автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Защитное энергетическое шунтирование в сетях с изолированной нейтралью

УДК 662:621.316.1

На правах рукописи

ЗАЩИТНОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ШУНТИРОВАНИЕ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алматы, 2004

Работа выполнена в НАО «Алматинский институт энергетики и связи»

Научный руководитель - к.т.н„ профессор Борисов В .Н.

Официальные оппоненты: д.т.н„ профессор Брейдо И.В.

к.т.н., доцент Волгин М.Е.

Ведущая организация -Казахский Национальный технический

университет им. К.И. Сатпаева

Защита состоится 4 июня 2004 г. в 16 30 ч. в аудитории А 318 I заседании диссертационного совета Д 14. 02.04 в НАО «Алматинск» институт энергетики и связи» (АИЭС), 480013, г, Алматы, ул. Байтурсынов 126.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НАО «Алматинский институт энергетики и связи» (АИЭС)

Автореферат разослан _ 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ¡¿ЯУ^тси- Г д Манаповг

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. При защитном отключении из - за утечки тока на млю или касании человека токоведущего элемента находящегося под лряжением прерывается электроснабжение, ЭДС выбега двигателей и приводов угубляет тяжесть элекгротравмы. Рассматриваемые в диссертационной работе 1просы относятся к производствам с повышенной опасностью поражения [ектрическим током в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ. го рудники, шахты, обогатительные фабрики, нефтегазопромыслы и т.п, где щитные отключения могут привести к авариям. Изучение патентных и ггературных источников показывает, что предложенные теоретические ¡следования и практические разработки шунтирующей защиты, основанные на ¡тематическом замыкании поврежденной фазы на землю с последующим ¡шунтированием позволяют решить как проблему щадящей защиты человека, к и сократить частость и продолжительность перерывов электроснабжения из-защитных отключений. Имеющаяся информация по защитным шунтирующим тройствам (31ПУ) однозначно подтверждает существенные преимущества этого юсоба и его перспективы.

Вместе с тем, в теоретическом аспекте, схемном исполнении и особенно в ализации этого способа в производствах, использующих напряжение до 1 кВ, :блюдается сильное отставание в сравнении с сетями 6 и 35 кВ, главным разом, из-за отсутствия надежной теории работы определителя поврежденной 1зы и недооценки применения новой микроэлектронной базы.

Цель работы. Целью работы является разработка комплексного аппарата ^тирующей защиты как основного технического средства обеспечения ектробезопасности на горнорудных работах. Указанная цель определяет едующие основные задачи диссертационной работы:

- исследование и обоснование замены принципов и существующих технических средств обеспечения электробезопасности в горнорудной промышленности перспективным способом и аппаратурой защитного шунтирования;

- определение аналитических зависимостей по теории шунтирующей защиты для сетей с изолированной нейтралью напряжением 380 В;

- разработка и исследование блочной и электрической схемы ЗШУ, проведение сравнительного анализа и экспериментальных исследований с известными вариантами ЗШУ исходя из требований ПБ к устройствам электробезопасности.

Общая методика исследований. Поставленные задачи решены на основе лиза функционирования и практического применения существующих нических средств и теории электробезопасности, метода математического и ¡ического моделирования и теоретических основ электротехники (ТОЭ).

Научная новизна проведенных исследований заключается в том, п впервые:

- выявлены основные закономерности распределения модулей напряжений токов трехфазной сети с изолированной нейтралью и получен аналитические выражения в функции параметров изоляции, емкости несимметрии сета;

- поставлен и решен вопрос по созданию ЗПГУ с щадящими • защитныn свойствами на основе микроэлектронной базы;

- разработана и предложена система ЗШУ, реагирующая на наибол часто встречающиеся случаи нарушения электробезопасности участковых подстанциях, РП и электрических сетях.

Практическая ценность заключается в разработке:

- методики оценки защитных свойств технических устройс электробезопасности;

- технических решений по достижению щадящего режима защиты;

- надежных ЗШУ по предложенной структурной схеме на осно современной микроэлектронной базы.

Положения, выносимые на защиту:

- аналитические выражения модулей напряжений и токов трехфазной сел изолированной нейтралью в функции параметров изоляции в связи с несимметрией;

- критерий работоспособности определителя поврежденной фазы ОПФ метод его установления для сетей до 1 кВ;

- принцип и схема защиты от двухфазных утечек (касание двух фаз);

- совокупность технических и теоретических решений, направленных создание шунтирующего устройства электробезопасности с высоки; защитными свойствами и сокращающего перерыв электроснабжения п акте защиты.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов рекомендаций подтверждается использованием при теоретическом анал! фундаментальных законов ТОЭ, теории электробезопасности, метод математического моделирования, численного решения поставленных зад; адекватностью результатов экспериментов с макетами ЗШУ в лаборатории модели электрической сети и в производственных условиях.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались обсуждались на "Международной конференции Кыргызского техническс университета им. И. Раззакова (г. Бишкек, 2001 г.)", на 3 международной науч! исследовательской конференции "Энергетика,, телекоммуникации и выси образование в современных условиях" (г. Алматы, 2002г.), на семинг Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова (Павлод

Ю2г.), на семинаре Алматинского института энергетики и связи (Алматы, Ю2г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 ¡чатных работ по теме диссертации, в том числе положительное решение на )едварительный патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и ключения, содержит 131 страницу основного текста, 35 рисунков, 5 таблиц, гасок литературы из 79 наименований и 4 приложения.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, научная новизна работы и ее тактическая значимость, сформулирована цель работы, основные задачи :следования и положения, выносимые на защиту.

В первом разделе представлен анализ способов и устройств обеспечения [ектробезопасности в электросетях и электроустановках до 1 кВ, в том числе: эвышением сопротивления изоляции и снижением емкости фаз относительно мли; применением аппаратов автоматической компенсации емкостных токов ■ечки на землю и защитного отключения сети при недопустимых утечках, аждый способ рассмотрен в комплексе с остальными с учетом опубликованных шее работ P.M. Лейбова, JI.B. Гладина,. Е.Ф. Цапенко и др. Установлено, что в IX учтены далеко не все значащие факторы. При расчете уставок защитного -ключения (30) не учтены емкость сета и несимметрия проводимости изоляции тгосителыю земли. Для исследования этих вопросов разработана эквивалентная :ема участковой сети и ее лабораторная физическая модель. Установлено сияние несимметрии проводимости изоляции на электробезопасность, найдены личины коэффициентов несимметрии, установлено влияние несимметрии и «сости на допустимую минимальную величину сопротивления изоляции фаз. ля сети с UH = 380 В сопротивление изоляции должно быть не менее 29 - 32 кОм t фазу, а емкостная проводимость не более 0,028 - 0,036 мСм на фазу. Путем юизводства замеров и исследований на модели сети доказано, что реально >стичь этих параметров в эксплуатационных условиях невозможно, то есть юсоб обеспечения электробезопасности повышением сопротивления-изоляции и шжением емкости фаз недостижим технически и не выгоден экономически из -большой разветвленности и многоэлементности подземных рудничных сетей. {)фективность применяемых в участковых сетях автокомпенсаторов емкостных ков утечки, согласно имеющимся литературным данным и нашим следованиям, не позволяет считать их применение целесообразным, так как щключение их к сети повышает опасность эксплуатации сетей. Исследование бочих характеристик серийных автокомпенсаторов указывает на значительные

