Підвищення безпеки застосування електроенергії на шахтах небезпечних по газу і пилу шляхом використання надшвидкодіючих комутаційних пристроїв на електрогідравлічній основі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Підвищення безпеки застосування електроенергії на шахтах небезпечних по газу і пилу шляхом використання надшвидкодіючих комутаційних пристроїв на електрогідравлічній основі

Спеціальність: 05.26.01 - охорона праці

Іорданов Ігор Вячеславович

Красноармійськ - 2016



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному Макіївському науково-дослідному інституті з безпеки робіт в гірничий промисловості Міністерства енергетики та вугільної промисловості України (м. Київ)

Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник МНУХІН Анатолій Григорович Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, голова наглядової ради ПАТ «Науково-дослідний інститут гірничої механіки ім. М.М. Федорова», (м. Київ) ГРЯДУЩИЙ Борис Абрамович

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри природоохоронної діяльності Державного вищого навчального закладу «Донецький національний технічний університет», Міністерства освіти і науки України, (м. Красноармійськ) КОСТЕНКО Віктор Климентович

Захист відбудеться „___” _________ 2016 р. о _____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.052.05 із захисту дисертацій при Державному вищому навчальному закладі «Донецький Національний технічний університет» Міністерства освіти і науки України за адресою: 85300, Донецька обл., м. Красноармійськ, пл. Шибанкова, 2, тел. (06239) 2-03-09.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державного вищого навчального закладу «Донецький національний технічний університет» Міністерства освіти і науки України (85300, Донецька обл., м. Красноармійськ, пл. Шибанкова, 2).

Автореферат розісланий „____” ______________ 2016 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 11.052.05

доктор технічних наук І.Г. Сахно



АНОТАЦІЯ

Іорданов І.В. Підвищення безпеки застосування електроенергії на шахтах, небезпечних за газом або пилом шляхом використання надшвидкодіючих комутаційних пристроїв на електрогідравлічній основі. - На правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 - «Охорона праці». - Державний вищий навчальний заклад «Донецький національний технічний університет», Міністерство освіти і науки України, Красноармійськ, 2016.

Однією з найскладніших проблем, особливо в гірничій електротехніці, є забезпечення безпеки застосування електроенергії в системах електропостачання вибухонебезпечних виробництв і, зокрема, вугільних шахт. Зазначена проблема в першу чергу пов'язана з відключенням струмів коротких замикань, щоб виключити займання ними вибухонебезпечного метаноповітряного середовища, що оточує рудникове електрообладнання.

В роботі запропонована і детально проаналізована ідея безпечного використання електроенергії на вугільних шахтах небезпечних по газу або пилу, що забезпечується зняттям напруги з аварійного елемента обладнання ще до займання ним навколишнього середовища виключно за рахунок швидкодії захисного апарату, без будь-яких додаткових технічних рішень. Таким чином, виявився відкритим шлях до створення силового електрообладнання у виконанні «РО», яке за умови твердого дотримання правил безпеки під час його експлуатації принципово не може бути джерелом вибуху чи пожежі на підприємствах вугільної галузі. Виконані наукові дослідження дозволили обґрунтувати вимоги до надшвидкодіючої захисної апаратури, призначеної для експлуатації на вугільних шахтах, небезпечних за газом або пилом, а також і на інших підприємствах галузі, наприклад, збагачувальних фабриках.

Розроблено концепцію створення магнітної станції нового покоління зі змінюваною структурою, яка забезпечує безпечне застосування електроенергії на конкретній дільниці, а, отже, і на всій вугільній шахті, небезпечній за газом або пилом, що виключає можливість займання навколишнього середовища від джерела електричної енергії в аварійному режимі, за рахунок комплектації цієї станції захисними пристроями надшвидкодіючого вимикання на електрогідравлічній основі.

Ключові слова: електроенергія, апарат комутаційний, захист струмовий, вимикання.



АННОТАЦИЯ

Иорданов И.В. Повышение безопасности применения электроэнергии на шахтах, опасных по газу или пыли путем использования сверхбыстродействующих коммутационных устройств на электрогидравлической основе. - На правах рукописи. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 - «Охрана труда». - ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет» Министерства образования и науки Украины. - Красноармейск, 2016.

Одной из сложнейших проблем является обеспечение безопасности применения электроэнергии в системах электроснабжения взрывоопасных производств и, в частности, угольных шахт. Указанная проблема в первую очередь связана с отключением токов коротких замыканий с целью исключения воспламенения ими окружающей рудничное электрооборудование взрывоопасной метановоздушной среды.

Вследствие объективных причин добиться высококачественного стабильного безопасного функционирования систем электроснабжения на действующих шахтах пока не удается. Отключение поврежденного элемента коммутационным аппаратом традиционного исполнения (воздушным, элегазовым, вакуумным) с учетом времени срабатывания токовой защиты происходит за время до 200 мс, в течении которого, в случае загазованности атмосферы в аварийной точке, неминуемо произойдет взрыв. Предельное время безопасного отключения электроэнергии с соответствующими коэффициентами запаса будет составлять не более 300 - 400 микросекунд. Поэтому создание и практическая реализация концепции, принципиально позволяющей обеспечить безопасное применение электроэнергии непосредственно во взрывоопасных средах, в том числе и газовых шахт, является актуальной научной и народно-хозяйственной проблемой.

Для определения параметров переходного процесса впервые реализованного безопасного высокоскоростного отключения электровзрывным методом сильноточных высокопотенциальных электрических цепей, использованы численные методы математического анализа, уравнения теплового баланса и метод Рунге-Кутта, применительно к решению задач, связанных с повышением безопасности горношахтного электрооборудования. В работе предложена и детально проанализирована, вплоть до практического применения, идея безопасного использования электроэнергии на угольных шахтах опасных по газу или пыли, обеспечиваемого снятием напряжения с аварийного элемента оборудования еще до воспламенения им окружающей среды за счет быстродействия защитного аппарата, без дополнительных технических решений, усложняющих эксплуатацию электрооборудования.

Таким образом, оказался открытым путь к созданию силового электрооборудования в исполнении «РО», которое при соблюдении правил безопасности при его эксплуатации принципиально не может явиться источником взрыва или пожара на предприятиях угольной отрасли. Выполненные научные исследования позволили также обосновать требования к сверхбыстродействующей защитной аппаратуре, предназначенной для эксплуатации на угольных шахтах, опасных по газу или пыли, а также и на других предприятиях отрасли, например, обогатительных фабриках.

