Высоковольтная карьерная перегонная станция: анализ электробезопасности

Рассмотрены вопросы безопасной работы электрооборудования высоковольтной (6 кВ) станции при перегоне экскаваторов на карьере. Перегонная станция представляет собой мобильный комплекс с установленной на автомобиле автономной энергетической установкой, включающей дизельный двигатель, синхронный генератор, электрическое распределительное устройство и систему управления. Корпуса оборудования станции соединяются металлической связью с рамой базовой автомашины. Для подключения экскаватора к перегонной станции используется штатный пятижильный кабель марки КГЭ с контрольной жилой заземления. Электрическое соединение корпусов экскаватора и станции осуществляется четвертой жилой кабеля. Электрическая система «перегонная станция — экскаватор» напряжением 6 кВ с изолированной нейтралью представляет один автономный замкнутый контур, в котором металлические корпуса электрически замкнуты жилой заземления в кабеле. Изолированные силовые жилы кабеля имеют проводящий слой, который при повреждении обеспечивает их замыкание на жилу заземления и срабатывание защиты от замыканий на корпус. Замкнутая система электропитания не имеет ответвлений и снабжена защитами от замыканий на корпус. Применение специального кабеля с металлическим экраном и заполнением полупроводниковым проводящим материалом, соединение корпусов экскаватора и перегонной станции металлической связью, отсутствие дополнительных присоединений и короткая линия электрической связи между машинами обеспечивают дополнительно повышенную безопасность. Расчетные параметры токов однофазного замыкания и напряжений прикосновения не превышают предельных значений, установленных ГОСТ 12.1.038-82 (U = 550 В; I = 650 мА). Безопасная эксплуатация перегонной станции обеспечивается при эффективной защите при нарушении изоляции. Комплект защит перегонной станции обеспечивает отключение при однофазном замыкании на землю в течение 70 мс.

Малафеев С. И., Микрюков В. И., Малафеева А. А. Высоковольтная карьерная перегонная станция: анализ электробезопасности // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 3. – С. 143–153. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_3_0_143.

Малафеев Сергей Иванович^1,2 — д-р техн. наук, профессор; главный научный сотрудник, e-mail: simalafeev@gmail.com, e-mail: sim@jpc,
Микрюков Виктор Игоревич² — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: mikrukov@jpc.ru,
Малафеева Алевтина Анатольевна¹ — д-р техн. наук, доцент, профессор, e-mail: amalafeeva@rambler.ru,
¹ Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых, Россия,
² ООО Компания «Объединенная Энергия».

Малафеев С.И., e-mail: simalafeev@gmail.com.

1. Malafeev S. I., Malafeev S. S. Analysis of a quarry mobile diesel generator station during the moving of an excavator / Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020), Lecture Notes in Mechanical Engineering. Vol. II. 2021, pp. 803— 810. DOI: 10.1007/978-3-030-54817-9_93.

2. Малафеев С. И., Серебренников Н. А. Патент РФ № 2670964. МПК H02P 9/48; H02P 9/02; E21C 47/02; E02F 7/02; E02F 9/20. Способ управления электрооборудованием при перегоне экскаватора. Опубл. 26.10.2018. Бюл. № 33.

3. Пичуев А. В., Шевырев Ю. В. Нормативно-правовые положения, регламентирующие условия обеспечения электробезопасности на горных предприятиях России // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 9. — С. 365—372.

4. Binjian Wu, Jianmin Bai, Zhujun Ling, Zaifu Zhou, Feijie Wang, Shunding Hu, Aijun Liu The safety design suggestions of autonomous mine transportation system / 2020 IEEE 5th International Conference on Intelligent Transportation Engineering. 2020. Pp. 388—392. DOI: 10.1109/ICITE50838.2020.9231329.

5. Modern American coal mining. Methods and applications. Bise C. J. (Ed.) Society for Mining, Metallurgy and Exploration, 2013, 576 p.

6. Nikulin A., Ikonnikov D., Dolzhikov I. Smart personal protective equipment in the coal mining industry // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 4, pp. 852–863. http://www.iaeme.com/IJCIET/issues.asp?JType=IJCIET&VType=10&IT ype=4.

7. Ляхомский А. В., Герасимов А. И., Перфильева Е. Н. Моделирование режимов однофазных замыканий на землю в электрических сетях напряжением 6 кВ открытых горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2. — С. 164– 178. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-164-178.

8. Kuliski K. Simulation of earth faults in parallel lines in mine medium voltage networks // 2019 IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019, vol. 261, article 012025, pp. 1—9. DOI: 10.1088/1755-1315/261/1/012025.

9. Diamenu G. Statistical analysis of electric power distribution grid outages // European Journal of Engineering and Technology Research. 2021, vol. 6, no. 3, pp. 92—98. DOI: 10.24018/ejers.2021.6.3.2406.

10. Roberts J., Altuve H. J., Hou D. Review of ground fault protection methods for grounded, ungrounded, and compensated distribution systems. Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Pullman, WA, USA, 2001, 40 p.

11. Toader D., Vintan M., Solea C., Vesa D. Marian Greconici Analysis of the possibilities of selective detection of a single line-to-ground fault in a medium voltage network with isolated neutral // Energies. 2021, vol. 14, no. 21, article 7019. DOI: 10.3390/en14217019.

12. Шуин В. А., Воробьева В. А., Добрягина О. А., Шадрикова Т. Ю. Принципы выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в некомпенсированных кабельных сетях напряжением 6–10 кВ // Вестник ИГЭУ. — 2018. — № 2. — С. 29—37. DOI: 10.17588/2072-2672.2018.3.029-037.

13. Pelenev D. N., Abramovich B. N., Sychev Yu. A., Babyr K. V. Study of the efficiency of the invariant protection against single-phase ground faults in the microprocessor terminals // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). 2019, pp. 620—625. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8657040.

14. Найденов А. И., Дмитриев Е. А. Параметры заземляющих устройств для защиты персонала и оборудования // Вестник ИрГТУ. — 2011. — № 11(58). — С. 109—112.

15. Малафеев С. И., Мамай В. С., Микрюков В. И. и др. Микроконтроллерное устройство для защиты электрической сети от однофазных замыканий на землю // Электротехника. — 2000. — № 1. — С. 40—42.

16. Расчет и построение систем электроснабжения угольных разрезов. Руководящий технический материал. РТМ 12.25.006-90. — М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1990. — 169 с.

17. ГОСТ 12.1.038-82. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов. — М., 1996. — 7 с.

18. ГОСТ IEC/TR 62368-2-2014. Аудио-, видеоаппаратура, оборудование информационных технологий и техники связи. Ч. 2. Пояснительная информация к IEC 62368-1 (IEC/ TR 62368-2:2011, ЮТ). — М.: Стандартинформ, 2015 — 130 с.