CC BY
25
УДК 622.862.7.012.3 А.В. Пичуев
ДИНАМИКА АВАРИЙНЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ В КАРЬЕРНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 КВ АЛМАЗОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Семинар № 21
Для карьерных распределительных сетей (КРС) напряжением 6-10 кВ крупных алмазодобывающих предприятий характерны большая протяженность воздушных линий, их раз-ветвленность, значительное количество присоединенного оборудования, включая электроустановки большой единичной мощности. Карьерные распределительные сети выполняются, как правило, по радиальным или радиальномагистральным схемам. При этом передача электроэнергии к потребителям осуществляется от карьерных распределительных пунктов (КРП) или понизительных подстанций (ПС) обогатительных фабрик на распределительные пункты (РП), находящиеся непосредственно в карьере.
Анализ аварийных отключений в КРС показывает, что существенную долю их составляют отключения однофазных замыканий на землю, обусловленных обрывами фазных проводов, неправильной настройкой защит, атмосферными перенапряжениями, пожарами в электроустановках, некачественным ведением монтажных и наладочных работ, ошибками оперативного персонала, повреждениями линий при ведении взрывных работ, повреждением линий экскаваторами и автотранспортом и т.д. Доля таких отключений составляет до 50 % от общего их числа. Количество аварийных
отключений, обусловленных междуфаз-ными короткими замыканиями, как правило, не превышает 10-15 %. при этом следует отметить, что для 30-40 % отключений, произошедших в карьерной сети, вообще не удается установить причину их возникновения [1, 2]. Это в свою очередь приводит к случаям возникновения многократно повторяющихся за достаточно короткий период времени замыканий и, в конечном счете, переходу из режима однофазного к более тяжелому междуфазному короткому замыканию.
Защита от однофазных замыканий на землю (ЗЗНЗ) карьера, действующая на отключение, выполняется двух-
ступенчатой. Первая ступень защиты без выдержки времени устанавливается на наиболее удаленных РП карьера ЗЗНЗ (1) и на смежных со второй ступенью ответвлений КРП или ПС ЗЗНЗ (1, 2). Вторая ступень защиты ЗЗНЗ (2) имеет выдержку времени не более 0,5 с и устанавливается на магистральных фидерах КРП или ПС, по которым осуществляется передача электроэнергии на удаленные РП карьера.
Распределение аварийных отключений по видам и ступеням защиты на КРП-6 кВ карьера Удачнинского ГОКа по месяцам года (табл. 1) показало, что число срабатываний устройств
Таблица 1
Распределение числа аварийных отключений в результате срабатывания релейной защиты на КРП-6кВ карьера «Удачный»
Месяц Число отключений Итого по всем видам защит
1-я ступень ЗЗНЗ (1) 1-я ступень ЗЗНЗ (1,2) 2-я ступень ЗЗНЗ (2) Итого по ЗЗНЗ ЗЗНЗ+ +МТЗ МТЗ
I 35 8 2 45 1 4 50
II 27 2 3 32 2 8 42
III 21 7 4 32 1 12 45
IV 49 40 5 94 8 10 112
V 50 36 6 92 6 10 108
VI 55 32 2 89 2 7 98
VII 49 14 9 72 1 13 86
VIII 38 16 3 57 2 9 68
IX 44 36 4 84 3 12 99
X 42 13 7 62 1 17 80
XI 31 11 2 44 3 6 53
XII 29 12 3 44 3 9 56
Итого 470 227 50 747 33 117 897
релейной защиты распределилось следующим образом: 52,4 % - 1-я ступень защиты от замыканий на землю ЗЗНЗ (1), установленная на РП-1 и РП-2; 1-я ступень защиты от замыканий на землю ЗЗНЗ (1, 2), установленная на РП-3 и совмещенная со 2-ой ступенью; 5,6 % - 2-я ступень защиты ЗЗНЗ (2), установленная на РП-3; 3,75 % - одновременное срабатывание защиты от замыкания на землю и максимальной токовой защиты (ЗЗНЗ+МТЗ); 13 % - максимальная токовая защита (МТЗ).
Анализ показывает, что для КРП-6 кВ на общее число срабатываний защит от однофазных замыканий на землю приходится 83,3 %, и только 13 % на срабатывание максимальной токовой защиты при междуфазных коротких замыканиях. Следует отметить, что несмотря на незначительное число срабатываний защит 2-ой ступени (5,6 %), именно на их долю приходится наибольшее (до 80 %) число неселективных срабатываний защит 1-й ступени.
Распределение аварийных отключений видам и ступеням защиты на подстанции фабрики ПС-Ф11, осуществляющей дополнительно питание потребителей карьера, по месяцам года (табл.
2) показало, что число срабатываний устройств релейной защиты распределилось следующим образом: 49 % - 1-я ступень защиты от замыканий на землю ЗЗНЗ (1), установленная на РП-4; 30,7 % - 1-я ступень защиты от замыканий на землю ЗЗНЗ (1, 2), установленная на РП-5 и совмещенная со 2-ой ступенью; 7,6 % - 2-я ступень защиты ЗЗНЗ(2), установленная на РП-5; 3,2 % - од новре-менное срабатывание защиты от замыкания на землю и максимальной токовой защиты (ЗЗНЗ+МТЗ); 9,5 % - максимальная токовая защита (МТЗ).
