Перед расчетом токов короткого замыкания, составим расчётную схему и схему её замещения, на которой все элементы участковой сети изображаются в виде активных и индуктивных сопротивлений. /рисунок 4, лист 32/
В расчетных точках определим токи к.з. по формулам:
I(3)к.з.= , А I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з, А
где Z – полное сопротивление до точки к.з., Ом
Z = , Ом
∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к., Ом
где Rмввк = kR0Lмввк, Ом – активное сопротивление в.в. кабеля;
k = 0,004 – коэффициент приведения сопротивления ВВ кабеля к напряжению 0,4кВ;
R0 – удельное сопротивление принятого ВВ кабеля, Ом/км /М.У.прил3/;
Lввк – длина ВВ кабеля, км;
Rтр = 0,0058 Ом активное сопротивление тр-ра УПП / п.4.8/;
Rмкнн – активное сопротивление магистрального кабеля НН, Ом /п.4.6/;
Rп.к. – активное сопротивление питающего кабеля, Ом /п.4.7/.
∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к, Ом
где Xc = Uxx / S к.з.= 0,4 / 50 = 0,008 Ом;
S к.з = 50МВА – мощность к.з. на шинах ЦПП;
Uxx = 0,4кВ – напряжение холостого хода тр-ра;
Xмввк = X0Lмввк – индуктивное сопротивление ВВ кабеля, Ом;
Xтр = 0,0191 Ом – индуктивное сопротивление тр-ра УПП, /п.4.8/;
Xмкнн – индуктивное сопротивление магистрального кабеля НН, Ом /п.4.6/
Xп.к – индуктивное сопротивление питающего кабеля, Ом /п.4.7/.
Rмввк = kR0Lмввк = 0,004 × 1,15 × 0,3 = 0,00138Ом
Xмввк = X0Lмввк = 0,102 × 0,3 = 0,0306Ом
Произведем расчет токов короткого замыкания для ВМ-12:
∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,01 = 0,02148 Ом
∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,002 = 0,054208 Ом
Z = = = 0,0583 Ом
I(3)к.з.= = = 4750 А
I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 4750 = 4132 А
Расчет токов короткого замыкания для скреперной лебёдки 55ЛС-2С:
ℓпк = 0.073км – длина питающего кабеля по расчетной схеме;
R0 = 0.74 Ом, X0 = 0.0662 Ом - активное и реактивное сопротивления един.длины данного кабеля /М.У.прил.3/.
Rп.к. = R0 × ℓпк = 0,74 × 0,073 = 0,054 Ом X п.к. = X0×ℓпк = 0.0662 × 0.073 = 0.0048 Ом
∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,054 = 0,0655 Ом
∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,0048 = 0,065 Ом
Z = = =0,09 Ом
I(3)к.з.= = = 3800 А
I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 3800 = 3306 А
Рассчитаем токи короткого замыкания для НКР-100М:
ℓпк = 0,045км – длина питающего кабеля по расчетной схеме;
R0 = 4,6 Ом, X0 = 0,095 Ом - активное и реактивное сопротивления един.длины данного кабеля /М.У.прил.3/.
Rп.к. = R0 × ℓпк = 4,6 × 0,045 = 0,2 Ом X п.к. = X0×ℓпк = 0,095 × 0,045 = 0,0042 Ом
∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,2 = 0,21148 Ом
∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,0042 = 0,0644 Ом
Z = = = 0,2 Ом
I(3)к.з.= = = 1266 А
I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 1266 = 1101 А
Рассчитаем токи короткого замыкания для Кругового опрокидывателя ОК4.0-410-75:
ℓпк = 0,056км – длина питающего кабеля по расчетной схеме;
R0 = 1,84 Ом, X0 = 0,073 Ом - активное и реактивное сопротивления един.длины данного кабеля /М.У.прил.3/.
Rп.к. = R0 × ℓпк = 1,84 × 0,056 = 0,1 Ом X п.к. = X0×ℓпк = 0,073 × 0,056 = 0,004 Ом
∑R = Rмввк + Rтр +Rмкнн + Rп.к = 0,001380 + 0,0058 + 0,0043 + 0,1 = 0,11148 Ом
∑X = Xc + Xмввк + Xтр + Xмкнн + Xп.к = 0,008+0,0306+0,019+0,0025+0,004= 0,0642Ом
Z = = = 0,118 Ом
I(3)к.з.= = = 2000 А
I(2)к.з.= 0,87 × I(3)к.з = 0,87 × 2000 = 1740 А
5. Выбор коммутационной аппаратуры, уставок и вставок максимальной защиты
Комплексные распределительные устройства (ячейки) выбираются в зависимости от назначения, исполнения, номинального тока и проверяются по предельному току отключения.
Для расчета необходимо выбрать КРУ, т.к. в конце магистральной линии включен силовой трансформатор УПП.
Inom яч ≥ Iмквв
где Iмквв = 12А – ток протекающий по в/в кабелю, подающему питание на УПП.
Принимаем ближайшее стандартное значение Inom яч = 60А.
