Technik_gor_podziemnego_311[15].Z2.06

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Maszyny górnicze w górniczym środowisku pracy. Elektryfikacja kopalń

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Rozdzielnie napięcia

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Transformatory kopalniane

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Zabezpieczenia elektryczne stosowane w procesie wydobywczym

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Trakcja elektryczna

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Oświetlenie elektryczne podziemi kopalń

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Ochrona przed raŜeniem prądem

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu podstawowej wiedzy o sieciach

elektrycznych i urządzeniach elektrycznych stosowanych w górnictwie podziemnym,
przepisach i zasadach ich budowy i eksploatacji.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

−

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

−

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści,

−

wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

−

literaturę uzupełniającą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

311[15].Z2

Eksploatacja maszyn i urządzeń

górniczych

311[15].Z2.01

Dobieranie maszyn do urabiania

i ładowania

311[15].Z2.02

UŜytkowanie urządzeń

transportowych

311[15].Z2.03

UŜytkowanie maszyn i urządzeń

do zabezpieczenia wyrobisk

311[15].Z2.04

Eksploatowanie układów

sterowania, sygnalizacji i łączności

311[15].Z2.05

Eksploatowanie urządzeń do

wzbogacania i przeróbki

mechanicznej kopalin

311[15].Z2.06

UŜytkowanie sieci i urządzeń

elektrycznych w wyrobiskach

górniczych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

stosować jednostki układu SI,

−

przeliczać jednostki,

−

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu elektrotechniki i elektroniki,

−

rozróŜniać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki,

−

rozróŜniać elementy obwodu elektrycznego,

−

odczytywać schematy prostych układów elektrycznych i elektronicznych,

−

charakteryzować wymagania dotyczące bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach
elektrycznych,

−

łączyć układy elektryczne i elektroniczne zgodnie ze schematem,

−

wyjaśniać działanie prostych układów elektrycznych i elektronicznych na podstawie ich
schematów,

−

korzystać z róŜnych źródeł informacji,

−

obsługiwać komputer,

−

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

sklasyfikować maszyny i urządzenia elektryczne stosowane w górnictwie,

−

zinterpretować właściwości techniczno–ruchowe maszyn elektrycznych stosowanych
w podziemiach kopalń,

−

scharakteryzować zadania stacji transformatorowych i prostownikowych,

−

scharakteryzować pojazdowe stacje transformatorowe i prostownikowe,

−

scharakteryzować rodzaje sterowań elektrycznych maszyn górniczych w podziemiach
kopalń,

−

scharakteryzować układ elektryczny elektrowozu kopalnianego,

−

scharakteryzować sieci niskiego i wysokiego napięcia stosowane w kopalniach,

−

scharakteryzować sposoby oświetlania wyrobisk górniczych,

−

zastosować urządzenia zabezpieczeń elektrycznych w maszynach i urządzeniach,

−

zastosować zasady ochrony przed poraŜeniem prądem od trakcji elektrycznej,

−

przedstawić zasady likwidacji prądów błądzących w wyrobiskach kopalnianych,

−

scharakteryzować cechy dopuszczeniowe obudów maszyn i urządzeń elektrycznych,

−

rozróŜnić obudowy maszyn i urządzeń zaleŜnie od znaku dopuszczenia,

−

obsłuŜyć wyłącznik ognioszczelny,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy i zabezpieczenia przeciwpoŜarowego
podczas uŜytkowania sieci i urządzeń elektrycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1.

Maszyny

górnicze

górniczym

środowisku

pracy.

Elektryfikacja kopalń

4.1.1.

Materiał nauczania

Podziemne  wyrobiska  ze  względu  na  zagroŜenie  metanowe  dzielimy  na  pomieszczenia
niemetanowe,  bezpieczne  pod  względem  wybuchowym,  oraz  pomieszczenia  metanowe.
Określa  się  dwie  zasadnicze  grupy  urządzeń  elektrycznych,  do  stosowania  w  tych
pomieszczeniach:

−

dla pomieszczeń o stopniu niebezpieczeństwa „a” –urządzenia o budowie osłaniającej
maszyny i aparaty przed dostępem do części wiodących prąd, przed pyłem, wodą kapiącą
i tryskającą itp., zaleŜnie od stopnia osłony;

−

dla  pomieszczeń  o  stopniu  niebezpieczeństwa  „b”  oraz  „c”  –urządzenia  o  budowie
przeciwwybuchowej  zabezpieczającej  przy  budowie  wzmocnionej  przed  powstaniem
iskrzenia,  łuku  elektrycznego  czy  niebezpiecznego  przegrzania  mogącego  spowodować
wybuch  metanu,  a  przy  budowie  ognioszczelnej  przed  przedostaniem  się  wybuchu
powstałego  wewnątrz  maszyny  czy  aparatu  na  zewnątrz  do  otaczającej  atmosfery
wybuchowej.

Pomieszczenia  bezpieczne  pod  względem  wybuchowym.  Do  pomieszczeń tych zalicza się
wszystkie  pomieszczenia  w  kopalniach  niemetanowych  oraz  te  pomieszczenia  w  kopalniach
metanowych,  w  których  nagromadzenie  się  mieszaniny  wybuchowej  metanu  a  tym  samym
moŜliwość  wybuchu  jest  wykluczona.  Zgodnie  z  przepisami  te  pomieszczenia  zalicza  się  do
pomieszczeń o stopniu niebezpieczeństwa „a”. Zawartość metanu w powietrzu nie moŜe w nich
przekroczyć 0.5% objętościowo.

Pomieszczenia niebezpieczne pod względem wybuchowym. Do pomieszczeń niebezpiecznych
pod względem wybuchowym naleŜą:

−

pomieszczenia ze stopniem niebezpieczeństwa „b”, tj. takie, w których istnieje moŜliwość
tworzenia  się  mieszanin  wybuchowych,  jednak  w  normalnych  warunkach  przewietrzania
nie  ma  w  nich  niebezpieczeństwa  wybuchu,  a  samo  przewietrzanie  ich  jest  niezawodne.
W  pomieszczeniach  o  stopniu  niebezpieczeństwa  „b”  ilość  metanu  w  powietrzu
w normalnych warunkach przewietrzania moŜe osiągnąć najwyŜej 1% objętościowo,

−

pomieszczenia  ze  stopniem  niebezpieczeństwa  „c”  tj.  takie,  w  których  stale  istnieje
moŜliwość  tworzenia  się  mieszaniny  wybuchowej  metanu.  Do  pomieszczeń  o  stopniu
niebezpieczeństwa  „c”  naleŜą  takie  wyrobiska  wybierkowe  i  inne,  w  których  zawartość
metanu, nawet przy prawidłowych warunkach wentylacji, moŜe osiągnąć więcej niŜ 1%.
W  pomieszczeniach  o  stopniu  niebezpieczeństwa  „b”  oraz  „c”  moŜna  stosować  tylko

urządzenia  przeciwwybuchowe,  które  są  bezpieczne  wobec  metanu.  Przepisy  [8]  określają
równieŜ  zasady  stosowania  i  nastaw  zabezpieczeń  w  wyrobiskach  zagroŜonych  wybuchem
pyłu  węglowego,  §624  pkt.4  Rozporządzenia  wymaga  aby  dobór  nastaw  zabezpieczeń
zwarciowych  i  przeciąŜeniowych  w  pomieszczeniach  zaliczonych  do  klasy  B  zagroŜenia
wybuchem  pyłu  węglowego  odpowiadał  takim  samym  rygorom  jak  dla  urządzeń  i  sieci
instalowanych  w  pomieszczeniach  zaliczonych  do  stopnia  „b”  lub  „c”  niebezpieczeństwa
wybuchu metanu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wszystkie wyrobiska podziemne charakteryzuje:

−

wysoki stopień zawilgocenia i zapylenia,

−

ograniczona przestrzeń,

−

niedostateczne przewietrzanie,

−

złe warunki oświetleniowe.

Wysoki  stopień  zawilgocenia  i  zapylenia  wymaga  stosowania  określonych  materiałów
izolacyjnych  (nie  nasiąkliwych)  w  urządzeniach  elektrycznych  oraz  uŜywania  osłon
zamkniętych, chroniących aparaturę przed wodą i pyłem.

Ograniczona  przestrzeń  (rozmiarem  wyrobiska)  wymaga  rozwiązań  konstrukcyjnych
urządzeń elektrycznych o moŜliwie małych wymiarach skrajnych i łatwych do transportu.

Niedostateczne  przewietrzanie,  wraz  ze  wzrostem  temperatury  otoczenia,  niekorzystnie
wpływa  na  warunki  pracy  maszyn  i  aparatów,  zmniejszając  trwałość  izolacji  i  zwiększając
zagroŜenie poŜarowe.

Złe  warunki  oświetleniowe  wymagają  takich  rozwiązań  konstrukcyjnych  aparatury,  aby  do
minimum  ograniczyć  wszelkie  manipulacje  przez  zastosowanie  róŜnego  rodzaju  blokad
mechanicznych  i  elektrycznych,  uniemoŜliwiających  bądź  ograniczających  popełnianie
błędów przez obsługę.

Charakter produkcji oddziałów wydobywczych, wymaga stałego przemieszczania

urządzeń  elektrycznych  w  miarę  postępu  robót  górniczych.  Warunki  te  powodują  stawianie
szczególnie  duŜych  wymagań  w  zakresie  zabezpieczeń  obsługi  przed  raŜeniami
elektrycznymi.  Podział  pomieszczeń,  w  których  instalowane  są  urządzenia  elektryczne,
uwzględnia niebezpieczeństwo wybuchu, niebezpieczeństwo raŜenia oraz moŜliwość dostępu
do  urządzeń  osób  postronnych.  Podziałem  podstawowym  jest  podział  ze  względu  na
niebezpieczeństwo wybuchu, według którego rozróŜnia się:

−

pomieszczenia bezpieczne pod względem wybuchowym,

−

pomieszczenia niebezpieczne pod względem wybuchowym.
Pod względem niebezpieczeństwa raŜenia pomieszczenia dzielimy na:

−

pomieszczenia zwykłe, nie wykazujące zwiększonego niebezpieczeństwa raŜenia,

−

pomieszczenia ze zwiększonym niebezpieczeństwem raŜenia,

−

pomieszczenia szczególnie niebezpieczne.
Wszystkie pomieszczenia, w których zainstalowane są urządzenia elektryczne, naleŜą do

pomieszczeń ruchu elektrycznego. Ze względu dostęp do pomieszczeń ruchu elektrycznego
osób niepowołanych rozróŜnia się pomieszczenia:

−

ruchu elektrycznego zamknięte,

−

ruchu elektrycznego otwarte,

−

ruchu elektrycznego ogólnie dostępne.
Zwiększone niebezpieczeństwo raŜenia prądem elektrycznym moŜe wystąpić szczególnie:

−

w pomieszczeniach wilgotnych, w których względna wilgotność powietrza moŜe
długotrwałe przekraczać 75%,

−

w pomieszczeniach mokrych, w których względna wilgotność powietrza jest stale bliska
100% i w których strop, ociosy i spąg pokryte są skroploną parą wodną lub wodą
przenikającą z otaczających skał.
Wyrobiska

podziemne

moŜna

następująco

uszeregować

pod

względem

niebezpieczeństwa raŜenia,( począwszy od najbardziej niebezpiecznych):

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

rząpia szybowe,

−

zbiorniki i kanały wodne,

−

mokre szyby,

−

wszystkie przodki o róŜnych stopniach wilgotności,

−

komory pomp oddziałowych,

−

chodniki odstawowe oddziałowe,

−

komory transformatorów i rozdzielni,

−

komory pomp odwadniania głównego,

−

podszybia i główne przekopy,

−

warsztaty i zajezdnie.
Do odrębnej grupy naleŜą chodniki i przekopy, którymi odbywa się przewóz

lokomotywami elektrycznymi z drutem jezdnym.

Porównanie i zakres stosowania energii elektrycznej, energii spręŜonego powietrza

oraz energii hydraulicznej do napędu maszyn górniczych. Rozwój

górnictwa

oraz

zapotrzebowania  na  węgiel  i  wynikająca  stąd  potrzeba  wzrostu  wydajności  zakładów
górniczych  wymagał  wprowadzenia  mechanizacji  robót.  Nowe  konstrukcje  maszyn
górniczych  i  przystosowanych  do  nich  górniczych  urządzeń  elektrycznych  spowodował
powszechność stosowania napędu elektrycznego w górnictwie węglowym. Ograniczenia przy
elektryfikacji  występują  jedynie  w  kopalniach  silnie  metanowych  i  kopalniach  bardzo
mokrych.  Wynikiem  tych  ograniczeń  jest  konieczność  stosowania  napędu  pneumatycznego.
Pracę  urządzeń  oraz  napędów  elektrycznych  w  kopalni  w  porównaniu  z  urządzeniami
pneumatycznymi, cechują następujące zalety:

−

przeciąŜalność źródła energii,

−

małe straty przy przenoszeniu energii i jej uŜytkowaniu,

−

łatwość uzyskania rezerw mocy oraz zwiększenia zakresu zasilania,

−

moŜliwość zdalnego sterowania maszynami oraz automatyzacji pracy maszyn,

−

moŜliwość dobrego oświetlenia miejsca pracy.
Ogólna średnia sprawność urządzeń elektrycznych wynosi 65%. Ogólna średnia

sprawność urządzeń i instalacji powietrza spręŜonego jest o wiele gorsza i wynosi około 8%,
porównując  obie  ogólne  sprawności  otrzymuje  się  stosunek  1  :  8  na  korzyść  napędu
elektrycznego.  Sprawność  silników  pneumatycznych  spada  wraz  ze  stopniem  zuŜycia  ich
elementów, w przypadku silnika elektrycznego spadek sprawności praktycznie nie występuje.
Dodatkowo  w  rurociągach  występują  straty  powietrza  spowodowane  nieszczelnością,
zmianami  przekroju  przewodów,  koniecznością  stałego  tłoczenia  powietrza  do  przewodów,
nawet  w  czasie  postojów  maszyn.  Napędy  hydrauliczne  w  zastosowaniu  do  maszyn
górniczych,  szczególnie  w  zakresie  sterownia  i  regulacji  mechanizmów  napędu  o  ruchu
liniowym,  czy  zasilania  obudów  zmechanizowanych,  charakteryzują  się  wieloma  zaletami
zarówno w stosunku do napędu pneumatycznego jak i elektrycznego jednak złoŜoność układu
hydraulicznego  w  stosunku  do  napędu  elektrycznego  jak  równieŜ  względy  bezpieczeństwa
(ciśnienie  robocze  układów  hydraulicznych,  konieczność  zastępowania  łatwopalnego  oleju),
a  szczególnie  precyzyjna  aparatura  rozdzielcza,  sterująca  i  kontrolna,  podnoszą  znacznie
zarówno  koszty,  złoŜoność,  jak  i  skłonność  układu  do  awarii.  W  nowo  projektowanych
i uruchamianych  oddziałach  wydobywczych,  napęd  elektryczny  maszyn  górniczych  jest
rozwiązaniem  najbardziej  racjonalnym.  Przy  poziomie  dobowego  wydobycia  rzędu  kilku
tysięcy  ton  z  jednej  ściany  konieczne  staje  się  stosowanie  nowoczesnych,  wysokowydajnych
kompleksów  ścianowych  których  łączna  moc  często  dochodzi  do  1000  kW.  Ze  względów
technicznych  stosowanie  napędów  hydraulicznych  jak  równieŜ  pneumatycznych  jest
nieracjonalne.  Konstrukcja  silników  ognioszczelnych  umoŜliwia  stosowanie  ich  do  napędu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

maszyn  górniczych  w  wyrobiskach  metanowych.  Zastosowanie  nowoczesnej  aparatury
łączeniowej  z  obwodami  iskrobezpiecznymi,  ekranowanymi  przewodami  oponowymi,
zabezpieczeń  ziemnozwarciowych  w  sieci  wysokiego  napięcia  oraz  zabezpieczeń
upływnościowch w sieciach niskiego napięcia pozwala na stosowanie napędów elektrycznych
z duŜym marginesem bezpieczeństwa w kopalniach silnie metanowych

Elektryfikacja kopalń

silnie metanowych wymaga spełnienia szeregu warunków. NaleŜą do nich między innymi:

−

zapewnienie prawidłowego przewietrzania wyrobisk z ciągłą kontrolą metanu
w określonych punktach wyrobiska,

−

samoczynne wyłączanie urządzeń elektrycznych w przypadku wystąpienia zaburzeń
w prawidłowym przewietrzaniu,

−

ograniczenie pojemnościowych prądów ziemnozwarciowych w sieciach wysokiego
napięcia oraz wprowadzenie selektywnych zabezpieczeń ziemnozwarciowych,

−

wprowadzenie w sieciach niskiego napięcia systemu zabezpieczeń upływnościowych
w celu wykrywania uszkodzeń izolacji,

−

powszechne stosowanie przewodów oponowych ekranowanych,

−

stosowanie

nowoczesnego

przeciwwybuchowego

wyposaŜenia

elektrycznego

z obwodami iskrobezpiecznymi,

−

prowadzenie systematycznej kontroli i konserwacji sieci, maszyn i aparatury elektrycznej.

Rola elektryfikacji w programie automatyzacji procesu wydobycia węgla
W  kopalni  zelektryfikowanej,  automatyzacja  pracy  maszyn  i  urządzeń  jest  naturalną
konsekwencją  rozwoju  istniejącego  wyposaŜenia  elektrycznego  i  sprowadza  się  do
uzupełnienia go dodatkowymi elementami kontroli i sterowania. Podstawą automatyzacji jest
sieć  zasilająca  kablowa  oraz  aparatura  łączeniowa,  szczególną  rolę  odgrywają  wyłączniki
stycznikowe

manewrowe,

stanowiące

podstawowy

element

sterowania

silnikami

elektrycznymi.  Punktem  wyjścia  do  kompleksowej  automatyzacji  pracy  maszyn  i  urządzeń
w kopalni  jest  automatyzacja  zasilania  odbiorników  prądu  przemiennego  i  prądu  stałego.
Zdanie  to  rozwiązano  poprzez  wprowadzenie  automatycznych  stacji  transformatorowych
oddziałowych  oraz  automatycznych  stacji  prostownikowych.  Stanowią  one  podstawę
zapewniającą  ciągłość  zasilania  w  procesie  wydobywczym.  Nie  mniej  istotnymi
urządzeniami,  zapewniającymi  bezpieczeństwo,  a  takŜe  utrzymanie  ruchu  zakładu,stanowi
zautomatyzowane  wyposaŜenie  elektroenergetyczne  urządzeń  odwadniania  głównego  oraz
oddziałowego.  W  automatyzacji  przenośników  podstawowym  elementem  łączeniowym  jest
łącznik  stycznikowy  w  układzie  uniwersalnym,  do  sterowania  lokalnego  i  zdalnego
maszynami  górniczymi.  Zastosowanie  łącznika  stycznikowego  do  sterowania  centralnego
pozwala na budowę ciągów przenośnikowych lub zespołów maszynowych. Współczesne typy
łączników  stycznikowych  wyposaŜone  są  w  układy  umoŜliwiające  zrealizowanie  pełnej
automatycznej

współpracy

maszyn

(kombajnów,

przenośników

cianowych

oraz

podścianowych) tworzących kompleks ścianowy, z zapewnieniem odpowiedniego poziomu
bezpieczeństwa poprzez stosowanie odpowiednich blokad zabezpieczających. Obwody
pomiarowe,

zabezpieczenia

przeciąŜeniowe,

zwarciowe,

takŜe

zabezpieczenia

upływnościowe,  układy  sygnalizacji  ostrzegawczej  i  łączności  w  ścianie,  stanowią
wyposaŜenie  maszyn  i  urządzeń  w  oddziale,  jednocześnie  stanowią  elementy  automatyki
przemysłowej.

Zasilanie kopalń. Zgodnie z obowiązującymi przepisami, zakład górniczy powinien mieć co
najmniej dwa zasilania z niezaleŜnych źródeł energii przy czym:

−

jedno zasilanie jako podstawowe powinno pokrywać pełne zapotrzebowanie mocy
zakładu górniczego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

drugie zasilanie jako rezerwowe powinno być wystarczające co najmniej do pokrycia
mocy głównych wentylatorów, maszyn wyciągowych niezbędnych do wyjazdu załogi,
pomp odwadniania głównego oraz stacji odmetanowania –w sumie jednak nie mniej niŜ
70% pełnego zapotrzebowania mocy zakładu górniczego

Rys. 1. Uproszczony schemat zasilania kopalni (powierzchnia) [5, s. 471]

Podziemne  urządzenia  elektromaszynowe  zasilane  są  z  powierzchniowej  sieci  wysokiego
napięcia,  napięciem  6000  V.  Energia  elektryczna  doprowadzana  jest  kablami  do  rozdzielni,
z których  następuje  dalszy  jej  rozdział.  RozróŜnia  się  rozdzielnie  przyszybowe,  instalowane
w pobliŜu szybów, którymi doprowadzone są kable zasilające z powierzchni, oraz rozdzielnie
oddziałowe.  Rozdzielnie  przyszybowe,  z  których  zasilane  są  pompy  głównego  odwadniania
oraz  oddziały  wydobywcze,  nazywają  się  rozdzielniami  podstawowymi  lub  rozdzielniami
głównymi.  Rozdzielnie  instalowane  w  oddziałach  górniczych  dzielą  się  na  rozdzielnie
oddziałowe  końcowe  oraz  rozdzielnie  pośrednie.  Rozdzielnie  końcowe  stanowią  ostatnie
ogniwo  podziemnej  sieci  kablowej  wysokiego  napięcia.  Wykorzystanie  techniki  cyfrowej
i mikroprocesorowej  pozwala  na  kontrolę  stanu  pracy  systemu  energetycznego  kopalni,
kontrolę parametrów zasilania, optymalizację pracy, jak równieŜ wczesne wykrywanie stanów
awaryjnych  ze  stanowiska  dyspozytorskiego.  Rys.  2  przedstawia  schemat  blokowy  takiego
systemu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2. System nadzoru energetycznego kopalni ERGON [8, s. 247]

Linie kablowe, rodzaje i budowa przewodów.

