УДК 621.647.1:621.316.1

Исследование особенностей влияния обратных энергетических потоков на аварийные процессы в электротехническом комплексе шахты после защитного отключения.

Авторы: Бильдей Е.Е., Виляева Е.П. – студентки;
Научный руководитель – Маренич К.Н. к.т.н., доц.
(Донецкий национальный технический университет, Донецк, Украина)

Источник: Х международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2009»: материалы конференции (18-20 марта г. Ухта): в 4 ч.; ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2009г. - 436с

Очистной участок шахты характеризуется наличием большого количества нестацио-нарного (перемещаемого в процессе работы) технологического оборудования, в составе ко-торого, как правило, эксплуатируются асинхронные электродвигатели (АД). Это обстоятель-ство определяет наличие разветвленной сети гибких кабелей. Однако в условиях шахты гиб-кие кабели наиболее подвержены повреждениям, что обуславливает высокую опасность электротравматизма и вероятность возникновения междуфазных коротких замыканий. Су-ществующая аппаратура защиты от утечек тока на землю (аппаратура серии АЗУР), а также токовые защиты автоматических выключателей и пускателей позволяют с высоким быстро-действием выявить, соответственно, утечку тока на землю (вследствие прикосновения чело-века к элементу электросети); короткое замыкание [1]. Однако после защитного отключения аварийное состояние электросети не устраняется. Причиной является наличие обратных энергетических потоков от ранее включенных АД потребителей, находящихся в состоянии свободного выбега. Учитывая, что активная мощность АД совокупность потребителей уча-стка сопоставима с полной мощностью питающей трансформаторной подстанции, опасность электропоражающего фактора и воспламенения точки к.з. вследствие действия этих токов очевидна. В связи с этим представляется актуальным моделирование процессов в участковой электросети шахты, обусловленных действием обратных энергетических АД после защитно-го отключения.

Схема замещения электротехнического комплекса (ЭТК) участка шахты в режиме к.з. после защитного отключения (рис.1) может быть представлена совокупностью асинхронных двигателей M1 – Mn; контакторов пускателей КМ1 – КМn и короткозамкнутой цепью в при-соединении контактора КМn.

Рисунок 1 – Схема замещения ЭТК в режиме к.з. присоединение после защитного отключения АВ

Учет включенных состояний контакторов пускателей обусловленных тем, что в действительности отключения напряжения в ЭТК со стороны питающей подстанции не означает отключение пускателей, т.к. их схемы продолжают получать напряжение от ЭДС вращения, индуктированных в статорах АД вращающимся полем токов ротора (на рис.1 - евр):

где Р – число пар магнитных полюсов АД; is и ir – токи статора и ротора; i - индуктивность главного магнитного поля в расчете на фазу АД; А – индекс фазы «А».

Рассматривая АД потребителей в качестве генерирующих электроэнергетических установок, следует учитывать индивидуальный характер экспонент снижения обратных ЭДС, обусловленный соответствующими постоянными времени двигателей. Однако, на интервале включенного состояния контакторов КМ1 – КМn пускателей (рис.2) все АД генерируют обратные ЭДС на общую короткозамкнутую сеть (рис.1). Этим вызвано существование в ней уравнительных токов, которые обусловлены общей обратной ЭДС АД. [2].

В случае рассмотрения недопустимого состояния ЭТК участие шахты, обусловленно-го наличием низкого сопротивления утечки тока на землю схема (рис.1) должна быть запол-нена составляющими, имитирующими активно-индуктивные сопротивления рабочих жил кабелей (Rk;Xk), активные сопротивления и ёмкости изоляции кабелей относительно земли (Rиз;Сиз) и активные сопротивления утечки тока на землю (Rут) на участие между контакто-рами, например, КМn и соответствующим двигателем Мn (рис.2). Имитация междуфазного к.з. в ЭТК участка сети в этом случае не выполняется.

Рисунок 2 – Схемы замещения участка i-го кабеля при возникновении утечки на землю через тело человека: а – общая; б – расчетная

Учитывая, что свободный выбег двигателей, работающих на сопротивление утечки (Rут) будет более продолжительными, чем при работе на точку к.з., интервалы включенных состояний контакторов будут так же увеличены. При этом, следует ввести в допущения о стохастическом характере отключения контакторов КМ1 – КМn при снижение обратных ЭДС АД (M1 – Mn) до уровня 0,35 – 0,4 от номинального напряжения сети.

Приведенные структуры схем замещения и допущения позволяют разработать струк-туру компьютерной модели ЭТК участка шахты после защитного отключения электропита-ния вследствие возникновения к.з. или утечки тока на землю в кабельном присоединении i-го потребителя.

Библиографические ссылки

1. Справочник энергетика угольной шахты/[Дзюбан В.С., Ширнин М.Г., Ванеев Б.К., Гостищев В.М.]; под общ. ред. Б.Н.Ванееа – [2-е изд.] – Донецк, ООО «Юго-Восток Ltd.», 2001, - Т1. – с. 339-411;

2. Маренич К.М. Аналіз енергетичних співвідношень у електротехнічному комплексі дільниці шахти під час групового вибігу електродвигунів спожива-чів/Маренич К.М., Василець С.В. – Донецк, ООО «Юго-Восток Ltd.», 2007. – с.137-142.(Взрывозащищенное электрооборудование) (Труды УкрНИИВЭ)