Электрификация горного производства. Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию по дисциплине «Электрификация горного производства» для с

i=1

При питании РП-НН по одному или двум параллельно проложенным магистральным кабелям и при наличии одного или двух совместно пускаемых двигателей комбайна потеря напряжения в сети от двигателей, не находящихся в режиме пуска, определяется по формуле

(kз = 0,85 для мало загруженных в получасовой максимум двигателей, kз = 0,9 … 1,0 для нормально загруженных двигателей);

Rт, Xт, Zт – активное, индуктивное и полное сопротивле-

Rмк, Xмк – активное и индуктивное сопротивления магистрального кабеля, Ом.

При питании РП-НН такого же участка по двум раздельно подключенным кабелям значение Uн.р определяется по формуле

N

где ∑Pн1 – установленная мощность двигателей, пита-

i=1

ющихся по первому магистральному кабелю, кВт;

N

∑Pн2 – установленная мощность двигателей, питаю-

i=1

щихся по второму магистральному кабелю, кВт;

21

Rмк1, Xмк1 – активное и индуктивное сопротивления первого магистрального кабеля, Ом.

При питании РП-НН по двум раздельно включенным кабелям и при условии раздельного пуска электродвигателей комбайна значение Uн.р определяется по формуле

где Pкомб – мощность одного из двигателей комбайна,

кВт;

Rгк, Xгк – активное и индуктивное сопротивления гибкого кабеля, питающего двигатель комбайна, Ом.

Фактическое напряжение на зажимах двигателя при пуске в общем виде определяется по формуле

где n – количество запускаемых двигателей; Iпуск – номинальный пусковой ток двигателей, А;

cosϕпуск – коэффициент мощности двигателя при пуске (cosϕпуск = 0,5);

N N

∑R , ∑X – активное и индуктивное сопротивления,

1.4.2 Содержание раздела курсового проекта

1 Рассчитывается минимально допустимое напряжение на зажимах двигателей в пусковом режиме по формуле (1.4.1).

22

2 Определяются сопротивления Rт, Xт, Zт силового трансформатора ПУПП.

3 Параметры магистрального и гибкого кабелей определяются по таблице 1.3.1.

4 Мощность группы двигателей, работающих в нормальном режиме, за исключением двигателя (двигателей) в режиме пуска, определяется по формуле (1.4.2).

5 Потеря напряжения в сети от двигателей, работающих в нормальном режиме, определяется в соответствии с принятой конфигурацией электрической сети по формулам (1.4.3) … (1.4.5).

6 Фактическое напряжение на зажимах двигателя (двигателей) в пусковом режиме, рассчитанное по формуле (1.4.6), сравнивается с минимально допустимым напряжением по соотношению (1.4.1).

7 В случае невыполнения условия для наиболее тяжелого режима запуска двигателей необходимо внести поправки в параметры или конфигурацию участковой электрической сети.

1.5 Расчет токов замыкания в участковой сети

Цель расчета токов замыкания – выбор аппаратуры управления (автоматических выключателей, магнитных пускателей и станций управления) и проверка уставок реле максимальной токовой защиты.

1.5.1 Основные расчетные соотношения и условия проверки уставок максимальной защиты

Расчетный ток трехфазного замыкания Ik(3) на шинах РП-НН определяется по формуле

(3) = k2 U

Ik от хх , А, (1.5.1)

3Z

где Z – полное сопротивление до точки КЗ, Ом, рассчитывается по формуле

23

Z =(Rт +Rмк )2 +(Xт +Xмк )2 ,

где Rмк, Xмк – активное и индуктивное сопротивления магистрального кабеля, Ом;

Rт, Xт – активное и индуктивное сопротивления обмоток силового трансформатора, Ом.

Расчетный ток двухфазного замыкания Ik(2) на зажимах электродвигателей в общем виде определяется по формуле

(2) = k2 U

Ik от хх , А, (1.5.2) 2Z

где Z – полное сопротивление до точки замыкания, Ом, рассчитывается по формуле

Z =(Rт +Rмк +Rгк )2 +(Xт +Xмк +Xгк )2 .