Разработана концепция создания магнитной станции нового поколения с изменяемой структурой, обеспечивающей безопасное применение электроэнергии на конкретном участке, а, следовательно, и на всей угольной шахте, опасной по газу или пыли, исключающий возможность воспламенения окружающей среды от источника электрической энергии в аварийном режиме, за счет комплектации этой станции защитными устройствами сверхбыстродействующего отключения на электрогидравлической основе.

Выполнена оценка разработанных научных положений, технических решений и предлагаемых конструкций с позиции «оценки риска», который возникает при аварийных режимах в электрических сетях угольных шахт и показаны пути его частичного исключения для находящихся в шахте работников угольной промышленности.

Экономический эффект от внедрения предлагаемых научно-технических разработок для шахты с высокой производительностью, например, до 2500 т/ сут за 20 лет составляет от 2,275 млн. грн. до 162,055 млн. грн. или от 0,114 до 8,103 млн. грн. в год в зависимости от состояния газовой обстановки на шахте.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использование при разработке «Требований к сверхбыстродействующей аппаратуре, предназначенной для эксплуатации на угольных шахтах, опасных по газу или пыли».

Ключевые слова: электроэнергия, аппарат коммутационный, защита токовая, отключение.



ABSTRACT

Iordanov I.V. Higher safety of the electric power application on mines gas and dust hazardous by use of ultrafast switches on an electrohydraulic basis. - Manuscript. Candidate's Thesis with the speciality 05.26.01-“Labor protection”. - State Higher Educational Institution “Donetsk National Technical University”, Krasnoarmiysk, 2016.

One of the most difficult problems, especially in field of mines electrical equipment, is application safety control of the electric power in systems of power supply of explosive productions and, in particular, coal mines. It is natural that the specified problem first of all is connected with shutdown of short circuits currents for the purpose of an exception of ignition by them explosive methane-air environment surrounding miner electric equipment.

Thus, there was open a way to developed of power electric equipment performed by "RO" which at rigid observance of safety rules at its operation can't essentially be an explosion or fire source at the enterprises of coal branch. The executed scientific researches allowed to prove also requirements to the ultrafast protective equipment intended for operation on coal mines, gas and dust hazardous, together with at other enterprises of branch, for example, concentrating factories.

The concept of development of magnetic station of new generation with the changeable structure providing safe application of the electric power on a concrete site, and consequently, and on all coal mine gas and dust hazardous, excluding possibility of environment ignition from a source of electric energy in emergency operation, at the expense of a complete set of this station protection devices of ultrafast shutdown on an electrohydraulic basis is developed.

Key words: electric power, switching devices, current protection, cutting off.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Забезпечення безпеки застосування електроенергії в системах електропостачання вибухонебезпечних виробництв безпосередньо залежить від часу відключення пошкодженого елемента мережі. Вугільні шахти, що відпрацьовують пласти, небезпечні за газом і пилом, належать до категорії найбільш вибухонебезпечних підприємств з підвищеною системою вимог безпеки. Специфічні гірничо-геологічні та гірничотехнічні умови (висока вологість, запиленість, мобільність обладнання, складність обслуговування за місцем експлуатації) не дозволяють забезпечити стабільне і безпечне функціонування систем електропостачання.

Відключення пошкодженого елемента комутаційним апаратом традиційного виконання (повітряним, елегазовим, вакуумним) з урахуванням часу спрацьовування струмового захисту відбувається за час до 200 мс, під час якого, у разі загазованості атмосфери в аварійній точці, неминуче станеться вибух з усіма наслідками, що випливають звідси. Тому граничний час безпечного відключення електроенергії на аварійній ділянці із відповідними коефіцієнтами запасу становитиме не більше 300 - 400 мікросекунд.

При таких жорстких вимогах до швидкодії вимикаючого пристрою, захист від вибуху, в разі наявності джерела займання в метаноповітряному середовищі, в принципі не може бути виконаний, а весь комплекс, як організаційних, так і технічних заходів, що реалізується в гірничій промисловості, дозволяє лише знизити ймовірність збігу подій «загазування - виникнення джерела займання», але аж ніяк не виключити з практики це явище. Тому створення і практична реалізація концепції, що принципово дозволяє забезпечити безпечне застосування електроенергії безпосередньо у вибухонебезпечних середовищах, у тому числі і газових шахтах, є актуальною науковою і народно-господарською проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота є складовою частиною досліджень МакНДІ, проведених у рамках «Програми підвищення безпеки праці на вуглевидобувних та шахтобудівних підприємствах» (НДР № 17050811010 «Розробити технологію боротьби з газодинамічними явищами шляхом електрогідравлічного впливу на вуглепородний масив» №ДР 108 U 003791, НДР №17341232000 «Розробка надшвидкодіючого комутаційного пристрою на електрогідравлічній основі, який забезпечує відключення електроенергії при коротких замиканнях за час, що виключає займання метаноповітряної суміші» № ДР 0112 U 005729).

Ідея роботи полягає у використанні безпосередньо для комутації потужнострумових високопотенційних електричних мереж вибухонебезпечних виробництв електрогідравлічного ефекту, що забезпечує згасання електричної дуги на аварійних елементах до підпалу нею метаноповітряного середовища і принципово виключає аварійність на шахтах небезпечних за газом з цієї причини.

Метою роботи є підвищення безпеки застосування електроенергії на вугільних шахтах, небезпечних за газом або пилом, шляхом забезпечення відключення аварійного електрообладнання або кабелів системи підземного електропостачання до моменту займання ними навколишнього середовища.

Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані та вирішені наступні завдання досліджень:

- дослідити причини і характер аварійності на вугільних шахтах, що пов'язані з пошкодженням електрообладнання, яке розміщене у вибухонебезпечному середовищі;

- виконати аналіз роботи комутаційних апаратів різних типів в частині оцінки їх можливості забезпечення випереджаючого відключення;

- розробити вимоги до захисної апаратури, яка виключає займання вибухонебезпечного метаноповітряного середовища електричним джерелом;

- створити конструкцію пристрою захисту шахтної електричної мережі, що виключає принципову можливість займання вибухонебезпечного метаноповітряного середовища від електричного джерела.

Об'єкт дослідження - процес електропідривного руйнування порожнистого електричного провідника при надшвидкодіючому відключенні струмів короткого замикання в метаноповітряному середовищі.