W urządzeniach elektrycznych oraz do rozprowadzania energii elektrycznej uŜywane są

róŜnego rodzaju przewody elektryczne. Ogólnie przewody dzielimy na:

−

przewody elektroenergetyczne przeznaczone do instalacji energetycznych (rozsył energii,
zasilanie odbiorników siły i oświetleniowych),

−

przewody teletechniczne przeznaczone do instalacji w urządzeniach telekomunikacyjnych
(telefonicznych, sygnalizacyjnych i radiofonicznych),

−

druty nawojowe stosowane głównie do uzwojeń maszyn elektrycznych.
Przewody elektroenergetyczne, dzielimy ze względu na sposób ich instalowania na:

−

przewody do instalacji stałej,

−

przewody do odbiorników ruchomych.
W zaleŜności od budowy przewodów rozróŜniamy:

−

przewody gołe,

−

przewody izolowane.
Przewody gołe nie mają izolacji. Mogą być wykonane w postaci drutu, linki, płaskownika

itp.  Przewody  gołe  stosuje  się  w  ruchu  elektrycznym  kopalni  do  sieci  napowietrznych,
w rozdzielniach  (głównie  jako  szyny  zbiorcze),  jako  przewody  jezdne  w  przewodzie
lokomotywowym oraz jako przewody uziemiające. Przewody izolowane mają część metalową,
zwaną  Ŝyłą,  którą  pokrywa  materiał  izolacyjny.  śyła  przewodu  moŜe  być  jednolita,  czyli
jednodrutowa,  lub  teŜ  skręcona  z  pewnej  liczby  drutów  (linka).  Stosowane  są  linki  sztywne,
składające  się  z  małej  liczby  grubych  drutów,  oraz  linki  giętkie,  składające  się  z  duŜej  liczby
cienkich  drutów.  Do  wyrobu  Ŝył  i  przewodów  uŜywa  się  najczęściej  miedzi  elektrolitycznej.
Przewodność  linek  jest  mniejsza  niŜ  przewodność  drutu,  gdyŜ  droga  przepływu  prądu  przez
poszczególne  druty  linki  jest  dłuŜsza  niŜ  w  drucie  prostym  o  tej  samej  długości  co  linka.
W podziemiach  kopalń  instaluje  się  głównie  przewody  miedziane.  Do  izolacji  Ŝył  przewodów
izolowanych  i  kabli  uŜywa  się  oliwinitu  lub  polietylenu  (moŜna  jeszcze  spotkać  kable  starych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

instalacji izolowane papierem nasyconym olejem lub gumą). Kable nadają się przede wszystkim
do  układania  w  ziemi,  w  kanałach,  w  wodzie  itp.  KaŜdy  przewód  i  kabel  jest  zbudowany  na
określone  najwyŜsze  napięcie  robocze,  które  nazywamy  jego  napięciem  znamionowym.
Poszczególne  rodzaje  przewodów  i  kabli  róŜnią  się  budową,  która  decyduje  o  moŜliwości  ich
zastosowania w róŜnych warunkach. Kable oznaczane są symbolem literowym, który pozwala
na  określenie  ich  budowy  i  właściwości  oraz  symbolem  cyfrowym,  który  podaje  napięcie
znamionowe, liczbę Ŝył i ich przekrój. Poszczególne litery symbolu oznaczają:

−

K – kabel o Ŝyłach miedzianych o izolacji i powłoce papierowej

−

Y – umieszczone przed K oznacza powłokę polietylenową, a po K izolację polwinitową.
YKY – kabel elektroenergetyczny z Ŝyłami miedzianymi o izolacji i powłoce z polwinitu.

−

A – umieszczone przed literą K oznacza kabel z Ŝyłami wykonanymi z aluminium,
umieszczone na końcu symbolu literowego oznacza zewnętrzną osłonę z materiału
włóknistego

−

YKG – kabel elektroenergetyczny z Ŝyłami miedzianymi o izolacji z polwinitu i powłoce
z ołowiu

−

X – na zasadach analogicznych do Y oznacza odpowiednio powłokę lub izolację
polwinitową

−

Al – umieszczone przed K oznacza powłokę aluminiową

−

S – umieszczone po X oznacza izolację z polietylenu usieciowanego

−

Ft – pancerz z taśm stalowych

−

Fp – pancerz z drutów stalowych płaskich

−

Fo – pancerz z drutów stalowych okrągłych

−

Ap – pancerz z drutów aluminiowych płaskich

−

y – umieszczone na końcu symbolu literowego oznacza osłonę polwinitową na
opancerzeniu

−

k – osłona z taśm polwinitowych

−

H – umiejscowiony przed literą K lub AK oznacza kabel o Ŝyłach ekranowanych
(Hochstadtera)

−

c – umieszczone po X oznacza izolację z polietylenu ciepłoodpornego, a po Y oznacza
powłokę z polwinitu ciepłoodpornego

−

n – kabel z syciwem nie ściekającym

−

– umieszczone przed literą H oznacza kabel trójpłaszczowy

−

o – umieszczone na końcu symbolu oznacza Ŝyłę ochronną

−

p – umieszczone na końcu symbolu oznacza kabel z Ŝyłami probierczymi

−

T – na końcu symbolu kabel przeznaczony do pracy w warunkach tropikalnych

Przykłady oznaczeń niektórych kabli elektroenergetycznych:

−

AK – kabel z Ŝyłami aluminiowymi goły ( bez pancerza, osłony i izolacji)

−

YKYFpy 1kV 4x120 mm

– kabel miedziany o izolacji i powłoce polwinitowej,

z pancerzem z płaskich drutów stalowych, zewnętrzna osłona polwinitowa, na napięcie
1 kV posiadający cztery Ŝyły robocze o przekroju 120 mm

−

3HAKFtA 15kV 3x240 mm

– kabel trójpłaszczowy, ekranowany o Ŝyłach roboczych

z aluminium i izolacji papierowej nasyconej olejem, powłoce z ołowiu i pancerzu z taśm
stalowych z zewnętrzną osłoną włóknistą na napięcie 15 kV, trzyŜyłowy o przekroju
pojedynczej Ŝyły 240 mm

Poszczególne typy przewodów wyrabia się o róŜnych przekro-

jach. Przekroje przewodów elektroenergetycznych są znormalizowane i stopniowane
(tablica 3).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1. Przekroje fabryczne i dopuszczalne obciąŜenie przewodów miedzianych [5, s. 328]

Przekrój
znamionowy
przewodu mm

Największe dopuszczalne
trwałe natęŜenie prądu A

0,75

1,5

2,5

115

143

178

220

265

120

320

150

355

185

405

240

480

300

555

W górnictwie odpowiedni dobór przekroju przewodu na nagrzewanie ma szczególnie

znaczenie  z  uwagi  na  istniejące  niebezpieczeństwo  poŜarów  i  wybuchów  .Temperatura
nagrzania  przewodu  zaleŜy  m.in.  w  znacznej  mierze  od  warunków  chłodzenia.  Za
dopuszczalny  stopień  nagrzania  przewodu  przyjmuje  się  temperaturę  o  20°C  wyŜszą  niŜ
temperatura  otoczenia.  Dopuszczalne  obciąŜenie  przewodów  jest  zaleŜne  od  czasu  trwania
obciąŜenia. Przepisy ustalają trzy rodzaje obciąŜenia:

−

obciąŜenie ciągłe,

−

przerywane,

−

obciąŜenie dorywcze.
W górnictwie traktuje się wszystkie przewody elektryczne jako stale obciąŜone.

Przewody aluminiowe moŜna obciąŜać prądem o wartości do 80% natęŜenia prądu
dopuszczalnego dla przewodu miedzianego o takim samym przekroju.

Rodzaje i budowa znormalizowanych przewodów oponowych górniczych

Rys. 3. kabla z Ŝyłami a) okrągłymi, b) sektorowymi [6, s. 118]

Przewody zasilające górnicze maszyny do urabiania i ładowania oraz przenośniki

w wyrobiskach eksploatacyjnych i w przodkach robót przygotowawczych są w szczególny
sposób naraŜone na uszkodzenia mechaniczne. Wymagania w stosunku do kabli zasilających
są szczególnie wysokie. Maszyny stacjonarne, pracujące jednym miejscu, są zasilane kablami

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

opancerzonymi.  Konstrukcja  tych  kabli  zapewnia  im  wytrzymałość  na  uszkodzenia
mechaniczne przez stosowanie opancerzenia. Jednak w przypadku zasilania maszyn ręcznych
i  ruchomych,  wymagających  przewodów  giętkich  nie  znajdują  one  zastosowania.  Górnicze
maszyny  ręczne  (wiertarki)  i  ruchome  (kombajny,  ładowarki  itp.)  muszą  być  zasilane
przewodami giętkimi (elastycznymi), przystosowanymi do mobilnej pracy zasilanych maszyn,
mającymi  ponadto  duŜą  wytrzymałość  mechaniczną  na  zerwanie,  zgniecenie  i  ścieranie,
jednocześnie zapewniającymi odpowiedni stopień bezpieczeństwa przed poraŜeniem obsługi.
Warunki  spełniają  przewody  zbudowane  w  osłonie  z  mocnej  gumowej  opony  zwane
przewodami oponowymi górniczymi OG.

Znormalizowane przewody oponowe górnicze OG produkowane jako przewody:

−

czteroŜyłowe (trzy Ŝyły robocze i jedna uziemiająca),

−

pięcioŜyłowe (trzy Ŝyły robocze, jedna uziemiająca i jedna sterująca),

−

siedmioŜyłowe (trzy Ŝyły robocze, jedna uziemiająca i trzy sterujące),

Rys. 4.przewód oponowy górniczy OG czteroŜyłowy

1 – ocynowane Ŝyły miedziane, 2 – przekładka gumowa w kształcie krzyŜa maltańskiego,

3 – izolacja gumowa, 4 – opona gumowa [5, s. 331]

Podobnie  jak  przewody  OG  zwykłe  są  równieŜ  zbudowane  przewody  oponowe  górnicze
w oponie z gumy trudno–palnej, oznaczone symbolem OnG. Ich wadą jest, Ŝe są nieco mniej
elastyczne  od zwyczajnych przewodów OG. Oprócz przewodów OG i OnG produkowane są
równieŜ przewody oponowe ekranowane, oznaczone symbolem OGek oraz OnGek. Przewody
te  są  stosowane  do  zasilania  górniczych  maszyn  przodkowych  z  układami  elektrycznymi
zabezpieczającymi  obsługę  maszyn  przed  raŜeniem  prądem.  Przewody  oponowe  górnicze  są
budowane  na  napięcie  znamionowe  1000  V.  Przekroje  przewodów  oponowych  są  tak
dobrane, Ŝe ich wytrzymałość mechaniczna jest wystarczająca dla przewidzianych warunków
pracy.

Instalacja przewodów i kabli górniczych

Na rys. 26 przedstawiono sposób zawieszania przewodów oponowych na obudowie

drewnianej i stalowej. W ścianach, część ruchomą przewodu zasilającego kombajn ścianowy
prowadzi się w układaku ochronnym oraz zabezpiecza przed przekroczeniem dopuszczalnej
siły rozciągającej określonej przez producenta kabla.

Rys. 5. Sprzęgnik do łączenia kabli oponowych [

5, s. 335

]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przy prowadzeniu kabli w wyrobiskach podziemnych naczelną zasadą jest zabezpieczenie

kabli  przed  uszkodzeniem  mechanicznym.  Z  tych  powodów  aby  uniknąć  zagroŜeń
mechanicznych oraz ze względu na prądy błądzące zabronione jest układanie kabli na spągu,
zakopywanie  lub  układanie  między  szynami,  kable  tak  ułoŜone  są  naraŜone  na  uszkodzenia
wywołane  działaniem  prądów  błądzących,  wody  kopalnianej.  Kable  naleŜy  prowadzić  na
wysokości  zabezpieczającej  je  przed  uderzeniami  wozów,  maszyn  i  narzędzi.  W  przypadku
niebezpieczeństwa  uszkodzenia  kabli,  naleŜy  w  celu  ochrony  zabezpieczyć  je  drewnem  lub
blachą.

Rys. 6. Sposoby zawieszania przewodów oponowych na obudowie drewnianej i stalowej [

5, s. 333]

Kable w wyrobiskach z obudową murową zawiesza się w odstępach od 2 do 4 m za

pomocą wieszaków przedstawionych na rys. 7 (w zaleŜności od istniejących warunków), które
są wyłoŜone papą. W wyrobiskach z obudową drewnianą układa się kable na podpórkach
drewnianych lub stalowych przymocowanych do stojaków, jak to uwidoczniono na rys. 6.
Podpórki powinny być budowane w odległości 2 do 4 m w sposób umoŜliwiający ewentualną
szybką wymianę i przeniesienie kabla w inne miejsce pracy.

Rys. 7. Mocowanie kabli w chodnikach i przekopach, a) do stropu, b) do ociosu wyrobiska [

5 s. 346]

Kable energetyczne i teletechniczne instaluje się zarówno na powierzchni, jak

i  w  podziemiach  kopalni.  Na  powierzchni  kable  prowadzi  się  w  specjalnych  kanałach
kablowych  lub  układa  w ziemi.  W  szybach  i  szybikach  prowadzi  się  kable  w  przedziałach
instalacyjnych  oddzielonych  od  przedziałów  wydobywczych.  Kabel  jest  mocowany
w  specjalnych  wieszakach  kablowych,  wmurowanych  do  obmurza  szybowego  lub  teŜ
przymocowanych  do  konstrukcji  lub  zbrojenia  szybu.  Na  rys.  8  przedstawiono  najczęściej
stosowane  wieszaki  kablowe.  Wkładki  i  podkładki  drewniane  w  wieszakach  kablowych  są
wykonane z drewna twardego nasyconego materiałem impregnującym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 8. Sposób mocowania kabli w szybach i szybikach [

5, s. 346]

W wyrobiskach o nachyleniu do 45° naleŜy instalować kable w pancerzu z drutów

stalowych. We wszystkich przypadkach, gdzie występuje moŜliwość napręŜeń rozciągających
kabel,

stosuje

się

niezaleŜnie

wielkości

nachylenia

kabel

pancerzu

z drutów lub taśm stalowych.

Kable na podporach muszą być ułoŜone z zachowaniem nieduŜego zwisu. Kategorycznie

zabrania  się  zawieszania  kabli  na  gwoździach  lub  hakach  wbitych  do  ścian  lub  obudowy
chodnika.  Ze  względu  na  bezpieczeństwo  ludzi,  prowadzenie  kabli  w  wyrobiskach
podziemnych  musi  być  wykonane  starannie,  z  zachowaniem  jak  największej  pewności
i bezpieczeństwa  ruchu.  Zastosowanie  odpowiedniego  rodzaju  kabli  do  określonych
warunków pracy jest regulowane przepisami Rozporządzenia MG [8].

4.1.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń

Co charakteryzuje wszystkie wyrobiska podziemne?

Jak rozróŜnia się według podziału podstawowego pomieszczenia ze względu na
niebezpieczeństwo wybuchu?

Jak dzielimy pomieszczenia pod względem niebezpieczeństwa raŜenia?

W jakim przypadku moŜe wystąpić szczególnie zwiększone niebezpieczeństwo raŜenia
prądem elektrycznym?

W jaki sposób moŜna uszeregować pod względem niebezpieczeństwa wyrobiska
podziemne?

Jakie są zalety stosowania urządzeń i napędu elektrycznego w porównaniu z napędem
pneumatycznym?

Spełnienia jakich warunków wymaga elektryfikacja kopalń silnie metanowych?

Co stanowi podstawę automatyzacji?

Jaka jest średnia sprawność urządzeń elektrycznych, a jaka pneumatycznych?

10.

Na jakie grupy ogólnie dzielimy przewody?

11.

Do zasilania jakich odbiorników słuŜą przewody oponowe?

12.

Jakie są sposoby montaŜu kabli zasilających w wyrobiskach poziomych i pionowych?

13.

Jakie kable naleŜy stosować do zasilania maszyn i urządzeń w wyrobiskach o nachyleniu
powyŜej 45

14.

Jaka jest naczelna zasada dotycząca prowadzenia kabli w wyrobiskach górniczych i co
z niej wynika?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z budową kabli energetycznych stosowanych w kopalni oraz na podstawie

stosowanych oznaczeń zidentyfikuj typ kabla.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z wzornikami kabli (przekrojami pokazującymi budowę kabla),

zidentyfikować i nazwać poszczególne warstwy,

korzystając z tabeli z oznaczeniami literowymi, na podstawie budowy wewnętrznej kabla,
napisz jego symbol literowy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

wzory kabli,

−

tabela z kodami literowymi do identyfikacji kabli,

−

katalog z kablami do porównania otrzymanych wyników z oznaczeniami producenta.

Ćwiczenie 2

Wykonaj pomiar rezystancji izolacji kabla korzystając z miernika izolacji z prądnicą

induktorową .

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z instrukcją wykonania pomiaru ciągłości,

wykonać pomiary, stosując się ściśle do zaleceń prowadzącego zajęcia,

przedstawić wnioski z pomiarów.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

megaomomierz, kabel z róŜnymi izolacjami tym równieŜ zawilgocony,

−

materiały do pisania,

−

instrukcja do ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować warunki środowiskowe w kopalni?

określić podział pomieszczeń ze względu na zagroŜenie wybuchem?

określić podział ze względu na dostęp osób do pomieszczeń ruchu
elektrycznego?

uszeregować pomieszczenia pod względem niebezpieczeństwa
raŜenia?

określić jaki typ budowy powinny mieć maszyny i urządzenia
instalowane w pomieszczeniach ze stopniem „a” zagroŜenia
wybuchem?

określić jaki typ budowy powinny mieć maszyny i urządzenia
instalowane w pomieszczeniach ze stopniem „b” i „c” zagroŜenia
wybuchem?

scharakteryzować

pomieszczenia

niebezpieczne

pod

względem

wybuchowym?

scharakteryzować zalety energii elektrycznej?

wymienić wady stosowania energii spręŜonego powietrza?

10)

określić co pozwoliło stosować napęd elektryczny w kopalniach
metanowych?

11)

określić

podstawowe

zadania

automatycznych

stacji

transformatorowych i prostownikowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.

Rozdzielnie napięcia

4.2.1.

Materiał nauczania

Rozdzielnią  nazywa  się  zespół  urządzeń  do  rozdziału energii elektrycznej, natomiast zespół
urządzeń przeznaczony do rozdziału i przetwarzania energii elektrycznej na inne napięcie lub
inny  rodzaj  prądu  nazywamy  podstacją.  Ze  względu  na  realizowane  zadania  rozróŜniamy
podstacje  transformatorowe  podwyŜszające  i  obniŜające  napięcie  oraz  podstacje
prostownikowe . Podstawowe zadanie realizowane przez podstacje podwyŜszające napięcie to
zasilanie  linii  przesyłowych  wysokim  napięciem,  podstacje  zaś  obniŜające  pobierają  energię
z linii  przesyłowych  i  przetwarzają  napięcie  na  niŜsze,  dostosowane  do  napięcia
znamionowego  odbiorników.  W  kopalniach  stosuje  się  podstacje  obniŜające  napięcie.
Podstacje  prostownikowe  w  kopalniach  są  przeznaczone  do  zasilania  kopalnianej  trakcji
elektrycznej prądem stałym. KaŜda rozdzielnia składa się z szeregu urządzeń podstawowych,
do  których  naleŜą  szyny  zbiorcze,  łączniki,  zabezpieczenia  i  aparaty  pomiarowe,  a  które  są
z sobą połączone w określonej kolejności. Ponadto rozdzielnie i podstacje wysokiego napięcia
są  najczęściej  wyposaŜone  w  dodatkowe  urządzenia  sygnalizacyjne,  informujące  o  stanie
połączeń  i  nieprawidłowościach  powstałych  w  układzie  rozdzielni.  ZaleŜnie  od  wysokości
napięcia  znamionowego  rozdzielnie  dzieli  się  na  niskonapięciowe  (poniŜej  1000  V)
i wysokonapięciowe (1000 V i powyŜej).

Odpływy rozdzielni są wyposaŜone w zespoły zabezpieczeń przeciwzwarciowych lub

wysokonapięciowych  bezpieczników  o  odpowiedniej  mocy,  zaleŜnie  od  rodzaju
i przeznaczenia  pola  rozdzielni.  Pomiędzy  szynami  zbiorczymi  a  wyłącznikami  są
instalowane odłączniki.

Rys. 9. Uproszczony schemat sieci 6000 V na dole kopalni [5, s. 471]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W podziemnych wyrobiskach niemetanowych instaluje się najczęściej rozdzielnie wysokiego
napięcia  osłonięte  typu  szafowego,  wynika  to  z  ograniczonej  przestrzeni,  jak  i  konieczności
zwiększenia  bezpieczeństwa  obsługi.  Przeciwwybuchowe  rozdzielnie  wysokiego  napięcia,
zaleŜnie od rodzaju budowy, instalowane są w pomieszczeniach o stopniu niebezpieczeństwa
„b”  lub  „c”.  Dla  warunków  kopalnianych  najkorzystniejsze  są  rozdzielnie  typu  szafowego
uszczelnione  na  pył  i  wodę.  Stosuje  się  je  równieŜ  w  urządzeniach  na  powierzchni  jako
rozdzielnie  przemysłowe  ogólnego  zastosowania.  Do  zalet  rozdzielni  szafowych  zalicza  się
przede wszystkim:

−

ochronę przed wodą kapiącą, rozbryzgową i pyłem węglowym,

−

pełną ochronę przed dotykiem części znajdujących się pod napięciem,

−

blokadę uniemoŜliwiającą fałszywe czynności łączeniowe,

−

bezpieczną obsługę,

−

małe wymiary,

−

szybki i prosty montaŜ oraz ułatwioną rozbudowę.

