La configuración de la protección contra sobrecorriente del sistema de suministro de energía de bajo voltaje se calcula básicamente de acuerdo con las "Reglas de configuración para cortocircuitos de la red eléctrica de bajo voltaje de minas de carbón". Dispositivos de protección de circuitos" y deben cumplir los requisitos.
1.1 Cálculo del valor de configuración actual del dispositivo de protección contra sobrecorriente del interruptor de alimentación de baja tensión
IZ=IQe+Kx∑Ie[1]
Donde: IZ— —over El valor de configuración actual del dispositivo de protección actual;
IQe: la corriente de arranque nominal del motor de capacidad máxima;
Kx: el coeficiente de demanda, 0,5 ~ 1;
∑Ie -La suma de las corrientes nominales de otros motores.
1.1.2 Cálculo de la corriente de ajuste del dispositivo de protección contra cortocircuitos seleccionado;
Ue Id=
2(∑R)2+(∑ X)2[ 2]
Entre ellos: Id——la corriente de cortocircuito bifásico en el punto más alejado del rango de protección del dispositivo de protección;
UE—— la tensión nominal del lado secundario del transformador;
σr - la suma de los valores de resistencia de una fase durante un cortocircuito;
σx - la suma de la reactancia valores de una fase durante un cortocircuito.
1.1.3 Verificación de confiabilidad de la acción del dispositivo de protección;
Id IZ≥1.5[3]
1.2 Problemas encontrados en el cálculo de la configuración
Con el desarrollo de la tecnología de la minería del carbón y el aumento de superficies de trabajo eficientes y de alto rendimiento, la maquinaria y los equipos de las minas de carbón se están volviendo cada vez más poderosos. Por ejemplo, la potencia de las cizallas de carbón, los transportadores raspadores y las cintas transportadoras ha alcanzado más de 1.000 kW, y el frente de trabajo ha alcanzado de 1 a 2 km, lo que ha traído ciertas dificultades al diseño del suministro de energía del frente de trabajo minero. A medida que aumenta la potencia del equipo, aumenta la corriente de arranque IQe y, en consecuencia, aumenta el valor de corriente de ajuste IZ de la protección contra sobrecorriente, lo que conduce directamente a una reducción en el coeficiente de sensibilidad de acción y el dispositivo de protección contra cortocircuitos no puede funcionar de manera confiable. Al mismo tiempo, a medida que aumenta la distancia de la fuente de alimentación, aumenta la impedancia de la línea, disminuye la corriente mínima de cortocircuito bifásico y se reduce el coeficiente de sensibilidad de acción, por lo que el dispositivo de protección contra cortocircuitos no puede funcionar de manera confiable. Este es un problema común en el diseño actual de sistemas de suministro de energía de bajo voltaje.
1.3 Soluciones tradicionales
De forma general, el coeficiente de sensibilidad del dispositivo de protección se mejora aumentando la corriente mínima de cortocircuito bifásica. Los principales métodos son:
1) Incrementar la sección de los cables troncales o ramales. A medida que aumenta la sección transversal del cable, la impedancia de la línea disminuirá y la corriente de cortocircuito aumentará;
2) Reduzca la longitud del cable tanto como sea posible y la impedancia de la línea también disminuirá a medida que la línea la longitud disminuye. Es decir, la corriente de cortocircuito aumenta;
3) Reemplace el transformador de gran capacidad o conecte los transformadores en paralelo para aumentar la corriente de cortocircuito
4; ) Agregar interruptores de protección segmentados para acortar el rango de protección y mejorar la corriente de cortocircuito mínima dentro del rango de protección
5) Usar subestaciones móviles para el suministro de energía, principalmente para reducir la duración de la baja tensión; cables de suministro de energía, extender el alto voltaje al área minera tanto como sea posible y aumentar la corriente mínima de cortocircuito dentro del rango de protección.
Para superficies de trabajo mineras totalmente mecanizadas con muchos equipos de alta potencia, la sección transversal del cable de alimentación de bajo voltaje es de 95 mm2. Excepto para los cables paralelos, no hay mucho espacio para aumentar la cruz del cable. -sección. Además, se han utilizado en paralelo algunos cables troncales del frente de trabajo minero totalmente mecanizado, lo que resulta muy antieconómico, dificulta su uso y mantenimiento y provoca numerosos accidentes. Las condiciones geológicas de algunos frentes de trabajo mineros totalmente mecanizados son deficientes y los túneles están gravemente comprimidos y deformados. Para evitar que la subestación móvil se acerque demasiado a la superficie de trabajo y reduzca la sección transversal del túnel y dificulte el movimiento, la subestación móvil y la estación de bombeo se colocan lejos de la superficie de trabajo. Aunque se utilizan subestaciones móviles para proporcionar energía, no se puede evitar el problema de la larga distancia del suministro de energía.
