Расчет электроснабжения участка карьера
![Контрольная: Расчет электроснабжения участка карьера](https://niscu.ru/work/3347780/cover.png)
Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства проверяется по току однофазного замыкания на землю В качестве допустимой величины сопротивления заземляющего устройства следует принимать наименьшее значение из расчетных по удельному сопротивлению земли и по току однофазного короткого замыкания на землю, но не более 4 Ом. ВЫБОР ПОДСТАНЦИЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ Для передвижных комплектных… Читать ещё >
Расчет электроснабжения участка карьера (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Кафедра информационных систем Дисциплина «Электроснабжение горных предприятий»
Контрольная работа
Расчет электроснабжения участка карьера
№ варианта | Экскаватор 1 | Экскаватор 2 | Буровой станок | |
ЭШ-15.90А | ЭКГ-4У | СБШК-200 | ||
Таблица 1
Технические характеристики сетевых электроприемников экскаваторов
Тип экскаватора | Мощность сетевого эл. Двигателя, КВт | Номинальный ток, А | Номинальное напряжение, В | cosj | Кратность пускового тока, | Кратность пускового момента, | Мощность трансформатора собственных нужд, кВт | |
ЭКГ-8И | 63,5 | 0,85(оп.) | 5,5 | 0,7 | ||||
ЭКГ-6,3УС | ||||||||
ЭКГ-4У | ||||||||
ЭШ-15.90А | 0,85(оп.) | 5,3 | 0,9 | 2 х 400 | ||||
ЭШ-20.75 | ||||||||
Таблица 2
Выбор мощности ПКТП для буровых станков
Тип бурового станка | Установленная мощность, кВт | Коэффициент спроса, КС | cosj | Расчетная мощность, кВЧА | Расчетный ток, А | Мощность ПКТП, кВЧА | ||
380 В | 660 В | |||||||
СБШК-200 | 0,7 | 0,7 | ||||||
Схемы электроснабжения участка карьера и электроснабжения участка на плане горных работ изображены на рис. 1 и рис. 2, соответственно.
1. ВЫБОР ПОДСТАНЦИЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ Для передвижных комплектных трансформаторных подстанций напряжением 35−110/6−10 кВ номинальная мощность трансформаторов ПКТП определяется по коэффициенту спроса и номинальной мощности электроприемников, питающихся от этой подстанции. При этом должно быть соблюдено условие Sтр і SР.
Выбранная мощность трансформатора ПКТП проверяется на возможность нормального пуска сетевого двигателя удаленного от подстанции экскаватора.
При питании двигателя от отдельного трансформатора (блочная схема), мощность двигателя может составлять 80% мощности трансформатора.
Составим схему электроснабжения участка карьера (рис.2).
Исходные данные для расчета согласно таблицы (табл.1):
Рн1 = 295 кВт; cosjн1 = 0,7; Кс1 = 0,7;
Рн2 = 520 кВт; cosjн2 = 0,85 (опер.); Кс2 = 0,6;
Рн3 = 1900 кВт; cosjн1 = 0,85 (опер.); Кс3 = 0,6.
Определим расчетную мощность (кВА) трансформатора ПКТП по расчетной нагрузке и коэффициенту спроса для всех нагрузок:
РР1 = Кс1Ч Рн1 = 0,7Ч295 = 206,5 кВт, QР1 =202 кВЧА РР2 = Кс2Ч Рн2 = 0,6Ч520 = 312 кВт, QР2 =-390 кВЧА РР3 = Кс3Ч Рн3 = 0,6Ч1900 = 1140 кВт, QР1 =-1425 кВЧА Расчетная нагрузка по участку в целом:
Выбираем трансформатор типа ТМН мощностью 2500 кВ? А, установленный на передвижной комплектной трансформаторной подстанции 35/6 кВ.
Основные параметры масляного трансформатора ТМН-2500/35
Номинальная мощность, | ||
Номинальное высшее напряжение, | ||
Номинальное низшее напряжение, | 6,3 | |
Напряжение короткого замыкания, | 6,5 | |
Потери холостого хода в стали при нормальном напряжении, Рхх, кВт | 6,2 | |
Потери при коротком замыкании, Ркз, кВт | ||
Так как на участке имеются низковольтные электропотребители (буровой станок СБШК-200, который имеет расчетную активную мощность РР=206,5 кВт), то необходимо выбрать источник питания для этих потребителей.
