4. Расчет токов короткого замыкания

Выполняем расчет токов трехфазного и двухфазного короткого замыкания (к.з.).

Токи трехфазного к.з. (I⁽³⁾_к.з.max) определяем для проверки коммутационных аппаратов по отключающей способности и кабелей по термической стойкости по формуле, А:

,

где U_x - напряжение холостого хода трансформатора, В;

Z_ф.- полное сопротивление одной фазы сети от источника питания до места к.з., Ом.

При этом расчетные параметры должны позволять определить максимальное значение токов к.з. на зажимах аппаратов или в начале кабеля.

Токи двухфазного к.з. (I⁽²⁾_к.з.min) определяем для проверки надежности отключения поврежденной электрической сети максимальной токовой защитой. Расчеты токов двухфазного к.з. выполняем при параметрах сети, позволяющих определить их минимальное значение на зажимах наиболее электрически удаленного потребителя по формуле, А:

,

где U_н – номинальное напряжение трансформатора, В.

4.1 Расчет токов короткого замыкания в сети 6 кВ

Расчёт тока трёхфазного к.з. на зажимах ЦПП:

Полное сопротивление сети определяем от источника питания до точки короткого замыкания по формуле, Ом:

где X_c – индуктивное сопротивление энергосистемы, при глубоком вводе напряжением 110 кВ можно принимать X_c = 0 Ом;

Х_тр – индуктивное сопротивление трансформатора ГПП, Ом;

Х_р.н = 0 – номинальное индуктивное сопротивление реактора, Ом;

∑X_к, ∑R_к – суммарное индуктивное и активное сопротивление стволового кабеля, Ом.

При расчете токов короткого замыкания трехобмоточного трансформатора ГПП эти сопротивления принимают равными в соответствии со схемой на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Схема замещения трехобмоточного трансформатора

При расчете по цепи 1 – 3:

где Х_в, Х_н - индуктивное сопротивление соответственно обмоток высшего и низшего напряжения, Ом.

;

где U_кв%, U_кн% - напряжение короткого замыкания высшей и низшей обмоток трехобмоточного трансформатора (%), по формулам:

;

,

где U_{KB – C}, U_{KB – H}, U_{KC – H} - напряжение короткого замыкания пар обмоток (для трансформатора ТДТНШ–10000/110 U_кв-с = 10,5%, U_кв-н = 17%, U_кс-н = 6%).

;

.

Определим индуктивное сопротивление обмоток высшего и низшего напряжения:

;

;

Сопротивление стволового кабеля определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,076 Ом/км, R_уд = 0,153 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

Таким образом кабель ВЭВПШв 3*120+1*50 по термической стойкости подходит, т. к. допустимый ток:

I_п = 13946 А > I⁽³⁾_к.з.max = 5112 А

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах ЦПП:

,

Расчёт тока трёхфазного к. з. на зажимах РПП-6:

Полное сопротивление сети увеличивается на величину сопротивления кабеля от ЦПП до РПП-6. В формулу полного сопротивления сети к суммарному активному и реактивному сопротивлению кабелей добавляется сопротивление кабеля от ЦПП до РПП-6.

Сопротивление кабеля определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,083 Ом/км, R_уд = 0,387 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

Таким образом кабель ВЭВПШв 3*50+1*25 по термической стойкости подходит, т. к. допустимый ток:

I_п = 13946 А > I⁽³⁾_к.з.max = 3402 А

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах РПП-6

,

Расчёт тока трёхфазного к. з. на высоковольтных зажимах ПУПП:

Полное сопротивление сети увеличивается на величину сопротивления кабеля от РПП-6 до ПУПП. В формулу полного сопротивления сети к суммарному активному и реактивному сопротивлению кабелей добавляется сопротивление кабеля от РПП-6 до ПУПП.

Сопротивление кабеля определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,076 Ом/км, R_уд = 1,15 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

Таким образом кабель ЭВБВк 3*16+1*6 по термической стойкости подходит, т. к. допустимый ток:

I_п = 4463 А > I⁽³⁾_к.з.max = 1435 А

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах ПУПП

.

4.2 Расчёт токов короткого замыкания в сети низшего напряжения

Полное сопротивление в сетях низкого напряжения определяют по формуле

где: Х_с; R_с - индуктивное и активное сопротивление высоковольтной сети, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора, Ом;

Х_ТР, R_ТР - индуктивное и активное сопротивление трансформатора, Ом;

∑Х_к, ∑R_к - суммарное индуктивное и активное сопротивление кабелей, Ом;

SR_КОН – суммарное переходное сопротивление контактов и элементов аппаратов. Принимаем равным 0,005 Ом на один коммутационный аппарат, Ом.

Приведенные индуктивное и активное сопротивления могут быть определены по формулам:

;

где: Х_с^в, R_с^в – индуктивное, активное сопротивление в сети высшего напряжения, Ом;

К_Т - коэффициент трансформации силового трансформатора.

Расчёт тока трёхфазного к. з. на зажимах ПУПП-1,2 лавы:

; .

