Разработка безопасных и эффективных средств определения изоляции шахтных кабелей импульсным напряжением

• Автор: Гришин, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 123 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ КАБЕЛЕЙ
И МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ
1.1. Особенности конструкций шахтных кабелей
1.2. Анализ условий эксплуатации и причин повреждения
изоляции шахтных кабельных линий
1.3. Анализ методов и средств определения повреждений
изоляции шахтных кабелей
1.4. Задачи исследований
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ПОДАЧЕ ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КАБЕЛЬНУЮ ЛИНИЮ
2.1. Протяженность шахтных кабельных линий
2.2. Исследование затухания импульсного напряжения
в кабельных линиях
2.3. Исследование процессов распространения и отражения
волны импульсного напряжения в кабельной линии
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ
ИЗОЛЯЦИИ ШАХТНЫХ КАБЕЛЕЙ
3.1. Анализ факторов, влияющих на электрическую прочность
изоляции кабелей
3.2. Влияние длительности воздействующего импульса напряжения
на электрическую прочность поврежденной изоляции
3.3. Исследование электрической прочности изоляции шахтных кабелей при воздействии выпрямленного, переменного и импульсного испытательных напряжений
3.4. Исследование влияния многократного воздействия импульсного напряжения на электрическую прочность
нормальной изоляции шахтных кабелей
3.5. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЕЙ
4.1. Исследование и разработка устройства для определения повреждений изоляции шахтных кабелей импульсным напряжением
4.2. Исследование и разработка устройства для определения
места повреждения изоляции шахтных кабелей
4.3. Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЕЙ В ШАХТАХ
5.1. Оценка взрывоопасности шахтных испытаний кабельных линий импульсным напряжением
5.2. Оценка опасности электропоражения при определении повреждений кабельных линий импульсным напряжением
5.3. Организационно-технические мероприятия
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Шахтные силовые кабели вследствие большой протяженности и тяжелых условий эксплуатации относятся к наиболее легко уязвимым и опасным элементам подземных электрических сетей. На их долю приходится до 40 % аварий. Высокая повреждаемость кабелей является одной из основных причин взрывов рудничной атмосферы, возникновения пожара или поражения электрическим током.
Наиболее распространенные повреждения типа прокол, порез в изоляции гибких кабелей, "заплывающий" пробой в бумажно-масляной изоляции бронированных кабелей имеют, как правило, скрытый характер и не могут быть эффективно определены с помощью допущенного к применению в шахте мегомметра М 1102 с выходным напряжением до 500 В. Это связано с тем, что основным параметром, определяющим состояние изоляции кабелей, особенно высоковольтных, является электрическая прочность, которая может быть надежно оценена только повышенным напряжением.
В общепромышленных условиях для испытания изоляции силовых кабелей используются аппараты типа АИИ-70, создающие повышенное выпрямленное напряжение, а поиск места повреждения осуществляется на основе прожигания изоляции кабеля с помощью специальных установок. Однако по условиям безопасности такие методы и средства испытания электрической прочности и поиска мест повреждений изоляции силовых кабелей не могут быть применены в шахтах, опасных по газу или пыли.
Из вышесказанного следует, что разработка безопасных и эффективных средств определения повреждений изоляции силовых кабелей в условиях шахт, опасных по взрывам газа и пыли, является актуальной задачей.
Диссертация отражает результаты исследований, выполненных автором в период с 1989 по 1999 годы в рамках отраслевых программ Государственного Восточного научно-исследовательского института по безопасности работ в горной промышленности.
Цель работы. На основе исследования закономерностей воздействия импульсного повышенного напряжения на изоляцию шахтных силовых кабелей разработать безопасные и эффективные средства для испытания и поиска мест повреждений изоляции кабелей в подземных условиях.
Идея работы состоит в применении импульса повышенного напряжения, имитирующего наиболее опасные коммутационные перенапряжения в шахтных се-

жения. Общая протяженность бронированных кабелей с бумажно-масляной изоляцией на некоторых шахтах Кузбасса достигает 70 км, гибких кабелей - 80 км.
При глубине разработки более 200-250 м подземное электроснабжение осуществляется посредством кабелей высокого напряжения, проложенных по стволам и скважинам. На каждом рабочем горизонте оборудуется центральная подземная подстанция (ЦПП), питание которой производится не менее чем по двум кабельным линиям от главной поверхностной подстанции (ГПП). От ЦПП электроэнергия по радиальным фидерам распределяется непосредственно или через распред-пункты (РП-6) к передвижным участковым подземным подстанциям (ПУПП), в которых напряжение 6 кВ трансформируется в напряжение 0,69 или 1,2 кВ для питания приемников в очистных и подготовительных выработках.
Специфический характер подземной разработки делает неизбежным частые перемещения подземного электрооборудования и кабельных линий по мере продвигания фронта выемки угольного пласта. По данным [111], срок службы ПУПП соответствует времени отработки близлежащих выемочных участков и составляет в среднем 3-5 лет. Интенсификация горных работ, применение мощных выемочных и проходческих комплексов привели к значительному росту скоростей подвигания очистных и подготовительных забоев, к необходимости более частых перемещений и подключений кабельных линий к передвижным участковым подземным подстанциям. В процессе эксплуатации средняя частота переноски высоковольтных кабелей, питающих ПУПП, составляет 2-4 раза в год. Поэтому подземные кабельные линии на участках шахты можно отнести к полустационарным установкам со сроком службы до 1-5 лет, периодически переносимых в течение срока эксплуатации по несколько раз.
Шахтные кабельные сети можно разделить в зависимости от назначения на 5 групп [28]:
- кабели, проложенные по вертикальным и наклонным стволам для питания центральной подземной подстанции (ЦПП) от главной поверхностной подстанции (ГПП);
- кабели, проложенные по основным горизонтальным и наклонным выработкам для питания участковой подземной подстанции (УПП);
- кабели, проложенные по горизонтальным и наклонным выработкам для передвижных подземных подстанций, например, типа ТКШВП, от участкового рас-предпункта напряжением 6 кВ до (УПП) или непосредственно от центральной подземной подстанции (ЦПП);