авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Повышение эффективности защиты электроустановок апк на основе количественной оценки пожарной опасности коротких замыканий

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Компанеец Борис Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК АПК НА ОСНОВЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

Специальность 05.20.02 – Электротехнологии

и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Барнаул - 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор А.А. Сошников (ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.М. Худоногов (ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения»); кандидат технических наук, доцент Ю. А. Меновщиков (ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»)
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Защита состоится 23 декабря 2011 года в _10_ часов на заседании диссертационного совета Д 212.004.02 в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова по адресу: 656038, г. Барнаул, проспект Ленина, 46.

http://www.altstu.ru; ntsc@desert.secna.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «_22_» ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Л.В. Куликова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время по прежнему значимой остается проблема обеспечения электрической и пожарной безопасности электроустановок до 1000 В объектов АПК. Наибольшее число (до 70 %) пожаров от электротехнических причин (электропожаров) обусловлено короткими замыканиями (КЗ) в электропроводках.

Для автоматического отключения питания при неисправности электроустановки широко используются предохранители и автоматические выключатели, однако, их электрозащитная эффективность в сельских сетях является весьма низкой.

Для повышения эффективности электрической защиты может быть использована разработанная в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) технология, основанная на автоматизированном выявлении пожароопасных участков системы электроснабжения и выборе экономически целесообразных параметров защиты и электропроводок по условию наименьшей вероятности пожара.



Одной из проблем практической реализации этой технологии является возможность неблагоприятных сочетаний параметров срабатывания защиты и пережога электропроводки на различных участках электрической сети, обусловленная естественным разбросом характеристик. При этом возникает неопределенность времени срабатывания защиты и снижается число успешных отключений коротких замыканий.

Целью работы является повышение эффективности электрической защиты с противопожарными функциями при коротких замыканиях в электроустановках объектов АПК.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- обоснование выбора характеристик срабатывания аппаратов защиты и характеристик пережога электропроводок д6ля выполнения расчетов показателей пожарной опасности КЗ;

- оценка влияния теплового спада тока КЗ на значения показателей пожарной опасности и обоснование условий уточнения расчетных значений;

- разработка метода сравнения уровней пожарной опасности для различных объектов или их групп с учетом реального соотношения вероятностей КЗ на этих объектах;

- оценка возможности снижения пожарной опасности КЗ за счет использования быстродействующих предохранителей;

- разработка метода повышения эффективности электрической защиты по результатам количественной оценки пожарной опасности КЗ с учетом теплового спада тока и неблагоприятных сочетаний параметров защиты и электропроводки;

- развитие программного обеспечения для оценки пожарной опасности КЗ и выбора эффективной электрической защиты электроустановок объектов АПК.

Объект исследования. Процесс функционирования защиты от аварийных режимов в электроустановок до 1000 В при коротких замыканиях.

Предмет исследования. Обоснование мероприятий для повышения эффективности электрической защиты с целью снижения пожарной опасности коротких замыканий.

Методы исследования. Теория вероятностей, математическое моделирование, исследование операций, компьютерное моделирование.

Научную новизну представляют:

- критерии количественной оценки пожарной опасности коротких замыканий при неопределенном сочетании характеристик срабатывания электрической защиты и пережога электропроводки;

- обобщенный показатель уровня изоляции электропроводки, в совокупности характеризующий качество изоляции и протяженность электрической сети;

- метод повышения эффективности электрической защиты по результатам количественной оценки пожарной опасности коротких замыканий с учетом теплового спада тока и неблагоприятных сочетаний параметров защиты и электропроводки.

Практическую ценность работы представляют:

- методика выбора электрической защиты от коротких замыканий в условиях неопределенности параметров срабатывания;

- программный комплекс «СКЭД-380 (версия 2)», позволяющий оценивать состояние пожарной безопасности на объектах АПК и определять мероприятия по предупреждению пожаров от коротких замыканий;

- расчетный метод определения условий использования быстродействующих предохранителей и оценки функционирования резервирующих аппаратов защиты;

- метод сравнительной оценки пожарной опасности различных объектов или их групп, выделяемых по функциональным или территориальным признакам, по приведенным интегральным показателям пожарной опасности коротких замыканий.

Работа выполнена в соответствии с Концепцией развития электрификации сельского хозяйства России (МСХ РФ, Минэнерго РФ, РАСХН / М., 2002 г.) и аналитической ведомственной целевой программой «Развитие научного потенциала высшей школы» (2009 – 2011 годы).

Реализация и внедрение результатов работы.

