Материал: Расчет электроснабжения участка карьера

Токи от синхронных двигателей (СД)

It = ktIнS ,

где IнS - суммарный номинальный ток СД, кА;

IнS = ;

kt - кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.

Х*расч. = Х*S,

где Х*расч. - суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания; SS - суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВ×А; Sб - базисная мощность, МВ×А.

При Х*расч. > 3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.

Суммарный ток короткого замыкания в данной точке

,

где Iti - ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t , кА; n - количество источников.

Ударный ток

,

где k y - ударный коэффициент. При rS £ 0,3ХS kу = 1,8, тогда iy = 2,55I².

Для длинных кабельных линий, где активное сопротивление довольно велико, значение kу определяется по кривой, изображенной на рис.5.6, л.4, с.86.

Полный ток короткого замыкания

При kу = 1,8 Iy = 1,52I’’ или Iу » 0,6iy .

Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени .

Токи двухфазных коротких замыканий определяются по следующим формулам

; ; .

Пример

С целью проверки кабеля экскаватора ЭШ-20.75 на термическую устойчивость от действия токов к.з., выполним расчет тока к.з. для схемы электроснабжения, приведенной на рис.1, когда к спуску 3 подключен экскаватор ЭШ-5.45М.

Тогда схема примет вид:

Выбираем базисные величины:

Sб = 100 МВ×А; Uб = 6,3 кВ.

Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.

Сопротивление питающей системы Хс = 0.

Сопротивление трансформатора (рис.4)

Сопротивление ВЛ-6:

Сопротивление кабельных ЛЭП-6:

Х*4 = 0,03×2,5 = 0,07,

Х*8 = 0,02×2,5 = 0,05.

Сопротивление синхронных двигателей:

Упростим схему замещения (см. рис.5).

Х*10 = Х*1 + Х*2 = 1,19 + 0,35 = 1,54;

Х*11 = Х*6 +Х*7 + Х*8 + Х*9 = 0,45 + 0,6 + 0,05 + 11 = 12,1

Х*12 = Х*4 + Х*5 = 0,07 + 40 = 40,07.

Определяем возможность объединения синхронных двигателей:

, т.е.

находится в пределах 0,4 - 2,5.

Следовательно источники S2 и S3 можно объединить.

Параметры объединенной цепи будут равны:

2,325 МВА,

После объединения схема примет вид

Расчетное сопротивление цепи синхронных двигателей.

Х*СД расч. =

По рис.5.5, л.4, с.85 находим кратность токов к.з., посылаемых синхронными двигателями: для Х*СД расч.= 0,98 и t = ; Кt = 1,3.

Ток к.з., посылаемый синхронными двигателями:

 кА.

Ток к.з. от энергосистемы в точке К1:

 кА.

Суммарный ток к.з. в точке К1:

 кА.

Минимальное сечение ВЛ-6 по условию термической устойчивости:

мм2,

что меньше выбранного сечения 95 мм2.

Ток к.з. в точке К2 от энергосистемы:

 кА.

Минимальное сечение кабелей экскаваторов ЭШ-5.45М и ЭШ-20.75:

 мм2;  мм2.

4.     
РАСЧЕТ ТОКОВ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ 6 кВ

Расчет производится с целью выбора и настройки релейной защиты от однофазных замыканий, а также для определения величины допустимого сопротивления защитного заземления. Для сети с изолированной нейтралью.

,

где Uл - линейное напряжение сети, кВ; С - суммарная емкость на фазу сети 6-10 кВ, мкФ,

,

где lв и lк - длина соответственно воздушных и кабельных линий напряжением 6-10 кВ, км ; Ск-удельная емкость на фазу кабельной ЛЭП напряжением 6-10 кВ, мкФ/км (Таб. 6); nэк - количество экскаваторов, подключенных к сети напряжением 6-10 кВ.

Для приближенных расчетов величину тока однофазного замыкания на землю можно определить по формуле

где Uл - линейное напряжение, кВ.

5.      ВЫБОР КОММУТАЦИОННОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

Высоковольтные электрические аппараты выбираются по условиям длительного режима работы и проверяются по условиям коротких замыканий. При этом для всех аппаратов производится выбор по напряжению; выбор по нагреву при длительных токах; проверка на электродинамическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с номинальным током до 60 А); проверка на термическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями); выбор по форме исполнения (для наружной и внутренней установки).

Выбор и проверка выключателей проводятся по следующим данным.

Примечание: Iр.о - расчетное значение тока трехфазного короткого замыкания в момент времени tр.о, кА; Sр.о - мощность короткого замыкания; iу.р - расчетный ударный ток; tн.т.с - время, к которому отнесен номинальный ток термической стойкости Iн.т.с (tн.т.с =5 с и 10 с); tп - приведенное время короткого замыкания, с.

Выбор и проверка предохранителей производится по следующим данным:

Примечание: Iр.у - расчетный ток установки, кА; Uн.у - номинальное напряжение установки, кВ; Iн.а и Uн.а - номинальный ток и напряжение аппарата, кВ.

Определение токов плавких вставок и токов срабатывания максимальных токовых реле.

Выбор плавких вставок производится в зависимости от характера нагрузки потребителя. Для осветительных установок плавкую вставку рекомендуется выбирать по номинальному току вставки

где Iосв - рабочий ток осветительной установки. А.

