Разработка метода расчета параметров короткого замыкания и токовых защит в шахтных электроустановках с тиристорным выпрямителем

• Автор: Чурин, Василий Александрович
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
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 ВЫПРЯМИТ ЕЛЕМ
2.1 Постановка требований к модели
2.1.1 Выбор вида и режимов короткого замыкания
2.1.2 Вы бор 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
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
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), "EDW-150- 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.

2 ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ С ТИРИСТОРНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ
2.1 Постановка требований к модели
Требования к модели обусловлены областью и условиями предполагаемого применения. С учетом результатов анализа, проведенных в первом разделе настоящей работы, можно сделать вывод о том, что на данной стадии исследований основной областью применения модели является исследование параметров короткого замыкания в электроустановках угольных шахт с тиристорным выпрямителем. Дополнительная область применения- производство расчетов, связанных с анализом зон действия и выбором уставок средств защит от токов короткого замыкания.
Анализ особенностей электроустановок с тиристорным выпрямителем для угольных шахт и режимов короткого замыкания в отношении основных понятий в этой области, проведенный в первом разделе настоящей работы, поставил задачу выбора вида, режимов, параметров и расчетных условий короткого замыкания. Требования к модели с точки зрения основных понятий в области коротких замыканий определены из условий, что все тиристоры преобразователя сохраняют управляемость и вентильные свойства на протяжении всего периода короткого замыкания, все элементы электроустановки выполняют свои функции, коммутационные аппараты не приведены в действие средствами защит.
С учетом опыта разработки подобных моделей [79-93] расчеты должны проводиться на ЭВМ. С этой целью необходимо создание оригинального программного обеспечения.
2.1.1 Выбор вида и режимов короткого замыкания
Вид и режим короткого замыкания определяют эквивалентную схему электроустановки, на основе которой строятся схемы замещения.
Задача выбора вида короткого замыкания практически решена в первой главе при анализе видов короткого замыкания и постановке задач. В отношении расположения точки замыкания на схеме электроустановки относительно выпрямителя - это внешнее короткое замыкание (замыкание между положительным и отрицательным полюсом). Вполне естественным является выбор в качестве исследуемого на модели режима металлического короткого замыкания.