авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

«Г.М. Авсеев А.Ф. Алексеенко И.Л. Гармаш СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ГОРНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ Допущено Министерством угольной ...»

-- [ Страница 4 ] --

При питании по одному кабелю двух-трех ПУПП ток его нагрузки IВН = (0,9-1,0)Iт. ВН (2.80) где Iт. ВН — сумма номинальных токов обмоток высшего напряжения питаемых ПУПП, А.

Если температура окружающей среды отлична от 25°С, то следует вводить поправочный коэффициент на температуру окружающей среды.

Расчетное значение тока нагрузки высоковольтного кабеля (А) с учетом температуры ок ружающей среды I'ВН = IВН/kt (2.81) где kt — температурный коэффициент, зависящий от двух параметров: длительно допустимой тем пературы силовых жил кабеля при их полной номинальной загрузке (°С), определяемой типом изоляции и конструкцией кабеля, и температуры окружающей среды;

kt принимается по прил.

2.13, 2.14.

По расчетному току нагрузки по таблице допустимых нагрузок для кабелей выбирают се чение кабеля из условия Isн I'ВН (2.82) где Isн — длительно допустимый по нагреву ток нагрузки кабеля при t = 25°С, А, соответствую щий его номинальному сечению силовой жилы sном, мм2.

Выбранное по длительно допустимому току нагрузки сечение кабеля проверяют по терми ческой стойкости по прил. 2.15 из условия Iп I(3)к (2.83) где Iп - предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле, А;

I(3)к - ток трехфазного к.з. в начале проверяемого кабеля, А (или кА).

Предельно допустимый кратковременный ток к.з. в кабеле зависит от типа защищающего кабель аппарата. Обычно сечение кабеля по термической стойкости выбирают одновременно с ти пом защитного аппарата.

Если загрузка кабеля и температура окружающей среды отличны от значений, приведенных в прил. 2.15, кабель на термическую стойкость проверяют из условия kC (2.84 ) Iп = з s tп где kз - коэффициент, учитывающий загрузку кабеля до момента к.з. и температуру окружающей среды, определяется по прил. 2.16 в зависимости от длительно допустимой температуры силовых жил (°С), температуры окружающей среды (°С) и коэффициента загрузки кабеля.

Коэффициент загрузки кабеля I фк (2.85) к = k t I sн где Iфк — фактический ток нагрузки кабеля, А;

С — коэффициент, учитывающий конечную тем пературу нагрева жил и напряжение кабеля. Для кабелей с бумажной изоляцией при напряжении до 10 кВ С = 134, для кабелей с бумажной изоляцией при напряжении до 3 кВ С = 125, для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией С = 105, для гибких кабелей с резиновой изоляцией С = 101;

s выбранное сечение жилы кабеля, мм2;

tn - приведенное время (с) отключения защитного аппарата, tп = 0,120,17 для ячеек ЯВ-6400, КРУВ-6 и 02-0,25 - для ячеек РВД-6. Большее время относится к ячейкам, установленным в ЦПП, меньшее к ячейкам, установленным в РПП-6.

В низковольтной сети для автоматических выключателей АВ-200 и АВ-320 и передвижных подстанций со встроенными выключателями А3700 tп = 0,05 с (при токах к.з. свыше 5 кА для ав томатов АВ-200 и свыше 8 кА для автоматов АВ-320 tn = 0,015 с);

для автоматических выключате лей АФВ-1А, АФВ-2А и АФВ-3 и передвижных подстанций со встроенными выключателями АВМу tn =0,1 с.

