автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка метода расчета параметров короткого замыкания и токовых защит в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ШАХТНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.

1.1 Анализ особенностей шахтных электроустановок с тиристорным выпрямителем

1.1.1 Особенности схем электроустановок.

1.1.2 Особенности элементов электроустановок.

1.2 Анализ особенностей режима короткого замыкания в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем.

1.2.1 Анализ видов коротких замыканий.

1.2.2 Анализ разновидностей режима короткого замыкания.

1.2.3 Анализ параметров короткого замыкания.

1.2.4 Анализ расчетных условий короткого замыкания.

1.3 Анализ требований безопасности для шахтных электроустановок в режиме короткого замыкания.

1.3.1 Объекты и способы защиты от токов короткого замыкания.

1.3.2 Анализ методов расчета параметров короткого замыкания и выбора уставок защит.

1.4 Задачи исследований.

2 ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ С ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ.

2.1 Постановка требований к модели.

2.1.1 Выбор вида и режимов короткого замыкания.

2.1.2 Выбор и анализ параметров короткого замыкания.

2.1.3 Требования к производству расчетов.

2.2 Анализ и выбор схем для построения модели.

2.2.1 Схема замещения.

2.2.2 Эквивалентные схемы.

2.3 Установление зависимостей параметров короткого замыкания от параметров элементов электроустановки.

2.4 Особенности реализации математической модели.

2.4.1 Ввод исходных данных.

2.4.2 Расчет основной.

2.4.3 Вывод данных.

2.4.4 Анализ погрешностей результатов расчета.

2.5 ВЫВОДЫ.

3 ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ С ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ.

3.1 Определение структуры и параметров физической модели электроустановки.

3.1.1 Структура физической модели и параметры ее элементов.

3.1.2 Требования к режимам и их реализация.

3.2 Выбор методов и средств измерений.

3.2.1 Измеряемые величины.

3.2.2 Виды и средства измерения.

3.3 Методика экспериментальных исследований.

3.4 Выводы.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВНЕШНЕГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ С ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ.

4.1 Исследования физической и математической моделей электроустановки.

4.1.1 Исследования моделей при близком коротком замыкании.

4.1.2 Исследования моделей при удаленном коротком замыкании.

4.2 Исследования параметров внешнего металлического короткого замыкания.

4.2.1 Влияние параметров трансформатора на токи короткого замыкания.

4.2.2 Влияние параметров кабеля на токи короткого замыкания.

4.3 Выводы.

5 РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И УСТАВОК МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ В ШАХТНЫХ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ С ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ.

5.1 Объекты и способы защиты от токов короткого замыкания в электроустановках с тиристорным выпрямителем для угольных шахт.

5.2 Обоснование основных положений метода расчета токов короткого замыкания и уставок максимальной токовой защиты.

5.2.1 Общие положения руководства.

5.2.2 Расчет параметров внешнего короткого замыкания в электроустановках угольных шахт с тиристорным выпрямителем.

5.2.3 Особенности выбора уставок защит.

5.3 Выводы.

Актуальность работы. Короткие замыкания являются основной причиной пожаров в подземных электроустановках угольных шахт. На их долю приходится более 80 % всех пожаров, связанных с электроэнергией.

В настоящее время ведутся разработки и применяется новый тип электропривода для забойного оборудования угольных шахт - регулируемый тиристорный электропривод постоянного тока, в состав которого входит тиристорный выпрямитель. Этот тип привода реализован в системах подачи как отечественных очистных комбайнов- 1КШЭ, КСП, РКУП-20, РКУП-25, К10П, так и зарубежных аналогов- "Электра-550 " (Великобритания), "ЕВ"\\М50- 2Ь" (ФРГ). Проводились работы по созданию комплекса К128 с регулируемыми тиристорными электроприводами постоянного тока для электродвигателей забойного конвейера, электродвигателей резания и подачи комбайна.

Возможность регулирования числа оборотов электродвигателей подачи в широких пределах позволяет обеспечить плавный пуск электродвигателей, существенно ограничить динамические нагрузки в системе подачи, оптимизировать режим выемки угля, повысить производительность комбайна, отказаться от травмоопасной цепной системы подачи и перейти к более надежной и безопасной бесцепной системе подачи.

Действие существующего комплекса правовых норм, технических средств и организационных мероприятий, обеспечивающего безопасность подземных электроустановок угольных шахт, не распространяется на электроустановки с тиристорными выпрямителями.

Качественное различие параметров электроэнергии в электроустановках угольных шахт с нерегулируемым и регулируемым электроприводами не позволяет расширить область действия существующей системы безопасности без проведения научных исследований.

На момент постановки данной работы исследования режима короткого замыкания в шахтных электроустановках с тиристорными выпрямителями не проводились.