потери мощности в дросселях, характеристики генераторов имеют нелинейны характер в диапазоне 0,1 - 0,4 мкФ на фазу, а при больших емкости осуществляется статическая компенсация при постоянном управляющем токе неизменной индуктивности компенсирующего дросселя. Таким образом, спосо снижения опасности от емкостных токов утечки путем применен* автокомпенсаторов не дает возможности достичь гарантирование электробезопасности из-за наличия ряда принципиальных и практичен неустранимых недостатков в схемах аппаратов. В настоящее время в шахт: широко распространен способ и аппараты защитного отключения (ЗС отключающие сеть от подстанции при возникновении утечки или касаш человеком фазы. Указанный способ и аппараты его реализующие имев существенные недостатки. Исследованиями выяснено, что, например, для сети I = 380 В и уставки реле утечки 7,5 кОм (согласно ПБ) одновременное наличие сети сопротивления изоляции 21 кОм на фазу и касании человека сопротивлением тела 7 кОм реле не срабатывает, хотя ток 1чел = 15,8 мА > 10 м, то есть превышает норматив ПБ, а в сети с коэффициентом несимметрии 1,5 т через человека может достигать 20 мА, что может привести к летальному исхо, (асфиксии).

В результате поиска щадящих способов защиты от поражения элекгричесю током рядом ученых (Стронгин П.Е., Микрюков В.И., Назаров В.В., Щур H.A. др.) разработан более эффективный способ защиты путем автоматическо закорачивания фазы (с коснувшимся человеком) на землю. Предложенный cnoci и аппаратура начали применяться в основном в сетях напряжением свыше 1 t (1140 В, 6000 В, 35 кВ), гораздо реже в сетях 380/660В, в основном, из -недооценки опасности сетей до 1 кВ. В связи с этим возникает необходимое изучения распределения напряжений фаз и нуля относительно земли именно этих сетях с учетом емкости и несимметрии изоляции, выяснить влияние эп факторов на надежность и эффективность аппаратов ЗШУ, определен] величины шунтирующего резистора, перепада напряжения на нем с цель использования для расшунтирования при самоустранении yre4j (самоосвобождения от фазы человека, коснувшегося фазы) без переры: электроснабжения и остановки двигателей. Требуется также уточнить рабочу зону характеристик определителя поврежденной фазы (ОПФ) для сетей до 1 к разработать логическую схему работы ОПФ при двухфазных утечк; (двухфазном касании человека). Последний фактор делает существующие схем ЗШУ неработоспособными и приводит их в аварийное состояние.

В целом, в разделе показано, что: - обеспечение гарантированной электробезопасности сетей с изолирование нейтралью напряжением до 1 кВ существующими способами (повышен! уровня изоляции и уставки 30, компенсация емкости фаз, совершенствован! реле утечки) не достигается;

эффективным, прогрессивным и новым следует признать способ и аппараты шунтирующей зашиты;

способ и аппаратура шунтирующей защиты для сетей напряжением до 1 кВ требует существенных теоретических и экспериментальных исследований работоспособности ОПФ, определения величины шунтирующего резистора, решения вопросов дешунтирования, логики действия ЗПГУ при двухфазных касаниях, обеспечения щадящей защиты без перерыва электроснабжения.

Во втором разделе анализируется метод защитного шунтирования как едства обеспечения электробезопасности, в том числе вопросы теории, ссматриваемые при разработке ЗШУ.

Принцип защиты методом шунтирования всецело зависит от безошибочной боты основного блока - определителя поврежденной фазы ОПФ - ЗШУ, а )фективность защиты от выбора величины шунтирующего резистора, который с цгой стороны должен обеспечить щадящий режим защиты человека прикасающегося с фазой, а с другой - обеспечивать выработку сигнала шунтирования в случае самоустраняющейся утечки (самоосвобождение ловека при поставленном шунте) с последующим снятием шунта с целью кращения перерывов электроснабжения.

Решение этих задач основано на исследовании картины распределения в сетях полированной нейтралью напряжений «фаза - земля» и «нуль сети - земля». В личие от сетей с заземленной нейтралью или четырехпроводных сетей (с левым проводом), где фазные напряжения относительно земли (нулевого овода) стабильны и мало зависят от качества изоляции, в сетях с изолированной йтралью напряжения фаз и нуля относительно земли отличаются ключительной нестабильностью и зависят от проводимости изоляции цельных фаз сети относительно земли в том числе и ее несимметрии.

Основой разработанной теории и метода защитного шунтирования, создания ковных блоков шунтирующих устройств и, особенно блока определителя врежденной фазы - ОПФ, является знание картины распределения напряжений з и нуля относительно земли и модулей этих напряжений. В известных работах данному вопросу конечные формулы даны в неудобной для инженерных :четов комплексной форме, о несимметрии как основном факторе ;табильности сетей с изолированной нейтралью говорится и пишется в скользь, ;утствугот формулы для инженерного расчета величины шунтирующего шстора как ограничителя и как датчика сигнала при самоустраняющихся :чках. Таким образом, основными вопросами данной главы являются:

- определение напряжений фаз и нуля относительно земли;

- влияние параметров проводимости изоляции на работоспособность ОПФ -ЗШУ;

- установление величины шунтирующего резистора и перепада напряжения на нем при самоустраняющихся утечках.

Для определения напряжений фаз и нуля сети относительно земда предложена эквивалентная схема сети, рисунок 1, ее физическая модель, а также математическая модель трехфазных сетей переменного тока с изолированно! нейтралью при несимметрии проводимости изоляции относительно земли, 1 предположении касания человека к фазе с неповрежденной изоляцией и угечю тока на землю из любой другой фазы (наиболее тяжелый случай).