Z uwagi na warunki eksploatacyjne najbardziej odpowiednia jest dwuczęściowa konstrukcja pola
rozdzielczego.  Część  ruchoma  (wysuwna)  zawiera  najistotniejsze  elementy  pola,  jak  wyłącznik,
aparaturę  zabezpieczeniową  i  pomiarową.  MoŜe  być  ona wysunięta z szafy. UmoŜliwia to łatwy
przegląd aparatury oraz serwisowanie w przypadku uszkodzenia któregoś z elementów.

Rozdzielnie  przeciwwybuchowe.  Pola  rozdzielcze  przeciwwybuchowe  o  budowie
wzmocnionej  lub  ognioszczelnej  są  cięŜsze  i  większe  od  osłoniętych  pól  rozdzielczych.
W porównaniu  z  rozdzielniami  typu  szafowego,  w  których  aparatura  zamknięta  jest  we
wspólnej  obudowie.  Rozwiązanie  takie  daje  moŜliwość  oddzielnego  transportu  cięŜkich
elementów  pola  rozdzielczego,  jak  wyłącznik  czy  szyn  zbiorczych.  Konieczność  stosowania
budowy  ognioszczelnej  zachodzi  przede  wszystkim  w  przypadku  rozdzielni  oddziałowych
oraz w przypadku rozdzielni pośrednich kopalń silnie metanowych.

Rys. 10. Zasada budowy i wymiary rozdzielnicy ognioszczelnej typu ROK z wyłącznikiem małoolejowym

1 – wyłącznik próŜniowy 6 kV, 400A, 125 MV. A, 2 – odłącznik dwuprzewodowy 200 A,

3 – przekładnik napięciowy, 4 – przekładnik prądowy, 5 – woltomierz, 6 – amperomierz, 7 – licznik,

8 – komora przyłączowa, 9 – lampki sygnalizacyjne, 10 – wskaźnik stanu wyłącznika i zbrojenia,

11 – przekaźnik magnetotermiczny, 12 – mechanizm obrotu pierścienia, 13 – pierścień zamykający,

14 – pokrętło „załączenie–wyłączenie”, 15 – dźwignia napędu odłączników, 16 – wpusty kablowe 6 kV,

17 – gniazdo zbrojenia napędu wyłącznika, 18 – blokada „wyłącznik–odłącznik”, 19 – okienko

wziernikowe, 20 – wyłącznik sygnalizacji elektrycznej, 21 – zaciski przyłączowe, 22 – izolatory niskiego

napięcia, 23 – listwa zaciskowa [6, s. 190]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ognioszczelne pola rozdzielcze typu ROK wykorzystuje się do budowy rozdzielnic

wielopolowych,  jednak  zasadniczo  stosuje  się  je  jako  przelotowe  i  końcowe  do  zasilania
i sterowania  pojedynczych  odbiorników  wysokiego  napięcia.  Pole  ustawia  się  na  płozach
ułatwiających  transport.  Płozy  sąsiednich  pól  łączy  się  mechanicznie  przy  zestawieniu
w rozdzielnice.

Łączniki wysokiego napięcia
Łączniki  wysokiego  napięcia,  ze  względu  na  zdolności  łączeniowe  i  funkcje,  jakie  spełniają
w układzie elektroenergetycznym, określające ich rozwiązania konstrukcyjne, dzielimy na:

−

wyłączniki;

−

odłączniki;

−

rozłączniki;

−

bezpieczniki

Wyłącznik  wysokiego  napięcia  jest  to  łącznik  przeznaczony  do  wyłączania  i  załączania
określonych  prądów  roboczych  i  zakłóceniowych.  Wyłącznik  wraz  z  przekaźnikami  stanowi
zabezpieczenie zwarciowe obwodu. Wyłączanie duŜych prądów zwarciowych przez wyłączniki
jest  moŜliwe  dzięki  zastosowaniu  układów  gaszenia  łuku.  Budowane  są  do  pracy
w pomieszczeniach zamkniętych (wnętrzowe) i otwartych przestrzeniach (napowietrzne).

Odłącznik  słuŜy  do  zamykania  i  otwierania  obwodów  elektrycznych  w  stanie  bezprądowym
oraz  do  utworzenia  bezpiecznej  i  widocznej  przerwy  izolacyjnej.  Przerwa  powinna
uniemoŜliwiać  przeskok  napięcia  będącego  przed  odłącznikiem  (rys.  11).  Pojawienie  się
przepięcia  powinno  spowodować  przeskok  na  izolatorze  wsporczym,  a  nie  przebicie  przerwy
powietrznej między stykami otwartego odłącznika.

Rys. 11. Odłącznik wnętrzowy z uziemnikiem: a) dolnym, b) górnym [3, s. 268]

Rozłączniki  słuŜą  do  załączania  i  wyłączania  prądów  roboczych  oraz  do  samoczynnego
wyłączania  prądów  przeciąŜeniowych.  Budowane  są  jako  izolacyjne  i  bezpiecznikowe.
Rozłączniki wykorzystywane, są w sytuacji gdy nie jest wymagana duŜa zdolność łączeniowa,
zamiast  drogich  wyłączników.  W  celu  zabezpieczenia  obwodu  od  zwarć,  wyposaŜa  się  je
dodatkowo w bezpieczniki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 12. Zasada działania rozłącznika pneumatycznego samospręŜnego 1 – zaciski przyłączeniowe,

2 – styk nieruchomy, 3 – styk ruchomy –rura, 4 – zestyk łączący rurę z zaciskiem 1, 5 – cylinder, 6 – tłok,

7 –izolator przesuwający rurę, 8 – izolatory wsporcze, 9 – spręŜyna, 10 – wał napędowy [5, s. 457]

Bezpieczniki  wysokiego  napięcia  realizują  takie  same  zadania,  jak  bezpieczniki  niskiego
napięcia.  Budowane  są  na  napięcia  do  30  kV,  jako  jednobiegunowe  lub  trójbiegunowe.
Elementem  wymiennym  jest  wkładka  topikowa  (rys.  13),  wykonana  z  jednego  lub  wielu
równoległych  elementów  topikowych, wykonanych z drutu lub taśmy miedzianej srebrzonej,
zamkniętych  w rurze  izolacyjnej  wypełnionej  materiałem  o  dobrych  właściwościach
gaszeniowych  łuku.  Wkładki  topikowe  są  budowane  z  gasiwem  w  postaci  piasku
kwarcowego, gazowydmuchowe, olejowe, gazowe i próŜniowe.

Rys. 13. Bezpiecznik wysokiego napięcia wnętrzowy

1 –wkładka topikowa, 2 –podstawa, 3 –styk, 4 –spręŜyna dociskowa [5, s. 416]

Rozdzielnie niskiego napięcia.
Poza rozdzielniami wysokiego napięcia w kopalniach wykorzystywane są równieŜ rozdzielnie
niskiego  napięcia.  Rys.  14  przedstawia  uproszczony  schemat  rozdzielni  500  V  w  podstacji
transformatorowej  w  pokładzie  407,  jest  rozdzielnią  pięciopolową  z  dwoma  polami
dopływowymi (z transformatorów 6000/500 V) i z trzema odpływowymi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Uproszczony schemat oddziałowej rozdzielni niskiego napięcia na dole kopalni [7, s. 1447]

Rozdzielnica (rys. 15 i 16) jest urządzeniem energoelektrycznym przeznaczonym do rozdziału
energii  elektrycznej.  Rozdzielnice  niskiego  napięcia  (napięcie  znamionowe  do  1000  V  prądu
przemiennego  lub  do  1500  V  prądu  stałego)  są  zespołami  aparatów  elektrycznych  oraz
współpracującymi  z  nimi  układami  sterowniczymi,  pomiarowymi,  sygnalizacyjnymi,
zabezpieczającymi  i  regulacyjnymi.  UmoŜliwiają  one  łatwe  i  pewne  wykonywanie  czynności
łączeniowych  i  szybkie  stwierdzenie  aktualnego  stanu  połączeń.  Rozdzielnice,  zwłaszcza
o skomplikowanym  układzie,  wyposaŜa  się  w  jednokreskowy  schemat  połączeń,  namalowany
lub  wykonany  z  listewek  na  czołowej  płycie  rozdzielnic.  Sterownica  jest  urządzeniem
energoelektrycznym  przeznaczonym  do  sterowania  odbiornikami  energii  elektrycznej.  Sterownice
są zestawami grupującymi aparaturę sterowniczą, sygnalizacyjną i regulacyjną. Wszystkie części
przewodzące  przeznaczone  do  przenoszenia  energii  tworzą  obwód  główny  rozdzielnicy.
Wszystkie  części  przewodzące  włączone  do  obwodu  przeznaczonego  do  sterowania,  pomiaru,
sygnalizacji, regulacji lub przesyłania danych tworzą obwód pomocniczy.

Podstawowe elementy składowe rozdzielnic.
Część  rozdzielnicy  obejmująca  wszystkie  elementy  elektryczne  i  konstrukcyjne  realizując
określone  zadania  stanowi  blok  funkcjonalny,  stanowiący  blok  zasilający  lub  odbiorczy.
Grupa  bloków  funkcjonalnych  połączonych  elektrycznie  i  realizujących  określone  funkcje
stanowi  grupę  funkcjonalną.  Segment  konstrukcyjny  stanowi  część  rozdzielnicy
ograniczoną  płaszczyznami  pionowymi.  Część  segmentu  zawarta  między  dwoma
płaszczyznami  poziomymi  stanowi  kostkę.  Segment  lub  kostka  całkowicie  osłonięte,
z otworami  w  osłonach  do  prowadzenia  przewodów  lub  wentylacji  stanowią  przedział
rozdzielnicy.  Rozmieszczenie  elementów  rozdzielnicy  powinno  zapobiegać  powstawaniu
zwarć spowodowanych wydostaniem się łuku elektrycznego poza te elementy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Łączniki stycznikowe

Do indywidualnego zasilania oraz sterowania pracą napędów maszyn i urządzeń

górniczych  stosuje  się  zunifikowane  niskonapięciowe  stycznikowe  łączniki  manewrowe.
Budowa  ich  umoŜliwia  przelotowe  prowadzenie  linii  zasilającej,  co  jednocześnie  umoŜliwia
zestawienie  ich  w  przodkowe  rozdzielnice  wielopolowe.  Podstawowymi  elementami
łączeniowymi kopalnianych łączników manewrowych są styczniki elektromagnetyczne.

Do serii łączników stycznikowych zalicza się łączniki stycznikowe określone symbolami:

KWSOI, OW, OWD i OWR.

Symbolika literowa oznacza dla łączników KWSOI:

K – kopalniany, O – ognioszczelny,
W –wyłącznik,

1 – iskrobezpieczny.

S– stycznikowy,

Symbolika cyfrowa oznacza w kolejności:

pierwsza grupa cyfr –obciąŜalność prądem ciągłym,
druga  grupa  cyfr  –pierwsza  cyfra  oznacza  ochronę  zwarciową  przekaźnikową  (1)  lub
bezpiecznikową  (2),  druga  cyfra  –rodzaj  wykonania,  przy  czym  cyfry  parzyste  rodzaju
wykonania przyjęto dla sieci o izolowanym punkcie zerowym.
Łącznik dwuodpływowy wyróŜnia się oznaczeniem dodatkowym II na końcu symbolu.

Symbolika literowa oznaczeń łączników OW, OWD i OWR:

O–ognioszczelny, D–dwuodpływowy,
W –wyłącznik,

R–rewersyjny.

Ognioszczelną obudowę łączników stycznikowych stanowi komora główna wraz

z trzyczęściowym  zespołem  komór  pomocniczych.  Otwarcie  pokrywy  komory  głównej  jest
uzaleŜnione od ustawienia przełącznika w połoŜeniu wyłączonym i wkręcenia śruby blokady do
oporu.  W  takim  połoŜeniu  dźwignia  przełącznika  rozłącznikowego  izolacyjnego  jest
unieruchomiona.  Przy  zdjętej  pokrywie  wszystkie  części  w  komorze  głównej  są  bez  napięcia,
a manipulacja dźwignią przełącznika rozłącznikowego izolacyjnego nie jest moŜliwa.

Rys. 17. Osłona ognioszczelna łączników typu OW

a –szkic wymiarowy,[6, s. 149]

Łączniki  stycznikowe  jednoodpływowe  przeznaczone  są  do  sterowania  silnikami  maszyn
o mocy  do  250  kW  przy  napięciu  1000  V  oraz  o  mocy  do  135  kW  przy  napięciu  500  V.
Łączniki  stycznikowe  dwuodpływowe  mogą  być  stosowane  do  łączenia  silników  zespolonych
maszyn  górniczych  odpowiednio  dla  napięć  i  mocy  1000  V  do  2X110  kW  oraz  500  V
do 2X55 kW.

Łączniki  stycznikowe  serii  KWSOI  dostosowane  są  wyłącznie  do  sieci  o  napięciu
znamionowym  500  V  i  zabezpieczone  przed  skutkami  zwarć  bezpiecznikami  topikowymi.
Posiadają  obwód  sterowania  oraz  blokującego  przekaźnika  upływowego.  Z  uwagi  na

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zastosowane  bezpieczniki  w  torach  głównych,  łączniki  stycznikowe  mogą  być  instalowane
w  dowolnych  miejscach  wydzielonych  sieci  elektroenergetycznych  ze  stacjami  o  mocy
400 kVA.
Łączniki  zwarciowe  niskonapięciowe  buduje  się  jako  łączniki  suche,  znaczy  to,  Ŝe  gaszenie
łuku odbywa się w nich w powietrzu w odpowiednich komorach łukowych.

Mechanizm łączeniowy łączników zwarciowych składa się z następujących części:

−

napędu właściwego (dźwigni lub elektromagnesu),

−

zamka utrzymującego wyłącznik w stanie załączonym lub wyłączonym,

−

poprzeczki izolacyjnej łączącej ze sobą styki ruchome wszystkich biegunów,

−

urządzenia wyzwalającego, zwalniającego mechanizm przytrzymujący styki w stanie
załączonym.

4.2.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń

Do czego przeznaczona jest rozdzielnica?

Jakie zadania realizują bezpieczniki wysokiego napięcia?

Jakie zalety mają rozdzielnie szafowe?

Ile źródeł zasilania powinien mieć zakład górniczy zgodnie z obowiązującymi
przepisami?

Czym jest podstacja ?

Jakie zadania realizuje sterownica?

Do czego słuŜą łączniki stycznikowe?

Do czego słuŜą rozłączniki?

4.2.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z budową wyłącznika KWSOI.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odblokować zabezpieczenie mechaniczne pokrywy z wykorzystaniem specjalnego klucza
serwisowego,

zdjąć pokrywę z wykorzystaniem zębatki znajdującej się na kluczu, odblokować zapadki
i wysunąć wyłącznik,

zidentyfikować elementy wyłącznika na podstawie dokumentacji serwisowej,

sprawdzić, czy po zdjęciu pokrywy moŜna przełączać dźwignię wyłącznika głównego
znajdującego się na obudowie wyłącznika,

zapoznać się ze sposobem unieruchamiania kabla we wlotach kablowych wyłącznika.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

wyłącznik KWSOI,

−

klucz serwisowy,

−

dokumentacja producenta.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Zapoznaj się z budową stycznika próŜniowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

dokonać oględzin zewnętrznych stycznika,

zidentyfikować elementy stycznika na podstawie dokumentacji producenta,

sprawdzić działanie w stanie bez napięciowym,

zapoznać się z budową komory gaszenia łuku elektrycznego.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

stycznik próŜniowy,

−

dokumentacja producenta.

4.2.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić zadania łączników stycznikowych?

określić, co oznaczają symbole wyłączników KWSOI, OW, OWD
i OWR?

wymienić elementy łącznika zwarciowego niskonapięciowego?

określić podstawowe urządzenia rozdzielni?

określić konstrukcyjny podział łączników wysokonapięciowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.

Transformatory kopalniane

4.3.1.

Materiał nauczania

Podział transformatorów instalowanych w podziemiach kopalń
Stosowane w podziemiach kopalń transformatory mocy moŜna podzielić na trzy podstawowe
grupy:

−

transformatory oddziałowe, zasilające napędy przenośników, maszyny do urabiania
i ładowania oraz inne urządzenia oddziałowe i przodkowe,

−

transformatory przyszybowe i pomocnicze, przewidziane do zasilania warsztatów, zajezdni,
urządzeń przyszybowych, oświetlenia, suszenia silników itp.,

−

transformatory prostownikowe.
Największą grupę stanowią transformatory oddziałowe. W oddziałach wydobywczych

kopalni  instaluje  się  kilkadziesiąt  transformatorów  mocy.  Koncentracja  wydobycia  węgla
i  związana  z tym  mechanizacja  zmusza  konstruktorów  i  producentów  transformatorów  do
zwiększania  ich  mocy  do  1000  kVA.  Napięcie  strony  górnej  transformatorów  jest  dla  kopalni
zunifikowane i wynosi 6000 V, natomiast strony dolnej 525 i 1050 V.

Transformatory przyszybowe i pomocnicze zasilają urządzenia maszynowe podszybia

i najbliŜszych  wyrobisk,  jak  równieŜ  słuŜą  do  zasilania  oświetlenia,  sygnalizacji,  obwodów
sterowniczych,  napędów  wyłączników  w  rozdzielniach  itp.  Transformatory  te  są  urządzeniami
stacjonarnymi.  RóŜnorodność  odbiorów  zasilanych  z  tych  transformatorów  powoduje  Ŝe
wykonuje  się  je  od  mocy  największych,  jakie  stosuje  się  w  podziemiach  kopalń,  do
transformatorów o mocy 20 kVA i napięciu strony dolnej 500, 230 lub 127 V.

Transformatory prostownikowe słuŜą do zasilania prostowników trakcji elektrycznej

podziemnej i stanowią integralną część prostownika.

Transformatory stacyjne

W celu poprawy bezpieczeństwa w wyrobiskach podziemnych i wyeliminowania

z transformatorów  oleju  jako  czynnika  izolującego  i  chłodzącego,  który  jest  dodatkowym
zagroŜeniem  w  czasie  poŜaru,  obecnie  stosuje  się  transformatory  suche  z  chłodzeniem
powietrznym.

W transformatorach tych zastosowano izolację stałą wysokiej klasy oraz blachy

magnetyczne o małej stratności –poniŜej 1 W/kg. Pozwoliło to na zmniejszenie wymiarów
transformatorów.

Transformatory stacyjne instaluje się z reguły w komorach w pobliŜu szybu lub przekopach

głównych. UmoŜliwia to przewietrzenia ich prądami świeŜego powietrza i z tego względu mogą
one być wykonywane jako osłonięte

Stacje transformatorowe przewoźne osłonięte

Do podstawowego wyposaŜenia elektrycznego tych stacji, oprócz transformatora mocy

chłodzonego powietrzem, naleŜą następujące elementy:

−

rozłącznik wysokiego napięcia,

−

wyłącznik dolnego napięcia,

−

bezpieczniki duŜej mocy wyłączalnej na kaŜdym z odpływów dolnego napięcia.

−

urządzeniem kontroli stanu izolacji pod napięciem UKSI, którego zadaniem jest
spowodowanie natychmiastowego wyłączenia odpływów dolnego napięcia w przypadku
obniŜenia się rezystancji izolacji sieci zasilanej przez stację.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Automatyczne  przewoźne  stacje  transformatorowe  typu  IT  przeznaczone  są  do  pracy
w podziemiach  kopalń  ze  stopniem  niebezpieczeństwa  „a”.  Stosuje  się  je  do  zasilania
pojedynczych  maszyn  o  duŜej  mocy  jednostkowej  lub  2  do  3  maszyn  o  średniej  mocy.  Stacje
dostosowane  są  do  zasilania  z  sieci  kablowej  napięciem  o  10%  wyŜszym  od  napięcia
znamionowego i do zasilania sieci kablowej o izolowanym punkcie zerowym.
Do zalet tej stacji zaliczyć moŜna:

−

zmniejszoną odporność na palność uŜytych materiałów,

−

zautomatyzowany układ elektryczny, eliminujący stałą obsługę,

−

ciągłą kontrolę stanu izolacji odpływów niskiego napięcia,

−

układ SPZ reagujący selektywnie w przypadku uszkodzenia izolacji kabla niskiego napięcia,

−

blokady elektryczne i mechaniczne
Zastosowane na odpływach elektroniczne zabezpieczenia nadprądowe spełniają nastawialną

w duŜych granicach ochronę cieplną i zwarciową odpływów.

