При расчетах перенапряжений при включении линий элементы схемы подразделяются на два вида: с сосредоточенными параметрами (например трансформаторы, автотрансформаторы, реакторы) и элементы с распределенными параметрами (воздушные  и кабельные линии). При коммутациях перечисленные элементы подвергаются воздействию токов и напряжений с частотой 50 Гц -100 кГц.  При таком широком диапазоне изменения частоты параметры элементов электропередачи и пути возврата тока через землю не остаются постоянными. При расчете желательно учесть нелинейность характеристик элементов (при срабатывании разрядников или ограничителей перенапряжений, дуги в выключателе, насыщении магнитопроводов трансформаторов). На практике такой метод не так легко разработать. Необходимо оценить точность исходных данных и их достаточность.

Оценка опасности перенапряжений в электрических системах традиционно проводилась  на анализаторе переходных процессов. Методы анализа на имитационной модели с помощью компьютера дополняют практические данные анализатора.

При выполнении проекта ПС-500/220/110 кв “Вятка” выполнялась оценка внутренних перенапряжений подстанции с помощью имитационного моделирования. При моделировании использовались элементы нечеткой логики, которые позволили компенсировать проектирование в условиях некоторой неопределенности исходных данных с помощью метода экспертных оценок.

Феррорезонанс в сетях  110…330 кВ  возникает  при  определённых  плановых  или  аварийных  коммутациях  в  них. При  отключении, например, одной  фазы  цепи, питающей  ненагруженный  или  слабонагруженный  трансформатор, взаимодействие  между  включёнными  фазами  и  отключённой  осуществляется  через  магнитную  цепь  трансформатора  и  ёмкостную  связь  двух  включённых  фаз  с  отключённой  и  отключенной  –  с  землёй.  Аналогичная  связь  при  двух  отключённых  фазах  цепи. При  заземлённой  нейтрали  связь  осуществляется  через  нейтраль. В случае  изолированной  нейтрали  взаимосвязь  осуществляется  ёмкостной  связью  между  отключённой  фазой  и  землёй. Феррорезонанс  возможен  на  основной  (рабочей)  частоте, а  также  на  высших  и  низших  (субгармониках). Во  всех  случаях  образуется  цепь  из  последовательно  соединённых  источников  питания, ёмкости и шунта намагничивания трансформатора  (и  более  сложной  схемы). Феррорезонанс  в  электрических  сетях  известен  как  явление, сопровождающееся  квазистационарными  перенапряжениями, достигающими (1,7-1,8) U_ф, а  также  резкими  бросками  тока  намагничивания  трансформатора, достигающими 5-10А, опасными  в  совокупности  с  квазистационарными   перенапряжениями для измерительных трансформаторов напряжения.

В качестве простейшего примера рассмотрим включение первой фазы выключателя подстанции на разомкнутую трехфазную линию. При использовании понятия эквивалентного радиуса фазы линии и равенства нулю потенциала заземленного троса сопротивление и проводимость линии можно представить известными функциями w. Затем на основе выбранного значения параметра a в модифицированном преобразовании Фурье, можно найти значение коммутационного перенапряжения для каждого значения w. После этого надо найти собственные векторы и числа этой матрицы.

При сравнении решений имитационного моделирования  внутренних перенапряжений ПС-500/220/110 кВ “Вятка” с методом экспертных оценок видно, что метод экспертных оценок не позволяет получить точного решения модели (точность полученных результатов составила 87 %). Но это собственно следует из самого метода и некоторой неопределенности исходных данных. Зато метод позволяет накапливать знания экспертов в данном вопросе в результате решения поставленной задачи. И с процессом накопления знаний экспертов точность полученных результатов будет увеличиваться.