Изложенное выше является подтверждением того, что исследования безопасности шахтных электроустановок с тиристорным выпрямителем в режиме короткого замыкания являются актуальной задачей. 5

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическими планами и программами научно - исследовательских работ ВостНИИ, являвшимися составными частями отраслевого плана научных исследований Минуглепрома СССР (1975-1995 гг.), а в дальнейшем- отраслевой научно-технической программы "Уголь России". Автор является руководителем двух работ и ответственным исполнителем трех работ.

Цель работы. Изучение особенностей режима короткого замыкания в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем и разработка на этой основе метода расчета параметров короткого замыкания и уставок максимальных токовых защит.

Идея работы. Идея работы состоит в создании на основе теоретических и экспериментальных исследований с использованием теории управляемых выпрямителей математической и физической моделей электроустановки с регулируемым тиристорным выпрямителем для расчета и исследований параметров режима короткого замыкания.

Задачи исследований:

• создать математическую модель электроустановки с тиристорным выпрямителем в режиме внешнего металлического короткого замыкания;

• создать физическую модель электроустановки с тиристорным выпрямителем;

• определить соответствие математической модели критерию практики;

• определить влияние параметров элементов электроустановки на токи короткого замыкания;

• разработать метод расчета параметров короткого замыкания и уставок максимальных токовых защит в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем.

Методы исследований. Анализ и обобщение особенностей схем, параметров и режимов электроустановок с регулируемым тиристорным выпрямителем для угольных шахт; математическое моделирование и теоретическое обоснование результатов исследований; физическое моделирование режима внешнего металлического короткого замыкания с регистрацией и измерением токов и напряжений. 6

Научные положения, представленные к защите:

• математическая модель шахтной электроустановки с регулируемым тиристорным выпрямителем в режиме внешнего металлического короткого замыкания должна учитывать возможность коммутации тиристоров одновременно в обоих плечах выпрямителя;

• длительность коммутации тиристоров выпрямителя при близких коротких замыканиях на части диапазона изменения углов открывания превышает период следования импульсов управления тиристорами;

• с возрастанием мощности трансформатора значительно увеличивается диапазон углов открывания, в котором наблюдается коммутация одновременно в обоих плечах выпрямителя;

• увеличение длины кабеля как на входе выпрямителя, так и на его выходе ведет к увеличению диапазона углов открывания, в котором ток короткого замыкания имеет прерывистый характер, и к сокращению диапазона, в котором коммутация происходит одновременно в обоих плечах выпрямителя;

• для обеспечения безопасности шахтная электроустановка с тиристорным выпрямителем должна иметь защиту от токов внешнего короткого замыкания во всем диапазоне изменения углов открывания тиристоров выпрямителя;

• уставка максимальной токовой защиты, обеспечивающей защиту от токов внешнего короткого замыкания в шахтной электроустановке с тиристорным выпрямителем, должна выбираться с учетом нелинейности выпрямителя.

Достоверность научных положений подтверждается:

• применением классической теории управляемых выпрямителей при составлении математической и физической моделей электроустановки;

• достаточным количеством экспериментов, проведенных для характерных диапазонов углов открывания тиристоров преобразователя;

• небольшими (менее 10 %) погрешностями результатов экспериментов на математической и физической модели электроустановки;

• сходимостью в удовлетворительных пределах результатов расчетов и экспериментов;

• положительными результатами испытаний экспериментального образца защиты от токов короткого замыкания, построенного на основе измерения и сравнения первых производных тока и напряжения на выходе преобразователя; 7

• положительными результатами исследовательских и контрольных испытаний и эксплуатации устройств защит, применяющихся на комбайнах с регулируемым тиристорным электроприводом подачи комбайна 1КШЭ.

Научная новизна работы:

• установлены аналитическим путем и экспериментально подтверждены зависимости мгновенных и действующих токов и напряжений от параметров элементов шахтных электроустановок с тиристорным выпрямителем в режиме внешнего металлического короткого замыкания;

• разработан метод расчета параметров внешнего металлического короткого замыкания в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем;

• установлено, что максимальная токовая защита не может обеспечить безопасность шахтной электроустановки с тиристорным выпрямителем в режиме внешнего короткого замыкания во всем диапазоне изменения углов открывания тиристоров выпрямителя.

Практическая ценность работы. Разработанный в диссертационной работе метод позволяет рассчитывать параметры режима внешнего металлического короткого замыкания в шахтных электроустановках с регулируемым тиристорным выпрямителем, в частности, мгновенные и действующие токи и напряжения, первые производные токов и напряжений, интегралы квадрата тока. На основании результатов расчета осуществляется выбор параметров элементов электрооборудования и токовых защит, определяется зона действия максимальных токовых защит по углу открывания тиристоров выпрямителя. Правильный выбор параметров позволяет обеспечить безопасность шахтных электроустановок с тиристорным выпрямителем на уровне, соответствующем безопасности электроустановок без тиристорного выпрямителя.