Мощность трансформатора определяется:
, кВЧА где cosjР — средневзвешенное значение коэффициента мощности группы электроприемников. Принимаем cosjР = 0,6−0,7. Тогда:
Принимаем передвижную комплектную трансформаторную подстанцию 6/0,4 кВ ПСКТП-400/6 (Приложение 1, табл.1), имеющую сухой трансформатор, мощностью 400 кВЧА.
2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
2.1 Выбор сечений проводников Сечения воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В следует выбирать по нагреву токами нагрузки с последующей проверкой по экономической плотности тока (только ЛЭП напряжением 6−35 кВ со сроком службы более 5 лет); на термическую устойчивость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные ЛЭП напряжением 6−10 кВ); по допустимой потере напряжения.
Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчетного тока IР с длительно допустимыми токами нагрузки для стандартных сечений:
IР Ј Iдоп, Расчетный ток в линии:
где Uн — номинальное напряжение приемника.
Экономически целесообразное сечение где jэк — экономическая плотность тока, А/мм2
Кабельные сети проверяются на термическую устойчивость от тока короткого замыкания.
Минимальное сечение где tп — приведенное время.
Для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами a=7; для кабелей с таким же напряжением, но с алюминиевыми жилами a=12.
Выберем сечение воздушных и кабельных линий в соответствии со схемой рис 2.
Определим расчетные токи во всех элементах сети.
Расчетный ток в низковольтном кабеле СБШК-200:
Расчетный ток воздушного спуска бурового станка принимаем равным номинальному первичному току трансформатора ПСКТП:
Расчетный ток экскаватора ЭКГ-4У:
Расчетный ток экскаватора ЭШ-15.90А:
Принимаем сечения кабелей (приложение, табл.3):
СБШК-200 — 2(3×70+1×25) типа КРПТ, Iдоп = 2×250 А;
ЭКГ-4У — (3×16+1×10) типа КШВГ, Iдоп = 90 А;
ЭШ-15.90А — (3×50+1×16) типа КШВГ, Iдоп = 180 А.
Учитывая, что от одного воздушного спуска могут работать два экскаватора, найдем расчетный ток от двух экскаваторов:
Принимаем сечение магистральной линии и спусков типа АС-70 с Iдоп = 265 А.
Определим удельное сопротивление кабельных и воздушных линий:
СБШК-200: кабель КРПТ (3×70) — Rо=0,26 Ом/км; Хо=0,069 Ом/км;
ЭКГ-4У: кабель КШВГ (3×16) — Rо=1,12 Ом/км; Хо=0,094 Ом/км;
ЭШ-15.90А: кабель КШВГ (3×50) — Rо=0,35 Ом/км; Хо=0,072 Ом/км;
Сопротивление воздушных линий (3×70) — Rо=0,45 Ом/км; Хо=0,36 Ом/км.
ЭКГ-4У:
СБШК-200:
ЭШ-15.90А:
После определения токов короткого замыкания необходимо проверить выбранные сечения кабеля КШВГ на термическую устойчивость от воздействия токов к.з., определенных в начале кабеля (у приключательного пункта).
2.2 Проверка сети по потере напряжения Проверку сети по допустимым потерям напряжения на зажимах электроприемников рекомендуется производить для трех режимов работы: нормального рабочего; пикового; пускового при пуске наиболее мощного приемника.
Напряжение на зажимах n-го приемника в нормальном режиме:
где Uо — напряжение холостого хода трансформатора, В; UН — номинальное напряжение приемника, кВ; Рm и Qm — соответственно суммарное активные и реактивные мощности, передаваемые по m-му участку, кВт и квар; Rm и Хm — соответственно активное и реактивное сопротивление m-го участка сети, Ом.
Напряжение на зажимах двигателя во время пуска удаленного и наиболее мощного двигателя в группе:
, В
где — потеря напряжения в сети в общих с пускаемым двигателем элементах сети; Iп — пусковой ток, А; cos? п=0,3−0,5 — коэффициент мощности приемника в режиме пуска.
Синхронный двигатель пускается как асинхронный.
Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме, активную нагрузку рекомендуется определять следующим образом:
Рпик =КпикЧРнм + Рен, кВт где Кпик — коэффициент, учитывающий пиковую нагрузку экскаваторов, принимается равным 1,6−1,8; Рнм — номинальная мощность наиболее мощного экскаватора в группе, кВт; Рен — суммарная номинальная мощность прочих электроприемников в группе, кВт.