Предмет дослідження - закономірності формування імпульсного електрогідравлічного впливу в замкнутому середовищі при розмиканні контактів високовольтних електричних ланцюгів, як основа зменшення аварійності в системах підземного електропостачання.

Методи дослідження.

У роботі використано комплексний підхід, що включає: аналіз причин аварійності в системах електропостачання вугільних шахт, аналіз методів і засобів аварійного відключення пошкодженого електрообладнання та кабелів, натурні повномасштабні експерименти, що визначають параметри перехідного процесу високошвидкісного відключення потужнострумових високопотенційних електричних ланцюгів, чисельні методи математичного аналізу, що включають в себе рівняння теплового балансу і метод Рунге - Кутта розв'язання задач математичної фізики.

Наукові положення, що винесені на захист:

1. Струми електрогідравлічного розряду, що забезпечують горіння дуги в замкнутому просторі, мають аперіодичний характер, при цьому їх граничні значення досягають 20 кА і більше з одночасним виникненням внутрішнього тиску до 100 МПа, що дозволяє здійснювати безпечне надшвидкісне відключення високопотенційних електричних ланцюгів у вибухонебезпечних середовищах. безпека вибухонебезпечний електроенергія

2. При розмиканні контактів високовольтних електричних ланцюгів за допомогою імпульсного електрогідравлічного впливу в замкнутому просторі, заповненому рідким діелектричним неполярним середовищем, в зоні дугогасіння блокується іонізація молекул металу контактів, що запобігає дугоутворенню при комутації, скорочуючи її час до 80-100 мкс, і є фундаментальною основою для створення надшвидкодіючих комутаційних пристроїв.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Подальший розвиток отримали уявлення про механізм безпечного надшвидкісного (швидше, ніж в 500 разів) відключення потужнострумових електричних ланцюгів у вибухонебезпечних середовищах, зокрема, метаноповітряних.

2. Вперше обґрунтована можливість і ефективність використання електрогідравлічних технологій для швидкодіючого відключення струмів короткого замикання в електричних мережах вибухонебезпечних виробництв, в тому числі шахт, небезпечних за газом або пилом.

3. Створено математичну модель електрогідравлічного дугового процесу, який протікає в замкнутому просторі, яка дозволяє забезпечити коректне проектування відповідних захисних пристроїв для вугільних шахт всіх категорій небезпеки за газом або пилом.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується коректністю постановки вирішуваних завдань, застосуванням сучасних методів експериментального дослідження і використанням для обробки отриманих даних математичних методів відповідної спрямованості, що базуються на фундаментальних законах теоретичної фізики, електротехніки та гідравліки. При цьому помилки вимірювань характеризуються нормальним законом розподілу з д = 0; у_к ? 2%.

Практичне значення роботи полягає в наступному:

1. Розроблено дослідний зразок вибухового комутаційного пристрою на електрогідравлічній основі, який дозволяє здійснювати відключення аварійного елемента в режимі короткого замикання за час не більше 100 мкс, що виключає підпал вибухонебезпечного метаноповітряного середовища.

2. Розроблено вимоги до надшвидкодіючої захисної апаратури, призначеної для експлуатації на шахтах, небезпечних за газом або пилом.

3. Створено концепцію проектування магнітної станції нового покоління, що забезпечує безпечне застосування електроенергії на конкретній ділянці вугільної шахти, небезпечній за газом або пилом.

4. Результати виконаної роботи, тобто створена швидкодіюча комутаційна захисна апаратура і вимоги до неї, а також методи моделювання відповідних динамічних (електропідривних) процесів, можуть бути використані для захисту від виникнення вибухів і пожеж вибухонебезпечних виробництв інших галузей народного господарства, наприклад, коксохімічних підприємств, що характеризуються застосуванням електроенергії в потенційно вибухонебезпечному середовищі .

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно сформульовано мету і завдання дослідження, ідею роботи, її основні наукові положення, висновки і рекомендації, виконана постановка експериментальних досліджень, розроблено основні вузли зразка пристрою надшвидкодіючого відключення, а також отримано аналітичні залежності, що характеризують роботу створеного пристрою.

Апробація результатів дисертації.

Основні матеріали і результати дисертаційної роботи доповідалися і були схвалені на 34 Міжнародній конференції «Safety in mines research institutes» (New Delhi, India, 2011 р.); засіданнях вченої ради НДІГС «Респіратор» (Донецьк, 2009 р.); на засіданні кафедри електропостачання промислових підприємств і міст ДВНЗ «Донецький Національний технічний університет» (Донецьк, 2011 р.); на засіданні науково-технічної ради науково-дослідного відділу електрообладнання МакНДІ (2012 р.).

Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано у 16 наукових працях, з них: 1 монографія, 1 відкриття (№ А-489), 5 статей у наукових фахових виданнях України, 2 статті у наукових виданнях іноземних держав, 1 матеріали конференцій та симпозіумів, 6 патентів України.

Структура та обсяг роботи.

Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 84 найменувань на 9 сторінках; містить 145 сторінок основного тексту, 51 рисунок, 17 таблиць, додатки на 9 сторінках; загальний обсяг дисертації складає 180 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано наукову проблему, мету, ідею та завдання досліджень, визначено об'єкт, предмет і методи досліджень, викладено наукові положення, що виносяться на захист, наведено інформацію про особистий внесок здобувача, апробацію результатів та структуру роботи.

У першому розділі роботи здійснено аналіз досліджень, присвячених швидкодіючому вимкненню аварійних режимів на шахтах, небезпечних за газом або пилом.

Спроби вирішити проблему забезпечення вибухобезпеки гірничого електрообладнання методами загальної електротехніки, тобто безпосередньо підвищенням тільки швидкодії комутаційної апаратури, виявилися неефективними. Що поставило вимоги для створення нових підходів до розробки і забезпечення безпеки комутаційної апаратури.

В цьому напрямку було виконано значну кількість науково-дослідних робіт. В першу чергу необхідно виділити роботи таких науковців як: М.М. Акодис, Г.Н. Александров, Г.В. Буткевич, Л.Г. Клепарська, А.Г. Мнухін, Р. Рюденберг, И.С. Таєв, А.А. Чунихин, Н.Ф. Шишкин та ін. Незважаючи на наявну теоретичну базу і досягнуті практичні результати, питання швидкісного відключення потужнострумового високопотенційного електричного ланцюга є актуальним.