Научные положения, выводы и рекомендации использованы при реализации Госконтракта ГК -118/2009 с Управлением гражданской обороны, чрезвычайных ситуаций и пожарной безопасности (УГО ЧС и ПБ) в Алтайском крае на выполнение работ по обеспечению электропожаробезопасности путем совершенствования систем электрической защиты с применением устройств защитного отключения на 28 объектах Алтайского края, в том числе 27 сельских образовательных учреждений в рамках краевой целевой программы «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного в Алтайском крае на 2005–2010 гг.»

Методические рекомендации по созданию комплексной системы обеспечения безопасности электроустановок сельских населенных пунктов принята к использованию Главным управлением сельского хозяйства Алтайского края.

Апробация работы. Основные материалы и результаты работы представлялись и обсуждались на XVII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2011 г.); Всероссийской студенческой конференции «Безопасность жизнедеятельности глазами молодежи» (Челябинск, 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Электроэнергетика в сельском хозяйстве» (Барнаул, 2011 г.); Международной научно-практической конференции «Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК Украiни» (Харьков, 2011 г.); XI Международной научно-практической конференции аспирантов и студентов «Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих.» (Донецк, 2011 г.); ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного технического университета (Барнаул, 2009, 2010, 2011 гг.); XVII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2011 г.).

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. Для повышения эффективности электрической защиты электроустановок объектов АПК необходимо учитывать возможность неблагоприятного сочетания параметров ее срабатывания и характеристик пережога электропроводки при коротких замыканиях.

2. Неопределенность результатов расчетов показателей пожарной опасности коротких замыканий может быть снижена за счет учета неблагоприятных сочетаний параметров защиты и электропроводки и увеличения сопротивления цепи короткого замыкания из-за теплового спада тока.

3. Пожарная безопасность электроустановок при неблагоприятных сочетания характеристик срабатывания защиты и пережога электропроводки должна обеспечиваться на основе оптимальных систем электрической защиты при проведении мероприятий по отбраковке автоматических выключателей с характеристиками срабатывания выше средней; использованию быстродействующих предохранителей; частичному изменению сечения алюминиевой электропроводки на пожароопасных участках электрической сети.

4. Сравнительная оценка пожарной опасности различных объектов или их групп, выделяемых по функциональным или территориальным признакам, может производиться по приведенным интегральным показателям, рассчитываемых с использованием обобщенного показателя уровня изоляции, в совокупности характеризующего качество изоляции и протяженность электропроводки.

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе, 2 - в изданиях по перечню ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка, 36 таблиц, 3 приложения. Список литературы включает 96 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цель и задачи исследования, приведены сведения об апробации основных результатов работы, изложены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния электрической и пожарной безопасности электроустановок объектов АПК и обоснованы цель и задачи исследования.

В 2010 году в сельской местности Российской Федерации зарегистрировано около 79 тысяч пожаров (38,8% от общего количества пожаров), при которых погибло более 6 тысяч человек. Прямой материальный ущерб составил 7,27 млрд. рублей (51,6% от общего ущерба от пожаров). Электропожары по их доле (23,4 %) заняли второе место после основной причины пожаров: неосторожного обращения с огнем (37,8 %).

Для автоматического отключения питания при неисправности электроустановки широко используются предохранители и автоматические выключатели, в функции которых входит не только защита от аварийных режимов, но и предупреждение электропоражений людей и животных. Однако многолетний опыт эксплуатации электроустановок в сельском хозяйстве показал низкую эффективность такой защиты, как в части предупреждения электропожаров, так и обеспечения электробезопасности.

Одной из причин этого является сложность реализации чувствительной электрической защиты при низких значениях токов КЗ, характерных для сельских низковольтных сетей. Особенностью таких сетей является значительная протяженность воздушных линий, имеющих существенно большее сопротивление по сравнению с кабельными, а также относительно небольшая мощность силовых трансформаторов питающих подстанций. Поэтому токи КЗ имеют весьма малую кратность по отношению к параметрам срабатывания электрической защиты, что приводит к увеличению времени существования в сети опасных аварийных режимов и повышает вероятность пожаров даже при условии соответствия системы защиты нормируемым требованиям.





Во внутренних электропроводках высокую пожарную опасность представляют дуговые КЗ. При КЗ электрическая дуга, температура которой достигает нескольких тысяч градусов, может воспламенить изоляцию или другие горючие материалы, что вместе с действием искр и расплавленных частиц металла может привести к развитию пожара. Кроме того, действуя, как электросварка, дуга КЗ может пережечь электропроводку быстрее, чем сработает защита, что эквивалентно ее отсутствию и неконтролируемому протеканию пожароопасных процессов.

