Розробка рекомендацій щодо удосконалення роботи системи захисту від виникнення аварійних ситуацій у тягових контактних мережах

Abstract

Мета роботи: Підвищення рівня електробезпеки, експлуатаційної надійності та пожежної безпеки підземного тягового комплексу шляхом розробки та впровадження адаптивних мікропроцесорних систем захисту контактних мереж постійного струму, здатних ефективно розпізнавати аварійні режими в умовах високої провідності рудного пилу та значної протяжності виробок, а також підвищення рівня промислової безпеки, надійності та безперебійності роботи підземного електричного транспорту шляхом розробки та впровадження адаптивних мікропроцесорних алгоритмів захисту тягових контактних мереж постійного струму від струмів короткого замикання та дугових перекриттів. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання: Провести аналіз специфічних умов експлуатації відкритих тягових мереж у залізорудних шахтах (наявність струмопровідного магнітного пилу, висока вологість, крапеж мінералізованих вод), що провокують прискорену деградацію ізоляції та виникнення аварійних витоків. Проаналізувати вплив агресивного середовища залізорудної шахти (висока вологість, струмопровідний магнетитовий пил, кислотні шахтні води) на швидкість деградації ізоляторів тягової мережі. Дослідити перехідні процеси при коротких замиканнях (КЗ) у контактній мережі постійного струму та визначити критерії, за якими аварійний режим відрізняється від експлуатаційних пускових струмів важких рудникових електровозів. Дослідити причини відмов та хибних спрацьовувань традиційних систем захисту (швидкодіючих вимикачів із максимальним струмовим захистом) під час перехідних процесів (наприклад, одночасний пуск кількох важких електровозів). Розробити математичну модель аварійного процесу, що враховує нелінійний опір електричної дуги та змінні параметри тягової мережі віддалених ділянок. Розробити математичні моделі та алгоритми розпізнавання «віддалених» коротких замикань (КЗ) та КЗ через перехідний опір (дугу), базуючись на аналізі швидкості наростання струму та швидкості падіння напруги. Запропонувати алгоритм захисту, що базується на аналізі швидкості наростання струму (похідної) та приросту струму, здатний селективно відключати пошкоджені ділянки до моменту термічного руйнування контактного проводу. Запропонувати архітектуру розподіленої системи моніторингу контактної мережі з використанням інтелектуальних датчиків для точної локалізації місця пошкодження у підземних виробках. Оцінити техніко-економічну ефективність запропонованих удосконалень за рахунок зменшення часу простою відкатки та мінімізації ризиків підземних пожеж. Оцінити ефективність впровадження пристроїв обмеження блукаючих струмів для запобігання електрокорозії рейкових кіл та металевого кріплення шахти.