WWW.KN.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные ресурсы
 


«5 Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30) УДК6O1.P:6OO А. Г. МНУХИН, д-р техн. наук, зам. директора, А. М. БРЮХАНОВ, д-р техн. ...»

5

Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда

в угольных шахтах. –2012. –2(30)

УДК6O1.P:6OO

А. Г. МНУХИН, д-р техн. наук, зам. директора,

А. М. БРЮХАНОВ, д-р техн. наук, директор,

И. П. ГОРОШКО, зав. лаб., МакНИИ, г. Макеевка

В. В. КОРОТКОВ канд. техн. наук, генеральный конструктор ПАО

СКБ РТУ, г. Донецк

И. В. ИОРДАНОВ, пред. правления, генеральный директор ООО

«ТЭТЗ-ИНВЕСТ», г. Киев

В. А. МНУХИН, канд. техн. наук, директор ООО «Электрогидравлика», г. Макеевка

УСТРОЙСТВО СВЕРХБЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ ЗАЩИТЫ

Описаны принципы и конструктивные особенности сверхбыстродействующей максимальной токовой защиты нового поколения.

Защита предназначена для современного применения со сверхбыстродействующей коммутационной аппаратурой, а также с выключателями традиционных типов Eвоздушными, вакуумными и т.п.).

Ключевые слова: устройство защиты, быстродействие, аппарат коммутационный, ток короткого замыкания, кабель, фаза коммутации.

При создании аппаратов защиты, предназначенных для работы во взрывоопасных средах [1, 2], одним из важнейших параметров является их быстродействие, т.е. время отключения аварийного элемента или участка сети. Это время слагается из времени работы непосредственно самого коммутационного аппарата и времени устройства измерения, т.е.

самой защиты, которая также должна обладать высоким быстродействием.

Цель работы: создание устройства сверхбыстродействующей токовой защиты для элементов систем электроснабжения взрывоопасных производств [3].

Создаваемое устройство базируется на свойстве протяженного силового кабеля нести информацию, обеспечивающую возможность реализации сверхбыстродействующей защиты от токов короткого замыкания (к.з.), посредством установки на прямом и обратном проводах кабеля в любой точке электрической сети взрывоопасного производства, в частности шахте, бесконтактных датчиков съема информации об энергетическом спектре переходного процесса, возникающего в момент к.з. в защищаемой сети. © А.Г. Мнухин, А.М. Брюханов, И.П. Горошко, В.В. Коротков, И.В. Иорданов, В.А. Мнухин, 2012 Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30) Эквивалентная схема такой электрической сети показана на рис. 1.

До момента возникновения к.з. в электрической сети наблюдается стационарный (установившийся) процесс, который характеризуется рабочими напряжением Uo, током Io и частотой fo. В момент возникновения к.з.

в электрической сети начинается переходной процесс, резко возрастает ток, падает напряжение и возникает спадающий с ростом частоты непрерывный амплитудный (энергетический) спектр. Процесс в этом случае не периодический.

–  –  –

Рис. 1. Эквивалентная схема электрической сети:

Е – источник питания; oe – сопротивление нагрузки;

Т – выключатель, имитирующий режим к. з.; i – индуктивность проводов кабеля; r – активное сопротивление проводов кабеля Амплитудный (энергетический) спектр появляется в момент начала переходного процесса, вызванного к.з. Поэтому устройства защиты от токов к.з., построенные на основе датчиков, реагирующих на появление энергетического спектра, позволяют свести время реакции до предельного минимума. При этом представляется несущественным, какое напряжение в электрической сети – переменное или постоянное.





Время реакции датчика td является одним из слагаемых общего времени реакции устройства защиты от токов к.з. Вторым слагаемым является время реакции tu исполнительного устройства отключения источника питания.