Современные методики выбора электрической защиты не учитывают воздействие электрической дуги КЗ на электропроводки. Тем самым допускается возможность электропожара еще на этапе проектирования защиты

Для обеспечения пожарной безопасности электроустановок необходимы оценка функционирования и обоснование мероприятий по повышению эффективности электрической защиты, как меры предупреждения пожаров от КЗ. С этой целью могут использоваться вероятностные методы оценки пожарной опасности КЗ.

С использованием этих методов в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) создана технология повышения безопасности электроустановок, основанная на автоматизированных методах выявления пожароопасных участков системы электроснабжения и выбора экономически целесо­образных сочетаний параметров защиты от КЗ и электропроводок по условию наименьшей вероятности пожара.

На первом этапе разработки этой технологии в качестве показателя эффективности электрической защиты использовалась вероятность пожара от КЗ i-го вида в течение времени Т на s-ом участке электрической сети:

, (1)

где - вероятность возникновения КЗ i-го вида на s-ом участке сети в течение времени Т; - вероятность сосредоточения пожароопасного вещества вблизи электропроводки; - вероятность перерастания возникшего загорания в пожар; - вероятность отказа системы пожаротушения.

Затем были предложены новые критерии оценки противопожарной эффективности электрической защиты, определяющие условия пережога электропроводки током дугового КЗ до срабатывания электрической защиты, на основе следующих положений.

Отношение диапазона токов КЗ, для которого время пережога меньше времени срабатывания защиты, к диапазону токов КЗ на участке сети характеризует долю незащищенной части участка сети.

Показатель, характеризующий возможность пережога электропроводки, называется коэффициентом незащищенности участка сети для i-го вида КЗ и определяется по формуле:

, (2)

где длина s-го участка сети (s=1, 2..., S); - длина зоны пережога для КЗ i-го вида на этом участке; - доля незащищенной части s-го участка сети для i-го вида КЗ.

Нулевое значение коэффициента незащищенности участка сети соответствует отсутствию опасности пережога на участке сети (и, как следствие, значительно меньшей опасности пожара, чем при наличии зоны пережога, так как процесс развития КЗ ограничивается электрической защитой), а единичное – полной незащищенности участка сети от пережога.

На основе показателя (2) строится показатель, характеризующий пожарную опасность пережога в сети в целом (и, соответственно - эффективность системы электрической защиты) для i-го вида КЗ. Он определяется как отношение суммы длин зон пережога к сумме длин всех участков сети:

, (3)

где - доля незащищенной части электрической сети для i-го вида КЗ;

- длина незащищенной части s-го участка сети.

Этот показатель называется коэффициентом незащищенности сети для i-го вида КЗ. Граничными его значениями являются 0 и 1. При этом меньшей опасности пережога в сети (большей эффективности системы электрической защиты) соответствует меньшее значение показателя.

В сети электроснабжения объекта могут быть заранее известны участки на которых явление пережога при дуговых КЗ не возникает. К ним относятся, например, магистральные участки, выполненные кабелями большого сечения. При значительной суммарной длине таких участков значение коэффициента незащищенности окажется относительно малым и оно не будет достаточно точно отражать интегральной картины пожарной опасности на объекте. В этом случае будут также малоразличимы эффекты влияния различных систем защиты на состояние пожарной безопасности. В связи с этим используется приведенный коэффициент незащищенности электрической сети, при расчете которого в знаменателе формулы (3) исключаются участки, где явления пережога не возникают.

С помощью показателей (2) и (3), можно сравнивать различные варианты систем защиты для одной и той же электрической сети.

Для практического использования методики принимаются следующие допущения:

- за время Т (обычно равное одному году) в сети происходит не более одного КЗ, причем вероятность i-го вида КЗ составляет ;

- значение вероятности возникновения КЗ на s-ом участке сети . пропорционально доле протяженности участка сети:

(4)

На основе принятых допущений событие «пережог проводов в сети» оценивается вероятностью пережога проводов на одном из S участков сети за время Т для i-го вида КЗ:

, (5)

где - условная вероятность пережога проводов при i-м виде КЗ на s-м участке сети.

Таким образом, в соответствии с предлагаемой методикой возникновение пожара ставится в соответствие с явлением пережога электропроводки до срабатывания защиты.

С учетом изложенного, расчетная формула (1) может быть представлена в виде:

, (6)



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.