Wybrane zagadnienia ochrony ziemnozwarciowej w sieciach dołowych

Transkrypt

1 dr inŝ. ADAM MAREK Politechnika Śląska Katedra Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa Wybrane zagadnienia ochrony ziemnozwarciowej w sieciach dołowych W referacie omówiono dostęne środki ochrony ziemnozwarciowej w dołowej sieci koalnianej w ostaci: zabezieczeń uływowych, zabezieczeń blokujących oraz układów do kontroli ciągłości uziemienia. Ponadto rzedstawione zostały roblemy ojawiające się odczas eksloatacji wsomnianych środków ochrony. W artykule oisano takŝe moŝliwe kierunki działań, które mogłyby ograniczyć wadliwe działanie uŝywanych środków ochrony ziemnozwarciowej. 1. WSTĘP Z zagroŝeniami elektrycznymi mamy do czynienia wszędzie tam, gdzie wystęuje sieć elektryczna. ZagroŜenia te związane są nie tylko z wystęowaniem sieci elektrycznej jako takiej, ale nade wszystko z wykorzystywanej w niej niezbędnej aaratury rozdzielczej (tzn. rzyłączy, transformatorów, układów rzekształcających) oraz odłączonymi do niej odbiornikami. Ze względu na anujące warunki w koalnianej, dołowej sieci elektrycznej, do wsomnianych zagroŝeń dochodzą jeszcze zagroŝenia oŝarowe i wybuchowe. W celu ograniczenia zagroŝeń elektrycznych w dołowej sieci koalnianej stosuje się m.in. nastęujące środki ochrony ziemnozwarciowej: zabezieczenia uływowe centralne i blokujące oraz układy do kontroli ciągłości uziemienia i stanu izolacji ekranu ogólnego. 2. CENTRALNE ZABEZPIECZENIA UPŁYWOWE Obowiązujące rzeisy dotyczące bezieczeństwa w dołowych sieciach niskiego naięcia (normy PN-EN :2004 oraz PN-G-42040:1996) wymagają monitorowania stanu izolacji w sieciach IT niskiego naięcia. Zgodnie z tymi normami wymagane jest zastosowanie centralnych zabezieczeń uływowych (CZU). Podstawowym zadaniem CZU jest kontrola stanu izolacji sieci i urządzeń elektrycznych racujących od naięciem i wyłączenie naięcia (w stacji transformatorowej) zasilającego kable i rzewody sieci elektroenergetycznej o obniŝeniu się rezystancji izolacji oniŝej zadanego rogu zadziałania. Centralne zabezieczenia uływowe owinny działać zarówno w rzyadku niesymetrycznego jak i symetrycznego obniŝenia się rezystancji doziemnej. Zabezieczenia te budowane są jako jednoarametrowe (omiar rezystancji izolacji doziemnej) lub wieloarametrowe (mierzone są dodatkowo, n. ojemność doziemna oraz naięcie zerowe). Biorąc od uwagę fakt coraz szerszego zastosowania układów rzekształtnikowych w rzemyśle wydobywczym, konieczne stało się zmodyfikowanie układów CZU w taki sosób, by zabezieczenia te uwzględniały dodatkowe roblemy wynikające z załączenia do sieci rzemienników oraz rzekształtników. Potencjalne roblemy mogą ojawić się zarówno w części stałorądowej [1, 2] jak równieŝ na wejściu bądź wyjściu rzemiennika [1, 2]. Dostęne na rynku rozwiązania zabezieczeń uływowych oraz zabezieczeń blokujących moŝna odzielić na dwie gruy: zabezieczenia oarte na stałym naięciu omocniczym lub stałym rądzie omocniczym (rys. 1). Na rzedstawionych schematach oszczególne wielkości oznaczają: E, I naięcie i rąd omocniczy, u, i naięcie i rąd omiarowy, U s zastęcze naięcie rzemienne, R b rezystor omiarowy, R rezystor szeregowy, R is rezystancja izolacji sieci, L dławik wygładzający, C kondensator filtrujący, C s ojemność doziemna sieci.