Как правило, в качестве источника питания используется трехфазная промышленная сеть 380 ± 38В 50 Гц достаточно большой мощности, поэтому, даже при наличии питающей передвижной подстанции, в расчетах допустимо не учитывать внутреннее сопротивление источника питания.

В этом случае длительность переходного процесса t в электрической сети может быть охарактеризована постоянной времени, которая определяется индуктивностью i и сопротивлением потерь r проводов кабеля питания.

Нормированная, т.е. приведенная к длине постоянная времени есть величина фиксированная (постоянная) для каждого конкретного типа кабеля. Для взрывоопасного производства целесообразно применять в элекСпособы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30)

–  –  –

Как уже отмечалось, амплитудный (энергетический) спектр появляется в момент начала переходного процесса, вызванного к. з. Поэтому устройства защиты от токов к.з., построенные на основе датчиков, реагирующих на появление энергетического спектра, позволяют свести время реакции защиты до предельного минимума. При этом не важно, какое напряжение в электрической сети, переменное или постоянное.

Собственно энергетический спектр является производной переходного процесса, поэтому время появления энергетического спектра совпадает с началом переходного процесса и с моментом возникновения к.з.

Изложенное выше позволяет сделать вывод о том, что время реакции будет определяться возможностями самого датчика, реагирующего на энергетический спектр переходного процесса, схемой его построения.

На первый взгляд теоретическая реализация такого датчика, с требуемым временем реакции, не представляет проблем. Вопросы могут возникнуть только на этапе практического применения, но и они могут быть успешно решены.

На рис. 7, а и рис. 7, б показаны два возможных варианта конструктивного исполнения бесконтактных датчиков тока к.з.

Сигналы с датчиков подаются на пороговое устройство и далее. Сигнал с порогового устройства подается на исполнительное устройство.

Провода сети должны быть пространственно разнесены, чем дальше, тем лучше. Иначе, расстояние между проводами сети и датчиками должно быть меньше, чем расстояние между проводами сети.

Датчики по рис. 7, а это плотная обмотка вокруг проводов сети, датчики по рис. 7, б вплотную проложены вдоль проводов сети и примотаны изолирующей лентой к ним. Провода сети могут быть изолированы, но не Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30) должны быть экранированы. Допустима совместная экранировка каждого из датчиков и соответствующих проводов сети.

–  –  –

Возникновение к.з. приводит к резкому падению напряжения и резкому возрастанию тока в проводах сети. Оба эти процесса приводят к резкому возрастанию электромагнитного излучения проводами сети и появлению как гармонических составляющих, кратных частоте промышленной сети, так и паразитного частотного спектра, сопровождающего любой переходной (нестационарный) процесс.

Пороговое устройство, реагирующее на гармонические составляющие и паразитный спектр, позволит существенно уменьшить время реакции на появление к.з., т.е. повысит быстродействие защиты.

Схема порогового устройства для управления предохранителями на электрогидравлической основе приведена на рис. 8.

При этом на основе конденсаторов и индуктивностей реализованы фильтры верхних частот с частотой среза несколько более 200 Гц. Оперативные усилители усиливают слабые сигналы частотного спектра, возникающие в момент возникновения к.з. Усиленные сигналы выпрямляются, и постоянное напряжение дополнительно усиливается операционным усилителем U4 и подается на исполнительное устройство отключения питания. На входе U4 может быть установлено пороговое устройство, с помощью которого можно минимизировать вероятность Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30) ложных срабатываний, однако это на 10 20% увеличит время реакции схемы на возникновение к.з.

Рис. 8. Схема порогового устройства:

П1, П2, П3 – провода кабеля; Д1,Д2, Д3 – бесконтактные датчики тока к.з.;

С1,С2, С3 – конденсаторы; U1,U2, U3, U4 – операционные усилители;

L1, L2, L3 – индуктивности; D1, D2, D3 – детекторы; R1 – резистор Конструктивное исполнение устройства защиты показано на рис. 9.

