Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

М.П. Латышев Проектирование систем электроснабжения участков шахт

.pdf
Скачиваний:
177
Добавлен:
19.08.2013
Размер:
495.84 Кб
Скачать

30

 

Κ Μн.дв

 

 

 

 

Uмин необх. при пуске = 1,1 Uн

=1,1 Uн

K

,

(5.15)

Μ

пуск.дв

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где λ= Мпуск.дв.,н.дв. — номинальная кратность пускового момента, принимается из технических данных проверяемого двигателя;

К минимальная кратность пускового момента электродвигателя, обеспечивающая пуск с места и разгон (достижение номинальной скорости) исполнительного или несущего органа рабочей машины.

Значения К принимают: для комбайнов при пуске под нагрузкой 1,0÷1,2; для скребковых конвейеров 1,2 ÷ 1,5; для ленточных конвейеров 1,2 ÷ 1,4; для вентиляторов и насосов 0,5 ÷ 0,6.

При одновременном пуске электродвигателей многоприводного забойного конвейера или струговой установки минимальное напряжение на зажимах двигателей дальнего привода должно быть:

для приводов без гидромуфт

 

 

 

 

 

 

 

 

Uмин.необх. при пуске 1,1 Uн

n К

 

 

;

(5.16)

(n д + nб β2пуск)

Мпуск.дв

 

Мн.дв

 

 

 

 

для приводов с гидромуфтами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uмин.необх. при пуске К М н.гидр,

 

 

 

(5.17)

где Мн.гидр номинальный момент гидромуфты, Нм; К минимальная кратность пускового момента, обеспечивающего запуск с места и разгон, т.е. достижение установившейся скорости исполнительного или несущего органа рабочей машины (для забойных конвейеров К = 1,2-1,5; меньшее значение относится к нормальному пуску, большее к пуску под нагрузкой; для струговых установок можно применять К = 1,2.

βпуск = Uпуск. б / U пуск. д ,

где Uпуск.б , Uпуск.д фактическое напряжение на зажимах электродвигателей при пуске соответственно ближнего и дальнего приводов, определяют по формуле (5.25), В; nб, nд – число электродвигателей конвейера (струговой установки) соответственно в ближнем и дальнем приводах.

Следует также особо подчеркнуть, что проверку кабельной сети по пусковому режиму и режиму опрокидывания производят по самому тяжелому режиму нагрузки сети. Считается, что наиболее мощный и удаленный двигатель запускается (опрокидывается) и при этом потребляет пусковой (критический) ток, а двигатели меньшей мощ-

31

ности включены в сеть и потребляют номинальный ток. Следовательно, при определении фактического напряжения на зажимах двигателя в пусковых или опрокидных режимах необходимо учитывать потери напряжения в элементах сети:

а) от номинальных токов нормально работающих двигателей меньшей мощности;

б) от пусковых токов пускаемых или опрокидывающихся двигателей большей мощности.

Фактическое напряжение у двигателя комбайна при пуске рекомендуется определять по формуле

Uфакт.при.пуске =

Uх

−∆Uн.р.

(5.18)

1

+∆Uп

 

 

 

где Uх напряжение холостого хода трансформатора (400; 690; 1200 В); Uн.р. потеря напряжения в сети от нормально работающих двигателей в тех участках сети, через которые получает питание комбайновый электродвигатель, В; Uп потеря напряжения в участках сети, через которые получает питание пускаемый комбайновый двигатель, от собственных пусковых токов (в относительных единицах).

Общая потеря напряжения в элементах сети от нормально работающих двигателей определяется как сумма, т.е.

Uн.р. = ∆Uт.н.р. +∆U1н.р. +∆U2н.р. + +∆Uiн.р. (5.19)

где Uт.н.р.;U1н.р.;U2н.р. ;Uiн.р. потеря напряжения в элементах сети от нормально работающих двигателей соответственно в трансформаторе и отдельных отрезках кабеля, которая определяется:

U

т.н.р.

 

= Κз

[(Ρ

+ +Ρ

 

 

)(Χ

т

+R

т

)]103

; (5.20)

 

 

 

Uн

 

1н.р.

 

2н.р.

 

 

м.н.р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

1.н.р.

