Экономическое сечение кабеля

Расчетный ток определяется по расчетной активной мощности Р_p:

где

• cos _p— коэффициент мощности, соответствующий расчетной нагрузке (для группы электроприемников очистных и подготовительных забоев можно принять cos= 0,6).

Расчетный ток в фидерном кабеле (от подстанции до распредпункта)

При применении кабелей ГРШЭ экономическое сечение

где

• I _ном— номинальный ток электроприемника;

• Т — продолжительность использования максимума нагрузки электроприемника в год (для комбайна может быть принято Т=4000 ч);

• С — стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб./(кВт-ч).

Выбранные в соответствии с результатами расчетов кабели (по стандартному ряду сечений) должны удовлетворять вышеописанным условиям. Следует указать, что при выборе кабелей забойных электроприемников по методу экономической плотности тока нередко принимают сечение на одну ступень больше, учитывая систематическое перемещение электроприводов.

4. Выбор сечений кабелей по термической стойкости. Выбор кабелей по термической стойкости относится к разряду проверочных расчетов. Проверка производится для коэффициента загрузки кабелей ₃=1

и температуры окружающей среды T₀ = = 25 °С по условию

где

• —предельно допустимый кратковременный ток к. з. в кабеле;

• —ток трехфазного к. з. в начале проверяемого кабеля.

Ток трехфазного к. з

где

• U— номинальное напряжение сети, В;

• сумма соответственно активных и индуктивных сопротивлений в сети от трансформатора до начала проверяемого кабеля (аппарата), Ом.

Для трансформаторов мощностью 400 кВ • А и более при неудаленных коротких замыканиях (на выходе трансформаторов или при длине фидерного кабеля, приведенного к сечению 50 мм², не более 50 м) ток трехфазного к. з. следует определять с учетом влияния мощности короткого замыкания на шинах ЦПП:

где

• х_к =U² /S³ _цпп индуктивное сопротивление системы 6 кВ до ЦПП включительно, Ом;

• U — расчетное напряжение сети (3,15 или 6,3 кВ);

• S³ _цпп— мощность к. з. на шинах ЦПП, MB-А;

• K _изм — коэффициент изменения напряжения в трансформаторе ПУПП (при отпайке +5% k _изм = 0,95; при отпайке О k _изм=1,00; при отпайке —5%

• k _изм=1,05);

• k_тр — коэффициент трансформации силового трансформатора.

Если нагрузка кабеля и температура окружающий среды отличны от значений, приведенных в таблицах, проверка кабеля на термическую стойкость может быть произведена по формуле

_ГДЕ k_з — коэффициент, учитывающий загрузку кабеля до момента к. з. и температуру окружающей среды,

значения коэффициента k₃ для различных типов кабелей в зависимости от степени их загрузки и температуры окружающей среды приведены

в табл. 15.2; _дл — длительно допустимая температура силовых жил кабелей при их полной номинальной нагрузке, °С; _з =I_Ф/(k_ I _Д.Д) — коэффициент загрузки кабеля; I_ф — фактический ток нагрузки кабеля; для магистрального кабеля определяется по формуле (15.18), для гибкого кабеля — равен номинальному току питаемых электродвигателей; k_ — поправочный коэффициент, зависящий от фактической температуры окружающей среды (см. табл. 15.1); I_д._д — длительно допустимый по нагреву ток нагрузки кабеля при ₀ = 25°С; k _к.т. — коэффициент, учитывающий конечную температуру нагревания жил и напряжение кабеля (для кабелей с бумажной изоляцией при напряжении до 10 кВ k _к.T = 134; для кабелей с бумажной изоляцией при напряжении до 3 кВ k _к.т = 125; для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией k_к._T=105; для гибких кабелей с резиновой изоляцией k_к. _Т=101); s — выбранное сечение жилы кабеля, мм²; t _пр— приведенное время отключения, с (для автоматических выключателей АВ-200 и АВ-320 и передвижных подстанций со встроенными выключателями типа А-3700 t_пр = 0,05 с; при токах к. з. свыше 5 кА для автоматов АВ-200 и свыше 8 кА для автоматов АВ-320 t_nр = 0,015 с; для автоматических выключателей АФВ-1А, АФВ-2А и АФВ-3 и передвижных подстанций со встроенными выключателями типа АВМу t_Пр = 0,1 с).

5. Расчет участковой сети по потере напряжения. Потерей напряжения на участке сети называется алгебраическая разность между напряжениями в начале и конце этого участка. Расчет по потере напряжения имеет важное значение, так как высокопроизводительная работа забойных машин и механизмов зависит от качества электроэнергии, а последнее определяется уровнем напряжения, подводимого к электроприемникам.

Как известно, номинальные' напряжения электроприемников участка составляют 127, 220, 380, 660 и 1140 В. Номинальное напряжение вторичной обмотки понижающего трансформатора (при холостом ходе) принимается с учетом 5 % потери напряжения в трансформаторе при номинальной нагрузке. В связи с этим номинальные напряжения трансформаторов составляют соответственно 133, 231, 400, 695 и 1200 В.

Допустимые потери напряжения (В) в низковольтной сети от трансформатора до наиболее мощного и удаленного электроприемника в забое при нормальной работе не должны превышать при напряжении: 380 В — 39; 660 В — 63; 1140 В —117. При использовании минусовых регулировочных зажимов в трансформаторе допустимые потери напряжения (В) не должны превышать при напряжении: 380 В — 59; 660 В — 98; 1140 В—177.

