Математичне моделювання пожежонебезпечних ситуацій у системах електропостачання залізничного транспорту

Сольоний С. В.; Бенніс Ю. А.; Колесник Л. І.

дження нових, сучасних cnoco6iB, джерел, техно-логш отримання, передачi i розподiлу електроене-prii' з безперервним збiльшенням И вироблення, розробки i впровадження нових тишв електричних машин. Запpопонованi шляхи ршення проблеми компенсацп реактивно! потужносп в енергосисте-Mi, реконструкцп енергетичного устаткування дь ючих теплових електростанцш.

Ключовi слова: синхронний турбогенератор, синхронний компенсатор, асинхрошзований турбогенератор, реактивна енерпя, електроустат-кування

The analysis of problems of the power system of Ukraine is conducted, the necessity of introduction of new, modern methods, sources, technologies of receipt, transmission and distributing of electric energy, is analyses with the continuous increase of its making development and introduction of new types of electric machines. The ways of decision of problem of indemnification of reactive power are offered in the power system reconstruction of power equipment of operating thermal power-stations. Keywords: synchronous turbogenerator, synchronous compensates, asynchronous turbogenerator, reactive energy, electric equipment

УДК 614.841.332

СОЛЬОНИЙ СВ., к.т.н., доцент (ДВНЗ «ДонНТУ»); БЕНН1С Ю.А. студент (ДВНЗ «ДонНТУ»); КОЛЕСНИК Л.1., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ).

Математичне моделювання пожежонебезпечних ситуацш у системах електропостачання залiзничного транспорту

Постановка проблеми

За даними Мшютерства надзвича] них ситуацш в Укршш в 2010 рощ вщб; лося 62207 пожеж, з них за даними Все в^нього центра пожежно'1 статистики до % пожеж вщбуваеться на зал1зничном транспорт! (рисунок 1) [1]. Незважаюч на невеликий вщсоток, 1хне число в р становить до 1866 пожеж. Пожежi на заЛi зничному транспорт часто супроводжу-ються значними людськими жертвами, тому що вщбуваються в пасажирських вагонах у шчний час на великих перегонах мiж станщями (рисунок 2). Одшею з ва-гомих причин пожеж е пошкодження в системах електропостачання залiзничного транспорту - до 30 %, що становить до 560 пожеж на рш [2].

Рис.1. Розподш пожеж по об'ектах: A - трава, кущ^ смiття; B - шшц C - житловi будiвлi; D - iншi будiв-лi; E - автотранспорт; F - залiзничний транспорт; G - люи

Через порушення правил монтажу, ремонту та експлуатацп систем електропостачання зашзничного транспорту вщбува-еться утворення дефектних контактних з'еднань або електропроводiв (старшня, окислювання, ослаблення). Це призводить до появи джерел займання iзолящi - елект-ричне iскрiння та монотонне збшьшення перехiдного опору (нагрiвання) контактних з'еднань або електропроводiв [3].

В

б)

Рис. 2. Пожежi на залiзничному тра-нспортi Украши: а) пожежа тд час руху

по'1'зда «Москва-€впаторiя» вiдбулась 23.07.2011 року в Запорiзькiй областi; б) загоряння вагона-локомотива вщбулося 01.08.2011 року в Луганськiй област

Анал1з досл1джень та публ1кац1й

Iснуючi на сьогоднiшнiй день захис-но-комутацшш апарати, якi застосову-ються в системах електропостачання на залiзничному транспорт^ не реагують на появу електричного юкршня та монотонного збшьшення перехiдного опору (на-грiвання) контактних з'еднань або елект-ропроводiв. Це приводить до вигоряння iзолящi електропроводiв та, як наслiдок, до пожеж на залiзничному транспортi. У робот [4] запропоновано спосiб попере-дження займання в низьковольтнш елект-ричнш мереж1, за допомогою якого мож-ливо захистити системи електропостачан-ня залiзничного транспорту вiд вищенаве-дених аварiйних режимiв роботи. Однак

цей споаб необхiдно адаптувати по нормах надшносп пристрою захисту та строив його дiагностики для залiзничного транспорту.

Мета статт1

Ощнити статистичний рiвень по-жежно'1 безпеки систем електропостачан-ня залiзничного транспорту, а саме паса-жирських вагошв. Виявити вплив надш-ностi системи вщключення пропоновано-го пристрою захисту та строив його дiаг-ностики на пожежну небезпеку систем електропостачання пасажирських вагошв.

Результати дослщжень

Ид пожежним вузлом будемо ро-зум^и систему електропостачання паса-жирського вагона, а саме сукупшсть всiх контактних з'еднань та електропроводiв.

Iмовiрнiсть виникнення пожеж про-тягом року вщ пожежонебезпечного вузла не повинна перевищувати величину 10-6 [5]. На сьогодшшнш день iмовiрнiсть виникнення пожежi в системi електропостачання пасажирського вагона в 712 разiв вище нормовано'1 величини.

Припустимо, що пожежа в системi електропостачання пасажирського вагону вiдбуваеться щораз, коли зб^аються в просторi та час наступнi випадковi поди: з'явилися джерела займання iзоляцii в сис-темi електропостачання пасажирського вагона; вiдмовив в спрацьовуванш при-стрiй захисту.

