3. Общая расчетная мощность участковой гпп определяется по выражению

S_р.общ = S_{р в/в} + S_{р н/в} , кВА

По /6, с.234, 7, с. 17/ принимаем силовой трансформатор тип ТМ, напряжением 35/6 кВ, у которого S_ном > S_р.общ.

Если на участке имеются потребители I и II категории, то необходимо принимать два трансформатора, один рабочий, другой резервный.

Таблица 2 – Техническая характеристика электроприемников

Наименование	кол-во	Sн.тсн, кВ·А Рн ·дв кВт	ΣРу,АВ, кВт; ΣSтсн; кВ · А	Кспт	Cosφ	tgφр	Расчетная мощность
							Рр=Кспт · ΣРу· аn, кВт	Qр · Рр·tgφр кВА· р
1	2	3	4	5	6	7	8	9

2. Расчет сечения воздушных и кабельных лэп.

Перед расчетом сечения ВЛ и КЛ необходимо принять:

• тип проводов А или АС;

• тип кабеля для экскаватора КГЭ, для буровых станков типа КРПТН;

• расстояние между опорами и высоту подвески проводов ВЛ согласно ПУ;

• принять тип опор для стационарных ЛЭП производят по допустимому току нагрузки и по допустимой потере напряжения, а для ЛЭП напряжением выше 1000В – по механической прочности и экономической плотности тока (для стационарных ЛЭП).

При выборе ЛЭП для питания одноковшовых экскаваторов учитывают допустимую потерю напряжения при пиковой нагрузке двигателей (пусковой режим).

Расчет и выбор сечений рабочих жил кабелей производят по токовой нагрузке и по экономической плотности тока с последующей проверкой по допустимой потере напряжения при нормальном и пусковом режимах, а для кабелей напряжением выше 1000 В еще и по термической стойкости при трехфазных к.з. Окончательно принимают большее сечение, полученное по результатам расчета.

1. Расчетный ток нагрузки для электроприемников с равномерной положительной нагрузкой (насосы, компрессоры, конвейеры и т.п.) равен:

, А /2, с. 88/

где ΣР_н – сумма номинальных мощностей группы однотипных приемников, кВт;

V_н – номинальное напряжение, кВт;

К_с – коэффициент спроса, принимается по л.2, табл.21;

cos φ – принимается по /2, табл.21/

По расчетному току I_расч по /2, табл. 18/ выбираем кабель с определенным сечением с допустимым длительным током I_доп, при этом должно быть соблюдено условие

I_расч.≤1_доп.,

по /2, табл. 15/ выбираем провод ВЛ определенного сечения с длительно допустимым током I_доп.

Предельно допустимый ток нагрузки, который может выдержать ваше сечение должен быть больше или равен расчетному току, т.е.

I_доп ≥ I_расч.

Выбранное сечение проводника для гибкого кабеля должно быть проверено на термическую устойчивость током к.з.

S_min = , мм /1, с. 261/

/2, с. 25/

где I_∞⁽³⁾ – установившийся ток к.з. (брать согласно п.8.1);

t_n – приведенное время протекания к.з., t_n =0,25÷1,2;

С – коэффициент, зависящий от максимально допустимой и начальной

температуры кабеля, для кабелей с медными жилами С = 165,

для кабелей с алюминиевыми жилами С = 88/90.

2. Определяем расчетный ток для одного из групп однотипных экскаваторов.

I_расч. = , /2, с. 89)/

где Σiag – сумма активных составляющих расчетного тока приводных двигателей главных преобразовательных агрегатов одноковшовых экскаваторов; Σiag = ;

К_с – принимаем по /табл. 22/;

Р_н – номинальная мощность приводного двигателя, кВт;

ΣiaT – cумма активных составляющих тока двигателей вспомогательных механизмов, ΣiaT = ;

Cos φ_T – коэффициент мощности вспомогательных механизмов, Cos φ_T= 0,7 ÷0,75

ΣS_H – сумма номинальных мощностей, ТСН, кВА;

ΣI_pg – сумма реактивных составляющих токов двигателей вспомогательных механизмов, ΣI_pg = Σiag · tg φ_нд ;

tgφ_T – соответствует Cos φ_T =0,7 ÷ 0,75.

После определения I_расч. экскаватора выбираем провод марки А и АС и кабель типа КГЭ по /2, табл. 15, 18/ с I_доп для провода и кабеля. При этом должно соблюдаться условие I_расч ≤ I_доп устойчивость токов к.з. минимальное сечение кабелей, определяемое из условий стоимости тока к.з. Может быть найдено по формуле:

S_min = , мм² /1, с. 261/

Окончательно принимаем большое расчетное сечение ЛЭП. При этом учитывать условие механической прочности по /1, табл. 6.4/

3. Определяем сечение ЛЭП для запитки низковольтных электроприемников (буровых станков, водоотлива и т.п.)

• Определяем расчетный ток нагрузки с низкой стороны

I_расч.н/в = , А

По этому расчетному току I_расч.н/в принимаем по /2, т.18/ гибкий кабель КРПТН с I_доп При этом должно соблюдаться условие

I_расч н/в ≤ I_доп

• Определяем расчетный ток нагрузки с высокой стороны

I_расч в/б = , А,

где К_т – коэффициент трансформации, К_т = .

По I_расч.в/в и условиям механической прочности принимаем провод марки А или АС по /2, табл. 15/ для отпайки к буровому станку или др.. Должно соблюдаться условие, что I_расч.в/в ≤ I_доп.

4. Определяем сечение ВЛ от которой запитываются все потребители участка (фидерная линия)

I_расч.ф. = I_{Л1 расч} + I_Л2расч + … + I_Лnрасч , А,

I_расч.ф =

По I_расч.ф., механической прочности принимаем провод по /2, т. 15/ с условием, что I_расч.ф.≤ I_доп. выбранное сечение проверим по экономической точности тока

S_min = , мм². /1, с. 262/

где j_ж – экономическая плотность тока, А/мм, принимаем по /2, табл.23-24/

Окончательно принимаем провод большего сечения. При выборе сечения ВЛ и гибкого кабеля необходимо учитывать условия механической прочности минимального сечения по /1, табл. 6.4/

5. Проверка выбранных сечений ЛЭП по допустимой потере напряжения

Параметры сети должны быть выбраны так, чтобы обеспечивался подвод к двигателям номинального напряжения в номинальном и пусковом режимах.