Сравнительный анализ данных табл. 1 и табл. 2 показывает, что процентное соотношение числа срабатываний по видам и ступеням установки защит практически совпадает. При этом наиболее частыми являются аварийные отключения, повлекшие за собой срабаты-
Таблица 2
Распределение числа аварийных отключений в результате срабатывания релейной защиты на ПС-Ф11 карьера «Удачный»
Месяц Число отключений при срабатывании защиты Итого по всем видам защит
1-я ступень ЗЗНЗ (1) 1-я ступень ЗЗНЗ (1,2) 2-я ступень ЗЗНЗ (2) Итого по ЗЗНЗ ЗЗНЗ+ +МТЗ МТЗ
I 38 7 3 48 1 3 52
II 31 16 2 49 2 4 55
III 17 24 1 42 2 4 48
IV 21 12 2 35 2 6 43
V 27 22 5 54 1 8 63
VI 14 25 7 46 1 2 49
VII 21 17 8 46 1 1 48
VIII 19 8 3 30 2 4 36
IX 18 16 6 40 2 8 50
X 26 13 4 43 1 6 50
XI 32 9 1 42 3 6 51
XII 25 12 3 40 1 4 45
Итого 289 181 45 515 19 56 590
вание защит от однофазных замыканий на землю ЗЗНЗ.
Анализ динамики таких отключений позволяет определить характер их распределения. В связи с этим допустимо представить исходные данные в виде временных рядов Фурье, полученных в результате спектрального анализа (табл.
3). При этом параметрами, определяющими взаимосвязь численных последовательностей статистического и эмпирического рядов, приняты коэффициент взаимной корреляции и стан-
дартное отклонение ст, соответствующее среднеквадратичной погрешности [3].
Анализ уравнений динамики, представленных в табл. 3, показал, что наибольшее число аварийных отключений (более 80 в месяц) приходится на период с апреля по июнь включительно. Устойчиво высокий уровень аварийных отключений (более 60 в месяц) удерживается в период с апреля по октябрь включительно. В период с ноября по апрель происходит существенное снижение
числа аварийных отключений с минимально устойчивым уровнем (до 30 в месяц). Все это свидетельствует о явном сезонном характере распределения числа аварийных отключений в течение года.
В результате обработки статистических данных по распределению числа аварийных отключений по времени суток были получены уравнения динамики, приведенные в табл. 4.
Анализ зависимостей показал, что для КРС- 6 кВ Удачнинского ГОКа характерным является увеличение числа отключений в интервалы времени 4.006.00. 8.00-12.00, 16.00-18.00 и 20.0022.00, т.е. приходящиеся на периоды наиболее интенсивного ведения работ. При этом минимальной количество отключений приходится на последний час смены (пересмена 7.00-8.00 и 19.0020.00). Наибольшее число отключений приходится на интервал времени 14.0019.00. При этом общая тенденция снижения числа аварийных отключений в
Таблица 3
Уравнения динамики аварийных отключений на карьере Удачнинского ГОКа по месяцам года
Вид защи- Уравнение динамики Г N ,N а
ты
КРП
ЗЗНЗ NOT = 62,25 -22,94 cost + 6,42 sin t --9,00 cos2t -9,24 sin2t 0,86 11,5
ЗЗНЗ NOT = 74,75 -24,89 cost + 6,81 sin t - 0,87 12,1
и -12,75 cos2t -8,81 sin 2t
МТЗ
ПС-Ф11
ЗЗНЗ NOT = 42,9 +1,38 cost + 2,77 sin t + +1,58 cos2t - 3,03 sin2t 0,53 5,2
ЗЗНЗ NOT = 49,17 +1,67 cost + 2,19 sin t - 0,47 5,56
и -1,08 cos2t -2,74 sin2t
МТЗ
Таблица 4
Уравнения динамики аварийных отключений на карьере УГОКа по времени суток
Узел нагруз ки Уравнение динамики Г N ,N а
КРП NOT = 29,67 -3,12 cost + 8,54 sin t --4,71 cos2t - 2,52sin2t 0,64 8,9
Ф П 1 — NOT = 20,88 -2,31 cost + 2,35 sin t + +0,95 cos2t -1,4 sin2t 0,43 6,2
КРС- 6 NOT = 50,54 -6,72 cost -10,15 sin t --1,5 cos2t + 5,2 sin2t 0,64 11,5
сетях характерна только для ночной
^ ^ плуатации КРС
смены с 20.00 до 8.00.
Анализ гармониче-
ских рядов (табл. 1 и табл. 2) в целом позволяет сделать вывод о том, что динамика аварийных отключений при срабатывании релейной защиты имеет сезонный характер, что обусловлено принятой технологией разработки месторождения, системой организации ведения работ, а также существенным влиянием климатических факторов.
Полученные в результате математического анализа зависимости могут быть использованы для анализа динамики аварийных отключений в карьерных распределительных сетях,
оценки надежности работы электрооборудования и сетей, а также оценке эффективности мероприятий, направ-
ленных на снижение числа аварийных отключений в процессе экс-6 кВ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Щуцкий В.И., Пичуев А.В. Управление
электробезопасностью на открытых горных работах. «Электробезопасность», № 4, 1988.
2. Щуцкий В.И., Маврицын А.М., Сидоров А.И., Ситчихин Ю.В. Электробезопасность на открытых горных работах. - М.: Недра, 1983.
3. Пугачев В.С. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: Наука, 1979.
— Коротко об авторах ------------------------------------
Пичуев А.В. — Московский государственный горный университет.