Без учета коэффициента kз минимальное сечение кабеля (мм2), удовлетворяющее условию термической стойкости, может быть определено по формуле (1.30), в которой I(3)к — I — ток трехфазного к.з. (А) в начале проверяемого кабеля (установившееся значение) для одиночных ка белей;

для пучка из двух или более параллельно включенных кабелей - ток трехфазного к.з. непо средственно за пучком (сквозной ток к.з.) Высоковольтный кабель по термической стойкости с медными жилами сечением 25 мм2 и более и мощности к.з. на шинах РПП-6 не свыше 50 MB·А проверять не требуется. Проверке под лежат кабели с сечением жил, меньшем 25 мм2, а также кабели, независимо от сечения, при мощ ности к.з. на шинах РПП-6, превышающей 50 MB·А.

Сечение жилы кабеля по допустимой потере напряжения (мм2) 3I ВН L cos ср (2.86) s= U доп где IВН — расчетный ток электроприемника, A;

L — длина высоковольтного кабеля, м;

cosср — средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников подстанции;

Uдоп - допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабеле, В. Потеря напряжения в высоковольтном кабеле, проложенном от ЦПП до ПУПП, не должна превышать 150 В при напряжении 6 кВ;

при наличии промежуточного высоковольтного распредпункта (РПП-6) это значение распределяется пропор ционально расстояниям от ЦПП до РПП-6 и от РПП-6 до ПУПП;

- удельная проводимость меди, м/(Ом·мм2);

принимается = 1/ = 50 м/(Ом·мм2), что соответствует температуре жил кабеля около 65°С.

Сечение жилы высоковольтного кабеля (мм2) по экономической плотности тока определя ют по формуле (1.40). Окончательно принимается большее из полученных сечений кабеля.

Задача 2.47. Рассчитать сечение и выбрать марку высоковольтного кабеля, питающего уча стковую трансформаторную подстанцию ТСШВП-630/6-0,69, если длина высоковольтного кабеля L = 980 м. Расчетная мощность трансформатора подстанции близка к номинальной. Глубина шах ты 200 м. Передвижная трансформаторная подстанция питается от высоковольтной ячейки КРУВ 6, установленной в ЦПП. Мощность к.з. на шинах ЦПП S(3)к = 50 MB·A.

Решение. Ток нагрузки высоковольтного кабеля (А), питающего подстанцию ТСШВП 630/6-0,69, по формуле (2.78): IВН = 1,1Iт. ВН Значение номинального тока трансформатора подстанции берется из технической характе ристики по справочным данным (см. прил. 2.3 и 2.5): Iт. ВН = 60,6 А.

Это же значение можно определить и по формуле (2.79):

S I т.ВН = т.ном = = 60,69 А.

3U ном 1,73 Расчетное значение тока в высоковольтном кабеле с учетом температурного коэффициента определяется следующим образом. При отсутствии данных о температуре воздуха в подземных выработках можно ориентировочно принимать температуру при глубине шахты до 100 м - 15°С, от 100 до 200 м - 20°С, от 200 до 450 м - 25°С и свыше 450 м - 30°С. Для рассматриваемой задачи t = 20°С.

Принимаем кабель марки ЭВТ-6000.

Для кабеля этого типа по прил. 2.13 находим допустимую температуру нагрева жил при на пряжении 6 кВ, она равна 65°С.

По прил. 2.14 для нормируемой температуры жил, равной 65°С, и температуры окружаю щей среды 20°С находим температурный коэффициент kt = 1,06.

Тогда I'BH = 66,66/1,06 = 62,88 А.

По прил. 2.8 и 2.17 допустимых токовых нагрузок для кабеля ЭВТ-6000 для расчетного то ка I'BH = 62,88 выбираем стандартное сечение кабеля sном = 25 мм2.

Выбранное по нагреву сечение жилы кабеля допускает нагрузку Isн = 90 А.

Для полученного сечения кабеля проверка на термическую стойкость не требуется, однако проиллюстрируем, как это выполняется.