При нормальном и пусковом режимах разрешается проверить фактическое направление на зажимах наиболее удаленного мощного потребителя. Если напряжение у данного потребителя будет в пределах допустимого, то у других потребителей оно также будет в пределах допустимых значений /1, с. 263/

1. Нормальный режим

Фактическое напряжение на зажимах двигателя в нормальном режиме работы определяется следующим образом:

U₂ = U - ∆U, В /1, с. 263/

где U₁ – напряжение в начале участка сети, В,

∆U – потеря напряжения, В.

На каждом отдельном участке потеря напряжения определяется током нагрузки и сопротивлением этого участка.

За расчетную величину потери напряжения принимается сумма потерь напряжения во всех элементах сети от источника питания до самого удаленного электроприемника:

∆U_расч = ∆U_т + ∆U_вл + ∆U_кл, В /1, с. 265/

При расчете ВЛ и КЛ на потерю напряжения необходимо соблюдать следующие условия, что

∆U_расч ≤ ∆U_доп. ; ∆U_расч % ≤ ∆U_доп. %

∆U% =

1. Потери напряжения в силовом трансформаторе

∆U_Т = , В /2, с. 153/

где R_Т = - активное сопротивление вторичной обмотки

трансформатора, Ом /2, с. 154/

Х_Т = - индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом /2, с. 154/

∆Р_к – потери в обмотках трансформатора при к.з., кВт;

∆U_к% - напряжение к.з. трансформатора;

U_н – номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, кВ;

I_расч.т – расчетный ток на участке трансформатора, А;

Сosφ_т – средневзвешенный коэффициент мощности на участке.

Можно потери напряжения в трансформаторе определить и так:

∆U_к% = β (∆U_а% · cosφ + ∆U_p% · sinφ) \1, с. 265\

где β – коэффициент нагрузки трансформатора β= ;

∆U_a% = - активная составляющая потерь напряжения при номинальной нагрузке трансформатора;

∆U_p% = - реактивная составляющая потери напряжения в трансформаторе при номинальной нагрузке

Суммарные потери напряжения в номинальном режиме до самого мощного и удаленного электродвигателя не должны превышать допустимых, т.е. ∆U_расч ≤ ∆U_доп, или в % выражении: ∆U_расч.% ≤ ∆ U_доп.%; ∆ U_доп% ≤ U_н в нормальном режиме /2, табл. 25/

2. Потери напряжения в ЛЭП, нагрузка которой сосредоточена в конце:

∆U_ЛЭП = , В, /1, с. 265/

где l – длина КП или ВЛ, или отдельного ее участка, км;

r_o – удельное индуктивное сопротивление ЛЭП, Ом/км;

I_расч – расчетный ток, проходящий по данному участку, А;

Cos φ – коэффициент мощности приемника, принимаем по /2, табл. 21/;

r_o, x_o – принимаем согласно выбранному проводу и гибкому кабелю /п.9.2; 9.3/ по /2, табл. 1, 2, 3, 4/

2. Пусковой режим

Для проверки параметров сети в пусковом режиме принимаем условно такие состояния, когда наиболее мощный электродвигатель на участке линии запускается, а остальные уже работают в нормальном режиме.

В этом случае фактическое напряжение на зажимах запускаемого электродвигателя должно быть не менее минимально допустимого, т.е.

U_дв ≥ U_{доп. мин}

Величина минимально-допускаемого напряжения при пуске зависит от типа электродвигателя и его параметров. Если учитывать кратковременность пускового режима, остаточное напряжение на зажимах источника питания должно быть не менее следующих значений:

1. при совместном питании силовых и осветительных сетей – от общих трансформаторов при частных или затяжных пусках не ниже 0,9 U_н (∆U ≤ 0,1 U_н)

0. при редких и незатяжных пусках 0,8 U_н (∆U ≤ 0,1 U_н)

1. при раздельном питании силовых и осветительных сетей – не ниже

0,8 U_н (∆U_доп ≤ 0,2 U_н) независимо от частоты и длительности пусков.

Фактическое напряжение на зажимах АД; СД в момент пуска определяется по формуле:

U_n = U₁ – (∆U_n + Σ∆U_ост), В /2, с. 96/

где U_n – напряжение на зажимах двигателя и момент пуска, В;

U₁ – напряжение на шинах питающего центра, к которому подключен двигатель, В;

∆U_n – дополнительная потеря напряжения от источника питания до зажимов двигателя от пускового тока, В;

Σ∆U_ост – потери напряжения при нормальной работе оставшихся потребителей, В.

Потери напряжения от пускового тока определяются по формуле:

∆U_n = , В,

где I_n = (5÷7) – пусковой ток электродвигателя с короткозамкнутым ротором, А;

ΣR_n; ΣX_n – сумма активных и индуктивных сопротивлений от источника питания до пускового двигателя, Ом;

Cos φ_n, Sinφ_n – значения, соответствующие пусковому режиму, принимаются по /2, табл. 32/. Если назначения неизвестны для АД и СД (с асинхронным запуском), то среднее значение их можно принимать равным Сosφ_n = 0,35; Sin φ_n = 0,94.

Сопротивления цепи от источников питания (шин ГПП или ПКТП) до ввода двигателя при его запуске определяем таким образом:

ΣR_n = R_тр + R_вл + R_кл, Ом,

R_тр = , Ом

R_вл = r_o · l_вл; Ом; R_кл = , Ом

ΣX_n = X_тр + Х_вл + Х_кл, Ом.

Х_тр = , Ом; х = х_о · l; Ом.

Если на данном фидере кроме запускаемого эл.двигателя имеются другие электроприемники, то потерю напряжения определяем по выражению (без расчетного тока запускаемого двигателя)

∆U_ост = , В

После этого определяем суммарную величину потерь напряжения. Если она получится меньше допустимого значения, то к установке принимают сечения кабелей, выбранные по токовой нагрузке. В противном случае увеличивают сечения кабелей и проводов, исходя из допустимой потери напряжения в сети.