Полные проводимости изоляции и соответствующие напряжения:

у3=8+М °3=ифа>

где а - фазный множитель; j - единичный вектор.

Напряжение смещения нуля (напряжения нулевой последовательное! ННП):

у1 + +У,

(38 + 8'1+8'2) + кзь + ^+ь,2) Ф (3я + 8{+Е'2) + ягь + ь[ + ь'г)

(8 + ]Ь)ифа

Модуль ННП этого выражения:

¿=и Щ)2 + (ь;)2 + (82)2 --Щ-)-ь;(Ь'? + )

иф

ио

- э

91192

,93

М

Ь2

Ь3_[_ д'2

□ Р X =г т ОтОт

- проводимость утечки из фазы 1; g'2 - проводимость утечки из фазы 2 или проводимость тела человека,

коснувшегося фазы 2; % - активная составляющая проводимости фаз относительно земли; Ь - емкостная составляющая проводимости фаз; Ь'ь Ъ'2- емкостная составляющая утечек с фаз 1 и 2, соответственно.

Рисунок 1 - Схема для определения напряжения фаз и нуля относительно мли.

Поскольку несимметрия проводимости изоляции выражена коэффициентами:

Ь + Ъ"

и = 8(К8 -1); КЬ и Ъ[ =Ь(КЬ -1),

ш подстановке их значений в формулу 11о" получим выражение, позволяющее йти ННП с учетом несимметрии проводимости изоляции.

=и.

г Ц)2+(г>2)2 -О2 +ъ2(къ -I)2-щ2-У2£)-Ъ(Кь -Щ 4 ¿2Ц) ф]' №+-1)+г~2]2+[з ъ+щ - 0+ь'2]2

Зная значение II" (т.е. ННП), определим модули напряжений "фаза - земля" и наличии несимметрии (КЕ, Кь) в одной из фаз, например, фазе 1, и касании повека к неповрежденной фазе, например, к фазе 2, имея ввиду, что:

Модуль и 1,э для фазы 1:

п" - Ятг + № + + ьг) + Уз из; - ь8[) + + ььр

С учетом несимметрии (К£, Кь) напряжение «фаза - земля» при утечке из нее (^ь Ь'О и касании человека Ь'2) к фазе 2 модуль и'^з для: фазы 1 будет представлен формулой;

иь=&и4

Модуль напряжения и 2,3 фазы 2 с коснувшимся человеком (§'2=0гчел) равен:

-Узе/ г')2+(6!)2+++-+ма

или с учетом несимметрии (К8, Кь) и Вчел = О

{К] + К;+\) + Ъг{Кгь +К„+1) + Уз8Ъ{К„ -л:,)

Модуль напряжения и 3,3 фазы 3

= 4ги

1

2 2 2 2 2 2 Г

2 2

где +ЬЪ'+82[+ЬЬ'1)\

т = - 8Ъ[ - Ьз'2 -& - + 8[Ъ'2).

Или с учетом несимметрии (К«, Кь)

+2)+ №КЬ +2) + й'2]2

где И = У(Кг -К„)+^гЬ[ -15Ъ'г .

Полученные уравнения полностью описывают распределение напряжений фа и нуля сети относительно земли при различных сочетаниях активных 1

лкостных составляющих проводимости утечек (я'ь §'2, Ь'ь Ь'г) и изоляции Ь). ри решении практических вопросов, связанных с оценкой электробезопасности пи разработкой схем защиты, контроля и т.д. редко возникает необходимость в тете всех влияющих параметров изоляции и утечек, вследствие чего формулы гтцественно упрощаются, становясь пригодными для инженерных оценочных ючетов, в том числе при конструировании аппаратов защиты, в частности ЗШУ. риняв =Очел, Ь'2=Вчел=0; §'1=Ь'1=0 (симметричные проводимости), когда а=Къ=1 получим следующее распределение напряжений фаз относительно земли ри касании человека, например к фазе 2.

Анализ этих формул показывает, что, во-первых, у них одинаковый ламенатель, во-вторых, структура числителя в формулах для определения апряжештй и^ и Ц^ отличается только знаком члена >/з(для напряжения Гз-5, т.е. для отстающей фазы он имеет знак минус), откуда следует, что при асании фазы (например, фазы 2) на отстающей фазе 3 напряжение относительно ;мли всегда будет ниже, чем на опережающей фазе 1. Более того, уменьшение ислителя подкоренного выражения при возрастании емкостной проводимости Ь» и возрастании знаменателя по той же причине может оказаться, что апряжение поврежденной фазы и2,3 (с коснувшимся человеком) станет равным апряжению Из.з на отстающей фазе и определитель поврежденной фазы ОПФ, остроенный, например, по потенциометрической схеме выдаст ложную нформацию. В разделе исследуется этот вопрос, поставив целью определение эитерия работоспособности ОПФ - ЗШУ по потенциометрической схеме.

Анализ приведенных выше формул показывает, что возможны 4 случая 1спределения напряжения фаз относительно земли.

При касании фазы 2 напряжение 11з,3 фазы 3 становится больше фазного, а в азе 2 меньше фазного, т.е. и3>3 > ТИф > и2,3.

Случай Л.

Например, при наименьшем уровне изоляции, регламентируемом правилами безопасности ПБ, гш=10,5 кОм на фазу, проводимость изоляции §=0,0952 мСм/фазу и b)^/3g -1,73 • 0,0952 = 0,1646. Примем с запасом надежности, равным 1,2 величину Ь=0,164б'1,2«0,2 мСм на фазу. Тогда ЗШУ сработает, если 6>л/3£ = 0,2 при выполнении условия 6 / ,

| = —¿2 =2Д)1,73; Очел > л/ЗЙ - = ^3 • 0,2 - 3 • 0,0952 = 0,061 мСмили Дчел <1639 кОм.

Таким образом, потенциометрический датчик ОПФ - ЗШУ, включенный I

сеть ин = 380 В с критическими параметрами изоляции е и 0,1л' м, Ъ » 0,2 мрм .