Коэффициент загрузки кабеля по формуле (2.85) I фк 60, к = = = 0, k t I sн 1,06 По прил. 2.16 для к = 0,63 для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией для температуры окружающей среды 20°С находим коэффициент к3, пользуясь линейной интерполяцией, 1,16 1, (0,63 0,6 ) = 1,148.

k З = 1, 0,7 0, Предельно допустимый кратковременный ток к.з. (А) в кабеле по формуле (2.84) k Cs Iп = з tп С = 105 для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией;

tп = 0,17 с для КРУВ-6, располо женной в ЦПП;

1,148 105 Iп = = 7314,3 А.

0, Ток трехфазного к.з. в начале проверяемого кабеля I(3)к (на шинах ЦПП) 50 10 S к(3) Iк = = = 4816,95 А;

( 3) 3U ном 1,73 I п = 7314,3 А I к3) = 4816,95 А ( Выбранное сечение кабеля соответствует условию термической стойкости. Минимальное сечение кабеля, соответствующее условию термической стойкости по упрощенной формуле (1.30) I к( 3) t п 4816,95 0, s = = 18,9 мм 2.

C Выбранное ранее сечение 25 мм 18,9 мм2.

Сечение кабеля по допустимой потере напряжения по формуле (2.86) 3I ВН L cos ср 1,73 60,6 980 0, s= = = 8,21 мм 2.

U доп 50 По допустимой потере напряжения стандартное сечение 16 мм2.

Сечение (мм2) жилы кабеля по экономической плотности тока sэк = IВН/j Для шахт время использования максимальной нагрузки обычно Тmax = 4000 ч. По табл. 1. для Тmax = 30005000 ч для кабелей с медными жилами и пластмассовой изоляцией j = 3,1 А/мм2.

Стандартное сечение sном = 25 мм.

Таким образом, окончательно принимается кабель ЭВТ-6000-325 с номинальным сечени ем жилы 25 мм2 и длительно допустимым током нагрузки 90 А. Согласно прил. 2.17 для этого типа кабелей допустимые токи нагрузки должны быть снижены на 10 % по сравнению с табличными, т.е. допустимый ток нагрузки составит 90·0,9 = 81 А (см. прил. 2.8).

2.4.2. Расчет и выбор кабелей сети низшего напряжения Сечение магистрального (фидерного) кабеля от передвижной трансформаторной подстан ции (ПУПП) до распределительного пункта низшего напряжения (РПП-НН) выбирают из условия Isн Iф (2.87) где Isн — длительно допустимый ток кабеля по нагреву (А) при 25°С, соответствующий его номи нальному сечению;

Iф — фактический ток нагрузки магистрального кабеля, А.

При температуре окружающей среды, отличной от 25°С, следует вводить поправочный температурный коэффициент.

Если условию Isн Iф не удовлетворяет ни один кабель максимально возможного сечения, то к прокладке принимают два параллельно или раздельно включенных кабеля.

При параллельном включении кабелей суммарное сечение жилы определяют из условия 2 Isн Iф (2.88) При раздельном включении кабелей, питающих две группы токоприемников одного рас предпункта или два отдельных РПП-НН, сечение силовой жилы каждого из кабелей определяют из условия Isн Iф по формуле (2.77), причем значение kc рассчитывают для каждой группы потре бителей.

Сечение гибких кабелей однодвигательных электроприемников участка предварительно выбирают исходя из длительно допустимой нагрузки по нагреву номинальным током Iном согласно условию Isн Iном (2.89) При питании по одному кабелю нескольких одновременно работающих электродвигателей сечение кабеля выбирают по сумме номинальных токов этих электродвигателей Isн Iном (2.90) Сечение гибкого кабеля для питания комбайнов с двумя электродвигателями равной мощ ности определяют из условия: для двигателей с водяным охлаждением Isн 2Iном (2.91) для двигателей с воздушным охлаждением Isн 2Iном. час (2.92) где Iном - номинальный ток комбайнового электродвигателя с водяным охлаждением, А;

Iном. час — номинальный ток комбайнового электродвигателя с воздушным охлаждением в часовом (s2) ре жиме, А.