Проведеним аналізом встановлено, що апарати останніх років випуску мають ізольовану від зовнішнього середовища контактну систему, тобто безпосередньо самі комутуючі елементи розташовуються або в вакуумі, або в елегазі, що робить процес комутації більш стабільним і безпечним. Тому умова забезпечення проміжку між електродами довгі роки була визначальною при створенні нових конструкцій комутаційної апаратури, у зв'язку з чим не вдавалося забезпечити загальний час відключення ланцюга щонайменше кілька десятків мілісекунд, що є завеликим для роботи апаратів в агресивних, наприклад, вибухонебезпечних метаноповітряних середовищах. Застосування для зазначеної мети вибухових речовин, наприклад, тротилу, також виявилося неможливим, внаслідок підвищеної небезпеки їх застосування в різних галузях промисловості.

Розгляд конструктивних особливостей вибухових вимикачів, тобто комутаційних пристроїв, у яких відключення струмів граничних значень здійснюється шляхом розриву перфорованого провідника за допомогою вибухового процесу традиційного типу дозволило встановити, що максимальне значення тиску може досягати (5…20) · 10⁸ Па, а тривалість імпульсу всього 10 мкс.

Прогресу у вирішенні цієї проблеми вдалося досягти, коли вперше була реалізована ідея використання для розриву потужнострумового високопотенційного електричного ланцюга електропідривного (електрогідравлічного) впливу, тобто потужнострумового розряду в рідкому діелектричному середовищі. Електрогідравлічний процес є досить високоенергетичним явищем, при якому температура в місці горіння дуги досягає (15ч20) 10^{3 0}С, а тиск - (15ч20) 10³ атмосфер. Володіючи подібним енергетичним джерелом, стає можливим відключення аварійної ділянки електричної мережі за час на 2 ч 3 порядки менше, ніж при використанні комутаційних апаратів традиційних типів, тобто за 100 мікросекунд, і більш короткі проміжки часу.

У зв'язку з викладеним, спочатку науково, а згодом і експериментально обґрунтована ідея використання безпосередньо для комутації потужнострумових високопотенційних ланцюгів електрогідравлічного (електропідривного) процесу, що дозволяє забезпечити надійне і безпечне відключення при зниженні тривалості цього процесу на три порядки швидше, ніж у всіх виробах традиційних типів, досягнувши при цьому часу відключення 100 мікросекунд.

На підставі проведеного аналізу сформульовані завдання досліджень.

У другому розділі наведено опис методів експериментального дослідження комутаційних апаратів і сформульовано загальні властивості електричних дуг, що реалізуються в пристроях захисту різних типів.

На відміну від інших досліджень подібного плану, в роботі здійснюється одночасне виконання натурних експериментів, як процесу відключення потужнострумового високопотенційного електричного ланцюга, так і електрогідравлічного впливу на об'єкт комутації від потужного ємнісного розрядного накопичувача енергії.

Характеристики дуги у спрощеному вигляді можна представити у вигляді нижченаведеного рівняння:

(1)

Шляхом відповідного вибору трьох постійних Р₀, и₀ і G₀ (початкові значення потужності, напруги і провідності) можна встановити аналітичні границі для розрахунку різного виду ланцюгів з електричними дугами, проте в разі впливу на дугу відключення електричним вибухом, напругу на ній може бути визначено тільки шляхом експериментальних досліджень.

Енергія збудження і іонізації атомів і молекул газу, в якому розташована електрична дуга, є одним з основних факторів, що впливає на процес дугогасіння, тому вибір матеріалу корпусу і рідкого наповнювача для апаратів захисту на електрогідравлічній основі є головним завданням створення такого апарату нового покоління. Виходячи з викладеного, при виконанні даної роботи, в якості рідкого наповнювача використовувалися водні розчини і мінеральні масла, зокрема, трансформаторне (рис. 1). Де УКМ-6 - високовольтне КРУ, ЕО - електронний осцилограф, ЄНЕ - ємнісний накопичувач енергії.

Рисунок 1 - Принципова схема експериментального комплексу

У процесі аналізу було встановлено, що вимикачі традиційного типу з дугогасильними системами в повітрі, маслі, елегазі, вакуумі і з механічними приводами для забезпечення високого рівня безпеки при використанні електричної енергії принципово не можуть бути використані в електричних мережах вибухонебезпечних виробництв і, зокрема, у вугільних шахтах, небезпечних за газом або пилом, де відбувається займання вибухонебезпечного середовища в разі наявності пошкодженого електрообладнання або кабелів, розташованих в загазованих виробках.

Обрані методи експериментальних робіт, прилади та інструменти дозволяють вирішувати поставлені завдання дослідження.

У третьому розділі зазначені результати досліджень швидкодіючих апаратів нового покоління, які дозволяють розробляти методологічні основи швидкодіючого відключення шляхом електрогідравлічного ефекту.

Виконаний аналіз процесу займання і детонації в метані дозволив встановити гранично допустимий час відключення пошкодженого елемента шахтної мережі, що стало основою для формування вимог безпеки до надшвидкодіючої комутаційної і захисної апаратури.

Розглянуто відключення струмів шляхом розриву провідника за допомогою імпульсного електричного розряду в рідині, тобто дуже швидке виділення енергії в малому обсязі каналу розряду, прокладеного стримером, що з'явився під впливом високого електричного потенціалу між електродами. Визначальною величиною електрогідравлічного процесу є струм розряду, який визначається параметрами розрядного контуру, тобто фактично ємністю батареї, індуктивністю кабелю і активним опором дуги. При мінімальних значеннях ємності, як у нашому випадку, розряд носить коливальний характер (рис. 2) і може бути описаний рівняннями, наведеними в табл. 1.

