4. Расчет токов короткого замыкания

Определение значений токов короткого замыкания необходимо для выбора коммутационной аппаратуры, определения уставок срабатывания релейной защиты, проверки выбранных элементов сети по условию термической и динамической стойкости.

Для расчета схема замещения расчетной электрической сети (рис. 3.4).

При расчете необходимо найти величину тока трехфазного к.з. (в местах установки коммутационных аппаратов) и величину тока двухфазного к.з. (на зажимах электродвигателей или в конце кабеля, защищаемого данным коммутационным аппаратом). Расчетная схема, с указанием точек, в которых необходимо определить токи короткого замыкания, показана на рис. 4.1 и соответствующая ей схема замещения (рис. 4.2).

При расчете схем электроснабжения подземных участков шахт и рудников токи короткого замыкания определяются по упрощенным формулам

, (4.1)

, (4.2)

где  сопротивление сети от источника (участковой трансформаторной подстанции) до точки короткого замыкания;

– сопротивление сети от источника до зажимов электропотребителя.

Для схемы на рис. 4.2

;

.

5. Выбор коммутационных аппаратов

5.1. Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели предназначены для нечастых включений и отключений электропотребителей, и чаще всего используются для защиты группы электропотребителей в качестве группового аппарата. Имеют максимальную защиту, нулевую и минимальную.

Автоматические выключатели выбирают по назначению, номинальному напряжению сети, номинальному току и проверяют по предельному току отключения (коммутационной способности).

При этом должны соблюдаться условия:

I_ном  I_c; (5.1)

U_р.ном  U_c; (5.2)

, (5.3)

где I_ном – номинальный ток выключателя; I_c – ток защищаемой сети, равный току в фидерном кабеле; U_р.ном – номинальное напряжение катушки независимого расцепителя, U_c – номинальное напряжение сети; I_о.а – предельно отключаемый ток автомата (действующее значение); – ток трехфазного к.з. на выводных зажимах (на зажимах моторной камеры) автомата. В условиях подземных работ на рудниках и шахтах применяют аппараты в взрывобезопасном исполнении.

5.2. Выбор пускателей

Пускатели предназначены для частых включений и отключений электропотребителей. Пускатели имеют защиты: от токов короткого замыкания (2-х и 3-фазных); потери управляемости; исчезновения напряжения; чрезмерного понижения напряжения; несанкционированной подачи напряжения на поврежденный участок сети.

Пускатели выбирают по номинальному напряжению сети U_c, номинальному току подключаемой сети, а также по мощности и режиму работы электродвигателей, для управления которыми выбирается пускатель. При этом должны соблюдаться условия:

I_ном  I_c; (5.4)

U_ном  U_c; (5.5)

Р_ном  Р_дв, (5.6)

где I_ном и U_ном – номинальный ток и напряжение. На которые рассчитан пускатель; Р_ном предельная номинальная мощность двигателя, которая может быть подключена к пускателю; Р_дв – номинальная мощность двигателя, для которой выбирается пускатель; I_с и U_с – номинальный ток и напряжение подключаемой сети;

При управлении одиночным двигателем:

I_с = I_дв. (5.7)

При управлении группой электродвигателей:

, (5.8)

где I_дв.i – номинальный ток i-го двигателя группы; k – число двигателей управляемых одним пускателем.

Пускатель проверяют по отключающей способности по условию:

, (5.9)

где I_о – предельно отключаемый ток пускателя; – расчетный максимальный ток трехфазного к.з. на зажимах моторной камеры пускателя.

Если из выпускаемых пускателей не представляется возможным выбрать, отвечающий условию , то к установке может быть принят пускатель с меньшей коммутационной способностью, но при этом защита от токов к.з. должна осуществляться встроенным в ПУПП автоматическим выключателем или установленным на распредпункте.

Если указанные выключатели имеют большие уставки максимальной токовой защиты (выбранные из условия защиты магистрали) и по этой причине не обеспечивают требуемой надежности срабатывания максимальной токовой защиты при к.з. на данном присоединении, то следует предусмотреть установку дополнительного автоматического выключателя, удовлетворяющего условиям коммутационной способности и надежности срабатывания токовой защиты.

В этом случае уставка токовой защиты дополнительного автомата должна быть выбрана из условия

, (5.10)

где I_o – предельно отключаемый ток защищаемого аппарата с недостаточной коммутационной способностью, А; I_у – уставка максимальной токовой защиты дополнительно устанавливаемого аппарата, А.

Тогда все токи, меньшие коммутационной способности пускателя, будут отключаться пускателем, а токи большие (или равные I_о) – дополнительно установленным аппаратом.