фаза фаза

а также отличных от них, параметров изоляции, но подчиняющихся неравенств) аппарат работоспособен при сопротивлении тела коснувшегося человеке величиной Дчел ¿16,39 кОм. При регламеншруемой ПБ для расчета электробезопасности величине Кчел =\кОм ахшарат, безусловно, работоспособен

Случай Б (и2,,<и3^иф). Рассуждая аналогично случаю А, имеем выражение

(Счел + 3£)2 + 9 Ь2й + Ъё2 + ЪЬ2 + ЪОчелё-^!ЪОчелЪ],

откуда 0,~7 или Gчsл>^^¡3b-g) при обеспечении соотношение

Ъ_ -Л Е> 3 '

При заданной выше проводимости фазы £=0,0952 необходимо да обеспечения соотношения = 0,58 иметь емкостную проводимосп Ь>0,58§>0,58-0,0952=0,055. С запасом по надежности 20% примем Ь=0,066 мСк

а фазу. Тогда условие работоспособности ЗШУ будет выполнено, если > ^ (л/зй - г) = 1,5(1,73 -0,066 -0,0952) = 0,0284 мСм; ^^<35 кОм. При большей

мкостной проводимости, например при Ь=0,1 и меньшей активной роводимости, например {5=0,05, 0,1ел=1,5(1,73-0,1-0,05)=0,185 мСм; ]1чел=5,4 кОм, .е. ОПФ-ЗШУ на потенциометрическом датчике так же работоспособен.

Случаи В и Г.

При анализе^ аналогичном случаям А и Б имеем для случая В

£

Для условий примеров А и Б проводимость Ь=0,2 мСм, тогда Очел 1,15-0,2=0,23 мСм; Ичел = 4,34 кОм, датчик ОПФ работоспособен.

Для случая Г (и3гз < з) имеем выражения в„м <л/зЬ - 3g; —<л/з.

К

Вероятность попадания случаев В (Ц^ = и^.з) и Г (Ц"з,з < Ц"2,з) вызывает гобходимость отыскания критерия работоспособности ЗШУ и с учетом этих тучаев.

з выражений: С?чел

— g (случай В) и Очел <л/з!Ь-е (случай Г) имеем

ормулы:

>/з '

! которых большим и общим для всех четырех случаев (А, Б, В, Г) является зследнее

>/3 '

го является общим критерием работоспособности ЗШУ для сетей с ¡олированной нейтралью и симметричной проводимостью изоляции •носительно земли (Ку = 1).

Величина Очея+3§=Осспь т.е. равна проводимости сети (трех фаз и тела ловека) относительно земли.

На рисунке 2 показаны кривые функции С=^ГизДчел) для иф=220 В, да промышленной частоты 50 Гц емкость равна С = мкФ на фазу; гю = — мСм и

фазу; = —мСм. Вертикальной пунктирной линией обозначена величин; <л„

соответствующая критическому сопротивлению изоляции 10 кОм на фазу для I = 380 В. При гш <; 10 кОм на фазу срабатывает, согласно ПБ, реле защитног отключения 30.

Горизонтальные пунктиры соответствуют следующим положениям ПБ:

- при расчетном сопротивлении тела человека К.чел = 1 кОм емкость сет допускается не выше 1,86 - 1,87 мкФ на фазу;

- при расчетном критическом сопротивлении Кчел = 7,5 кОм не более 0,3 мк< на фазу.

Из рисунка 2 видно, что расчетные кривые Кче;, = 0,5-15 кОм вписываются указанные пределы, т.е. критерий работоспособности ЗШУ для сетей ин = 380 применим.

Рассмотрено также влияние несимметрии проводимости изоляции I работоспособность ОПФ-ЗПГУ. Для исследования этого вопроса используе выведенные выше формулы для определения напряжений отстающей фазы (и2,з) фазы с коснувшимся человеком (ИзД а также

примем условия ¡¡¡¿"Оче*", Ь'2=ВЧСЛ=0; Кь=1; К8>1 и коэффициент запаса

Откуда,

При % = 0,1; Ь = 1; К = 1,1 и К^ = 1,25 проводимость Счел, приводящая срабатыванию ЗШУ, должна быть выше 1,5 мСм (Кчет й 0,66 кОм).

Величина перепада напряжения А(и 2-ш-з) на шунтирующем резистор найдена с использованием величины Уш и уравнения:

^чел з=1чет+1ш по формуле:

ш

А(и 2-ш-з) =_гиФУ?ч.ел__в.

9у2 + з уУ чел +¥ш (6у + 7чел) +

С, мкФ/фаза

гиз,кОм/фазу

Рисунок 2 - Графическая интерполяция функции С=^ги,/Кчел).

Анализ величины Уш показывает, что расчетная проводимость шунта зависит г проводимости изоляции У и ее несимметрии Ку, а перепад напряжения Д на гзисторе шунта - от проводимости тела человека Учет, проводимости шунта Уш и есимметрии Ку. Наиболее высокие перепады А наблюдаются в симметричных Су = 1) сетях при достаточно высоком сопротивлении изоляции (18-20 кОм на азу). В сетях с критическим уровнем изоляции (г = 10 кОм) перепад Д не выше зух вольт, т.е. составляет около 1% величины фазного напряжения, что <азывает на необходимость создания высокочувствительного входного органа ПФ-ЗШУ.

В третьем разделе разработаны принцип структурно - функциональной :емы и логика ЗШУ. Структурно - функциональная схема и логика базируются I принципе щадящей защиты персонала, обслуживающего электроустановки, от )ражения электрическим током при возникающих в эксплуатации и ремонтах ;исправностях электросистемы.

Предлагаемая структурная схема приведена на рисунке 3, где ОПФ 1, 2, 3 -феделители поврежденной фазы; УЗДК - 3 - узел защиты от двухфазных утечек >ка на землю (касание двух фаз); СКСУИФ - система контроля симметричного

уровня изоляции фаз; СККСУ - система контроля кратковременны: самоустраняющихся утечек (самоосвобождение человека, коснувшегося фазы) БЛ - блок логики; СЭЭШ - силовые элементы и генераторы Г1,2,3 пофазноп управления энергетическим шунтированием; БО - блок управления отключением сети.

В исходном (дежурном состоянии) силовые элементы энергетическоп шунтирования СЭЭШ1; СЭЭШ2; СЭЭШЗ закрыты, т.к. на входах запускаю щи: генераторов Г1, Г2, ГЗ стоят запреты (нули с выхода логической системы блок; логики БЛ), что в свою очередь обусловливается логическими нулями с выход определителей поврежденной фазы ОПФ 1, 2,3.

Тр 6/0,4 кВ

СКСУИФ

Б 0<-

СККС*

О П Ф 1,2,3

УЗДК-З

—> -->

I

БЛ

СЗ ;

О

ш г.

Щ

сэ Зшь

43

траектория прохождения командных сигналов

Рисунок 3 - Структурная схема ЗШУ.

