Электрификация горного производства. Часть 1. Безопасность при эксплуатации электротехнических устройств горного производства

РЕДАКЦИОННЫЙ 
СОВЕТ 

Председател 
ь 
Л. А. 
ПУЧКОВ 

Зам. 
председателя 
Л.Х. 
ГИТИС 

Члены 
редсовеша 

А.Л. 
ДМИТРИЕВ 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 

А.В. КОРЧАК 

М.В. КУРЛЕЫЯ 

В Н. ОПАРИН 

В. И. ОСИПОВ 

В.Л. ПЕТРОВ 

АД. РУБАН 

э.м. 
СОКОЛОВ 

КН. 
ТРУБЕЦКОЙ 

В А. 
ЧАНТУРИЯ 

президент 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

чл.-корр. 
РАН, 
директор 
ИГД 
СО 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАН 
ВШ 

чл.-корр. 
РАН, 
зам. 
директора 
ИПКОНРАН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

Н.И. Чеботаев 

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ 
ГОРНОГО 
ПРОИЗВОДСТВА 

Часть 1 
Безопасность 
при эксплуатации 
электротехнических 
устройств горного 
производства 

2-е 
издание 

Допущено 
Учебно-методическим 
объединением 
вузов 
Российской 
Федерации 
по образованию 
в 
области 
горного 
дела в качестве 
учебного 
пособия 
для студентов 
вузов, 
обучающихся 
по 
специальности 
«Электропривод 
и автоматика 
промышленных 
установок 
и технологических 
комплексов» 
(квалификация 
— горный 
инженер) 
направления 
подготовки 
дипломированных 
специалистов 
«Электротехника, 
электро-механика 
и 
электро­
технологии» 
и по специальности 
«Открытые 
горные работы» 
направления 
подготовки 
дипломированных 
специалистов 
«Горное 
дело» 

Горное 
образование 

М О С К В А 

ИЗДАТЕЛЬСТВО московского 

ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА» 

2010 

УДК 621.31:622(075.08) 
ББК 31.29-5 
4 34 

Книга соответствует 
«Гигиеническим 
требованиям к изданиям 
книжным 
для взрослых» 
СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным 
Главным 
государственным санитарным 
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). 
Санитарно-эпидемиологическое 
заключение 
Федеральной 
службы по надзору 
в сфере 
защиты 
прав 
потребителей 
и благополучия 
человека 
№ 77.99.60.953. 
Д.012634.11.08 

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением вузов Российской 
Федерации по образованию в области горного дела (письмо № 51-19/6 от 
14.03.2005 г.) 

Рецензенты: 
• проф., д-р техн. наук В.В. Алексеев (зав. кафедрой Российского государственного геологоразведочного университета); 

• канд. техн. наук И.А. Шевченко (ООО «РК Таврида Электрик») 

Чеботаев Н.И. 

4 34 
Электрификация горного производства. Часть 1. Безопасность при эксплуатации электротехнических устройств горного 
производства: Учебное пособие для вузов. — М.: Издательство 
Московского государственного горного университета, издательство «Горная книга», 2010. —138 с: ил. 

ISBN 978-5-7418-0651-7 
ISBN 978-5-98672-215-3 

Изложены основы электробезопасности в электроустановках горного производства, способы и средства защиты от поражения электрическим током, особенности схемного решения устройств защитного отключения, расчета и контроля 
параметров защитного заземления на горных предприятиях. Приведена классификация принципов работы и устройств защиты от опасных последствий касания 
ковшом экскаватора контактного провода электрифицированного транспорта 

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» направления 
подготовки дипломированных специалистов «Электротехника, электромеханика и 
электротехнологии» и по специальности «Открытые горные работы» направления 
подготовки дипломированных специалистов «Горное дело». 