При питании многодвигательных забойных конвейеров и стругов от двух пускателей сече ния кабелей, проложенных к каждому приводу, определяют из условия Isн Iном, а при питании от одного аппарата — из условия Isн nIном (2.93) где Iном - номинальный ток одного электродвигателя, А;

п - число электродвигателей.

Для проходческих комбайнов и погрузочных машин с многодвигательным приводом фак тический ток нагрузки питающего кабеля определяют по формуле (2.77), в которой Руст - уста новленная мощность электродвигателей проходческой машины, кВт;

kс — коэффициент спроса группы электродвигателей машины;

cosср — средневзвешенный коэффициент мощности.

По механической прочности сечение гибких кабелей выбирается согласно табл. 2.15.

Таблица 2. Сечения гибких кабелей, наиболее часто применяемых в практике для участковых электро приемников Сечение, мм Потребитель минимальное максимальное Мощные комбайны, очистные и проходческие комплексы 50 Угольные и проходческие комплексы 35 Врубовые машины 25 Ленточные конвейеры с индивидуальным приводом 16 Скребковые конвейеры с индивидуальным приводом 10 Скребковые конвейеры с многодвигательным приводом 25 Колонковые электросверла 4 Ручные электросверла 2,5 Осветительная магистраль 4 Отводы к светильникам и кнопкам 2,5 Для токоприемников, не приведенных в табл. 2.15, минимальное сечение силовых кабелей по механической прочности рекомендуют принимать:

10 мм2 - для механизмов, смонтированных на специальных тележках в составе общего энергопоезда;

16 мм2 - для питания отдельно установленных, периодически перемещаемых механизмов.

Сечение фидерного кабеля и гибких кабелей по термической стойкости проверяют анало гично сечению высоковольтных кабелей.

Из полученных значений сечения кабеля, определенных по длительно допустимому току нагрузки и термической стойкости (а для гибких также и механической прочности), принимают большее сечение, которое проверяют по допустимой потере напряжения в нормальном и пусковом режимах.

По потере напряжения в пусковом режиме имеет смысл проверять фидерный кабель, пи тающий РПП-НН, и гибкий кабель наиболее мощного и удаленного токоприемника.

Сечение фидерного кабеля (мм2) по допустимой потере напряжения в нормальном режиме 3I ф kLф cos ср (2.94 ) s= U доп.ф где Iф — ток в фидерном кабеле, А;

k — коэффициент, учитывающий относительное значение ин дуктивного сопротивления кабеля;

при cosср = 0,60,7 и сечениях рабочей жилы 4-70 мм2 k = 11,3, а при сечениях рабочей жилы 70-150 мм2 k = 1,21,6 для гибких и бронированных кабелей напряжением до 1000 В;

Lф — длина фидерного кабеля, м;

cosср — средневзвешенный коэффици ент мощности токоприемников участка;

= 50 м/(Ом·мм2) — удельная проводимость меди при 65°С;

Uдоп.ф — допустимая потеря напряжения в фидерном кабеле, В;

(2.95) U доп. ф = U U т.ном U г где U — общее допустимое значение потери напряжения в низковольтной сети участка от трансформатора до наиболее мощного и удаленного приемника, В.

(2.96) U = U т. ном U дв. min где Uт. ном — номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора участковой подстан ции, В;

Uдв. min = 0,95Uс (2.97) Uс — номинальное напряжение питающей сети, В;

Uт. ном — потеря напряжения в трансформа торе в номинальном режиме, В:

U т. ном = т (u а cos ср + u р sin ср ) U т. ном (2.98) где т - коэффициент загрузки трансформатора:

т = Sт. р/Sт. ном (2.99) где Sт. р и Sт. ном - соответственно расчетная и номинальная мощность трансформатора, кВ·А;

иа и ир — относительные величины соответственно активной и реактивной составляющих напряжения к.з. трансформатора (%), определяют по формулам (2.31) и (2.30);

cosср — средневзвешенный ко эффициент мощности электроприемников участка;

sin ср = 1 cos 2 ср ;