Параметры схемы электроснабжения должны обеспечивать следующие уровни напряжения на зажимах электродвигателей:

• комбайновых при пуске — не ниже 0,8 номинального (при перегрузке одного из двигателей комбайна — не ниже 0,85 номинального) ;

• струговых (ближнего или дальнего привода) при перегрузке — не ниже 0,85 номинального.

Напряжение на зажимах электродвигателя комбайна или струга в j-м режиме работы определяется по формуле [27]:

где

• U _ном.р — потери напряжения в сети от работающих двигателей при номинальном напряжении в элементах сети, через которые подключен комбайновый (струговый) электродвигатель, В;

• п — число одновременно пускаемых комбайновых электродвигателей или электродвигателей струга в одном приводе. В комбайнах с двухдвигательным приводом пуск двигателей при напряжении 660 В поочередный (п=1), при напряжении 1140 В — одновременный (n=2);

• Ij, cos_j — соответственно ток (А) и коэффициент мощности электродвигателя в j-м режиме; при пуске принимаются равными пусковому току при номинальном напряжении I_п и соответствующему ему коэффициенту мощности соs _п, в режиме перегрузки — току I_к и коэффициенту мощности сos _к при критическом скольжении; при отсутствии каталожных данных cos _п принимается равным 0,5;

• R_н= R_ТР+R _ф+R_Г— суммарное активное сопротивление трансформатора, фидерного и гибкого комбайнового (стругового) кабе­лей, Ом;

• Х_н=Х_ТР+Х_ф+Х_Г— суммарное индуктивное сопротивление трансформатора, фидерного и гибкого кабелей, Ом.

При питании по двум раздельно включенным кабелям РП— НН очистного забоя, оборудованного струговой установкой или комбайном с одним или двумя совместно пускаемыми двигателями, потери U_ном.р(В) определяются по формуле

где

• Р_ДВ. _к1 — установленная мощность группы электродвигателей, питающихся по первому фидерному кабелю, через который подключен комбайновый или струговый электродвигатель в j-м режиме (без комбайнового или стругового), кВт;

• Р_ДВ._к2 — установленная мощность группы электродвигателей, питающихся по второму фидерному кабелю, кВт;

• R _ф1 Х _ф1— соответственно активное и индуктивное сопротивление первого фидерного кабеля, Ом.

При питании РП—НН такого же очистного забоя по одному или двум параллельно включенным кабелям значение U _ном.р определяется по формуле (15.29), при этом Р_ДВ. _К2 = 0; Р_ДВ._к1 = p_ ; R_ф1 = R _ф; Х _ф1=Х _ф .

При питании РП — НН по двум раздельно включенным кабелям и оборудовании очистного забоя комбайном с двумя раздельно пускаемыми двигателями

где Р_к— мощность одного из двигателей комбайна, кВт.

При раздельном пуске комбайновых двигателей напряжение U _дв.j определяется при пуске второго электродвигателя и нормальной работе первого.

Параметры схемы электроснабжения выбраны правильно, если соблюдаются следующие условия:

для комбайна для струга

В связи с отсутствием каталожных данных о параметрах I_к и соs_к при критическом скольжении двигателей, проверку уровня напряжения на зажимах струговых электродвигателей при перегрузке следует производить по формуле (15.28), сделав допущения о пуске двигателей дальнего привода и нормальной работе двигателей ближнего привода. Если при этом обеспечи­вается условие U _ДВ.j  0,8 U_ном, то проверять уровни напряжения на зажимах электродвигателя при перегрузке (U _ДВ.j  0,85 U_ном) не требуется.

Расчет сети по потере напряжения сводится к определению общей потери напряжения в сети U, которая не должна превышать нормируемых значений. Величина U складывается из следующих составляющих: потеря напряжения в трансформаторе U_Tp; потеря напряжения в фидерном кабеле от трансформатора до РП — НН (магнитной станции) U_ф ; потеря напря­жения в гибком кабеле, питающем наиболее мощный и удаленный двигатель, U_г. При наличии каталожных данных об активном и индуктивном сопротивлениях трансформаторов и кабелей расчет U_тр, U_ф, U_Г не представляет трудностей. Методика расчета приведена в [19, 36].

Если при расчете не обеспечиваются нормируемая величина общей потери напряжения Uи необходимая величина напряжения при пуске (перегрузке), то следует предусматривать:

• увеличение сечения основных жил комбайнового или магистрального (бронированного) кабеля в пределах, допустимых по условиям подключения к сетевым и моторным отделениям коммутационных аппаратов, а также удобства эксплуатации;

• прокладку параллельных магистральных кабелей;

• приближение ПУПП к забою;

• установку ПУПП повышенной (относительно расчетной) мощности.

Во всех случаях необходимо производить технико-экономическое сравнение принимаемых вариантов с учетом наличия необходимого электрооборудования и кабелей.

При значительном удалении ПУПП от РП — НН очистного забоя, оборудованного комбайном с однодвигательным приводом, потери напряжения в фидерном (U_ф) и гибком комбайновом (U_Г) кабелях для минимизации годовых приведенных затрат рекомендуется распределять

в следующих соотношениях:

где

• —допустимые потери в кабельной сети участка, В;

• L_ф, L_Г— длина соответственно фидерного и гибкого кабеля, км.

Расчет участковых кабельных сетей напряжением 1140 В имеет некоторые особенности, которые изложены в [4]. Примеры расчета участковых электрических сетей приведены в [15].