Stacje transformatorowe przewoźne, ognioszczelne

Rys. 18. Ognioszczelna stacja transformatorowa Typu MAR–G [dok. producenta]

Ognioszczelne stacje transformatorowe. Przewoźne stacje transformatorowe ognioszczelne

przeznaczone są do pracy w pomieszczeniach podziemi kopalń ze stopniem niebezpieczeństwa
,,c”.  Do  tej  kategorii  pomieszczeń  naleŜą  przodki  górnicze  i  chodniki  znajdujące  się
w wylotowym  strumieniu  wentylacyjnym.  Stacje  ognioszczelne  słuŜą  do  zasilania  urządzeń
urabiających i transportujących węgiel, przystosowanych do zasilania energią elektryczną z sieci
z  izolowanym  punktem  zerowym.  Stacja  ognioszczelna  wyposaŜona  jest  w transformator,
aparaturę  kontrolno-pomiarową  i  zabezpieczeniowo-łączeniową.  Całe  wyposaŜenie  stacji
umieszczone  jest  w  kadzi  o  budowie  ognioszczelnej,  przystosowanej  do  przetaczania  po
szynach.  Transformator  mocy  skonstruowany  jest  jako  suchy,  tzn.  z  izolacją  powietrzno–stałą.
Rdzeń  wykonany  jest  z  blachy  zimnowalcowanej,  niskostratnej,  izolowanej  ceramicznie.
Uzwojenia wykonane są z przewodów miedzianych w izolacji z włókna szklanego, nasyconego
lakierem  silikonowym.  Stacja  wyposaŜona  jest  w  odpowiednie  blokady  mechaniczne
i elektryczne,  uniemoŜliwiające  jej  pracę  przy  otwartych  osłonach.  Stanowią  kompletną
podstację  składającą  się  z  transformatora  i  aparatury  łączeniowej  oraz  zabezpieczającej.
Zastosowana  w  nich  aparatura  zapewnia  ochronę  od  skutków  zwarć,  przeciąŜeń  i  uszkodzeń
izolacji  doziemnej  odpływu.  Całość  aparatury  umieszczona  jest  w obudowie  ognioszczelnej
przystosowanej do łatwego i szybkiego transportu oraz zainstalowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. WyposaŜenie i wymiary zewnętrzne stacji transformatorowej przewoźnej ognioszczelnej typu IT3Sb

1 – komora transformatorowa, 2 – skrzynka zaciskowa górnego napięcia, 3 – skrzynka zaciskowa dolnego

napięcia,4–komora aparatów dolnego napięcia, 5 – komora aparatów górnego napięcia, 6 – wpusty kablowe

górnego napięcia, 7 – wpusty kablowe dolnego napięcia, 8 – wpusty przewodów sygnalizacyjnych, 9 – zderzaki,

10 – koła jezdne, 11 – napęd wyłącznika dolnego napięcia, 12 – napęd rozłącznika górnego napięcia,

13 – blokada zamka, 14 – blokada elektryczna pierścienia; A – 2900 mm dla IT3Sb–400 i 3220 mm

dla IT3Sb–63Q, A

– 940 mm, H – 1480 mm dla IT3Sb–400 i 1700 mm dla IT3Sb–630, B – rozstaw kół moŜe

być wykonany w granicach 540–1030 mm bez moŜliwości regulacji [5, s. 222]

4.3.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie są trzy podstawowe grupy podziału transformatorów/

W jaki sposób są chłodzone stacje transformatorowe osłonięte?

Czy stacje transformatorowe osłonięte przeznaczone są do pracy w pomieszczeniach ze
stopniem niebezpieczeństwa wybuchu metanu? (jakim?)

Czy stacje transformatorowe ognioszczelne przeznaczone są do pracy w pomieszczeniach
ze stopniem niebezpieczeństwa wybuchu metanu? (jakim?)

Jakie elementy wchodzą w skład osłoniętej stacji transformatorowej?

4.3.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych (w przypadku braku takich moŜliwości

skorzystaj z dokumentacji producentów np. Apator) zapoznaj się z budową przewoźnej stacji
transformatorowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę transformatora,

zidentyfikować elementy stacji na podstawie dokumentacji serwisowej,

zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia uniemoŜliwiające otwarcie transformatora
w stanie załączenia,

zapoznać się ze sposobem montaŜu kabla we wlotach kablowych.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

stacja transformatorowa,

−

dokumentacja producenta.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych (w przypadku braku takich moŜliwości

skorzystaj z dokumentacji producentów np. Apator) zapoznaj się z budową przewoźnej
ognioszczelnej stacji transformatorowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę kadzi transformatora i jej podział na trzy komory
(przedziały),

zidentyfikować elementy stacji na podstawie dokumentacji serwisowej,

określić przeznaczenie poszczególnych komór

zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia uniemoŜliwiające otwarcie transformatora
w stanie załączenia,

zapoznać się ze sposobem montaŜu kabla we wlotach kablowych.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

stacja transformatorowa,

−

dokumentacja producenta.

4.3.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić zadania transformatora oddziałowego?

określić przyczyny stosowania transformatorów suchych

określić co oznacza pojęcie „transformator suchy”?

podać przyczyny instalowania stacji osłoniętych w wyrobiskach ze
ś

wieŜym prądem powietrza?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.

Zabezpieczenia

elektryczne

stosowane

procesie

wydobywczym

4.4.1.

Materiał nauczania

Zadaniem elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ) jest zapobieganie
zakłóceniom lub zagroŜeniom w układzie elektroenergetycznym oraz w jego poszczególnych
elementach.
RozróŜniamy automatykę zabezpieczeniową:

−

eliminacyjną, obejmującą procesy eliminacji z pracy elementów dotkniętych zakłóceniami
(np. zwarcie);

−

restytucyjną, dokonującą zmian konfiguracji układu po eliminacji zakłócenia (samoczynne
ponowne załączenie –SPZ, samoczynne załączenie rezerwy –SZR i inne);

−

prewencyjną, obejmującą likwidację lub sygnalizację takich zakłóceń, jak: przeciąŜenie
mocą czynną, przeciąŜenie cieplne, kołysanie mocy, zmniejszenie się częstotliwości (SCO),
zmiany wartości napięcia.

Dobór  oraz  prawidłowa  eksploatacja  urządzeń  i  sieci  elektroenergetycznych  wymaga
znajomości  wartości  i  zmienności  w  czasie  prądów  przepływających  przez  te  urządzenia
w warunkach  pracy  normalnej  i  podczas  stanów  zakłóceń,  które  wywołują  skutki  cieplne
i dynamiczne.

Zwarcie  jest  zakłóceniem  powstałym  w  wyniku  bezpośredniego  zwarcia,  przez  łuk
elektryczny  lub  przewodnik  o  małej  impedancji  (rezystancji),  jednego  lub  więcej  punktów
układu  elektroenergetycznego,  naleŜących  do  róŜnych  faz,  z  ziemią  lub  między  sobą.
W zaleŜności  od  liczby  punktów,  w  których  wystąpiło  zwarcie  rozróŜnia  się  zwarcia
jednomiejscowe  (pojedyncze)  oraz  wielomiejscowe  (podwójne,  potrójne).  Bezpośrednim
efektem  zwarć  jest  przepływ  prądów  zwarciowych  o  wartościach  najczęściej  wielokrotnie
większych  od  prądów  znamionowych  płynących  w  warunkach  normalnej  pracy  urządzeń.
W skutek  zwarcia  następuje  pojawienie  się  znacznych  sił  elektrodynamicznych  pomiędzy
częściami  urządzeń  przewodzących  prąd  i  gwałtowne  nagrzewanie  się  tych  urządzeń  oraz
elementów stykających się z nimi.

JeŜeli wartości prądu zwarciowego są wyŜsze od dynamicznej i cieplnej wytrzymałości

zwarciowej  urządzenia,  to  moŜe  nastąpić  jego  uszkodzenie,  a  w  skrajnych  przypadkach
eksplozja,  poŜar  oraz  wypadki  z  ludźmi.  W  efekcie  zwarć  elementy  urządzeń  (osłony,
konstrukcje  itp.),  które  normalnie  nie  znajdują  się  pod  napięciem,  mogą  się  znaleźć  pod
pewnym  napięciem  względem  ziemi  lub  względem  innych  urządzeń,  powodując  zagroŜenie
dla obsługi.

Przerwa  w  obwodzie  jednej  fazy,  lub  rzadziej  w  dwóch,  występują  w  liniach  kablowych
i napowietrznych  oraz  w  doprowadzeniach  do  maszyn  elektrycznych.  Przerwy  mogą  być
spowodowane  przerwaniem  lub  przepaleniem  przewodu,  odkręceniem  końcówki,  lub
przepaleniem  bezpiecznika.  Przerwy  wywołują  zaburzenia  w  fazach  normalnie  pracujących
wynikające  z  utraty  symetrii  zasilania  np.  w  silnikach  przy  przerwaniu  fazy  prąd  faz  nie
uszkodzonych wzrasta 1,5 do 2 razy w porównaniu do prądu w stanie normalnym.

PrzeciąŜenia  stwarzają  niebezpieczeństwo  uszkodzeń  elementów  obwodu,  które  powstają,
wskutek przegrzania izolacji i jej zniszczenie poprzez kruszenie lub w skrajnych przypadkach
stopienie przewodów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

RozróŜnia się dwa przypadki przeciąŜeń:

−

wywołane awariami układu,

−

spowodowane eksploatacją.
Z przeciąŜeniami spowodowanymi awariami nieodłącznie związane są wszelkiego

rodzaju  zwarcia.  PrzeciąŜenia  ruchowe  spowodowane  eksploatacją  urządzeń  narastają
w czasie jednak bez wywoływania gwałtownych efektów jak w przypadku awarii.

Wymagania stawiane zabezpieczeniom.
PoniewaŜ  w  czasie  awaryjnych  stanów  pracy  urządzenia,  sieci  i  maszyny  elektryczne  są
naraŜone  na  uszkodzenia  elektrodynamiczne  i  cieplne,  a  skutki  nimi  wywołane  zaleŜą  od
wartości natęŜenia prądu zwarciowego oraz czasu trwania zwarcia, konieczne jest stosowanie
zabezpieczeń, które ograniczają skutki takich stanów przez szybkie wyłączenie uszkodzonego
elementu.
Wymagania stawiane zabezpieczeniom są następujące:

−

selektywność,

−

szybkość,

−

czułość,

−

niezawodność.

Selektywność  jest  to  takie  działanie  zabezpieczenia,  przy  którym  następuje  wyłączenie
jedynie  uszkodzonego  elementu  systemu  elektroenergetycznego  lub  obiektu  chronicznego.
W ten sposób eliminuje się przerwy w ruchu nie uszkodzonych części systemu.

Szybkość  zadziałania  zabezpieczenia  ogranicza  rozmiar  awarii,  zmniejsza  czas  trwania
zaniku napięcia na zaciskach odbiorów przyległych do strefy zwarcia.

Czułość  działania  zabezpieczenia  jest  to  zdolność  reagowania  zabezpieczenia  na  zmiany
parametru,  który  je  uruchamia  (np.  prądu,  napięcia,  częstotliwości  itp.),  od  czułości  zaleŜy
wczesne wykrycie stanu awaryjnego.

Niezawodność  działania  zabezpieczenia  oznacza  gotowość  do  pracy  we  wszystkich
przypadkach  uszkodzeń.  Osiąga  się  to  prostotą  układów  zabezpieczeniowych  i  minimalną
liczbą kolejno zamykających się styków.
Do

elementów

realizujących

zadania

EAZ

(elektroenergetycznej

automatyki

zabezpieczeniowej) naleŜą:

−

urządzenia przetwarzające (przekładniki, przetworniki, filtry);

−

urządzenia zabezpieczające, które kontrolują przebieg wybranej wielkości mierzonej lub
reagują na jej zmiany (np. bezpieczniki, wyzwalacze, przekaźniki, zespoły
zabezpieczeniowe);

−

urządzenia wykonawcze umoŜliwiające oddziaływanie zabezpieczeń na aparaturę
łączeniową (np. cewki załączające i wyłączające, blokujące zbrojenia napędu,
elektrozawory);

−

ródła energii pomocniczej;

−

obwody pomocnicze.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. ZagroŜenia w pracy układu elektroenergetycznego i ich skutki

Rodzaj zagroŜenia

Skutki

PrzeciąŜenie

skrócenie trwałości izolacji maszyn i urządzeń; przegrzanie izolacji,

prowadzące do jej zniszczenia; zwiększenie zwisów w liniach
napowietrznych

Asymetria obciąŜenia

zagroŜenie uszkodzeniem wirników maszyn elektrycznych

Kołysania mocy synchroniczne

moŜliwość powstawania kołysań asynchronicznych i ich skutków

ObniŜenie napięcia

przeciąŜenie prądowe silników; zagroŜenie wypadaniem z pracy silników
i waŜnych odbiorów przemysłowych

Wzrost napięcia

przegrzanie obwodów magnetycznych wskutek przemagnesowania rdzeni
magnetycznych

Zmniejszenie się częstotliwości

zagroŜenie w pracy silników potrzeb własnych elektrowni, groźba

wypadnięcia

pracy

elektrowni

rozpadnięcia

się

układu

elektroenergetycznego; przegrzanie się obwodów magnetycznych wskutek
przemagnesowania rdzeni magnetycznych

Wzrost częstotliwości

zagroŜenie uszkodzeniem maszyn napędzanych przez silniki elektryczne

Tabela 3. Zaburzenia w pracy układu elektroenergetycznego i jego elementów oraz ich skutki

Rodaj zaburzenia

Skutki

Zwarcia

nieszczęśliwe wypadki z ludźmi (poraŜenia, poparzenia); uszkodzenia

urządzeń; przerwy w dostawie energii elektrycznej; utrata równowagi
systemu elektroenergetycznego; przegrzanie izolacji

Praca niepełnofazowa

pojawienie się asymetrii prądowej obciąŜenia; zagroŜenie uszkodzeniami
wirników maszyn elektrycznych; obniŜenie się napięcia; przeciąŜenie
prądowe przewodów faz nieuszkodzonych

Kołysania mocy asynchroniczne

(poślizg kątowy)

utrata synchronizmu; wypadnięcie prądnic synchronicznych z pracy
równoległej; moŜliwość nieprawidłowej pracy zabezpieczeń

Zanik napięcia

przerwy w dostawie energii elektrycznej

Ze względu na funkcjonalność oraz rodzaju stanu zakłóceniowego stosowane

w górnictwie podziemnym zabezpieczenia moŜna podzielić na trzy podstawowe grupy:

−

zabezpieczenia nadmiarowo–prądowe,

−

zabezpieczenia upływnościowe sieci do 1000 V,

−

zabezpieczenia ziemnozwarciowe sieci do 6000 V.
Wymagania stawiane zabezpieczeniom elektroenergetycznej sieci górniczej ujęte są

w ”Szczegółowych przepisach prowadzenia ruchu…”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Bezpieczniki topikowe

W razie przeciąŜenie instalacji w wyniku przyłączenia nadmiernej liczby odbiorników

o duŜym poborze mocy moŜe nastąpić nadmierny przepływ prądu, skutkiem czego następuje
niebezpieczne  nagrzanie  i  uszkodzenie  przewodów,  łączników  i  innych  elementów  instalacji
elektrycznej.  Jeszcze  większy  prąd  płynie  wówczas,  gdy  w  instalacji  nastąpi  zwarcie.  Do
zabezpieczenia  poprzez  samoczynne  wyłączenie  obwodów,  w  których  wystąpiły  zwarcia  lub
groźne przeciąŜenia, stosuje się bezpieczniki. Najczęściej uŜywa się bezpieczników z wkładką
topikową o budowie zamkniętej (rys. 20a).

Rys. 20. Bezpiecznik z wkładką topikową a) przekrój bezpiecznika, b) przekrój wkładki topikowej,

c) charakterystyka bezpiecznika z wkładką topikową [5, s. 199]

Rys. 21. Bezpiecznik przemysłowy szczękowy

1 – podstawa bezpiecznikowa., 2 – wkładka [www.elektroda.pl]

Bezpiecznik topikowy składa się z podstawy 1, wkładki topikowej 2 i z główki 3.

Wkładka  topikową  przedstawiona  na  rys.  20b  wykonana  jest  z  porcelanowej  rurki  4.
Wewnątrz umieszczony jest drucik topikowy 5 otoczony piaskiem kwarcowym 6 i połączony
z  metalowymi  stykami:  górnym  7  i  dolnym  8.  Oprócz  zasadniczego  drucika  topikowego,
wewnątrz wkładki znajduje się połączony z nim równolegle drucik dodatkowy 9, zakończony
kolorowym  krąŜkiem  sygnalizacyjnym  10.  Gdy  drucik  topikowy  przepala  się,  wskutek
wydzielonej  duŜej  ilości  ciepła,  topi  się  równieŜ  drucik  dodatkowy,  przy  czym  odskakuje
krąŜek  sygnalizacyjny,  wskazując  zadziałanie  bezpiecznika.  Kolory  krąŜków  są  róŜne
w zaleŜności  od  prądu  znamionowego  wkładki  topikowej.  Czas  zadziałania  bezpiecznika,
czas  po  którym  drucik  topikowy  ulegnie  przepaleniu,  zaleŜy  od  natęŜenia  prądu  płynącego
przez  bezpiecznik.  Na  rys.  20

c przedstawiono zaleŜność między czasem t stopienia się

bezpiecznika i natęŜeniem prądu I płynącego przez bezpieczniki, w odniesieniu do jego prądu
znamionowego I

. Krzywa I przedstawia charakterystykę wkładki bezpiecznikowej

o działaniu szybkim. Bezpiecznik z tego typu wkładką stosuje się w normalnych instalacjach

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

oświetleniowych.  Jak  widać  z  rysunku,  przy  duŜych  wartościach  prądu,  wywołanych
przeciąŜeniem  lub  zwarciem  w  obwodzie  elektrycznym,  czas  zadziałania  wynosi  ułamek
sekundy, tak Ŝe przewód nie zdąŜy się nadmiernie nagrzać. Wadą bezpieczników topikowych
jest  to,  Ŝe  wyłączają  obwody  elektryczne  przy  krótkotrwałym  wzroście  prądu,  który  jeszcze
nie  jest  groźny  dla  izolacji  przewodów.  Z  sytuacją  taką  mamy  do  czynienia  w  obwodach
silników  o  duŜym  prądzie  rozruchowym.  W  tych  przypadkach  konieczne  jest  stosowanie
bezpieczników,  które  nie  zadziałają  natychmiast,  lecz  z  pewną  zwłoką  czasową.
Charakterystykę  tego  rodzaju  bezpieczników  z  wkładką  topikową  o  działaniu  opóźnionym
przedstawia  krzywa  II  na  rys.  20.c.  Wymagane  opóźnienia  działania  uzyskuje  się,  stosując
odpowiednią  konstrukcję  elementów  topikowych.  Wkładki  topikowe  mają  róŜne
charakterystyki  czasowo–prądowe.  Wkładki  o  charakterystyce  zwłocznej  są  wkładkami
ogólnego  przeznaczenia.  Wkładki  o  charakterystyce  szybkiej  są  stosowane  w  sieciach
rozległych. Wkładki o charakterystyce bardzo szybkiej słuŜą do zabezpieczania elementów
półprzewodnikowych  (diody  i  tyrystory).  Wkładki  topikowe  przepalają  się  zanim  prąd
zwarciowy osiągnie wartość ustaloną.

Wyzwalacze  i  przekaźniki.  Urządzenia  wyzwalające  realizują  samoczynne  zwolnienie
zapadki otwarcie styków łącznika. Wyłączenie odbywa się pod wpływem spręŜyny napinanej
w czasie załączenia. Urządzenia wyzwalające moŜna podzielić na wyzwalacze i przekaźniki.
Wyzwalacze  działają  pod  wpływem  impulsu  zewnętrznego,  wywołanego  w  tym  celu,  lub
impulsu  spowodowanego  zmianą  wartości  pewnej  wielkości  elektrycznej  (prądu,  napięcia)
w obwodzie  i  powodują  bezpośrednio  zwolnienie  zapadki  zamka.  Przekaźniki  spełniają  to
samo zadanie co wyzwalacze, oddziałując pośrednio, np. poprzez przerywanie obwodu cewki
sterowniczej  stycznika.  Wyzwalacze  i  przekaźniki  działające  pod  wpływem  nadmiernego
wzrostu natęŜenia prądu w obwodzie nazywają się nadmiarowo-prądowymi (nadprądowymi),
a  działające  przy  nadmiernym  obniŜeniu  się  przy  zaniku  napięcia  niedomiarowo-
-napięciowymi  (podnapięciowymi)  lub  zanikowymi.  W  praktyce  spotyka  się  najczęściej
wyzwalacze (lub przekaźniki) nadprądowe cieplne i elektromagnetyczne.

Wyzwalacze  (przekaźniki)  cieplne  reagują  na  określony  przyrost  temperatury  będący
wynikiem  przepływającego  prądu.  Wykonuje  się  je  z  reguły  jako  tzw.  wyzwalacze
(przekaźniki)  termobimetalowe,  w  których  zasadniczym  elementem  są  dwa  cienkie  paski
z metali  o  róŜnych  współczynnikach  rozszerzalności  liniowej,  połączone  ze  sobą  na  całej
długości.  Przy  ogrzewaniu  bimetal  wygina  się  w  kierunku  paska  z  metalu  o  mniejszym
współczynniku  rozszerzalności.  Przy  odpowiednio  duŜym  przyroście  temperatury,
spowodowanym  przetęŜeniem  w  obwodzie,  wygięcie  bimetalu  jest  tak  znaczne,  Ŝe
napotykając  odpowiedni  występ  mechanizmu  wyzwalającego  zwalnia  zamek  łącznika
(Rys 22).

Rys. 22. Zasada działania wyzwalacza termobimetalowego

1 – element bimetalowy, 2 – zapadka zamkowa. [6, s. 201]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyzwalacze  elektromagnetyczne  działają  bezzwłocznie  lub  z  niewielką  zwłoką  czasową
(np.  0,2  s)  przy  wzroście  natęŜenia  prądu  ponad  pewną  określoną  wartość.  Czas  zadziałania
wyzwalacza elektromagnetycznego bezzwłocznego jest rzędu 0,01 s, co przy czasie własnym
łącznika wynoszącym równieŜ 0,01 s powoduje przerwanie obwodu po upływie około 0,02 s
od  chwili  wystąpienia  zwarcia.  W  wyzwalaczach  cieplnych  i  elektromagnetycznych  istnieje
moŜliwość zmiany natęŜenia prądu, przy którym rozpoczynają one działać; zakres tych zmian
jest  zakresem  nastawiania.  Do  jednego  łącznika  moŜna  dobierać  wyzwalacze  o  róŜnych
zakresach nastawiania.