Рисунок 2 - Струмочасові залежності процесу розряду батареї різної ємності



Таблиця 1 - Параметри струму розряду

№ п/п	С, мкФ	щ0, с-1	щ, с-1	i0, кА	i, кА
1.	5000	1942	1564	60,3	i = 60,3 · sin 1564 t · e -1150 t
2.	6000	1773	1350	69,9	i = 69,9 · sin 1350 t · e -1150 t
3.	7000	1641	1170	80,6	i = 80,6 · sin 1170 t · e -1150 t
4.	8000	1636	1020	92,5	i = 92,5 · sin 1020 t · e -1150 t
5.	9000	1148	880	107,2	i = 107,2 · sin 880 t · e -1150 t
6.	10000	1373	750	125,5	i = 125,5 · sin 750 t · e -1150 t
7.	11000	1310	627	150,0	i = 150,0 · sin 627 t · e -1150 t
8.	12000	1254	500	188,7	i = 188,7 · sin 500 t · e -1150 t
9.	13000	1204	359	263,0	i = 263,0 · sin 359 t · e -1150 t
10.	14000	1160	158	597,0	i = 597,0 · sin 158 t · e -1150 t

На рисунку 3 показані типові осцилограми, на яких, окрім струмів розряду і робочих напруг, показані тиски, які виникають при електрогідравлічному процесі, що протікає у протяжному об'єкті (трубі).

В даний час єдина математична модель процесів, що відбуваються при електровибуху в рідині відсутня, тому розглянемо одновимірну модель розширення сферичного каналу розряду. При збільшенні радіуса каналу r_к у рідини поширюється ударна хвиля до тих пір, поки радіус поширення ударної хвилі R_ф залишається меншим або рівним відстані f від передньої стінки до центру каналу розряду. У загальному випадку залежність підводної енергії від часу може бути визначена за допомогою осцилограм струму і напруги для конкретних умов розряду (рис. 2, 3). Беручи до уваги припущення про те, що рідина ідеальна, і стан її (імпульс тиску) в ударній хвилі відповідає рівнянню Тета:

Р = С_в (с₁/с₀)ⁿ -1), (2)



де С_в = 3045·10⁵ Па;

n = 7,15;

с₀ = 10³ кг/м³ - емпіричні коефіцієнти рівняння ударної адіабати робочої рідини;

P, с₁ - тиск і щільність рідини.

Для прийнятої розрахункової схеми характерні три етапи. Радіус фронту ударної хвилі R_ф визначається умовою:

, (3)

де б - внутрішній радіус;

f - відстань від стінки до центру іскри.

Другий етап - радіус фронту в цьому випадку визначається умовою:

, (4)

де д_и - поточне значення переміщення елемента.

Третій етап - радіус фронту ударної хвилі визначається умовою:

. (5)

Відповідно до розглянутих умов поширення ударної хвилі величини S площадок дотику ударної хвилі:

; (6)

. (7)



Рисунок 3 - Типові осцилограми процесу електрогідравлічного розряду при різній ємності батареї С, наявності (г) або відсутності (а, б, в, д, е) надлишкового тиску

У режимі поширення ударної хвилі очевидні дві рівності, що виражають закон збереження маси: перше - за умови рівності потоків маси з обох боків розриву:

; (8)



друге - за умови незмінності маси обуреної і не обуреної робочої рідини всередині сфери, зайнятої ударною хвилею:

, (9)

де - відповідно щільності рідини перед розривом, на фронті ударної хвилі і на відстані x від центру сферичної іскри;

- масова швидкість частинок на фронті ударної хвилі;

V_п - об'єм плазми каналу розряду;

V - об'єм рідини, що зайнятий ударною хвилею. Тоді:

, (10)

де Р_ф - тиск на фронті ударної хвилі, яка і є енергетичним джерелом відключення аварійної ділянки шахтної електричної мережі.

Розглянемо енергію у вигляді суми роботи, яка здійснюється над рідиною каналом розряду, що розширюється, і значенням внутрішньої енергії плазми:

, (11)

де P_к - тиск на межі плазма-рідина; г - показник адіабати плазми.

Оскільки об'єм, зайнятий ударною хвилею дорівнює V₁ = 4 рR_ф³ /3, V_n = 4рr_к³/3 , отримаємо:



. (12)

Беручи розподіл щільності по радіусу лінійним, отримаємо:

. (13)

Відповідно до прийнятих допущень, взаємозв'язок тиску на фронті ударної хвилі Р в апараті захисту з тиском на границі плазма-рідина с_r для трьох етапів дорівнює:

Р = ((V(R-r)/2р - (Р_г+1)^m(- (1-r⁴)/2 + 2R(1-r³)/3+(R⁴ - 1)/4 + (R +1+д)

(+R(1+д)(A²+2д+д²)/2 -R(R³-

- (1+д)³)/3+(A²(1+д)/8 - (A⁴ /8)ln((A₁/A +

+ -

-2r (1- r²)/3 - (R⁴-1)/4+(1+д+r)(- 1)/3 - r(1+д)(A² +2д+д²)/2

+r (R³ - 1) -(1+д)³/3 -(A² -

-(A⁴/8)ln((A₁/A)+(R/A+(R²-A²/2)/4)))ⁿ-1, (14)

де А = б/f;

А₁ = ;

д = д_и/ f;

R_ф ? .

Сила тиску ударної хвилі на перших двох етапах виражається інтегралом від тиску по площі, на яку впливає хвиля:



. (15)

На третьому етапі сила тиску на передню стінку виражається інтегралом:

. (16)

Для прийнятої лінійної моделі розподілу щільності, сила, що виникає в результаті впливу рухомих частинок і реалізована в конструкції з достатньою для практики точністю, виражається формулою:

, (17)

яка і реалізується при визначенні основних параметрів засобів струмового захисту для вугільних шахт.

На рис. 4. наведено загальний вигляд запропонованого запобіжника і його розріз.

Внутрішня порожнина корпусу заповнена трансформаторним маслом. Працює запропонований пристрій наступним чином. Контактами 12 і 13 запобіжник з'єднується у розрив фаз мережі, що захищається. У штатному режимі робочий струм лінії протікає по ланцюгу: контакт 12 - верхня кришка, 2 - корпус, 1 - нижня кришка, 3 - контакт, 13 і далі - до навантаження.

У разі виникнення короткого замикання в мережі, що захищається, спрацьовує блок струмового захисту, після чого від батареї напруга надходить на вихід 10 запобіжника. Енергія батареї конденсаторів, виділяючись на дроті 11, викликає так званий «електричний вибух», що супроводжується генеруванням в рідкому діелектрику потужного імпульсного тиску і ударної хвилі, що впливають на стінки корпусу 1. У місці однієї з кінцевих канавок 8 корпус руйнується за короткий час, перериваючи, тим самим, ланцюг протікання аварійного струму в лінії.

