВРЕМЕННЫЕ НОРМАТИВЫ

по грозозащите электроустановок угольных разрезов

Кемерово 1976

12

-    пересечений с другой электрической линией либо с линией связи;

б) в районах с сильной грозовой активностью, кроме вышеуказанных мест ослабления изоляции, должны защищаться:

-    линейные разъединители;

-    места перехода с опор одного типа (деревянных) на опоры другого типа (металлические, железобетонные).

4.1.3.    Защита воздушных линий электропередач от прямых ударов молнии не требуется.

4.1.4.    Места перехода с воздушной ЛЭП на кабель должны защищаться одним комплектом трубчатых разрядников, устанавливаемых на опоре перехода.

При наличии на воздушной линии электропередачи (ЛЭП) кабельной вставки последняя защищается дву1ля комплектами трубчатых разрядников (по одному с каждой стороны).

4.1.5.    На пересечениях воздушных линий (ВЛ) с деревянными опорами должны устанавливаться трубчатые разрядники на обеих пересекающихся НИ. При работе линий с АШЗ допускается замена разрядников защитными промежутками.

Установка трубчатых разрядников не требуется, если расстояние по вертикали между пересекающимися ВЛ превышает 5 и при пересечении с ВЛ напряжением 35-НС кВ и 4 м - при пересечении с ВЛ напряжением до 20 кВ.

Если расстояние от места пересечения до ближайших опор пересекающихся ВЛ не более 40 м, разрядники или защитные промежутки устанавливаются только с одной стороны на ближайших опорах.

4.1.6.    Па деревянных опорах ВЛ, ограничивающих пересечения с линиями связи и сигнализации, если расстояние по вертикали между ними менее 4 м, должны устанавливаться трубчатые разрядники или защитные промежутки.

4.1.7.    Разъединители на ВЛ должны защищаться со стороны источника питания комплектом трубчатых разрядников. Па линиях с двусторонним питанием защита разъединителя должна выполняться двумя комплектами разрядников (по одному комплекту с кэждой стороны).

4.1.8.    Места перехода с деревяшшх опор на железобетонные и металлические должны быть защищены трубчатыми разрцдшосаш на первых железобетонных или йеталличеоких опорах.

4.1.9.    В процессе эксплуатации ВЛ с деревянными опорами мо-13

1ут выявиться отдельные участки с повышенной грозопоражаемостью.

На этих участках рекомендуется установка трубчатых разрядников через квждые 2-3 опоры,

4,1,10. Для Ш на передвижных опорах защиту от грозовых перенапряжений следует выполнять исходя из срока службы (или срока между передвижками'' линии: более двух лет - как для стадионерных сетей; менее двух лет - упрощешо(требуется лишь выполнение пп.

4,1.5, 4.1.6). При этом допускается вместо трубчатых использовать вентильные разрядники.

4.2. Защита передвижных карьерных трансформаторных подстанций и распределительных устройств

4.2.1.    К передвижным комплектным трансформаторным подстанциям (КТП), распределительным устройствам (РУ) относятся передвижные КТП 35-6 кВ, предназначенные для питания крупных экскаваторов;

КТП 6-10/0,69 кВ, 6-10/0,4-0,23 кВ, предназначенные для питания буровых станков и других передвижных агрегатов.

4.2.2.    Передвижные подстанции с мощностью трансформаторов более 1600 кВА и открытие РУ должны оборудоваться защитой от прямых ударов молнии с помощью стержневых молниеотводов.

4.2.3.    Передвижные подстанции с мощностью трансформатора 1600 кВА и менее, а также закрытые Р/ не требуют защиты от прямых ударов молнии.

4.2.4.    Защита передвижных подстанций от волн перенапряжений, набегающих с линий, должна осуществляться по схемам, приведенным на рис. 1,а,б.

При этом следует учитывать, что основным элементом защиты передвижных подстанций и РУ является вентильный разрядник (РВ). На надежность защиты существенное влияние оказывает расстояние от места установки РВ до оборудования.

Каждому расстоянию между РВ и защищаемым оборудованием в РУ соответствует определенная длина пробега волны По ВЛ (опасная зона), после которой эта волна становится безопасной для изоляции оборудования, а ударь молний вне опасной зоны не представляют угрозы для оборудования подстанций.