Uг - потеря напряжения в гибком кабеле (В) наиболее мощного и удаленного электродвигателя;

U г = 3I дв (R г cos дв + Х г sin дв ) (2.100) где Iдв — номинальный ток электродвигателя, в кабеле которого определяется потеря напряжения, A;

Rг, Хг — соответственно активное и индуктивное сопротивления гибкого кабеля, Ом;

Rг = r0Lг и Хг = х0Lг (2.101) где r0, х0 — соответственно активное и индуктивное сопротивления 1 км кабеля, Ом/км;

Lг - длина гибкого кабеля с учетом провисания, м;

cosдв - номинальный коэффициент мощности электро двигателя.

Сечение гибкого кабеля (мм2) из условия допустимой потери напряжения 3 I дв L г cos дв (2.102) sг = 50 U г Параметры схемы электроснабжения должны обеспечивать следующие уровни напряжений на зажимах электродвигателей: комбайновых при пуске - не ниже 0,8 номинального значения;

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

Фактическое напряжение (В) на зажимах электродвигателя комбайна или струга при пуске U РП (2.103) U дв. п.ф = nI дв.п.н (Rн cos п + Х н sin п ) 1+ U ном где Uрп — напряжение на шинах РПП-НН до пуска двигателя - разность между номинальным на пряжением питающего трансформатора и потерей напряжения в сети до РП при нормальной рабо те всех приемников, за исключением пускаемого, В;

UРП = Uт. ном - (Uт.ном + Uф) (2.104) п — число одновременно пускаемых комбайновых электродвигателей или электродвигателей струга в одном приводе;

в комбайнах с двухдвигательным приводом пуск двигателей при напря жении 660 В поочередный (n = 1), при напряжении 1140 В — одновременный (n = 2);

Iдв. п. н, cosп — соответственно ток (А) и коэффициент мощности электродвигателя при пуске, принимаются равными пусковому току и соответствующему ему коэффициенту мощности при номинальном напряжении. При отсутствии каталожных данных cosп принимается равным 0,5;

Uном — номи нальное напряжение сети, В;

Rн — суммарное активное сопротивление трансформатора, фидер ного и гибкого комбайнового (стругового) кабелей, Ом;

Rн = Rт + Rф + Rг (2.105) Хн — суммарное индуктивное сопротивление трансформатора, фидерного и гибкого кабелей, Ом;

Хн = Хт + Хф + Хг, (2.106) sinп соответствует cosп.

Индуктивное сопротивление кабелей, приводимое в справочниках, может быть с достаточ ной для практических целей точностью принято равным 0,07 Ом/км.

Параметры схемы электроснабжения выбраны правильно, если соблюдаются следующие условия: для комбайна Uдв. п. ф 0,8 Uном;

для струга Uдв. п. ф 0,8 Uном при допущении пуска двига телей дальнего привода и нормальной работе двигателей ближнего привода.

При этом проверять уровень напряжения на зажимах комбайнового или стругового элек тродвигателя при перегрузках Uдв. 0,85 Uном не требуется.

Если в результате расчета не обеспечивается необходимое напряжение при пуске, то следу ет предусматривать: увеличение сечения основных жил комбайнового или магистрального (фи дерного) кабелей в пределах, допустимых по условиям подключения к сетевым и моторным каме рам коммутационных аппаратов, а также для удобства эксплуатации;

прокладку параллельных ма гистральных кабелей;

приближение ПУПП к забою;

установку ПУПП повышенной (относительно расчетной) мощности.

Участковую сеть на устойчивость работы защиты от утечек тока проверяют по следующим соображениям.

В подземных выработках угольных шахт применяются электрические сети только с изоли рованной нейтралью трансформаторов, как более безопасные по сравнению с сетями с глухоза земленной нейтралью трансформаторов.