При однофазном касании человека, например к фазе 1, на выходе ОПФ 2, : появятся логические единицы, которые через блок логики БЛ подадут сигнал н; вход генератора Г1, СЭЭШ 1 этой фазы откроется, соединив фазу 1 с землей Одновременно БЛ выдаст запрет на запуск генераторов Г2, ГЗ коротящш

шементам СЭЭШ2, СЭЭШЗ в фазах 2, 3, если человек освободился за время 1,28 то с узла СЭЭШ 1 и систем контроля СКСУИФ и СККСУ через блок логики )удет подан сигнал на прекращение работы генератора Г1, СЭЭШ 1 этой фазы акроется, напряжение поврежденной фазы восстановится до нормы, и, таким )бразом, акт защиты будет проведен без отключения сети от подстанции.

Если утечка не самоустранилась за 1,2В с, то блок логики БЛ через свой :четчик выдаст сигнал по истечении указанного времени на отключение сети шоком БО.

При двухфазном касании ОПФ "здоровой" фазы посредствам узла УЗДК - 3 и шока БЛ выдаст сигнал блоку отключения БО и сеть будет отключена автоматом V без выдержки времени. При равномерном симметричном снижении уровня [золяции до критического значения, например до 10,5 кОм на фазу, для [апряжения сети и„ = 380 В блок СКСУИФ через 2,56 с даст блоку БО сигнал на включение сети.

Основные элементы этой системы - определители поврежденной фазы ОПФ ,2,3, реагирующие на снижение модуля напряжения поврежденной фазы, :ыбраны путем моделирования и экспериментального сравнения на физической юдели сети с ОПФ реагирующих на разность фазных напряжений и ННП, и на равнение напряжений опережающей и поврежденной фаз. Оба этих вида ОПФ |цениваются критерием работоспособности Кчел<0,315 Хс (данные инженера Ю.И. орина), здесь Хс - емкостное сопротивление изоляции фазы сети относительно емли. Проведено сравнение достоверности предложенного критерия аботоспособности ОПФ для области реальных параметров изоляции участковых етей рудников РК:

§ = 0,02-0,1 мСм, Ь = 0,092-0,75 мСм.

Проведено исследование на модели сети, с натурными измерениями и асчетными методами, по предложенным формулам определены напряжения фаз тносительно земли и^, 11з.3; 1Т'|,3 = и'3.3; и'2.3 (при 100% компенсации мкостной проводимости "Ь") и те же напряжения и":,3; и"3,3 (при

аботающем серийном автокомпенсаторе АЗАК - 380 с компенсирующей пособностью 75%).

Анализ полученных результатов показал, что напряжение опережающей фазы

всегда выше, чем поврежденной, что взято в основу построения ОПФ рядом зторов. Однако в этом случае остается неясным: какую из оставшихся фаз ринять поврежденной, а какую отстающей, поскольку напряжения на обеих иже, чем на опережающей фазе. При этом ОПФ, построенный на принципе тределения опережающей фазы, как фазы с наиболее высоким напряжением, •пцается важного свойства - выработки "здоровой" фазой сигнала на отключение :ти при двухфазных утечках на землю или касании человеком двух фаз, когда шряжения этих поврежденных фаз относительно земли становятся ниже

напряжения неповрежденной фазы. Этот сигнал, как будет рассмотрено даю можно использовать на отключение сета без выдержки времени (щадящая защит; блокировки оставшихся поврежденных фаз) при постановке в них шунтов защиты ЗШУ как от двухфазных замыканий на землю, так и замыкания фаз межи собой.

Испытаниями установлено, что выполнение схемы ОПФ с элементам микроэлектронной техники решает проблему гальванической развязки по все узлам ЗШУ от входа до цепей управления шунтами, позволяет отказаться с трансформаторов, создать компактные платы блоков, добиться четкого ключевот режима при перепаде напряжения на входе логического элемента всего величине 0,005 В, а также повысить чувствительность ЗШУ на порядок в сравнении аналогами. Разработка и введение в схему ЗШУ от входа систем СКСУИФ СККСУ значительно расширило функциональные возможности аппарата г обеспечению электробезопасности, в частности, обеспечило фиксаци самоустранения утечек на землю, отключение сета при опасном касании двух фа предотвращение неоправданных защитных отключений сети, а также сокращен! перерывов электроснабжения и работы электроприводов.

Введение в аппарат ЗШУ узла УЗДК - 3 обусловлено случаями двухфазно] касания токоведущих элементов, находящихся под напряжением в ремонтнь смены, что ведет либо к тяжелым электротравмам, либо к аварийным ситуация: В этом случае воздействие производится через систему логики на отюпочеш сети без выдержки времени, с одновременной блокировкой коротящих шунто Определен принцип действия схемы УЗДК - 3, основанный на следующ! закономерности трехфазных сетей с изолированной нейтралью: при повреждеш двух фаз (замыкание на землю) на здоровой фазе напряжение возрастает, чг улавливается элементом микроэлектроники этой фазы и передается через бл( логики в виде сигнала на отключение сета и запрета на постановку шунтов поврежденных фазах.

Центральным в предложенной схеме является блок логики БЛ, реагируюиц на случаи:

- защищаемая сеть имеет нормальное состояние (отсутствие утечек, вы сою и симметричный уровень сопротивления изоляции);

- однофазная утечка или касание человека к фазе;

- самоустранение утечки (самоосвобождение человека) за вре} меньшее 1,28 с при наложенном шунте, снятие шунта;

- одновременное касание человеком двух фаз (двухфазная утечка);

- однофазная утечка (касание к фазе) длительностью более 1,28 с щ наложенном шунте в этой фазе;

- снижение активного сопротивления изоляции сети относительно земли.

Для реализации этих случаев разработан блок ЗШУ, включающий логичесю

элементы: элементы "2И - НЕ", элементы "ЗИ - НЕ", четыре электроннь счетчика, операционные усилители.

Внесение в разрабатываемые аппараты ЗШУ элементов рассмотренной труктурно - функциональной схемы и ее логики с применением

[икроэлектронной элементной базы, использование критерия Ъ > чел^ при

V 3

азработке ОПФ позволит на порядок повысить надежность технических средств лектробезопасносш, исключить перерывы электроснабжения от перезащит.

В четвертом разделе проведено экспериментальное исследование азработанной схемы, проверка теоретических положений и принципов, ассмотренных ЗШУ, выбор рационального схемного решения узлов и элементов.

Экспериментально установлено распределение напряжений "фаза - земля" ри изменяющихся параметрах изоляции, резисторах и емкостях, имитирующих течки. Сняты осциллограммы импульсного напряжения в слаботочных цепях [акета ЗШУ, определена граница зоны защиты макета ЗШУ, исследовано ЗШУ на [икроэлектронных элементах на предмет соответствия требованиям ПБ по пределению фактической величины уставки и фактической величины оэффициента эффективности шунтирования (КЭШ).