Rys. 23. Zasada działania nadprądowego przekaźnika elektromagnetycznego współpracującego z wyzwalaczem

napięciowym wybijakowym 1 – przekaźnik elektromagnetyczny, 2 – styk zwierający,

3 – wyzwalacz napięciowy „wybijakowy”, 4 – zaciski do przyłączenia źródła zasilania [5, s. 202]

Wyzwalacz napięciowy wybijakowy jest jednym z najpewniejszych urządzeń do zdalnego
wyłączania.

Rys.

przedstawia

zasadę

działania

nadprądowego

przekaźnika

elektromagnetycznego  z  wyzwalaczem  napięciowym  wybijakowym.  DuŜą  siłę  wyzwalacza
przy  niewielkich  wymiarach  uzyskuje  się  dzięki  duŜej  gęstości  prądu  przy  jednoczesnym
ograniczeniu  czasu  jego  przepływu.  Przerwanie  prądu  sterowniczego  następuje niezwłocznie
po  otwarciu  styków  głównych  łącznika.  Wadą  wyzwalacza  jest  to,  Ŝe  nie  działa  on  przy
powstaniu przerwy w obwodzie cewki wybijakowej.
W  podziemnej  sieci  górniczej  niskiego  napięcia  stosuje  się  dwie  zasadnicze  odmiany
wyłączników zabezpieczeniowych:

−

wyłączniki instalowane w ognioszczelnych i osłoniętych stacjach transformatorowych,

−

wyłączniki indywidualne, wolnostojące, w osłonach ognioszczelnych.

Wyłączniki

zabezpieczeniowe

są

zasadniczym

elementem

systemu

zabezpieczeń

elektroenergetycznych  sieci  500  i  1000  V.  W  zestawach  rozdzielnic  oddziałowych  spełniają
dodatkowo  rolę  łączników  izolacyjno–roboczych.  Warunki  pracy  wyłączników  charakteryzują
duŜe prądy obciąŜeniowe i zwarciowe przy stosunkowo małej częstości łączeń. Ze względu na
indywidualne  zabezpieczenie  maszyn  i  końcowych  odcinków  sieci  przed  skutkami  przeciąŜeń,
w  górniczych  sieciach  elektroenergetycznych  stosuje  się  najczęściej  wyłączniki  bez
zabezpieczenia przeciąŜeniowego. O doborze wyłączników zabezpieczających decydują głównie
maksymalne moce przyłączanych odbiorników i wielkości transformatora zasilającego.

Wyłączniki  zwarciowe  sieciowe  na  napięcie  500  i  1000  V  stanowią  wyposaŜenie  strony
niskiego  napięcia  ognioszczelnych  przewoźnych  stacji  transformatorowych  z  przeznaczeniem,
jako ochrona skutków zwarć w sieci elektroenergetycznej. Wyłączniki te wykonuje się w trzech
odmianach: z przyłączeniem doprowadzeń z przodu, z tyłu oraz jako wysuwne.

Urządzenia  do  kontroli  stanu  izolacji.  W  podziemiach  kopalń  stosuje  się  powszechnie
urządzenia do ciągłej kontroli stanu izolacji sieci. Zadaniem tych urządzeń jest w przypadku

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

uszkodzenia  izolacji  sieci  sygnalizowanie  lub  odłączenie  uszkodzonego  odcinka  tej  sieci.
Urządzenia  do  kontroli  stanu  izolacji  sieci  pozwalają  na  wykrywanie  stanów  obniŜenia  się
izolacji  Ŝył  względem  ziemi.  „Szczegółowe  przepisy  prowadzenia  ruchu..”  określają  Ŝe
w sieciach  na  napięcie  do  1  kV  powinny  być  zainstalowane  urządzenia  do  samoczynnej
kontroli  izolacji  sieci,  wyłączające  zagroŜoną  sieć  przy  spadku  wypadkowej  rezystancji
izolacji sieci względem ziemi co najmniej poniŜej 14 Ω/V napięcia roboczego.

Zabezpieczenia upływnościowe sieci do 1 kV. Jako zasadę w kopalniach węgla kamiennego
przyjęto

stosowanie

zabezpieczeń

upływnościowych

wszystkich

stacjach

transformatorowych  przewoźnych,  łącznikach  manewrowych  i  zespołach  transformatorowych.
Zabezpieczenia tego typu wykonuje się jako nastawne, przy czym wartość rezystancji nastawnej
powinna  spełniać  wymogi  określone  w  „Szczegółowych  przepisach  prowadzenia ruchu..” oraz
obowiązujących normy branŜowych.

Zabezpieczenie  ziemnozwarciowe  sieci  6  kV.  W elektroenergetycznych  sieciach
kopalnianych  6  kV  stosuje  się  zabezpieczenia  ziemnozwarciowe  które  moŜna  podzielić  na
dwie grupy:

−

zabezpieczenia zerowo–prądowe reagujące na wartość sumy geometrycznej prądów
przewodowych,

−

kierunkowe zabezpieczenia zerowo–mocowe, których działanie oparte jest na pomiarze
kierunku przepływu mocy biernej w trakcie zwarcia z ziemią.

4.4.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co naleŜy do zadań urządzenia ciągłej kontroli stanu izolacji sieci?

Jakie dwie zasadnicze odmiany wyłączników zabezpieczeniowych stosuje się w podziemnej
sieci górniczej niskiego napięcia?

Jakie wyzwalacze termobimetalowe reagują na jaki parametr?

W jaki moŜna podzielić zabezpieczenia stosowane w górnictwie podziemnym ze względu
na funkcjonalność oraz rodzaj stanu zakłóceniowego?

Jakie wymagania są stawiane zabezpieczeniom?

Na czym polega selektywność zabezpieczenia?

4.4.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z działaniem i budową stycznika.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

dokonać oględzin stycznika,

zidentyfikować liczbę zestyków głównych i pomocniczych,

określić za pomocą omomierza które zestyki są zwierne, a które rozwierne,

sprawdzić za pomocą zasilacza regulowanego napięcie progowe powodujące załączenie
i wyłączenie stycznika,

zmontować układ na podstawie schematu wskazanego przez prowadzącego zajęcia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

stycznik z cewką 24 V,

−

omomierz lub miernik uniwersalny,

−

zasilacz regulowany,

−

materiały biurowe, schemat połączeń dostarczony przez prowadzącego.

Ćwiczenie 2

Na podstawie charakterystyki wkładki topikowej określ czas po którym nastąpi

przepalenie topika dla wartości prądu podanej przez prowadzącego zajęcia.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wrysować na otrzymanej charakterystyce podaną wartość prądu.

odczytać czas po jakim nastąpi wyłączenie obwodu zabezpieczonego wkładką,

sformułować wnioski wynikające z ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

charakterystyki róŜnych wkładek bezpiecznikowych dostarczone przez prowadzącego,

−

materiały biurowe, ekierka.

4.4.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić jakie zagroŜenie dla układu elektroenergetycznego wynika
z przeciąŜenia?

określić jakie zagroŜenie dla układu elektroenergetycznego wynika
z niepełnofazowej pracy?

określić jakie zagroŜenie dla układu elektroenergetycznego wynika
z obniŜenia częstotliwości napięcia zasilającego?

podać zadania realizowane przez automatykę zabezpieczeniową
restytucyjną?

podać zadania realizowane przez automatykę zabezpieczeniową
prewencyjną?

podać zadania realizowane przez automatykę zabezpieczeniową
eliminującą?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.

Trakcja elektryczna

4.5.1.

Materiał nauczania

Lokomotywy elektryczne są napędzane silnikami elektrycznymi prądu stałego, zasilanymi

z przewodu  jezdnego,  bądź  z  własnej  baterii  akumulatorowej,  schematycznie  przedstawia  to
rys.  24.  Obwód  elektryczny  trakcji  przewodowej  składa  się  ze  źródła  prądu  stałego,  skąd
prąd  I płynie  przewodem  jezdnym  do  silników  lokomotywy,  a  stąd  szynami  z  powrotem  do
ź

ródła prądu. Elektryczne lokomotywy akumulatorowe mają własne źródła prądu w postaci

baterii akumulatorowej zasilającej silniki lokomotywy.

Rys. 24. Rysunek poglądowy zasilania lokomotyw a – lokomotywa zasilana z przewodu jezdnego,

b – lokomotywa akumulatorowa; 1 – lokomotywa, 2 – Silniki napędowe lokomotywy,

3 – bateria akumulatorowa, 4 – odbierak prądu, 5 – urządzenia zasilające trakcję elektryczną,

6 – przewód jezdny zasilający, 7 – szyny trakcji elektrycznej [5, s. 507]

Budowa i wyposaŜenie elektrycznych lokomotyw kopalnianych dostosowana jest do

specyficznych warunków pracy pod ziemią. Wymiary lokomotyw są dostosowane do wymiarów
wyrobisk przewozowych i wielkości stosowanych prześwitów torów. W kopalniach stosowane
są  wykorzystywane  róŜne  typy  lokomotyw  przewodowych.  Poszczególne  typy  lokomotyw  nie
mają  zasadniczych  róŜnic  pod  względem  działania  i  obsługi  róŜnią  się  jedynie  w  szczegółach
konstrukcyjnych, co do wymiarów dostosowanych do prześwitu toru oraz mocy silników i siły
pociągowej.

Rys. 25. Silnik lokomotywy przewodowej typu LD a) zdjęcie silnika, b) szkic umocowania silnika na wale koła

biegowego; 1 – uchwyt 2 – sworzeń, 3 – rama podwozia lokomotywy, 4 – spręŜyna, 5 – łapy,

6 – łoŜyska ślizgowe, 7 – wał, 8 – koło zębate na wale kół biegowych, 9 – koło zębate na wale silnika,

10 – przewody zasilające silnik [5, s. 508]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przewody jezdne

Elektryczne lokomotywy przewodowe są zasilane z przewodu jezdnego. Przewody jezdne

są przewodami gołymi wykonanymi z ciągnionego drutu miedzianego o przekrojach 65, 80, 100
i 120 mm

. Powszechnie stosuje się znormalizowane przewody profilowe, z uwagi na łatwiejszy

sposób zawieszania i dłuŜsze uŜytkowanie niŜ przewodów okrągłych. Do budowy górnej trakcji
stosować moŜna tylko przewody gładkie o czystej powierzchni nie wykazujące Ŝadnych
pęknięć, rozwarstwień, złuszczeń.

Rys. 27. wymiary przewodów Djp [1, s. 17]

Przewody jezdne zawiesza się na izolatorach porcelanowych w osłonie Ŝeliwnej,

przymocowanych  do  obudowy  (rys.  28),  przy  czym  odległość  od  przewodu  jezdnego  do
obudowy  stropu  wyrobiska  nie  moŜe  być  mniejsza  jak  0,2  m.  Pomiędzy  poszczególnymi
punktami zawieszenia przewodu odległość nie moŜe być większa jak 5 m na prostych odcinkach
i 3 m na zakrętach  i skrzyŜowaniach toru. Przewody jezdne zawiesza się normalnie elastycznie
z wyjątkiem przejazdów przez tamy i na skrzyŜowaniach, gdzie zawieszenie przewodu musi być
sztywne dla zachowania stałej wysokości zawieszenia.

Rys. 28. Zawieszenie przewodu jezdnego [5, s. 531]

Przewód jezdny powinno się zawieszać na wysokości co najmniej 2 m ponad główką

szyny (PN-G-50090 z 1997), a ponadto w odstępach co 200 m i na wszystkich
skrzyŜowaniach i zakrętach muszą być umieszczone oświetlone napisy ostrzegawcze: Uwaga!
Przewód jezdny! W podszybiach przewody jezdne zawiesza się na wysokości co najmniej
2,2 m, przy czym podczas zjazdu i wyjazdu załogi przewód musi być wyłączony spod napię-

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

cia  na  przestrzeni  co  najmniej  50  m  od  szybu.  W  punktach  załadowczych  oraz  na  dworcach
osobowych  przewody  jezdne  muszą  być  osłonięte  dla  zabezpieczenia  załogi  przed
dotknięciem.  Osłony  na  przewodach  jezdnych  muszą  być  zawieszone  równieŜ  na
rozgałęzieniach  i skrzyŜowaniach  trakcji,  jak  równieŜ  na  skrzyŜowaniach  wyrobisk  z  trakcją
z innymi  wyrobiskami  (np.  na  skrzyŜowaniu  pochylni  z  chodnikiem  głównym  z  trakcją
elektryczną).  Osłonięty  musi  być  przewód  na  całej  długości  skrzyŜowania  lub  rozgałęzienia
oraz dodatkowo po 2 m w kaŜdym kierunku. UŜywane są róŜnego rodzaju osłony. Najprostszą
osłoną jest osłona korytkowa drewniana (rys.28). Na przewodzie jezdnym są umocowane dwa
sworznie,  na  których  jest  luźno  osadzona  osłona  korytkowa.  Odbierak  przejeŜdŜającego
elektrowozu  unosi  osłonę.  Po  przejechaniu  elektrowozu  osłona  opada  w  dół  pod  wpływem
własnego  cięŜaru.  Załoga  na  dworcach  osobowych  moŜe  wsiadać  tylko  po  uprzednim
wyłączeniu przewodu spod napięcia, przy czym stan wyłączenia jest sygnalizowany Ŝarówkami
zielonymi, a załączenia czerwonymi.

Rys. 28. Drewniana osłona korytkowa przewodu jezdnego [5, s. 532]

Przepisy  wymagają,  by  przewody  jezdne  były  podzielone  na  odcinki  długości  nie
przekraczającej 500 m. Poszczególne odcinki są ze sobą połączone wyłącznikami sekcyjnymi.
Wykonanie  elektrycznych  połączeń torów jezdnych. Szyny trakcji przewodowej są włączone
w obwód prądu stałego zasilającego lokomotywy. W stosunku do szyn kolejek elektrycznych
stawia  się  więc  nie  tylko  wymagania  co  do  wytrzymałości  mechanicznej,  ale  równieŜ  co  do
właściwości  elektrycznych.  Dopuszczalny  spadek  napięcia  w  sieci  trakcyjnej  nie  moŜe
przekraczać wartości 30% napięcia znamionowego trakcji. W przypadku trakcji przewodowej
spadek napięcia w sieci jest sumą spadków napięć w przewodzie jezdnym i w szynach. Chcąc
utrzymać  spadek  napięcia  w  granicach  dozwolonych,  ze  względów  ekonomicznych
i bezpieczeństwa  wymagany  jest dla danego obciąŜenia i długości trasy odpowiedni przekrój
przewodów  jezdnych  oraz  odpowiedni  wymiar  szyn  i  sposób  ich  łączenia.  „Szczegółowe
przepisy prowadzenia..” wymagają stosowania do przewozu mechanicznego szyn o wysokości
co  najmniej  115  mm.  WaŜnym  czynnikiem  decydującym  o  wielkości  oporu  elektrycznego
toru jezdnego jest opór przejścia (złączy) między szynami. Opór złącza styku szyn nie moŜe
przekraczać wartości 40% oporu jednej szyny. W celu uzyskania jak najmniejszego oporu na
złączach  pomiędzy  poszczególnymi  odcinkami  szyn,  stosuje  się  poza  normalnymi  złączami
mechanicznymi równieŜ złącza elektryczne. Szyny łączy się elektrycznie przez przyspawanie
lub  pewne  przykręcenie  do  obydwu  łączonych  z  sobą  końców  szyn  linek  lub  prętów
miedzianych  o  przekroju  co  najmniej  50  mm

. Pręt lub linkę moŜna umocować bądź na

złączach  mechanicznych,  bądź  teŜ  pod  nimi,  (rys.  29).  Sposób  drugi  jest  lepszy  z  uwagi  na
ochronę  złączy  elektrycznych  przed  uszkodzeniem  (spowodowanym  np.  wykolejeniem
wozów)  Prócz  wzdłuŜnego  (szeregowego)  łączenia  szyn  moŜna  stosować  równieŜ  łączenie
poprzeczne  (równoległe)  i  to  w  odstępach  nie  przekraczających  50  m  długości.  NaleŜyte
wykonanie elektrycznych złączy szyn ma wpływ na zmniejszenie tzw. prądów błądzących.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 29. złącza szyn a) prętowe, b) linką miedzianą [5, s. 535]

Trakcyjne  zespoły  prostownikowe.  Prostownik  jest  to  urządzenie  umoŜliwiające  przepływ
jednokierunkowy prądu przez odbiornik, podczas gdy źródło (sieć) zasilania wytwarza napięcie
przemienne.  Zastosowanie  w  obwodzie  elektrycznym  prostownika  niesterowanego  pozwala  na
uzyskanie  napięcia  wyprostowanego  o  stałej  wartości.  Wartość  regulowaną  napięcia
wyprostowanego  uzyskuje  się  z  prostowników  sterowanych.  Stacje  prostownikowe  trakcyjne
mieszczą  się  na  dole w pobliŜu podszybia –zazwyczaj w specjalnych komorach obok zajezdni
elektrowozów, bądź w innych dobrze przewietrzanych pomieszczeniach. Stacje prostownikowe
umieszcza się w osobnych dobrze przewietrzanych komorach.

Automatyczna przewoźna stacja prostownikowa typu APSP
Automatyczne  stacje  prostownikowe  typu  APSP  przeznaczone  są  do  zasilania  sieci  trakcyjnej
o napięciu znamionowym 250 V w podziemiach kopalń ze stopniem zagroŜenia „a” lub innych
odbiorników  o  napięciu  znamionowym  250  V,  Obudowa  stacji  nie  jest  wodoszczelna,  lecz
chroni urządzenia przed kroplami wody padającej pod kątem w stosunku do pionu nie większym
niŜ 45°. Stacje typu APSP mają pełne wyposaŜenie składające się z:

−

transformatora prostownikowego,

−

prostownika półprzewodnikowego,

−

aparatury łączeniowej i zabezpieczającej,

−

układu automatyki i urządzenia próby linii.
Stacje nie wymagają budowy specjalnych komór i dzięki wyposaŜeniu stacji w obwody

zdalnego sterowania i sygnalizacji istnieje moŜliwość kontroli pracy stacji z lokalnego lub
centralnego stanowiska dyspozytorskiego.

W stacjach zastosowano rozłącznik, pozwalający na odłączenie transformatora

prostownikowego  tylko  w  stanie  jałowym.  W  celu  uniknięcia  otwarcia  rozłącznika
w przypadku  gdy  stacja  jest  obciąŜona,  zastosowano  blokadę  elektryczną  poprzez  łącznik
pomocniczy  który  przed  otwarciem  styków  głównych  rozłącznika  przerywa  obwody  cewek
trzymających  wyłączników  na  odpływach  stacji,  powodując  ich  wyłączenie.  Ponadto  przy
rozłączniku  zastosowano  blokadę  mechaniczną,  która  uniemoŜliwia  otwarcie  drzwi  do
komory transformatora i rozłącznika, gdy rozłącznik jest załączony. W stacjach zastosowano
transformatory  prostownikowe  mające  budowę  rdzeniową  z  uzwojeniem  cylindrycznym
i chłodzone powietrzem o obiegu wymuszonym (wentylatory).

Zasady bezpieczeństwa pracy na drogach z trakcją elektryczną
Wszystkie pomieszczenia z urządzeniami do zasilania trakcji elektrycznej (gdy mają aparaturę
olejową) oraz pomieszczenia ładowania akumulatorów muszą być przewietrzane niezaleŜnym
prądem  powietrza.  Wstęp  do  tych  pomieszczeń  jest  dozwolony  wyłącznie  osobom
upowaŜnionym.

Szczególne

rodki

ostroŜności

obowiązują

pomieszczeniach

z akumulatorami  ze  względu  na  wydzielający  się  z  elektrolitu  wodór,  który  w  połączeniu
z powietrzem  tworzy  mieszaninę  wybuchową.  Zachowanie  środków  ostroŜności  obowiązuje
równieŜ  na  wszystkich  drogach  z  przewodem  jezdnym.  NaleŜy  pamiętać,  Ŝe  dotknięcie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przewodu jezdnego grozi śmiertelnym poraŜeniem prądem elektrycznym. Niebezpieczeństwo
to  istnieje  nie  tylko  w  przypadku  bezpośredniego  dotknięcia  przewodu  jezdnego  gołym
ciałem, ale takŜe w przypadku pośredniego dotknięcia przewodu jezdnego, np. niesionymi na
ramieniu  narzędziami,  jak  wiertłami,  kilofem  itp.  Z  tego  powodu  na  drogach  z  przewodem
jezdnym naleŜy narzędzia nosić w ręku, a nie na ramieniu. Nie wolno przechodzić pomiędzy
wozami,  a  tym  bardziej  pomiędzy  wozami  pod  przewodem  jezdnym.  Zakazana  jest  jazda
w wozach otwartych.Przewóz ludzi pociągiem dozwolony jest tylko wozami osobowymi, przy
czym  wsiadać  i  wysiadać  wolno  tylko  w  czasie  postoju  pociągu  w  miejscach  do  tego
wyznaczonych  (dworce  i  przystanki).  PoniewaŜ  na  dworcach  i  przystankach  w  czasie
przyjazdu  i  odjazdu  pociągu  odbywa  się  wzmoŜony  ruch  ludzi,  istnieje  zwiększony  stopień
niebezpieczeństwa,  stąd  dworce  osobowe  i  przystanki  muszą  być  dobrze  oświetlone.
W miejscu dla wszystkich widocznym zainstalowane są czerwone i zielone lampy sygnaliza-
cyjne  i  tablice  ostrzegawcze, informujące załogę o stanie załączenia przewodu jezdnego pod
napięciem. Załoga moŜe wsiadać i wysiadać z pociągu tylko przy wyłączonym spod napięcia
przewodzie  jezdnym  i  na  znak  kierownika  pociągu.  Początek  i  koniec  dworca  są  oznaczone
oświetlonymi napisami informacyjnymi.