Величина минимально допустимого напряжения на зажимах электродвигателя

U_min = , В

где - перегрузочная способность по моменту (берется из справочника)

фактическое напряжение на зажимах сетевого экскаватора

U_ф.н. = 6000 – (∆U_n + U_ост), В

Условие надежной работы эл. двигателя при расчетной потере

U_ф.н. > U_min.

Расчеты обычно ведутся по самому длинному фидеру и нагруженному. Если электроснабжение по этому фидеру мы рассчитываем под существующие нормы, то другие короткие фидеры также должны отвечать нормам потерь напряжения и нормам заземления. Расчеты можно сократить, рассчитывая электроснабжение до самого мощного и удаленного электроприемника.

Пример расчета потери напряжения

Рассчитывать потерю напряжения до удаленного и мощного электроприемника ЭШ-10/70. Схема и данные приведены ниже

ТМ-1000-35/6 ПКПТ-6/0,4

U_к% = 5,5% ТМ-400

Р_кз = 15 кВт U_к% = 4,5%

Р_к.з. = 4 кВт

ЭШ-10/70: Р_АВСД = 1250 кВт, S_тсн = 250 кВт Cosφ_АВ = 0,92 /опер/

η_В = 0,9

2СБШ-200: Р_АВ = 320 кВт, Cosφ_АВ = 0,92 η = 0,9

Решение:

1. Определяем потерю напряжения в нормальном режиме до ЭШ-10/70

1.1. Определим потери напряжения в силовом трансформаторе на ГПП: ∆U_тр = ; В

где I_ф = I_ЭШ = I_б.ст – общий расчетный ток фидера, А.

Определим расчетные токи I_ЭШ и I_б.ст по п. 2.9.2.

I_эш = , А

I_а.дв = , А

I_а.т. = = 11,8, А

I_р.дв. = I_а.дв · tgφ_дв ; tgφ_дв = - 0,4245, для cosφ_дв = 0,92; φ_дв = 23°

а · tg 23° = - 0,4245, т.к. cosφ – опережающий

I_р.т. = I_а.т. · tgφ_T = 11,8 · 1,018 = 12,0 А, tgφ_T – по cosφ_т = 0,7;

φ_т = 45°30’ tg 45°30’ = 1,018

I_ЭШ = = 98 А.

Определяем расчетный ток бурового станка с низковольтной стороны:

= 302 А

Определяем расчетный ток б/ст с высоковольтной стороны

где К_т = - коэффициент трансформации

Расчетный ток фидера I_ф = 98 + 20,1 = 118,1 А

Определим сопротивления трансформатора

где Cosφ_T = 0,9 Sinφ_T = 0,42 – принимать при расчетах /2, с. 10/

1.2. Определим потерю напряжения на ЛЭП

∆U₁ = √3 · I_ф · l₁ (r₀ · cosφ + x₀ · sin φ), В

где r₀ = 0, 46 Ом/км; х₀ = 0,315 Ом/км для провода А 70 по /2, табл.1.2/

∆U₁ = √3 · 118,1 · 0,7 · (0,46 · 0,9 + 0,315 · 0,42) = 77,8 В.

∆U₂ = √3 · I_ЭШ · l₂ (r₀ ·Cos φ + x₀ · sin φ) =

= √3 · 98 · 0,4 (0,46 · 0,9 + 0,315 · 0,42) = 92,2 В.

1.3. Определим потерю напряжения в кабеле марки КРЭ при помощи которого записывается ЭШ

∆U_кл = √3 · I_ЭШ · l_кл (r_0кл · cos φ + x_{0 кл} · sin φ), В

где r_{0 кл} = 0,37 Ом/км; х_{0 кл} = 0,083 Ом/км, для кабеля марки КРЭ

3 х 50 + 1 х 16 по /2, табл. 3,4/

∆U_кл = √3 · 98 · 0,3 (0,37 · 0,9 + 0,083 · 0,42) = 18,5 В

1.4. Суммарная потеря напряжения определится

∆U_норм = 99,7 + 77,8 + 92,2 + 18,5 = 287,3 В

∆U_норм% = ,

что соответствует требованиям ПТБ и ПТЭ

2. Определить потерю напряжения в момент запуска ЭШ-10/70А, остальные электроприемники в это время работают в нормальном режиме.

U_n = U_H – (∆U_n + Σ∆U_ост), В.

Определим потерю напряжения от пускового тока

∆U_n = √3 · I_n (ΣR_n · Cosφ_n + Σх_n · Sin φ_n);

Пусковой ток сетевого электродвигателя ЭШ-10/70 с асинхронным запуском определим по выражению:

I_n = 5 · I_H, А

Номинальный ток сетевого двигателя ЭШ-10/70

I_Н = , А

I_n = 5 · 145,4 = 727,0 А

Сопротивление цепи при пуске ЭШ-10/70 А

ΣR_n = R_тр + R_вл1 + R_вл2 + R_кл, Ом

R_т.1 = 0,54 Ом

R_вл1 = V₀ · l_вл1 = 0,46 · 0,7 = 0,322 Ом; R_вл2 = 0,46 · 0,4 = 0,181 Ом;

R_кл = V_0кл · l_кл = 0,32 · 0,3 = 0,111 Ом

ΣR_л = 0,322 + 0,181 + 0,111 = 0,614 Ом

ΣХ_n = X_тр + Х_вл1 + Х_вл2 + Х_кл , Ом

Х_тр = , Ом

Х_вл1 = Х₀ ·l_вл = 0,315 · 0,7 = 0,2205 Ом;

Х_вл2 = 0,315 · 0,4 = 0,126 Ом

Х_кл = 0,083 · 0,3 = 0,0249 Ом.

ΣХ_n = 0,2205 + 0,126 + 0,0249 = 0,3714 Ом.

Подставляя все найденные значения в формулу ∆U_n, находим

∆U_n = √3 · 727,0 (0,614 · 0,35 + 0,3714 · 0,94) = 709 В.