2 14 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Rys. 1. Schemat ideowy zabezieczenia ziemnozwarciowego w sieci z rzemiennikiem Rys. 2. Srzęganie centralnych zabezieczeń uływowych: a) w unkcie neutralnym transformatora (lub jednofazowe), b) międzyfazowe, c) trójfazowe RóŜnica omiędzy schematami zastęczymi zabezieczeń uływowych centralnych oraz blokujących tkwi w zastęczym naięciu rzemiennym U s. W rzyadku centralnych zabezieczeń uływowych naięcie to naleŝy uwzględnić (CZU racuje od naięciem roboczym), zaś w rzyadku zabezieczeń blokujących naięcie U s jest na tych schematach ominięte (układ dokonuje srawdzenia stanu izolacji w stanie beznaięciowym). Na odstawie rysunku 1 rezystancja izolacji sieci (zarówno dla zabezieczeń uływowych centralnych jak i blokujących) jest wówczas oisana zaleŝnościami: dla układu ze stałym naięciem omocniczym: E = (1) ( R R ) R is + I dla układu ze stałym rądem omocniczym: R U b is = R (2) I Przyłączanie układów omiarowych zabezieczeń uływowych odbywa się najczęściej orzez dławik i rezystor szeregowy do unktu neutralnego transformatora sieciowego. Ponadto sotykane są rozwiązania, w których rzyłącza się je międzyfazowo, trójfazowo bądź jednofazowo (te ostatnie sotyka się na owierzchni). Wsomniane rozwiązania srzęgania układów omiarowych zabezieczeń uływowych z siecią okazano na rysunku 2. Na owyŝszych schematach wyadkowa suma rezystancji R z + R d sełnia rolę rezystancji szeregowej z rysunku 1. W raktyce najczęściej sotykane jest odłączanie układów omiarowych zabezieczeń uływowych do unktu neutralnego transformatora (rys. 2a). Rozwiązanie to jest owszechnie stosowane w rzyadku, gdy dostęny jest unkt neutralny transformatora oraz kiedy mierzona jest jedynie rezystancja doziemna. Do zalet takiego rozwiązania moŝna zaliczyć rostotę oraz wydzielanie się niewielkiej mocy na rezystorach srzęgającym i omiarowym w stanie normalnej racy dołowej sieci koalnianej (rzy zachowaniu symetrii sieci zasilającej). Srzęganie międzyfazowe moŝe być stosowane w rzy-

3 Nr 1(491) STYCZEŃ Rys. 3. Srzęganie zabezieczeń blokujących orzez: a) dławiki srzęgające, b) diody srzęgające adku zabezieczeń kilkuarametrowych (orócz kontroli rezystancji doziemnej zabezieczenia takie kontrolują równieŝ ojemność doziemną). Podłączanie układów omiarowych do sieci najczęściej odbywa się z wykorzystaniem dwóch faz sieci (rys 2b). Wadą tego rozwiązania jest ojawienie się duŝej składowej rzemiennej (ołowa naięcia fazowego) na jego wyjściu. Istnieje równieŝ niebezieczeństwo niewykrycia doziemienia w fazie, do której układ omiarowy nie został odłączony. W rzyadku trójfazowego srzęgnięcia układu omiarowego do sieci (rys. 2c) składowa rzemienna na wyjściu zabezieczenia uływowego jest równa zero (dla symetrycznych obciąŝeń doziemnych). Niestety, układ ten obiera o 1/3 większą moc niŝ układ z rysunku 2b. W rzyadku stałego naięcia omocniczego (E ) rezystory R mogą zostać zastąione dławikami, co skutecznie ogranicza wartości mocy strat i łynących rzez nie rądów. 