Змшу стану в часi системи електро-постачання пасажирського вагона пред-ставимо у виглядi однорiдного випадково-го процесу з дискретним числом сташв i безперервним часом [6] iз двома станами: 0 - у системi електропостачання па-сажирського вагона, яка захищаеться, не-мае джерел займання iзоляцii; 1 - у систе-мi електропостачання пасажирського вагона, яка захищаеться, з'явилися джерела займання iзоляцii.

Величини 4 i к е параметрами процесу Ç(t ).

Аналогiчним однорщним випадко-вим процесом з дискретним числом станiв та безперервним часом jj(t) представимо змiну в часi стану пристрою захисту: 0 -пристрш захисту перебувае в працездат-ному станi; 1 - пристрш захисту перебувае у вщмовленому сташ. Параметри процесу r(t) наступнi: 4 i /лг.

Сукупшсть процесiв Ç(t) та r(t) роз-глянемо як однорiдний випадковий про-цес iз чотирма дискретними станами та безперервним часом.

Отже, система «система електропостачання пасажирського вагона - пристрш захисту» може перебувати в одному з кш-цево'1 безлiчi сташв:

e1 (0,0) - у системi електропостачання пасажирського вагона, яка захищаеть-ся, немае джерел займання iзоляцiï', пристрш захисту перебувае в працездатному сташ;

e2 (1,0) - у системi електропостачання пасажирського вагона, яка захищаеться, з'явилися джерела займання iзоляцiï', при-стрiй захисту перебувае в працездатному сташ;

e3 (0,1) - у системi електропостачання пасажирського вагона, яка захищаеться, немае джерел займання iзоляцiï', пристрiй захисту перебувае у вщмовленому сташ;

e4 (1,1) - у системi електропостачання пасажирського вагона, яка захищаеться, з'явилися джерела займання iзоляцiï', пристрш захисту перебувае у вiдмовленому сташ.

При випадковому влученш системи в стан e4 (1,1) вiдбуваеться займання iзоля-ци в системi електропостачання пасажирського вагона, що нерщко приводить до пожеж у пасажирських вагонах.

Iмовiрнiсть запалювання iзоляцiï' в системi електропостачання пасажирського вагона протягом часу t можна визначити в такий спосiб:

Q(t) = 1 -[P(t ) + P1(t ) + p(t )],

(1)

де

p(t) = -(4 + 4) • P(t) + к • P2(t) + к • P2(t)

P2(t) = 4 • pp(t) - (к + 4) • P2(t) + 4 • P(t) . (2)

P(t ) = ¿2 • P(t ) - (4 + K2) • P,(t )

Система рiвнянь (2) вирiшуеться при початкових умовах:

P(0) = 1, P2(0) = P3(0) = 0 .

(3)

1111 де 4 = — ; к = — ; 4 = — ; к = — :

g1 g1 g2 g 2

де g1 - середнiй iнтервал часу мiж появою джерела займання iзоляцiï' в сис-темi електропостачання пасажирського вагона; g1 - середня тривалiсть знахо-дження системи електропостачання пасажирського вагона в небезпечному сташ (час юнування джерела займання iзоляцiï'); g2 - середнiй iнтервал часу мiж виходами з ладу системи вщключення пристрою захисту; g2 - середня тривалють знахо-дження системи вщключення пристрою захисту в невиявленому та вщмовленому сташ.

1з системи рiвнянь (2) вiдомими методами [6] знаходимо P(t ), P2(t ), P3(t ) та, пщставивши 'х значення у формулу (2), знаходимо ймовiрнiсть займання iзоляцiï' в системi електропостачання пасажирського вагона:

Q(t) = 1 - ÇVl • eSl'' + ^ • + • eS3' t, (4) Z(S1) Z'^) Z'(S3)

де

G(S) = S2 + aS + b1 = 0, (5) Z (S) = S3 + aS2 + bS + C = 0. (6)

Кореш S1 ,S2 i S3 знаходяться iз ви-рiшення кубiчного рiвняння (6) вiдомими способами.

S3 + aS2 + bS + C = 0,

<

де а = 2Л1 + 22 + л + л ; b = ЛЛ + (Л +^2 + Лг)(Л +Лх); с = ЛЛ(Л +Л2 +л + л2); b1 = 2Я1Я2 + b.

Пщставляючи знайденi з piB^Hra (7) кореш, знаходимо:

Z'(S1) = 3S2 + 2aS1 + b ; Z'(S2) = 3S22 + 2aS2 + b ; Z '(S3) = 3S32 + 2aS3 + b.

(8)

Пщставимо значения

ZZ'(S2),z'(S3) та ОД),G(S2),G(S3) у формулу (4) i зиайдемо ймовiриiсть займання iзоляцiï в OTcreMi електропостачання пасажирського вагона протягом часу t.