Определим потерю напряжения оставшихся электроприемников 2СБШ-200

∆U_ост = √3 · I_бс (ΣR_ост · Cos φ + ΣX_ост · Sin φ), В I_{бс вв} = 20,1

ΣR_ост = R_тр1 + R_вл1 + R_вл3 + R_тр2, Ом

R_тр = 0,54 Ом, R_вл1 = r₀ · l_вл1 = 0,46 · 0,7 = 0,322 Ом, R_вл3 = 0,46 · 0,1 = 0,046 Ом

= 0,90 м

Σ Р_ост = 0,54 + 0,322 + 0,046 + 0,9 = 1,806 Ом,

ΣХ_ост = Х_тр1 + Х_вл1 + Х_вл3 + Х_тр2, Ом

Х_тр1 = 0,198 Ом; Х_вл1 = Х_о · l_вл1 = 0,315 · 0,7 = 0,2205 Ом

Х_вл2 = 0,315 · 0,1 = 0,0315 Ом;

Х_тр2 = 0,405 Ом

ΣХ_ост = 0,198 + 0,2205 + 0,0315 + 0,405 = 0,855

Подставляя все значения в формулу ∆U_ост, находим

∆U_ост = √3 · 20,1 (1,806 · 0,9 + 0,855 · 0,42) = 69 В.

Определим потерю мощности в момент запуска сетевого электродвигателя ЭШ-10/70

U_n = 6300 – (709 + 69) = 5522 В.

что допустимо требованиями ПТБ и ПТЭ.

Определим величину минимально допустимого напряжения на зажимах сетевого эл.двигателя ЭШ

В

= 3 по справочнику Светличного

Фактическое напряжение на зажимах сетевика

U_ф.н. = 6000 – (709 + 69) = 5222 В.

Должно быть так, чтобы U_ф.н. ≥ U_min, у нас 5222 > 3640 В, что также допустимо.

2. Расчет токов короткого замыкания

Вычисление токов короткого замыкания производим для:

• сопоставления и выбора наиболее рационального варианта построения схемы электроснабжения;

• определения условий работы потребителей при аварийных режимах;

• выбор и проверка электрических аппаратов, шин, изоляторов, силовых кабелей и т.д.

• проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

• проектирования защитных заземлений;

• выбора средств ограничения т.к.з.

• анализа происходящих аварий

1. Расчет токов к.з. высоковольтных сетей.

В проектной эксплуатационной практике общепринятым является расчет токов к.з. методом относительных единиц (или процентный метод).

При расчетах токов к.з. в сетях, питающихся от источника тока неограниченной (бесконечной) мощности, таковы наши энергосистемы активными емкостными сопротивлениями пренебрегают, а учитывают только индуктивные сопротивления отдельных элементов коротко замкнутой цепи, если Х_рез ≥ 1/3 r_рез /1, с.135/

Порядок расчета токов к.з.

1. Вычерчивается расчетная схема электроснабжения участка согласно п. 4 + 7, на схеме наносится мощность источников питания, базисные напряжения V_б1, V_б2, V_б3, Р_к, V_к 3 % силовых трансформаторов длина воздушных ЛЭП и гибких кабелей; предоставляются наиболее вероятные точки к.з.

   1. Точки к.з. представляемые перед приключательными типа ЯКНО-6 и РВНО-6 и ПКТП – необходимы для выбора в оборудовании данных ЯКНО-6 и ПКТП.

   2. Точки к.з. проставляемые перед электроприемниками необходимы для настройки и проверки максимально-токовых защит длинных ЯКНО-6 и ПКТП (после ЯКНО и ПКТП)

2. Составляющая схема замещения, где каждый элемент расчетной схемы заменяется элементом сопротивления, с проставлением точек к

3. Выбирают или задаются безопасными условиями.

4. Определяют относительные сопротивления, приведенные к базисным условиям, отдельных элементов схемы замещения.

5. Определяют результирующее (суммарное) относительное сопротивление до какой-то расчетной точки к.з.

6. Определяют токи и мощность в точке к.з.

1. Определение относительных сопротивлений элементов схемы.

По режиму работы энергосистемы, соединительной ЛЭП, вплоть до шин ГПП может быть учтено как сопротивление системы – Х_с. Для его определения необходимо одну из трех величин

1. Мощность к.з. на шинах ГПП – S_к.з., МВ·А;

2. Действующее значение устанавливающегося т.к.з. – I ∞, кА;

3. Индуктивное сопротивление системы – Х_с.

Чаще берут установившийся ток к.з. I∞, который принимается по данным энергослужбы на стороне 37 кВ на наших ГПП.

1. Определяем относительное сопротивление всей системы

, /2, с. 15/

где S_б – базисная мощность, мВа

S_к.з.­ – мощность к.з. на шинах ГПП-37 кВ, по данным энергослужбы, мВа

Базисная мощность, величина которой принимается за условную единицу. За базисную мощность принимают удобную для расчета величину 100, 1000 мВа или номинальную мощность одного из источников питания (системы, электростанции или питающего трансформатора).

Мощность к.з. определяется по выражению

S_к.з. = √3 · V_б · I∞, мВа,

где V_б – базисное напряжение в точке к.з., кВ.

Базисное (расчетное) напряжение каждой ступени согласно ПУЭ принимается на 5% выше номинального по следующей шкале: 0,23; 0,4; 0,69; 6,3; 10,5; 20,0; 37; 115; 154; 230 кВ.

2. трансформатор двухобмоточный

,

где V_к.з.% - напряжение к.з. силового трансформатора, %;

S_н – номинальная мощность силового трансформатора, мВа

Если S_н < 630 кВа, то с учетом активного сопротивления приведенное к базисным условиям индуктивное сопротивление определяют:

, /2, с. 10/

где V_к^* = 0,01 · V_к.з.%

R_тр^* = ∆Р_м - активное сопротивление обмоток трансформатора отнесенное к номинальной мощности;

∆Р_м - потери в обмотках, кВт, принимаются по справочнику /6, табл. 6.20/

3. реакторы

, /2, с. 13/

где Х_р – реактивное сопротивление реактора в процентах от номинальных условий /6, с. 245/

I_H; V_H - номинальный ток и напряжение реактора, кА, А.

4. Линии электропередач

Индуктивное и активное сопротивление ЛЭП, приведенные к базисным условиям определяют по формулам:

, /2, с. 14/

где Х_о – удельное реактивное сопротивление линии, Ом/км;

l_б - длина линии ЛЭП, км.