Защита подходов ВЛ напряжением 6-35 кВ от прямых ударов молнии в карьерных распределительных сетях, питающих передвижные

Рис.I. Cxeuu грозозащита карьерных электроустановок: з,б) - подстанций 35/6 Kli со стороны высшего и низвего напряжения; в.г.д) - двигателей установок гидромеханизации

15

трансформаторше подстанции и РУ, не предусматривается ввиду того, что расстояние между разрядником и оборудованием мало и напряжение на оборудовании практически не отличается от напряжения на разряднике.

4.2.5.    Защита мачтовых подстанций и передвижных КТП о мощностью трансформаторов 630 кВА и менее и вторичным напряжением 22Q-380 В осуществляется по упрощенной схеме - установкой только комплекта вентильных разрядников на сборке у трансформатора или на вводе. При этом замена вентильных разрядников на трубчатые но допускается.

4.2.6.    Трансформаторные подстанции 6-10/0,22-0,38 кВ, работающие на ВЯ длиной более 500 ы, должны защищаться со стороны низшего напряжения установкой низковольтных вентильных разрядников типа РВН-0,5, РВН-0,25, ABH-I, АВН-2, присоединяемых к шинам РУ низшего напряжения.

4.3. Защита вращающихся машин передвижных электрифицированных агрегатов (ПЭЛ)

4.3.1.    Рекомендации данного раздела распространяются на передвижные электроустановки, работающие (не отключаемые) во время грозы. Передвижные электрифицированные агрегаты, отключаемые во время грозы, устройствами грозозащиты не оборудуются.

4.3.2.    Надежные схемы грозозащит^ ПЭЛ можно было бы получить при комбинированном использовании трех основных элементов: машинных вентильных разрядников (РВМ) на зажимах машин, трубчатых (РТ) и вентильных (РВ) разрядников на подходе участков воздушных линий и кабельных вставок.

Разрядники РЕМ ограничивают напряжение на главьой изоляции машин; разрядники РТ и РВ на подходе отводят основную часть тока молнии; кабельные вставки ограничивают долю тока молнии, проходящего через РВМ, и вытесняют его на другие пути (РТ,РВ, оболочки кабелей).

Кроме того, для улучшения условий защиты главной изоляции нейтрали и витковой изоляции начала обмотки применяется еще один элемент схемы грозозащиты - защитная емкость на шинах.

Комплекс перечисленных мер защиты позволяет довести показатель грозоупорности машин до 100 лет.

Для карьерных ПЭА, срок службы которых не превышает 10-15 лет, проектировать указанную грозоудорность не имеет смысла. Более то-

16

го, выполнение отдельных вышеперечисленных мер грозозащиты применительно к ПЭА оказывается технически затрудненным.

В связи с изложенным предлагаются упрощенные схемы грозозащиты ПЭА, обеспечивающие показатель грозоупорности в пределах, указанных в табл.З.

Таблица 3

Показатели грозоупорности ПЭА

Наименование ПЭА    |    Л/    ,    лет

Экскаватор с объемом ковша, м³:

Более    10    10

5-10    5

Менее    5    6

Боровые установки с приводом напряжением выше 1000 В    8

Роторные экскаваторы    10

Транспортно-отвальные мосты    10

4.3.3. Грозозащиту одноковшовых экскаваторов, питающихся по гибким экскаваторным кабелям, рекомендуется выполнять по следующим схемам:

а)    при емкости ковша 15м³ и более - комплектом машинных вентильных разрядников, устанавливаемых непосредственно на шинах экскаваторного распредустройства,и вторым комплектом вентильных разрядников на приключательном пункте;

б)    при емкости ковша менее 15 м³ - одним комплектом вентильных разрядников на приключательном пункте.

4.4. Защита вращающихся машин, присоединенных непосредственно к воздушным линиям

4.4.1.    Защита вращающихся машин (насосы и землесосы установок гидромеханизации, насосы водоотливных установок и т.п.^присоединенных к воздушным линиям напряжением 6-10 кВ непосредственно или через короткие (до 50 м) кабельные вставки, должна осуществляться с учетом грозовой активности и мощности двигателей.

4.4.2.    В районах с сильной грозовой активностью и при сум-

17

маркой мощности двигателей более 1000 кВт (подключенных в одном месте и одновременно работающих) целесообразно осуществить защиту согласно рис.1,в. Показатель грозоупорности таких схем равен

где Т - число грозочасов в год,

В зависимости от местных условий схема с воздушным подходом может быть выполнена с защитой подхода отдельно стоящими молниеотводами или тросами, В схеме (рис.1,в) с защитой подхода тросами защитный угол тросов с(. должен быть не более 30°.