При пиковом режиме реактивная нагрузка приемников с синхронным приводом принимается равной нулю, а приемников с асинхронным приводом — равной ее номинальному значению.
Для проверки сети составим эквивалентную схему сети (согласно схемы на рис.2), указав как активное так и реактивное сопротивление кабелей и линий электропередач, а так же сопротивление трансформаторов (рис.3).
Для определения потери напряжения в сети при пиковом режиме используется формула для определения потери напряжения в нормальном режиме.
Согласно ГОСТ 13 109–67 напряжение на зажимах в нормальном режиме должно удовлетворять условию: Uдв = (0,96 ё 1,1)Uн.
В режиме пиковых нагрузок: Uпик і 0,9Uн.
В режиме пуска: Uпик і 0,75Uн.
Проверка сети при нормальном режиме работы электроприемников .
Примечание к рис.2:
Сопротивление низковольтного кабеля 2СБШ-200Н приведено к ступени напряжения 6 кВ.
Условие проверки сети при нормальном режиме выполняется.
Проверим выбранную сеть в режиме пуска наиболее мощного двигателя (экскаватор ЭШ-20.75).
Р В, что составляет 0,67Uн < 0,75Uн.
Условие проверки по пуску не выполняется. В этом случае необходимо взять более мощный трансформатор на ПКТП-35/6. Принимаем трансформатор ТМН-6300/35. Паспортные данные трансформатора:
Sтн = 6300 кВЧА; U1 = 35 кВ; U2 = 6,3 кВ; Ркз = 46,5 кВт; uк = 7,5%.
Кроме того, увеличим сечение воздушных линий до 95 мм² (Iдоп=330 А), кабеля КШВГ для экскаватора ЭШ-20.75 до 95 мм² (Iдоп=265 А). Тогда напряжение на зажимах сетевого двигателя при пуске будет равно Uпуск. з = 4532 В, что составляет 0,755 Ом.
3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ При расчете токов короткого замыкания необходимо определить следующие параметры:
1. Действующее значение начального сверхпереходного тока для выбора уставок быстродействующей защиты I'';
2. Установившийся ток короткого замыкания для проверки на термическую устойчивость электрических аппаратов и кабелей I?;
3. Ударный ток короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость ;
4. Наибольшее действующее значение полного тока короткого замыкания для проверки электрических аппаратов на динамическую устойчивость в течение первого периода процесса короткого замыкания Iу;
5. Действующее значение полного тока короткого замыкания для произвольного момента времени для выбора выключателей по отключаемому току It;
6. Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени при проверке выключателей по отключаемой ими мощности St.
Для расчета необходимо составить расчетную схему со всеми участвующими в питании короткого замыкания источниками тока, руководствуясь правилами устройства электроустановок, выбрать расчетные точки короткого замыкания; составить схему замещения с указанием сопротивлений в относительных единицах. Схема замещения путем соответствующих преобразований сводится к простейшему виду.
Ток короткого замыкания от энергосистемы (источник неограниченной мощности):
,
где Uб — базисное напряжение по данной ступени трансформации, Uб=6,3 кВ; Х*Sс — суммарное сопротивление ветвей от энергосистемы до точки короткого замыкания (табл.8).
Токи от синхронных двигателей (СД)
It = ktIнS ,
где IнS — суммарный номинальный ток СД, кА;
IнS = ;
kt — кратность периодической составляющей тока короткого замыкания для различных моментов времени.
Х*расч. = Х*S,
где Х*расч. — суммарное сопротивление цепи от синхронных двигателей до места короткого замыкания; SS — суммарная номинальная мощность синхронных двигателей, МВЧА; Sб — базисная мощность, МВЧА.
При Х*расч. > 3 синхронным двигателем как источником питания короткого замыкания пренебрегают.
Суммарный ток короткого замыкания в данной точке
,
где Iti — ток короткого замыкания от i-го источника в момент времени t, кА; n — количество источников.
Ударный ток
,
где k y — ударный коэффициент. При rS Ј 0,3ХS kу = 1,8, тогда iy = 2,55IІ.
Для длинных кабельных линий, где активное сопротивление довольно велико, значение kу определяется по кривой, изображенной на рис. 5.6, л.4, с. 86.
Полный ток короткого замыкания При kу = 1,8 Iy = 1,52I'' или Iу «0,6iy .
Мощность короткого замыкания для произвольного момента времени .