3. BLOKUJĄCE ZABEZPIECZENIA UPŁYWOWE Budowa i zasada działania zabezieczeń blokujących jest bardzo odobna do budowy i zasady działania centralnych zabezieczeń uływowych (rys. 1). RóŜnice omiędzy blokującymi a centralnymi zabezieczeniami uływowymi uwidaczniają się w dwóch asektach ich racy. Po ierwsze, zabezieczenia blokujące rzerowadzają kontrolę stanu izolacji odcinków sieci i odbiorników w stanie beznaięciowym. Po drugie, odstawowym zadaniem zabezieczeń blokujących jest niedouszczenie do załączenia fragmentów sieci i odbiorników, w których wystęuje doziemienie. ZB stosowane są równieŝ do fragmentów sieci, które mają być odłączone do koalnianej stacji transformatorowej. Wartość rezystancji izolacji sieci oisana jest takimi samymi zaleŝnościami jak w rzyadku CZU: dla układów oartych na stałym naięciu omocniczym zaleŝnością (1), zaś dla układów omiarowych oartych na stałym rądzie omocniczym zaleŝnością (2). Podłączanie do sieci układów omiarowych zabezieczeń blokujących odbywa się najczęściej orzez dławiki srzęgające L (rys. 3a) lub orzez diody srzęgające D (rys. 3b). Zadaniem obu tych rozwiązań jest srzęŝenie układu omiarowego z siecią oraz zaewnienie obierania rzez układ małego rądu o odaniu naięcia roboczego. Układy te zawierają bariery iskrobezieczne (BI), których zadaniem jest ograniczenie skutków ewentualnego rzerzutu naięcia sieciowego do układu omiarowego. Zastosowanie takiej bariery ma ograniczyć wartość naięć wystęujących na jej wyjściu do wartości beziecznych (do około 30 V). Biorąc od uwagę moŝliwą interakcję zastosowanych barier z naięciem omocniczym centralnego zabezieczenia uływowego, w zabezieczeniach blokujących wymaga się zastosowania odłącznika Ł. Ponadto układy te są wyosaŝone w rzycisk róby PP wraz z rezystorem kontrolnym R k, które umoŝliwiają srawdzenie orawności działania członu omiarowego zabezieczenia blokującego. Uszkodzenie jednego dławika (zakładając, Ŝe został dobrany ze względu na wartość naięcia międzyrzewodowego) w układzie z rysunku 3a nie

4 16 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA sowoduje istotnych konsekwencji dla orawności działania układu. Z kolei uszkodzenie jednej diody w układzie z rysunku 3b rzyczyni się do uszkodzenia ozostałych diod (rzez naięcie zasilające). Dlatego wydaje się, Ŝe w celu zwiększenia niezawodności działania układu z rysunku 3b w kaŝdej fazie układu srzęgającego owinny znajdować się dwie, a najleiej trzy szeregowo ołączone diody. 4. UKŁADY DO KONTROLI CIĄGŁOŚCI UZIEMIENIA I STANU IZOLACJI EKRANU OGÓLNEGO W instalacjach zasilających maszyny rzodkowe o naięciu owyŝej 1 kv stosowane są kable i rzewody oonowe wyosaŝone w ekran ogólny oraz ekrany indywidualne. Ekrany indywidualne łączy się ze sobą równolegle i są one wykorzystywane jako rzewód ochronny. Ekrany ogólne wykorzystywane są w układzie do srawdzania kontroli ciągłości uziemienia oraz stanu izolacji ekranu ogólnego. Uroszczony schemat układu, umoŝliwiającego jednoczesną kontrolę ciągłości uziemienia oraz badanie stanu izolacji ekranu ogólnego kabla bądź rzewodu oonowego, okazano na rysunku 4. Na schemacie tym: e searowane źródło naięcia rzemiennego, R d rezystancja doziemienia, D dioda, E o ekran ogólny (ewentualnie Ŝyła omocnicza), E i ekran indywidualny. 