3.4Выбор 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. При наличии на одной машине или агрегате нескольких одновременно ра­ботающих электродвигателей и питания их по одному кабелю, рабочий ток его определяется как сумма номинальных токов электродвигателей.

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
1	1	15,4	КГЭШ – 3×16+1×10	105	50
2	1	6,7	КГЭШ – 3×16+1×10	105	30
3	1	8,7	КГЭШ – 3×16+1×10	105	150
4	0,73	204	КГЭШ – 3×95+1×10	290	300
5	1	65,7	КГЭШ – 3×16+1×10	105	50
6	1	65,7	КГЭШ – 3×16+1×10	105	50
7	1	16,54	КГЭШ – 3×16+1×10	105	70
8	1	16,54	КГЭШ – 3×16+1×10	105	70
9	1	130	КГЭШ – 3×70+1×10	250	100
10	0,58	308	2КГЭШ – 3×50+1×10	400	170
11	1	32,5	КГЭШ – 3×16+1×10	105	80
12	1	32,5	КГЭШ – 3×16+1×10	105	10
13	1	260	КГЭШ – 3×95+1×10	290	90
14	1	130	КГЭШ – 3×25+1×10	136	90

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: ΔU_Σ = ΔU_тр+ ΣΔU_k, В, (3.9)

где ΔU_тр – потери напряжения в трансформаторе, В;

ΣΔU_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: ΔU_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
1	КГЭШ – 3×16+1×10	50	1,32	0,075	0,066	0,00375
2	КГЭШ – 3×16+1×10	30	1,32	0,075	0,0396	0,00225
3	КГЭШ – 3×16+1×10	150	1,32	0,075	0,198	0,01125
4	КГЭШ – 3×95+1×10	300	0,223	0,075	0,0669	0,0225
5	КГЭШ – 3×16+1×10	50	1,32	0,075	0,066	0,00375
6	КГЭШ – 3×16+1×10	50	1,32	0,075	0,066	0,00375
7	КГЭШ – 3×16+1×10	70	1,32	0,075	0,0924	0,00525
8	КГЭШ – 3×16+1×10	70	1,32	0,075	0,0924	0,00525
9	КГЭШ – 3×70+1×10	100	0,302	0,075	0,0302	0,0075
10	2КГЭШ – 3×50+1×10	170	0,423/2	0,075/2	0,03596	0,00638
11	КГЭШ – 3×16+1×10	80	1,32	0,075	0,1056	0,006
12	КГЭШ – 3×16+1×10	10	1,32	0,075	0,0132	0,00075
13	КГЭШ – 3×95+1×10	90	0,223	0,075	0,02007	0,00675
14	КГЭШ – 3×25+1×10	90	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.

Параметры схемы электроснабжения должны обеспечивать на зажимах запускаемого наиболее мощного и удаленного электродвигателя уровень напряжения, достаточный для его трогания с места и разгон.

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;

Σr, Σx – соответственно суммарные активные и индуктивные

сопротивления трансформатора, магистрального кабеля, по которым

проходит пусковой ток запускаемого электродвигателя;

– 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;

– пусковой и распределительной аппаратуры, бронированных и гибких ка­белей любой длины – 1 МОм/фазу.

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

Обозначение по схеме	Принятый тип кабеля	Длина L, м	Средняя величина ёмкости, мкФ/км	Ёмкость кабеля, мкФ/фазу
1	КГЭШ 3×16+1×10	50	0,365	0,01825
2	КГЭШ 3×16+1×10	30	0,365	0,01095
3	КГЭШ 3×16+1×10	150	0,365	0,05475
4	КГЭШ 3×95+1×10	300	0,695	0,2085
5	КГЭШ 3×16+1×10	50	0,365	0,01825
6	КГЭШ 3×16+1×10	50	0,365	0,01825
7	КГЭШ 3×16+1×10	70	0,365	0,02555
8	КГЭШ 3×16+1×10	70	0,365	0,02555
9	КГЭШ 3×70+1×10	100	0,675	0,0675
итого				0,44755
10	2КГЭШ 3×50+1×10	170	0,605×2	0,2057
11	КГЭШ 3×16+1×10	80	0,365	0,0292
12	КГЭШ 3×16+1×10	10	0,365	0,00365
13	КГЭШ 3×95+1×10	90	0,695	0,06255
14	КГЭШ 3×25+1×10	90	0,42	0,0378
итого				0,3389