Токи двухфазных коротких замыканий определяются по следующим формулам
;; .
Пример С целью проверки кабеля экскаватора ЭШ-20.75 на термическую устойчивость от действия токов к.з., выполним расчет тока к.з. для схемы электроснабжения, приведенной на рис. 1, когда к спуску 3 подключен экскаватор ЭШ-5.45М.
Тогда схема примет вид:
Выбираем базисные величины:
Sб = 100 МВЧА; Uб = 6,3 кВ.
Определим сопротивления элементов схемы электроснабжения, приведенные к базисным сопротивлениям.
Сопротивление питающей системы Хс = 0.
Сопротивление трансформатора (рис.4)
Сопротивление ВЛ-6:
Сопротивление кабельных ЛЭП-6:
Х*4 = 0,03Ч2,5 = 0,07,
Х*8 = 0,02Ч2,5 = 0,05.
Сопротивление синхронных двигателей:
Упростим схему замещения (см. рис.5).
Х*10 = Х*1 + Х*2 = 1,19 + 0,35 = 1,54;
Х*11 = Х*6 +Х*7 + Х*8 + Х*9 = 0,45 + 0,6 + 0,05 + 11 = 12,1
Х*12 = Х*4 + Х*5 = 0,07 + 40 = 40,07.
Определяем возможность объединения синхронных двигателей:
, т. е.
находится в пределах 0,4 — 2,5.
Следовательно источники S2 и S3 можно объединить.
Параметры объединенной цепи будут равны:
2,325 МВ? А, После объединения схема примет вид Расчетное сопротивление цепи синхронных двигателей.
Х*СД расч. =
По рис. 5.5, л.4, с. 85 находим кратность токов к.з., посылаемых синхронными двигателями: для Х*СД расч.= 0,98 и t = ?; Кt = 1,3.
Ток к.з., посылаемый синхронными двигателями:
кА.
Ток к.з. от энергосистемы в точке К1:
кА.
Суммарный ток к.з. в точке К1:
кА.
Минимальное сечение ВЛ-6 по условию термической устойчивости:
мм2,
что меньше выбранного сечения 95 мм².
Ток к.з. в точке К2 от энергосистемы:
кА.
Минимальное сечение кабелей экскаваторов ЭШ-5.45М и ЭШ-20.75:
мм2; мм2.
4. РАСЧЕТ ТОКОВ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ 6 кВ Расчет производится с целью выбора и настройки релейной защиты от однофазных замыканий, а также для определения величины допустимого сопротивления защитного заземления. Для сети с изолированной нейтралью.
,
где Uл — линейное напряжение сети, кВ; С? — суммарная емкость на фазу сети 6−10 кВ, мкФ,
,
где lв и lк — длина соответственно воздушных и кабельных линий напряжением 6−10 кВ, км; Ск-удельная емкость на фазу кабельной ЛЭП напряжением 6−10 кВ, мкФ/км (Таб. 6); nэк — количество экскаваторов, подключенных к сети напряжением 6−10 кВ.
Для приближенных расчетов величину тока однофазного замыкания на землю можно определить по формуле где Uл — линейное напряжение, кВ.
5. ВЫБОР КОММУТАЦИОННОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ
Высоковольтные электрические аппараты выбираются по условиям длительного режима работы и проверяются по условиям коротких замыканий. При этом для всех аппаратов производится выбор по напряжению; выбор по нагреву при длительных токах; проверка на электродинамическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с номинальным током до 60 А); проверка на термическую стойкость (согласно ПУЭ не проверяются аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями); выбор по форме исполнения (для наружной и внутренней установки).
Выбор и проверка выключателей проводятся по следующим данным.
Выбираемая и проверяемая величина | Формула | |
Номинальное напряжение, кВ | Uн.а.—і—Uн.у | |
Номинальный длительный ток, А | Iн.а.—і—Iр.у | |
Номинальный ток отключения, кА | Iн.о.—і—Iр.о | |
Номинальная мощность отключения, МВ? А | Sн.о.—і—Sр.о | |
Допустимый ударный ток короткого замыкания, кА | iн.дин—і—iу.р | |
Ток термической стойкости за время, tн.т.с, кА | ||
Примечание: Iр. о — расчетное значение тока трехфазного короткого замыкания в момент времени tр. о, кА; Sр. о — мощность короткого замыкания; iу. р — расчетный ударный ток; tн.т.с — время, к которому отнесен номинальный ток термической стойкости Iн.т.с (tн.т.с =5 с и 10 с); tп — приведенное время короткого замыкания, с.