УДК 621.31:622(075.08) 
ББК 31.29-5 

ISBN 978-5-7418-0651-7 
© Н.И. Чеботаев, 2007, 2010 

ISBN 978-5-98672-215-3 
© Издательство МГГУ, 2007, 2010 
© Дизайн 
книги. 
Издательство 
МГГУ, 2007, 2010 

Предисловие 

Современные карьеры и разрезы относятся к категории промышленных предприятий, основные технологические процессы 
которых механизированы и автоматизированы. Применение машин и комплексов большой мощности позволяет вести горные 
работы широким фронтом и обеспечивать высокую производительность труда. Создание рациональных схем снабжения различных потребителей энергии представляет собой сложную задачу, решение которой требует учета специфических особенностей технологии, механизации и электрификации горного производства. К числу специфических особенностей электрификации 
относятся: 

• разбросанность передвижных горных машин различной 
мощности на больших площадях, что усложняет эксплуатацию, систему подвода и распределения электроэнергии; 

• постоянная работа на открытом воздухе, значительно ухудшающая условия эксплуатации электромеханического оборудования, которое подвергается неблагоприятным атмосферным воздействиям (температура, влажность, запыленность), и 
предъявляющая повышенные требования к изоляции токове-
дущих частей электроустановок и кабелей, к надежности оборудования и безопасности его обслуживания; 

• опасность 
повреждения 
машин 
и 
электроустановок 
взрывной волной и кусками породы при взрывных работах на 
карьерах; 

• постоянное и периодическое перемещение рабочих машин 
и электрооборудования по мере развития вскрышных и добычных работ, требующее применения специальных устройств 
для подвода электроэнергии к передвижным машинам; 

• проходка подземных выработок на карьерах для разведки и осушения месторождений или карьерного поля; в дренажных шахтах, подземных транспортных и углеподъемных 
галереях необходимо использовать электрооборудование только в рудничном нормальном или взрывозащищенном исполнении и строго соблюдать правила его эксплуатации; 

5 

• повышенная опасность поражения электрическим током, 
существующая 
при эксплуатации 
электрооборудования 
на 
карьерах; требуется обязательное применение различных устройств контроля изоляции и защитного отключения, особое 
внимание к устройству и контролю защитного заземления передвижных электроустановок; карьерное электрооборудование 
по своему конструктивному исполнению и схемному решению 
должно обеспечивать полную безопасность обслуживающего 
персонала. 

В данном учебном пособии рассматриваются основные 
виды опасностей, связанные с поражением человека электрическим током в системах энергоснабжения горных предприятий с разными режимами нейтрали. Подробно изложены меры защиты от поражения током, основными из которых являются защитное заземление, защитное отключение и зануление. 
Значительное место уделено защитам от касания ковшом экскаватора контактного провода электровозной сети на карьере. 
Этот вопрос весьма актуален и практически не был рассмотрен 
ранее в учебной литературе. 

Детальное изучение данных вопросов позволит студентам 
лучше ориентироваться в сложных проблемах обеспечения 
электробезопасности, определяющих эксплуатацию электроустановок в специфических условиях горного производства. 

ЗАЩИТНЫЕ 
ЗАЗЕМЛЕНИЯ 
В УСЛОВИЯХ 
ОТКРЫТЫХ 
ГОРНЫХ РАБОТ 

Г л а в а 

1 

Глава 
1 

ЗАЩИТНЫЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ 
В УСЛОВИЯХ 
ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ 

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

Рост электровооруженности открытых горных разработок 
и широкое использование все более высоких рабочих напряжений (6, 10 и 35 кВ) на карьерах вызывают необходимость 
всестороннего изучения условий эксплуатации электроустановок с учетом обеспечения электробезопасности и бесперебойности электроснабжения потребителей. 

Условия эксплуатации электрооборудования на карьерах 
крайне тяжелые, что обусловлено рядом специфических особенностей работ, значительно отличающихся от условий эксплуатации электрооборудования и сетей промышленных предприятий. Тяжелые условия эксплуатации, определяемые спецификой ведения горных работ, могут быть причиной возникновения опасных режимов работы электроустановок, повреждений и выхода из строя электромеханического оборудования. 