Произведено экспериментальное исследование по выявлению границ зоны рабатывания ЗШУ с целью установления влияния параметров изоляции, емкости [ несимметрии на размеры этой зоны. Влияющие факторы (г = 4 - 100 кОм на )азу; С = 0 н- 1 мкФ на фазу; Ку = 1 *10) выставлялись на модели сети согласно их начениям в реальных сетях подземного электроснабжения. При высоких начениях сопротивления изоляции г > 15 -г 20 кОм на фазу, емкости С = 0 и Ку = четкое срабатывание шунтов ЗШУ отмечается даже при высоких значениях опротивления тела человека (Кчеп =18 + 20 кОм); при средних значениях г = 7,5 + 0 кОм на фазу и несимметрии до Ку = 10 срабатывание ЗШУ происходит лишь :ри Яте, < 2 кОм. Установлено, что при значениях сопротивления г изоляции фаз олыиих 30 кОм на фазу и возникновении несимметрии Ку > 3,5 из - за касания еловека или утечки ЗШУ работает с "перезащитой" (1ф.3 <100 мА). Пределом ормальной эксплуатационной зоны срабатывания являются значения араметров:

г = 4 - 40 кОм на фазу, Ку=] +4.

Введение в сеть емкости величиной 0,5 - 1,0 мкФ на фазу показывает, что еличина К.1ел, вызывающая срабатывание ЗШУ, должна быть не более 6 кОм, а ри большей емкости не выше 1 кОм (рисунок 4).

Рисунок 4 - Величина максимального сопротивления человека (Р.Чел) дл; срабатывания ЗПГУ в зависимости от сопротивления изоляции (гиз) и емкости (С в симметричных (Ку=1) сетях.

Для отстройки ОПФ от влияния отстающей фазы после проведения сери замеров, напряжение "фаза - земля" была применена статическая компенсаци емкости в пределах 0 т 1 мкФ на фазу путем введения в схему дросселя. Пр] этом опытным путем, было найдено то значение индуктивности, при котором вес: диапазон емкости сети от 0 до 1,5 мкФ на фазу обеспечивает положительны' значения перепада напряжений неповрежденных фаз при утечке 7,5 кОм.

Отстройка ЗШУ от влияния феррорезонанса произведена с помощью модел] сети экспериментальным путем применением фильтра - пробки, включеннол между фазами сети и землей и состоящего из дросселя реле с воздушным зазоро? 1 мм в магнитопроводе и емкости величиной 1 мкФ, включенных в параллель Найденные опытным путем, с использованием модели сети для ЗШУ и; элементах микроэлектронной техники, величины времени держания шунт; подтвердили теоретическую ее величину I = 1,51 с (разброс не превысил 10 %).

Теоретические величины уставок защиты ЗШУ:

- системы контроля симметричного уровня изоляции фаз СКСУИФ узе; контроля СУИФ: гСКСуиф = 9,9 кОм на фазу,

Ъуиф = (1,75 -г 2,56), с;

- блок ЗШУ в целом:

гЗШу = 5,5 кОм, 1зшу = (1,28 -г 1,5) с подтверждены экспериментально с расхождением ± 10 %.

Коэффициент эффективности шунтирования определялся с использованиел замеров по формуле

КЭШ = \-1цел-3~ш, ^чел-з

е 1чел-з-ш - ток через человека при наложенном шунте, мА;

1чел~3 - ток через человека до наложения шунта, мА. эличественное значение Кэп находится в следующих пределах:

- Кэш = 1 или КЭШ —И - шунтирование эффективно;

- О < Кэш < 1 - шунтирование ограниченно - эффективное;

- Кэш < 0 - шунтирование не эффективно.

Результаты экспериментальных исследований на модели сети по определению ЭШ для включенных в опыт рассмотренных макетов ЗШУ следующие:

ЗШУ 1 ........................КЭШ = (40 -г 95)%;

ЗШУ 2.........................КЭШ = (70 ч- 95)%;

ЗШУ предлагаемое.........КЭШ = 97,3%.

Произведено сравнение разработанной схемы аппарата с известными ЗПГУ с именением комплексного показателя "Э" эффективности по формуле

е Э - комплексный показатель эффективности схемы ЗШУ;

- весовой показатель эффективности;

- коэффициент соответствия метода, схемы показателям ц,.

Полученные при испытаниях в производственных и лабораторных условиях ачения

1. Ограничение тока 1ча1 = 10 мА......................................Ц1 = 0,05;

2. Сокращение перерывов электроснабжения.......................Д2 =0,1;

3. Отключение сети с длительными утечками недопустимой величины................................................................р.3= 0,05;

4. Значительное снижение количества электричества через тело человека при защите <3 = 1чел • I мАс.......................................... Ц4 = 0,1;

5. Защита при касании двух фаз одновременно.................. ц5=0,05;

6. Работоспособность аппарата в подземных условиях......... ц« = 0,05;

7. Исключение 2х и 3х фазных КЗ в шунтах аппарата............= 0,15;

8. Обеспечение защиты двигателей и др. трехфазных потребителей от неполнофазного режима работы....................................Ц8 = 0,05;

9. Бесконтактное исполнение и минимум моточных деталей... Ц9 = 0,25; Ю.Обеспечение зоны защиты в пределах, определенных правилами

безопасности (ПБ): ггаол = 10 кОм на фазу; г>т = 7,5 кОм...... цю = 0,15.

Коэффициенты соответствия X; определены расчетами по перечисленным ше достоинствам, недостаткам и техническим характеристикам и техническим мктеристикам рассмотренных выше ЗШУ во время их испытаний.

В четвертом разделе также приведены результаты расчета показателя "Э" дл ряда конструкций ЗШУ.

Предлагаемое ЗШУ на элементах микроэлектронной техники имее преимущества по показателю (¿4! Ц-э; Цю) и, в целом, с разрывом в 1,4 раза, по комплексному показателю эффективности, опережает остальные схемы, основном благодаря применению ОПФ на элементах микроэлектронной техник] ТТЛ - логики, узла защиты при одновременном касании человека к двум фазам более широкой зоне защиты.

Выводы

1. Анализом существующих технических решений по обеспечен^ электробезопасности в сетях с изолированной нейтралью, в т.' шунтирующей защиты, установлено, что они не отвечают принцип щадящей защиты и не сокращают число неоправданных перерыве электроснабжения участков сети при кратковременны самоустраняющихся утечках.