5. PROBLEMY WYSTĘPUJĄCE PODCZAS EKSPLOATACJI ŚRODKÓW OCHRON- NYCH W DOŁOWYCH SIECIACH KOPAL- NIANYCH NISKIEGO NAPIĘCIA W raktyce koalnianej dosyć często sotykamy się z wadliwym funkcjonowaniem omówionych we wstęie środków ochrony doziemnej. Pod ojęciem wadliwe funkcjonowanie rozumie się dwa stany: brak zadziałania środka ochrony doziemnej (warunki do zadziałania nie zostały sełnione), błędne zadziałanie środka ochrony doziemnej (warunki do zadziałania zostały sełnione). Oba wsomniane stany są równie niebezieczne dla bezieczeństwa ludzi i bezawaryjnej racy urządzeń. W ierwszym rzyadku moŝe nie dojść do odłączenia sod naięcia sieci, której rezystancja doziemienia sadła oniŝej minimalnej wartości (zgodnie z określonymi normami). Przedstawiona sytuacja moŝe skutkować owstaniem zagroŝenia oraŝeniowego, oŝarowego i (lub) wybuchowego. W drugim rzyadku częste, błędne zadziałania środka (bądź środków) ochrony doziemnej mogą rowadzić do chęci odłączenia takiego środka ochrony doziemnej. Efekt końcowy będzie wówczas taki sam jak w rzyadku niezadziałania środka ochrony doziemnej, czyli moŝe dorowadzić do ojawienia się zagroŝenia oraŝeniowego, oŝarowego i wybuchowego Problemy z funkcjonowaniem centralnych zabezieczeń uływowych Rys. 4. Schemat układu do srawdzania kontroli ciągłości uziemienia oraz stanu izolacji W zaleŝności od biegunowości chwilowej wartości naięcia rzemiennego e układ rzerowadza kontrolę zachowania ciągłości uziemienia (obwód zamyka się rzez diodę D) bądź dokonuje srawdzenia (rzy rzeciwnej biegunowości naięcia e), czy w kablu (rzewodzie oonowym) nie ojawiło się doziemienie, tzn. czy wartość rezystancji doziemienia R d nie obniŝyła się oniŝej wartości nastawczej. Jak wsomniano we wstęie, najwaŝniejszym zadaniem CZU jest jak najszybsze wykrycie ojawiającej się awarii oraz jak najszybsze wyłączenie sod naięcia zasilania fragmentów sieci (bądź odbiornika), w której nastąiło doziemienie. Działanie takie ma na celu zaewnienie zarówno ochrony rzeciworaŝeniowej jak i rzeciwdziałania zagroŝeniom oŝarowym i wybuchowym. W czasie normalnej racy zabezieczenia uływowego na jego racę mogą wływać czynniki: stan nieustalony w sieci odczas załączania zasilania oraz obciąŝenia, doziemienie niesymetryczne w sieci rądu zmiennego, doziemienie w obwodzie rądu stałego, doziemienie symetryczne i niesymetryczne na wyjściu falownika [2]. Zgodnie z normą PN G 42040:1996, w sieciach o naięciu znamionowym 1000 V CZU owinno zadziałać w rzyadku obniŝenia się rezystancji doziemnej oniŝej 30 kω (rzy doziemieniu nie-

5 Nr 1(491) STYCZEŃ symetrycznym o rezystancji doziemienia 1 kω o czasie nie dłuŝszym niŝ 70 ms). Przerowadzone badania [2] wykazały, Ŝe załączenie naięcia do sieci o duŝej ojemności doziemnej i rezystancji doziemienia większej od 30 kω moŝe rowadzić do rzekroczenia wartości rogowej rądu zadziałania CZU i taki stan rzeczy moŝe utrzymywać się rzez czas dłuŝszy od 70 ms. Wobec tego zachodzą warunki do zbędnego zadziałania CZU. Problem ten najczęściej rozwiązuje się rzez oóźnione załączenie członów omiarowych CZU (wrowadza się zwłokę czasową wynoszącą nawet 0,5 s). JednakŜe takie rozwiązanie zmniejsza bezieczeństwo (rzez ten czas sieć nie jest kontrolowana), a w wyadku wystąienia doziemienia czas jego wykrycia znacznie rzekracza czas określony rzez normę. W sieciach z rzemiennikami częstotliwości ojawienie się niewielkiego doziemienia w obwodzie naięcia stałego moŝe rzyczynić się do owstania obu, wsomnianych wcześniej, niekorzystnych sytuacji. MoŜe rowadzić do zbędnych wyłączeń sieci sod naięcia oraz sytuacji, w której nie dochodzi do zadziałania CZU, omimo Ŝe wartość rezystancji doziemienia sadła oniŝej wartości nastawczej. Wystąienie takich, wydawałaby się rzeciwstawnych stanów, jest uzaleŝnione od biegunowości doziemionej szyny rądu stałego. W rzyadku, gdy naięcie omiarowe jest tej samej biegunowości, nawet niewielkie