Prądy  błądzące.  Prądami  błądzącymi  nazywa  się  prądy  elektryczne  płynące  róŜnymi
drogami, w ziemi (w gruncie, w górotworze) i w masach przewodzących (np. metalowych) nie
stanowiących  części  celowo  zbudowanego  dla  tych  prądów  obwodu  elektrycznego.  Skutki
wywołane  prądami  błądzącymi  mają  niekorzystny  wpływ  na  proces  produkcji,
bezpieczeństwo ludzi i urządzeń. Skutkiem działania prądów błądzących mogą być:

−

zagroŜenie wybuchowe w wyniku iskrzenia mogącego wystąpić przy przypadkowym
zetknięciu się mas będących pod napięciem błądzącym bądź teŜ wskutek wystąpienia
napięć błądzących w obwodach iskrobezpiecznych,

−

zagroŜenie poŜarowe –w wyniku zapalenia pyłu węglowego lub metanu – wskutek
miejscowego nagrzania do temperatury zapłonu przy długotrwałym przepływie prądu
błądzącego,

−

zagroŜenie  bezpieczeństwa  obsługi  lub  awarii  urządzeń,  w  wyniku  zawodnej  pracy
układów  automatyki,  na  skutek  zaburzeń  spowodowanych  przedostaniem  się  prądów
błądzących  do  obwodów  sterowania, kontroli i sygnalizacji pracy maszyn oraz urządzeń
górniczych,

−

niebezpieczeństwo samoistnego odpalenia ładunków podczas prowadzenia robót
strzałowych przy uŜyciu zapalników elektrycznych,

−

inne zagroŜenia oraz straty, powstałe w wyniku uszkodzenia korozyjnego maszyn
i urządzeń oraz elementów zabezpieczeń i automatyki.
Znajomość przyczyn występowania prądów błądzących oraz zagroŜeń wywołanych ich

działaniem  jest  niezbędna  w  działaniach  prewencyjnych  mających  na  celu  likwidację  lub
ograniczenie wpływów źródeł prądów błądzących.

Upływ prądu z szyn trakcji elektrycznej przewodowej
Wymienić  naleŜy  następujące  przyczyny  powstawania  prądów  błądzących  w  wyrobiskach
podziemnych:

−

trakcja elektryczna przewodowa na danym lub sąsiednim poziomie,

−

zelektryfikowane linie tramwajowe lub kolejowe,

−

spawarki elektryczne,

−

sieci elektroenergetyczne prądu przemiennego wysokiego i niskiego napięcia (zwłaszcza
w stanach zakłóceniowych),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

sieci teletechniczne; obwody sterowania i sygnalizacji,

−

rodki łączności wykorzystujące nadajniki radiowe,

−

elektryczność statyczna.
Linie trakcji przewodowej kolei przebiegające przez teren kopalni lub w jej pobliŜu mogą

być  przyczyną  występowanie  prądów  błądzących  na  poziomach  kopalń.  Zjawisko  to  jest
efektem upływu prądu z szyn trakcji przewodowej i powoduje powstanie pola przepływowego
o bardzo  duŜym  zasięgu,  zaleŜnym  od  cech  charakterystycznych  sieci  trakcyjnych  (sposób
zasilania  i  wartość  prądu  obciąŜenia,  długość  oraz  przekroje  linii,  sposób  ułoŜenia  oraz
połączenia  szyn,  konserwacja  i  warunki  eksploatacji)  oraz  charakterystycznych  parametrów
elektrycznych  terenu  (rezystywność  gruntu  bezpośrednio  pod  torami,  ścieki,  Ŝyły  wodne,
przewodniki  metalowe).Prądy  upływu  z  szyn  trakcji  przewodowej  na  powierzchni mogą być
przenoszone  do  podziemi  kopalń  za  pośrednictwem  przewodzących  warstw  górotworu  oraz
urządzeń metalowych prowadzonych w szybach z powierzchni do podziemi kopalń.

Rys. 30. Szkic ilustrujący moŜliwość przenoszenia prądów błądzących z powierzchni

do wyrobisk podziemnych [4, s. 133]

Powstawanie i rozprzestrzeniania się prądów błądzących w środowisku powoduje, Ŝe nie jest
moŜliwe  analityczne  prognozowanie  ich  wartości.  Dlatego  niezbędne  są  kontrolne  pomiary
przeprowadzone  w  warunkach  ruchowych,  bezpośrednio  w  kopalni.  Wyniki  pomiarów  są
podstawą oceny zagroŜeń oraz wyboru środków ochronnych i zabezpieczeń.

Ograniczanie prądów błądzących
Najskuteczniejszy sposób zapobiegania prądom błądzącym w warunkach zakładu górniczego
polega  na  ograniczaniu  spadków  napięcia  w  torach.  NaleŜy  dąŜyć  do  ograniczania  zasięgu
zasilania sieci z kaŜdej stacji prostownikowej. Co oznacza zwiększenie liczby stacji zasilających
i  zagęszczenia  ich  rozmieszczenia  wzdłuŜ  tras  przewozowych.  WiąŜe  się  to  z  koniecznością
stosowania  stacji  automatycznych.  Istotnym  elementem  ograniczenia  wielkości  spadków
napięcia w torach, a ty samym wielkości prądów błądzących, jest podniesienie napięcia zasilania
urządzeń  trakcyjnych.  Ze  wzrostem  napięcia  zasilania  sieci  trakcyjnych  przy  określonej  mocy
silników  lokomotyw  maleje  wielkość  prądu  w  sieci,  a  zatem  i  spadki  napięcia  w  torach.
W istniejących  warunkach  zasilania  sieci  trakcyjnych  najskuteczniejszym  sposobem  ochrony
przed  prądami  błądzącymi  jest  staranne  utrzymywanie  połączeń  czołowych  szyn  zwłaszcza
w rejonach  oddziałów  wydobywczych  i  okresowa  ich  kontrola.  Tam  gdzie  to  jest  moŜliwe,
naleŜy równieŜ dąŜyć do układania torów na podsypce tłuczniowej utrudniającej upływ prądów
błądzących  do  ziemi.  Układanie  równolegle  do  torów  zuŜytych  lin  stalowych  daje  poŜądany
efekt pod warunkiem, Ŝe lina nie leŜy bezpośrednio ma wilgotnym podłoŜu lub w wodzie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pomiary prądów błądzących

Szczególne zagroŜenie od prądów błądzących w kopalniach prowadzących roboty

strzałowe przy uŜyciu zapalników elektrycznych powoduje, Ŝe badanie wielkości tych prądów
jest obowiązkowe i objęte przepisami górniczymi.

Standardowe pomiary prądów błądzących przy prowadzeniu robót strzałowych.
Pomiary te powinny być przeprowadzane:

−

kaŜdorazowo przed przystąpieniem do wykonywania robót strzałowych oraz w razie
stwierdzenia moŜliwości wystąpienia prądów błądzących,

−

w miejscach prowadzenia robót strzałowych co najmniej raz w miesiącu,

−

w głębionych szybach i szybikach co najmniej raz w tygodniu, a w razie przewidywanego
wzrostu natęŜenia prądów błądzących równieŜ przed kaŜdym przystąpieniem do
ładowania otworów strzałowych,

−

przy rozpoczynaniu nowych robót górniczych.
W przypadku stosowania zapalników mostkowych przeprowadza się pomiar prądu

miliamperomierzem,  którego  zaciski  podłącza  się  między  ziemię  i  poszczególne  elementy
metalowe  znajdujące  się  w  wyrobiskach  górniczych  lub  między  poszczególne  urządzenia
metalowe (przenośniki, rurociągi, opancerzenia kabli itp.). Wymaga się przy tym, aby oporność
wewnętrzna  miliamperomierza  była  w  przybliŜeniu  równa  oporności  zapalnika  .mostkowego,
czyli wynosiła około 2,8 do 3,2

Ω

. Maksymalne natęŜenie prądów błądzących zmierzone takim

miliwoltomierzem w warunkach zakłóceniowych, np. przy zwarciu w sieci trakcyjnej, nie moŜe
przekraczać 180 mA, natomiast przy normalnym ruchu natęŜenie prądów błądzących nie
powinno przekraczać 90 mA. Przepisy podają szczegółowo sposób przeprowadzenia pomiarów
przy sztucznym obciąŜeniu sieci trakcyjnej w badanym rejonie.

4.5.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Z czego składa się obwód elektryczny trakcji przewodowej?

Jakie przewody moŜna stosować do budowy górnej trakcji ?

W jakich miejscach muszą być zawieszone osłony na przewodach jezdnych?

Jakiej wartości nie moŜe przekraczać dopuszczalny spadek napięcia w sieci trakcyjnej?

Co stosuje się w celu uzyskania jak najmniejszego oporu na złączach pomiędzy
poszczególnymi odcinkami szyn?

Co nazywamy prądami błądzącymi?

Jakie są przyczyny powstawania prądów błądzących w wyrobiskach podziemnych?

W jaki sposób prądy upływu z szyn trakcji przewodowej na powierzchni mogą być
przenoszone do podziemi kopalń?

Kiedy powinny być przeprowadzane pomiary prądów błądzących?

10.

Co wchodzi w skład wyposaŜenia stacji prostownikowej typu APSP?

4.5.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych (w przypadku braku takich moŜliwości

skorzystaj z dokumentacji producentów) zapoznaj się z budową automatycznej stacji
prostownikowej ASP.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę stacji ASP,

zidentyfikować elementy stacji na podstawie dokumentacji serwisowej,

zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia,

zapoznać się ze sposobem montaŜu kabla we wlotach kablowych.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

stacja ASP,

−

dokumentacja producenta.

Ćwiczenie 2

W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych zapoznaj się z budową elektrowozu

trakcji dołowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę i rozmieszczenie elementów lokomotywy,

rozpoznać elementy na podstawie schematu i dokumentacji,

zwrócić uwagę na sposób montaŜu silników napędowych,

zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia oraz sterowanie lokomotywą,

zapoznać się ze sposobem obsługi i konserwacji lokomotywy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

dołowa lokomotywa trakcyjna,

−

dokumentacja producenta.

4.5.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

omówić budowę lokomotywy trakcji dołowej?

podać przyczyny występowania prądów błądzących?

wykonać pomiary prądów błądzących?

podać zasady bezpiecznej pracy w wyrobiskach z trakcją elektryczną?

przedstawić sposoby ograniczania prądów błądzących?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.

Oświetlenie elektryczne podziemi kopalń

4.6.1.

Materiał nauczania

Właściwe oświetlenie wyrobisk górniczych jest warunkiem poprawy bezpieczeństwa,

komfortu i wydajności pracy. Dzięki dobremu oświetleniu lepiej i bezpieczniej obsługuje się
maszyny  i  urządzenia,  mniejsza  jest  liczba  wypadków  związanych  z  obsługą  maszyn
i urządzeń.  Uzyskanie  dostatecznego  oświetlenia  nahełmnymi  i  ręcznymi  lampami
elektrycznymi  jest  niemoŜliwe,  głównie  ze  względu  na  ich  małą  wydajność  świetlną.
Spełniają one swoje zadanie wystarczająco jedynie przy oświetleniu samych miejsc pracy i to
w ograniczonym zakresie.

Wymagania techniczne stawiane oświetleniu w podziemiach kopalń są następujące:

−

oświetlenie powinno zapewnić warunki do bezpiecznego i wygodnego poruszania się osób
w chodnikach i na przejściach, bez posługiwania się lampami osobistymi,

−

instalacje oświetleniowe powinny być tak wykonane, aby zapewniały pełne bezpieczeństwo
raŜeniowe, poŜarowe i wybuchowe.
Do podstawowych pojęć charakteryzujących jakościowe i ilościowe parametry światła

naleŜą następujące pojęcia:

−

natęŜenie źródła I (światłość) –podstawowa wielkość charakteryzująca źródło światła;
jednostką miary światłości jest kandela (cd);

−

strumień świetlny Φ –jest to strumień energii, na którą reaguje oko ludzkie; jednostką
strumienia świetlnego jest lumen (lm);

−

natęŜenie oświetlenia powierzchni E (jasność) –jest to stosunek strumienia świetlnego Φ,
padającego prostopadle na powierzchnię, do pola S tej powierzchni, a więc E = Φ/S;
jednostką natęŜenia oświetlenia jest luks (lx); luks jest natęŜeniem oświetlenia
powierzchni 1 m

, na którą pada strumień świetlny 1 lm;

−

jaskrawość (luminacja) –jest to wielkość psychofizjologiczna, charakteryzująca wraŜenie
uzaleŜnione od indywidualnych cech oka obserwatora; praktyczną jednostką luminacji
jest nit (nt); nit jest luminacja źródła światła o powierzchni 1 m

świecącą

wiatłością 1 cd;

−

kontrast – jest to stosunek luminacji maksymalnej do luminacji minimalnej
w obserwowanym obrazie;

−

równomierność  oświetlenia  –jest  to  stosunek  jasności  najsłabiej  oświetlonego  punktu
rozpatrywanej  płaszczyzny  do  punktu  najjaśniejszego;  w  celu  uzyskania  dobrego
oświetlenia stosunek ten powinien wynosić średnio 1 : 3.
Decydujący  wpływ  na  szybkość  i  dokładność  rozróŜniania  szczegółów  obserwowanego

obrazu, mają jaskrawość i kontrast, przystosowanie oka do tych cech światła jest ograniczone.
Oko  ludzkie,  najlepiej  odbiera  obrazy  o  średniej  jaskrawości  i  duŜym  kontraście,  najgorzej
obrazy  o  małej  lub  duŜej  jaskrawości  i  małym  kontraście.  W  wyniku  wieloletnich  badań  oraz
wniosków  wynikających  z  codziennej  praktyki  opracowano  normy  oświetlenia.  Normy
oświetleniowe  podają  wartości  jasności  w  poszczególnych  pomieszczeniach,  przy  których
uzyskuje się takie ich oświetlenia, Ŝe spełnione są warunki maksymalnego komfortu pracy.

Tabela 4 przedstawia kategorie oświetlenia stosowane w górnictwie podziemnym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4. Kategoria oświetlenia [6, s. 258]

Kategoria oświetlenia

stałego
wyrobiska
korytarzowego

Nasilenie ruchu załogi lub natęŜenie transportu urobku w stałym
wyrobisku korytarzowym

transport urobku powyŜej 4000 t na zmianę, ruch załogi powyŜej

300 osób na zmianę, transport urobku powyŜej 2000 t na zmianę i
ruch załogi

powyŜej 150 osób na zmianę

transport urobku 4000–2000 t na zmianę, ruch załogi 300–150 osób
na zmianę, transport urobku 2000–10001 na zmianę i ruch załogi

)

150–100 osób na zmianę

III

transport urobku 2000–1000 t na zmianę, ruch załogi 150–100 osób

na zmianę, transport urobku poniŜej 1000t na zmianę i ruch załogi
poniŜej 100 osób na zmianę

transport urobku poniŜej 1000 t na zmianę, ruch załogi poniŜej 100
osób na zmianę

nie dotyczy ruchu załogi na drogach ucieczkowych oraz przewozu załogi w wozach

osobowych, gdzie naleŜy stosować postanowienia przewidziane dla IV kategorii oświetlenia.

Tętnienie i zmiany aperiodyczne światła

Zmienny w czasie strumień świetlny wysyłany przez elektryczne źródło światła wynika

praktycznie  z  częstotliwości  prądu  zasilającego  to  źródło.  Fakt  zmian  strumienia  świetlnego
w rytm  zmian  prądu  przemiennego,  od  wartości  minimalnej  do  maksymalnej,  nazwano
tętnieniem  światła.  Wykorzystywane  obecnie  do  ogólnych  celów  oświetleniowych  źródła
ś

wiatła są zasilane prądem przemiennym o częstotliwości 50 Hz. Wówczas częstotliwość

zmian światła wynosząca 100 Hz jest niedostrzegalna dla naszego wzroku i widzimy to
ś

wiatło w sposób ciągły. Tętnienie światła występuje w Ŝarówkach w róŜnym stopniu,

zaleŜnie  od  grubości  włókna  wolframowego.  Jednak  problem  ten  jest  bardziej  uciąŜliwy,
wówczas  gdy  stosujemy  lampy  wyładowcze,  przede  wszystkim  świetlówki  przypadku
oświetlania  stanowisk  pracy  z  wirującymi  elementami  czy  źródłami  wyładowczymi
(świetlówki, rtęciówki, sodówki) moŜe wystąpić efekt stroboskopowy, czyli pozorny bezruch
tych  elementów.  Działania  ograniczające  lub  eliminujące  występowanie  tego  efektu  oraz
tętnienia  światła  polegają  między  innymi  na:  zasilaniu  sąsiednich  opraw  z  róŜnych  faz,
stosowaniu  układu  antystroboskopowego  w  oprawach  oświetleniowych  lub  elektronicznego
układu  stabilizująco–zapłonowego  (podwyŜszającego  częstotliwość  zasilania  samych  źródeł
ś

wiatła). Pomimo Ŝe tętnienie światła jest zaliczane jedynie do czynników uciąŜliwych,

niemniej jednak wymaga ograniczenia, poniewaŜ moŜe niekorzystnie wpływać na
samopoczucie człowieka

Górnicze instalacje oświetleniowe

W górnictwie węglowym stosuje się obecnie wyłącznie oświetlenie elektryczne.
Instalacje oświetleniowe dzieli się na:

−

instalacje oświetleniowe stacjonarne –instalacje, których czas pracy jest dłuŜszy niŜ
1 rok; naleŜą do nich instalacje oświetleniowe w komorach, warsztatach, zajezdniach,
chodnikach przewozowych, podszybiach;

−

instalacje oświetleniowe przenośne –instalacje, które ze względu na ciągły postęp robót
eksploatacyjnych muszą być przemieszczane; instalacje te stosowane są głównie
w przodkach ścianowych i chodnikowych;

−

oświetlenie indywidualne –stosowane przez kaŜdego pracownika dołowego jako
nahełmne lampy akumulatorowe.

Instalacje oświetleniowe stacjonarne zasilane są:

−

napięciem przemiennym 230 lub 127 V ze stacji transformatorowych przewoźnych typu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

IT oraz transformatorów stacjonarnych, napięciem stałym 250 V z górnej sieci trakcji
elektrycznej, wyłącznie na drogach z trakcją elektryczną.

−

Instalacje oświetleniowe przenośne zasilane są głównie napięciem przemienym 230, 127,
42 i 24 V z transformatorów przenośnych typu KTO lub zespołów transformato–
rozdzielczych typu KZWOI i OZT.

−

Oświetlenie indywidualne zasilane jest z baterii akumulatorów napięciem stałym
3,6 V.

Osprzęt instalacji oświetleniowych

Przez osprzęt instalacyjny rozumie się wszystkie elementy i urządzenia niezbędne do

wykonania i działania instalacji oświetleniowej.
Do osprzętu instalacyjnego naleŜą:

−

kable i przewody,

−

oprawy oświetleniowe i źródła światła,

−

puszki przyłączowe i skrzynki przelotowe oraz rozgałęźne,

−

złącza przewodowe,

−

wyłączniki i przyciski sterownicze.
Kable i przewody. Mają one w instalacji oświetleniowej za zadanie połączenie źródła

wiatła ze źródłem energii elektrycznej w sposób zapewniający minimum strat energii

elektrycznej  przy  zapewnieniu  maksymalnego  bezpieczeństwa  obsłudze.  W  instalacjach
stacjonarnych  stosuje  się  kable  opancerzone,  mające  od  2  do  4  Ŝył  prądowych.  Wolne  Ŝyły
prądowe  lub  płaszcz  kabli  wykorzystuje  się  do  uziemiania  opraw  oraz  pozostałego  osprzętu
oświetleniowego.  W  instalacjach  oświetleniowych  przenośnych  najczęściej  stosuje  się
przewód  oponowy  cztero–  lub  pięcioŜyłowy,  co  pozwala  zarówno  na  uziemianie  oprawy
i osprzętu, jak i na stosowanie sygnalizacji lub zdalnego sterowania.

Źródła światła. W górnictwie wykorzystuje się następujące źródła światła:

−

lampy Ŝarowe,

−

lampy fluoryzujące (świetlówki),

−

lampy rtęciowe i sodowe.

Lampy Ŝarowe cechuje prosta budowa i moŜliwość zasilania prądem stałym i przemiennym
bez  urządzeń  pomocniczych.  Najistotniejsze  wady  lamp  Ŝarowych  to:  wysoka  temperatura
pracy,  mała  trwałość  (od  1000  do  2000  h),  mała  skuteczność  świetlna  (od  10  do  20  lm/W),
mała odporność na wstrząsy i wibracje, silna wraŜliwość na wahania napięcia sieci zasilającej.

Lampy  fluoryzujące  są  lampami  z  podgrzewanymi  katodami.  Światło  wywoływane  jest
w nich  niewidocznym  promieniowaniem  nadfioletowym  par  rtęci  o  niskim  ciśnieniu,
pobudzającym  do  świecenia  substancję  fluoryzującą  (luminofor),  którą  pokryta  jest
wewnętrzna strona rury szklanej. Świetlówki w porównaniu z Ŝarówkami cechuje:

−

mała wraŜliwość na wahania napięcia sieci,

−

duŜa skuteczność świetlna (od 20 do 40 lm/W),

−

duŜa trwałość (od 10 000 do 18 000 h),

−

większa odporność na wstrząsy i wibracje,

−

niska luminacja nie powodująca olśnienia wzroku.
Wady świetlówki to: skomplikowana budowa, konieczność stosowania specjalnych

przetworników przy zasilaniu prądem stałym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Lampa  rtęciowa  jest  wysokopręŜną  lampą  wyładowczą.  Lampa  rtęciowa  zbudowana  jest
z  palnika,  w  postaci  rurki  kwarcowej  z  wtopionymi  na  końcach  elektrodami,  wypełnionej
parami  rtęci  pod  ciśnieniem.  Pod  wpływem  impulsu  elektrycznego,  wywołanego  układem
zapłonowym, wewnątrz rurki powstaje wyładowanie łukowe, dające bardzo jaskrawe światło
o  barwie  białoniebieskiej.  Z  uwagi  na  duŜą  jaskrawość  światła  nie  pozwalającą  na
bezpośrednie  oświetlenie  palnikiem,  jest  on  osłonięty  dodatkową  bańką  szklaną  pokrytą  od
wewnątrz  luminoforem  korygującym  jaskrawość  i  barwę  światła.  Lampy  rtęciowe
charakteryzują się:

−

duŜą skutecznością świetlną (od 40 do 60 lm/W),

−

duŜą trwałością w warunkach eksploatacji górniczej (od 10 000 do 24 000 h),

−

kontrastowym oświetleniem umoŜliwiającym dobre rozróŜnianie przedmiotów,

−

duŜą tolerancją na wahania napięcia sieci.
Podstawowe wady lamp rtęciowych to:

−

wysoka luminacja (jaskrawość) –od 20 do 30 razy większa od luminacji świetlówek,

−

długi czas rozświecania (od 3 do 5 min),

−

długi czas ponownego zapłonu po wygaszeniu (od 5 do 10 min),

−

skomplikowana budowa i działanie.

