Проектирование системы электроснабжения цеха ЯПУ «ГОФ Анжерская»

При расчете токов КЗ в нескольких последовательно расположенных точках целесообразно добавлять сопротивления от одной точки до другой, что снижает вероятность ошибок при вычислениях по сравнению с результатами вычисления сопротивлений всех элементов от источника до удаленной точки.
Ударный ток КЗ определяется по известной формуле:
(4.21)
где ку — ударный коэффициент, зависящий от отношения х/r или от tg ф контура короткого замыкания. В электроустановках напряжением до 1000 В существует зависимость между ударным коэффициентом ку и коэффициентом мощности соБф контура КЗ, представленная на рис. 9.

Рисунок 9. Зависимость между ударным коэффициентом ку и коэффициентом мощности cos фк
Значение ударного коэффициента в сетях напряжением до 1 кВ меньше, чем в сетях с напряжением выше 1 кВ из-за значительного активного сопротивления цепи КЗ, которое вызывает быстрое затухание апериодической составляющей тока КЗ. В приближенных расчетах при определении ударного тока на шинах подстанции ку принимают равным 1,2 при мощности трансформаторов до 400 кВ А, 1,3 — при мощности 630—1000 кВ А и 1,4 — при мощности 1600—2500 кВ-А. Для удаленных точек сети ку принимают равным 1.
На величину тока КЗ оказывает подпитка от асинхронных электродвигателей мощностью более 100 кВт, подключенных вблизи места КЗ. Токи асинхронных двигателей учитывают при определении полного ударного тока:
(4.22)
где кп — кратность пускового тока короткозамкнутых двигателей; /номдв — номинальный ток одновременно работающих двигателей.
Полный ударный ток определяется как сумма ударного тока от КЗ и от подпитки от асинхронных двигателей:
(4.23)
В сетях напряжением до 1 кВ часто возникают однофазные короткие замыкания. Особую сложность вызывает расчет однофазных токов КЗ в сетях с глухо- заземленной нейтралью при напряжении 380/220 В. Расчет тока КЗ вызван необходимостью проверки чувствительности защиты. Ток однофазного КЗ определяется по формуле
(4.24)
где Uф — фазное напряжение сети; гт — активное сопротивление трансформатора; Гф, /х0 — активное сопротивление фазного и нулевого проводов; х^, хф0 — индуктивное сопротивление нулевой последовательности трансформатора и петли фаза—ноль.
Ток однофазного КЗ должен быть в три раза больше номинального тока плавкой вставки предохранителя или тока срабатывания расцепителя автоматического выключателя, применяемых для защиты сетей.
При большой мощности источника питания ток однофазного КЗ находится по выражению
(4.25)
где — полное сопротивление понижающего трансформатора токам однофазного КЗ; ф0 — полное сопротивление петли фаза—нуль.
Полное сопротивление понижающего трансформатора можно найти по выражению:
(4.26)
где х1т, г1т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам прямой последовательности; х2х, г2т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам обратной последовательности; х0т, г0т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам нулевой последовательности.
Сопротивления петли фаза—нуль можно определить, сложив соответствующие сопротивления фазного и нулевого проводов. Можно воспользоваться данными табл.6. В таблице приводятся полные удельные сопротивления петли
Таблица 6. Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов 10 (6)/0,4 кВ, мОм
Мощность
трансформатора, кВА ик,% х1т = х2т х*0т гт = г2т г0т ^/З
Соединение обмоток Y/Y
100 4,5 64,7 581,8 31,5 253,9 260
160 4,5 41,7 367 16,6 150,8 162
250 4,5 27,2 234,9 9,4 96,5 104
400 4,5 17,1 148,7 5,5 55,6 65
630 5,5 13,6 96,2 3,1 30,3 43
1000 5,5 8,5 60,6 2,0 19,1 27
1000 8 12,6 72,8 2,0 19,1 33,6
1600 5,5 4,9 37,8 1,3 11,9 16,6
Соединение обмоток Д/Y
100 4,5 66 66 36,3 36,3 75,3
160 4,5 43 43 19,3 19,3 47
250 4,5 27 27 10,7 10,7 30
400 4,5 17 17 5,9 5,9 18,7
630 5,5 13,5 13,5 3,4 3,4 14
1000 5,5 8,6 8,6 2,0 2,0 9
1000 8 12,65 12,65 1,9 1,9 12,8
1600 5,5 5,4 5,4 1,1 1,1 5,7
фаза—нуль различных кабелей. Для определения полного сопротивления необходимо полное удельное сопротивление ф0 х уД умножить на длину кабеля до точки КЗ.
При расчете сопротивления петли фаза-нуль следует иметь в виду, что проводимость нулевого провода должна быть не ниже 50 % проводимости фазного провода. При необходимости проводимость нулевого провода может быть доведена до 100 % фазного провода.
В качестве нулевого провода может быть использована алюминиевая оболочка трехжильных кабелей или проводники, проложенные рядом с кабелем.
Сопротивления контактов шин, аппаратов при расчете тока однофазного КЗ не учитываются.




5. СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС
Актуальность выбранного исследования. Мировой кризис оказал существенное влияние на эффективность функционирования углеперерабатывающей отрасли. Однако, кризис стимулировал необходимость проведения диверсификации угольной промышленности посредством расширения области научных исследований и внедрения наукоемких технологий и технических средств, которые способны обеспечить конкурентоспособность угольной продукции на рынке и социально-экономическое развитие угледобывающих регионов.
Сложившаяся теория проектирования таких предприятий была разработана для плановой экономики, при которой развитие технологических систем осуществлялось по перспективным планам выпуска продукции с ограничениями по финансированию и строительным мощностям. С переходом на рыночную экономику в деятельности угольных предприятий появилась необходимость реагирования на изменения потребностей внутреннего и внешнего рынков, которые формируются и функционируют в соответствии с экономическими эволюционными законами. Исходя из этого, использование прежних научно-методических подходов к процессу проектирования и реконструкции угледобывающих предприятий приводило к тому, что на самых важных этапах строительства проекты пересматривались c внесением частных корректировок и существенных дополнений, ориентированных на краткосрочную перспективу, в связи с чем к реализации принимались недостаточно прогрессивные и экономичные технологические решения.
Применяемые в настоящее время методы проектирования угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик (расчетных вариантов, исследование функции цели на абсолютный или условный оптимум, линейного и динамического программирования, экономико-математического и имитационного моделирования, теории графов и др.) не обеспечивают требуемую достоверность прогноза основных проектных показателей, что, как указывалось выше, подтверждается множеством дополнений и корректировок проектной документации, консервацией, диверсификацией и преждевременной ликвидацией горных предприятий из-за несоответствия фактических показателей проектным.
Реализация научно необоснованных проектных решений по предельной нагрузке на очистной забой при сочетании негативных технологических, газодинамических, геомеханических и организационных факторов приводит в последнее время к взрывам метана и пыли и, как следствие, к групповым несчастным случаям, что подтверждается крупными авариями на шахтах.
Таким образом, на современном этапе развития научно-технического прогресса, техники и технологии, социально-экономических требований к труду выявляется совершенно новое специфическое пространство, проблемы и задачи проектирования, связанные с высокой функциональной взаимозависимостью по материальным, энергетическим и информационным потокам отдельных стадий рабочих операций и процессов технологических систем угледобывающих предприятий. Технологические, организационные и экономические акценты проектирования угледобывающих предприятий все настойчивей смещаются в сторону дальнейшего совершенствования как самих методов оптимизации технологических систем и их параметров, так и их математической и экономической обеспеченности (математический аппарат, критерии оптимальности и др.).