Якщо задано штервал часу мiж дiаг-ностиками системи вiдключеиия пристрою захисту 02, тодi ju2 можна знайти, користуючись формулою:

Л2 =

1

©2 - 1 [l - ]

(9)

Висновки

Отримана в робот формула (4) дозволяв оцшити пожежну безпеку залiзни-чного транспорту i3 появою в його системi електропостачання джерел займання iзо-ляцй, а саме електричного юкршня та монотонного збшьшення перехщного опору (на^вання) контактних з'еднань або еле-ктpопpоводiв.

Застосування в системах електропостачання залiзничного транспорту пiсля необхщно'1' адаптацп 1'хшх паpаметpiв

2

пристро'1'в [4] дозволить майже повнiстю забезпечити 1'хню пожежну безпеку.

Список лггератури

1. Bruschlinsky N.N., Sokolov S.V., Wagner P., J.R. Hall: World fire statistics at the end of 20th century - Report № 13 Center of fire statistics of CTIF, FKF-Media e.V., 2008, 55 р.

2. Шатило С. H. Пожарная безопасность на железнодорожном транспорте: пособие для вузов / С. Н. Шатило, С. В. Дорошко, А.А. Еж - Гомель: БелГУТ, 2006. - 366 с.

3. Смелков Г.И. Пожарная безопасность электропроводок. - М: Кабель, 2009. - 328 с.: рис., табл.

4. Пат. на Корисну модель 61164 Украина, МПК(2006.01) Н02Н 3/16. Спо-аб попередження займання в низьковольтнш електричнш мереж / Сольоний С.В., Ковальов О.П., Демченко Г.В.; власник Донецький нащональний техшчний уш-верситет. - № u201015414; заявл. 20.12.10; опубл. 11.07.2011, Бюл. № 13.

5. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. - М: Издательство стандартов, 1976 г., с. 32.

6. Вопросы математической теории надежности / Е.Ю. Барзилович, Ю.К. Беляев, В.А. Каштанов и др. Под ред. Б.В. Гнеденко. - М.: Радио и связь, 1983 г. -376 с.

Анотацн:

В данной статье рассмотрена ситуация с пожарами на железнодорожном транспорте. Выявлены причины пожаров в системах электроснабжения пассажирских вагонов. Рассмотрены устройства защиты систем электроснабжения пассажирских вагонов от появления источников зажигания изоляции. Предложена математическая модель, позволяющая находить вероятность воспламенения изоляции в системе электроснабжения пассажирского вагона.

У данш статп розглянута ситуащя 1з поже-жами на зал1зничному транспорта Виявлено причини пожеж у системах електропостачання паса-жирських вагошв. Розглянуто пристро1 захисту систем електропостачання пасажирських вагошв ввд появи джерел займання 1золяцп. Запропонова-но математичну модель, яка дозволяе знаходити

ймовiрнiсть займання iзоляцiï у системi електро-постачання пасажирського вагона.

In given article the situation with fires on a railway transportation is considered. The reasons of fires in systems of electrosupply of carriages are revealed.

Devices of protection of systems of electrosupply of carriages from occurrence of sources of ignition of isolation are considered. The mathematical model suggested allowing to find probability of ignition of isolation in system of electrosupply of the carriage

УДК 656.2.08

САЦЮК О.В., астрант (УкрДАЗТ); ПОДДУБНЯК В.Й., к.т.н., професор (Дон1ЗТ); ЧЕПЦОВ М.М., д.т.н., професор (Дон1ЗТ).

Аналiз залежност електроспоживання компресорно'1 установки в1д кшькосп оброблених вагошв на сортувальнш гiрцi

Вступ, анал1з лггератури

Процес функщонування сортуваль-но'1 станцп передбачае використання стис-лого пов1тря для гальмування вщчетв на прщ [1]. Його генеращю забезпечують компресорш установки. Слщ вщзначити, що в загальних витратах енергл на забез-печення технолопчного процесу сортува-льно'1 прки 1'х електроспоживання мае значний вщсоток [2]. У зв'язку з цим пос-тае актуальною задача оптим1зацп витрат за рахунок удосконалення системи керу-вання процесом генерацп стислого пов1т-ря, з урахуванням технологи роботи сор-тувально'1 станцп. Але для виршення ще'1 задачу по-перше, потр1бно визначити ная-вшсть зв'язку електроспоживання компресорно'1' установки з кшькютю розпуще-них на прщ вагошв.

Мета статт1

Встановлення залежност електроспоживання компресорно'1 установки вщ кшькосп оброблених вагошв на сортувальнш прщ на основ1 статистичних даних 1з застосуванням метод1в кореляцшного та регресшного анал1зу.

Основна частина

Розглянемо статистичш даш за мь сяць роботи схщно'' прки станцп Ясину-вата. Введемо наступш змшш: NBi - кшь-кють вагошв перероблених за i-тий дис-кретний перюд часу (змша); Ei - спожи-вана електроенерпя. Шляхом сумщення статистичних даних за значеннями NBi та

Ei, отримуемо д1аграму, зображену на рис. 1.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Сольоний С. В., Бенніс Ю. А., Колесник Л. І.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Сольоний С. В., Бенніс Ю. А., Колесник Л. І.

Текст научной работы на тему «Математичне моделювання пожежонебезпечних ситуацій у системах електропостачання залізничного транспорту»