Совершенствование защиты тяговой сети горнодобывающих предприятий

Проведен анализ существующей сети тягового электроснабжения разрезов и подъездных путей горнодобывающих предприятий, особенности ее функционирования в разрезах и выводках на магистральные железные дороги, идентификация ее с тяговой сетью магистрального железнодорожного транспорта, рассмотрены возможности использования инновационных методов защиты и методик их настройки в целях повышения надежности функционирования, уровня автоматизации системы управления фидерами тяговой сети (ФКС) разрезов и подъездных путей горнодобывающих предприятий. Проанализировано оборудование ФКС горнодобывающих предприятий, показана эффективность использования нового коммутирующего оборудования и новых принципов защиты и автоматики. Изложены основы функционирования классической аналоговой защиты и усовершенствованная методика ее настройки. Показаны целесообразность использования цифровых терминалов совместно с аналоговой защитой и пути дальнейшего совершенствования защит. Анализ состояния и функционирования тяговых сетей и тяговых подстанций горнодобывающих предприятий, например, угольных и рудных разрезов в Кузбассе показал, что при практически полной идентичности функций технический уровень и уровень их эксплуатации отстает от уровня магистральных железных дорог, с которыми они стыкуются и часто объединены единым технологическим процессом перевозки продукции. Задача настоящей статьи — изложить инновационный опыт железных дорог и рекомендовать пути модернизации наиболее ответственных элементов системы электроснабжения электрической тяги горнодобывающих предприятий.

Кузнецов С. М., Лисицын П. С. Совершенствование защиты тяговой сети горнодобывающих предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12-2. — С. 157—173. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_122_0_157.

Сергей Михайлович Кузнецов¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: ksmetk@mail.ru;
Павел Сергеевич Лисицын¹ — ассистент, e-mail: lisic9@mail.ru;
¹ Новосибирский государственный технический университет.

Кузнецов С. М., e-mail: ksmetk@mail.ru.

1. Малафеев С. И., Малафеев С. С. К анализу энергетических процессов в питающей сети при работе карьерного экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3. — С. 126–137. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-30−126−137.

2. Шевырев Ю. В. Улучшение качества электроэнергии при работе полупроводникового преобразователя частоты // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 2. — С. 171–178. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0−171−178.

3. Абрамов Б. И., Иванов А. Г., Шиленков В. А., Кузьмин И. К., Шевырев Ю. В. Электропривод современных шахтных подъемных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5—2. — С. 145—162. DOI: 10.25018/0236_149 3_2022_52_0_145.

4. Сычев Ю. А., Аладьин М. Е., Зимин Р. Ю. Многофункциональные фильтрокомпенсирующие устройства в комбинированных системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 7. — С. 164–179. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_164.

5. Yang X., Gu J., Zheng T. Q., Zhao Z. Faults and reliability analysis of negative resistance converter traction power system // Microelectronics Reliability. 2020, vol. 114. DOI: 10.1016/j.microrel.2020.113911.

6. Демиденко И. С. Повышение эффективности защиты тяговой сети постоянного тока: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. — М.: Новосибирский государственный технический университет,2013. — 19 с.

7. Бадер М. П., Гречишников В. А., Шевлюгин М. В., Король Ю. Н. Анализ показателей работы силового оборудования системы тягового электроснабжения ОАО «РЖД» на основе мониторинга тяговых подстанций в режиме реального времени // Электроника и электрооборудование транспорта. — 2011. — № 5−6. — С.5–8.

8. Sun L., Wu M., Sun J., Yang S. Simulation of Short-Circuit Fault Occurring on Subway Train // Proceedings of the 3rd International Conference on Electrical and Information Technologies for Rail Transportation (EITRT) 2017. 2018, pp. 585–595. DOI: 10.1007/978981-10-7986−3_60.

9. Xia M., Zhou Y., Huang Y., Yang H., Tai Y. Research on Short-Circuit Characteristics of Subway DC Traction Power Supply System // IECON 2020. The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2020, pp. 3456–3460, DOI: 10.1109/ IECON43393.2020.9254651.

10. Жарков Ю. И., Фигурнов Е. П. Проблемы организации защиты тяговой сети постоянного тока от коротких замыканий при повышенных тяговых нагрузках. Электрификация транспорта» (украинское издание). 2014. — № 7. — С. 28–31.

11. Кузнецов С. М., Демиденко И. С. Переход от токово-импульсной защиты к мониторингу тяговой сети // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Труды НГАВТ. — 2012. — №2. — С. 111–114.

12. Дробов А. В., Галушко В. Н. Оценка применения релейной защиты и автоматики тяговых подстанций метрополитена на основе системы мониторинга SMTN-3 // Агротехника и энергообеспечение. — 2020. — № 1 (26). С. 30–32.

13. Аржанников Б. А., Бадер М. П., Бурков А. Т., Котельников А. В., Набойченко И. О. Совершенствование основных требований к системе и устройствам тягового электроснабжения постоянного тока // Электротехника. — 2016. — № 9. — С. 51–57.

14. Kuznetsov S. M., Malozyomov B. V. Some aspects of the digital protection of the DC traction network // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 2032 (1). DOI: 10.1088/1742−6596/2032/1/012074

15. Демиденко И. С., Ярославцев М. В., Кривова А. О. Математическое моделирование переходных процессов в тяговой сети // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Шестнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. Т. 2. М.: Издательский дом МЭИ. — 2010. — 207 с.

16. L. Yu, J H He, J Hu, Z Q Bo, M X Li, T Yip, A Klimek. Accurate track modeling for fault current on DC railways based on MATLAB/Simulink // Power and Energy Society General Meeting,2010 IEEE. 2010, pp.1–6. DOI: 10.1109/PES.2010.5590135

17. Кузнецов С. М. Демиденко И. С. Мониторинг как средство повышения надежного электроснабжения тяговой сети // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий = Innovations based on information and communication technologies : материалы международной научно-практической конференции Инфо2012. Качество — Безопасность — Диагностика, Сочи,1–10 октября 2012 г. — Москва: МИЭМ НИУ ВШЭ,2012. — С. 41–45.

18. Аржанников Б. А., Бадер М. П., Бурков А. Т., Котельников А. В., Набойченко И. О. Совершенствование обеспечения безопасности к системе и устройству тягового электроснабжения постоянного тока // Электротехника. — 2016. — № 9. — С. 51–57.

19. Демиденко И. С. Повышение эффективности защиты тяговой сети постоянного тока: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. — Новосибирский государственный технический университет,2013. — 19 с.

20. Ду Ф., Хе Дж. Х., Ю Л., Ли М. Х., Бо З. К., Климек А. Моделирование системы тяги постоянного тока в метро с различными поездами с электроприводом // Конференция по энергетике (APPEEC), IEEE 2010 Asia — Тихий океан. 2010. — С. 1–4. DOI: 10.1109/APPEEC.2010.5448372.