= Κз

[(Ρ

+ +Ρ

 

)(Χ

1

 

+R

) ] 103

; (5.21)

 

 

Uн

 

1н.р.

 

2н.р.

 

 

м.н.р.

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

2.н.р.

= Κз

[(Ρ

 

+ +Ρ

 

)(Χ

2

+R

2

) ] 103 ;

(5.22)

 

 

 

U

н

2н.р.

 

м.н.р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

i.н.р.

= Κз

[(Ρ

 

)(Χi +Ri)

] 103

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.23)

 

 

 

Uн

м.н.р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Кз= 0,85.

Потерю напряжения (в относительных единицах) от пусковых токов определяют:

32

Uп = 3

n Iпуск

(R cos ϕпуск + X sinϕпуск ),

(5.24)

Uном

 

 

 

где n – количество одновременно пускаемых электродвигателей; Iпуск - пусковой ток; ΣR,ΣХ соответственно активное и индуктивное суммарное сопротивление сети до зажимов пускаемого двигателя;

сosϕпуск= 0,5 коэффициент

мощности при

пуске

двигателя;

sinϕпуск= 0,866.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2K.Р

Мк

ХТ, RT

 

 

 

 

 

 

 

 

TV

X1, R1

X2, R2

Xi, Ri

Xк, Rк

 

 

∆U1H.P

 

∆U2H.P

 

∆UiH.P

 

 

 

∆UT.H.P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М1

М2

Мi

Мк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1H.P

P2H.P

PM H.P

 

P1K.Р

Рис. 5.1. Расчетная схема с одним (двумя) запускаемыми двигателями комбайна и «М» нормально работающими двигателями: Р1 н.р., Р2 н.р., Р м.н.р. – активная номинальная мощность нормально работающих двигателей; Р1 к.р., Р2 к.р. – номинальные мощности пускаемых двигателей комбайнов; Хт, Rт; Х1, R1; R2, Xi; Ri, Xк; Rк - соответственно индуктивные и активные сопротивления участков сети, через которые питаются пусковые двигатели; Хт, Rт - трансформатор; X1... Хi; R1.. Ri - отрезки кабелей до места подключения кабеля комбайна; Хк, R к - комбайновый кабель.

Для многодвигательного конвейера или струговой установки фактическое напряжение при пуске на зажимах дальних двигателей можно определить по формуле

Uфакт.при.пуске.д. =

 

 

Uх −∆Uн.р.

,

(5.25)

1

+∆U п.д. +∆U п.б.

 

 

 

гдеU п.д. — потеря напряжения в элементах сети от пусковых токов дальних двигателей; U п.б. — то же, но от ближних двигателей.

Потерю напряжения в сети от пусковых токов дальних и ближних двигателей в относительных единицах определяют:

U п.д. = 3

nд(б)Ιпуск

(ΣR д(б) cos ϕпуск +ΣΧд(б) sin ϕпуск) , (5.26)

Uном

 

 

33

где nд(б) — соответственно количество дальних (ближних) электродвигателей; ΣR д(б) ,ΣΧд(б) — суммарное сопротивление сети до за-

жимов дальних двигателей (ближних).

P4K.Д.

P2K.б Мк

ХТ, RT

X1, R1

X2, R2

Xi, Ri

Xк, Rк

Xд, Rд

∆U1H.P

∆U2H.P

∆UiH.P

 

 

 

∆UT.H.P

М1

М2

Мi

Мк

 

 

 

P1H.P

P2H.P

 

PM H.P

P1K.б

P3K.Д.

Рис.5.2. Расчетная схема с многодвигательным конвейерным (струговым) приводом, включаемым в сеть одновременно, и «М» нормально работающими двигателями: Р1н.р., Р2н.р., Рмн.р. — активная номинальная мощность нормально работающих двигателей; Р1к.б., Р2к.б. — номинальная мощность ближних электродвигателей конвейера; Р3к.д., Р4к.д. — то же дальних электродвигателей конвейера; Хт, Rт; X1, R1; X2, R2; Xi, Ri; Хк, Rк –– индуктивные и активные сопротивления участков сети, через которые питаются пускаемые двигатели конвейера; Хд, Rд — сопротивления кабеля, питающего дальние двигатели конвейера; Uт.н.р, U1н.р., Uiн.р.— потеря напряжения в элементах сети от нормально работающих двигателей в трансформаторе и на отдельных отрезках кабеля.

