Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электрические станции, сети и системы

Диссертационная работа:

Майнагашев, Роман Александрович. Коммутационные перенапряжения в распределительных сетях 6КВ шахт и рудников и способ их эффективного ограничения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.02 / Майнагашев Роман Александрович; [Место защиты: Сиб. федер. ун-т].- Красноярск, 2011.- 159 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/3507

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. На современном этапе развития систем электроснабжения (СЭС) 6 кВ шахт и рудников широкое использование вакуумных коммутационных аппаратов, интенсивное старение изоляции кабельных линий, трансформаторов и электродвигателей и низкая эффективность защит от коммутационных перенапряжений (КП) привело к тому, что аварийность распределительных сетей за последние пять лет возросла в 1,6 раза.

Опыт эксплуатации электрооборудования в сетях 6 кВ шахт и рудников показал, что основной объем аварийных отключений связан с пробоями изоляции из-за воздействия КП и обрывом одной из фаз сети. Статистика показывает, что более 50% однофазных замыканий на землю в системах электроснабжения 6 кВ горных предприятий возникает по причине КП.

Проблема защиты изоляции высоковольтного электрооборудования от КП приобрела наибольшую актуальность после широкого внедрения вакуумных коммутационных аппаратов. Данная проблема наиболее характерна для часто коммутируемых электроприемников с пониженным уровнем прочности изоляции, к которым относятся электродвигатели и трансформаторы, эксплуатируемые в шахтах и рудниках.

Вопросам исследования КП в системах электроснабжения 6 - 10 кВ горных предприятий посвящены работы следующих ученых: Щуцкого В.И., Гончарова А.Ф., Эпштейна И.Я., Разгильдеева Г.П., Мнухина А.Г., Каганова З.Г. и других.

В период с 1975г. по 2003г. интенсивно разрабатывались средства ограничения КП, такие как ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), RC-ограничители и RC-гасители. Разработка средств защиты от КП позволила в некоторой степени снять остроту проблемы КП в сетях 6 кВ шахт и рудников, так как снизилось число пробоев изоляции кабельных линий и электродвигателей, однако интенсивность пробоев изоляции обмоток трансформаторов остается весьма высокой.

Это, в первую очередь, связано с отсутствием эффективных средств ограничения перенапряжений, возникающих при коммутации сухих силовых трансформаторов и методов оценки КП в сетях 6 кВ шахт и рудников.

Решение указанных задач является актуальным, так как позволит спрогнозировать величину КП в распределительных сетях 6 кВ шахт и рудников и обоснованно подойти к выбору средств защиты от КП электродвигателей и трансформаторов, что положительно отразится на надежности СЭС технологических комплексов.

Целью работы является повышение надежности систем электроснабжения 6 кВ шахт и рудников на основе разработки эффективных способов и средств защиты силовых сухих трансформаторов от КП.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Проанализировать современные исследования КП в СЭС 6 - 10 кВ промышленных предприятий, а также методы их оценки и прогнозирования.

  2. Выполнить экспериментальные исследования перенапряжений, возникающих при коммутации электродвигателей и трансформаторов в сетях 6 кВ шахт и рудников, с последующей статистической обработкой данных для выявления основных факторов, определяющих величину и характер КП.

  3. С помощью экспериментальных исследований и компьютерного моделирования оценить кратность перенапряжений при коммутации трансформаторов в неполнофазном режиме, установить влияние угла коммутации на величину КП и определить взаимосвязь между кратностями КП, возникающих в обмотках высокого и низкого напряжений трансформатора, при его отключении от сети.

  4. Обосновать метод оценки и прогнозирования КП в сетях 6 кВ применительно к условиям шахт и рудников.

  5. Разработать эффективный способ и устройство защиты трансформаторов от КП, основанный на компенсации реактивной мощности.

Объект исследования: высоковольтные системы «выключатель - кабельная линия - электроприемник», эксплуатируемые в распределительных сетях 6 кВ шахт и рудников.

Предмет исследования: закономерности протекания коммутационных процессов, возникающих в системе напряжением 6 кВ «выключатель - кабельная линия - электроприемник».

Методы исследования. В работе использованы методы теории электрических цепей и электрических измерений, теории СЭС промышленных предприятий, теории электрических машин, методы компьютерного моделирования переходных процессов в электрических схемах с помощью программного обеспечения MatLab и MultiSim, методы математической статистики.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Получены зависимости максимальных кратностей коммутационных перенапряжений от типа и мощности трансформаторов, коммутируемых вакуумными выключателями, показывающие, что перенапряжения при коммутации трансформаторов в распределительных сетях шахт и рудников на 25 - 30 % выше по сравнению с распределительными сетями общепромышленного назначения.

