Введение к работе
Актуальность работы. Рост энерговооруженности предприятий Республики Союза Мьянмы, увеличение численности населения в крупных городах, в частности в столице г.Нейпьидо с плотностью населения свыше 750 человек на 1 км 2 требует развития пассажирского транспорта.
Одним из экологически чистых и перспективных видом транспорта является метрополитен. В этой связи Государственным советом Республика Союза Мьянмы принято решение о строительстве в столице государства метрополитена.
Строительству метрополитена в Республике Союза Мьянмы уделяется Государственным советом страны (высшим законодательном органом государства) первостепенное значение.
При сооружении метрополитена и при последующем его эксплуатации значительная часть населения столицы и ее пригородов получит рабочие места. Это в условиях страны, где в промышленности занята незначительная часть населения, весьма актуально.
Республика Союза Мьянмы преимущественно горная страна с муссонным климатом, субтропическим и тропическим ландшафтом. Сооружение метрополитена в сложных климатических условиях, субтропическим ландшафтом обуславливает исключительные требования и к системам заземления при обслуживании электроустановок и сетей напряжениям до и свыше 1000В.
Действительно, при использовании электроустановок и сетей напряжением до и свыше 1000В с изолированной нейтралью необходимо внедрять устройства, позволяющие практически, с высокой вероятностью безопасной работы, исключить электропоражения.
Особые требования при сооружении метрополитена в условиях Республики Союза Мьянмы предъявляются к системам электроснабжения, учитывающим условия работы электроустановок и сетей, состояние их изоляции в условиях горной страны с муссонным климатом (далее с субтропическим климатом).
Имеющиеся исследования в области систем заземления и устройств защитного отключения, учитывающих специфику строительства метрополитена в условиях субтропического климата, весьма противоречивы.
Имеются взаимоисключающие результаты о нормировании защитного заземления в электроустановках с изолированной нейтралью, что в условиях строительства метро с высокой плотностью населения весьма актуально из – за ограниченности площадок для сооружения заземляющих устройств и большой стоимости земли. Кроме того, отсутствуют данные о первичных критериях электробезопасности, учитывающих температурный фактор и фактор относительно небольшой массы коренного населения Республики Союза Мьянмы по сравнению с жителями, например, районов Европейских стран, в.т.ч и России.
Диссертационная работа «Совершенствование систем заземления и устройств защитного отключения, используемых при сооружении метрополитена в условиях субтропического климата» является научно – квалификационной работой и посвящена решению актуальной задачи: обоснованию технических решений по совершенствованию систем заземления и устройств защитного отключения, нашедших применение при сооружении и эксплуатации метрополитена в Республике Союза Мьянмы.
Темы диссертационной работы соответствует планам государственного совета Республики Союза Мьянмы по развитию городского транспорта, в частности метрополитена, а также научному направлению работы кафедры «Теоретические основы электротехники» и научно – исследовательской лаборатории «Электробезопасность на железнодорожном транспорте» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ).
Цель работы. Целью диссертационной работы является решение задачи по совершенствованию систем заземления и устройств защитного отключения, нашедших применение при строительстве метрополитена в условиях субтропического климата.
Для реализации поставленной цели разработана методика и предложены технические решения, включающие:
-математическую модель расчета свободных и принужденных составляющих токов короткого замыкания в кабельной сети с металлическими покровами, учитывающую наличие взаимоиндуктивных и емкостных связей между жилами и металлическими покровами, представляющими в электрическом отношении цепями с распределенными параметрами;
-методику расчета и моделирования с применением персонального компьютера коммутационных перенапряжений в ходовых рельсах деповских путей метрополитена, учитывающую Вольт – Амперную характеристику напряжения на контактах быстродействующего выключателя и явление поверхностного эффекта в контактном рельсе;
-алгоритм расчета сопротивления тела человека в условиях субтропического климата, позволяющий определить параметры резисторов, моделирующих электрическое сопротивление тела человека в условиях экспериментального определения соответствия электрооборудования требованиям нормативных документов на сопротивления изоляции;
-метод планирования экспериментов, позволяющий в условиях ограниченного числа экспертов, определить факторы опасной среды при исследовании условии электробезопасности на строительных площадках.
