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

или при условии ΣR ≤ ΣX/3:

При условии Xрасч* > 3 периодическая составляющая неизменна за время КЗ:

Соответственно мощность КЗ для любого интервала вре-

мени:

Ударный ток КЗ:

где kу – ударный коэффициент, значение которого определяется по специальным кривым в зависимости от соотношения ΣX/ΣR (для сети напряжением более 1 кВ при постоянной времени Т = 0,05 коэффициент kу = 1,3).

Действующее значение тока КЗ в начальный период замыкания:

При kу = 1,3 ударный ток iу = 2,55It=0; действующее значение тока Iу = 1,52It=0.

2.4.3 Определение токов и мощности КЗ по расчетным кривым

Определение токов и мощности КЗ по расчетным кривым осуществляется при условии, что Xрасч* < 3. По относи-

тельному расчетному сопротивлению Xрасч* и кривым затухания определяют значения относительных периодических

составляющих тока КЗ It*=0 , It*=0,1 , It*=0,2 , It*=∞ .

51

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный период замыкания:

где ΣIн – суммарный ток источника (источников) пита-

ния:

Аналогично определяются значения токов КЗ для других интервалов времени:

It=0,1 = It*=0,1 ∑Iн ; It=0,2 = It*=0,2 ∑Iн ; It=∞ = It*=∞ ∑Iн . (2.4.23)

Ударный и полный токи КЗ определяются аналогично пункту 2.4.2.

Мощность трехфазного КЗ:

2.4.4 Содержание раздела в курсовом проекте

1 На основании однолинейной схемы электроснабжения (см. п. 2.3.3, поз. 1) составляется схема замещения сети с указанием источников ЭДС и сопротивлений ее элементов, а также точки КЗ, для которых необходимо выполнить расчет.

2 Задаются базисные величины мощности и напряжения, на основании которых определяются величины соответствующих базисного тока и базисного сопротивления (см. формулу (2.4.1)).

3 По формулам (2.4.2) … (2.4.10) последовательно определяются сопротивления элементов схемы замещения.

4 При аналитическом определении токов и мощности КЗ проверяется возможность исключения из схемы замещения электрической сети активных сопротивлений, исключения из схемы ветвей питания точки КЗ или объединения ветвей питания в единый источник энергии (см. формулы (2.4.11) … (2.4.14)).

5 Для каждой точки КЗ последовательно определяется действующее значение периодической составляющей трехфаз-

52

ного тока КЗ в начальный период замыкания, мощность КЗ для любого интервала времени, ударный ток КЗ и его действующее значение в начальный период замыкания (см. формулы (2.4.15) … (2.4.20)).

6 При определении токов и мощности КЗ по расчетным кривым используются расчетные формулы и кривые затухания в соответствии с п. 2.4.3.

7 Результаты вычислений токов и мощностей КЗ в точках короткого замыкания сведены в таблицу 2.4.1.

Таблица 2.4.1 – Расчетные значения токов и мощности КЗ

2.5 Выбор аппаратуры управления и защиты электроустановок

Целью расчетов является выбор выключателей и разъединителей, выключателей нагрузки и предохранителей, измерительных трансформаторов тока и напряжения по расчетным величинам токов и мощности короткого замыкания в карьерной распределительной сети.

2.5.1 Выбор и проверка выключателей и разъединителей

Выбор и проверка выключателей и разъединителей напряжением свыше 1 кВ осуществляется по формулам, приведенным в таблице 2.5.1. При проверке разъединителей не определяются мощность и ток отключения.

Время tн.т.у, к которому отнесен номинальный ток термической устойчивости, принимается равным 5 с или 10 с (для

выключателей отечественного производства).

53

Таблица 2.5.1 – Выбор и проверка выключателей и разъединителей

Приведенное время воздействия тока КЗ определяется по формулам:

где tпа, tпп – соответственно приведенное время воздействия апериодической и периодической составляющих тока КЗ, с;

tп5 – приведенное время для t = 5 с;

β′′= It=0 – коэффициент отношения составляющих тока КЗ.

It=∞

При действительном времени t < 5 с периодическая составляющая времени tп определяется по специальным кривым в зависимости от величины β′′.

2.5.2 Выбор выключателей нагрузки и предохранителей

Выбор выключателей нагрузки и предохранителей осуществляется по формулам, приведенным в таблице 2.5.2. Для предохранителей не определяются iн.дин, Iу.доп, Iн.т.у.

54

Таблица 2.5.2 – Расчетные характеристики и параметры выключателей нагрузки и предохранителей

2.5.3 Выбор и проверка трансформаторов тока

Выбор и проверка трансформаторов тока соответствующего класса точности осуществляется по формулам, приведенным в таблице 2.5.3.