Выбор и проверка предохранителей производится по следующим данным:
Выбираемая и проверяемая величина | Формула | |
Номинальное напряжение Uн. а, кВ | Uн.а.—і—Uн.у | |
Номинальный ток, А | Iн.а.—і—Iр.у | |
Номинальный отключаемый ток Iн. о, кА | Iн.о.—і—Iр.о—=—I'' | |
Номинальная отключаемая мощность, МВ? А | Sн.о.—і—Sр.о—=—S'' | |
Примечание: Iр. у — расчетный ток установки, кА; Uн. у — номинальное напряжение установки, кВ; Iн. а и Uн. а — номинальный ток и напряжение аппарата, кВ.
Определение токов плавких вставок и токов срабатывания максимальных токовых реле.
Выбор плавких вставок производится в зависимости от характера нагрузки потребителя. Для осветительных установок плавкую вставку рекомендуется выбирать по номинальному току вставки где Iосв — рабочий ток осветительной установки. А.
Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором плавкую вставку выбирают по пусковому току где Iп — пусковой ток двигателя, А; а — коэффициент, зависящий от частоты и условий пуска двигателя, а — 1,8? 2,5.
Согласно правилам безопасности уставки тока срабатывания Iу максимальных расцепителей тока автоматических выключателей и максимальных реле тока магнитных пускателей определяются по следующим формулам:
При установке аппаратов для защиты магистрали где Iп. нноминальный пусковой ток наиболее мощного двигателя, А; еIн. раб — сумма номинальных токов всех остальных приемников, А.
При установке аппаратов для защиты ответвлений, питающих группу двигателей с короткозамкнутым ротором При защите ответвления с одним двигателем с короткозамкнутым ротором При защите осветительной сети
где Iосв. раб — рабочий ток осветительной установки, А.
После выбора уставки тока срабатывания максимальных токовых реле необходимо проверить чувствительность защиты по формуле При kч < 1,5 необходимо увеличить ток путем увеличения сечения линии или (если позволяет технология работ) уменьшить длину линии.
Выбор и проверка уставок срабатывания максимальной токовой защиты высоковольтных ячеек осуществляется по следующим формулам.
Для токовых реле мгновенного действия.
где Iср.2 — расчетный ток срабатывания реле, А;
Kн — коэффициент надежности токовой защиты (Kн = 1,2 — 1,4);
Iр max — максимальный расчетный ток защищаемой линии, А;
Kтт — коэффициент трансформации трансформаторов тока;
Iср.1 — первичный ток срабатывания защиты, А;
Iу — ток уставки реле, А;
— расчетный ток двухфазного к.з., А;
Kч — коэффициент чувствительности защиты.
Для токовых реле с ограниченно зависимой выдержкой Времени где Iср. п2 — расчетный ток срабатывания реле, А;
Iр — рабочий ток защищаемой линии, А;
Kв — коэффициент возврата реле (Kв=0,85-для реле РТ-80, Kв= 1- для АФЗ);
Iср.п1, Iср.01 — первичные токи срабатывания защиты соответственно от перегрузки и к.з., А;
K0 — оптимальная кратность тока отсечки реле (- для РТ-80,
— для АФЗ при ступенчатой регулировке кратности тока).
Для токовых реле, шунтируемых сопротивлениями на период пуска электродвигателей:
а) при следует принимать Iу=5А;
б) при Iн.дв.=(0,9−1,0)Iн.кру допускается принимать Iу=7А;
где Iн. двт, Iн. кру — номинальные токи соответственно электродвигателя и КРУ, А;
Kш — коэффициент шунтирования. Kш = 7,5.
Максимальный рабочий ток защищаемой линии определяется по следующим формулам:
для питающих линий ЦПП и РПП-6, а также для сборных шин этих подстанций для двигателей для силовых трансформаторов где Iн. max, Iпуск. max — соответственно номинальный и пусковой токи наиболее мощных электроприемников, присоединенных к шинам подстанции или силовому трансформатору, А;
— сумма номинальных токов электроприемников, А;
Iпускпусковой ток электродвигателя, А;
Kпуск — кратность пускового тока;
Iн.вн — номинальный ток трансформатора на стороне ВН, А;
Kт — коэффициент трансформации силового трансформатора.
