Коротким замыканием называется нарушение нормальной работы электроустановки, вызванное замыканием фаз между собой, или замыканием фазы на землю.
Токи к.з. в современных мощных электросистемах могут достигать огромных значений (10-100 тыс. ампер). Поэтому оборудование электроустановок должно обладать достаточной электродинамической (механической) и термической стойкостью к действию токов к. з.
Причинами возникновения короткого замыкания могут быть:
1. Нарушение изоляции происходящее вследствие её несовершенства, или посторонних причин (обрыв, удар молнии, попадание посторонних предметов).
2. Ошибки при ремонтных работах, включениях и отключениях.
Несмотря на все меры, принимаемые при проектировании и эксплуатации, вероятность короткого замыкания не исключена, поэтому правильный выбор электрооборудования, основанный на знании характера протекания короткого замыкания и ожидаемого тока, является самой действенной мерой предотвращения опасных последствий к.з.
Короткие замыкания бывают:
· трёхфазные - возникающие при одновременном замыкании накоротко всех трёх фаз;
· двухфазные;
· однофазные - возникающие при замыкании между фазой и землёй.
Процесс протекания короткого замыкания слагается из двух режимов:
1. Переходного:
o ударный ток - возникает в течении первых 0,01-0,2 секунд, сопровождается электродинамическим эффектом, способным сорвать провода с изоляторов, повредить обмотки двигателей, трансформаторов;
o разрывной ток - появляется в течении первых 0,2 секунд, в течении которых сеть должна быть отключена автоматической защитой.
2. Установившегося. Возникает при несрабатывании защиты, ведёт к злектротермическому эффекту.
Для вычисления токов короткого замыкания по расчетной схеме составляют схему замещения, в которой указывают сопротивления всех источников и потребителей, и намечают вероятные точки для расчета токов короткого замыкания.
Расчет токов короткого замыкания рекомендуется производить в относительных единицах.
1. Расчетная схема:
2. Схема замещения:
3. Принимаем базисную мощность и базисное напряжение:
Uб1=6,3кВ; Uб2=0,4кВ; Sб=10мВА
4.Определяем базисные токи:
5. Определяем индуктивное сопротивление системы:
6. Определяем индуктивное сопротивление отдельных участков:
а) индуктивное сопротивление трансформаторов на ГПП
б) индуктивное сопротивление карьерной ВЛ и кабельных линий
где, Х0=0,4 Ом/км
в) активное сопротивление карьерной ВЛ и кабельных линий
где,ρ=28
– для алюминия и 54 - для меди;S - сечение провода.
для кабелей R0 приведены в таблице 9.8 (стр. 193. Медведев Г.Д. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий)
7.Определяем результирующее сопротивление до точек к. з.:
8. Определяем результирующие сопротивления:
до точки К1:
до точки К2:
до точки К3:
до точки К4:
до точки К5:
до точки К6:
9. Определяем установившийся трехфазный ток к.з.:
10. Определяем ударный ток:
кА11. Определяем установившийся ток:
12. Определяем мощность короткого замыкания:
МВАДанные расчетов сводим в таблицу:
Расчетная точка | Xk* | Zk* | I6 кА | U6 кВ | Ik(3) кА | Iуд кА | Iус кА | Sk МВА |
К1 | 0,18 | 0,18 | 0,9 | 6,3 | 5 | 12,75 | 7,55 | 55 |
К2 | 0,28 | 0,3 | 0,9 | 6,3 | 3,2 | 8,2 | 4,8 | 35 |
К3 | 0,28 | 0,3 | 0,9 | 6,3 | 3,2 | 8,2 | 4,8 | 35 |
К4 | 0,18 | 0,18 | 0,9 | 6,3 | 5 | 12,75 | 7,55 | 55 |
К5 | 0,24 | 0,24 | 0,9 | 6,3 | 3,75 | 9,6 | 5,7 | 40,9 |
К6 | 1,365 | 1,4 | 14,3 | 0,4 | 10,2 | 18,9 | 11,2 | 7,1 |
Проверяем выбранное сечение кабеля экскаватора по термической устойчивости к токам к.з.
где, Ik(3)-установившийся ток к.з.;
tф – 0,2 время прохождения тока к.з.(принимается равным времени действия защитного реле + собственное время отключения силового выключателя);
С – 141 коэффициент для кабелей с медными жилами.
Окончательно выбираем кабель КГЭ – 3х16,1х10.
1.8.6 Выбор электрооборудования
В схеме открытого РУ 35 кВ на ГПП принимаем отделители, короткозамыкатели, разъединители. Выбор этого оборудования производим по напряжению, току и по току термической стойкости.
Выбираем отделители типа ОД (3) - 35/630 У1, короткозамыкатели КРН - 35 У1 и разъединители РВ (3) - 35/630 УЗ.
Технические характеристики:
Параметры | ОД(3)35/630У1 | КРН-35У1 | РВ(3) – 35/630УЗ |
Номинальное напряжение,кВ | 35 | 35 | 35 |
Номинальный ток,А | 630 | 630 | |
Предельный сквозной ток(ударный),кА | 80 | 42 | 51 |
Ток термической стойкости,кА | 12,5 | 12,5 | 20 |
Выбор комплектно – распределительного устройства 6 кВ, которое предназначено для подключения рабочего оборудования карьера.