2. Расчет токов и мощности к.з.

1/ Определяем базисный ток

I_б = , кА /2, с. 18/

2/ Определяем установившееся значение токов к.з.

I∞ = I_к⁽³⁾ = , кА

где ΣХ_к^* - суммарное относительное реактивное сопротивление до той точки, в

которой определяем ток к.з.

По этому току проверяют аппараты, шины, проводники, бронированных кабелей на термическую устойчивость.

3/ определяем двухфазный ток к.з.

, кА

По этому току определяют надежность защитной аппаратуры (релейной защиты)

4/ определяем ударный ток к.з.

I_у = К_у · √2 · I ∞, кА,

где К_у – ударный коэффициент

Для карьерных распределительных сетей К_у = 1,8 при R = 0 /2, с.18/

По этому току проверяют аппараты, шины на динамическую устойчивость.

5/ действующее значение токов к.з.

I_д = 1,52 · I∞, кА

6/ определяем мощность к.з.

S_к = √3 · V_б · ∞, мВ·А

Подобным образом ведем расчет т.к.з. в остальных расчетных точках к.з., только изменяя суммарное расчетное относительное сопротивление, приведенное к базисным условиям. Результаты расчета сводим в таблицу 3.

2. Расчет т.к.з. в низковольтных сетях.

Методика расчета токов к.з. в низковольтных сетях несколько отличается от расчетов токов к.з. в высоковольтных сетях. Расчет т.к.з. удобнее вести в именованных величинах, выражая напряжение в киловольтах, ток в килоамперах, мощность в килоамперах, сопротивление в миллиомах (10 м = 1000мОм).

Расчет т.к.з. начинают с вычерчивания однолинейной схемы и схемы замещения электрической цепи от шин высокого напряжения до точек к.з. Далее определяют активные и индуктивные сопротивления отдельных элементов к.з. цепи в миллиомах, результирующие сопротивления ΣR_рез и ΣХ_рез до нужной точки к.з.

1. Определение сопротивлений элементов схемы

1/ Сопротивление питающей системы

, мОм /2, с. 21/

где S_к – мощность к.з. с высокой стороны до данной точки к.з. /см.п.8.1.2с/, кВа

2/ Сопротивление трансформатора

Х_т = , м.Ом

, мОм /2, с. 22/

где Р_к.з. – потери в обмотке трансформатора, кВт

V_{Н –} номинальное напряжение (со стороны выхода), кз.

S_Н – номинальная мощность, кВА;

V_к.з.% - напряжение к.з.

∆Р­к.з., V_к.з.% брать по справочнику соответственно выбранному трансформатору по п. 2.7.

3/ Сопротивление линий электропередач (ЛЭП)

r_л = r_o · l · 10³, мОм /1, с. 139/

Х_л = Х_о · l · 10³, мОм,

где r_o – удельное сопротивление ЛЭП, Ом/км;

r_o = ;

r – удельная проводимость материала проводника; м/Ом, мм² /табл.5 с.25 в методике/

Х_о – удельное индуктивное сопротивление Ом/км /км, 12, табл. 4/

l – длина ЛЭП, км.

Переводя индуктивное и активное сопротивление ЛЭП и Ом в милиОм /мОм/, находим общее сопротивление до расчетной точки к.з.

Z_к = , мОм

2. Определяем токи и мощность к.з.

1/ трехфазный ток к.з.

, кА /1, с. 138/

где V_б – базисное напряжение, кВ /см. п.8.1.1./;

r_рез – суммарное активное сопротивление цепи до расчетной точки к.з., мОм

По этому току определяют аппаратуру управления на ее предельную отключающую способность.

2/ двухфазный ток к.з.

, кА /1, с. 138/

По этому току проверяют надежность действия защитной аппаратуры, надежность срабатывания предохранителей и максимальных токовых реле при к.з.

3/ ударный ток

i_у = 1,85 · I_к⁽³⁾, кА /1, с. 139/

4/ действующее значение полного тока трехфазного к.з.

I_д = 1,1 · I_к⁽³⁾ , кА /1, с. 139/

5/ мощность к.з.

S_к = √3 · V_б · I_к⁽³⁾, мВ·Л

Результаты расчетов сводим в таблицу 3

Таблица 3

Точки к.з. длина ЛЭП	ΣХк*	Iб , кА	I(3) , кА	I(2) , кА	Iу, кА	Iд , кА	Sк.з., мВА
1	2	3	4	5	6	7	8
К1, l1 K2, l2

Таблица 4 Удельные индуктивные сопротивления ЛЭП

Характеристика линий	Удельное индуктивное сопротивление, Х0, Ом/к
1. Одноцепные ВЛЭП V = 6 + 100 кВ	0,4
2 ВЛЭП V до 100 в	0,25
3. КЛЭП V ≥ 35 кВ	0,12
4. КЛЭП V = 6 + 10 кВ	0,08
5. КЛЭП V до 1000 в	0,07

Таблица 5 Удельные проводимости материалов

Материал проводника	Удельная проводимость, γ м/Ом мм2
1. Медь	53,0
2. Алюминий и АС	31,5
3. Сталь	10,0

2. Выбор приключательных пунктов для подключения экскаваторов, пусковой и защитной аппаратуры для в/в эл. приемников. Выбор пусковой и защитной аппаратуры для н/в сети

Электрические аппараты, изоляторы, токоведущие устройства в условиях эксплуатации работают в трех основных режимах: в длительном режиме, в режиме перегрузки короткого замыкания.

Надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается правильным выбором их по режимам работы.

При выборе аппаратов по номинальным величинам, номинальные значения тока и напряжения аппарата должно быть выше расчетных величин. Аналогично выбирается аппаратура по расчетным величинам т.к.з.

