Выбор и проверка кабельной сети участка

Выбор кабельной сети по допустимой нагрузке.

Выбор кабелей по допустимой нагрузке производится по условию:

I_д.д ≥ I_р, (3.7)

где I_д.д – длительно допустимый по нагреву ток кабеля с соответствующим

сечением, А [1,с.401];

I_р – рабочий ток кабеля, А.

Рабочий ток магистральных кабелей определяется по формуле:

(3.8)

где k_с.г – коэффициент спроса для группы потребителей, получающих пита­ние по магистральному кабелю, с исходными данными рассматривае­мой группы потребителей;

– суммарная установленная мощность группы потребителей,

по­лучающих питание по выбираемому магистральному кабелю, кВт;

U_т –напряжение холостого хода трансформатора, кВ;

cos φ – средневзвешенный коэффициент мощности, принят равным 0,6.

Рабочий ток кабелей, питающих отдельно установленные потребители (кроме многодвигательных комбайнов), можно принять равным номинальному току этого потребителя.

Выбор типа и сечения кабелей сводится в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Выбор типа сечения кабелей

Обозначение по схеме	Коэффициент спроса КС	Расчётный ток кабеля I P , А	Принятый тип кабеля	Длительно допустимый ток, I ДД , А	Длина L, м
		15,4	КГЭШ – 3×16+1×10
		6,7	КГЭШ – 3×16+1×10
		8,7	КГЭШ – 3×16+1×10
	0,73		КГЭШ – 3×95+1×10
		65,7	КГЭШ – 3×16+1×10
		65,7	КГЭШ – 3×16+1×10
		16,54	КГЭШ – 3×16+1×10
		16,54	КГЭШ – 3×16+1×10
			КГЭШ – 3×70+1×10
	0,58		2КГЭШ – 3×50+1×10
		32,5	КГЭШ – 3×16+1×10
		32,5	КГЭШ – 3×16+1×10
			КГЭШ – 3×95+1×10
			КГЭШ – 3×25+1×10

Проверка кабельной сети участка по допустимым потерям

напряжения при нормальном режиме.

Потери напряжения определяются только для одной наиболее загруженной ветви кабельной сети исходя из предположения, что в других (менее загружен­ных) ветвях они будут меньше. Суммарные потери напряжения для любой ветви определяются по формуле: Δ U_Σ = Δ U_тр+ Σ Δ U_k, В, (3.9)

где Δ U_тр – потери напряжения в трансформаторе, В;

Σ Δ U_k – суммарные потери напряжения в рассматриваемой кабельной

ветви участка, В.

Потери напряжения в линии от ПУПП 1.

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по фор­муле: Δ U_тр (%) = β(U_a·cosφ + U_p sinφ), (3.10)

где – коэффициент загрузки трансформатора;

U_а и U_р – относительные величины соответственно активной и реактивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора (%).

Относительные величины и вычисляются соответственно по формулам:

, . (3.11)

где Р_к.з – потери мощности короткого замыкания в трансформаторе,

U_кз – напряжение короткого замыкания трансформатора, %,

Р_к.з = 2490 Вт, согласно (19, с. 561), U_кз = 3,5 %, согласно (19, с. 403).

Тогда ,

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определяются как:

Потери напряжения в магистральном кабеле L₄:

Потери напряжения в кабеле L₉:

Сеть удовлетворяет условиям эксплуатации, если сохраняется соотношение:

∆U_Σ ≤ ∆ U_д, (3.12)

. Условия выполняются.

Потери напряжения в кабеле.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле:

(3.13)

где I_pi – рабочий ток в кабеле, А;

r_ki, x_ki – соответственно активное и индуктивное сопротивления рассмат­риваемого кабеля, Ом [1, с. 401].

Активные сопротивления принимаются для рабочей температуры кабелей +65 °С по формуле: r_0i =0,423·50/ S_i, (3.14)

где S_i – сечение рассматриваемого кабеля.

Расчет сопротивлений кабелей сводится в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Определение сопротивлений кабелей

Обозначение по схеме	Принятый тип кабеля	Длина L, м	Удельное сопротивление, Ом/км	Сопротивление кабеля, Ом
R0	X0	Rк	Xк
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,066	0,00375
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,0396	0,00225
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,198	0,01125
	КГЭШ – 3×95+1×10		0,223	0,075	0,0669	0,0225
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,066	0,00375
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,066	0,00375
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,0924	0,00525
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,0924	0,00525
	КГЭШ – 3×70+1×10		0,302	0,075	0,0302	0,0075
	2КГЭШ – 3×50+1×10		0,423/2	0,075/2	0,03596	0,00638
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,1056	0,006
	КГЭШ – 3×16+1×10		1,32	0,075	0,0132	0,00075
	КГЭШ – 3×95+1×10		0,223	0,075	0,02007	0,00675
	КГЭШ – 3×25+1×10		0,846	0,075	0,07614	0,00675

Потери напряжения в магистральном кабеле L₁₀:

Потери напряжения в кабеле L₁₃:

Потери напряжения в кабеле L₁₄:

Следовательно, для сетей напряжением 660 В допустимые потери напряжения соответственно равны 63 В. Сеть удовлетворяет условиям эксплуатации, если сохраняется соотношение: ∆U_Σ ≤ ∆ U_д, (3.15)

. Условие выполняется.