Принятую ячейку проверяем по предельной коммутационной способности, т.е. отключение трехфазного Т.К.З., при этом соблюдаем условие:
Inp ≥ I(3)к.з.× 1,5; А
где I(3)к.з = 4,8кА /п.4.5.2/.
Inp ≥ 4,8.× 1,5 кА
Inp ≥ 7,2кА
К установке принимаем комплексное распределительное устройство КРУРН (рудничное нормальное), с Inp откл. = 20кА.
Рассчитаем токовую уставку максимальной токовой защиты ячейки:
Iy ≥ 1.2 ÷ 1.4 × , A
где КТ – коэффициент трансформации силового тр-ра УПП:
КТ = Uв.н / Uxx = 6000 / 400 = 15
1.2 ÷ 1.4 – коэффициент надежности, исключающий ложное срабатывание максимальных реле. Принимаем значение коэффициента 1.2;
In.max = 1200А - пусковой ток самого мощного потребителя на стороне низкого напряжения;
I1nom – ток первичной обмотки силового тр-ра УПП, А;
I1nom = SТР.УПП / √3 × U1 nom = 250 / 1.73 × 6 = 24.08A
Определим расчетное значение уставки максимальной токовой защиты:
Iy = 1.2 × = 124,8A
Определим расчетное значение Iy – для многодвигательных приводов с одновременным включением двигателей:
In.max = ∑Iп.дв, А
где ∑Iп.дв – суммарный пусковой ток одновременно включаемых двигателей, А.
1 Круговой опрокидыватель ОК4,0-410-75:
Iy = 1.2 × = 45,28A
2 Станок глубокого бурения НКР- 100М:
Iy = 1.2 × = 39,36A
Из рассчитанных значений уставок м.т.з. выбираем большее значение Iy = 124,8А.
В соответствии с расчетным значением уставки принимаем ближайшее стандартное значение: Iycm = 140A.
По принятой уставке определим ток срабатывания реле РТМ:
Icp.p = = = 11.6A
Принимаем фиксированное положение реле РТМ с Icp.pеле = 12,5А.
Принятую уставку проверяем на способность отключить минимальное значение т.к.з. защищаемого участка сети, т.е. двухфазного к.з. При этом должно соблюдаться условие: kЧ ≥ 1,5 – коэффициент чувствительности защиты;
Определим значение kЧ - коэффициент чувствительности для принятой уставки:
kЧ = = = 1,99
Из расчета видно, что kЧ = 1,99 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.
Выбор автоматических выключателей и уставок их максимальной токовой защиты
Выбираем групповой автоматический выключатель устанавливаемый перед РПП-НН, а также фидерные автоматы для отходящих от РПП-НН кабельных трасс до потребителей участка.
Предварительно выполним расстановку защитно- коммутационной аппаратуры на расчетной схеме кабельной сети участка./Рисунок 4, лист 21/
Рассчитаем уставку М.Т.З. автоматического группового выключателя:
I(3)к.з. к2 = , А
где Z – полное сопротивление кабельной сети до РПП-НН.
Z = = = 0,0612 Ом
I(3)к.з. к2 = =3800А
Групповой автоматический выключатель устанавливаем с условием:
Iоткл.авт.≥ 1,2 × I(3)к.з. к2
Iоткл.авт.≥ 4,5 кА
Уставку максимальной токовой защиты в автоматическом выключателе рассчитываем по формуле:
Iy.авт. = Iп.max.дв. + ∑Inom.ост.дв.
где Iп.max.дв.= 1200А – пусковой ток наибольшего эл. двигателя;
∑Inom.ост.дв. = 164,8А – сумма номинальных токов остальных двигателей.
Iy.авт. = 1200 + 164,8 = 1364,8А
К установке принимаем автоматический выключатель АВМ4Н, с Inom = 400А, и предельным током отключения Iпр.откл.= 20кА.
По рассчитанному значению токовой уставки автомата принимаем большее стандартное значение Iy.авт.= 1600А, /М.У.приложение 9/.
Принятую уставку проверим на чувствительность, т.е. способность отключить минимальное значение двухфазного к.з. При этом должно соблюдаться условие: kЧ ≥ 1,5
Определим значение коэффициента чувствительности :
kЧ = I(2) к.з. / Iy = 3306 / 1600 = 2,06
где I(2) к.з. = 3306А – ток двухфазного т.к.з.в самой удаленной точке зоны защиты.
kЧ = 2,06 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.
Выбираем автоматические выключатели для электродвигателей, выполняя условия:
Inom.авт ≥ Inom.дв.
Уставка автоматического выключателя для однодвигательного привода:
Iy.авт ≥ Iпуск.дв.
1 Автоматический выключатель для ВМ-12, с Inom = 220A, Iпуск = 1200А.
Автоматический выключатель АФВД-3, с Inom = 550А, Iy.авт = 1500А.
Проверка уставки автомата:
kЧ = I(2) к.з. / Iy = 4132 / 1500 = 2,7
kЧ = 2,7 ≥ 1,5 т.е условие соблюдается.
2 Автоматический выключатель для скреперной лебедки 55ЛС-2С, с Inom = 98А, Iпуск = 686А.
