Моделирование напряжения прикосновения к корпусам электроустановок открытых горных работ при однофазных замыканиях на землю

Разработана модель, позволяющая в программной среде MatLab Simulink выполнять имитацию процессов, происходящих в системах заземления карьеров и разрезов при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в электрических сетях напряжением 6 (10) кВ и утечках тока в низковольтных электрических сетях. Выполнено моделирование процессов в системах заземления типового участка добычи открытых горных работ (ОГР) с участковой подстанцией, экскаватором, передвижной низковольтной подстанцией, буровым станком, воздушными и кабельными линиями. В модели схема электроснабжения сети с изолированным режимом нейтрали представляется в виде двух взаимосвязанных систем — питания и заземления. Система питания представляется трансформаторами, проводниками и электроустановками с проводимостями фаз относительно земли. Система заземления представляется главным заземлителем на участковой подстанции, магистральными воздушными линиями заземления и заземляющими жилами кабелей, местными заземлителями приключательного пункта и низковольтной подстанции, дополнительными заземлителями, образующимися при контакте металлических корпусов электроустановок с грунтом. Выполнено моделирование напряжения прикосновения и токов в заземлителях. Определено, что ток однофазного замыкания на землю равен сумме токов, протекающих во всех заземлителях: главном, местных и дополнительных. Напряжения прикосновения зависят от величины токов ОЗЗ и сопротивлений заземлителей. Практикуемое увеличение токов ОЗЗ с резистивным режимом нейтрали для надежной работы максимальных токовых защит в четыре и более раз повышает напряжение прикосновения. Нарушение целостности системы заземления, например при обрыве заземляющего троса, значительно повышает напряжение прикосновения на всех корпусах электрифицированного оборудования ОГР.

Ляхомский А. В., Герасимов А. И. Моделирование напряжения прикосновения к корпусам электроустановок открытых горных работ при однофазных замыканиях на землю // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 12. – С. 169–178. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_169.

Ляхомский Александр Валентинович¹ — д-р техн. наук, профессор,
Герасимов Анатолий Игоревич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: mggu.eegp@mail.ru,
¹ НИТУ «МИСиС».

Герасимов А.И., e-mail: mggu.eegp@mail.ru.

1. Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 08.12.2020 № 505 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». (Зарегистрирован 21.12.2020 № 61651). Дата опубликования: 22.12.2020. Номер опубликования: 0001202012220071. — 524 с. URL: http:// publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202012220071.

2. Правила устройства электроустановок, 7 изд. (Все действующие разделы ПУЭ). — М.: Моркнига, 2021. — 584 с.

3. СТО 18-2013. Руководящие указания по выбору режима заземления нейтрали в электрических сетях напряжением 6—35 кВ. — СПб.: Изд-во ОАО «Ленэнерго», 2013. — 77 с.

4. Drandic A., Marusic A. Drandic M., Havska J. Power system neutral point grounding // Journal of Energy. 2017, vol. 66, Special Issue, pp. 52—68.

5. Gukovskiy Yu., Sychev Yu., Pelenev D. The automatic correction of selective action of relay protection system against single phase earth faults in electrical networks of mining enterprises // International Journal of Applied Engineering Research. 2017, vol. 12, no. 5, pp. 833—838.

6. Ravlic S., Marusic A. Simulation models for various neutral earthing. Methods in medium voltage systems // Procedia Engineering. 2015, vol. 100, pp. 1182—1191.

7. Иваницкий В. А., Тюленев М. Е. Модель для анализа режимов однофазного замыкания на землю в сетях электроснабжения // Интеллектуальные системы в производстве. — 2013. — № 2 (22). — С. 185—189.

8. Dauda A., Japhet D., Edwin M., Mandu A. Folarin. Modelling and simulation of faults in distribution network system using MATLAB Simulink // IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering (IOSR-JEEE). 2018, vol. 13, no. 3, ver. 1, p. 43—51.

9. Perelmuter V. Electrotechnical system. Simulation with Simulink and SimPowerSystems. 2017, CRS P. 450 p. Doi 10.1201/9781315316246-2.

10. Владимиров Л. В., Вырва А. А., Ощепков В. А., Попов А. П., Суриков В. И. Моделирование режима однофазного замыкания на землю в распределительной электрической сети с изолированной нейтралью // Омский научный вестник. — 2012. — № 1 (107). — С. 197—201.

11. Чеботаев Н. И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ: Учебник для вузов. 3-е изд. стер. — М.: Изд-во «Горная книга», 2018. — 474 с.

12. Евминов Л. И., Алферов Т. В. Резистивное заземление нейтрали в распределительных сетях 6–35 кВ // Агротехника и энергообеспечение. — 2019. — № 4 (25). — С. 94—108.

13. Акулов А. В. Методы уменьшения полного тока однофазного замыкания на землю в сетях 6 (10) кВ открытых горных работ [электронный ресурс]. URL: https://vde.nmu.org. ua/ua/science/ntz/archive/84/12.pdf (дата обращение 16.04.2021).