Применительно к рис. 5.2 сопротивления элементов сети, входящие в формулу (5.26), определяют:

ΣR д = R Т + R1

+ R 2

+ + R i + R k + R д ;

(5.27)

ΣΧд = ΧТ + Χ1

+ Χ2

+ + Χi + Χк + Χд;

(5.28)

ΣR б = R Т + R1 + R 2

+ + R i + R k ;

(5.29)

ΣΧб = ΧТ + Χ1

+ Χ2

+ + Χi + Χк .

(5.30)

Условием проверки кабельной сети на опрокидывание наиболее мощного и удаленного двигателя является соотношение:

Uфакт.при.опр Uмин.необх.при.опр.

(5.31)

За величину минимально необходимого напряжения, обеспечивающего устойчивую работу двигателя, принимают 0,85 Uном. С учетом этого

34

Uфакт.при.опр. 0,85Uном = Uмин. необх. при опр..

(5.32)

Фактическое напряжение у двигателя при опрокидывании (критическом скольжении) независимо от исполнения обмотки ротора вычисляют по формуле

Uфакт.при.опр =

 

 

 

 

Uх −∆Uн.р.

 

.

 

(5.33)

 

3 n

Ιпуск

 

 

 

 

1+

 

(ΣR +ΣΧ)

 

 

 

 

 

2Uн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для многодвигательного конвейера или струговой установки и

с учетом рис. 5.2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uфакт.при.опр

=

 

 

Uх −∆Uн.р.

 

,

(5.34)

1

+∆U к.д +∆U к.б.

 

 

 

 

 

 

 

где U к.д.— потеря напряжения в сети от критического тока дальних

двигателей в относительных единицах; U к.б. — то же, но ближних

двигателей.

 

 

3 nд

Ιпуск

 

 

 

 

U кд =

 

 

(ΣR Д +ΣΧД ).

(5.35)

 

 

 

 

2U

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрешается проверка сети по допустимому напряжению на зажимах комбайнового (стругового) электродвигателя в одном из режимов (пуск или опрокидывание двигателя), при котором потеря напряжения наибольшая относительно допустимой для данного режима.

Если при расчете не обеспечивается необходимая величина напряжения в каком-либо из режимов, то следует предусматривать:

-увеличение сечения основных жил комбайнового или магистрального (фидерного) кабеля в пределах, допустимых по условиям подключения к сетевым и моторным отделениям коммутационных аппаратов;

-прокладку параллельных магистральных кабелей;

-приближение ПУПП к забою;

-установку ПУПП повышенной (относительно расчетной) мощности.

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

35

5.3. Проверка кабелей по термической стойкости токам короткого замыкания

Данный раздел выполняют после расчёта токов короткого замыкания (разд. 6).

Проверку кабельной сети по термической стойкости осуществляют в целях обеспечения пожаробезопасности кабелей при коротких замыканиях в сетях. Выделившееся при к.з. тепло не успевает рассеиваться в окружающую среду и производит нагрев только массы металла проводника. Если масса, а следовательно, и теплоемкость металла окажутся недостаточными, то за время действия защит токи к.з. нагревают провод до такой температуры, при которой могут произойти разрушение изоляции, расплавление металла проводника и загорание провода или кабеля.

Суть проверки проводников по термической стойкости заключается в том, чтобы подобрать сечение проводника, а следовательно, и теплоемкость массы металла такой величины, чтобы за время действия защит ток к.з. не нагревал проводник сверх допустимой температуры.

Существует несколько методов проверки. Наиболее простым является метод, по которому определяется минимальное допустимое сечение проводника, которое обеспечивает термическую стойкость. Это сечение сравнивается с ранее выбранным сечением проводника.

Условием положительной проверки является:

 

S выб. S мин. доп .

(5.36)

Минимально допустимое сечение проводника определяют, мм2:

S мин. доп =α Ιк.з

(3) t n ,

(5.37)

где α − коэффициент термической стойкости (определяют по табл. 5.4); Iк.з(3) ток трёхфазного короткого замыкания в конце проверяемого кабеля, кА; tn приведенное время или время действия максимальной токовой защиты, с.