Но совершенная электробезопасность в сетях с изолированной нейтралью в смысле защиты человека от поражения электрическим током, предотвращения взрывов и пожаров может быть обеспечена только совместным применением защитных заземлений, автоматического контроля изоляции жил кабелей относительно земли (защиты от утечек тока на землю), быстродействую щей максимальной токовой защиты, специальной конструкции кабелей и электрооборудования.

Рассмотрим, при помощи каких средств достигается каждый вид защиты.

Основные причины электротравматизма в подземных выработках угольных шахт могут быть разделены на две группы.

К первой группе можно отнести поражения, происшедшие в результате прикосновения че ловека к частям электрооборудования, нормально не находящимся под напряжением, но которые оказались под напряжением в результате повреждения изоляции или небрежного монтажа элек трооборудования и особенно присоединенных кабелей;

ко второй группе — поражения, проис шедшие в результате прикосновения человека к частям электрооборудования, нормально находя щимся под напряжением, при осмотре, ремонте, различных регулировках (при неисправных и преднамеренно выведенных блокировках) и при подсоединениях электрооборудования под на пряжение.

Разделение причин поражения на такие группы целесообразно, потому что эти причины требуют принятия различных мер защиты.

В первом случае надежная защита может быть достигнута применением защитных зазем лений. Несчастные случаи второй группы могут быть предотвращены лишь при наличии защитно го отключения и недопущения эксплуатации электрооборудования в условиях, когда сопротивле ние изоляции снижается ниже предельно допустимого значения.

Следует отметить, что защитное отключение и контроль изоляции, являются также эффек тивными мерами защиты и от несчастных случаев, возникших в условиях первой группы.

Таким образом, только одновременное осуществление обоих рассмотренных видов защиты (защитное заземление и защита от токов утечки) может предотвратить электротравматизм в шах тах.

Причиной взрыва или пожара может быть возникновение опасного искрения, энергия кото рого, выделяемая в искровый промежуток, достаточна для воспламенения взрывоопасной среды, или возникновение электрической дуги, Воспламеняющей посторонние предметы.

Применение защиты от утечек тока и экранированных кабелей с неизолированной зазем ляющей жилой существенно снижает также вероятность возникновения взрыва или пожара, что объясняется двумя причинами.

Первая причина состоит в том, что уставки защиты по току утечки соизмеримы с искробе зопасным значением тока, поэтому длительно могут существовать незамеченными только токи утечки, близкие по значению к искробезопасным. Вторая причина заключается в том, что токи утечки, значительно превышающие искробезопасные, могут быть только в период отключения, но и в этом случае защита от утечек тока делает их кратковременными (в сетях напряжением 380 и 660 В не более 0,2 с, напряжением 1140 В - 0,12 с).

Кроме того, благодаря наличию заземляющей жилы в кабелях отключение таких токов бу дет происходить при замкнутой цепи утечки, когда возникновение опасной искры практически маловероятно.

Работами МакНИИ доказано, что любое повреждение гибкого экранированного кабеля, не распространяющего горение, при наличии максимальной токовой защиты и защиты от утечек тока со временем срабатывания до 0,2 с не приведет к его воспламенению. В сетях напряжением 1140 В предусмотрено применение автоматических выключателей, обеспечивающих отключение сети при возникновении опасной утечки или к.з. за время не более 0,12 с. При этом исключается опас ность воспламенения кабеля и значительно уменьшается вероятность воспламенения посторонних предметов, находящихся в непосредственной близости от кабеля и электрооборудования.

Анализ причин и обстоятельств возникновения пожаров в подземных электроустановках напряжением до 1000 В и выше свидетельствует, что даже при имеющихся технических средствах, среди которых особое место отводится максимальной токовой защите и защите от утечек тока, и при выполнении действующих ПБ и ПТЭ угольных шахт возникновение пожаров практически может быть исключено.