2. Разработаны вопросы теории шунтирующей защиты в части определен« вида и параметров шунтирующей цепочки, величины перепада напряжени в ней при самоустраняющихся утечках, времени держания автоматического снятия шунта, уставок срабатывания защиты.

3. Математически и экспериментально обоснован новый оценочный критери работоспособности определителя поврежденной фазы соответствующи требованиям ПБ к ЗШУ, чем известные ранее критерии. Предложе универсальный ОПФ на современных элементах, реагирующий н однофазные утечки с эффективностью шунтирования 97,3°/ подтвержденной экспериментально на физической модели сети.

4. Расчетная и установленная экспериментально эксплуатационная зон срабатывания ЗШУ полностью вписывается в диапазон устойчивых уровне параметров изоляции электрических сетей напряжением до 1 кВ объекта Республики Казахстан.

5. Основные требования электробезопасности по щадящей защите производственные по снижению ущерба от перерывов электроснабжени при защитных отключениях удовлетворяются при введении в ЗПГ следующих блоков и систем:

- системы контроля кратковременных самоустраняющихся утече СККСУ;

- системы контроля симметричного уровня изоляции фаз СКСУИФ;

- узла защиты от двойных утечек на землю (касание двух фаз) УЗДК 3;

- блока логики, управляющего этими системами БЛ.

6. Разработан, изготовлен и исследован в лабораторных и производственны условиях новый аппарат шунтирующей защиты, на современно: электронной базе отвечающий пунктам 3, 4, 5, выводов. Аппарат испытаг

удовлетворяет требованиям электробезопасности к средствам защитного отключения сети при кратковременных самоустраняющихся утечках исоздает щадящую защиту. Подтверждены основные преимущества предложенной схемной разработки ЗШУ: создание щадящего режима при защите от поражения электрическим током и возможность сокращения числа и длительности перерывов электроснабжения при защитных отключениях сети.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Борисов В.Н., Сидельковский B.C., Хожин Г.Х., Леньков Ю.А Энергетическое шунтирование однофазных замыканий на землю // Вестни: ПГУ, 2001, №3. С. 129-135.

2. Сидельковский B.C. Устройства щадящей защиты от поражени электрическим током в сетях до 1000 В // Сб. научн. трудов Энергетике радиотехника, электроника и связь, Алматы, 2002, С. 63-66.

3. Борисов В.Н., Сидельковский B.C. Выбор критериев работоспособности ; типа определителя поврежденной фазы защитных шунтирующих устройст // Энергетика и топливные ресурсы Казахстана, 2002, №7. С. 63-66.

4. Борисов В.Н., Сидельковский B.C., Хожин Г.Х. К вопросу обосновани уставок срабатывания шунтирующей защиты // Энергетика и топливны ресурсы Казахстана, 2002, №7. С. 67-68.

5. Сидельковский B.C. Электробезопасность сетей с изолированно: нейтралью//Наука и техника Казахстана, 2002, №1. С. 155-160.

6. Борисов В.Н., Сидельковский B.C. К вопросу создания щадящих защитны шунтирующих устройств // Наука и техника Казахстана, 2002, №3. С. 142 146.

7. Борисов В.Н., Сидельковский B.C. Леньков Ю.А. Аппарат шунтирующе защиты для сетей с изолированной нейтралью // Наука и техник Казахстана, 2002, №3. С. 136-141.

8. Борисов В.Н., Сидельковский B.C., Леньков Ю.А. Оптимизаци электрических схем и аппарата шунтирующей защиты для сетей изолированной нейтралью // Сб. научн. трудов по материалам 3 междуна^ науч.-техн. конф. Энергетика, телекоммуникации и высшее образование современных условиях, Алматы, 2002, С. 211-214.

9. Предварительный патент РК. №12789 Устройство защиты от поражени электрическим током. Опубл. 15.02.03.

Андапта

К,арастырылып отырган диссертациялык, жумыста кернеу! 1 кВ дешнп бейтарабы ок;шауланран тораптардаты электр тогана тусш к,алу к,аушнщ сурак,тары карастырылады. Атап айтсак;, корганыстьщ ажыратулар апатк,а алып келетш кендерде, шахталарда, фабрикаларда, мунайгаз ецддастершде жане т.б..

Зак,ымдалган фазаньщ жерге автоматгы туйыкталуыныц ары к;арай шунтталуы непзшдеп шунтталу корганысыньщ теориялык, зерттелут жэне практикалык енделу1 адамды к,оррау жэне к,органыстык, ажыратудан электр мен к,амтамасыз етудеп узшстщ узак,тыгы мен жишпн к,ыск,арту проблемаларын шешед1. Кррганыстык; шунттау к,урылгысы (К.ШК,) бойынша жинак,талган ак;паратгар бул эддстщ б1р шама жеттспгш жане болашарыныц зор екенддгш дол1лдейдД.

Кррраныстык, шунттау кешендд аппаратын ецдеу, тау-кен жумыстарыныц электр цаушспздтн цамтамасыз етудеп непзп техникалык; шарасы -жумыстьщ мак,саты болып табылады. Керсеттлген мак,сат темендеп непзп зеттеу есептерш анык/тайды:

тау-кен енеркэабадеп электр к,аушаздшн болашак,ты зддспен к,амтамасыз етудщ техникалык, шараларын жэне к,органыстык; шунттау аппаратурасын алмастыруды непздеужэне зертгеу;

кернеу1 380 В болтан бейтарабы ок;шауланган тораптар угшн к,орраныстьщ шунттау теориясы бойынша аналитикалык; тэуелдшгш аныктау;

КДЩ ньщ блокты жене электрлж схемаларын зерттеу жэне ецдеу, электр к;аушаздц1 к,урылгыларына к,ойылатын р;аушазддк ережелершщ талаптарын ескере отырып К.1Щ ныц белгш варианттары бойынша эксперимент зерттеудд жане салыстырмалы талдауды журпзу.

К,ойылран есептердщ шепплуг функциялауды талдау жэне белгш техникалык; шараларды практикада колдану жэне электр к,аушс13,ддгшщ теориясы, математикальщ жэне физикалык; улплеу жэне электр техникасыньщ теориялык, непздертщ (ЭТН) эд1стер1 непзшде орындалды.

Бул жумыста тау-кен енеркэабМц электр тораптарында электр кдушаздтн камтамасыз етудщ тэстлдер! мен курылрылары зерттелген. Электр тораптарындаиы электр ^аушазддп к;уралдары жумысыныц талдауы журпзиген жэне шунттаушы к;органыс теориясы бойынша 380 В окшауланган бейтарап кернеу торабы унпн талдамалык; байланыстар алынган.