Для автоматических выключателей с встроенными выключателями А3700 tn = 0,05 с. При токах к.з. свыше 5 кА приведенное время снижается до 0,015 с за счет проявления токоограничивающего эффекта.

36

Таблица 5.5 Значение коэффициента термической стойкости

Материал и тип проводника

α

Допустимая темпе-

ратура нагрева, о С

Кабели медные

7

250

Кабели алюминиевые

12

250

Провода, шинопроводы медные

6

300

Провода, шинопроводы алюминиевые

11

200

Провода, шинопроводы стальные

15

400

Приведенное время отключения для КРУВ-6 0,12÷0,17с. Большое время относится к ячейкам, установленным в ЦПП, меньшее - к ячейкам, установленным в РПП - 6.

Если по условиям проверки сечение окажется недостаточным, то следует предусмотреть меры по снижению токов к.з., повышению быстродействия защитной аппаратуры либо применять кабель большего сечения.

5.4.Проверка низковольтной кабельной сети на величину ёмкости фаз относительно земли

Согласно ПБ общая длина кабелей, присоединенных к одному или параллельно работающим трансформаторам, должна ограничиваться емкостью относительно земли величиной не более 1мкФ на фазу.

Суммарную емкость кабельной сети одного трансформатора можно определить по формуле

n

 

СΣ = (1,02 ÷1,05)Κc Ci Li ; мкФ / фаза

(5.38)

1

 

где 1,02 ÷ 1,05 коэффициент, учитывающий емкость электрических аппаратов и электродвигателей; Ci – емкость жилы i-го кабеля (одной фазы) относительно земли (экрана) при температуре 20оС, мкФ/км; для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией емкость жил кабелей принимается согласно табл. 5.5, а для бронированных с бумажной изоляцией по табл. 5.6; Li длина i-го отрезка кабеля, км; n количество отрезков кабеля; Кс поправочный коэффициент на темпе-

37

ратуру окружающей среды и предварительную загрузку кабеля, который можно определить согласно табл. 5.7.

Емкость кабелей типа КГВЭУШ с расщепленной основной жилой удваивается.

Результатом проверки должно быть соблюдение условия C≤1, мкФ /фазу. Если данное условие не соблюдается, то необходимо сокращать протяжённость кабельной сети или разукрупнить сеть, запитав ее от двух трансформаторов (ПУПП).

Таблица 5.6 Емкость кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией

,

Емкость (мкФ/ км ) при температуре 20 о С основной жилы по отно-

шению к индивидуальному экрану заземляющей жилы кабеля

 

 

 

 

 

 

 

 

2

шахтного гибко-

шахтного гибко-

особо гибкого

ЭВТ на на-

Сечение основнойжилы мм

го КГЭШ на на-

го повышенной

 

 

пряжение, В

пряжение до

 

 

 

 

прочности с

 

 

 

 

1140 В, повы-

 

 

до

 

ПВХ изоляцией

КОГЭШ

КОГВЭШ

6000

 

шенной прочно-

КГВУЭШ

 

 

1140

 

 

сти КГЭУШ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

-

-

0,225

0,24

-

-

2,5

-

-

0,275

0,295

-

-

4

0,245

-

0,355

0,37

-

-

6

0,27

2 × 0,255

0,43

0,455

-

-

10

0,345

-

-

-

-

-

16

0,365

2 × 0,49

-

-

0,36

0,24

25

0,42

2 × 0,69

-

-

0,43

0,305

35

0,465

2 × 1,08

-

-

0,49

0,345

50

0,605

-

-

-

0,56

-

70

0,675

-

-

-

0,655

-

95

0,695

-

-

-

0,75

-

120

-

-

-

-

0,77

-

Таблица 5.7 Емкость бронированных кабелей с бумажной изоляцией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжение,

 

Емкость (мкФ/ км) при сечении, мм 2

 

кВ

10

16

25

35

50

70

95

120

150

1

0,2

0,22

0,28

0,29

0,35

0,4

0,43

0,45

0,48

6

0,11

0,13

0,16

0,17

0,2

0,22

0,24

0,26

0,29

10

-

0,13

0,15

0,15

0,16

0,17

0,19

0,21

0,25

38

Таблица 5.8 Поправочный коэффициент Кс для кабелей с медными жилами

в зависимости от загрузки кабеля и температуры окружающей среды

 