  2. Установлена закономерность увеличения кратности перенапряжений до 18% при коммутации силовых трансформаторов в неполнофазном режиме по отношению к нормальному режиму работы сети 6 кВ шахт и рудников.

  3. Обоснован способ ликвидации условий возникновения перенапряжений при коммутации силовых трансформаторов основанный на принципе компенсации реактивной мощности со стороны обмотки низкого напряжения.

Практическая значимость:

1. Обоснованы методы прогнозирования КП в сетях 6 кВ, а в перспективе и в сетях 10 кВ, применительно к условиям шахт и рудников, позволяющие оценить величину коммутационных перенапряжений в любой точке высоко-

вольтной системы «вакуумный выключатель - кабельная линия - электроприемник» и целенаправленно выбрать необходимые средства защиты от перенапряжений.

2. Усовершенствованы и внедрены низковольтные автоматически регулируемые конденсаторные установки с постоянно включенной первой ступенью, емкость которой выбирается из условия глубокой компенсации тока холостого хода трансформатора, позволяющие не только компенсировать реактивную мощность, но и ликвидировать условия возникновения перенапряжений при коммутации трансформаторов.

Реализация полученных результатов. Обоснованные методы прогнозирования КП использовались в расчетах перенапряжений при коммутации электродвигателей и трансформаторов в системах электроснабжения 6 кВ калийных рудников ОАО «Уралкалий» и горно-обогатительного комбината «Нюрбин-ский» АО «АЛРОСА». Усовершенствованные конденсаторные установки успешно эксплуатируются на Нюрбинском ГОКе АО «АЛРОСА». За период работы с 2009г. по 2011г. не было зафиксировано ни одного случая выхода из строя трансформаторов 6/0,69 кВ мощностью 630 кВА по причине воздействия КП.

Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров по электротехническим специальностям в Сибирском федеральном университете (СФУ) и приняты к внедрению на ОАО «СКЗ КВАР», которое является одним из ведущих предприятий России по выпуску автоматически регулируемых конденсаторных установок.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных результатов исследований, положительным опытом эксплуатации усовершенствованных устройств на Нюрбинском ГОКе АО «АЛРОСА».

На защиту выносятся:

1. Полученные зависимости максимальных кратностей КП от типа и
мощности электродвигателей и трансформаторов, коммутируемых вакуумными
выключателями, позволяющие повысить достоверность прогнозирования КП в
сетях 6 кВ шахт и рудников и обосновать средства защиты от перенапряжений.

  1. Зависимость соотношений между кратностями КП, возникающими в обмотках высокого (ВН) и низкого (НН) напряжений от коэффициента трансформации и мощности силовых трансформаторов, подтверждающая гипотезу о том, что переход волны КП из обмотки ВН в обмотку НН не зависит от коэффициента трансформации и осуществляется за счет емкостных связей между данными обмотками.

  2. Установленная закономерность увеличения кратности перенапряжений до 18% при коммутации трансформаторов в случае обрыва одной из фаз сети 6 кВ по отношению к нормальному режиму эксплуатации.

  3. Полученная зависимость кратности перенапряжений при коммутации силовых трансформаторов вакуумным выключателем от коэффициента мощности, позволяющую использовать принцип компенсации реактивной мощно-

сти, как способ, ликвидирующий условия возникновения КП в системе «вакуумный выключатель - кабельная линия - трансформатор»

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: Международная научно-практическая конференция «Стратегические приоритеты и инновации в производстве цветных металлов и золота» (г.Красноярск, 2006 г.); I Международная научно-практическая конференция «ИНТЕХМЕТ-2008» (г.Санкт-Петербург, 2008 г.); IX Всероссийская научно-практическая конференция «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (г.Красноярск, 2008 г.); X Всероссийская научно-практическая конференция «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (г.Красноярск, 2009г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 печатных работ, из которых 3 статьи в периодическом издании по списку ВАК; 8 работ в трудах международных и всероссийских конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, двух приложений, библиографического списка из 123 наименований. Основной текст диссертационной работы изложен на 145 страницах, проиллюстрирован 58 рисунками и 24 таблицами.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net