1. Выбор и проверка МВ, Р, КРУ типа ЯКНО-6. (масляный выключатель МВ; разъединитель Р) Таблица 6

Параметры аппарата ЯКНО-10У, КРУПЭ-10	Условия выбора
	Каталожные данные	Расчетные данные
Номинальное напряжение, кВ	Uн ≥ Uн.уст
Номинальный длительный ток, А	Iн ≥ Iраб. мах
Номинальный ток отключения, кА	Iоткл ≥ I откл.расч [I(3)к.з.]
Ток динамической устойчивости (максимальный допустимый ток, кА амплитудное значение/ ударный ток)	Iамп ≥ iу
Действующее значение	Iэф ≥ Iу
Допустимая мощность отключения с приводом, мВА	Sоткл > Sк.з.
Способ обслуживания
Род установки
Защита воздействия окружающей среды
Наличие вводов и выводов исполнения
Номинальный ток срабатывания защиты от замыкания на землю (по первичному току), А
Напряжение срабатывания (кВ) разрядников
Масса (кг) для исполнения I
Паспортные данные (технические параметры) в/в аппаратов приведены в /1, с.131, 145/, /6, с. 241-256/

2. Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов по номинальному напряжению первичной цепи и классу точности

3. Расчет и выбор уставок тока максимальных токовых реле мгновенного действия типа РТМ, встроенных в привод масляного выключателя ВМП типа ПРБА-113 /ПЭ-11/ приключательного пункта типа ЯКНО –10.

4. Выбор трансформаторов тока.

   1. Расчет уставки тока для линейного приключательного пункта ЯКНО-10

Определяем ток, проходящий по ТВЧ в ЯКНО-10

I_{якно лин} = I_н.пуск + ΣI_н.ост., А

где I_н.пуск – номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя, А

ΣI_н.ост – сумма номинальных токов всех остальных электроприемников, А

Максимальное токовое реле РТМ позволяет производить регулировку до трехкратного тока перегрузки, т.е.

I_уст.р = 3 · I_ном

По току I_т.т. = , который может протекать по первичной обмотке трансформатора тока может выбрать трансформатор тока, соблюдая условие: I_т.т. ≤ I_ном.т.,

где I_ном.т - номинальный ток первичной обмотки выбираемого трансформатора тока, А.

Выбираем ТТ по /7, с. 71/

Настройку максимальных токовых реле ведем по расчетному току установки, учитывая коэффициент трансформации и коэффициент запаса

I_{уст.реле РТМ} = А,

где К_ТТ – коэффициент трансформации выбранного трансформатора;

К_з = 1,05÷1,15 – коэффициент запаса, предотвращающий ложное срабатывание максимальных реле при пуске самого мощного электродвигателя

Установка тока с высокой стороны

I_уст = I_{уст.реле} К_тт

По полученному току I_{уст.реле} принимаем ближайшую величину тока максимального реле типа РТМ.

I_у; 5,2 7,5; 8; 10; 12,5; 15; 17,5; 20

5. Выбор плавких вставок предохранителей низковольтной сети.

   1. Для защиты АД с к.з. ротором

I_н.в. = ; А /1, с. 56/

где I_п.пуск /5÷7/

I_н.пуск – пусковой ток АД двигателя, А;

1,6÷2,5 – коэффициент, обеспечивающий перегорание плавкой вставки при пуске АД с к.з. ротором принимают его для тяжелых

условий пуска 1,6 ÷ 1,8, для средних 1,8 ÷ 2,0, для легких

(нечастых) - 2÷2,5

2. Для защиты АД с фазным ротором и осветительных нагрузок

I_н.в. = /1 + 1,25/ I_{н.дв /осв/}, А /1, с. 57/

3. Для защиты магистральных линий

I_н.в. = , А /1, с. 57/

где I_н.пуск – номинальный пусковой ток самого мощного электродвигателя, А;

I­_н.ост = I_H1 + I_H2 + I_H3 … - сумма номинальных токов всех остальных

электроприемников, А.

Далее по полученному результату I_н.в. принимается предохранитель и плавкая вставка с ближайшими к расчетным значению

I_{ном.нл.вст} I_расч.

Значение номинальных токов предохранителей и плавких вставок приведены в /1, с. 57/, - /2, табл. 14/.

4. Для защиты трансформатора с высокой стороны принимаем во внимание коэффициент трансформации I_в.в. = ; А,

где I_н.в. - номинальный ток трансформатора с низковольтной стороны, А;

K_T = - коэффициент трансформации

По полученному току I_в.в. выбираем предохранитель и плавкую вставку на /1, с.103/

Выбранные вставки должны быть проверены на надежность срабатывания при переходе через нее двухфазного тока к.з.

При этом необходимо чтобы выбранная плавкая вставка отвечала условию:

/1, с. 58/

где I_к.з. – ток двухфазного к.з. в конце защитного участка

4 ÷ 7 – краткость, обеспечивающая своевременное перегорание плавкой

вставки от двухфазного тока к.з.

6. Выбор автоматических выключателей для низковольтных электроприемников.

   1. Ток уставки электромагнитного расцепителя 1/ для АД с к.з. ротором

I_{уст.эл.м} ≥ /1,5 ÷ 1,8/ I_пуск, А; /2, с. 69/

2/ для АД с фазным ротором

I_{уст.эл.м.} ≥ /2,5 ÷ 3/ I_н.дв А;

3/ для осветительной сети

I_у ≥ 3 I_н.раб., А;

4/ для магистрали

I_у ≥ I_н.пуск ÷ ΣI_ост. , А

Выбираем автоматы по /2, табл. 12, 13/. Условие выбора I_у ≤ I_{ср.расц.} по табл.

2. Ток теплового реле или комбинированного расцепителя для легких условий пуска

I_н.расц < /1,5 ÷ 2,0/ I_н.дв. А

1/ для двигателей с тяжелыми условиями пуска

I_н.расц ≥ /1,5 ÷ 2,0/ I_н.дв. А

по расчетным величинам I_{уст.эл.м.} I_н.расц. выбираем автоматы по /2, табл. 12, 13/, при условии, чтобы расчетные величины не превышали паспортных величин автоматов.

Выбранные уставки тока проверяем на надежность срабатывания по току двухфазного к.з. в наиболее удаленной точке защищаемой сети с соблюдением условия

/1, с. 61/

где 1,5 – коэффициент, учитывающий инерции коммутационного аппарата

7. Выбор ППП для экскаватора

1. Определяем номинальный ток экскаватора

1/ если сетевик асинхронный, то формула будет как на странице 145 /1/.

2/ если сетевик синхронный, то формула будет как в п. 9.2.