4.4.3.    В районах с сильной грозовой активностью, но при суммарной мощности двигателей менее 1000 кВт; а также в районах с умеренной и слабой грозовой активностью и суммарной мощностью двигателей 3000 кВт и более рекомендуется выполнять грозозащиту по упрощенной схеме (рис.1,г) без защиты подхода от ПУМ.

4.4.4.    В районах с умеренной и слабой грозовой активностью при суммарной мощности двигателей менее 3000 кВт грозозащита может выполняться без установки защитных емкостей (рис.1,д).

4.4.5.    Двигатели напряжением до 1000 В, присоединенные непосредственно к ВЛ, специальной защиты не требуют, если длина ВЛ, питающей двигатели, не превышает 500 м. При длине питающей ВЛ более 500 м на концевой огоре необходима установка искрового разрядника с зазором 7-10 мм.

5. НОРМЫ НА ЗАЗЕМЛЕНИЕ УСТРОЙСТВ ГРОЗОЗАЩИТЫ

5.1. Сопротивление заземляющих устройств трубчатых разрядников, устанавливаемых в карьерных распределительных сетях напряжением 6-10 кВ, не должно превышать значений, приведенных в табл.4.

Таблица 4

Сопротивление заземляющих устройств грозозащиты при токе промышленной частоты (для условий измерения в летнее время)

,Предельно допустимое значение—

Удельное сопротивление грунта;сопротивления заземляющего уст-Ом-м    |    ройства, Ом

Ыенее    100    10

100-500    15

500-1000    20

Более    1000    30

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ........................................ 5

1.    Область применения......................................6

2.    Характеристики грозовой активности    и    критерии

грозовой дорезаемоети ................................... 6

3.    Обеспечение безопасности людей на открытых

разработках при грозовых явлениях    ....................... 10

4.    Нормы грозозащиты карьерных электроустановок и

распределительных сетей ..... XI

5.    Нормы на зазс..:ленио устройств грозозащиты    ............... 17

ПРИЛОЖЕНИЯ:

1.    РУКОВОДСТВО ПО ВКБОРУ, МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СРЕДСТВ ГРОЗОЗАЩИТЫ ЭШТРОУСТАНОГОК УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ

2.    ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПШЮШИЯ ПО ГРОЗОЗАЩИТЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗОВ

ВВЕДЕНИЕ

Наземные разряды молнии опасны для жизни людей и наносят ущерб народному хозяйству вследствие разрушения линий электропередач, электросетевого оборудования и возникновения пожаров* Особую опасность представляет гроза на открытой местности я, в частности, на горных предприятиях, разрабатывающих месторождения открытым способом.

Основанием для разработки настоящих "Нормативов...” является:

-    отсутствие в действующих "Правилах устройства электроустановок" рекомендаций по грозозащите передвижных карьерных электроустановок, которые, по мнению главного управления по эксплуатации энергосистем Минэнерго, являются специальными;

-    отсутствие четких однозначных рекомендаций, определяющих действия обслуживающего персонала во время грозовых явлений. Например, § ЭШ-9-22 ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей предписывает полное прекращение работы передвижных электроустановок во время грозы. Другими же нормативными документами (ЕНБ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом; ПТЭ при разработке угольных и сланцевых месторождений открытым способом) запрещается при наступлении грозы производить работы лишь по ремонту заземленного оборудования и электрических сетей. Однако в обоих случаях "момент наступления грозы" при отсутствии приборов грозовой опасности является весьма неопределенным, что затрудняет заблаговременно принять эффективные меры по защите людей от поражения.

В связи с изложенным для специфических условий разрезов разработаны нормативы по грозозащите карьерных электроустановок и рекомендации по обеспечению безопасности обслуживающего персонала разрезов во время грозовых явлений.

6

Ь ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1.    Защита от грозовых перенапряжений на угольных разрезах должна осуществляться в соответствии с настоящими нормативами, а также с действующими правилами (ЕПБ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом; ПУЗ; ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей) в той части, в которой они не противоречат настоящим нормативам.

1.2.    Назначение грозозащиты состоит в снижении вероятности поражения людей при грозах и защите электрооборудования от опасных грозовых воздействий.