Реализация результатов работы. На основе результатов выполненной диссертационной работы разработаны и утверждены в установленном порядке отраслевые нормативно- методические документы: «Руководство по расчету токов короткого замыкания и выбору уставок максимальной токовой защиты в участковых сетях угольных шахт с регулируемым тиристорным электроприводом напряжением до 1 кВ» и «Технические требования к рудничному взрывозащищенному электрооборудованию с силовыми полупроводниковыми приборами напряжением до 1140 В». Руководство и требования применены при создании устройств защиты от токов короткого замыкания в электроприводе 8 подачи комбайна 1КШЭ, КСП (разработчик - КНИУИ г. Караганда) и в электроприводах комплекса К128 (разработчик - лаборатория горношахтного электропривода ИГД им. A.A. Скочинского), а также используются при проведении испытаний и сертификации электроустановок угольных шахт с регулируемым тиристорным выпрямителем.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Ученом совете ВостНИИ; научно- технической конференции «Повышение надежности и долговечности взрывозащищенного электрооборудования» (г. Кемерово, 1982 г.); семинаре МГИ (1980 г.); на семинаре "Проблемы надежности и безопасности комплекса К128 с регулируемым тиристорным электроприводом постоянного тока" (Караганда, ИГД им. A.A. Скочинского, 1985 г.); семинаре "Совершенствование электропривода подачи комбайна 1КШЭ" (КНИУИ, 1985 г.); технических советах объединений ОАО УК "Кузнецкуголь" и "Карагандауголь".

Публикации. Результаты диссертационных исследований содержатся в 10 опубликованных научных работах, включая два отраслевых нормативных документа и одно авторское свидетельство.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы из 110 наименований, изложенных на 172 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 63 рисунка, 1 приложение.

5.3 Выводы

1. Все элементы электроустановки с тиристорным выпрямителем должны быть защищены от воздействия токов внешнего короткого замыкания, превышающих установленное предельное значение по условиям электродинамического и термического воздействия. Окружающая среда и

124 элементы электроустановки, в которых произошло короткое замыкание, дополнительно должны быть защищены от термического воздействия токов короткого замыкания, значения которых ниже установленного предельного по условиям электродинамического и термического действия значения.

2. При внешних коротких замыканиях в электроустановках с тиристорными выпрямителями должны применяться как максимальные токовые защиты, так и другие виды защит, обеспечивающие безопасность в режимах, при которых ток короткого замыкания не превышает уставки максимальных токовых защит.

3. В качестве одного из возможных решений обеспечения защиты от токов короткого замыкания максимальной токовой защитой может применяться ограничение диапазона изменения углов открывания.

4. Значение тока уставки срабатывания максимальной токовой защиты должно определяться с учетом значения уставки системы токоограничения.

5. На основании результатов настоящих исследований разработан метод расчета параметров короткого замыкания и токовых защит в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем.

125

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научная задача по разработке метода расчета параметров короткого замыкания и уставок максимальных токовых защит для шахтных электроустановок с тиристорными выпрямителями, основанного на результатах математического и физического моделирования режима внешнего металлического короткого замыкания с учетом параметров элементов электроустановки и угла открывания тиристоров выпрямителя.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1. Разработана математическая модель шахтной электроустановки с тиристорным выпрямителем в режиме внешнего короткого замыкания, реализованная в программе расчета на персональном компьютере мгновенных, интегральных и дифференциальных характеристик токов и напряжений.

2. Создана физическая модель шахтной электроустановки с тиристорным выпрямителем, позволяющая проводить экспериментальные исследования токов и напряжений режима внешнего металлического короткого замыкания.

3. Результаты исследований показали, что математическая модель соответствует критерию практики в предусмотренных режимах. Отклонения рассчитанных и экспериментальных значений амплитуды и длительности импульсов тока и напряжения на выходе преобразователя составили не более 5 и 3 %, соответственно. Для действующих значений тока и напряжения на выходе преобразователя эти отклонения также не превышают 5%.

4. Проведены исследования влияния параметров трансформатора и кабеля на токи внешнего короткого замыкания во всем диапазоне изменения угла открывания тиристоров выпрямителя.

5. Все элементы электроустановки с тиристорным выпрямителем должны быть защищены от воздействия токов внешнего короткого замыкания, превышающих установленное предельное значение по условиям электродинамического и термического действий. Окружающая среда и элементы электроустановки, в которых произошло короткое замыкание, дополнительно должны быть защищены от термического действия токов короткого замыкания, значения которых ниже установленного предельного по условиям электродинамического и термического действия значения.