Следует отметить еще одно важное обстоятельство. Защита от утечек тока и специальная конструкция шахтных экранированных кабелей в значительной мере предотвращают глухое к.з.

между фазами в кабельной сети (а значит и возникновение дуги). Объясняется это тем, что каждая силовая жила заключена в токопроводящий экран, находящийся в контакте с неизолированной (голой) заземляющей жилой. Поэтому утечка тока между фазами сводится к утечке тока на землю, и прежде чем произойдет глухое к.з. между фазами, сработает аппарат защиты от утечки, отклю чив сеть.

Однако конструктивные и схемотехнические решения современных аппаратов общесетевой защиты от утечек тока на землю таковы, что они могут надежно выполнять свои защитные функ ции при определенной емкости относительно земли контролируемой кабельной сети. Поэтому в сетях до 1140 В общая длина кабелей, присоединенных к одному или параллельно работающим трансформаторам, должна ограничиваться емкостью относительно земли не более 1 мкФ на фазу.

Следовательно, для обеспечения защитных характеристик общесетевой защиты от утечек тока при расчетах всегда необходимо оценивать общую емкость относительно земли одной фазы кабельной сети напряжением до 1140 В по условию С i li k (2.107 ) 1000 Cд i = где Сi — удельная емкость i-го кабеля сети до 1140В относительно, земли, мкФ/км (см. прил. 2.8);

li — длина i-го кабеля, м;

k — число кабелей, подключенных к данной ПУПП;

Сд - предельно до пустимая емкость сети при принятой в ней общесетевой защиты от утечек (Сд = 1 мкФ).

Если это условие не соблюдается, то принимаются меры по снижению этой емкости сокра щением длин кабелей и перераспределением питания электроприемников между несколькими ПУПП.

Что же касается высоковольтной распределительной сети напряжением 6 кВ, то согласно ПБ электроснабжение передвижных подстанций (ПУПП), расположенных в выработках с исходя щей струей воздуха, в шахтах, опасных по внезапным выбросам, разрабатывающих крутые пла сты, должно осуществляться обособленно от электрических сетей, находящихся на поверхности, с защитой от утечек тока. ПУПП и РПП-6 участка должны отключаться аппаратами с короткозамы кателями без выдержки времени. Требование обособленного питания подземных электроприемни ков распространяется также на вновь строящиеся и реконструируемые шахты.

Макеевским научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной про мышленности (МакНИИ) разработан аппарат общесетевой защиты от утечки для сетей напряже нием 6 кВ типа АЗО-6. Он может применяться в кабельных сетях, питающихся через разделитель ные трансформаторы 6/6 кВ, а также от отдельных обмоток трансформаторов 35/6-6 или 110/6- кВ при суммарной емкости сети до 2 мкФ на фазу и максимальной емкости отдельного отходяще го присоединения до 1 мкФ на фазу. Предназначен аппарат для осуществления совместно с высо ковольтной ячейкой защитного отключения при появлении одно-, двух- и трехфазной утечки на землю и для непрерывного контроля сопротивления изоляции в обособленных кабельных сетях шахт, опасных по газу и пыли.

Согласно технической характеристике аппарата АЗО-6, длина отходящей линии не должна превышать 3 км (как и для низковольтных сетей, что обусловлено предельным значением емко сти).

Таким образом, одна из основных задач обособленного питания — это разделение разветв ленной шахтной электросети на отдельные участки с целью обеспечения надежной работы реле утечки.

Поэтому при расчете высоковольтной распределительной сети напряжением 6 кВ также не обходимо проводить оценку общей емкости относительно земли одной фазы кабельной сети, ко торая не должна превышать 1 мкФ.

Задача 2.48. Рассчитать и выбрать тип и сечение магистрального (фидерного) кабеля, пи тающегося от участковой трансформаторной подстанции, и кабеля, питающего двигателя комбай на 1ГШ-68, если известно, что напряжение низковольтной сети 660 В, длина фидерного кабеля с учетом провисания 80 м, комбайнового с учетом провисания Lг = 220 м. Комбайн 1ГШ-68 имеет два электродвигателя ЭКВ-4У с водяным охлаждением, номинальная мощность каждого ПО кВт.