1.3.    Рекомендации настоящих нормативов распространяются;

а)    на карьерные распределительные устройства и подстанции;

б)    на карьерные линии электропередач;

в)    на электрооборудование передвижных электрифицировашшх агрегатов (ПЭА) экскаваторов, бурстонков и т.п., работающее на напряжении питающей сети;

г)    на электрооборудование стационарных карьерных электроустановок (насосов, землесосов, вентиляторных установок и т.д.).

1.4.    Грозозащита сетей и подстанций напряжением 35 кВ и более, не относящихся к внутрикарьерным, а также защита стационарных карьерных распределительных устройств и подстанций с высшим напряжением 35-110 кВ осуществляется в соответствии с требованиями "Правил устройства электроустановок" и "Руководящих указаний по защите от перенапряжений электроустановок переменного тока 3-500 кВ".

1.5.    Настоящие нормативы обязательны при проектировании строящихся и реконструируемых предприятий. Грозозащита на действующих карьерах должна приводиться в соответствие с настоящими нормативами в порядке, определяемом производственными объединениями.

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРОЗОВОЙ АКТИВНОСТИ И КРИТЕРИИ ГРОЗОВОЙ П0РАЖАЕМ0СТИ

2.1. Основными характеристиками грозовой активности являются число поражений молнией I киР земной поверхности в год(удельная лоражаемость) и число грозовых часов в год. В табл.1 приводятся средние значении удельной поражаемости по СССР.

2.2,    Грозовая активность в горных районах более высокая.При практических расчетах для данной продолжительности гроз в районах с высотою 700 м над уровнем моря величины удельной поражав-мости, взятые из табл.2, необходимо удвоить.

2.3.    Сформировавшееся грозовое облако состоит из нескольких грозовых ячеек размером 1-4 км в горизонтальной плоскости. Нижняя граница грозового облака располагается обычно но высоте 600-800 м над уровнем моря, верх’.шя - 4-7 км. Общий объем грозового облака составляет несколько кубических километров. Среднее число грозовых разрядов, генерируемое грозовой ячейкой за время ее существования (около 30 мин), равно ICQ-200. Грозовое облако обычно движется со скоростью 30-40 км/ч.

2.4.    Усредненный суточный ход грозовой активности характеризуется послеполуденным максимумом (15-17 ч местного времени) и утренним минимумом (около 6-7 ч местного времени).

2.5.    Основным критерием грозовой поражаемости объектов является среднее число прямых ударов молний (ПУМ) в рассматриваемый объект. Прямой удар молнии вызывает поражение объекта при непосредственном контакте с каналом грозового разряда. ПУМ является наиболее опасным видом грозового воздействия и вызывает перекры-^г 1И пробой ИЗОЛЯЦИИ;

Среднее число ПУМ в год в линии электропередач подсчитывается по формуле

4-Ы-Т'Ю',*    (2.Х)

где { - длина линии, км;

fl - средняя высота псдвеса верхнего провода, м;

Т - продолжительность грез, часов в год.

В районах с умеренной грозовой активностью ПУМ в линии одного разреза общей длиной около 50 км достигает 3-5 раз в год.

9

2.6.    Среднее аяояо ПУМ в год в экскаваторы, бурстанки,КТП и т.п. определяется формулой

J\fe    dhoHL * 3hо)'Аfi/d /О ,    (2.2)

где S,L,fco - соответственно донна, ширина и высота объекта;

луЭ - среднее число поражений молнией I км** земной поверхности в год*

При наличии на разрезе tl различных экскаваторов и бурстанков вероятность ПУЛ! хотя бы в один из них составит

Pl*Zpn .    (2.3)

2.7.    Атмосферные перенапряжения появляются не только при прямых ударах молнии в объекты. Значительно чаше возникают индуктированные перенапряжения (ИП), обусловленные близкими разрядами молнии (вследствие электростатической и электромагнитной индукции).

Величина индуктированных перенапряжений в воздушных ЛЭП мсиит быть найдена по выражению

1/инд. * 25 ^ ^ ,    (2.4)

где h - высота подвеса проводов, м;

6    -    расстояние    от    воздушной    ЛЭП    до    места удара молнии,м;

1л - амплитуда тока молнии, кА.

2.8.    Основным критерием грозоупорности подстанций и передвижных электрифицировашшх агрегатов является число лет между появлениями двух последовательных перенапряжений, превышающих испытательное напряжение изоляции основного электрооборудования.