Lampa sodowa swą budową i działaniem zbliŜona jest do lampy rtęciowej róŜnica polega na
tym, Ŝe palnik jej wypełniony jest parami sodu pod ciśnieniem. Światło lampy sodowej ma
barwę Ŝółtą.

Lampy sodowe w porównaniu z lampami rtęciowymi mają następujące zalety:

−

większą skuteczność świecenia (od 100 do 130 lm/W),

−

krótszy czas rozświecania (od 2 do 3 min),

−

znacznie krótszy czas ponownego zapłonu po wygaszeniu (od 0,5 do 1 min).

Oprawy oświetleniowe. W warunkach kopalnianych, współczynnik odbicia światła od stropu
i ociosów,  ma  niewielką  wartość  i  z  tego  względu  uŜywa  się  opraw  dających  oświetlenie
bezpośrednie.  O  doborze  typu  oprawy  w  celu  oświetlenia  wyrobisk  podziemnych  decyduje
przede wszystkim rodzaj pomieszczenia, w którym przewidywane jest zainstalowanie opraw,
z uwzględnieniem  jego  gazowości,  wilgotności  oraz  zapylenia.  W  warunkach  zakładów
górniczych stosuje się oprawy wodoszczelne oraz częściowo oprawy pyłoszczelne. Wszystkie
oprawy  powinny  spełniać  wymagania  odpowiednio  silnej  budowy,  odpornej  na  uszkodzenia
mechaniczne  i  korozję.  Konstrukcja  kloszy  powinna  ograniczać  osadzenie  się  na  nich  pyłu
oraz umoŜliwić ich łatwe oczyszczanie.

Oświetlenie wyrobisk górniczych

Analizując zalety i wady poszczególnych źródeł światła stosowanych w górnictwie moŜna

ogólnie określić zakres ich stosowania następująco:

−

w wyrobiskach wysokości do 2,5 m w celu uniknięcia olśnienia wzroku naleŜy stosować
oświetlenie świetlówkami lub lampami Ŝarowymi o niskiej luminacji,

−

w wyrobiskach wysokości powyŜej 2,5 m naleŜy stosować oświetlenie lampami rtęciowymi
lub  sodowymi  o  skorygowanej  barwie  światła,  a  w  celu  uniknięcia  olśnienia  stosować
odpowiednie  reflektory  lub  osłony  nie  powodujące  jednak  strat  strumienia  świetlnego
lampy.
Wymagania  dotyczące  doboru  lamp  i  źródeł  światła  oraz  ich  rozmieszczania  są  podane

w normach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Oświetlenie stałych wyrobisk korytarzowych

Do oświetlenia stałych wyrobisk korytarzowych zaleca się stosować przede wszystkim

lampy fluorescencyjne i lampy rtęciowe o mocy do 125 W oraz lampy Ŝarowo–rtęciowe
o mocy do 160 W ze skorygowanym widmem światła.

Dopuszcza się stosowanie lamp Ŝarowych o mocy ponad 100 W i lamp rtęciowych

o mocy ponad 125 W, ale po spełnieniu wymogu stosowania osłony obniŜającej luminację
poniŜej 3000 nt lub jeśli lampy są umieszczone na takiej wysokości, która zapobiega olśnieniu
(co najmniej 2,5 m od spągu).

We wszystkich wyrobiskach korytarzowych naleŜy umieszczać lampy jak najbliŜej

stropu. W miarę moŜności naleŜy je umieszczać w osi podłuŜnej wyrobiska korytarzowego.
lub wzdłuŜ linii równoległej do tej osi. Lampy fluorescencyjne zaleca się umieszczać
prostopadle do osi podłuŜnej wyrobiska.

Oświetlenie komór podziemnych.

W komorach bez stałej obsługi naleŜy stosować lampy Ŝarowe. W komorach, w których

stale przebywa obsługa, zaleca się stosować lampy fluorescencyjne lub rtęciowe
o skorygowanym widmie światła.

Oświetlenie przodków w wyrobiskach wybierkowych i przygotowawczych

Do oświetlenia przodków w wyrobiskach wybierkowych i przygotowawczych zgodnie

z normą naleŜy stosować przede wszystkim lampy fluorescencyjne lub lampy rtęciowe o mocy
do  125  W,  emitujące  strumień  świetlny  moŜliwie  we  wszystkich  kierunkach,  z  wyjątkiem
lamp  umieszczonych  bezpośrednio  na  elementach  obudowy,  gdzie  naleŜy  stosować  lampy
o ograniczonym  kącie  rozsyłu.  W  lampach  o  kloszach  przeźroczystych  instalowanych  na
wysokości  do  2  m,  nie  naleŜy  stosować  lamp  Ŝarowych  o  mocy  ponad  150  W  (wyjątek
stanowią  lampy  wyposaŜone  w  osłony  obniŜające  luminację  poniŜej  3000  nt  lub  jeśli
umieszczone  są  na  wysokości  zapobiegającej  olśnieniu),  lamp  rtęciowych  o  mocy  ponad
125 W oraz lamp Ŝarowo–rtęciowych o mocy ponad 160 W. We wszystkich ścianach zaleca
się  umieszczać  lampy  w  pierwszym  polu  roboczym  od  czoła  ściany,  najbliŜej  stropu  wyro-
biska. Odstępy między lampami w pokładach grubości ponad 1,2 m w ścianach z obudową nie
zmechanizowaną  nie  powinny  przekraczać  sześciokrotnej,  a  w  ścianach  z  obudową
zmechanizowaną  pięciokrotnej  wysokości  zawieszenia  lamp.  W  przodkach,  w  których
wszystkie prace wykonuje się maszynami przemieszczającymi się, jeśli lampy zainstalowane
na  tych  maszynach  zapewniają  uzyskanie  parametrów  oświetlenia  zgodnego  z  normami,
instalowanie lamp sieciowych oświetlenia ogólnego nie jest wymagane.

Do oświetlenia podziemnych wyrobisk kopalń silnie metanowych, lub występuje brak

sieci  elektrycznej  moŜna  wykorzystać  lampy  turbinowe  zasilane  spręŜonym  powietrzem.
Na  rys.  31  pokazano  lampę  turbinową  typu  LTR–3.  Lampa  ta  składa  się  z  agregatu
prądotwórczego napędzanego powietrzem spręŜonym i części świecącej zawierającej rtęciówkę
LRF–80.  Lampa  moŜe  być  stosowana  jako  lampa  maszynowa  górniczych  maszyn
samojezdnych, np. wiertnic wyposaŜonych w instalację powietrza spręŜonego. Lampę podłącza
się  do  rurociągu  powietrza  spręŜonego  za  pomocą  nakrętki,  która  łączy  lampę  z  końcówką
odcinka  giętkiego  przewodu  powietrznego  (węŜa).  Po  otwarciu  zaworu  odcinającego  dopływ
powietrza  z  rurociągu,  następuje  rozruch  turbinki  agregatu  prądotwórczego,  a  równocześnie
przewietrzanie lampy. Zaświecenie lampy rtęciowej następuje po kilku sekundach od momentu
włączenia  dopływu  powietrza.  Pełny,  znamionowy  strumień  świetlny  lampa  uzyskuje  po
upływie około 5 min.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 31. Lampa turbinowa typu LTR-3 [6, s. 271]

4.6.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie lampy naleŜy stosować w komorach bez stałej obsługi?

Jakie lampy naleŜy stosować w komorach w których stale przebywa obsługa ?

W jaki sposób dzielimy górnicze instalacje oświetleniowe?

Jakie lampy zaleca się stosować do oświetlenia stałych wyrobisk korytarzowych?

Co to jest równomierność oświetlenia?

4.6.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W szkolnej pracowni wyznacz równomierność oświetlenia.
Równomierność oświetlenia (d) na danej płaszczyźnie wyznacza się jako iloraz

najmniejszej zmierzonej wartości natęŜenia oświetlenia występującej na danej płaszczyźnie
(Emin) do średniego natęŜenia oświetlenia na tej płaszczyźnie (Eśr): d = Emin/Eśr, gdzie:

Eśr = (E1 + E2 + ...+ En) / n; n – liczba punktów pomiarowych; E1 ÷ En – wyniki

pomiarów w kolejnych punktach pomiarowych. Dla czynności ciągłych przyjmuje się, Ŝe
równomierność oświetlenia na płaszczyźnie roboczej powinna wynosić co najmniej 0,65. Dla
czynności dorywczych oraz na klatkach schodowych i korytarzach przyjmuje się, Ŝe
równomierność oświetlenia powinna wynosić co najmniej 0,4.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wyznaczyć powierzchnię klasy w m

wyznaczyć równomiernie rozłoŜone na powierzchni klasy punkty pomiarowe oraz ich
liczbę,

zmierzyć natęŜenie oświetlenia w wyznaczonych punktach za pomocą luksomierza
i zapisać wyniki,

obliczyć wartość średnią natęŜenia oświetlenia,

wybrać natęŜenie minimalne z wyników pomiarów,

ocenoć czy równomierność oświetlenia w twojej klasie spełnia powyŜsze kryteria.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

luksomierz, taśma miernicza,

−

materiały biurowe, kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować źródła światła stosowane w wyrobiskach
górniczych?

podać przyczyny występowania prądów błądzących ?

wykonać pomiary prądów błądzących?

podać zasady bezpiecznej pracy w wyrobiskach z trakcją elektryczną?

przedstawić sposoby ograniczania prądów błądzących?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.

Sterowanie napędami i ochrona przed raŜeniem prądem

4.7.1.

Materiał nauczania

Układy  sterowania,  regulacji,  pomiaru  i  zabezpieczenia  są  niezbędne  dla  zagwarantowania
prawidłowej  pracy  napędów  energoelektronicznych.  W  skład  tych  układów  wchodzą  róŜne
elementy  wyposaŜenia  energetycznego  oraz  wyposaŜenia  sterująco-regulacyjnego.  Stanowią
one  równieŜ  w  większości  elementy  stosowane  w  innych  urządzeniach  elektrotechnicznych
i elektronicznych. W skład energoelektronicznego układu napędowego wchodzi:

−

aparatura elektryczna obwodów energetycznych układu napędowego, manewrowa
i zabezpieczająca .

−

elektroniczna aparatura sterująca i zabezpieczająca stosowana w układach regulacji .

−

oołączenia pędne.
Dodatkowo w skład wyposaŜenia układu napędowego wchodzą takŜe: osprzęt

instalacyjny  (przyciski,  lampki  sygnalizacyjne,  złącza  wielostykowe,  listwy  zaciskowe  itd.)
oraz  aparatura  sygnalizacyjna  i  przyrządy  pomiarowe  (wskaźnikowe  lub  cyfrowe).
W zaleŜności od potrzeby są stosowane równieŜ rezystory regulacyjne i rozruchowe oraz inne
podzespoły.  Energoelektroniczne  układy  napędowe  załącza  się  i  wyłącza  najczęściej  za
pomocą  styczników.  Proces  załączania  i  wyłączania  energoelektronicznych  układów
napędowych  ma  na  celu  realizację  określonego  zadania  w  ustalonej  kolejnoć  włączania
i wyłączania układu. Przy załączaniu układu naleŜy najpierw włączyć układ regulacji. Po jego
nagrzaniu  moŜna  załączyć  obwód  główny  (przekształtnik).  W  stanie  ustalonym  zadaje  się
wartość regulowaną i stopniowo zwiększa się obciąŜenie przekształtnika. Podczas wyłączania
układu naleŜy dąŜyć do sprowadzenia prędkości kątowej silnika do wartości

= 0 oraz prądu

obciąŜenia układu I

= 0. Następnie po wyłączeniu przekształtnika moŜna wyłączyć układ

regulacji.  Przestrzeganie  wymienionej  kolejności  załączania  i  wyłączania  przekształtnika
zapewnia  prawidłową  pracę  urządzenia.  Zwykle  w  nowych  rozwiązaniach  układów
napędowych  kolejność  operacji  łączeniowych  jest  realizowana  automatycznie  według
określonego  programu,  po  naciśnięciu  odpowiedniego  przycisku  lub  z  wykorzystaniem
mikrokontrolera.
KaŜdy układ napędowy powinien być zabezpieczony przed:

−

zwarciami i przetęŜeniami prądu, co zapewniają bezpieczniki topikowe lub
wyzwalacze elektromagnetyczne bądź teŜ przekaźniki nadmiarowe odłączające układ
bezzwłocznie od sieci w przypadku wystąpienia tego zakłócenia,

−

skutkami przeciąŜenia, co zapewniają wyzwalacze cieplne bądź przekaźniki
nadmiarowe, odłączające układ w czasie zaleŜnym od wartości przeciąŜenia, zgodnie
z charakterystyką działania,

−

przepięciami, co zapewniają układy tłumiące przepięcia (np. obwody RC, warystory,
elementy półprzewodnikowe o charakterystykach lawinowych itp.),

−

skutkami zaniku napięcia, co zapewniają wyzwalacze bądź przekaźniki zanikowe,
odłączające układ od sieci,

−

poraŜeniem elektrycznym przy dotknięciu obudów przekształtników, maszyn i aparatów
z uszkodzoną izolacją uzwojeń.
Systemy sterowania i regulacji mogą być wykonane w technice analogowej, cyfrowej

lub mieszanej. Stosuje się je zarówno do układów napędowych z silnikami prądu stałego, jak
i  silnikami  prądu  przemiennego.  W  układach  napędowych  wielkościami  regulowanymi  są:
natęŜenie  prądu,  prędkość  kątowa  silnika  oraz  połoŜenie  maszyny  roboczej.  Aby  utrzymać
wielkości  regulowane  na  zadanym  poziomie  (np.  stałą  prędkość  kątową  silnika)  jest

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

konieczny dokładny pomiar tych wielkości. Do pomiaru natęŜenia prądu w przekształtnikach
są stosowane: przekładniki z prostownikiem, czujniki wykorzystujące efekt Halla, separatory
ze wzmacniaczami. Do pomiaru prędkości kątowej silników są stosowane prądnice
tachometryczne prądu stałego oraz mierniki cyfrowe.

Tabela 5. Elementy sterowania i regulacji [3, s. 166]

W celu zabezpieczenia człowieka przed skutkami poraŜenia prądem elektrycznym stosuje się
następujące rodzaje ochrony przeciwporaŜeniowej:

−

ochrona przez zasilanie napięciem bezpiecznym,

−

ochrona podstawowa (ochrona przed dotykiem bezpośrednim),

−

ochrona dodatkowa.
Wartości napięć bezpiecznych U

podano w tableli 7 przy czym oznaczono:

−

W1 –warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi
co najmniej 1000 Ω;

−

W2 –warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi
mniej niŜ 1000 Ω;

PoraŜenie prądem elektrycznym moŜe nastąpić na skutek:

−

dotknięcia części znajdującej się stale pod napięciem (rys. 32).

−

dotknięcia części urządzeń, które znalazły się pod napięciem na skutek uszkodzenia izolacji
(np. obudowa silnika).

−

znalezienia się na powierzchni ziemi mającej róŜne potencjały.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 32. Schemat obwodu poraŜeniowego przy dotknięciu przez człowieka przewodu jednej fazy w sieci

z uziemionym punktem neutralnym (np. -230/400 V)

– rezystancje ciała ludzkiego, U

, I

– napięcie i prąd raŜenia [5, s. 608]

Skutki działania urazu elektrycznego na organizm ludzki zaleŜą od:

−

rodzaju kontaktu z prądem elektrycznym;

−

rodzaju prądu;

−

wartości napięcia;

−

wartości natęŜenia;

−

częstotliwości;

−

drogi przepływu prądu;

−

czasu przepływu prądu;

−

gęstości prądu;

−

rezystancji ciała ludzkiego.

Szczególnie niebezpieczny jest przepływ prądu przez klatkę piersiową, drogą ręka–nogi, ręka–
ręka, głowa–ręka. Objawy działania na człowieka prądu przemiennego 50...60 Hz
przedstawiono w tabeli 6.

Tabela 6. Objawy działania prądu przemiennego 50...60 Hz na człowieka przy przepływie na drodze ręka–ręka

lub ręka–noga [www.elektroda.pl]

Wartość skuteczna prądu

Objawy

0...0,5

prąd niewyczuwalny

0,5...1,6

prąd wyraźnie wyczuwalny (swędzenie, łaskotanie)

1,6...3,5

cierpnięcie dłoni i przegubów, lekkie sztywnienie rąk

3,5...15

silnie sztywnienie rąk, ból przedramion, skurcze dłoni i drŜenie rąk; przy wzroście
wartości prądu coraz silniejsze skurcze mięśni palców i ramion, zaciskanie się rąk
obejmujących przedmiot i niemoŜność samodzielnego oderwania się

15...25

nie kontrolowane skurcze, utrudniony oddech, wzrost ciśnienia krwi; prąd nie powoduje
groźnych następstw przy czasie przepływu nie dłuŜszym niŜ kilkanaście sekund

25...50

bardzo silne skurcze mięśni rąk i klatki piersiowej; nieregularność pracy serca, przy
dłuŜszym działaniu prądu w górnym zakresie –migotanie komór sercowych

50...70

migotanie komór sercowych, poraŜenie mięśni oddechowych, przy dłuŜszym działaniu
ś

mierć przez uduszenie

powyŜej 70

przy dłuŜszym działaniu prądu zwykle śmierć

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 7. Wartości napięć bezpiecznych [www.elektroda.pl]

Napięcie bezpieczne U

,[ V]

Rodzaj
prądu

Warunki
ś

rodowiskowe

Warunki
ś

rodowiskowe

przemienny
stały

≤

≤ l20

≤

25≤ 60

Ochronę podstawową urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do 1 kV uzyskujemy przez:

−

izolowanie przewodów, aparatów urządzeń itp.;

−

stosowanie osłon, barier, ogrodzeń przenośnych uniemoŜliwiających przypadkowe
dotknięcie części pod napięciem;

−

stosowanie właściwych odstępów izolacyjnych;

−

umieszczenie części będących pod napięciem poza zasięgiem człowieka (np. przewody linii
napowietrznych);

−

zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Ochronę przed dotknięciem pośrednim urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do 1 kV
uzyskujemy przez stosowanie jednego z następujących środków:

−

uziemienie ochronne,

−

zerowanie,

−

sieć ochronną,

−

wyłącznik przeciwporaŜeniowy róŜnicowo–prądowy,

−

separację odbiornika,

−

izolację stanowiska,

−

izolację ochronną

Zastosowanie bardzo niskiego napięcia (ELV)
Ochrona przez zastosowanie napięć bezpiecznych dotyczy urządzeń elektroenergetycznych, dla
których  wartość  napięcia  zasilającego  nie  przekracza  wartości  napięć  określonych  w  tabeli  6,
w  danych  warunkach  środowiskowych.  Za  bezpieczne  źródła  zasilania  uwaŜa  się  m.in.:
transformatory  bezpieczeństwa,  baterie  akumulatorów  i  zespoły  prądotwórcze  o  napięciu
roboczym nie przekraczającym wartości napięcia bezpiecznego U

SELV  (ang.  Safety  Extra–Low  Voltage)  –  jest  to  napięcie  występujące  w  obwodzie  bez
uziemienia  roboczego,  zasilanym  ze  źródła  napięcia  bezpiecznego.  Zapewnia  niezawodne
oddzielenie od innych obwodów.

PELV (ang. Protected Extra–Low Voltage) – obwód napięcia bardzo niskiego, z uziemieniem
roboczym, zasilany ze źródła bezpiecznego zapewniający niezawodne oddzielenie elektryczne
od innych obwodów.

FELV  (ang.  Functional  Extra–Low  Voltage)–  obwód  napięcia  bardzo  niskiego,  nie
zapewniający niezawodnego oddzielenia elektrycznego od innych obwodów, a napięcie niskie
stosowane  jest  ze  względów  funkcjonalnych,  a  nie  dla  celów  ochrony  przeciwporaŜeniowej.
Ź

ródłem zasilania moŜe być np. autotransformator, transformator obniŜający, prostownik

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dla sieci niskiego napięcia do 1 kV wyróŜniamy układy sieci:
Sieć TN:

punkt neutralny źródła napięcia (transformatora lub generatora) jest uziemiony,

natomiast połączenie PE z ziemią części przewodzących dostępnych, które normalnie nie są
pod napięciem (np. metalowe obudowy odbiorników) realizowane jest poprzez sieć zasilającą:

−

TN–S oddzielnym przewodem ochronnym PE. Przewód ten słuŜy wyłącznie do ochrony
urządzeń, nie moŜe być włączony w jakikolwiek obwód prądowy, prąd płynie przez
przewód neutralny N,

Rys. 33. sieć TN-S [www. elektroda.pl]

–

TN–C wspólnym przewodem ochronno–neutralnym PEN,

Rys. 34. sieć TN-C [www. elektroda.pl]

–

TN–C–S w części bliŜszej transformatorowi wspólnym przewodem PEN, w dalszej
części sieci odseparowane

Rys. 35. sieć TN-C-S [www. elektroda.pl]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sieć  TT:  punkt  neutralny  transformatora  jest  uziemiony  (przewód  neutralny  połączony
z uziomem  roboczym  transformatora),  natomiast  punkty  PE  odbiorników  oraz  części
przewodzące  dostępne  (np.  metalowe  obudowy  urządzeń)  są  uziemione  niezaleŜnie  od  sieci
energetycznej,  najczęściej  bezpośrednio  w  miejscu  zainstalowania,  uziemieniem  ochronnym
oddzielnie  dla  kaŜdego  odbiornika.  WyróŜnia  się  uziemienia  indywidualne,  grupowe  oraz
zespołowe.