Рис. 9. Конструкция бесконтактного датчика съема информации об энергетическом спектре переходного процесса, возникающего в момент к. з.:

1 – жила кабеля с изоляцией; 2 – провод датчика в изоляции, проложенный параллельно жиле кабеля и приклеенный или примотанный к ней липкой изоляционной лентой; 3 – общий металлической экран, в который помещены элементы 1 и 2; 4 – контактный провод от провода датчика 2 к пороговому устройству (см.

рис. 8), также в общем экране 3.

Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30) Экранировка проводов необходима для защиты от посторонних паразитных излучений, как-то, искрения щеток электродвигателей, контактов реле и т.п.

Пороговое устройство, показанное на рис. 8, должно быть расположено в металлическом экранированном корпусе. Все провода, подходящие к нему, должны быть тоже надежно экранированы.

В теории электромагнитного поля доказывается, что для провода 1 рис.

9, длиной l:

–  –  –

mР = k w2 l 2 I 2. (24) При расчетах постоянной времени бесконтактного датчика нас не интересует абсолютное значение принятого сигнала, в данном случае важна частотная характеристика коэффициента передачи энергии из сетевого провода в провод датчика.

Исходя из вышеизложенного и с учетом (23) и (24), выражение для относительной зависимости коэффициента передачи от частоты можно представить в виде:

–  –  –

Проведенные по полученным выражениям расчеты показывают, что возникают проблемы с резонансом последовательного контура из i и C, который может привести к возрастанию времени реакции, т.к. наличие резонанса приводит к сужению полосы частот.

Поэтому рассмотрим вариант схемы, в которой вместо индуктивности применен резистор oVu, сопротивление которого может быть практически любым, сколь угодно большим. В связи с чем активным сопротивлением потерь oП входной цепи можно пренебречь.

Исходя из вышеизложенного, выражение (26) примет следующий вид:

–  –  –

Рис. 11. Огибающая спектра переходного процесса для варианта входной цепи из o и C Для второго варианта ограничений по полосе частот нет. Подбором значений oVu и С можно обеспечить равномерную огибающую спектра.

Поэтому время реакции должно быть минимальным.

По теории сам датчик имеет нулевое время реакции, т.е. tp ~ 0, т.к.

f.

Как вариант, основной вклад в суммарное время реакции системы защиты вносится постоянной времени самих сетевых проводов.

ВЫВОДЫ Таким образом, длина контакта провода датчика с сетевым проводом должна быть не менее 1 м, и определяется конструктивными осоСпособы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30) бенностями конкретного силового кабеля и чувствительностью порогового устройства.

Создаваемая защита принципиально может применяться с любым видом защитной аппаратуры, но наибольший эффект с её помощью безусловно может быть получен с устройствами сверхбыстродействующего отключения, в частности, на электрогидравлической (электровзрывной) основе.

При упомянутом выше комплексе защитной системы аварийный элемент системы электроснабжения окажется отключенным до воспламенения им взрывоопасной окружающей среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Диплом №388 на открытие. Российская академия естественных наук. Международная академия авторов научных открытий и изобретений. Явление возникновения бездуговой коммутация сильноточных высокопотенциальных электрических цепей / Брюханов А. М., Горошко И. П., Иорданов И. В., Громовой Н. А.

– № А-489; заявл. 17.06.09

2. Bryukhanov A. M. Elektroblasting technology for short circuit current interruption in mine electrical networks. / А. М. Bryukhanov, I. V.

Iordanov – // Nowoczesne metody eksploatacji wglaiska zwizych.

– Krakw, 2011. – Str. 21-27.

3. Брюханов А. М. Сверхбыстродействующая защитная аппаратура систем электроснабжения шахт – фактор снижения риска производства /Брюханов А. М., Иорданов И. В., Громовой Н. А.

/ Уголь Украины. – 2010. – №4. – С. 26-30.