obniŝenie rezystancji izolacji moŝe rowadzić do ojawienia się zbędnych zadziałań CZU. Z kolei w rzyadku, gdy naięcia te są rzeciwnej biegunowości, doziemienie moŝe nie zostać wykryte. Wynikać to moŝe stąd, Ŝe wartość rądu omiarowego w tych warunkach, moŝe być mniejsza od wartości rądu zadziałania CZU, bądź teŝ moŝe to być związane z tym, Ŝe układ omiarowy CZU nie reaguje na rzeciwny kierunek rzeływu rądu w tym układzie. Wystąienie odwójnego doziemienia o stronie naięcia stałego moŝe w ewnych okolicznościach skutkować brakiem zadziałania CZU nawet w rzyadku metalicznego zwarcia. Wsomniane roblemy dotyczą CZU oartych na stałym naięciu (rądzie) omiarowym. Rozwiązaniem wsomnianego roblemu jest zastosowanie CZU oartych na rzemiennym naięciu omiarowym, ale wówczas trudno jest sełnić wymagania norm dotyczących czasu zadziałania CZU (n.: 70 ms dla sieci 1 kv). Doziemień w obwodzie naięcia stałego nie moŝna wykluczyć, jednakŝe ze względu na to, Ŝe w warunkach koalnianych raktycznie nie odnotowuje się takich rzyadków doziemień, roducenci oierają się najczęściej na stałym naięciu omocniczym, chcąc sełniać normy dotyczące czasu zadziałania zabezieczeń. Wystąienie doziemień na wyjściu falownika moŝe skutkować ojawieniem się w rądzie omiarowym CZU składowych rzemiennych związanych ze składową o częstotliwości naięcia wyjściowego falownika i/lub wzrostem udziału składowej 3 harmonicznej naięcia zasilania (150 Hz). Udziały wsomnianych składowych są uzaleŝnione od tego, czy doziemienia na wyjściu falownika są symetryczne czy niesymetryczne, jak równieŝ są one uzaleŝnione od relacji wystęującej omiędzy zastęczą ojemnością rzed rostownikiem i za falownikiem. W rzyadku wystąienia niesymetrycznego doziemienia (n.: doziemienie w jednej z faz) w rzebiegu rądu omiarowego uwidacznia się wzrost udziału częstotliwości wyjściowej falownika. Relacje omiędzy zastęczą ojemnością rzed rostownikiem i za falownikiem mają głównie wływ na udział 3 harmonicznej w rądzie omiarowym. Wystąienie symetrycznego doziemienia na wyjściu falownika owoduje jedynie wzrost 3 harmonicznej w rądzie omiarowym, ale niezaleŝnie od relacji zachodzących omiędzy wsomnianymi ojemnościami, w rądzie omiarowym nie wystęuje składowa związana z częstotliwością wyjściową falownika. Na amlitudę składowej rzemiennej rądu omiarowego, związanej z doziemieniem na wyjściu falownika, ma wływ amlituda i częstotliwość naięcia wyjściowego falownika oraz rezystancja doziemienia i ojemności doziemne. Podobnymi skutkami charakteryzują się doziemienia ojawiające się w sieci naięcia rzemiennego (rzed rostownikiem). W rzyadku wystąienia niesymetrycznego doziemienia w sieci naięcia rzemiennego w rądzie omiarowym CZU ojawia się składowa rzemienna o częstotliwości sieciowej, której amlituda uzaleŝniona jest od naięcia sieci (zakładając sztywność sieci, jest to czynnik stały) oraz od zastęczej rezystancji doziemienia i zastęczych ojemności doziemnych. Skutkiem wystąienia doziemień na wyjściu falownika oraz w sieci naięcia rzemiennego jest ojawienie się składowych rzemiennych w rądzie omiarowym CZU. W celu uniknięcia zbędnych zadziałań CZU konieczne staje się odfiltrowanie rzebiegu rądu omiarowego od składowej odstawowej i 3 harmonicznej naięcia sieciowego oraz zastosowania sterowanych filtrów cyfrowych w celu wytłumienia z sygnału omiarowego zakłóceń o częstotliwości wyjściowej falownika.