2. Nuevas ideas para el diseño de fuentes de alimentación
Con la aplicación de nuevas tecnologías y nuevos equipos, se puede mejorar el coeficiente de acción reduciendo el valor de configuración.
2.1 Reducir la corriente de arranque del motor IQe
De la fórmula [1], podemos saber que mientras se reduzca la corriente de arranque del motor IQe, se puede reducir la corriente de configuración IZ.
2.1.1 Arrancar cada motor uno por uno.
En una máquina en funcionamiento accionada por múltiples motores, cada motor se pone en marcha uno tras otro. Este método es adecuado para cizallas, transportadores rascadores y cintas transportadoras. Supongamos que un transportador raspador es impulsado por dos motores. La corriente nominal de un solo motor es Ie y la corriente de arranque directa es 6 veces mayor. Entonces la corriente de arranque de los dos motores del transportador raspador al mismo tiempo alcanza 12 veces Ie. Al arrancar uno por uno, la corriente de arranque máxima es 6Ie+Ie=7Ie, que casi se duplica.
Si se trata de una máquina en funcionamiento impulsada por varios motores, la corriente de arranque se reducirá aún más.
2.1.2 adopta un motor de dos velocidades.
El uso de motores de dos velocidades en transportadores raspadores puede reducir en gran medida la corriente de arranque. El motor de dos velocidades comienza a girar a baja velocidad y funciona a alta velocidad. La potencia y la corriente nominales del devanado de baja velocidad son aproximadamente 0,5 veces mayores que las del devanado de alta velocidad y la corriente de arranque es pequeña. Después de comenzar, cambie al bobinado de alta velocidad. Dado que la máquina en funcionamiento ya ha arrancado, la corriente de arranque después de cambiar al devanado de alta velocidad es mucho menor que la corriente de arranque continua.
2.1.3 Utilizar diversas tecnologías de arranque suave.
Las cintas transportadoras utilizan diversas tecnologías de arranque suave. Por ejemplo, tecnología de arranque suave hidráulico y viscoso, sistema de corredor de motor hidráulico auxiliar y sistema de arranque suave eléctrico, como el sistema de control de velocidad de frecuencia variable y el sistema de reluctancia conmutado por tiristores. Especialmente en el sistema de regulación de velocidad de frecuencia variable, bajo el control de la computadora, el tiempo de arranque suave se puede ajustar arbitrariamente y la corriente de arranque se puede reducir de 1 a 2 veces la corriente nominal, lo cual es muy efectivo para resolver el problema de Corriente de arranque excesiva de equipos de alta potencia.
2.2 Elija el valor de configuración más apropiado IZ
Debido a que la configuración de cortocircuito de la protección electrónica del interruptor antiguo se basa en el múltiplo de la corriente nominal del interruptor, el valor entre dos marchas adyacentes El intervalo es muy grande, por lo que la corriente de arranque máxima no se puede evitar cuando se selecciona una marcha más baja. El coeficiente de acción de confiabilidad es demasiado pequeño cuando se selecciona una marcha más alta, por lo que el método de agregar un cable debe ser. adoptado, que no es económico ni conveniente para el mantenimiento. Hoy en día, la nueva generación de interruptores adopta ampliamente la tecnología de microcomputadora de un solo chip, y su valor de configuración se puede ajustar casi continuamente, lo que proporciona más espacio para la selección del valor de configuración IZ y evita estos problemas de los interruptores antiguos.
2.3 Utilice tecnología de protección sensible a la fase
La protección tradicional contra cortocircuitos del interruptor de alimentación se basa en el muestreo de señales de corriente. Para líneas de suministro de energía de larga distancia, la corriente de cortocircuito al final es pequeña y no se puede distinguir de la corriente de arranque de un motor grande, por lo que la configuración es difícil. La protección sensible puede diferenciar entre corriente de cortocircuito y corriente de arranque del motor. El principio es que el método de muestreo es corriente y factor de potencia, es decir, la señal no solo se muestrea por corriente, sino también por factor de potencia:
u=Icosθ[4]
Donde: dispositivo de protección u Señal de muestreo;
Señal de corriente;
Factor de potencia Cosθ.
Cuando el motor arranca, la corriente es grande, pero el factor de potencia es pequeño, generalmente 0,2 ~ 0,5, mientras que el factor de potencia de la corriente de cortocircuito es grande, aproximadamente igual a 1. Si la corriente de arranque y la corriente de cortocircuito son las mismas, la señal de corriente de arranque total será la mitad menor que la señal de corriente de cortocircuito que pasa a través de la unidad de conversión sensible a la fase, por lo que se puede separar, por lo que no habrá falso disparo. Esta tecnología de protección es especialmente adecuada para frentes de trabajo de excavaciones de larga distancia.