Это число называется показателем грозоупорности объекта.

Показатель грозоупорности равен

M'-jfl >    <2-5)

где ГП. - число случаев возникновения опасных грозовых перенапряжений на оборудовании объекта в год.

2.9.    Максимальное значение тока молнии₉ при котором грозовой разряд еще не вызывает перекрытия изоляции, называется уровнем грозоупорности установки. Уровень грозоупорности электроустановок

10

не нормируется и служит только для сравнительной оценки.

3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЛЩМ НА ОТКХ-ЫТЫХ РАЗРАБОТКАХ ПРИ ГРОЗОВЫХ ЯВЛЕНИЯХ

3.1.    Источниками повышенной опасности для лвдей при обслуживании карьерных электроустановок во время грозовых разрядов являются:

-    импульсные напряжения прикосновения, возникающие на корпусах передвижного и стационарного оборудования, магистральных заземляющих проводах, местных заземлителях разрядников, при-ключательных пунктах;

-    импульсные шаговые напряжения, возникающие на значительных площадях при ударах молнии в оборудование (экскаваторы, бурстанки и т.д.) или непосредственно в грунт.

3.2.    Основным условием безопасности является прекращение работ, связанных с перемещениями лвдей в зоне ведения горных работ, прикосновениями к заземленному оборудованию, на ВЛ и кабелях и т.д. В связи с этим do время грозы запрещается выполнение работ:

-    на воздушных литиях электропередач;

-    в открытых распределительных устройствах;

-    в закрытых распределительных устройствах на вводах и коммутационной аппаратуре, непосредственно присоединенной к воздушным линиям;

-    на контактных сетях электрифицировашого карьерного тр&нсссрта;

-    на линиях связи и телемеханики;

-    на заземляющих устройствах и на расстоянии ближе 100м

от них;

-    на стрелах экскаваторов, на копрах буровых станков,на смотровых вагонетках и на расстоянии ближе 100 м от них;

-    на рельсовых путях железных дорог.

Запрещается также размотка и переноска кабелей, присоединенных к распределительным устройствам; электросварочные работы вне помещения; работы с гидромониторами при ручном (недистанционном) управлении ищи и работа передвижных электроустановок (буровых станков, экскаваторов и т.д.).

В порядке отдельных исключений может быть допущена работа

II

экскаваторов во время грозы при выполнении следующих условий:

-    экскаваторы должны быть оборудованы грозозащитой в соответствии с п.4.3;

-    э^ташажи экскаваторов (машинисты, помощники машинистов, мотористы, смазчики и т.д.) должны находиться внутри экскаваторов;

-    работы в экскаваторах, связанные с осмотром и ремонтом электрооборудования, не допускаются. Разрешается лишь управление работой экскаваторов;

-    вход и выход экипажа из экскаватора ограничен.

Разрешение на работу экскаваторов г.о время грозы должно письменно оформляться распоряжением главного инженера предприятия с указанием мероприятий по безопасности.

3.3.    выполнение требований по ограничению работ обеспечивает безопасность людей при условии достаточной заблаговременности получения информации о приближении грозы и возможности принятия мер к отводу людей из опасной зоны. Поэтому должны быть приняты меры по оснащению разрезов регистраторами грозовой опасности (РГО).

3.4.    Временно, до освоения промышленного выпуска РГО, начало грозы должно определяться по первым овдалзншм раскатам грома. Информация о грозовой опасности должна немедленно передаваться диспетчером к местам работы по каналам анутрикарьерной связи. Непосредственно горше участки должны быть оборудованы эффективными средствами оповещения о наступлении грозовой опасности всех работающих.

Окончание грозы определяется по РГО, а при их отсутствии - по прекращению грозовых разрядов либо по удалению грозы на такое расстояние, когда не слышны раскаты грома.

4. НОРМЫ ГРОЗОЗАЩИТЫ КАРЬЕРНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

и РАстдаштЕльных сетей

4.1. Защита карьерных распределительных сетей напряжением ь-хО кВ

4.1 Л. Требования данного раздела распространяются на воздушные и кабельные линий электропередач карьеров напряжением $-10кВ.

4Л.2. Для повышения грозоудорности стационарных (не передвижных) сетей напряжением 6-10 кВ необходима защита следующих мест с ослабленной изоляцией:

а) в районах со слабой и умеренной грозовой активностью:

-    переходов воздушная линия-кабель;