Междуфазное короткое замыкание является наиболее опасным состоянием шахтного участка электротехнического комплекса, поскольку сопровождается очень большим током, что приводит к возгоранию элементов электрооборудования и объектов внешней среды. Это обусловлено низкими свойствами токоограничения со стороны активных и индуктивных сопротивлений вторичной обмотки трансформатора КТП и кабеля.
Замыкания могут возникать в любом месте электрической сети. Им подвержены:
- Обмотки электрических машин: силовых трансформаторов, электродвигателе, генераторов;
- Кабельные линии: магистральный и гибкий кабели;
- Изолирующие элементы коммутационной аппаратуры: выключатели, разъединители, рубильники, автоматические выключатели
- Потребители электрической энергии: электрогенераторы, комбайны, асинхронные двигатели.
Большинство известных технических решений, которые относятся к максимальной токовой защите, отрабатывают функцию обнаружения тока короткого замыкания со стороны источника питания (КТП) и быстрое отключение энергетического потока этого источника от электрического присоединения, в котором возникло короткое замыкание.
Исследование процессов в электротехническом комплексе в состоянии трехфазного короткого замыкания может быть выполнено средствами компьютерного моделирования с учётом следующих допущений: в исходном состоянии в электросети действует трёхфазная система номинальных напряжений промышленной частоты; короткое замыкание – трёхфазное, симметричное; место возникновения – гибкий кабель присоединения асинхронного двигателя к пускателю.
С учётом существующих тенденций построения схем электроснабжения технологических участков угольных шахт для исследования принимаем ЭТК, состоящий из следующих элементов: трансформаторная подстанция КТПВ-630; гибкий кабель КГЭШ 3?70 длиной 200 м (к.з. происходит в середине кабеля); магистральный кабель марки ЭВБВ 3?120 длиной 10 м с паспортными параметрами активных и индуктивных сопротивлений проводников при величине номинального линейного действующего напряжения сети 1140 В.
Рисунок 1 – Схема электроучастка
Рисунок 2 – Напряжение на входе в трансформатор КТПВ
По рисунку 2 мы можем увидеть, что напряжение до короткого замыкания подается нормально, но после него трансформатор отсекается от питания.
Рисунок 3 - Ток в сети
Рисунок 4 - Ток в сети после короткого замыкания
По рисункам 3 и 4 мы видим следующее: с начало идет входящий ток, затем он переходит в номинальный и остается таким до момента короткого замыкания. В этот момент сила тока достигает 1500-2000 А, он длится 0,2 с, и устройства автоматической защиты отсекают участок повреждения от электропитания.
Рисунок 5 – Токи короткого замыкания
По рисунку 5 можно заметить, что сами токи короткого замыкания равны 3500-4000А.
Рисунок 6 – Напряжение на входе в асинхронный двигатель
По рисунку 6 можно заметить, что двигатель после отсечения питания некоторое время сам выступал в роли источника энергии.
Чтобы повысить эффективность безопасности необходимо принять следующие меры:
- контролировать силу тока, а также скорость ее возрастания;
- отсекать не только цепь, где произошло короткое замыкание, но и сам двигатель от этой сети;
- уменьшить время жизни токов короткого замыкания;
- уменьшить время работы двигателя после отсечения цепи от питания;
- повысить устойчивость оборудования к силе тока.
Список использованной литературы
- Маренич К.Н. Обоснование структуры модели процесса короткого замыкания в низковольтной электросети участка шахты / К.Н.Маренич, И.В.Ковалева // Научные труды ДонНТУ, серия горно-электромеханическая. - Донецк: ДонНТУ, 2006. - Вып. 12 (113). - С.179 -185 .
- Маренич К.Н. Моделирование процесса короткого замыкания в низковольтном электротехническом комплексе участка шахты с учетом влияния электропотребителя / К.Н.Маренич, И.В.Ковалева // Научные труды ДонНТУ, серия электротехника и энергетика. - Донецк: ДонНТУ , 2007. - Вып. 7 (128). - С.146 -149 .
- Муравьев В.П. Расчет электрических сетей угольных предприятий / В.П. Муравьев. – М.: изд- во «Надра», 1975. - С. 184.
- Автоматическая защита электрооборудования шахт от аварийных состояний и опасностей: учебное пособие для ВУЗ / Маренич К.Н., Ковалёва И.В. – Донецк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2013. – 209 с. – С. 29, 49.