Рисунок 4 - Електропідривний запобіжник 1140 В, 600 А а) загальний вигляд, б) розріз

Зазначена конструкція дозволяє швидко (0,1 мс) відключити пошкоджену ділянку мережі. Три подібних пристрої, встановлені в трьох фазах досить легко вирішують цю проблему. Для виключення горіння дуги на контактах електропідривного запобіжника, при трифазному виконанні, він забезпечується трифазним коротителем ковзного типу, тому ємність і індуктивність ділянки, що відключається, не впливають на процес комутації.

Оглядом запобіжників, розірваних вибухом, було встановлено, що елементи розривного стакана в деяких частинах по колу мають сліди оплавлення, що дозволяє від якісної оцінки перейти до безпосереднього кількісного аналізу явища.

Діелектрична міцність повітряного проміжку при нормальних умовах і змінній напрузі становить 2,4 ·10⁴ В/см. Напруга на контактах (амплітудне значення) для мережі 1140 В і рівня перенапруг 1,5 складає 1140 Ч · 1,5 = 2411 В.

Оскільки електрогідравлічний вибуховий пристрій заповнюється трансформаторним маслом, температура спалаху останнього в закритій посудині може дорівнювати 135-140⁰ С. Об'єм масла в цьому випадку становить 72,5 см³ :

см³

При питомій щільності масла d = 0,9 г/см³, його загальна маса дорівнює 72,5 Ч 0,9 = 65,2 г. Питома теплоємність трансформаторного масла становить 0,39 , а питома щільність міді - с = 8930 кг/м³. Тоді на підставі того, що струм, який проходить через точку контакту, йде на нагрівання міді, випаровування міді і нагрівання масла, час існування дуги відключення може бути визначено за допомогою рівняння теплового балансу:

Q = Q₁ +Q₂ +Q₃ , (18)



Рисунок 5 - Осцилограми відключення струмів, що дорівнюють 3 кА (а),600 А (б) і 2 кА (в)

Q - енергія, що виділяється струмом в момент його відключення; Q₁ - енергія, що витрачається на нагрів виплавленої міді до температури плавлення; Q₂ - енергія, що витрачається на випаровування (наплавлення) міді; Q₃ - енергія, що витрачається на нагрів масла до температури спалаху.

Оскільки Q = I² R t, час відключення може бути визначено, як:

(19)



Типові осцилограми процесу відключення струмів наведені на рис. 5. Далі, для виконання подальших розрахунків, струм, що відключався, приймався за 2000 А.

Опір дуги R при номінальній напрузі 1140В приймався постійним і рівним 0,05 Ом. Тоді при коефіцієнті запасу К_з ? 0,7, що відображає нерівності наплавлення на контактах (рис. 6), об'єм виплавленого металу складе S = 6,5 Ч 0,5 Ч 3 Ч 0,7 = 6,82 мм³, а маса металу буде 60,947 Ч 10^-6 кг.

, (20)

де с - питома теплоємність матеріалу аварійного елемента;

m - маса речовини, яку виплавили;

t₂ - температура плавлення матеріалу контактів;

t₁ - температура навколишнього середовища;

л - питома теплота плавлення матеріалу контактів;

с₁ - питома теплоємність рідкого діелектрика;

m₁ - маса рідкого діелектрика;

I - струм відключення.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6 - Наплавлення на контакті (загальний вигляд)



І тоді t = 57,3 мкс, а переміщення рухомої кільцевої частини контактної системи становитиме Д t = 100 мкс - 57,3 мкс = 42,7 мкс.

Далі, при напрузі на контактах апарату 2411 В, діелектричній міцності повітря 2,4 · 10⁴ В/см і коефіцієнті запасу в ? 5, визначаємо, що рухома частина контактної системи повинна пересунутися на відстань d = 0,502 см.

Так як імпульс сили, що прикладається до рухомої частини контактної системи є величиною постійною, його можна записати: F = m ·V = const , чи V= . Таким чином отримано, що в комутаційних пристроях, які працюють на електрогідравлічному принципі, час комутації прямо пропорційний обсягу робочої рідини пристрою комутації і зворотно пропорційний масі рухомої частини робочої камери.

Можливість реалізації електропідривних технологій у замкнутому просторі і коректність розрахунку зазначених явищ роблять принципово можливим створення на їх основі надшвидкодіючих захисних пристроїв нового покоління.

У четвертому розділі викладені науково обґрунтовані вимоги до надшвидкодіючої комутаційної і захисної апаратури, які дозволили розробити нормативний документ, в якому містяться вимоги пожежної безпеки (обмеження робочих обсягів камер до 100 см³), напрацювання на відмову (20 · 10⁴ циклів).

Найважливішим параметром швидкодіючого комутаційного апарату (що стосується випадку, в якому ймовірність відноситься до одного виду і величини збитку, ризик визначається як їх добуток, що власне і визначає його призначення), є час його спрацьовування, який і повинен забезпечити відключення місця ушкодження, що захищається швидше, ніж відбудеться займання цим джерелом навколишнього вибухонебезпечного середовища. Виконані дослідження підтверджують, що з урахуванням часу спрацьовування максимального струмового захисту, час відключення струму короткого замикання не повинен перевищувати 300 мкс. Така швидкодія і дозволяє здійснити експлуатацію гірничого електрообладнання, включаючи не тільки апаратуру, але і кабелі, фактично при рівні вибухозахисту виду «РО».

Аналізуючи питання, пов'язані з підвищенням безпеки застосування електроенергії на вугільних шахтах, слід проводити оцінку ризику. Для випадку, в якому ймовірність відноситься до одного виду і величини збитку, ризик визначається як їх добуток.

Ризик = Ймовірність Ч Збитки.

Оцінка ризику повинна містити наступне: ідентифікація небезпеки; визначення ймовірності прояву небезпеки; визначення категорії допустимості ризику; визначення збитку, спричиненого проявом небезпеки; розрахунок ризику; визначення методу зниження ризику; визначення витрат на профілактику; аналіз «витрати-користь». Цьому всьому відповідає схема подій, представлена на рис. 7.

Ймовірність безвідмовної роботи всієї системи підземного електропостачання Р_БУ може бути визначена як:

Р_БУ = (21)

де Р_б - ймовірність безвідмовної роботи на 1000 годин всіх типів обладнання повністю по шахті, що дорівнює 1,674 · 10^-13.