Выбор автоматических фидерных выключателей производится по их техническим характеристикам при выполнении следующих условий:

где Uап – напряжение аппарата, В; Iап – ток нагрузки аппарата, А;

Iап.откл – наибольшее действующее значение отключаемого тока замыкания, А.

Ток уставки максимального реле автоматического выключателя определяется по формуле

i=1

где Iу – ток уставки, А;

Iп.макс – пусковой ток наиболее мощного двигателя, А;

N−1

∑Iн.i – суммарный ток нагрузки прочих потребителей, А.

i=1

24

Проверка уставки максимального реле производится по коэффициенту чувствительности:

I(3)

kч = k ≥1,5 . (1.5.5)

Iч

Выбор магнитных пускателей и станций управления производится по их техническим характеристикам при выполнении следующих условий:

где Uап, Iап, Iап.откл – каталожные данные для магнитных пускателей и станций управления.

Ток уставки максимальной защиты (УМЗ, ПМЗ) определяется по формуле

где Iпуск.дв – пусковой ток электродвигателя, получающего питание через магнитный пускатель или станцию управления, А.

Проверка уставки максимальной защиты производится по коэффициенту чувствительности

I(2)

kч = k ≥1,5 . (1.5.8)

Iч

1.5.2 Содержание раздела курсового проекта

1 На основании однолинейной схемы питания горных машин на добычном (проходческом участке) составляется расчетная схема замещения с указанием источника энергии, сопротивлений элементов сети, а также маркируются узлы и точки схемы, в которых определяются токи короткого замыкания.

2 Для каждой точки замыкания в соответствии с расчетными величинами активных и индуктивных сопротивлений трансформатора ПУПП, а также магистрального и гибких кабелей определяется полное сопротивление цепи от источника

25

питания и соответствующее значение тока замыкания по формулам (1.5.1) и (1.5.2).

3 Параметры автоматических фидерных выключателей определяются по данным таблицы А.30 по условиям, представленным в формуле (1.5.3).

4 Ток уставки реле максимальной защиты автоматического выключателя и коэффициент чувствительности определяются по формулам (1.5.4) и (1.5.5).

5 Параметры магнитных пускателей определяются по данным таблицы А.31 по условиям, представленным в формуле (1.5.6).

6 Ток уставки реле максимальной защиты магнитных пускателей и коэффициент чувствительности определяются по формулам (1.5.7) и (1.5.8).

7 В случае если максимальная защита не обеспечивает условия нормального запуска электродвигателей или требуемого уровня чувствительности к токам замыкания, необходимо изменить параметры элементов или конфигурацию участковой электрической сети.

8 Результаты расчета токов замыкания, выбора аппаратуры и уставок реле максимальной токовой защиты оформляются в виде таблицы 1.5.1.

Таблица 1.5.1 – Результаты расчета токов замыкания

1.6 Расчет высоковольтного участка кабельной сети от РПП-6 кВ (ЦПП) шахты до ПУПП участка

Цель расчета – определение сечения питающего ПУПП высоковольтного кабеля, выбор устанавливаемой на РПП-6 кВ (ЦПП) шахты высоковольтной ячейки КРУ, выбор уставки срабатывания защиты от токов короткого замыкания в сети 6 кВ.

26

1.6.1 Основные расчетные соотношения, условия выбора и проверки

Номинальный ток нагрузки со стороны высокого напряжения определяется по формуле

где Uн – номинальное напряжение высоковольтной сети, В.

Выбор сечения высоковольтного кабеля осуществляется путем сравнения тока нагрузки с длительно допустимым током нагрева:

при условии

Iмк ≥ Iн.вн,

kт

где kϑ – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды;

Iдоп – длительно допустимый ток нагрева кабеля, А;

Iмк – ток нагрузки магистрального кабеля участковой сети, А;

kт – коэффициент трансформации силового трансформа-

тора.