Методика исследований. Для достижения поставленной цели используется комплексный метод, включающий анализ воздействующих напряжений на электроустановках и сетях строящегося в условиях субтропического климата метрополитена как при возникновении в них аварийных режимов, так и при нормальном режиме работы системы электроснабжения строительных площадок.
При оценке коммутационных перенапряжении в кабельных сетях напряжением свыше 1000В с изолированной нейтралью используется компьютерное моделирование переходных процессов в сложных и неоднородных сетях.
Расчет распределения напряжении в деповских рельсовых путях при возникновении коротких замыкании выполнен с применением операторного метода и компьютерного моделирования, позволяющего учесть явления поверхностного эффекта в контактном рельсе, Вольт – Амперную характеристику напряжения на контактах быстродействующего выключателя.
Анализ первичных критериев электробезопасности в условиях субтропического климата выполнен с использованием методов теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработан алгоритм расчета, в том числе и при компьютерном моделировании, распределения напряжений ходовые рельсы метрополитена – земля, отличающийся от известных учетом поверхностного эффекта в контактном рельсе и нелинейным характером напряжения на контактах быстродействующего выключателя при отключении им аварийного режима;
- предложена методика компьютерного моделирования электромагнитных процессов в кабельных линиях напряжением свыше 1000В с изолированной нейтралью при коротких замыканиях жилы кабеля на металлические покровы, отличающуюся от известных представлением жилы и металлических покровов кабеля линиями с распределенными параметрами;
- обоснована методика расчета сопротивления тела человека, учитывающая нелинейный и случайный характер электрического сопротивления тела человека и зависимость его от температуры окружающей среды и массы коренного жителя Республики Союза Мьянмы;
- показана возможность применения методов планирования экспериментов для выявления факторов опасной среды в условиях ограниченного числа экспертов.
Практическая значимость и внедрение результатов работы.
-
Методика расчета электромагнитных процессов в кабельных линиях с металлическими покровами позволила оценить ту часть тока, которая стекает с искусственного заземлителя. Результаты аналитических расчетов и полученных при компьютерном моделировании позволили обосновать возможность увеличения сопротивления растеканию искусственного заземлителя, нашедшего применения для целей заземления электроустановок и сетей напряжением свыше 1000В с изолированной нейтралью.
-
Выявлены параметры, существенно влияющие на уровни коммутационных перенапряжений в рельсовых путях метрополитена. Получены аппроксимирующие выражения, позволяющие в условиях предполагаемого строительства в Республике Союза Мьянмы метрополитена оценить уровни перенапряжении в ходовых рельсах.
-
Предложена система заземления электрооборудования метрополитена, включающая контроль изоляции в сетях напряжением до и свыше 1000В с изолированной нейтралью, внедрение устройств защитного отключения при обязательном использовании отключающих устройств в системе TNCS и т.д.
-
Предложен принцип и определены параметры устройства, позволяющего в условиях эксплуатации экспериментальным путям определить переходное сопротивление рельсы – тело тоннеля при его локальном изменении.
-
Результаты расчетов с использованием вероятностно – статистической методики оценки условий электробезопасности в условиях субтропического климата позволили обосновать сопротивление тела человека, обслуживающего электроустановки в районах с субтропическим климатом. Получены расчетные значения резисторов, моделирующих сопротивление тела человека при оценке соответствия электроустановки требованиям обеспечения электробезопасности при их обслуживании.
Апробация работы. Основные положения работы и ее результаты доложены на: VII международной научно – технической конференции студентов и молодых ученых «TRANS – MECH – ART – CHEM » 18 – 19 мая 2010 года, Москва; девятой научно – практической конференции «Безопасность движения поездов», Труды МИИТа, 30 – 31 октября 2008 года, Москва; юбилейной десятой научно – практической конференции «Безопасность движения поездов», Труды МИИТа, 29 – 30 октября 2009 года, Москва; научно – практической конференции «Неделя Науки – 2009» « Наука МИИТа – Транспорту», Труды МИИТа, 2009 г, Москва; одиннадцатой научно – практической конференции «Безопасность движения поездов», Труды МИИТ, 21 – 22 октября 2010 года, Москва.
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 9 публикаций, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК по специальности « 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы».
Объем и содержания работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Содержит 137 страниц машинописного текста, 27 рисунков, 10 таблиц, списка литературы из 82 наименований.