Длительно

Температура окружаю щей

 

Значения поправочного коэффициента Кп

 

допусти-

С

 

 

при значениях β

 

 

 

мая тем-

о

 

 

 

 

 

 

 

Кабель

среды,

 

 

 

 

 

 

 

пература

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

 

 

нагрева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жил, оС

 

 

 

 

 

 

 

С поливи-

65

10

 

0,989

1,036

1,093

1,16

1,24

1,328

1,427

20

 

1,068

1,107

1,154

1,21

1,274

1,346

1,427

нилхлорид-

 

30

 

1,148

1,178

1,215

1,258

1,308

1,364

1,427

ной

 

10

 

0,996

1,048

1,11

1,184

1,27

1,36

1,475

изоляцией

70

20

 

1,076

1,119

1,171

1,233

1,304

1,384

1,475

 

 

30

 

1,156

1,19

1,232

1,277

1,338

1,402

1,475

С резиновой

75

10

 

0,998

1,028

1,054

1,087

1,126

1,17

1,22

20

 

1,035

1,055

1,078

1,108

1,141

1,178

1,22

изоляцией

 

 

30

 

1,069

1,085

1,105

1,128

1,155

1,186

1,22

 

 

 

5.5.Проверка активного сопротивления изоляции участковой сети относительно земли

Эта проверка необходима с целью обеспечения возможности работы сети без частых отключений из-за срабатывания реле утечки при снижении общего сопротивления сети участка относительно земли.

Устойчивая работа сети возможна лишь в том случае, если фактическое активное сопротивление ее изоляции rф относительно земли в 1,5-2 раза превышает уставку критического сопротивления rкр применяемого аппарата защиты от утечек.

Исследованиями установлено, что реальное сопротивление изоляции элементов электрических схем электроснабжения в подземных условиях целесообразно принимать следующей величины:

ra 3МОм/фаза — сопротивление изоляции любого аппарата; rк 3 МОм/фаза — сопротивление изоляции кабеля (любого типа) независимо от его длины;

rдз 3 МОм/фаза — сопротивление изоляции электродвигателя добычного или проходческого комбайна;

rд 6 МОм/фаза — сопротивление изоляции электродвигателя любой другой машины;

39

rТ 9 МОм/фаза — сопротивление изоляции вторичной обмотки трансформатора 6000 / 380-660 В или первичной обмотки трансформатора 380-660 / 127 В.

Фактически ожидаемое сопротивление изоляции сети относительно земли может быть определено из выражения:

rф=

 

 

 

 

1 103

 

 

 

 

 

 

,

кОм

,

(5.39)

 

nдз

+

nд

+

n

а

+

n

т

+

n

к

 

фазу

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

r

 

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дз

 

д

 

а

 

т

 

к

 

 

 

 

 

где nдз количество электродвигателей на добычных (забойных) и проходческих машинах; nд количество электродвигателей на других машинах; nа – количество пусковых и распределительных аппаратов как в отдельных оболочках, так и встроенных в передвижных подстанциях и магнитных станциях; nт – количество трансформаторов; nк – количество кабелей, проложенных на участке (независимо от их длины).

При определении величины изоляции сложного электрооборудования следует иметь в виду, что магнитная станция состоит из двух автоматических выключателей (nа = 2), трансформатора 660-33 В (nт = 1) и контакторов (для МСВ nа = 6), а передвижная подстанция – из трансформатора (nтр =1), автоматического выключателя и реле утечки (nа =2).

Нормально рассчитанная сеть должна удовлетворять соотноше-

нию:

rф

1,5,

(5.40)

r

 

 

кр

 

 

где rкр уставка критического сопротивления реле утечки. Критическое сопротивление изоляции относительно земли при-

нимается 50 кОм/фаза в сетях 1140 В; 30 кОм/фаза в сетях 660 В; 10,5 кОм/фаза в сетях 380 В и 3кОм/фаза в сетях 127 В.

При соотношении rф к rкр меньше 1,5 необходимо делать разукрупнение сети, т. е. разделить сеть на две части и запитать от отдельных трансформаторов.

6. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания (к.з.) осуществляется с целью определения минимального значения тока двухфазного к.з. Iкз(2),

Соседние файлы в предмете Электроэнергетика и электроснабжение