Проверка кабеля по термической устойчивости к току замыкания осуществляется по формуле

t c

где St – сечение кабеля по термической устойчивости току замыкания, мм2;

tп – время отключения замыкания (для КРУВ-6 tп = 0,20 … 0,25 c);

27

с – коэффициент, учитывающий материал кабеля (с = 122 – для кабелей с медными жилами и резиновой или поливинилхлоридной изоляцией; с = 138 – для кабелей с медными жилами и бумажной изоляцией; с = 104 – для кабелей с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией);

Iотк – ожидаемый ток отключения КЗ:

Iотк = Sкз103 , А, 3Uн.вн

где Sкз – максимальная мощность замыкания на шинах ГПП, МВ·А (в расчетах принимается равной максимальной мощности отключения ячейки КРУ).

Сечение высоковольтного кабеля по экономической плотности тока определяется по формулам

где jэ – экономическая плотность тока, А/мм2, определяется в зависимости от максимального числа часов использования нагрузки Tм, ч (см. таблицу А.26).

Для определения тока замыкания на высоковольтном вводе ПУПП необходимо произвести расчет сопротивления сети до места замыкания.

Индуктивное сопротивление энергосистемы Xc определяется по формуле

U2

Xc = н.вн , Ом, (1.6.5)

Sкз

где Uн.вн – номинальное напряжение трансформатора ГПП (ЦПП), кВ;

Sкз – мощность замыкания на шинах ВН трансформатора ГПП (ЦПП), МВ·А.

При глубоком вводе 35/6–10 кВ индуктивное сопротивление системы принимается равным Xc = 0,08 Ом.

Индуктивное сопротивление силового трансформатора ГПП (ЦПП) определяется по формуле

28

где uкз, Sтр.н – параметры силового трансформатора ГПП (таблица А.25).

Установившийся ток трехфазного замыкания Ik(3) определяется по формуле

k

3Zвс

где Zвс – полное сопротивление высоковольтной сети до точки замыкания, определяется по формуле

Zвс =(Xс +Xт +Xк )2 +Rк2 ,

где Rк, Xк – активное и реактивное сопротивления высоковольтного кабеля, Ом.

Выбор высоковольтной ячейки КРУ осуществляется исходя из условий

Iн.КРУ ≥ Iф.КРУ = Iн.вн ; Iотк ≥ Ik(3); Sотк ≥3Uн.внIk(3) , (1.6.8)

где Iн.КРУ – номинальный ток ячейки КРУ, А; Iф.КРУ – фактический ток нагрузки, А;

Iотк, Sотк – отключаемый ток (мощность) замыкания на шинах ПУПП, А (МВ А).

Расчетный ток срабатывания реле максимальной защиты определяется по формуле

где kн – коэффициент надежности защиты (kн = 1,2 … 1,4); kтт – коэффициент трансформации трансформаторов

тока (50/5, 100/5, 150/5, 200/5, 300/5, 600/5); Iр.макс– максимальный рабочий ток, А:

Iр.макс = Iн.вн + Iп.макс ,

kт

где Iп.макс – пусковой ток наиболее мощного низковольтного двигателя, А.

29

Первичный ток срабатывания защиты Iсз определяется по формуле

1.6.2 Содержание раздела курсового проекта

1 На основании п. 1.6.1 осуществляется расчет высоковольтного участка шахтной электрической сети.

2 В соответствии с таблицей А.32 выбирается тип высоковольтных ячеек КРУ, технические параметры которых вносятся в таблицу 1.6.1.

Таблица 1.6.1 – Технические данные высоковольтных ячеек КРУ

1.6.3 Содержание графического листа курсового проекта

На графическом листе изображаются план-схема горной выработки, однолинейная схема электроснабжения электроустановок и спецификация электрооборудования в виде сводной таблицы 1.6.2.

30