Коэффициент чувствительности защиты КРУ определяют по минимальному значению тока двухфазного к.з. Коэффициент чувствительности должен быть не ниже 2; для защит, установленных на питающих линиях ЦПП и РПП, а также КРУ для силовых трансформаторов и ПУПП не ниже 1,5.
Проверку уставок тока срабатывания реле максимального тока КРУ для трансформаторов и передвижных подстанций производят по формулам:
для трансформаторов с одинаковыми схемами соединения первичной и вторичной обмоток для трансформаторов с различными схемами соединения обмоток где — расчетный ток двухфазного к.з. на стороне вторичной обмотки (НН) трансформатора, А;
Sн — номинальная мощность трансформатора, кВА;
U0 — напряжение холостого хода на стороне НН трансформатора, В;
uк — напряжение к.з. трансформатора, %;
Расчет защитного заземления Общая сеть заземления в подземных выработках должна создаваться путем непрерывного электрического соединения между собой всех металлических оболочек и заземляющих жил кабелей, независимо от величины напряжения, с присоединением их к главным и местным заземлителям.
Кроме того, у тяговой подстанции электровозной контактной откатки к общей сети заземления должны присоединяться токоведущие рельсы, используемые в качестве обратного провода контактной сети.
Общее заземляющее устройство карьера должно состоять из центрального контура и местных заземляющих устройств. Допускается работа передвижных ПП, КТП без местных заземляющих устройств при наличии дополнительного заземлителя (аналогично центральному), подключенного к центральному заземляющему устройству таким образом, чтобы при выходе из строя любого элемента заземляющего устройства сопротивление заземления в любой точке заземляющей сети не превышало 4 Ом. Длина заземляющих проводников до одного из центральных заземляющих устройств не должна превышать 2 км. Центральное заземляющее устройство выполняется в виде общего заземляющего контура у подстанции напряжением 110−35/6−10 кВ или в виде отдельного заземляющего устройства в карьере. Местные заземляющие устройства выполняются в виде заземлителей, сооружаемых у передвижных ПП, КТП-6−10/0,4 кВ и других установок.
Заземляющий трос прокладывается на опоре ниже проводов линии электропередачи. Расстояние по вертикали от нижнего провода ЛЭП до троса должно быть не менее 0,8 м.
При устройстве местного заземления у ПП сооружение дополнительных местных заземлителей передвижной машины, оборудования и аппаратов, питающихся от этого ПП, не требуется.
Согласно Единым правилам безопасности величина сопротивления заземления у наиболее удаленной электроустановки должна быть не более 4 Ом.
Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства где r — удельное максимальное сопротивление земли, Ом? м.
Величина допустимого сопротивления заземляющего устройства проверяется по току однофазного замыкания на землю В качестве допустимой величины сопротивления заземляющего устройства следует принимать наименьшее значение из расчетных по удельному сопротивлению земли и по току однофазного короткого замыкания на землю, но не более 4 Ом.
Сопротивление центрального заземлителя где Rз. п — сопротивление заземляющих проводников от центрального заземлителя до наиболее удаленного заземляемого электроприемника, Ом.
Rм.з — сопротивление магистрали заземления, Ом; Rз. ж — сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки, Ом.
Сопротивление магистрального заземляющего провода, проложенного по опорам воздушных ЛЭП, где lм. з — длина магистрали заземления, км; Rом — удельное активное сопротивление провода, Ом/км.
Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля от магистрали до электроустановки где lз. ж — длина заземляющей жилы кабеля, км; Rоз. ж — удельное сопротивление заземляющей жилы кабеля, Ом/км.
Количество одиночных заземлителей (электродов) центрального заземляющего устройства где R — сопротивление растеканию одиночного заземлителя, Ом (таблица 7); hнкоэффициент использования электродов заземления (таблица 8).
Пример.
Рассчитать защитное заземление применительно к схеме электроснабжения участка карьера, представленной на рис. 1.
Исходные данные:
Удельное сопротивление грунта
r = 1 Ом. см. 104
Длина магистрали заземления от приключательного пункта экскаватора ЭШ-20.75 до ПКТП-35
l М.З. = 1,6 км Длина заземляющей жилы кабеля КШВГ-6 экскаватора ЭШ-20.75
l З. Ж .= 0,3 км Удельное сопротивление заземляющей жилы RО.З.Ж. = 0,74 Ом/км (для сечения заземляющей жилы 25 мм2).