2. Далее выполняется как на стр. 146 /1/, подбирая подходящий тип ЯКНО, тип и номер приводы, технические данные из табл. 4.5 /1/ и указать тип ТТ.

3. Проверить ППП на устойчивость по точке к.з. по таблице 4.6 /1, с. 144/, п.10.1.

4. Рассчитывая уставку максимального реле, следует иметь в виду следующее:

1/ пусковой ток экскаватора вычисляется без учета реактивных составляющих, поэтому

I_якно = I_{пуск.дв} + I_н.тсн, А

I_н.тсн = ; А I_{пуск.дв} = (5-6) I_н.дв, А

I_н.дв = , А

2/ далее расчет уставок и выбор ТТ производить согласно п. 10.4

8. Выбор ПКТП для запитки н/в электроприемников буровых станков, освещения и др.

   1. На высшей стороне ПКТП потребляемый ток

, А

2. По этому току I_{в/в пктп} и напряжению U_н = 6 кВ принимаем разъединитель РВЗ-6/400 с приводом ПР-2 или принимаем выключатель нагрузки по табл 4.4. /1, с. 119/ с приводом и предохранители типа ПК –6 с плавкой вставкой и разрядники типа РВО-6.

Ввод 6 кВ

РВП-6

РВЗ-6/400 или ВНП-17

ПР-2 ПРА-17

ПК-6/ I_ПЛ.

ТМ-6/0,4

S -

АВМ-

I_Н.Р

СБШ

СБШ

КРПТСН

Схема 3 Схема ПКТП-6/0,4

Ввод 6кВ РВО-6 РВФЗ-6/400 ПР-2 цепи сигнализации, РЗ ПК-6/ НТМИ-6/0,100 РТМ-1 РТМ-2 ВМП-10 ПРБА-113/ПЭ-11/ ПР ПРБА- РТЗ-50 (КШВГ) КГЭ ЭКГ

Рис. 4. Схема ЯКНО-10У

QS1 TV4

Рисунок 5 Схема КРУПЭ-10

3. Составляем таблицу проверки этих аппаратов на устойчивость по данным к.з.

4. На низшей стороне ПКТП ток будет:

I_{н/в ПКТП} = , А

5. По этому току на низшей стороне принимаем автомат ввода типа АВМ, I_АВМ ≥ I _{н/в ПКТП}

Ток уставки АВМ должен рассчитываться согласно п. 10.6

6. Для защиты от утечек тока устанавливаем УАКИ-300 с воздействием на АВМ.

2. м

   1. и

   2. и

   3. и

и

4. Устройство и расчет осветительной сети /1, с. 349/

Сечение проводов и тип кабеля осветительной сети определяется расчетом в зависимости от мощности ламп из условия механической прочности и максимально допустимой потери напряжения в сети от осветительного трансформатора до наиболее удаленных ламп.

Ток нагрузки проводов и кабелей осветительной сети для двух проводной (фаза плюс нулевой провод) сети

I_нагр = , А;

для двух- трехфазной сети без нулевого провода

I_нагр = , А;

где Р_л – мощность лампы, Вт;

в – число отдельных групп;

а – число ламп в группе;

U_ф – номинальное фазовое напряжение, В

U_н – номинальное линейное напряжение, В;

Cosφ_ос – коэффициент мощности; Cosφ_ос = 1;

для ламп накаливания Cosφ_ос = 0,5÷0,6 для газоразрядных ламп с ПРА

η_ос – к.п.д. светильника, η_ос = 1 для ламп накаливания;

η_ос = 0,83 для люминесцентных ламп, η_ос = 0,7÷0,8 для газоразрядных ламп с ПРА

Сечение кабеля для провода по допустимой потере напряжения определяется

S = ; мм²

где l_расч – расчетная длина провода для кабеля, м;

γ – удельная проводимость, γ_меди = /1, с.135/

γ_{алюминия} = 31,5

l_гр – допустимая потеря напряжения, принимаем по /2, табл.25/

Сечение проводов двухпроводной осветительной сети с равномерно распределительной нагрузкой.

S = ,

где l_φ – длина групповых проводов, м.

Расчетная длина кабеля провода при равномерно распределительном подсоединении светильников определяется по формуле

L_расч = l₁ + , м

где l₁ – длина кабеля от ТП до первого светильника; м

l₂ – длина участка кабеля, к которому присоединены светильники

5. Расчет мощности осветительного трансформатора. Необходимая мощность трансформатора для питания осветительных установок S_т.ос = , кВ·А;

где ΣР_л – суммарная мощность ламп, Вт;

η_с = 0,95÷096 к.п.д. осветительной сети

Расчетную мощность осветительного трансформатора, от которого питаются и ручные инструменты определяем по формуле

S_т = кВ · А,

где ΣР_н – суммарная номинальная мощность электродвигателей

инструментов, Вт;

η_дв – к.п.д. двигателей;

Cosφ_дв – коэффициент мощности электродвигателей;

К_о – коэффициент одновременности

После определения расчетной мощности осветительного трансформатора по /7, табл. 2.6/ выбираем трансформатор при условии, что

S_т.расч ≤ S_т по табл.

2. Устройство и расчет заземляющих устройств /1, с. 302/, /2, с. 222, 228/

В соответствии с ПТЭ и ПТБ при эксплуатации электроустановок, при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом должны быть сооружены защитные заземляющие устройства, к которым надежно должны быть подключены металлические части электроустановок и корпуса электрооборудования, не находящиеся под напряжением, но которые могут в случае повреждения изоляции оказаться под напряжением.

Заземление осуществляется с помощью устройств, которые представляют собой совокупность заземления и проводников, которые соединяют заземляющие части электроустановки с заземлением.

Заземление на разрезах выполняется общим для электроустановок напряжением до 1000 В и выше 1000 В, при этом величина сопротивления заземления не должна превышать 2 Ом для н/в, 4 Ом для в/в сети.

Заземляющее устройство состоит из главного заземления, магистральных заземляющих соединительных проводов, местного заземления. Местный заземлитель устанавливается у передвижных приключательных пунктов ЯКНО-6, ПКТП-6/0,4 и др.