6 18 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 5.2. Problemy z funkcjonowaniem układów do kontroli ciągłości uziemienia i stanu izolacji ekranu ogólnego W załoŝeniu układ do kontroli ciągłości uziemienia i stanu izolacji (UKCUiSI, rys. 4) ma stanowić dodatkowy środek ochrony ziemnozwarciowej. Tym samym układ ten ma rzede wszystkim rzyczyniać się do zaewnienia większego bezieczeństwa rzed owstaniem zagroŝeń oraŝeniowych, oŝarowych i wybuchowych w odziemiach koalń. W warunkach eksloatacyjnych wielokrotnie ojawiają się trudności odczas wsółracy UKCUiSI z urządzeniami, których ewne elementy (n.: ekrany ogólne) stanowią część UKCUiSI. Wykorzystywane w warunkach koalnianych urządzenia osiadają szereg właściwości, które w rzyadku objęcia ich UKCUiSI, niekorzystnie wływają na racę układów omiarowych UKCUiSI. W efekcie dochodzi do częstych uszkodzeń w układach omiarowych UKCUiSI. Dodatkowo, ze względu na miejsce zainstalowania oraz wsółracę oszczególnych, składowych urządzeń wchodzących w skład większego zesołu, moŝna równieŝ sotkać się z sytuacjami, w których rawidłowe działanie UKCUiSI wydaje się wątliwe (omimo Ŝe normy wymagają zastosowanie UKCUiSI w tych urządzeniach). Do najczęściej odnotowywanych awarii w UKCUiSI naleŝą uszkodzenia rezystorów R oraz diod D (rys. 4). Uszkodzenia te najczęściej ojawiały się odczas rozruchu silników. W celu wyjaśnienia zaistniałej sytuacji wykonano badania orawności wsółdziałania silnika na naięcie 3,3 kv z uŝytym do jego zasilania rzewodem oonowym [1]. Przerowadzone badania ujawniły, Ŝe w czasie rozruchu silnika dochodzi do ojawiania się owtarzających się rzeięć omiędzy ekranem ogólnym (kontrolnym) a ekranami indywidualnymi (ochronnymi). Amlituda tych rzeięć dochodziła do kilkuset V, zaś ich częstotliwość wynosiła kilkadziesiąt khz. W racy [3] wykazano, Ŝe za zaobserwowane rzeięcia odowiedzialne moŝe być zjawisko wielokrotnego rzełączania styków łączników. Pod ojęciem zjawisko wielokrotnego rzełączania styków łączników (ZWPSŁ) rozumie się zesół zjawisk odowiadających za wielokrotne otwieranie i zamykanie się styków łącznika w sensie elektrycznym. ZWPSŁ jest efektem wielokrotnego zaalania się i gaśnięcia łuku elektrycznego omiędzy stykami łączników, do którego dochodzi odczas zamykania bądź teŝ otwierania się styków łączników. Do sytuacji takiej moŝe dojść takŝe odczas odskoków styków łączników. Odskoki styków łączników róŝniowych mogą być wywołane: zderzeniami sręŝystymi styków lub innych elementów łącznika, oddziaływaniem elektrodynamicznym komutowanego obwodu oraz wadliwym działaniem układów ich sterowania. Powstawaniu ZWPSŁ srzyja w szczególności rozruch silnika bądź wyłączanie zahamowanego silnika. Nastęstwem wielokrotnego zaalania się i gaśnięcia łuku elektrycznego omiędzy stykami łączników jest indukowanie się rzeięć, które są bezośrednio związane z wystęowaniem w obwodzie licznych elementów asoŝytniczych RLC. Za owstawanie ZWPSŁ generujących rzeięcia odowiadają rzede wszystkim: zjawisko wymuszonego ucięcia rądu [5] (olegające na rzerwaniu rądu o częstotliwości sieciowej rzed jego naturalnym rzejściem rzez zero, co owoduje nałoŝenie się na składową rądu częstotliwości sieciowej rądów wysokiej częstotliwości, ochodzących od onownych załonów łuku w sąsiednich biegunach łącznika lub innych zakłóceń zewnętrznych) oraz zjawisko eskalacji naięcia owrotnego [5] (wzrost amlitudy naięcia wraz ze wzrostem liczby onownych załonów łuku ze względu na dostarczane kolejne orcje energii ze źródła zasilania do elementów LC wyłączanego obwodu). Powstanie rzeięć w UKCUiSI wydaje się być nieuniknione. Są one bowiem efektem ubocznym wystęujących w układzie obwodów rezonansowych. Przeięcia te mogą wystąić: rzy asymetrycznym załączaniu i wyłączaniu naięcia (załączaniu transformatora na linię kablową), ze względu na asymetrię czasów załączania i wyłączania styków łączników