Міжфазне коротке замикання (к.з.) в силовому приєднанні електротехнічного комплексу дільниці шахти являє собою загрозу спалаху обладнання, вибуху метано-повітряної суміші. Тому найважливішою характеристикою максимального струмового захисту є швидкодія знеструмлення місця пошкодження кабелю. Існуюча тенденція до збільшення величини номінальної напруги споживачів шахтної дільниці до 3,3 кВ ще більше загострює проблематику підвищення швидкодії вказаної захисної функції [1]. Однак, сучасна схемотехніка не перешкоджає підтриманню небезпечного стану мережі після її відключення засобами максимального струмового захисту через наявність зворотного енергетичного потоку від асинхронного двигуна (АД) аварійного приєднання, який здійснює електроживлення точки виникнення короткого замикання. Актуальна задача усунення зворотного енергетичного потоку двигуна в момент захисного відключення мережі може бути вирішена роз’єднанням трифазної схеми статорної обмотки. Найбільший ефект у цьому разі має бути досягнутий за умови одночасного знеструмлення місця пошкодження кабелю в момент захисного відключення мережі.

Функція автоматичного синхронного двобічного знеструмлення місця ушкодження кабелю в силовому приєднанні електротехнічного комплексу дільниці шахти виконується пристроєм, схема якого наведена на рис. 1 [2]. Відповідно до схеми, в аварійному стані живлячого кабелю мають бути відключені контакти К1-К3, якими у нормальному режимі утворюється трифазна схема статора АД. Особливість пристрою захисту полягає в адаптації його функцій до специфіки улаштування шахтної дільничної електромережі, характерними ознаками якої є:

– режим ізольовваної нейтралі трансформатора;

– обов’язковість застосування екранованих гнучких кабелів з піжключенням оголеної заземлюючої жили до заземлюючих болтів у відділеннях кабельних вводів АД і заземленого корпуса відповідного магнітного пускача;

– обов’язковість застосування дільничного апарату захисту від витоків струму на землю (АЗУР), який формує команду на захисне відключення мережі при пошкодженні ізоляції навіть однієї фази кабелю.

Рисунок 1 – Структурна схема пристрою синхронного двобічного знеструмлення місця короткого замикання в кабелі живлення АД

В цьому разі робота захисту полягатиме в наступному. Як відомо, коротке замикання в кабелі розпочинається з пошкодження ізоляції однієї, або двох фаз. За умови застосування шахтного кабелю з екранованими силовими жилами і приєднаною до заземлення заземлюючою жилою таке пошкодження призводитиме до виникнення електричного контакту між силовою та заземлюючою жилами.

В разі наявності штучної ланки (відповідно до запропонованого пристрою) із послідовно з’єднаних стабілітрона VD1, резистора R1, діода VD2 та блока захисного відключення (БЗВ) в цій ланці матиме місце струм через виникнення зворотної провідності стабілітрона VD1. Дослідженнями встановлено, що величина цього струму буде достатньою, для його ідентифікації, як інформаційного параметра про наявність к.з. у живлячому кабелі. Таким чином в одночас із відключенням енергетичного потоку з боку живлячої підстанції (КТПВ) за командою АЗУР, буде виконана команда на розмикання трифазної схеми статора АД, тобто, матиме місце синхронне автоматичне двобічне знеструмлення аварійної точки живлячого кабелю. Пристрій працюватиме і в разі виникнення к.з. в кабелі одразу після відключення напруги, за умови роботи АД в режимі вибігу. Вищевказана штучна ланка проводитиме струм, створений зворотною ЕРС АД.

Практичний інтерес являє схема БЗВ. Її варіант наведений на рис. 2. В схемі передбачене перетворення вторинного струму трансформатора ТА1 у пропорційну напругу на резисторі R2 і порівняння її із уставкою мінімального рівня, що знімається з резистора R4. За наявності струму в первинному ланцюзі трансформатора ТА1 (що є між „зіркою” статора АД та його заземленим корпусом), компаратор DA1 формує логічну „одиницю”, яка запам’ятовується тригерною ланкою D1.1-D1.2 і через оптрон VD4 вмикає силове триполюсне реле КМ1. Конденсатор С2 задіяний для затримки на відключення цього реле на невеликий термін, достатній для гасіння зворотного енергетичного потоку АД.

Рисунок 2 – Варіант схеми блоку захисного відключення

Запропонований пристрій БЗВ може бути розмішений у компактному корпусі. Це може бути реалізовано відповідною зміною конструкції відділення кабельного вводу асинхронного двигуна, створюючи сприятливі умови для впровадження у виробництво нового ефективного технічного рішення із автоматичного синхронного двобічного знеструмлення місця пошкодження кабелю в мережі живлення АД в умовах шахти.

Перелік посилань

1. Дзюбан В.С. Требования к взрывозащищённому электрооборудованию в системах электроснабжения горных машин на напряжение 3 (3,3) кВ / В.С. Дзюбан, Н.М. Басов // Взрывозащищённое электрооборудование: Сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. – Донецк: ООО «АИР», 2009. – С. 209-213.
2. Заявка на патент України МПК8 Н02Н3/10. Пристрій захисту від впливу асинхронного двигуна на точку короткого замикання в кабелі живлення / Маренич К.М., Ковальова І.В.; заявник Донецький нац. техн ун-т. – № а 2010 13816 заявл. 22.11.10.