З отриманого виразу випливає, що при допустимій для суспільства ймовірності аварійності не більше 10^-6 можливо вважати, що в шахті є елементи, які безперервно іскрять (Р_И = 1) і ймовірність аварії в даному випадку буде визначатися лише тривалістю загазування гірничих виробок.

Інформація щодо тривалості загазування визначалася на підставі даних, які охоплюють тільки деяку частину гірничих виробок. На основі експертної оцінки ця частина зазвичай не перевищує 25 ч 33%. Тому середній, в тому числі і прогнозний по регіону, час загазування виробок, з урахуванням зазначеного припущення, повинен бути збільшеним в 3 ч 4 рази. Тоді для визначення ймовірності аварій, пов'язаних із загазуванням виробок, слід прийняти значення 0,0089 Ч (3 ч 4) або 0,0267 ч 0,0356.

Найбільші збитки можуть знаходитися в межах 1,2 ч 29,0 млн. грн., тобто для подальших розрахунків приймається величина 29,0 млн. грн. Ймовірність найбільшого збитку приймається рівною 0,0356. Тоді величина ризику, що дорівнює добутку ймовірності на збитки становить:

Р _риз. = 0,0356 Ч 29,0 млн. = 1,0324 млн. грн.

Частота і тривалість загазування шахт Донецького регіону визначалися на підставі даних, наведених у «Книгах виміру метану і обліку загазування», представлених ВГРЧ по Донецькій області і МакНДІ.

Аналізуючи як середні значення розглянутих факторів, так і їх прогнозні значення, можна встановити, що на кінець поточного року слід очікувати середнє число загазування по шахті n = 471,2 шт/рік і середній загальний час загазування Т_У = 46 год. 08 хв. (0,0053 о.е.). Ці значення і можна прийняти в якості вихідних розрахункових даних.

При найбільш важких умовах експлуатації число вибухів за рік може досягати 0,0257Ч217,602 = 5,59 шт. Виходячи з того, що вартість важкої аварії у вугільній промисловості оцінюється, як 1,2 - 29,0 млн. грн у цінах 2007 р., то загальні річні витрати (З_А) на ліквідацію аварійності на досить великій шахті через несумісність традиційного вибухозахисту і реального газового становища на шахті, будуть знаходиться в межах 2,33 млн. грн. ? З_А ? 162,11 млн. грн. Далі, виходячи з того, що рудничний автоматичний вимикач коштує приблизно 20 тис. грн., а надшвидкодіючий захисний пристрій буде коштувати не більше 40 тис. грн., то щорічні додаткові витрати при двадцятирічному терміні експлуатації апарату нового покоління будуть становити:



З_Д = , (22)

де Ц _Э.Г. - ціна електрогідравлічного захисного пристрою;

Ц_А - ціна автоматичного вимикача традиційного типу;

Т_СЗ - термін експлуатації пристроїв захисту.

Тоді

З_Д =

Враховуючи, що при наявності на досить великій шахті до 55 підстанцій, додаткові щорічні витрати по шахті складуть 55 тис. грн. Таким чином, щорічний економічний ефект від впровадження нових надшвидкодіючих засобів захисту за рахунок скорочення витрат на ліквідацію наслідків аварій, що виникають унаслідок підпалу вибухонебезпечного середовища електричним джерелом до його відключення, буде становити не менше 2,275 млн. грн. в залежності від ситуації на шахті, як за терміном її загазування, так і за характером можливого розвитку аварії.



ВИСНОВКИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій на підставі аналізу результатів багаторічного досвіду застосування електроустаткування на вугільних шахтах усіх категорій за газом або пилом, а також вивчення принципів роботи дугогасильних пристроїв комутаційної апаратури і техніки спеціального призначення (електропідривної) знайдені шляхи кардинального підвищення безпеки в системах електропостачання підприємств вугільної промисловості. Робота базується на основі аналізу шахтних спостережень, експериментального дослідження процесів і пристроїв у критичних режимах і теоретичних розробок, виконаних у процесі підготовки цієї роботи.

Результати досліджень дозволили зробити наступні висновки і дати відповідні рекомендації:

1. З метою подальшого пошуку шляхів підвищення безпеки застосування електроенергії на вугільних шахтах усіх категорій за газом або пилом, отримано уявлення про механізм надшвидкісного (до 100 мкс) відключення потужнострумових електричних ланцюгів вибуховим впливом.

2. Вперше науково обґрунтована і практично доведена можливість ефективного використання електрогідравлічних технологій для надшвидкодіючого вимкнення струмів короткого замикання в потужнострумових електричних мережах вугільних шахт.

3. Для визначення параметрів перехідного процесу, вперше реалізованого безпечного високошвидкісного відключення електропідривним методом потужнострумових високопотенційних електричних ланцюгів, використані чисельні методи математичного аналізу, що включають в себе рівняння теплового балансу і метод Рунге-Кутта, стосовно до вирішення завдань, пов'язаних із підвищенням безпеки гірничошахтного електрообладнання.

4. Вперше запропонована і детально проаналізована, аж до практичного застосування, ідея безпечного використання електроенергії на вугільних шахтах, небезпечних за газом або пилом, що забезпечується зняттям напруги з аварійного елемента обладнання ще до займання ним навколишнього середовища виключно за рахунок швидкодії захисного апарату без будь-яких додаткових технічних рішень, які ускладнюють процес експлуатації гірничого електрообладнання. Таким чином, виявився відкритим шлях до створення силового електрообладнання у виконанні «РО», яке при жорсткому дотриманні правил безпеки при його експлуатації принципово не може бути джерелом вибуху або пожежі на підприємствах вугільної галузі.

5. Виконані наукові дослідження дозволили обґрунтувати вимоги до надшвидкодіючої захисної апаратури, призначеної для експлуатації на вугільних шахтах, небезпечних за газом або пилом, а також і на інших підприємствах галузі, наприклад, збагачувальних фабриках.

6. Розроблено концепцію створення магнітної станції нового покоління із змінною структурою, що забезпечує безпечне застосування електроенергії на конкретній ділянці, а, отже, і на всій вугільній шахті, небезпечній за газом або пилом, що виключає можливість займання навколишнього середовища від джерела електричної енергії в аварійному режимі за рахунок комплектації цієї станції захисними пристроями надшвидкодіючого відключення на електрогідравлічною основі.

7. Виконано оцінку розроблених наукових положень, технічних рішень і запропонованих конструкцій з позиції «оцінки ризику», що виникає при аварійних режимах в електричних мережах вугільних шахт і показані шляхи його часткового виключення для працівників вугільної промисловості, які знаходяться в шахті.