126

6. При внешних коротких замыканиях в шахтных электроустановках с тиристорными выпрямителями должны применяться как максимально токовые защиты, так и другие виды защит, обеспечивающие безопасность в режимах, при которых ток короткого замыкания не превышает уставки максимальных токовых защит. В качестве одного из возможных решений обеспечения защиты от токов короткого замыкания во всем диапазоне регулирования угла открывания предложено ограничить диапазон изменений угла открывания.

7. Разработан метод расчета параметров короткого замыкания и уставок максимально токовых защит в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем.

8. Разработаны требования безопасности к электроустановкам с тиристорным выпрямителем в режиме короткого замыкания, вошедшие в "Технические требования к рудничному взрывозащищенному электрооборудованию с силовыми полупроводниковыми приборами напряжением до 1140 В".

9. Разработано "Руководство по расчету токов короткого замыкания и выбору уставок максимальной токовой защиты в участковых сетях угольных шахт с регулируемым тиристорным электроприводом напряжением до 1 кВ".

10. Руководство и требования безопасности применены при создании комбайнов 1КШЭ, КСП, комплекса КМ128П, используются при проведении испытаний и сертификации электроустановок угольных шахт с регулируемым тиристорным выпрямителем.

127

1. Краус Э.Г. Регулируемый тиристорный электропривод-основа перевооружения угольной промышленности: Доклад / ИГД им. A.A. Скочинского Караганда, 1969.

2. Тулин B.C. Энергетическое перевооружение угольной промышленности: Доклад / МГИ,- Москва, 1969.

3. Киклевич H.A. Электропривод угольных комбайнов в современных условиях//Электричество. 1970. -N2.

4. Парфенов В.В., Урусов В.И., Мусулманбеков Е.Ж. Применение тиристорного электропривода для механизмов подачи очистных комбайнов // Тезисы докл. научн. -техн. конф. ученых специалистов угольн. пром-ти,- Караганда, 1972.-С 80-82.

5. Бырька В.Ф., Краус Б.А. , Парфенов В.В. Тиристорный электропривод подачи очистного комбайна//Горные машины и автоматика: Реф.сб.- 1973.-N12.-C. 13-15,- (ЦНИЭИуголь).

6. Комплекс оборудования для выемки угля, сланца и калийных руд на основе комплектного тиристорного привода, включая КМ-128П: Техническое задание; № ГР 225.- Караганда, 1982.

7. A.c. 1105408 СССР, МКИ В 65 23/00, Н 02 Р 5/16. Электропривод скребкового конвейера/ И.В. Брейдо; ИГД; Заявл. 17.05.82, Бюл. N 28.

8. Электропривод для автоматизированных закладочных комплексов/ В.П. Бухгольц, A.JI. Бердников, МЛ. Бердников //Механиз. и автоматиз. пр-ва.- 1984.-N3.-C. 21-23.

9. Многодвигательный тиристорный электропривод//Уголь,- 1984,- N5.-С.33.35.

10. Силовые полупроводники в приводе горных машин и установок. Pover electronik drives. Bower D//Colliery Guard.-1984.- 232.-N1.-C. 20-23.

11. Результаты испытаний тиристорного преобразователя для двигателей рудничных электровозов// Горный журнал- 1979.- N5.-С. 51-52.

12. Дикий Ю.А., Траубе Е.С. Направления совершенствования электропривода и электроснабжения высокопроизводительных горных машин// Сб. науч.тр. Всес. н.-и., проект конструк. и технол. ин-т взрывозащищен. и руднич. электрооборуд.- 1978.-N З.-С. 58-61.128

13. Траубе Е.С. Развитие регулируемого электропривода для подземных горных машин и механизмов// Сб.науч.тр. н.-и., проект.-конструкт. и технол. ин-т взрывозащищен. и руднич.электрооборуд.- 1978.- N З.-С. 62-73.

14. Бухгольц В.П. Опыт применения тиристорного электропривода на гидрозакладочных комплексах//Горный журнал- 1978.- N1.-C. 50 -52

15. Степанов A.B., Курцикидзе Л.Ш., Енукидзе JIM., Дзидзикури Т.Т. Схема управления многодвигательным приводом подвесной канатной дороги с двигателем постоянного тока//Горн.электромех. и руднич.аэрол.- 1977.-С. 59-67.

16. Бердников A.JL, Бердников M.J1, Корнилов A.B., Ясников C.B. Регулируемый тиристорный электропривод ленточного питателя// Тр.Кузнецк.н.-и.угольн.ин-т.-1979.-1Ч 35.