Rys. 36. sieć TT [www. elektroda.pl]

Sieć IT:

punkt neutralny transformatora izolowany (podłączony przez bezpiecznik iskrownik

z uziomem), punkty PE połączone z uziemieniem ochronnym oddzielnie dla kaŜdego
odbiornika.

Rys. 37. sieć IT [www. elektroda.pl]

Oznaczenia na schematach:
L1, L2, L3 – line – przewody fazowe,
N – neutral – przewód neutralny,
PE – protection earth – uziemienie ochronne.
Nazewnictwo układów sieci (uŜywana jest para liter):
pierwsza  litera  oznacza  połączenie  punktu  neutralnego  źródła  zasilania  (generatora  lub
transformatora) z ziemią:
T – punkt neutralny posiada bezpośrednie połączenie z ziemią
I – punkt neutralny jest odizolowany od potencjału ziemi
druga litera oznacza sposób połączenia odbiorników energii elektrycznej z ziemią:
T – bezpośrednie połączenie z ziemią kaŜdego urządzenia oddzielnie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

N – połączenie z ziemią realizowane poprzez sieć zasilającą
Przy czym:
T – terra – ziemia,
N – neutrum – neutralny,
I – isolate – izolowane,
C – common – wspólny,
S – separate – rozłączny,

Uziemieniem nazywamy połączenia jakiejkolwiek części urządzenia elektrycznego
z zakopanym w ziemi uziomem. Uziemienie charakteryzuje rezystancja, zaleŜna od
wymiarów i ukształtowania uziomu oraz rodzaju gruntu. RozróŜniamy uziemienia:

−

ochronne,

−

robocze,

−

odgromowe,

−

pomocnicze.
Uziemienie ochronne polega na połączeniu części przewodzących dostępnych (nie

będących  normalnie  pod  napięciem)  z  uziomem,  powodujące  w  warunkach  zakłóceniowych
samoczynne  odłączenie  zasilania.  Napięcia  dotykowe  nie  moŜe  przekroczyć  wartości
dopuszczalnych (tabela 6), spełnienie tego warunku wymaga aby rezystancja uziemienia była
tak  dobrana,  aby  zwarcie  przewodu  skrajnego  z  częścią  przewodzącą  powodowało
samoczynne odłączenie instalacji w czasie nie dłuŜszym niŜ 5 s.

Rys. 38. Schematy przyłączenia odbiorników chronionych przez uziemienie ochronne:

a) do sieci

czteroprzewodowej z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym (np. 3 X 400/230 V), b) do sieci z punktem neutralnym

uziemionym przez bezpiecznik iskiernikowy, c) do sieci z izolowanym punktem neutralnym (np. 3 X500 V) I

– prąd przy

zwarciu przewodu fazowego z obudową odbiornika, R

– uziemienie robocze punktu neutralnego, R

– uziemienie ochronne

odbiornika, BI – bezpiecznik iskiernikowy, UKSI – urządzenie kontroli stanu izolacji, PE – przewód ochronny uziemiony

[4, s. 354]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Uziemienie  robocze  słuŜy  do  połączenia  punktów  gwiazdowych  transformatorów
i przekładników napięciowych z ziemią w celu zapewnienia odpowiednich rozkładów napięć
w  warunkach  roboczych  oraz  umoŜliwienia  przepływu  prądu  między  punktem  neutralnym
a  ziemią.  Uziemień  roboczych  nie  stosuje  się  w  obwodach  wtórnych  transformatorów  lub
przetwornic  separacyjnych  i  urządzeniach  o  napięciu  bezpiecznym.  Wartość  rezystancji
uziemienia roboczego nie powinna przekraczać 5 Ω.

Uziemienie odgromowe łączy instalacje odgromowe i odgromniki z ziemią.

Zerowanie polega na bezpośrednim (metalicznym) połączeniu części przewodzących urządzeń
elektrycznych  z  uziemionym  przewodem  ochronnym  PE  (układ  sieciowy  TN–S)  lub
ochronno–neutralnym  PEN  (układ  sieciowy  TN–C  lub  mieszany  TN–C–S)  w  sieci
przystosowanej do zerowania (Rys. 34

Sieć przystosowana do zerowania musi mieć:

−

punkt neutralny bezpośrednio uziemiony (układ sieciowy TN);

−

dodatkowe uziemienia przewodu neutralnego;

−

zabezpieczenie nadprądowe działające samoczynnie i szybko przy zwarciu między fazą
a przewodem neutralnym;

−

odpowiedni przekrój przewodu neutralnego i przewodów ochronno–neutralnych.
Jako zabezpieczenie nadprądowe stosuje się bezpieczniki topikowe i wyłączniki samo-

czynne z wyzwalaczami elektromagnesowymi oraz nadmiarowe wyłączniki instalacyjne.
Aparaty te powinny być tak dobrane, aby w chwili zwarcia między przewodem skrajnym
a przewodem PE lub PEN, lub częściami objętymi ochroną, nastąpiło samoczynne odłączenie
zasilania.

Rys. 39. Schemat zerowania odbiornika trójfazowego R

– uziemienie robocze punktu neutralnego transfor-

matora, R

R,a– dodatkowe uziemienie robocze przewodu neutralnego, N – przewód neutralny, PEN – przewód

ochronno-neutralny [www.elekroda.pl]

Przy stosowaniu zerowania naleŜy przestrzegać zasad:

−

w przewodzie N oraz PEN nie wolno umieszczać bezpiecznika lub łącznika;

−

przewód N powinien róŜnić się barwą od przewodów fazowych;

−

izolacja przewodów N i PEN powinna być taka sama, jak przewodów fazowych.

Sieć  ochronna  jest  tworzona  przez  połączenie  metaliczne  wszystkich  przedmiotów
metalowych,  uziomów  sztucznych  i  naturalnych  na  całym  obszarze  objętym  ochroną,
z uziemioną  siecią,  wykonaną  z  przewodów  ochronnych  PE  i  połączeń  wyrównawczych.
Stosowana  jest  w  układach  sieciowych  IT.  Sieć  taka  ma  zastosowanie  w  zakładach
przemysłowych, na placach budowy (urządzenia przenośne). Przykład ochrony odbiornika za
pomocą sieci ochronnej przedstawiono na rys. 37.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 40. Schemat ochrony odbiornika za pomocą sieci ochronnej PE – przewód ochronny,

UKSI – układ kontroli stanu izolacji [www.elekroda.pl]

Sieć  zasilająca  powinna  być  wyposaŜona  w  urządzenie  sygnalizujące  zmniejszenie  jej
rezystancji.  Po  jego  zadziałaniu  zwarcie  moŜe  być  usunięte  poprzez  wyłączenie
uszkodzonego  odbiornika.  Wartość  rezystancji  uziemienia  sieci  ochronnej  nie  połączonej
z uziemieniem  roboczym  nie  powinna  przekraczać  20  Ω.  W  sieciach  wydzielonych,
zasilanych  z  oddzielnych  transformatorów  lub  przewoźnej  elektrowni  o  mocy  do  25  kW,  są
dopuszczalne następujące odstępstwa:

−

rezystancja uziemienia sieci ochronnej moŜe być zwiększona do 100 Ω;

−

moŜna nie stosować urządzenia do kontroli izolacji, jeŜeli podwójne zwarcie powstałe
w dowolnym miejscu urządzenia jest samoczynnie odłączane przed upływem 1 s.

Tabela 7. Rodzaje sprzętu ochronnego uŜywanego przy obsłudze i budowie urządzeń elektrycznych

Elektroizolacyjny,

chroniący

człowieka

przed

przepływem

prądu.

drąŜki izolacyjne (operacyjne, pomiarowe, do zakładania

uziemień), kleszcze izolacyjne do bezpieczników, narzędzia
izolowane, półbuty i kalosze, rękawice gumowe, pomosty,
dywaniki i chodniki gumowe, izolacyjne hełmy ochronne

Przenośne wskaźniki napięcia
i prądu

neonówki, Ŝarówkowe wskaźniki napięcia, wskaźniki
wysokiego napięcia, uzgadniacze faz, kleszcze Dietza

III

Zabezpieczający przed skutkami
działania łuku, produktami spala-
nia, urazami mechanicznymi

okulary ochronne, rękawice ochronne, rękawice brezentowe,
maski przeciwgazowe, pasy bezpieczeństwa, słupołazy,
drabiny, „folgi”

Przenośne uziemienia i osłony
oraz tablice ostrzegawcze

przenośne uziemienia ochronne, przenośne ogrodzenia

i osłony odgradzające, tablice ostrzegawcze

Ratowanie poraŜonych prądem elektrycznym

Skuteczna pomoc w wypadku poraŜenia polega na szybkim uwolnienie osoby poraŜonej

spod napięcia poprzez:

−

wyłączenie napięcia właściwego obwodu elektrycznego;

−

odciągnięcie poraŜonego od urządzeń będących pod napięciem;

−

odizolowanie poraŜonego, uniemoŜliwiające przepływ prądu przez jego ciało.

Przy uwalnianiu spod napięcia ratownik jest obowiązany dbać o bezpieczeństwo poraŜonego,
i swoje. Przy napięciu do 1 kV w miarę moŜliwości naleŜy nałoŜyć rękawice i kalosze
dielektryczne, a jeśli ich brak, korzystać z przypadkowych materiałów izolacyjnych. Przy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

napięciu powyŜej 1 kV naleŜy posługiwać się drąŜkiem izolacyjnym, półbutami i rękawicami
dielektrycznymi.  Rozpoznanie  stanu  zagroŜenia  zdrowia  poraŜonego  jest  czynnikiem
decydującym,  poniewaŜ  od  tego  rozpoznania  zaleŜy  wybór  sposobu  ratowania.  PoraŜony
moŜe  być  przytomny  lub  nie.  Człowiek  nieprzytomny  moŜe  oddychać  lub  nie  oddychać,
krąŜenie krwi zaś moŜe trwać lub moŜe być wstrzymane.

−

Jeśli osoba poraŜona jest przytomna, to naleŜy rozluźnić ubranie w okolicy szyi, klatki
piersiowej, brzucha oraz ułoŜyć wygodnie poraŜonego tak, aby głowa była mocno
odchylona do tyłu;

−

Jeśli osoba poraŜona jest nieprzytomna, oddycha, to naleŜy ją ułoŜyć na boku (tzw.
pozycja bezpieczna), rozluźnić ubranie;

−

Jeśli osoba poraŜona jest nieprzytomna, nie oddycha, krąŜenie jest zatrzymane, to naleŜy
zastosować sztuczną wentylację płuc i pośredni masaŜ serca. Objawy zatrzymania pracy
serca są następujące:

brak przytomności;

brak tętna na dwóch tętnicach (szyjnej i udowej);

blade lub sinoblade zabarwienie skóry.

Późniejszym objawem zatrzymania pracy serca jest rozszerzenie źrenic, świadczące

o niedotlenieniu  mózgu  i  rozpoczynających  się  nieodwracalnych  zmianach  w  mózgu.  Zmiany
w mózgu  występują  juŜ  po  3  minutach  od  zatrzymania  pracy  serca,  więc  natychmiast  naleŜy
podjąć  zabieg  sztucznego  oddychania.  Do  metody,  którą  moŜna  stosować  niemal  w  kaŜdych
warunkach, naleŜy sztuczne oddychanie. Jeśli serce pracuje, to sztuczne oddychanie polega na
wdmuchiwaniu  powietrza do ust poraŜonego, po zatkaniu nosa, z częstotliwością 12 razy na
minutę.  Przy  braku  tętna,  jeśli  czynności  podejmuje  jeden  ratownik,  naleŜy  wykonać  3
oddechy i 15 ucisków dolnej części mostka tak, aby obniŜył się on przy naciskaniu o 3...5 cm.
Jeśli  obecnych  jest  dwóch  ratowników,  to  jeden  prowadzi  sztuczne  oddychanie,  a  drugi
wykonuje  po  kaŜdym  oddechu  5  ucisków  dolnej  części  mostka.  Po  przywróceniu  krąŜenia
(wystąpienie  tętna,  zwęŜenie  źrenic,  zmiana  zabarwienia  ciała)  oraz  regularnego  oddechu,
reanimację  moŜna  przerwać.  W  przeciwnym  razie  akcję naleŜy prowadzić aŜ do przybycia
lekarza.  Zgon  moŜe  stwierdzić  jedynie  lekarz.  Kontrola  lekarska  osoby  poraŜonej  jest
niezbędna  w  kaŜdym  wypadku  poraŜenia  napięciem  powyŜej  1  kV,  nawet  jeśli  osoba
poraŜona  nie  utraciła  przytomności.  W  organizmie  człowieka,  pod  wpływem  przebytego
działania  prądu  elektrycznego  mogą  bowiem  wystąpić  niekorzystne  zmiany,  objawiające  się
po pewnym czasie od momentu poraŜenia. Opieka lekarska jest niezbędna równieŜ w wypadku
pośredniego  działania  prądu  (oparzenia,  zwichnięcia  i  złamania,  rany,  uszkodzenia  narządu
słuchu, wzroku itp.).

4.7.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń

Od jakich czynników zaleŜą skutki działania prądu elektrycznego na organizm ludzki?

Jakie specyficzne warunki pracy naleŜy uwzględnić przy ustaleniu granicznych wartości
prądów i napięć raŜenia w podziemiach kopalń?

Co zalicza się do podstawowych środków ochrony przeciwraŜeniowej?

Co zalicza się do dodatkowych środków ochrony przeciwraŜeniowej?

Na czym polega zerowanie i gdzie moŜna je stosować?

Na czym polega system uziemiających przewodów ochronnych

Jak realizowana jest ochrona podstawowa urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do
1 kV?

Jakie są objawy zatrzymania pracy serca?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź akcję ratowania osoby poraŜonej prądem elektrycznym przy załoŜeniu Ŝe

osoba ratowana :

−

jest przytomna,

−

jest nieprzytomna, oddycha,

−

jest nieprzytomna, nie oddycha.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

postępować zgodnie z omówionymi zasadami ratowania osób poraŜonych prądem
elektrycznym,

w przypadku dwóch pierwszych załoŜeń akcję ratowania przeprowadź na koledze,

przypadku

ratowania

osoby

która

jest

nieprzytomna,

nie

oddycha

akcję ratowniczą wykonaj z uŜyciem fantoma do ćwiczeń,

akcję ratowniczą przeprowadź z pomocą kolegi (jako drugim ratownikiem) i w sytuacji
gdy jesteś sam.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

fantom do ćwiczeń.

4.7.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

uzasadnić konieczność stosowania zerowania?

przeprowadzić skuteczną akcję reanimacyjną?

wymienić co wchodzi w skład sprzętu elektroizolacyjnego,
chroniącego człowieka przed przepływem prądu?

wyjaśnić róŜnice pomiędzy przewodem neutralnym, zerowym
i ochronnym?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi.

Do zadań dołączone są 4 moŜliwości odpowiedzi. Tylko jedna jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

Niektóre zadania wymagają wpisania krótkich odpowiedzi.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Jeśli udzielenie odpowiedzi na niektóre pytania będzie Ci sprawiało trudność, odłóŜ ich
rozwiązanie na później i wróć do nich, gdy zostanie Ci czas wolny.

10.

Na rozwiązanie testu masz 30 min.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

W pomieszczeniach o stopniu niebezpieczeństwa „b” ilość metanu w powietrzu
w normalnych warunkach przewietrzania moŜe osiągnąć objętościowo najwyŜej
a)

1,0%.

1,2%.

1,5%.

2%.

Podziemne urządzenia elektromaszynowe zasilane są z powierzchniowej sieci wysokiego
napięcia, napięciem
a)

3000 V.

5000 V.

6000 V.

1000 V.

Zespół urządzeń przeznaczony do rozdziału i przetwarzania energii elektrycznej na inne
napięcie lub inny rodzaj prądu nazywamy
a)

stacją.

podstacją.

rozdzielnią.

rozdzielaczem.

Rozdzielnice niskiego napięcia to takie których napięcie znamionowe wynosi do
a)

1000 V napięcia zmiennego.

2000 V napięcia zmiennego.

3000 V napięcia zmiennego.

6000 V napięcia zmiennego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stacje transformatorowe przewoźne, ognioszczelne przeznaczone są do pracy
w pomieszczeniach podziemi kopalń ze stopniem niebezpieczeństwa
a)

,,a”.

,,b”.

,,c”.

,,d”.

Napięcie strony górnej transformatorów kopalnianych jest zunifikowane i wynosi
a)

3000 V.

6000 V.

500 V.

1000V.

Zmiany w mózgu od chwili zatrzymania pracy serca,występują
a)

po 1 minucie.

po 3 minutach.

po 5 minutach.

nie występują.

Kable w wyrobiskach z obudową murową zawiesza na wieszakach w odstępach
a)

od 2 do 4 m.

od 10 do 14 m.

od 20 do 40 m.

co 1 m.

W wyrobisku o nachyleniu 45

do zasilania urządzeń moŜna zastosować kabel

oponowy.

opancerzony pancerzem z drutu.

bez pancerza z drutu.

nie moŜna stosować urządzeń w wyrobiskach o takim nachyleniu.

10.

Za dopuszczalny stopień nagrzania przewodu w wyniku przepływającego prądu
przyjmuje się temperaturę wyŜszą niŜ temperatura otoczenia
a)

o 25°C.

o 50°C.

o 20°C.

35°C.

11.

Przewody jezdne zawiesza się na izolatorach porcelanowych przymocowanych do
obudowy; odległość od przewodu jezdnego do obudowy stropu wyrobiska nie moŜe być
mniejsza niŜ
a)

0,40 m.

0,10 m.

0,15 m.

0,20 m.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12.

Dopuszczalny spadek napięcia w sieci trakcyjnej nie moŜe przekraczać wartości
a)

10% napięcia znamionowego trakcji.

20% napięcia znamionowego trakcji.

30% napięcia znamionowego trakcji.

40% napięcia znamionowego trakcji.

13.

Napięcie stałe znamionowe w kopalnianej sieci trakcyjnej wynosi
a)

500 V .

231 V.

127 V.

250 V.

14.

W lampach o kloszach przeźroczystych instalowanych w przodkach na wysokości do 2 m,
nie naleŜy stosować lamp Ŝarowych o mocy
a)

ponad 250W.

mniejszej niŜ 250 W.

ponad 125W.

poniŜej 300W.

15.

Przy braku tętna, jeśli czynności reanimacyjne podejmuje jeden ratownik, naleŜy
wykonać
a)

3 oddechy i 15 ucisków.

5 oddechy i 5 ucisków.

10 oddechy i 15 ucisków.

oddechy i 5 ucisków.

16.

Wartość napięcia bezpiecznego stałego w sytuacji gdy rezystancja ciała ludzkiego mierzona
w stosunku do ziemi wynosi co najmniej 1000 Ω, wynosi:
a)

127 V.

120 V.

230 V.

300 V.

17.

Wartość napięcia bezpiecznego zmiennego w sytuacji gdy rezystancja ciała ludzkiego
mierzona w stosunku do ziemi wynosi co mniej niŜ1000 Ω, wynosi
a)

60 V.

55 V.

65 V.

50 V.

18.

Wartość rezystancji uziemienia sieci ochronnej nie połączonej z uziemieniem roboczym
nie powinna przekraczać
a)

100 Ω.

20 Ω.

25 Ω.

30 Ω.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19.

Pomiędzy poszczególnymi punktami zawieszenia przewodu trakcji dołowej, na prostych
odcinkach, odległość nie moŜe być większa niŜ
a)

5 m.

10 m.

15 m.

25 m.

20.

Pomiędzy poszczególnymi punktami zawieszenia przewodu trakcji dołowej, na zakrętach
i skrzyŜowaniach, odległość nie moŜe być większa niŜ
a)

2 m.

4 m.

3 m.

5 m.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko................................................................................................

UŜytkowanie sieci i urządzeń elektrycznych w wyrobiskach górniczych

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

LITERATURA

Czasopisma: Wiadomości Górnicze, Przegląd Górniczy, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony
Ś

rodowiska w Górnictwie, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

Dudek W., Machowski J.: Sieci trakcyjne w górnictwie. Wydawnictwo Śląsk, Katowice
1976

Gruziński W.: Elektryfikacja podziemi kopalń. Część I i II. Wydawnictwo Śląsk,
Katowice 1981

Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne. WSiP Warszawa 1995

Krasucki F.: ZagroŜenia elektryczne w górnictwie. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1984

Maroszek H.: Elektrotechnika górnicza. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1971

Poradnik górnika t. 2, t. 3. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1974

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego
zabezpieczenia przeciwpoŜarowego w podziemnych zakładach górniczych Dz. U. Nr 139,
poz. 1169 z dn.28.06.2002

Siwek W. Mastaliński M.: Elektrotechnika, elektronika i automatyka w górnictwie. cz. 1,
cz. 2. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1987

10.

Utikal J.: Systemy telekomunikacyjne w górnictwie. Wyd. Zarząd Główny
Stowarzyszenia InŜynierów i Techników Górnictwa, Katowice 1998