oszczególnych faz (mogą dochodzić do kilkudziesięciu µs), w rzyadku wystąienia obniŝenia naięcia odczas rozruchu maszyn o duŝej mocy (szczególnie w rzyadku wystąienia zjawiska omowania łącznika). W celu ograniczenia częstości owtarzających się awarii (w nastęstwie generowanych rzeięć, za które odowiada ZWPSŁ) moŝna odjąć kilka działań, które ozwolą ograniczyć negatywne skutki ojawiających się rzeięć w UKCUiSI. Najrostszym rozwiązaniem jest zastąienie elementów będących częścią UKCUiSI (diody w członach końcowych oraz rezystory omocnicze w UKCUiSI) na elementy o większej douszczalnej obciąŝalności rądowej (diody) i mające moŝliwość zaabsorbowania większej energii (rezystory omocnicze). Nie ma jednakŝe ewności, czy wówczas awariom nie zaczną ulegać inne elementy wchodzące w skład UKCUiSI. Ograniczenie owstających rzeięć moŝna takŝe uzyskać w wyniku zastosowania łączników z układem antyomującym. Zadaniem takiego układu jest uniemoŝliwienie onownego załączenia wy-

7 Nr 1(491) STYCZEŃ łącznika w rzyadku wystąienia otwarcia styków łącznika. Zastosowanie tego układu uniemoŝliwia owstawanie wielokrotnych krótkotrwałych wyłączeń stycznika, n.: co ms, które mogą się ojawiać szczególnie odczas cięŝkiego rozruchu silników. Wystęowanie takich rzerw srzyja ojawieniu się ZWPSŁ (generującego rądy i naięcia o wysokiej częstotliwości). JednakŜe rozwiązanie takie nie zaewnia wyeliminowania ZWPSŁ, a jednocześnie moŝe blokować rozruch silnika. W efekcie moŝe ojawić się roblem z rzerowadzeniem ełnego rozruchu silnika. Konieczność kilkukrotnego onawiania cięŝkich rozruchów silnika rowadzi do zwiększenia awaryjności naędu (z unktu widzenia eksloatacyjnego) i jednocześnie moŝe stanowić zachętę do blokowania UKCUiSI. Ograniczenie rzeięć w UKCUiSI moŝna równieŝ uzyskać orzez wrowadzenie ograniczników rzeięć na obu końcach ekranu ogólnego. Zaletą takiego rozwiązania jest moŝliwość ograniczenia rzeięć do wartości akcetowalnych, bez konieczności dalszej ingerencji w UKCUiSI. JednakŜe rozwiązanie takie wymaga oracowania układu ograniczającego rzeięcia. Innym moŝliwym rozwiązaniem istniejącego roblemu mogłoby być zwarcie rzewodu ochronnego (ekran indywidualny) z oboma końcami ekranu ogólnego (ze względu na obecnie obowiązujące normy nie jest to w tej chwili moŝliwe). Rozwiązanie takie ozwoliłoby zmniejszyć wyadkową rezystancję rzewodu ochronnego, ale jednocześnie w takich warunkach niemoŝliwa byłaby orawna raca UKCUiSI, ze względu na równoległe ołączenie rzewodu ochronnego z ekranem kontrolnym. NaleŜałoby otwierdzić, Ŝe w tych warunkach UKCUiSI będzie działał orawnie, n.: w rzyadku rzerwy w ekranie indywidualnym i nieuszkodzonym ekranie ogólnym. NaleŜy rzy tym zaznaczyć, Ŝe rawdoodobieństwo rzerwania rzewodu ochronnego (ekran indywidualny) rzy nienaruszonym rzewodzie kontrolnym (ekran ogólny) wydaje się niewielkie. W celu wyeliminowania takiej sytuacji naleŝy w UKCUiSI uŝyć Ŝyły omocniczej zamiast ekranu ogólnego (kontrolnego). JednakŜe w czasie eksloatacji rzewodów oonowych średniego naięcia z ekranem ogólnym, wykonanym w ostaci obwoju ze skrętek z drutów miedzianych i stalowych oraz taśmy rzewodzącej lub taśmy tekstylnej, dochodzi do częstych złamań tego ekranu, co rowadzi do ołączenia drutów ekranu kontrolnego z ekranami indywidualnymi. Prawdoodobnie złamaniom ulegają rzede wszystkim druty stalowe. Takie ołączenia skutkują zadziałaniem (części wykrywającej doziemienie ekranu kontrolnego) UKCUiSI. Przy rzełączeniu sterowania układu kontroli ciągłości uziemienia (z ekranu kontrolnego do Ŝyły omocniczej) będzie on kontrolował jej doziemienie. Prawdoodobieństwo doziemienia Ŝyły omocniczej otoczonej ekranem indywidualnym jest niewielkie. Wzrasta natomiast rawdoodobieństwo rzebicia izolacji Ŝyły roboczej rzez złamane druty stalowe ekranu ogólnego. Doświadczenia eksloatacyjne sugerują, Ŝe zastosowanie tego tyu rzewodów oonowych