8. Економічний ефект від впровадження запропонованих науково-технічних розробок для шахти з високою продуктивністю, наприклад, до 2500 т/доб. за 20 років становить від 2,275 млн. грн. до 162,055 млн. грн. або від 0,114 до 8,103 млн. грн. на рік у залежності від стану газової ситуації на шахті.

9. Результати теоретичних і експериментальних досліджень використані при розробці «Вимог до надшвидкодіючої апаратури, призначеної для експлуатації на вугільних шахтах, небезпечних за газом або пилом».



ОСНОВНІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ І ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В 16 НАУКОВИХ ПРАЦЯХ

1. Иорданов И.В. Технологии ХХI века: Том I. Электрогидравлика / И.В. Иорданов, А.Г. Мнухин, А.М. Брюханов, Н.А. Громовой, В.А. Мнухин // Макеевка-Донецк: ВИК, 2012. - 432 с.

2. Иорданов И.В. Повышение безопасности применения электроэнергии на угольных шахтах путем использования сверхбыстродействующей коммутационной аппаратуры на электрогидравлической основе / И.В. Иорданов // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. научных трудов МакНИИ. - Макеевка-Донбасс, 2008. - №2 (22). - С.89-98.

3. Иорданов И.В. Сверхбыстродействующие защитные электроаппаратуры для угольных шахт / И.В. Иорданов, А.М. Брюханов, А.Г. Мнухин, Н.А. Громовой // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. научных трудов МакНИИ. - Макеевка-МакНИИ, 2009. - № 1 (23). С. 49-58.

4. Иорданов И.В. Сверхбыстродействующая защитная аппаратура систем электроснабжения шахт - фактор снижения риска производства / И.В. Иорданов, А.Г. Мнухин, А.М. Брюханов, Н.А. Громовой // Уголь Украины, 2010. - №4. - С. 26-30.

5. Иорданов И.В. Быстродействующее отключение аварийных режимов на шахтах, опасных по газу или пыли / И.В. Иорданов, А.Г. Мнухин, А.М. Брюханов, Н.А. Громовой // Уголь Украины, 2010. - №5. - С. 18-19.

6. Иорданов И.В. Повышение безопасности применения электроэнергии на угольных шахтах / И.В. Иорданов, А.Г. Мнухин // Технологический аудит и резервы производства, 2015. -№4/1 (24) С. 24-27.

7. Пат. 29361 Україна, МПК Н01Н 39/00. Пристрій для захисту від струмів короткого замикання / І.В. Іорданов, А.Г. Мнухін, О.М. Брюханов, Л.А. Муфель, І.П. Горошко, М.О. Громовий // Заявник та патентовласник Мнухін А.Г. - №u200710315; заявл. 17.09.2007; опубл. 10.01.2008, Бюл. №1.

8. Пат. 38871 Україна, МПК Н01Н 39/00. Пристрій для захисного вимикання в електричних мережах вибухонебезпечних виробництв / І.В. Іорданов, А.Г. Мнухін, М.О. Громовий, О.М. Брюханов, Л.А. Муфель, І.П. Горошко // Заявник та патентовласник Мнухін А.Г. - № u200809470; заявл. 21.07.2008; опубл. 26.01.2009, Бюл. №2.

9. Пат. 47343 Україна, МПК Н02Н 1/00. Магнітна станція / І.В. Іорданов, А.Г. Мнухін, О.М. Брюханов, М.О. Громовий // Заявник та патентовласник Мнухін А.Г. № u200908571; заявл. 14.08.2009; опубл. 25.01.2010, Бюл. № 2.

10. Пат. 50984 Україна, МПК Н02Н 7/04. Спосіб захисту електрообладнання / І.В. Іорданов, А.Г. Мнухін, О.М. Брюханов, М.О. Громовий // Заявник та патентовласник Мнухін А.Г. №u201000614 заявл. 22.01.2010; опубл. 25.06.2010, Бюл. № 12.

11. Пат. 52827 Україна, МПК Н01Н 31/00. Електрогідравлічний коротко-замикач / І.В. Іорданов, А.Г. Мнухін, О.М. Брюханов, М.О. Громовий // Заявник та патентовласник Мнухін А.Г. №u201002870; заявл. 15.03.2010; опубл. 10.06.2010, Бюл. №17.

12. Пат. 85794Україна, МПК Н02H 3/16. Пристрій надшвидкодіючого захисту від струмів короткого замикання / І.В. Іорданов, А.Г. Мнухін, О.М. Брюханов, І.П. Горошко, В.В. Коротков, В.А. Мнухін // Заявник та патентовласник Мнухін А.Г. № u201308545; заявл. 08.07.2013; опубл. 25.11.2013, Бюл. №22.

13. I. Iordanov. Elektroblasting technology for short circuit current interruption in mine electrical networks / A. Mnukhin, А. Bryukhanov, I. Iordanov // Akademia gуrniczohutnicza im. Stanislawa Staszica w Krakowe Nowoczesne metody eksploatacji wкglaiskaі zwiкzіych. Krakуw 2011. str. 21-27.

14. I. Iordanov. Elektroblasting Тechnology for Superfast Short Сircuit Сurrent Interruption in Мine Еlectrical Networks / A. Mnukhin, А. Bryukhanov, I. Iordanov // Рroceeding of the 34th International conference of Safety in mines research institutes 7-10 December, 2011. Веrifor Macmillan Рublishers India Ltd 2/10, Аnsari Road, Daryaganj, New Delhi 110 002. р. 397-402.

15. I. Iordanov. Improved safety in the use of electric energy in coal mines / A.G. Mnukhin, I.V. Iordanov / The Scientific and technical journal “Mining - Informatics, Automation and Electrical Engineering” (Automatyka, Elektronika i Informatyka w Gуrnictwie - MIAG) NR3(523) september 2015.-p.31-36.

16. Диплом №388 на открытие. Российская академия естественных наук. Международная академия авторов научных открытий и изобретений. Международная ассоциация авторов научных открытий. Приоритет на основании заявки на открытие №А-489 от 17 июня 2009. Явление возникновения бездуговой коммутация сильноточных высокопотенциальных электрических цепей / Мнухин А.Г., Брюханов А.М., Горошко И.П., Иорданов И.В., Громовой Н.А.