Ток однофазного замыкания на землю (по упрощенной формуле) Допустимое значение сопротивления заземляющего устройства принимаем равным Rq = 4 Ом, т.к.? ? 500 Ом. м.
В качестве магистрального заземляющего провода, прокладываемого по опорам ВЛ, принимаем сталеалюминиевый провод сечением 35 мм², для которого
RО.М.З. = 0,91 Ом/км Сопротивление заземляющего провода
RМ.З. = 1,6. 0,91 = 1,46 Ом.
Сопротивление заземляющей жилы гибкого кабеля, питающего экскаватор ЭШ-20.75 (сечение заземляющей жилы кабеля 25 мм2).
RЗ.Ж. = 0,3. 0,74 = 0,22 Ом.
Сопротивление центрального заземляющего устройства, сооружаемого у подстанции 35/6 кВ Ом.
Если на карьере имеются естественные заземлители (обсадные трубы скважин и т. п.), которые используются при устройстве центрального заземления, величина сопротивления искусственного заземлителя определяется выражением
Ом Ом Предположим, что в районе расположения подстанции 35/6 имеются геологоразведочные скважины с обсадными трубами, то используем их для устройства центрального заземлителя. Учитывая, что сопротивление естественного заземлителя в данном случае равно 10 Ом, определим сопротивление искусственного заземлителя Сопротивление растеканию одного электрода заземления, выполняемого из круглой стали d = 16 мм, l = 5 м (электрод вертикальный), определяем по таблице 10.
Ом Количество одиночных заземлителей центрального заземляющего устройства
ЛИТЕРАТУРА
трансформатор подстанция электроснабжение ток
1.Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. Князевский Б. А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Высшая школа, 1986.
3. Основы электроснабжения: Программа, методические указания к разделам курса, курсовой, контрольным и лабораторным работам для студентов специальности 210 504 / Санкт — Петербургский горный институт. Сост. Б. Н. Абрамович, А. В. Гвоздев, П. М. Каменев, Д. Н. Нурбосынов. СПб, 1995.
4. Смирнов А. Д., Антипов К. М. Справочная книжка энергетика. — 4-е изд., переработанное и дополненное. М.: Энергоатомиздат, 1984.
5. Федоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987.
ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица 1
Техническая характеристика передвижных комплектных трансформаторных подстанций типа ПСКТП-100/6, ПСКТП-250/6 и ПСКТП-400/6 с сухим трансформатором
№, п/п | Наименование | ПСКТП-100/6 | ПСКТП-250/6 | ПСКТП-400/6 | |
1. | Номинальная мощность, кВА | ||||
2. | Номинальное первичное напряжение, В | ||||
3. | Номинальное вторичное напряжение, В | 400/230 | |||
4. | Напряжение короткого замыкания, % | 3,7 | 3,5 | 3,5 | |
5. | Ток холостого хода, % | 3,5 | 2,5 | ||
6. | Потери холостого хода, Вт | ||||
7. | Потери короткого замыкания, Вт | ||||
Таблица 2
Автоматические выключатели ПСКТП
Тип | Мощность, | Автоматические выключатели | |||||||
Групповой | Фидерные | ||||||||
Тип | Кол-во | Тип | Кол-во | Тип | Кол-во | ||||
ПСКТП-100 | А3722Б | А3722Б | контактор КТ 6033 | ; | ; | ||||
ПСКТП-250 | А3732Б | А3712Б | А3732Б | А3722Б | |||||
ПСКТП-400 | А3742Б | А3722Б | А3742Б | А3732Б | |||||
Таблица 3
Допустимые длительные токовые нагрузки на гибкие силовые кабели, применяемые на карьерах
Сечение токопроводящей жилы, мм2 | Токовые нагрузки на кабели, А* | |||||
КРПТ, КРПС и другие до 600 В | КШВГ-6, КШВГМ-6, КШВГ-10 и т. д. | |||||
Открытая прокладка (ПУЭ, табл.1−3-10) | При числе слоев навивки на барабане | |||||
; | ||||||
*Примечание:
Токовые нагрузки относятся к кабелям как с заземляющей жилой, так и без таковой.
Приведенные нагрузки допускаются при температуре окружающего воздуха +25оС.
Указанные нагрузки даны для длительно допустимой температуры на жиле +65оС.