Тау-кен енд1р1анде микроэлектроника элементтер1 непз^нде орындалган электр тораптарындаты электр к;аушаздтнщ ец жш кездесетш бузылуыньщ жардайын сезшетш автоматтандырылган

шунттык, к,орраныс сынак,талды жэне енпзыдь Алдын-ала патент алынга! к,органыс к;урылгысы зерттелдь Корраныстыц ¡ске тагайыншамасы жене щунтгау тшмдшпнщ жжтеушн анык,талды. К^осымша дроссель болмагандг жэне фазаны к,осуда адамныц фазалардыц б1реуше жугысып кеткенд« "фаза-жер" кернеушщ к,уламасы мандер1 алынды.

К,осымша дросселмен ей фазалы сешлуде кернеу к;уламасынш елшеу нэтижелер1 келт1р1лдь Тюмдшктщ кешецад керсетюгш шамась бойынша белгш сулбалармен салыстырранда, аппараттыц усынылатык сулбасыныц багалауы журпзьлдд.

Шунттаушы к;органыс к,урылрысыньщ к,аушаздш ережелер: талабына толыгырак, свйкес келетш, зак,ымданган фазаньге анык,тарышыш.щ жумыс к,аб1лет1, бурьюты белгш елшемдерге Караганда тораптьщ физикалык; улпсшде сарапталып, жаца багалау елшендер; математик алы к; жэне сараптык, непзделген шунттау ттмдшг! 97,3 % б1р фазалы сешлудд сезетш к,аз!рп элементгердеп ОПФ усынылды.

Есептис жэне белпленген экспериментах пайдалану аумагыне шунттаушы к,органыс ^урылгысыньщ ¿ске к;осылуы, Казахстан Республикасыныц нысандарыныц кернер 1 кВ детнп электр тораптарыныц ок;шауламалау параметрлершщ тура^ты децгейлерции ау^ымына толык; донекерленед!

Электрмен жабдьщтаудьщ узШстершен к,органыстык ажыратуларда, зиянды енд1р1спк азайту жэне сак,таушы к,орраныс бойынша, шунттаушы к,органыс к;урылгысыныц келеа блоктары мен жуйелерш енпзгенде, электр к,аушаздтнщ непзп талаптары к,анараттандырылады:

- 1^ыск,а мерз1мдд езш-ез! жоятын сей1лулерд1 бак;ылау жуйесп

- фазаларды ок,шаулаудьщ симметриялык, децгешн бак,ылау

жуйеа;

- жерге к,осарлы сешлуден к,органыс тутш (ей фазаньщ жанасуы);

- осы жуйелердд баск;аратын логика блогы.

©дделген К,1Щ —380 аппаратын керсетш-ен техникалык; эд1стемелер1 бойынша "Аксай" жэне "Молодежный" кендершщ 0.4 кВ жумыстык, торабына к,осу жолымен зерттеу мынаны керсетп, ярни к;ыск,а мерз1мдд езш-ез1 жоятын сейьлулерде торапты к,органыстык; ажырату, шараларына к;ойылдтын электр и,аушаздшнщ талаптарын ^анаБаттандырады жэне к,орранысты к;урады.

Resume

The issues examined in the dissertation paper concern to dangerous industries :ausing the electrical shock in networks with an isolated neutral a voltage up to 1 kV. These are mines, shafts, concentrating factories, oil-and-gas crafts and another, where protective switching-off can result in failures.

The theoretical researches and practical development of shunting protection, A'hich are based on automatic short circuit of a damaged phase to earth with subsequent ieshunting, allow to solve the problem of the person sparing protection as well as to -educe frequency and duration of breaks of electrosupply because of protective >witching-off. The available information for protective shunting devices confirms :ssential advantages of such way and its prospect unambiguously.

The goal of the present paper is development of the complex device of shunting protection as the basic facility of electrosafety on the mining works. The specified goal iefines the following primary tasks of researches:

- study and substantiation of the principles substitution and existing means of tiie electrosafety maintenance in the mining industry by the perspective way and protective shunting equipment;

- definition of the analytical dependences under the theory of shunting protection for networks with isolated neutral a voltage 380 V;

- development and investigation of block and electric circuit of the Protective Shunting Device (PSD), analysing of the comparative and experimental researches based on known PSD variants proceeding from Safety Rules requirements (SR.) to electrosafety devices.

These tasks, on a basis of functional analysis and practical application of existing leans and the theory of electrosafety and method of mathematical and physical lodelling and theoretical bases of electrical engineers, are solved.

In this research the ways and devices of an electrosafety in electric networks of le mining industry are investigated. The analysis of work of electrosafety means of lectric networks is carried out and analytical dependences under the theory of shunting rotection for networks with an isolated neutral a voltage 380 V are received.

The automated device of the protective shunting reacting on the most frequently ccurred cases of electrosafety infringement in electric networks, executed on the basis f microelectronic technics elements is tested and applied in the mining industry.

The protection device, on which the preliminary patent is received, is ivestigated. The settings of the device operation and the coefficient of shunting Ticiency are determined. The values of the voltage swing " phase - earth " at a contact f the person to one of phases at absence of an additional throttle and in case of its rning on are received. Results of voltage swing meters at biphase outflow with an iditional throttle are given. The estimation of the offered circuit of the device in jmparison with known circuits by the value of integrated efficiency indicator is carried it.

The new estimated criterion of the damaged phase determinant efficiency, whic is more full appropriate to requirements of Safety Rules and Protective Shunting Devic than criteria known earlier, is mathematically and experimentally proved. The univers: damaged phase determinant on the modern elements, reacting on single-phase outfloi with shunting efficiency 97,3 %, which is confirmed experimentally on physical modi of a network, is offered.

Calculated and set experimentally the operational zone of PSD actuation : completely entered in a range of steady levels of parameters of the electric network isolation by a voltage up to 1 kW of the objects of the Republic of Kazakhstan.

The basic requirements of electrosafety on sparing protection and industrial requirements for the damage reduction caused by breaks of electrosupply at protective switching-off are satisfied in case of introduction of the following blocks and systems i PSD into:

- monitoring system of the short-term self-avoiding leakage;

- monitoring system of a symmetric level of phases isolation;

- protection unit against double leakage to the earth (a contact of two phases);

- logic block managing these systems.

The tests of developed device PSD-380 by its connection to a working network c 0,4 kV of the mines "Aksay " and "Molodjozhniy" by the procedure according to devic description manual have shown that it meets the requirements of electrosafety to mear of network protective switching-off at short-term self-avoiding leakage and crcatc sparing protection.