Минимальное сечение магистральных заземляющих проводов должно быть

для стальных однопроводочных S_min ≥ 25 мм ²

для стальных многопроводочных S_min ≥ 35 мм ²

для АС, А S_min ≥ 35 мм ²

Длина заземляющих проводов от передвижных электроустановок до центрального (главного заземления ЦЗ) не должны превышать 2 км.

Для расчета заземляющего устройства составляется расчетная схема, на которой указывается:

1/ Место расположения и предполагаемая конструкция заземлителя (например, заземлитель выполнен из труб диаметром d, длиной l, по контуру или в ряд с расположением на глубине h от поверхности земли с расстоянием между трубами L_тр

2/ Удельное сопротивление грунта в месте сооружения заземления ρ_грунта

3/ Максимально возможная длина соединительных проводов и заземляющих жил кабеля.

Расчет производим в следующей последовательности:

1/ Для выполнения заземляющего контура выбираем материал для заземлителей /угловую сталь или трубы диаметром d и длиной l/.

2/ Расчет заземления ведем, исходя из условия, что

R_з.общ = R_з.к. + R_з.пр + R_з.ш ≤ 4 Ом;

где R_з.к. – сопротивление центрального заземляющего контура, Ом;

R_з.пр – сопротивление магистрального заземляющего провода, Ом;

R_з.ш. – сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля, Ом.

3/ Сопротивление заземляющего магистрального провода

R_з.пр = r_o · l, Ом

где r_o – удельное активное сопротивление магистрального провода, Ом/км

/2, таб.5.6/

4/ Сопротивление заземляющей жилы кабеля

R_з.т. = ; Ом,

где L_каб – длина заземляющей жилы кабеля, м;

γ – удельная проводимость, м/Ом мм²;

S – сечение заземляющей жилы гибкого кабеля, мм²

5/ Сопротивление центрального заземляющего контура

R_з.к. = 4 – R_з.пр – R_з.ш., Ом

Сопротивление его зависит от формы и схемы расположения элементов /электродов/ (труб, уголка и т.п.)

Далее расчет сводится к определению величин сопротивления растеканию отдельных элементов заземлителя (электродов)

6/ Сопротивление растеканию одного трубчатого или стержневого заземления (электрода)

r_тр.з = , Ом,

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом см

l – длина трубы, заглубленной в грунте, Ом;

d – диаметр трубы, см;

t – расстояние от поверхности земли до середины трубы, см

Если электрод не углублен в землю и верхний конец находится на 20-30 см выше поверхности земли, сопротивление для местных заземлителей определяется:

r_тр.з = , Ом

7/ Сопротивление полосового заземления, соединяющего трубчатые электроды

r_пз = ; Ом,

где в – ширина полосы, см

t – расстояние от поверхности земли до середины заглублений полосы, см.

8/ Необходимое число трубчатых электродов заземляющего контура

n = .

9/ Определяем сопротивление заземляющего контура

R’_з.к. = , Ом,

где η_тр.з – коэффициенты использования труб и соединительной полосы η_n.

Принимаем по /2, тыбл. 50/.

10/ Общее сопротивление заземления наиболее удаленной установки

R’_з.общ. = R’_з.к. + R_з.пр + R_з.ж ≤ 4 Ом

согласно ПТБ, ПТЭ в электроустановках, ПТБ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом

2. Определение стоимости электроэнергии, основных энергетических показателей

   1. Определение стоимости электроэнергии

Энергия при расчетах с потребителем умножается на коэффициент 1, 025.

Для потребителей с присоединенной мощностью 750 кВА и выше при определении скидок и надбавок за основу принимается наибольшая реактивная мощность передаваемая из сетей энергосистемы в течение получаса в период максимума активной нагрузки энергосистемы и средняя реактивная мощность, передаваемая сети или генерируемая в сеть, энергосистемы за период ее наименьшей активной нагрузки, определяемые за расчетный период по показателям приборов учета. Скидка или надбавка к тарифу на электроэнергию для потребителей с присоединенной мощностью 750 кВА и выше состоит из двух составляющих (суммарная скидка или надбавка).

1/ Надбавки за повышенное потребление реактивной мощности по сравнению с заданным электроснабжающей организацией оптимальным значением определяется по формуле:

H₁ = , %

где Р_ф – фактическое значение максимальной активной мощности потребителя за расчетный период, кВт

Если фактическая реактивная мощность О_ф меньше заданной значение надбавки Н принимается равным нулю.

2/ Скидка на надбавки к тарифу за отклонение режима компенсирующих устройств от заданного, оцениваемое отклонение фактического потребления реактивной мощности О_ф от заданного энергоснабжающей организацией оптимального значения в часы минимума активной нагрузки энергосистемы. Скидка или надбавка тарифу за соблюдение заданного режима работы компенсирующих устройств определяется по формуле

Н₂ = 20 , %

Положительное значение Н означает надбавку, отрицательное – скидку.

Примечание: Разность в скобках всегда принимается положительной независимо от ее знака. Значение О_э и О_э2 определяется энергоснабжающей организацией для каждого квартала по методике утвержденной Министерством энергетики и электрификации СССР. Скидка или надбавка за компенсацию реактивной мощности в электроустановках потребителей при оплате электроэнергии по двухставочному тарифу исчисляется с оплаты за 1 кВт заявленной мощности и с оплаты за 1 кВт и потребляемой электроэнергии, учтенной расчетным счетчиком. При определении скидок надбавок полученные величины округляются до десятых долей процента. Суммарная скидка или надбавка округляется до десятых долей процента. Суммарная скидка или надбавка определяется по выражению:

Н = Н₁ + Н₂

Годовая стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу определяется по формуле:

С = (а · Р_з + в · W_р/100) (1 ±0,01 · 4) руб /1, с. 375/

где С – полная стоимость затрат на электроэнергию за год, руб.;

а – тарифная ставка за 1 кВт максимальной нагрузки, руб.;

Р_з – заявленная предприятием активная мощность, участвующая в

максимуме энергосистемы и зафиксированная в договоре на

пользование электроэнергии, кВт;

в – тарифная ставка за 1 кВт ч потребляемой активной энергии, учтенной

счетчиком, коп.;

W_р – расход активной электроэнергии, кВт ч;

Н – коэффициент, учитывающий надбавку /+/ или скидку /-/ с общей

оплаты