Методи та пристрої захисту при обриві проводів кар'єрних розподільних і тягових мереж.

Abstract

У дисертації вирішено важливе наукове завдання, що полягає в обґрунту-ванні та розробці методів підвищення надійності повітряних ліній і створенні пристроїв випереджального вимикання та захисту при обриві провода в кар'єрних розподільних і тягових мережах для забезпечення умов безпеки і ефективності систем електропостачання кар'єрів. Розглянуто основні види замикань на землю і обґрунтована можливість не-спрацьовування штатних систем захисту при обриві провода і замиканні з боку електроприймача для повітряних ЛЕП кар'єрів. Розроблено методи розрахунку струмів аварійного режиму, а також струмів і напруг нульової послідовності при нетипових видах замикання на землю для мереж з ізольованою, компенсованою та резистивно заземленою нейтраллю. Виконано оцінку впливу метеорологічних факторів на надійність повітря-них розподільних ЛЕП і тягових мереж кар'єрів. При цьому зроблений аналіз впливу корозії алюмінієвих проводів на механічну стійкість самого провода і ро-зподільної мережі кар'єрів напругою 6(10) – 35 кВ. Розроблено методи та способи (випереджального) захисного вимикання по-вітряної розподільної лінії і тягової мережі при обриві провода до моменту тор-кання ним землі або заземленого технологічного устаткування. Це забезпечує не-обхідну електробезпеку у мережі і запобігає подальшому розвитку аварії, що ха-рактеризується виникненням подвійних замикань і тривалих простоїв устатку-вання та значних економічних втрат.

В диссертации решена важная научно-практическая задача, заключающаяся в обосновании и разработке методов повышения надежности воздушных линий и создании устройств опережающего отключения и защиты при обрыве провода в карьерных распределительных и тяговых сетях для обеспечения условий безопасности и эффективности систем электроснабжения карьеров. Отмеченные достаточно жесткие условия эксплуатации систем электроснаб-жения карьеров определяют высокую повреждаемость распределительных и тяговых сетей и оборудования. Основные повреждения в распределительных сетях связаны с нарушением изоляции фаз сети относительно земли. Выполнен анализ данных о повреждениях воздушных ЛЭП карьеров, что позволило определить наиболее весомые причины повреждения всех конструк-тивных элементов воздушных ЛЭП карьеров, из которых атмосферные причины являются основными. Также рассмотрены условия эксплуатации контактных сетей железнодо-рожного транспорта карьеров, которые усложняются в связи с наличием постоянных и передвижных путей, а также наличием зон погрузки, где контактная сеть выполняется смещенной для обеспечения работы погрузочного экскаватора. Рассмотрены основные виды замыканий на землю и обоснована возмож-ность не срабатывания штатных систем защиты при обрыве провода и замыкании со стороны электроприемника для воздушных ЛЭП карьеров. Разработаны мето-ды расчета токов аварийных режимов, а также токов и напряжений нулевой по-следовательности при нестандартных видах замыкания на землю для сетей с изо-лированной, компенсированной или резистивно заземленной нейтралью. Выполненные исследования и сравнительная оценка характера изменения амплитудных и фазовых значений аварийных токов, а также напряжения и токов нулевой последовательности при повреждениях со стороны электроприемника в зависимости от параметров распределительной сети и переходных сопротивлений в месте повреждения, показали, что полученные результаты представляют инте-рес с точки зрения оценки работоспособности существующих устройств защиты от несимметричных повреждений и необходимы при разработке новых принци-пов и устройств защиты. Также рассмотрено влияние метеорологических факторов на надежность воздушных распределительных ЛЭП и тяговых сетей карьеров. При этом произ-веден анализ влияния коррозии алюминиевых проводов на механическую стой-кость самого провода и распределительной сети карьеров напряжением 6(10) – 35 кВ. Установлен характер изменения предельного разрывного усилия во времени в относительных единицах от воздействия коррозии на провод при продолжительной эксплуатации воздушных линий электропередач за счет уменьшения суммарного диаметра проводов линий, что приводит к уменьшению механической прочности проводов карьерных сетей. Разработаны методы и способы защитного (опережающего) отключения воздушной распределительной линии и тяговой сети при обрыве провода до мо-мента касания им земли или заземленного технологического оборудования. Обоснован дифференциальный принцип выполнения защит тяговых сетей пере-менного тока внутрикарьерного электровозного транспорта от аварийных режи-мов, возникающих при обрыве контактного провода, сравнивающий ток питаю-щей подстанции с токами потребляемыми электровозами, находящимися на дан-ной секции. Данная защита обеспечивает необходимую электробезопасность и предот-вращает дальнейшее развитие аварии, которые приводят к двойным замыканиям в сети, продолжительным простоям оборудования и значительным экономическим потерям.

The thesis is devoted to development of principles for air supply mains reliability improvement. The devices of preceding cutoff in open pit’s safety facilities and electric supply efficiency context are developed. Typical ground shorts are considered, probable standard protection system fault under wire breakage or air mains electric power consumer short is proven. Methods for calculation of short circuit currents and zero sequence currents and voltages under specific ground shorts in isolated neutral mains and mains with compensators or resistors in neutrals are developed. Meteorological factors influence on open pits’ air distribution mains and traction mains is considered. Aluminium wires’ corrosion and its mechanical strength in distribution networks with 6(10) – 35 kV rated voltage is considered. Methods and principles of preceding cutoff for air distribution mains are devel-oped for case of wire breakage. Methods provide wire’s cutoff before its touchdown of the ground or grounded electric equipment. Thus electric safety improves and further emergency extension, equipment faults and economical losses are prevented.