Сопротивление нагрузки вторичной обмотки трансформатора определяется в соответствии со схемой соединения. Например, при соединении обмоток в звезду сопротивление нагрузки определяется по формуле

где Zк – переходное сопротивление в месте контакта

(Zк = 0,05 Ом);

Zпр – сопротивление соединительных проводов:

где lp – расчетная длина соединительных проводов, м;

γ – удельная проводимость (для меди γ = 57 м/(Ом·мм2), для алюминия γ = 32 м/(Ом·мм2));

qp – сечение провода или жилы кабеля, мм2; Zр – сопротивление приборов (реле):

55

где Sp – потребляемая мощность, В А;

Ip – ток, при котором задана потребляемая мощность, А.

Расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора в нормальном режиме определяется по формуле

где Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки,

кВ;

S2н – номинальная мощность вторичной нагрузки, В А.

Мощность Sрасч2, потребляемая приборами, определяется по каталожным данным или по формуле

2

Sрасч2 = Uр SU , (2.5.8)

U

56

где Up – расчетное напряжение (Up > 100 В);

SU – мощность, потребляемая приборами при напряжении U, В А.

При известном сопротивлении приборов Zp их расчетная мощность определяется по формуле

U2

Sрасч.п = Zр . (2.5.9)

п

Полученную величину Sрасч.п сравнивают с номинальной мощностью выбранного трансформатора в заданном классе точности.

При этом должно соблюдаться условие

2.5.4 Содержание раздела курсового проекта

В отчете приводятся таблицы 2.5.4 … 2.5.7 с расчетными характеристиками и параметрами выбранных аппаратов.

Таблица 2.5.4 – Расчетные характеристики и параметры выключателей и разъединителей

Таблица 2.5.5 – Расчетные характеристики и параметры выключателей нагрузки и предохранителей

57

Таблица 2.5.6 – Условия выбора, расчетные величины и параметры выключателей приключательных пунктов (ячеек)

Таблица 2.5.7 – Условия выбора, расчетные величины и параметры трансформаторов тока

2.6 Расчет защитного заземления карьерных электроустановок

Цель расчета – разработка структуры сети заземления, определение основных параметров заземлителей и заземляющих проводов для обеспечения безопасной эксплуатации карьерных электроустановок, машин и механизмов.

58

2.6.1 Методика расчета сети защитного заземления

Сеть заземления карьера состоит из центрального и местных заземляющих устройств, соединенных между собой заземляющими проводами марки А, АС, ПС, ПСМ сечением не менее 35 мм2. Центральное заземляющее устройство располагается на ГПП (КРП) карьера и представляет собой заземляющий контур, в узлах которого установлены заземляющие электроды (стержни, трубы, уголки). Местное заземляющее устройство выполняется в виде заземлителей, установленных по контуру или в ряд и соединенных между собой стальными стержнями или полосами. Местное заземление выполняется около передвижных приключательных пунктов типа ЯКНО, ОПП, ПКРН, КРУПП, ЗКВЭ и передвижных комплектных трансформаторных подстанций (ПКТП) напряжением 6 … 35 кВ.

Общее сопротивление сети заземления, включая сопротивление центрального заземлителя и сопротивление заземляющих проводников, не должно превышать 4 Ом.

Расположенные в карьере с удельным сопротивлением грунта свыше 200 Ом·м передвижные приключательные пункты и комплектные трансформаторные подстанции должны заземляться присоединением к одному из центральных заземляющих устройств, обеспечивающих сопротивление заземления не более 4 Ом. Длина заземляющих проводников при этом не должна превышать 1 км от передвижных установок до центрального заземляющего контура.

В районах со скалистым грунтом и вечной мерзлотой с удельным сопротивлением грунта более 500 Ом·м допускается увеличение нормируемого сопротивления защитного заземления до величины не более 40 Ом [10]. Сопротивление местного заземления не нормируется (в расчетах рекомендуется не более 10 Ом).

Расчетный емкостный ток однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением свыше 1 кВ определяется по формуле

где Uл – линейное напряжение сети, кВ;

59

Lк – общая длина электрически связанных кабельных линий, км;

Lв – общая длина электрически связанных воздушных линий, км.

где Uпр.доп – допустимое напряжение прикосновения

(Uпр.доп = 36 В);

kпр – коэффициент прикосновения (kпр = 1 для карьерных сетей).

где Rцз – сопротивление центрального заземлителя, Ом; Rпр, Rгк – соответственно сопротивления заземляющих

проводов и жил гибких кабелей, Ом.

Сопротивление растеканию тока для трубчатого (стержневого) заземлителя, заглубленного в землю на глубину h:

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·см; l – длина электрода, см;

d – диаметр электрода, см;

t – расстояние от поверхности земли до середины электрода, см.

Сопротивление растеканию тока для местных заземлителей, верхний конец которых не заглублен в грунт, определяется по формуле

Сопротивление растеканию тока для полосового заземлителя, проложенного в грунте:

60