При эксплуатации электроустановок опасность поражения 
обслуживающего персонала током может возникнуть в следующих случаях: 

• 
случайном 
прикосновении 
или 
приближении 
к 
токоведущим частям; 

• 
прикосновении к металлическим нетоковедущим частям (корпуса и металлоконструкции 
электромеханического 
оборудования, распределительные устройства и приключа
9 

тельные пункты, оболочки кабелей), оказавшимся под напряжением в результате пробоя изоляции, а также перехода напряжения на корпуса рабочих машин, механизмов и аппаратов 
в случае касания ковшом экскаватора контактного провода. 

Снижение электротравматизма и дальнейшее улучшение 
условий электробезопасности на карьерах зависят от успешного решения комплекса вопросов, среди которых важное место 
занимают устройство и контроль защитного заземления. 

1.2. МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ 
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ 

Меры защиты от поражений электрическим током подразделяют на две группы: защиту от прикосновения к токоведущим частям; защиту от опасности перехода напряжения на токоведущие части. Приведем основные меры защиты от поражения током, дающие максимальный эффект при совокупном 
их выполнении. 

1. Обеспечение 
недоступности 
прикосновения 
к 
открытым токоведущим 
частям, находящимся под напряжением, и 
опасного приближения к изолированным токоведущим частям 
в сетях напряжением выше 1 кВ. Эта мера защиты может быть 
обеспечена посредством ограждения (сплошного или сетчато­
го), блокировок и расположения токоведущих частей на недоступной высоте (ошиновка распределительных устройств 
подстанций, контактные провода электровозной откатки и 
т.п.). 

Блокировки по принципу действия разделяются на электрические и механические. Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи пускателя или контактора специальными 
контактами, установленными на дверях ограждений, крышках и 
дверцах кожухов. Механические блокировки применяются в 
электрических аппаратах (пускатели, "автоматические выключатели и др.). Они препятствуют доступу к токоведущим частям 

10 

до снятия с них напряжения и предотвращают ошибочные действия обслуживающего персонала. 

2. Использование 
пониженного 
напряжения 
— мера защиты для электроустановок, наиболее опасных в отношении поражения электрическим током (переносные ручные электросверла, осветительные и сигнальные установки и т.п., а также 
источники питания цепей защиты и дистанционного управления). 

3. Применение 
двойной изоляции означает, что, кроме основной изоляции токоведущих частей, дополнительно используется покрытие металлических корпусов и рукояток электрооборудования слоем электроизоляционного материала, изолирующего человека от металлических нетоковедущих частей, 
которые могут оказаться под напряжением (электрифицированный ручной инструмент, переносные электролампы и т.п.). 

4. Защитное заземление 
и зануление. 

5. Контроль 
состояния 
изоляции 
и профилактика 
повреждений изоляции элетроустановок 
позволяет выявить снижение параметров изоляции, появление опасных утечек тока на 
землю и своевременно отключить электроустановку, а затем 
устранить неисправности и повреждения. В сетях с изолированной нейтралью производится непрерывный контроль сопротивления изоляции сети с помощью реле утечки. 

6. Компенсация 
емкостных 
токов утечки 
на землю. 
Емкость фаз сети относительно земли определяется протяженностью сети, высотой подвеса проводов, сечением жил кабелей и 
другими параметрами. Она определяет величину емкостного 
тока утечки. Компенсация емкостного тока утечки достигается 
подключением между нейтралью трансформатора и землей 
компенсирующей катушки, индуктивность которой может регулироваться вручную (катушка с отпайками) или автоматически (катушка с регулируемым зазором или катушка с подмагничиванием). 

7. Защитное 
отключение. 
Под этим термином подразумевается устройство, предназначенное для автоматического отключения электроустановки при возникновении условий, пред
11