17. Шишкин Н.Ф., Антонов В.Ф. Основные направления электрофикации современных шахт.- М.: Недра, 1981.

18. Королев Д.Н., Парфенов В.В., Астахов H.A. Механизмы подачи с автоматизированным тиристорным электроприводом постоянного тока для очистных комбайнов//Уголь.- 1978.-N2.-С. 52-55.

19. В.Я. Демидов, B.C. Комаров, В.П. Высоцкий и др. Опасность наводимой ЭДС в заземляющей жиле кабеля // Безопасность труда в промышленности.- 1977.-N 12,- С. 30-31.

20. Авт. св. СССР N 765934 Н 02 Н 7/10 Е 21 F 9/00. Искробезопасный тиристорный привод для забойной машины/ В.Я. Демидов, Е.П. Горохов, В.П. Высоцкий, Э.Г. Краус /ВостНИИ по безопасности работ в горн, пром-сти; Заявл. 9.01.78. N 2567379; Опубл. 28.09.80.

21. Киампо Е.М. Анализ тока утечки в электрических сетях тиристорного привода// Науч. сообщ. N 181 / Ин-т горн, дела им. A.A. Скочинского.-М., 1979. -С. 75-78.

22. Щуцкий В.И. Леонтьев Г.А., Пименов В.Н., Филатов Б.Ф. Защита от токов утечки подземных сетей с тиристорными регуляторами напряжения// Изв.вузов Горный журнал.- 1984.-N 10.-С. 89-91.

23. A.c. 1152061 СССР МКИ Н 02 Н 3/17. Устройство для защиты от утечек тока на землю в электрической сети / В.Ф. Бырька, И.В. Петере, Н.Ф. Томилин/ Караганд. политех, ин-т; Заявл. 09.06. 83, N 3603735/24-07; Опубл. в БИ 1985, N15.

24. Киампо Е.М. Выбор параметров средств защиты от утечек в комбинированных сетях// Изв. вузов. Горный журнал- 1986.- N4.-C. 83-87.130

25. Щуцкий В.И., Пироженко В.Х. Расчет токов короткого замыкания рудничных тяговых преобразовательных установок// Изв. вузов Горный журнал-1979.-N5.-C. 111-116.

26. Гаскевич И.А. Особенности построения и расчета систем электроснабжения горных машин с тиристорным приводом// Вопр. электроснабж, горн, предпрятий.- Донецк, 1983.- С.41-57.

27. Коровкин В.А. Защита от коротких замыканий электрических сетей горных машин с тиристорным электроприводом// Науч. сообщ. N 251 / Ин-т горн, дела им. A.A. Скочинского.-М., 1986. -С. 54-59.

28. Ихно В.М., Файнштейн B.C., Жидовец В.Д. Оценка пожаробезопасности шахтных сетей с тиристорными эл. приводами// Уголь Украины.-1988.-№2.

29. ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках: Термины и определения. Введ. 01.07.86. 17 с.

30. CT СЭВ 2726 — 80. Электроустановки и электрооборудование: Термины и определения. Основы выбора по условиям электродинамической стойкости при коротких замыканиях.

31. Ихно А.Г. Защита от тока короткого замыкания в электрических сетях как одно из условий обеспечения их взрывопожаробезопасности // Взрывобезопасное электрооборудование.- М.: ЦБТИЭП, 1958.

32. Ихно А.Г. Пожаро- и взрывобезопасность электрооборудования и кабелей в угольных шахтах // Техника безопасности в угольной промышленности.-1963.-N 6.-С. 148-169.

33. Риман Я.С. Защита подземных электрических установок угольных шахт.-М.: Недра, 1969.-103 с.

34. Красильников Н.Т., Риман Я.С. Ударный ток при коротком замыкании в шахтах участковых сетях// Взрывозащищенное электрооборудование. Вып. 11.-М., 1976.- С.109-111.

35. Риман Я.С. Защита шахтных участковых сетей от токов короткого замыкания.- М.: Недра, 1974,- 105 с.131

36. Риман Я.С., Красильников Н.Т., Котова Н.Х. Влияние высоковольтной сети на токи короткого замыкания в шахтных участковых сетях// Аппараты низкого напряжения. Вып. 9. -М., 1975.-С. 1-3.

37. Риман Я.С. К вопросу о термической устойчивости шахтных кабелей // Уголь,- 1970.-N3.-C. 52-53.

38. Риман Я.С., Красильников Н.Т., Недосеков С.С. Термическая устойчивость пусковой аппаратуры шахтных электрических сетей // Горные машины и автоматика. Вып. 5 (134).- М., 1971.-С. 41-42.

39. Ихно В.А., Ихно С.А. К вопросу обеспечения пожаробезопасности шахтных кабельных сетей // Безопасность труда в пром-сти.- 1976.- N 12.-С.32.