Автоматический выключатель АФВ - 2А, с Inom = 350А, Iy.авт = 900А.
Проверка уставки автомата:
kЧ = I(2) к.з. / Iy = 3306 / 900 = 3,6
kЧ = 3,6 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.
Уставка автоматического выключателя для многодвигательного привода:
Iy.авт ≥ Iпуск.дв. + ∑ Inom.дв.
3 Автоматический выключатель для Кругового опрокидывателя ОК4.0-410-75, с Inom = 33.4A, Iпуск = 203А, и параллельно включенного вентилятора местного проветривания СВМ-5 с Inom =11А, Iпуск = 60А.
Iy.авт ≥ Iпуск.дв. + ∑ Inom.дв.
Iy.авт ≥ 203А + 11А; Iy.авт ≥ 214А
Автоматический выключатель АФВ – 1А, с Inom = 200А, Iy.авт = 450А.
Проверка уставки автомата:
kЧ = I(2) к.з. / Iy = 1740 / 450 = 3,8
kЧ = 3,8 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.
4 Автоматический выключатель для НКР – 100М, с Inom = 22,4А , Iпуск = 132А, с учетом одновременного пуска двигателей.
Автоматический выключатель АФВ-1А, с Inom = 200А, Iy.авт = 300А.
Проверка уставки автомата:
kЧ = I(2) к.з. / Iy = 1101 / 300 = 3,6
kЧ = 3,6 ≥ 1,5 т.е. условие соблюдается.
Выбор магнитных пускателей и уставок их максимальной защиты
Пуск электродвигателей осуществляется подачей напряжения с помощью коммутационных аппаратов. В моем случае АФВ, которые кроме коммутации обеспечивают защиту от трёхфазного короткого замыкания.
Для каждого двигателя устанавливаются магнитные пускатели, которые должны обеспечить пуск конкретного двигателя и обеспечить отключение двухфазного т.к.з.
Магнитные пускатели выбирают по назначению, номинальному напряжению, номинальной мощности включаемого пускателем двигателя.
Проведем выбор на примере ВМ-12 с Iпуск дв.= 1200А. Уставку пускателя выбирают из условия:
Iy.пускат. ≥ Iпуск. дв.
Iпр.откл.≥ 1,2 Iк.з.
По /М.У. приложение 11/ принимаем стандартное значение уставки тока срабатывания.
Пускатель характеризуется предельным током отключения, который для ВМ – 12:
Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 4132 = 4958А
Пускатели выбирают по мощности подключаемого двигателя:
Pnom.пускат.≥ Pnom.дв.
где Pnom.дв. = 110кВт
По /М.У.приложение 11/, выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1365А, с Iy.пускат = 1250А, Iпр.откл. = 5400А, Pnom.пускат.= 120кВт.
Проверим чувствительность максимальной токовой защиты:
kЧ ≥ 1,5
kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 4132 / 1250 = 3,3
kЧ = 3,3 ≥1,5 т.е. условие соблюдается
Окончательно к установке принимаем пускатель ПМВ – 1365А.
Выбор магнитных пускателей для всех остальных двигателей:
1 Выбор пускателя для Скреперной лебёдки 55ЛС-2С, с Iпуск.дв = 686А, Pnom.дв.= 55кВт.
Iпр.откл. = 1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 3306 = 3967А
Выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1365А, с Iy.пускат = 750А, Iпр.откл. = 5400А, Pnom.пускат.= 120кВт.
kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 3306 / 750 = 4,4
kЧ = 4,4≥1,5 т.е. условие соблюдается.
2 Выбор пускателя для НКР-100М, с Iпуск.дв = 132А, Pnom.дв.= 8,8кВт.
Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 1101 = 1321А
Выбираем магнитный пускатель ПМВИ – 1331, с Iy.пускат = 200А, Iпр.откл. = 2000А, Pnom.пускат.= 25кВт.
kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 1101 / 200 = 5,5
kЧ = 5,5 ≥1,5 т.е. условие соблюдается.
3 Выбор пускателя для Кругового опрокидывателя ОК4.0-410-75, с Iпуск.дв = 206А, Pnom.дв.= 15кВт.
Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 1740 = 2088А
Выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1357, с Iy.пускат = 300А, Iпр.откл. = 2100А, Pnom.пускат.= 55кВт.
kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 1740 / 300 = 5,8
kЧ = 5,8 ≥1,5 т.е. условие соблюдается.
4 Выбор пускателя для вентилятора местного проветривания СВМ-5, с Iпуск.дв = 60А, Pnom.дв.= 5,5кВт.
Iпр.откл. =1,2 × I(2) к.з = 1,2 × 1740 = 2088А
Выбираем магнитный пускатель ПМВ – 1357, с Iy.пускат = 300А, Iпр.откл. = 2100А, Pnom.пускат.= 55кВт.
kЧ = I(2) к.з. / Iy.пускат = 1740 / 300 = 5,8
kЧ = 5,8 ≥1,5 т.е. условие соблюдается.
Результаты выбора коммутационной аппаратуры и уставок максимальной токовой защиты сведём в таблицу 3. /лист 43/