Проверка кабельной сети по потерям напряжения при пуске наиболее мощ­ного и удаленного электродвигателя.

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске: , в, (3.16)

где λ= / – перегрузочная способность, λ = 2,2;

– номинальный момент электродвигателя;

– номинальный пусковой момент электродвигателя;

К – минимальная кратность пускового момента электродвигателя,

обеспечивающая трогание с места и разгон исполнительного органа

рабочей машины.

Значение К принимается для добычных комбайнов при пуске под нагрузкой 1,1 – 1,2.

Потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей определяются по формуле: (3.17)

где – средневзвешенный коэффициент загрузки работающих

электродвигателей, кроме пускаемого комбайнового (для нормально

загруженных от 0,9 до 1,0);

ΣР_н.п – установленная мощность потребителей питающихся от

магистрального кабеля. кВт; ΣР_н.п =101 кВт;

r_тр и х_тр – активное и индуктивное сопротивления трансформатора, Ом,

r_тр = 0,019 Ом, х_тр = 0,0639 Ом;

r₁ и х₁ – соответственно активное и индуктивное сопротивления

магистрального кабеля, Ом.

Напряжение на зажимах электродвигателя при пуске, В, определяется по формуле: (3.18)

где – потери напряжения в сети от остальных работающих двигателей (кроме

запускаемого) при номинальном напряжении в тех участках сети, через

которые получает питание комбайновый электродвигатель;

n – число одновременно включаемых и получающих питание по одному

кабелю электродвигателей комбайна;

– коэффициент мощности электродвигателя при пусковом режиме,

при отсутствии каталожных данных, принимается равным 0,5.

Тогда

Параметры схемы электроснабжения выбраны правильно, если выполняется соотношение: U_{доп.пуск} ≤ U_дв.п. (3.19)

Условие выполняется.

Для ПУПП2 проверка производится аналогично.

Проверка кабельной сети участка по сопротивлению изоляции и емко­сти.

Устойчивая работа реле утечки, обеспечивающего контроль сопротивления изоляции в низковольтных сетях шахты, возможна при условии:

r_ф ≥ (1,5÷2,0) r_кр, (3.20)

где r_ф – фактическое сопротивление изоляции фазы относительно земли, кОм/фазу;

r_кр – критическое сопротивление изоляции сети (сопротивление срабаты­вания при симметричной трехфазной утечке), принимаемое по пас­портным данным реле утечки.

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле: (3.21)

где п_дв.з,п_дв, n_ап, п_тр,п_к – соответственно количество двигателей на

забойных машинах, на других механизмах, количество защитной и коммутацион­ной аппаратуры (в том числе и пусковых агрегатов), силовых транс­форматоров и кабелей;

r_дв.з,r_дв,r_ап,r_тр,r_к – минимальное допустимое сопротивление изоляции этих элементов сети, МОм/фазу.

Сопротивление изоляции относительно земли электрических установок и кабелей на номинальные напряжения 127-1140 В должно быть не ниже следую­щих норм:

– электродвигателей угледобывающих и проходческих машин – 0,5 МОм;

– электродвигателей других шахтных машин, осветительных трансформато­ров, пусковых агрегатов и ручных электросверл – 1 МОм;

Для ПУПП – 1:

Ом,

45,5 кОм ≥ 45 кОм. Условие выполняется.

Для ПУПП – 2:

Ом.

76,9 кОм≥45 кОм. Условие выполняется.

Проверка кабельной сети по емкости.

С учётом ёмкости электродвигателей и электрических аппаратов общая ёмкость сети определится как: С_об = 1,1× С_каб, (3.22)

Для ПУПП №1: С_об = 1,1 х 0,44755= 0,4923 ≤ 1 мкФ/фазу.

Для ПУПП №2: С_об = 1,1 х 0, 0,3389 = 0,3728 ≤ 1 мкФ/фазу.

Расчёт ёмкости кабельной сети сводится в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 – Определение емкости кабельной сети участка