40. Торгашов B.C., Песок С.А., Ихно С.А., Каймаков A.A., Носик М.И. Работа рудничного электрооборудования в аварийном режиме//Безопасность труда в промышленности.-1981.-N3.-С. 36.

41. Васильев Н.Ф., Хорольский В.Т., Хорошилов Ю.А., Хохлова Е.А. Анализ пожаров от электрического тока в шахтах // Разраб. месторожд. полезн. ископаемых.- Киев, 1981.- N 59,- С. 66 -69.

42. Колосюк В.П. Техника безопасности при эксплуатации рудничных электроустановок. М.: Недра, 1987. - 407 с.

43. Колосюк В.П., Ихно С.А. Взрывобезопасность горного электрооборудования. М.: Недра, 1994. - 330 с.

44. Муравьев В.П., Разгильдеев Г.И. Надежность электроснабжения и электрооборудования подземных разработок шахт. М.: Недра, 1970. - 145 с.

45. Разгильдеев Г.И., Серов В.И. Безопасность и надежность взрывозащищенного электрооборудования. М.: Недра, 1992. - 207 с.

46. Разгильдеев Г.И., Ковалев А.П. О профилактике шахтных систем электроснабжения// Взрывозащигценное электрооборудование. Донецк, 1980.-С. 6-9.

47. Паркесов В.Г., Денник В.Ф., Ихно В.А. Особенности расчета шахтных электрических сетей с быстродействующей защитной аппаратурой // Сб. научн. тр.132

48. Всес. н.и. проект, конструктор, и технол. ин-т взрывозащищен. и рудничн. электрооборуд.- 1979.-N4.-C. 74-77.

49. Фролкин В.Г. Рудничная быстродействующая коммутационная и защитная аппаратура. М.: Наука, 1983.

50. Кашицын Г.Е. Системы безопасного электроснабжения шахт// Опыт безопасного применения электрооборудования в угольной промышленности: Сб. ЦНИИТЭИугля.- М.: Недра, 1966.

51. Кашицын Г.Е., Цицковский Г.Ф. Система опережающего отключения, как средство повышения безопасности применения электрической энергии в шахтах // Труды ВостНИИ. Т.VIII. М.: Недра, 1967.

52. Кашицын Г.Е., Цицковский Г.Ф. Оценка взрывозащитных свойств быстродействующих систем электроснабжения // Труды ВостНИИ. Т. XIII. М.: Недра, 1970.

53. Правила безопасности в угольных шахтах: (РД 05-94-95). М., 1995.242 с.

54. Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 2. Инструкции: (РД 05-94-95).-М„ 1995.-348 с.

55. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. М.: Недра, 1976. - 303 с.

56. Правила устройства электроустановок (ПУЭ).-б-е изд.-М.: Энергоатомиздат, 1987. 646 с.

57. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей: 5-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1986.-200 с.

58. ГОСТ 22782.6-81 (СТ СЭВ 3140-81). Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты "Взрывонепроницаемая оболочка": Технические требования и методы испытаний.- М., 1983.

59. Методика испытаний шахтных кабелей на пожарную безопасность. МУП СССР/ МакНИИ.- Макеевка, 1985.- 27 с.

60. ГОСТ 18142.1-85. Выпрямители полупроводниковые мощностью свыше 5 кВт. Общие технические условия.

61. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

62. Гимоян Г.Г., Лейбов P.M. Релейная защита подземного электрооборудования и сетей.- М.: Недра, 1967.- 265 с.133

63. Шишкин Н.Ф. и др. Защита шахтных электроустановок и кабельных сетей,- М.: Углетехиздат, 1969.

64. Гимоян Г.Г. Новая токовая защита трехфазных электродвигателей,- М.: Углетехиздат, 1958.

65. Знаменок Р.Т. Защита электродвигателей с применением сумматора симметричных составляющих.- М.: ЦНТИугля, 1959.

66. Химченко В.А. Исследование вопросов применения фильтров симметричных составляющих в устройствах токовой защиты электроустановок угольных шахт: Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук,- Донецк, 1969.

67. ГОСТ 23414-84. Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Термины и определения.

68. Костенко Н.П., Нейман JI.P., Блавдзевич Г.Н. Электромагнитные процессы в системах с мощными выпрямительными установками.- М.: Изд-во АН СССР, 1946.

69. Б.М. Шляпочников. Игнитронные выпрямители для тяговых подстанций железных дорог. М.: Транжелдоризат, 1947.- 159 с.

70. Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи. Ч.З. М.: Госэнергоиздат, 1956.- 358 с.

71. Булгаков A.A. Новая теория управляемых выпрямителей. -М.: Наука, 1970.-320 с.