Само электроснабжение осуществляется тремя способами: от автономных источников питания; от собственных источников питания связанных с энергосистемой; от энергосистем. Гражданские шахты часто используют последний метод, т.к. при электроснабжении шахты от энергосистемы, энергосистема превосходит в десятки и сотни раз нагрузки отдельного шахтного или рудного предприятия. Комплекс энергоснабжения состоит из двух систем: из систем внешнего электроснабжения (совокупности сооружений, обеспечивающих передачу электроэнергии от точки присоединения к энергосистеме до принимающих подстанций) к которой относится ГПП (главная понижающая подстанция), которая соединена с подстанцией энергосистемы при помощи ЛЭП или кабелей. И систем внутреннего электроснабжения, которые характерны для автономного типа питания из-за наличия на территории: трансформаторных подстанций, распределительных узлов, автономных источников питания.

Системы питания электроприемников создаются, исходя из правил по бесперебойности или надежности электроснабжения (рис. 1). По надёжности электроснабжения все электроприёмники (далее ЭП) делятся на три категории. Одни из них допускают перерыв в электроснабжении на время ремонта (не более суток), другие -  не допускают вообще или допускают на очень короткий срок, что обуславливается параметрами работы каждого отдельного электроприёмника. Для безопасной работы отдельных агрегатов необходимо обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии, для этого осуществляют резервное электроснабжение приёмников особой группы [2-4].

Электроприемники первой категории, перерыв в питании которых приводит к опасности для жизни людей, к выходу из строя криогенных установок и электрифицированного оборудования, к которому относится автоматическая оборона периметра командного пункта, а так же к длительной остановке сложного процесса проверки боеспособности ШПУ и поддержания её в боевой готовности. К таким ЭП относятся: вентиляционные системы главного проветривания, противопожарные системы, лифтовые помещения, а также технологический комплекс поверхности и другие. ЭП первой категории обязаны обеспечиваться энергией за счет двух автономных источников питания, которые подключены с помощью приводов двумя различными линиями снабжения.

Рис. 1. Организация системы питания электроприёмников.

К ЭП второй категории относятся такие, отключение электроэнергии в которых возможно на время, достаточное для включения дополнительного (резервного) питания.

ЭП третьей категории являются такие, прекращение питания, которых не вызывает значительных последствий.

ШПУ редко оборудуется ЭП II и III категории. При выходе из строя одной из линий электропередач, другая должна содержать электроэнергией все ЭП. При нормальных условиях работы автономных источников токов, происходит раздельная работа линий электропередач. В сетях и для монтажа распределительных устройств применяются провода марки РМ и РГМ. Токопроводящие жилы кабеля имеют изоляцию, состоящую из теплостойкой натуральной и синтетической резины, которая допускает длительный нагрев до 65°С и обеспечивает высокое электрическое сопротивление изоляции [5].

Эксплуатация электрических кабелей в условиях влияния окружающей среды связана с ухудшением диэлектрических свойств изоляционных материалов с течением времени. Такими факторами может быть воздействие влаги, пыль, песок, солнечное излучение, и биологические факторы. Воздействие влаги на металлы и изоляционные материалы имеет разную природу, но одинаковый конечный результат – разрушение исходной структуры материала. [6].

Для электроснабжения гражданских и военных шахт используется трехфазный  переменный ток напряжением в 220 кВ при частоте 50 Гц, однако на современных шахтах давно используется распределительное напряжение равное 6 кВ. Для подземных же потребителей применяются напряжения от 127 до 1140 В. Для распределения электроэнергии внутри периметра и между периметрами, при питании их от одной ПС, сооружаются линии распределения по радиальным, магистральным и кольцевым схемам.

Стоит отметить, что строительство шахт зависит от расположения и устройства систем внутреннего электроснабжения. Самой большой опасностью для любых шахт является отключение электроэнергии, ведь при выходе из строя ЛЭП возможен выход из строя самой ракеты, что может привести к серьезным последствиям. Однако такая ситуация возможна при коротком замыкании или при уничтожении автономных источников питания, но при нынешнем уровне развития технологий и переходе с использования кабелей на использование шинопроводов, что повысило нагрузку на линии свыше 1000 А, вероятность таких ситуаций сводится к тысячным долям процентов.