Х_ТР = 0,0776 Ом, R_ТР = 0,017 Ом

Ток трёхфазного к. з. на зажимах ПУПП-1,2:

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах ПУПП-1,2

Расчёт тока трёхфазного к. з. на зажимах РП-1,2 лавы:

Сопротивление цепи увеличивается на величину сопротивления магистрального кабеля:

;

,

где X_уд = 0,065 Ом/км, R_уд = 0,268 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

Таким образом кабель ЭПвБВ 3*70+1*35 по термической стойкости подходит, т. к. допустимый ток:

I_п = 13946 А > I⁽³⁾_к.з.max = 4281 А

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах распредпункта лавы

Расчёт тока трехфазного к. з. на зажимах двигателя комбайна:

Принимая максимальное расстояние от распредпункта до места сопряжения забоя с конвейерным штреком 50 м, получаем с учетом длины лавы 170 м и провисания кабеля (10%) длину гибкого кабеля к комбайну:

.

Полное сопротивление кабельной линии будет равно:

,

где Х_рп= 0,123 – индуктивное сопротивление сети распредпункта лавы, Ом;

R_рп= 0,1286 – активное сопротивление сети распредпункта лавы, Ом;

Х_К.ком, R_К.ком – индуктивное и активное сопротивление кабеля комбайна, Ом.

= 0,005 – переходное сопротивление контактов и элементов аппарата, Ом.

Сопротивление кабеля определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,079 Ом/км, R_уд = 0,281 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

Таким образом кабель КГЭШ 3*70 по термической стойкости подходит.

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах двигателя комбайна

Расчет тока трехфазного к. з. на зажимах двигателя конвейера лавы:

Длину кабелей к головному и хвостовому приводам конвейера лавы с учетом провисания кабеля (10%) определим по формуле:

;

;

Полное сопротивление кабельной линии будет равно:

Сопротивление кабелей определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,088 Ом/км, R_уд = 0,767 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах двигателя конвейера лавы

Расчёт тока трёхфазного к. з. на зажимах ПУПП-0,66 лавы:

; .

Х_ТР = 0,0639 Ом, R_ТР = 0,019 Ом

Ток трёхфазного к. з. на зажимах ПУПП-0,66:

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах ПУПП:

Расчёт тока трёхфазного к. з. на зажимах РП-0,66 лавы:

Сопротивление цепи увеличивается на величину сопротивления магистрального кабеля:

;

,

где X_уд = 0,069 Ом/км, R_уд = 0,524 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

Таким образом кабель ЭПвБВ 3*35+1*16 по термической стойкости подходит

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах распредпункта лавы

Расчет тока трехфазного к. з. на зажимах двигателя конвейера штрека:

Длину кабелей к головному и хвостовому приводам конвейера штрека с учетом провисания кабеля (10%) определим по формуле:

;

;

Полное сопротивление кабельной линии будет равно:

Сопротивление кабелей определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,088 Ом/км, R_уд = 0,767 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

;

,

где X_уд = 0,092 Ом/км, R_уд = 1,960 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах двигателя конвейера штрека:

Расчет тока трехфазного к. з. на зажимах двигателя насосной станции:

Длину кабелей к зажимам двигателя насосной станции с учетом провисания кабеля (10%) определим по формуле:

;

Полное сопротивление кабельной линии будет равно:

.

Сопротивление кабелей определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,092 Ом/км, R_уд = 1,96 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах двигателя насосной станции:

Расчет тока трехфазного к. з. на зажимах двигателя станции орошения:

Длину кабелей к зажимам двигателя станции орошения с учетом провисания кабеля (10%) определим по формуле:

;

Полное сопротивление кабельной линии будет равно:

.

Сопротивление кабелей определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,095 Ом/км, R_уд = 3,1 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах двигателя станции орошения:

Расчет тока трехфазного к. з. га зажимах двигателя предохранительной лебедки:

Длину кабелей к зажимам двигателя предохранительной лебедки с учетом провисания кабеля (10%) определим по формуле:

;

Полное сопротивление кабельной линии будет равно:

.

Сопротивление кабелей определяем по формулам, Ом:

;

,

где X_уд = 0,095 Ом/км, R_уд = 3,1 Ом/км – соответствующие сопротивления 1 км кабеля.

;

.

Расчёт тока двухфазного к. з. на зажимах двигателя предохранительной лебедки

Результаты расчётов сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Токи короткого замыкания.

Место к.з.	Суммарное сопротивление до точки к.з., Ом		Мощность к.з. в сети, МВА	Приведенная длина кабеля, м	Токи к.з. А
	индукти-вное	активное			трехфазные	двухфазные
ЦПП	0,808	0,137	53,1	892,5	5112	3476
РПП-6	0,94744	0,78716	35,4	1680	3402	2313
ПУПП	1,07512	2,71916	12,3	1680	1435	976
РП-1,2	0,123	0,1286	7,3	10,5	4281	3042
1ГШ68	0,142	0,2016	5,26	242	3085	2192
СП87ПМ	0,144296	0,324214	3,66	242	2146	1525
РП-0,66	0,7942	0,0605	4,4	10,5	4234	3167
CР–70М	0,08642	0,1952	2,05	77	2057	1472
СНУ-7	0,081444	0,11362	3,11	22	3130	2239
НУМС	0,084645	0,236	1,73	55	1746	1249
ЛП	0,084645	0,236	1,73	55	1746	1249