72. Тиристорный электропривод горных машин: Библиографический указатель №445/85. Отечественная и иностранная литература за 1967-84 гг. 93 назв.-Кемерово, 1982.

73. Тиристорный привод постоянного тока: Отечественная и зарубежная литература за 1983-85 гг. 84 назв. Кемерово, 1986.

74. Тиристорные преобразователи. Защита, исследования и разработка: Отечественная и иностранная литература за 1980 1987 гг. 78 назв. - Кемерово, 1988.

75. Стукачев A.B., Лазарев Н.С. Определение углов коммутации многофазной преобразовательной установки с учетом активного сопротивления цепи// Вестник электропромышленности. 1959. - №9.

76. Дартау В.А. Аналитическое исследование систем тиристорного электропривода при помощи ЭВМ// Зап. Ленингр. горн, ин-та. 1982.- 94.-С.53 - 60.134

77. Глух Е.М., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. -М.: Энергоиздат, 1982.-112 с.

78. Расчет защиты от короткого замыкания в промежуточном контуре постоянного тока преобразователя, питающего двигатель// BRD.- 1982.- 64,- N 8.-С. 20-22, 24-25 (нем).

79. Statik converter contributions to short circut currents. Slonim Michael A. //Conf. Rec.rlnd. Appl. Soc. IEEEIAS-17th Annu. Meet., San Francisco, Calif., Oct. 4-7, 1982,- New York, N. Y.- 1982.-C. 906-912 (англ.).

80. Ток короткого замыкания при пробое вентиля в преобразователе// Теория и эксперимент. 1979.- 126.- N 5. - С. 375-380 (англ.).

81. Круглянский И.М., Медведева Г.С., Броц Л.П., Манусов В.З.// Пробл. преобраз. техн: Тез. докл.З Всес. науч. техн. конф. , окт. Ч.З.- Киев.- 1983.- С. 5356. (рус).

82. Круглянский И.М., Медведев С.Г., Манусов В.З. Автоматизированный электропривод// Материалы 9ой научно-технической конференции, Алма-Ата, сент., 1983,- М„ 1986. С. 404-408.

83. Моделирование электропривода постоянного тока с учетом прерывистого характера тока. Modeling the discontinuous conduction mode in converter-led drives. Goodman Edward D., Joos Geza// IEEE Trans. Ind. Appl.- 1985.21.- №1. C. 274-278 (англ.).

84. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей: Справочная книга.- 3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд ние, 1986.488 е.: ил.

85. Чурин В.А. Об индуктивности шахтной кабельной сети в схемах электроснабжения с тиристорным приводом/ВостНИИ.-Кемерово, 1985.-5 с.-Деп. в ЦНИЭИуголь, №2935.

86. Светличный П.Л. Электропривод и электроснабжение горных машин.-М.: Недра, 1968.

87. A.c. 672692 СССР, МКИ Н02Н 3/08. Устройство защиты от токов короткого замыкания в силовом кабеле / Г.Е. Кашицын, Э.Г. Краус, В.А. Чурин -N2548058; Заявл. 22.11.77; Опубл. 01.03.79, Бюл .№25.

88. Герлах В. Тиристоры: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, - 328 е.,ил.

89. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. М.: Энергия, 1975. - 512 с. с ил.

90. Разработать предложения по повышению надежности и безопасности эксплуатации электрооборудования комбайна 1КШЭ: Отчет о НИР/ ВостНИИ; Руководитель В.А.Чурин. Шифр 01890032394. -Кемерово, 1990. - 70 с.

91. Чурин В.А. Задачи исследований токов короткого замыкания в электроустановках с регулируемым электроприводом для угольных шахт// Предупреждение травматизма и аварий в угольных шахтах и на разрезах: Науч. тр. / ВостНИИ,- Кемерово, 1989. С. 138-142.

92. Чурин В.А. О методике расчета токов внешнего короткого замыкания в регулируемом тиристорном электроприводе постоянного тока угольных комбайнов // Безопасность работ в угольных шахтах: Науч. тр. / ВостНИИ. Кемерово, 1994. - С.170-178.

93. Демидов В.Я., Дурнин K.M., Трунов В.Б., Чурин В.А. Об электрооборудовании комбайна 1КШЭ с регулируемым тиристорным электроприводом двигателей подачи // Повышение безопасности труда при добыче угля: Науч. тр. / ВостНИИ. Кемерово, 1990.- С.114 -120.

94. Руководство разработано в лаборатории Безопасности применения электроэнергии в подземных низковольтных сетях Восточного научно-исследовательского института по безопасности работ в горной промышленности;

95. Заведующий лабораторией, канд. техн. наук1. Автор разработки инж.

96. В проведении исследований принимали участие:канд. техн. наукинж.

