Підвищення ефективності використання навантажувальної здатності трансформаторів вибухобезпечних підстанцій вугільних шахт.

Abstract

У дисертаційній роботі вирішено важливу наукову задачу, що полягає в обґрунтуванні заходів з підвищення ефективності експлуатації вибухобезпечних підстанцій шляхом встановлення закономірностей комплексного впливу факторів оточуючого середовища, нестаціонарного навантаження, технічних обмежень і технологічних особливостей роботи СП основних дільниць на використання навантажувальної здатності та відпрацювання ресурсу їх трансформаторів в умовах вугільних шахт. Встановлено закономірність впливу факторів оточуючого середовища у місці установки вибухобезпечної підстанції на навантажувальну здатність її трансформатора у вигляді математичної моделі. Запропоновано математичну модель оцінки теплового стану обмоток, яка враховує реальний графік навантаження, вплив факторів оточуючого середовища та зміну омічного опору обмоток від температури в оперативному режимі роботи трансформатора, що дозволяє адекватно визначати температуру ННТ обмоток, оцінювати реальний знос їх ізоляції. Проаналізовано існуючий парк ПДПП з точки зору теорії оптимальної побудови техноценозів, що дозволило оцінити структуру і стан виділеного ценозу та вказати заходи щодо забезпечення його стійкого функціонування. Доведено економічну доцільність своєчасної заміни вибухобезпечних ПДПП як за регламентованим строком служби, так і з позицій підвищення ефективності використання їх навантажувальної здатності.

В диссертационной работе решена важная научная задача, которая заключается в обосновании мероприятий по повышению эффективности эксплуатации взрывобезопасных подстанций путем установления закономерностей влияния факторов окружающей среды, нестационарной нагрузки, технических ограничений и технологических особенностей работы токоприемников основных участков на использование нагрузочной способности и отработку ресурса их трансформаторов в условиях угольных шахт. Проанализированы особенности использования подземных передвижных взрывобезопасных подстанций в условиях угольных шахт. Установлено, что сроки эксплуатации ПУПП для шахт Западного Донбасса значительно превышают регламентированные. Выполнены исследования уровня загрузки взрывобезопасных подстанций основных технологических участков, проанализированы факторы, влияющие на эффективность использования нагрузочной способности ПУПП, обоснованы условия и пути извлечения существующих резервов мощности трансформаторов. Установлена закономерность влияния факторов окружающей среды в месте установки взрывобезопасной подстанции, а именно температуры и скорости воздушной струи, на нагрузочную способность ее трансформатора в виде математической модели. Предложена математическая модель оценки теплового состояния обмоток, которая учитывает реальный график нагрузки, влияние факторов окружающей среды и изменение омического сопротивления обмоток от температуры в оперативном режиме работы трансформатора, что позволяет адекватно определять температуру ННТ обмоток, оценивать реальный износ их изоляции, отработанный и прогнозируемый остаточный ресурс работы изоляционной системы. Проанализирован существующий парк ПУПП с точки зрения теории оптимального построения техноценозов, что позволило оценить структуру и состояние выделенного ценоза и указать необходимые мероприятия по обеспечению его устойчивого функционирования. Обоснован технологический подход к оценке ожидаемой нагрузки передвижных участковых подземных подстанций и повышения эффективности их использования по нагрузочной способности. Разработан алгоритм расчета ожидаемой нагрузки основных технологических участков по удельным энергозатратам, основанный на комплексном учете плановых показателей, технологической и технической характеристике месторождения, применяемого оборудования, влияния факторов окружающей среды, технических ограничений и требований, предъявляемых к подземной системе электроснабжения.

20 Предложенные мероприятия относительно ресурсо- и энергосбережения взрывобезопасных подстанций могут быть использованы в виде подсистемы компонентов математического и технического обеспечения в составе интеллектуальной системы мониторинга горных машин и комплексов. Установлена экономическая целесообразность своевременной замены взрывобезопасных ПУПП как по регламентированному сроку службы, так и с позиций повышения эффективности использования их нагрузочной способности.

The dissertation is devoted to the research of the major scientific challenge to justify measures for the explosion-proof substations exploitation efficiency increase by establishing patterns of the complex influence of environmental factors, unsteady loads, technical restrictions and technological features of mining areas power equipment on the transformers loading ability and lifetime resource use in coal mines conditions. The dependence of transformer loading ability from the environmental factors complex influence at the site of substation installation is established as mathematical model form. A mathematical model for the windings temperature state evaluating is offered. It takes into account the actual loading mode, environmental factors influence and windings resistance changes in the transformer operational mode, which allows to determine adequately windings temperature, to assess the real insulation deterioration. The existing park of explosion-proof substation is analyzed in the terms of technocenosis optimal building theory, which allows specifying measures for its stable operation ensuring. The economic feasibility of the explosion-proof substation replacing both regulated lifetime, and from the standpoint of their loading ability efficiency increase is established.