Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment

Abstract

Для комбінованих мереж установок плазмового розширення свердловин виявилося неможливим застосувати пристрою захисного відключення, раніше розроблені для кабельних мереж змінного струму й контактних мереж постійного струму, тому що перші з них підпадали під вплив робочого змінного струму комбінованої мережі. Викладені результати дослідження режимів електричної системи рудничної плазмової установки при виникненні однополюсних витоків на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. При аналізі використана нелінійна модель силового напівпровідникового перетворювача установки, що враховує струми генерації зворотнозмінних діодів цього перетворювача. Така модель дозволяє визначити струми однополюсного витоку напруги дотику в електричних системах із кремнієвими вентилями, для яких величина струму генерації на три порядки перевищує зворотний струм неосновних носіїв заряду. Показано, що опор ізоляції і ємності фаз стосовно землі ланцюгів живлення силового напівпровідникового перетворювача суттєво впливають на процеси, що протікають в електричній системі установки при однополюсних замиканнях на землю і витоках на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. Проаналізовані результати експериментальних досліджень, виконаних на досвідчене-промислової плазмовій установці в умовах залізорудних шахт Криворізького басейну. Виявлене, що відносно високий питомий опір залозистих кварцитів, що добуваються в цьому басейні, сприяє формуванню аварійних режимів у комбінованих мережах живлення плазмотронів, що суттєво відрізняються від тих, що мають місце в загальнопромислових плазмових установках. Тому для забезпечення електробезпечності експлуатації рудничних плазмових установок в умовах залізорудних підприємств необхідне використання високочутливих спрямованих струмових захистів.

Для комбинированных сетей установок плазменного расширения скважин оказалось невозможным применить устройства защитного отключения, ранее разработанные для кабельных сетей переменного тока и контактных сетей постоянного тока, так как первые из них подвергались влиянию рабочего переменного тока комбинированной сети. Изложены результаты исследования режимов электрической системы рудничной плазменной установки при возникновении однополюсных утечек на землю в цепи питания плазмотрона. При анализе использована нелинейная модель силового полупроводникового преобразователя установки, учитывающая токи генерации обратносменных диодов этого преобразователя. Такая модель позволяет определить токи однополюсной утечки напряжения прикосновения в электрических системах с кремниевыми вентилями, для которых величина тока генерации на три порядка превышает обратный ток неосновных носителей заряда. Показано, что сопротивления изоляции и емкости фаз по отношению к земле цепей питания силового полупроводникового преобразователя существенно влияют на процессы, протекающие в электрической системе установки при однополюсных замыканиях на землю и утечках на землю в цепи питания плазмотрона. Проанализированы результаты экспериментальных исследований, выполненных на опытнопромышленной плазменной установке в условиях железорудных шахт Криворожского бассейна. Выявлено, что относительно высокое удельное сопротивление железистых кварцитов, добываемых в этом бассейне, способствует формированию аварийных режимов в комбинированных сетях питания плазмотронов, существенно отличающихся от тех, что имеют место в общепромышленных плазменных установках. Поэтому для обеспечения электробезопасности эксплуатации рудничных плазменных установок в условиях железорудных предприятий необходимо использование высокочувствительных направленных токовых защит.

For the combined networks of options of plasma expansion of mining holes appeared impossible to apply the devices of protective disconnection, before developed for the cable networks of alternating current and contact networks of direct current, because first from them were under influence of working alternating current of the combined network. Presented are the results of research of a plasma devices electrical network modes under the rising of single pole leakages to the earth in the supply line of a plasmatron. A non-linear model of a semiconductor converter taking into account currents of back bias diodes of this converter is used. Experimental data received with a pilot plasmatron in the conditions of the Krivoy Rog iron-ore mines have been analysed, and it has been found that a relatively high specific resistance of ferruginous quartzites helps to formate emergency operations in combined supply lines of plasmatrons, which have essential differences in comparison with conventional ones. That is why for electric safety of plasmatrons for iron ore mines it is necessary to apply a high sensitivity directed current protection, which control, to raise selectivity, stable and transitional values of leakage currents. An estimation of the current value in single pole leakage when the current takes place under normal plasmatron operations and under the absence of isolation failure in the plasmatron supply line leading to lowering of the resistance of this isolation to the relation to the earth has been made.