3.2. Проверка кабелей по механической прочности, экономической плотности тока

Проверка выбранных сечений производится по механической прочности, а для высоковольтных кабелей также по экономической плотности тока и по термической стойкости, а затем по потере напряжения,

Таблица 3.1

Экономическая плотность тока

Проводники	Экономическая плотность тока, А/мм2, при продолжительности использования максимума нагрузки, ч/год.
от 1000 до 3000	от 3000 до 5000	более 5000
Кабели с бумажной изоляцией и провода с резиновой, поливинилхлоридной изоляцией с жилами: медными	3,0	2,5	2,0
алюминиевыми	1,6	1,4	1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами: медными	3,5	3,1	2,7
алюминиевыми	1,9	1,7	1,6
Неизолированные провода и шины: медные	2,5	2,1	1,8
алюминиевые	1,3	1,1	1,0

По механической прочности проверяются гибкие кабели по условию:

s  s_доп, (3.3)

где s_доп – минимальное допустимое сечение жилы по условию механической прочности. Для комбайнов допустимое сечение составляет 35мм², конвейеров 16 мм², остальных механизмов 10 мм².

Сечение проводов по экономической плотности тока:

, (3.4)

где j_э – экономическая плотность тока, А/мм² (табл. 3.1)

Если сечение жилы, определенное по этим условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям (термическая и электродинамическая стойкость при токах КЗ, потери и недопустимые отклонения напряжения, механическая прочность, защита от перегрузки), то должно приниматься большее сечение кабеля, отвечающее этим условиям.

3.3. Проверка сети по потере напряжения

Для проверки сети по потере напряжения расчетную схему электроснабжения преобразуют в эквивалентную схему. При этом кабельные ЛЭП (рис. 3.2) представляются в виде последовательно соединенных активного и индуктивного сопротивлений:

; (3.5)

, (3.6)

где R₀ и Х₀ – активное и индуктивное сопротивление 1 км линии, Ом; L  длина линии, км.

Схема замещения трехфазного двухобмоточного трансформатора (рис. 3.3) содержит рабочую ветвь с сопротивлениями Х_т и R_т. Сопротивления определяются с помощью формул

(3.7)

, (3.8)

где Р_к – потери активной мощности в трансформаторе в режиме короткого замыкания; U_к% – напряжение короткого замыкания трансформатора; U_т.н, S_т.н – номинальные напряжения и полная мощность трансформатора.

При этом расчетная схема (рис. 1.1) преобразуется однолинейную схему замещения (рис. 3.4)

Рис. 3.4. Схема замещения расчетной электрической сети.

При этом преобразовании исключаются трансформаторные связи между элементами расчетной схемы. Чтобы полученная схема замещения была эквивалентной, необходимо параметры входящих в нее элементов привести к базовому уровню напряжения. Для упрощения расчетов в качестве базовой ступени принимают ступень, на которой рассчитывается ток КЗ. Приведенные к базовой ступени трансформации параметры электрической схемы замещения вычисляются следующим образом

для кабельных линий:

; (3.9)

, (3.10)

для трансформаторов:

(3.11)

, (3.12)

Выбранные сечения кабелей проверяют по потере напряжения в нормальном и пусковом режимах.

В нормальном режиме

(3.13)

где  потери напряжения соответственно в высоковольтном кабеле, трансформаторе, магистральной линии и в ответвлении, В; U_доп допустимая потеря напряжения:

для U_н = 660 В – U_доп = 33 В;

для U_н = 1140 В – U_доп = 57 В;

для U_н = 3000 В – U_доп = 150 В.

Потеря напряжения в трансформаторе:

,% (3.14)

где  =S_р /S_нт  коэффициент загрузки трансформатора; S_р – расчетная мощность; S_нт – номинальная мощность трансформатора;  активная составляющая напряжения короткого замыкания ( измеряется в киловаттах);  реактивная составляющая напряжения короткого замыкания. Перевод потерь напряжения трансформатора из процентов в вольты осуществляется по формуле:

, В (3.15)

Потеря напряжения в высоковольтном кабеле:

(3.16)

Потеря напряжения в магистральной линии

(3.17)

Потеря напряжения в ответвлении 3, 4, 5

(3.18)

где  номинальный коэффициент мощности двигателя.

Проверка участковой сети в пусковом режиме производится для случая пуска наиболее мощного электродвигателя на участке.

При пуске наиболее мощного двигателя на участке и работе всех остальных двигателей участка напряжение на зажимах пускаемого двигателя

(3.19)

где  напряжение холостого хода трансформатора;

U_нр  потеря напряжения от прочих работающих двигателей на тех участках сети, по которым протекает пусковой ток двигателя, В;

(3.20)

 ток в магистральной линии от всех работающих двигателей, кроме пускаемого, А;

 пусковой ток двигателя, А;

;

 коэффициент мощности двигателя при пуске,

Напряжение на зажимах двигателя должно удовлетворять условию:

в нормальном режиме ;

в режиме пуска мощного двигателя .

Если условие проверки по потере напряжения в нормальном режиме не выполнятся, то необходимо использовать возможность регулировки напряжения путем изменения коэффициента трансформации силового трансформатора на 5%. Тогда выражение (3.13) примет вид

, (3.13)

где U_т% – добавка напряжения равная 5% от номинального напряжения трансформатора.

Если условие проверки по потере напряжения в пусковом режиме не выполнятся, то необходимо увеличить сечение линии или (и) взять более мощную участковую трансформаторную подстанцию, или (и) снизить величину пускового тока двигателей.