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором плавкую вставку выбирают по пусковому току

где Iп - пусковой ток двигателя, А; а - коэффициент, зависящий от частоты и условий пуска двигателя, а - 1,8  2,5.

Согласно правилам безопасности уставки тока срабатывания Iу максимальных расцепителей тока автоматических выключателей и максимальных реле тока магнитных пускателей определяются по следующим формулам:

При установке аппаратов для защиты магистрали

где Iп.н -номинальный пусковой ток наиболее мощного двигателя, А; åIн.раб - сумма номинальных токов всех остальных приемников, А.

При установке аппаратов для защиты ответвлений, питающих группу двигателей с короткозамкнутым ротором

При защите ответвления с одним двигателем с короткозамкнутым ротором

При защите осветительной сети

где Iосв.раб - рабочий ток осветительной установки, А.

После выбора уставки тока срабатывания максимальных токовых реле необходимо проверить чувствительность защиты по формуле

При kч < 1,5 необходимо увеличить ток  путем увеличения сечения линии или (если позволяет технология работ) уменьшить длину линии.

Выбор и проверка уставок срабатывания максимальной токовой защиты высоковольтных ячеек осуществляется по следующим формулам.

Для токовых реле мгновенного действия.

где Iср.2 - расчетный ток срабатывания реле, А;

Kн - коэффициент надежности токовой защиты (Kн = 1,2 - 1,4);

Iр max - максимальный расчетный ток защищаемой линии, А;

Kтт - коэффициент трансформации трансформаторов тока;

Iср.1 - первичный ток срабатывания защиты, А;

Iу - ток уставки реле, А;

- расчетный ток двухфазного к.з., А;

Kч - коэффициент чувствительности защиты.

Для токовых реле с ограниченно зависимой выдержкой

Времени

где Iср.п2 - расчетный ток срабатывания реле, А;

Iр - рабочий ток защищаемой линии, А;

Kв - коэффициент возврата реле ( Kв=0,85-для реле РТ-80, Kв= 1- для АФЗ);

Iср.п1, Iср.01 - первичные токи срабатывания защиты соответственно от перегрузки и к.з., А;

K0 - оптимальная кратность тока отсечки реле (- для РТ-80,

- для АФЗ при ступенчатой регулировке кратности тока).

Для токовых реле, шунтируемых сопротивлениями на период пуска электродвигателей:

а) при  следует принимать Iу=5А;

б) при Iн.дв.=(0,9-1,0)Iн.кру допускается принимать Iу=7А;

где Iн.двт, Iн.кру - номинальные токи соответственно электродвигателя и КРУ, А;

Kш - коэффициент шунтирования. Kш = 7,5.

Максимальный рабочий ток защищаемой линии определяется по следующим формулам:

для питающих линий ЦПП и РПП-6, а также для сборных шин этих подстанций

для двигателей

для силовых трансформаторов

где Iн.max, Iпуск.max - соответственно номинальный и пусковой токи наиболее мощных электроприемников, присоединенных к шинам подстанции или силовому трансформатору, А;

- сумма номинальных токов электроприемников, А;

Iпуск -пусковой ток электродвигателя, А;

Kпуск - кратность пускового тока;

Iн.вн - номинальный ток трансформатора на стороне ВН, А;

Коэффициент чувствительности защиты КРУ определяют по минимальному значению тока двухфазного к.з. Коэффициент чувствительности должен быть не ниже 2; для защит, установленных на питающих линиях ЦПП и РПП, а также КРУ для силовых трансформаторов и ПУПП не ниже 1,5.

Проверку уставок тока срабатывания реле максимального тока КРУ для трансформаторов и передвижных подстанций производят по формулам:

для трансформаторов с одинаковыми схемами соединения первичной и вторичной обмоток

для трансформаторов с различными схемами соединения обмоток

где - расчетный ток двухфазного к.з. на стороне вторичной обмотки (НН) трансформатора , А;

Sн - номинальная мощность трансформатора, кВА;

U0 - напряжение холостого хода на стороне НН трансформатора, В;

uк - напряжение к.з. трансформатора, %;

Расчет защитного заземления

Общая сеть заземления в подземных выработках должна создаваться путем непрерывного электрического соединения между собой всех металлических оболочек и заземляющих жил кабелей, независимо от величины напряжения, с присоединением их к главным и местным заземлителям.

Кроме того, у тяговой подстанции электровозной контактной откатки к общей сети заземления должны присоединяться токоведущие рельсы, используемые в качестве обратного провода контактной сети.

Общее заземляющее устройство карьера должно состоять из центрального контура и местных заземляющих устройств. Допускается работа передвижных ПП, КТП без местных заземляющих устройств при наличии дополнительного заземлителя (аналогично центральному), подключенного к центральному заземляющему устройству таким образом, чтобы при выходе из строя любого элемента заземляющего устройства сопротивление заземления в любой точке заземляющей сети не превышало 4 Ом. Длина заземляющих проводников до одного из центральных заземляющих устройств не должна превышать 2 км. Центральное заземляющее устройство выполняется в виде общего заземляющего контура у подстанции напряжением 110-35/6-10 кВ или в виде отдельного заземляющего устройства в карьере. Местные заземляющие устройства выполняются в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных ПП, КТП-6-10/0,4 кВ и других установок.