moŝe rowadzić albo do częstych wyłączeń sieci sod naięcia rzez UKCUiSI (efektem takiej sytuacji moŝe być chęć wyłączania UKCUiSI), albo moŝe rowadzić do uszkodzenia izolacji rzewodów roboczych i zwarcia z Ŝyłą roboczą drutów stalowych, będących częścią ekranu ogólnego (rzerzut naięcia do ekranu ogólnego i w efekcie wzrost zagroŝenia oraŝeniowego, oŝarowego i wybuchowego). Ograniczenie negatywnych skutków wystęowania ZWPSŁ moŝna równieŝ osiągnąć orzez uwzględnienie w racach rojektowych sadków naięcia w sieci odczas rozruchu silników o duŝych mocach. Rozruch silników o duŝych mocach rowadzi bowiem do zwiększenia sadków naięcia w sieci. W takiej sytuacji moŝe dojść do obniŝenia się naięcia sieci oniŝej 85% wartości znamionowej. To z kolei moŝe rowadzić do ojawienia się warunków zaistnienia zjawiska wielokrotnego rzełączania styków łączników (ZWPSŁ). NaleŜy więc w racach rojektowych uwzględnić wystęujące arametry rzewodów od kątem sadków naięcia w sieci w czasie trwania rozruchu silników duŝej mocy (n.: kombajnów ścianowych), aby uniknąć ewentualnych konsekwencji wadliwego działania układów sterowania łączników (w wyniku sadku naięcia sieci oni- Ŝej 85% wartości naięcia znamionowego). Poza szeroko oisywanymi roblemami rzeięć i sosobami ich ograniczenia w UKCUiSI moŝe równieŝ dochodzić do sytuacji, w której UKCUiSI nie będzie w stanie wykryć awarii w ostaci rzerwy w rzewodzie ochronnym. Na rzykładzie zastosowania układu w instalacji komleksu ścianowego zostanie wykazana moŝliwość błędnego działania zabezieczenia. W układzie tym naęd rzenośnika realizowany jest rzy omocy nawet czterech silników (rys. 5). Koniecznym warunkiem orawnego działania układu do kontroli ciągłości uziemienia jest ołączenie rzewodu ochronnego z systemem uziemiającym rzewodów ochronnych (SUPO) w jednym unkcie o stronie zasilania. Biorąc od uwagę fakt, Ŝe elementy rzenośnika są ze sobą ołączone i jednocześnie z rzenośnikiem związana

8 20 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Rys. 5. Uroszczony schemat zastęczy układu do kontroli ciągłości uziemienia i stanu izolacji komleksu ścianowego jest obudowa zmechanizowana, istnieje duŝe rawdoodobieństwo, Ŝe rezystancja między zaciskami rzewodów ochronnych silników naędowych rzenośnika oraz kombajnu jest mała (mniejsza od 80 Ω). W tej sytuacji moŝna załoŝyć, Ŝe ojawią się asoŝytnicze ołączenia rzewodu ochronnego z ziemią (w schemacie rzedstawionym na rysunku 5 uziemienia te narysowano linią rzerywaną). W takiej sytuacji zachodzi odejrzenie, Ŝe nawet, gdyby doszło do rzerwy w ekranach indywidualnych, n.: w silnikach 1 oraz 3, to układ nie wykryłby tych rzerw W oisywanej sytuacji zastąienie ekranu ogólnego inną Ŝyłą omocniczą nie rozwiązuje wsomnianego roblemu, gdyŝ takie działanie nie zmienia istoty jego funkcjonowania w zakresie kontroli ciągłości uziemienia. Na odstawie oisywanych owodów wydaje się dyskusyjne rawidłowe działanie zabezieczenia, srawdzającego jednocześnie stan rezystancji dozie- mienia ekranu kontrolnego rzewodu oonowego oraz kontroli ciągłości uziemienia rzewodu ochronnego. Literatura 1. Marek A., Marek B.: Wływ rzekształtników na racę centralnych zabezieczeń uływowych w dołowych sieciach niskiego naięcia. XII KKEG, str Szczyrk Marek A.: Zabezieczenia uływowe w sieciach z rzemiennikami częstotliwości w odziemiach koalń. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 2(468), str Katowice Marek A.: Analiza rzeięć ojawiających się na ekranie ogólnym rzewodów oonowych średniego naięcia. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 10(476), str Katowice Method and aaratus for insulation monitoring in unearthed DC and AC networks.: Ois atentowy EP B1. 5. Wróblewski Z.: Badania i symulacja cyfrowa wybranych właściwości łączników róŝniowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Artykuł został zrecenzowany rzez dwóch niezaleŝnych recenzentów.