Таблица 4
Расчетные формулы для определения сопротивлений элементов системы электроснабжения, приведенных к базисным условиям
Элементы системы электроснабжения | Расчетные формулы | Примечание | |
Сопротивление энергосистемы | ?к бс=, где Sкз-мощность трех-фазного короткого замыкания на шинах ГПП, от которой питается участковая подстанция | ||
Двухобмоточные трансформаторы | ?*бт = | ||
Линия электропередачи | ?*бл = ?оl | Для ВЛ-6−35 кВ ?о = 0,4 Ом/км | |
r* бл = | Для КЛ-6(10) кВ ?о = 0,08 Ом/км | ||
?о бл = | Для КЛ-35 кВ ?о = 0,12 Ом/км | ||
Синхронные двигатели | ?*бсD = | ||
Трехобмоточные трансформаторы | |||
Таблица 5
Удельные емкости
На фазу воздушных линий с высотой подвески проводов 6 м | |||||||||||
Сечение провода линии, мм2 | |||||||||||
Удельная емкость на фазу, 10−3 мкФ/км: | |||||||||||
линия с заземляющим проводом | 5,04 | 5,15 | 5,21 | 5,3 | 5,41 | 5,48 | 5,57 | ||||
линия без заземляющего провода | 4,43 | 4,5 | 4,55 | 4,63 | 4,69 | 4,75 | 4,86 | ||||
На фазу бронированных трехжильных кабелей с бумажной пропитанной изоляцией | |||||||||||
Сечение жил кабеля, мм2 | |||||||||||
Удельная емкость жил, 10−3 мкФ/км: | |||||||||||
6 кВ | |||||||||||
10 кВ | |||||||||||
35 кВ | ; | ; | ; | ; | |||||||
Токоведущих жил по отношению к заземляющему экрану кабеля марки КГЭ, КШВГ | |||||||||||
Сечение жил кабеля, мм2 | |||||||||||
Удельная емкость жилы кабеля, 10−3 мкФ/км: | |||||||||||
6 кВ | |||||||||||
10 кВ | |||||||||||
Таблица 6
Сопротивление растеканию одиночного заземлителя
Схема расположения заземлителя | Тип заземлителя | Формулы расчета сопротивления растеканию | Типовые параметры заземлителя | Сопротивление растеканию, Ом | Примечание | |
Вертикальный | Круглая сталь d = 12 мм; l = 5 м d = 16 мм; l = 5 м Угловая сталь 50×50×5 мм; l = 2,5 м 60×60×5 мм; l = 2,5 м | R=_, 236rрасч R=_, 227rрасч R=_, 338rрасч R=_, 328rрасч | l—>—d | |||
Вертикальный (в скважине) | Круглая сталь d = 12 мм; l = 20 м d = 16 мм; l = 20 м Полосовая сталь 25×4 мм; l = 20 м 40×4 мм; l = 20 м | R=_,_71rрасч R=_,_68rрасч R=_,_69rрасч R=_,_66rрасч | l—>—d | |||
Вертикальный (углубленный) | Круглая сталь d = 12 мм; l = 5 м d = 16 мм; l = 5 м Угловая сталь 50×50×5 мм; l = 2,5 м 60×60×5 мм; l = 2,5 м | R=_,_27rрасч R=_, 218rрасч R=_, 318rрасч R=_, 3_4rрасч | l—>—d t=_, 7+_, 5l t—=—_, 3 м | |||
Горизонтальный | Полосовая сталь 25×4 мм; l = 50 м 40×4 мм; l = 50 м | R=_,_43rрасч R=_,_41rрасч | Если—электрод—круглый—диаметром—d,—то—b=2d | |||
Примечание: rрасч принимать согласно ПУЭ, гл.1−7-48. При отсутствии измеренных значений удельного сопротивления грунта пользоваться табл.25.
Таблица 7
Коэффициенты использования hн заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи
Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине, a/l | Число труб (уголков), n | hн | |
0,84 — 0,87 | |||
0,76 — 0,8 | |||
0,67 — 0,72 | |||
0,56 — 0,62 | |||
0,51 — 0,56 | |||
0,47 — 0,5 | |||
0,90 — 0,92 | |||
0,85 — 0,88 | |||
0,79 — 0,83 | |||
0,72 — 0,77 | |||
0,66 — 0,73 | |||
0,65 — 0,70 | |||
0,93 — 0,95 | |||
0,90 — 0,92 | |||
0,85 — 0,88 | |||
0,79 — 0,83 | |||
0,76 — 0,80 | |||
0,74 — 0,79 | |||