4. Зернов Н. В. Теория радиотехнических цепей / Зернов Н. В., Кар пов В. Г. – М. – Л.: Энергия, 1965. – 892 с.

5. Гликман И. Я. Расчет характеристик элементов цепей радиоэлектронной аппаратуры / Гликман И. Я., Русин Ю. С. М.: Сов.

Радио, 1976. – 160 с.

6. Белорусов Н. И. Электрические кабели, провода и шнуры:

справочник /[Н. И. Белорусов, А. Е. Саакян, А. И. Яковлева]; под ред. Н. И. Белорусова – М.: Энергоиздат, 1987. – 765с.

Получено: 30.11.2012 г.

Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. –2012. –2(30) Описано принципи й конструктивні особливості надшвидкодіючого максимального струмового захисту нового покоління.

Захист призначено для сучасного застосування зі швидкодіючою комутаційною апаратурою, а також з вимикачами традиційних типів (повітряними, вакуумними тощо).

Ключові слова: пристрій захисту, швидкодія, апарат комутаційний, струм короткого замикання, кабель, фаза комутації.

The principles and design features of ultrafast maximum current protection of new generation are described.

mrotection is intended for modern application with the ultrafast switching equipment, and also with switches of traditional types Eair, vacuum, etc.).




Похожие работы:

«0914147 77EH3DPd/\ СРПП ВТ, ГОСТ РВ. ^?==1UV=^ DIN EN ISO 9001 OHSAS 18001 DIN E N, s o 1 4 0 0 1 S A 8000 ГОСТ Р ИСО 9001-2001 ^CERT^ 35 ЛЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Прибор приемно-контрольный охранно-пожарный магистральный ППКО-М Кристалл-2С3.200 Назначение Прибор ППКОП-М Кристалл-2С3.200 предназначен для создания интегрированных систем безопасности...»

«НАУЧНЫЙ ДИАЛОГ. 2016 Выпуск № 12 (60) / 2016 Дубровская Т. В. Социальные акторы межнациональных отношений и их дискурсивное конструирование в миграционном законодательстве РФ и США / Т. В. Дубровская, Е. И. Замотина // Научный диалог. — 2016. — № 12 (60). — С. 88—97. Dubrov...»

«Center of Scientific Cooperation Interactive plus Селезнев Евгений Игоревич студент Жмыхов Максим Эдуардович студент Бабаскина Анастасия Александровна студентка ФГБОУ ВО "Юго-Западный государственный университет" г. Курск, Курская область ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИНАМОМЕТР: УСТРОЙСТВО,...»

«ЗАО "Калуга Астрал" Руководство по работе с требованиями от ФНС в продукте Астрал Отчет Версия редакции 1.1.0.1. Дата редакции 21.08.2017 Калуга, 2017 Продукт Астрал Отчет. Руководство по работе с требованиями...»

«Generic HART DTM для FDT 1.2 и FDT 1.2.1 совместимых с программными компонентами Frame Application, версия 6.1 Copyright © ICS® Industrielle Computer Systeme GmbH 2017, все права защищены. Ник...»

«186 РОЗВИТОК ПРОДУКТИВНИХ СИЛ І РЕГІОНАЛЬНА ЕКОНОМІКА Константин А. Лебедев МАРКЕТИНГОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СТИМУЛИРОВАНИЯ РЕКРЕАЦИОННО-ТУРИСТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА РЕГИОНОВ В статье осуществлена конкретизация объекта и сделаны предложения по расширению предметной сферы маркетинговых технологий стимулирования рекреационно-туристического потенциала...»

«СОДЕРЖАНИЕ Целевой раздел 1.1.1. Пояснительная записка 5 1.2. Планируемые результаты освоения обучающимися основной образовательной 10 программы 1.2.1. Формирование универсальных учебных действий 12 1.2.1.1.Чтение. Работа с текстом (метапредметные результаты) 16 1.2.1.2.Форми...»








 
2017 www.kn.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.