Исследование надежности аппаратов защиты от перенапряжений

ТУХФАТУЛЛОВ И.Ф., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ХАТАНОВА И.А.

Важнейшим направлением развития промышленного производства на современном этапе является решение задачи повышения надежности. От безотказной работы основного и вспомогательного технологического оборудования предприятий в большой степени зависит безаварийность и эксплуатационная гибкость работы систем в целом.

На текущий момент был проведен анализ причин выхода из строя ограничителей перенапряжения. Анализ аварийности в сетях 6–35 кВ показывает, что основным видом нарушения нормального режима работы являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), что и является основной причиной выхода из строя ОПН из-за их низкой термической устойчивости в режиме ОЗЗ.

Кроме этого, была проанализирована статистика отказов ограничителей перенапряжения, результаты которой приведены ниже:

где Т_ср1 – средняя наработка на отказ ОПН в сетях угольных разрезов, год; Т_ср2 – средняя наработка на отказ ОПН в сетях металлургических заводов, год.

Вышеперечисленные показатели являются довольно низкими, поэтому было предложено аппаратно-схемное решение данной проблемы, благодаря которому удалось повысить вероятность безотказной работы в несколько раз. Оно представляет собой защиту ОПН с помощью предохранителя, плавкая вставка которого подобрана по соответствующим критериям. Наиболее распространенное местоположение аппаратов защиты от перенапряжений – в ячейках распределительных устройств РУ-10 кВ, где ОПН подключен параллельно измерительному трансформатору напряжения через предохранитель. Правильно подобранная плавкая вставка позволит осуществить защиту трансформатора напряжения и ОПН от токов короткого замыкания и от длительного нахождения в режиме перенапряжения.

УДК 621.629

Электрификация железных дорог

ФАЗЫЛОВ С.Г., ГАРАЕВА А.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ПАВЛОВ П.П.

Устройства электроснабжения должны обеспечивать надежное электроснабжение электроподвижного состава для движения поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между ними при требуемых размерах движения.

Электрификация железных дорог – комплекс мероприятий, выполняемых на участке железной дороги для возможности использовать на нем электроподвижной состав: электровозы, электросекции или электропоезда.

Для тяги поездов на электрифицированных участках железных дорог используются электровозы. В качестве пригородного транспорта используются электросекции или электропоезда.

Обычно используют постоянный или однофазный переменный ток, при этом в качестве одного из проводников выступает рельсовый путь.

Использование трехфазного тока требует подвески как минимум двух контактных проводов, которые не должны соприкасаться ни при каких условиях (как у троллейбуса), воздушные стрелки и токоприемники имеют сложное устройство. Эта система применялась в конце XIX – начале XX века и не прижилась в первую очередь из-за сложности токосъема на больших скоростях.

При использовании постоянного тока напряжение в сети делают довольно низким (до 3 кВ), чтобы включать электродвигатели напрямую. При использовании переменного тока выбирают гораздо более высокое напряжение (от 10 до 25 кВ), поскольку на электровозе его можно легко понизить с помощью трансформатора.

Простота электрооборудования на локомотиве, низкий удельный вес и высокий КПД обусловили широкое распространение этой системы в ранний период электрификации.

Недостатком электрификации на постоянном токе является сравнительно низкое напряжение в контактной сети, поэтому для передачи одинаковой мощности требуется больший ток по сравнению с более высоковольтными системами.

Это вынуждает:

– использовать большее суммарное сечение контактных проводов и подводящих кабелей;

– увеличивать площадь контакта с токоприемником электровоза за счет увеличения числа проводов в подвеске контактной сети до двух и даже трех (например, на подъемах);

– уменьшать расстояния между тяговыми подстанциями для минимизации потерь тока в проводах, что дополнительно приводит к увеличению стоимости самой электрификации и обслуживания системы (подстанции хоть и автоматизированы, но требуют обслуживания); расстояние между подстанциями на грузонапряженных участках, особенно в сложных горных условиях, может быть всего лишь несколько километров.

На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, а также на трамваях и в метрополитене принята положительная полярность контактной сети: «плюс» подается на контактный провод (контактный рельс), а «минус» – на рельсы. Положительная полярность принята в целях уменьшения электрохимической коррозии находящихся рядом с железнодорожными путями трубопроводов и иных металлических конструкций.

Если бы контактная сеть имела отрицательную полярность (т.е. «минус» подавался бы на контактный провод), то трубопроводы, проходящие рядом с железной дорогой, представляли бы практически сплошную анодную зону, и защитные меры для подземных сооружений пришлось бы принимать вдоль всей железной дороги, что было бы несравненно дороже.

Литература

1. Литвиненко Р.С. Практическое применение нормального закона распределения в теории надежности технических систем / Р.С. Литвиненко, П.П. Павлов, А.Э. Аухадеев // Изв. вузов. Электромеханика. – 2016. – № 4(546). – С. 96–99.

2. Литвиненко Р.С. Методы моделирования процесса функционирования электротехнического комплекса / Р.С. Литвиненко, П.П. Павлов // Наука и современность. – 2015. – № 4(6). – С. 84–91.

3. Павлов П.П. Выбор оптимального варианта многофункциональной технической системы / П.П. Павлов, А.Р. Хаертдинова, Р.Р. Залялов // Современные тенденции в образовании и науке: междунар. науч.-практ. конф. 2014. – Ч. 9. – С. 102–103.

4. Павлов П.П. Диагностирование отказов электротехнического оборудования электроподвижного состава / П.П. Павлов, А.Р. Хаертдинова, А.Ю. Корольков и др. // Вопросы образования и науки: Теоретический и методический аспекты: сб. науч. тр. по матер. междунар. науч.-практ. конф. 2015. – Ч. 2. – С. 108–109.

5. Павлов П.П. Анализ методов расчета надежности сложных технических систем / П.П. Павлов, А.Р. Хаертдинова, Д.Р. Галиуллин и др. // Наука и образование в жизни современного общества: сб. науч. тр. По матер. междунар. науч.-практ. конф.: в 12 ч. – 2015. – С. 98–99.

6. Павлов П.П. Основные требования к тормозным системам подвижного состава / П.П. Павлов, Р.Р. Рамазанов // Молодежь как импульс в техническом прогрессе: региональная НИК. – 2013. – С. 46–47.

УДК 621.311 : 621.438