97. Демидов Виктор Яковлевич Чурин Василий Александрович

98. Трунов Валентин Борисович Барахтаев Сергей Николаевич

99. КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХметоды расчета в электроустановкахугольных шахт с регулируемым полупроводниковым электроприводом напряжением до 1кВ1421. Руководство1. Дата введения 21.03.96

100. Руководство устанавливает методику выбора исходных данных и методику расчета параметров металлического короткого замыкания (КЗ).

101. В связи со сложностью расчетов и отсутствием достаточного исходного материала, позволяющего предложить упрощенные формулы для расчета, основой методики является программа расчета на персональном компьютере (ПК) необходимых параметров.

102. Допускается применение других, помимо предложенных в настоящем Руководстве методик расчета, если они позволяют получить удовлетворительные результаты.

103. Учитываемые параметры элементов электроустановки

104. В общем случае при расчетах параметров КЗ рекомендуется учитывать параметры высоковольтной распределительной сети.1. Руководство Стр. 7

105. Допускается не учитывать параметры высоковольтной распределительной сети и иные параметры в том случае, если влияние этих параметров на значения рассчитываемых величин не значительно.

106. Параметры КЗ рекомендуется рассчитывать в именованных единицах.146 Руководство Стр. 8

107. Расчет сопротивлений различных элементов электроустановки

108. Активное и индуктивное сопротивления силовых трансформаторов

109. К рассмотрению принимаются все элементы, входящие в состав главных плеч тиристорного преобразователя. При необходимости к рассмотрению принимаются элементы, входящие в состав вспомогательных плеч преобразователя.

110. Границей преобразователя со стороны нагрузки в общем случае являются выходные зажимы преобразователя.

111. В случае преобразователя переменного тока и наличии у последнего измерительных и токоограничивающих устройств, установленных в фазах инвертора, параметры последних должны быть учтены при определении соротивления участков цепи на выходе преобразователя.

112. Активное и индуктивное сопротивления электродвигателей переменного тока

113. Расчет активного и индуктивного сопротивлений фазы электродвигателя определяется по данным каталогов или эксплуатационной документации.

114. При незначительном влиянии индуктивностей кабелей допускается применять значения, приводимые в каталогах.

115. Активное сопротивление электрических контактов и контактных соединений.

116. Переходное сопротивление электрических контактов следует определять на основании данных экспериментов или с использованием расчетных методик. Рекомендуется данные принимать в соответствии с ГОСТ 28249-93 либо Правилами безопасности.

117. Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов тока

118. Активные и индуктивные сопротивления катушек автоматических выключателей

119. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

120. Расчет токов при КЗ на участке до преобразователя

121. Расчет токов при внутренних и внешних КЗ

122. Значения необходимых параметров при КЗ на первом участке определяются по методике, принятой для расчета в электроустановке с регулируемым тиристорным выпрямителем.32.2.1. Особенности регулируемого преобразователя.

123. Пример применения рассчитанных параметров приведен ниже при выборе уставок защит.

124. Выбор уставок токовых защит41. Виды защит от токов КЗ

125. В зависимости от расположения точки короткого замыкания защита от токов КЗ в электроустановках с преобразователями может осуществляться различными видами защит.

126. В настоящем руководстве принимается, что защита от токов КЗ на участке сети от выходных зажимов трансформатора до входных зажимов преобразователя может осуществляться максимально-токовыми защитами.

127. Для защиты от токов замыканий других участков необходимо применение специальных видов защит1.

128. Методика выбора уставок специальных видов защит должна приводиться в нормативной (ТЗ, ТУ) и эксплуатационной документации.

129. Уставки максимальных токовых защит рекомендуется отстраивать от максимально допустимых токов нагрузки.42.1. Выбор уставок максимальных токовой защиты, предназначенной для защиты участка сети на входе регулируемого тиристорного преобразователя.

130. Значения уставки системы токоограничения и коэффициентов К2, КЗ должны приводиться в нормативной (ТЗ, ТУ) и эксплуатационной документации на электропривод3.

131. Рассчитанная уставка проверяется по расчетному минимальному току двухфазного КЗ на соответствие условию:1(2)мш, > . (4 2)1у

132. В том случае, если максимальная токовая защита предназначена для защиты установки от внешних КЗ, расчет значения уставки производится так, как описано в предыдущем пункте.

133. Для устройств защиты, собственное время срабатывания которых больше 20 мс, дополнительно необходимо провести проверку на выполнение условия:

134. Разработчик электропривода вправе предложить и другие критерии выбора уставок максимальной токовой защиты. Методика выбора уставок в этом случае должна приводиться в нормативной (ТЗ, ТУ) и эксплуатационной документации.

135. Пример расчета параметров КЗ