Суммарная установленная мощность токоприемников участка 468 кВт.

Участковая подстанция питается от промежуточного высоковольтного распредпункта РПП 6 напряжением 6 кВ по кабелю ЭВТ-6000-316 длиной 520 м. РПП-6 получает питание от ЦПП шахты по кабелю ЭВТ-6000-325 длиной 1000 м. Мощность к.з. энергосистемы на шинах ЦПП МВ·А (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема электроснабжения комбайна 1ГШ-68 (к задаче 2.48) Очистной забой оборудован механизированным комплексом КМ-87Э. Температура окру жающей среды 25°С. Залегание пласта пологое.

Решение. Определяют коэффициент спроса по формуле (2.11) k Р k с = 0,4 + 0,6 и ном.к.

Р уст Поскольку данных о коэффициенте использования мощности двигателей комбайна не при ведено, принимают kb = 1.

1 2 k с = 0,4 + 0,6 = 0,68.

Расчетная мощность трансформатора участковой подстанции по формуле (2.10) Р уст = 0,68 468 = 530,4 кВ А.

S т. р = k c cos ср 0, К установке принимают передвижную трансформаторную подстанцию ТСШВП-630/6-0, с номинальной мощностью трансформатора Sт. ном = 630 кВ·А.

Ток нагрузки магистрального (фидерного) кабеля по формуле (2.77) k с Р уст 103 0,68 468 Iф = = = 464,52 А, 3U ном cos ср 1,73 660 0, где cosср = 0,6 (см. прил. 2.1).

Для магистрали принимают два параллельно проложенных кабеля типа СБн 395, рассчи танных на длительно допустимую токовую нагрузку (см. прил. 2.17, 2.18):

2Isн = 2·245 = 490 А;

2Isн Iф = 464,52 А.

Из технической характеристики двигателя ЭКВ-4У определяют его номинальные парамет ры:

Рном = 110 кВт;

Uном = 660 В;

Iном = 129 А;

Iп = 895 А;

ном = 92,5%;

cosном = 0,81;

cosп = 0,49.

По прил. 2.18 и 2.19 для токовых нагрузок на кабели выбираем кабель для комбайна из ус ловия (2.91) Isн 2Iном Для токовой нагрузки 2129 = 258 А принимают кабель ГРШЭ-370+110+34 сечением силовой жилы 70 мм2, рассчитанный на номинальную длительно допустимую токовую нагрузку Isн = 274 А.

Согласно табл. 2.15, по механической прочности сечение силовой жилы для комбайна при нимают также 70 мм2.

Для проверки фидерного кабеля на термическую стойкость определяют ток трехфазного к.з. в начале кабеля, т. е. на зажимах вторичной обмотки трансформатора участковой подстанции.

Индуктивное сопротивление энергосистемы, приведенное к расчетному напряжению сети (базисному напряжению), х1 = U2б/S(3)с = 6902/42000=11,33 мОм.

Индуктивное сопротивление кабельной линии напряжением 6 кВ. По прил. 2.8 находим: х = 0,092 Ом/км и x02 = 0,103 Ом/км.

х л.ном = (х 01l ЦПП РП 6 + х 02 l РП 6 ПУПП )10 3 = (0,092 1 + 0,103 0,52) 10 3 = 145,56 мОм.

Индуктивное сопротивление кабельной линии напряжением 6 кВ, приведенное к расчетно му напряжению (базисному) сети, по формуле (2.22) х U 2 145,56 690 х 2 = л.ном2 б = = 1,74 мОм.

6300 U ср Активное сопротивление кабельной линии напряжением 6 кВ. По прил. 2.8 r01 =0, Ом/км и r02 = 1,12 Ом/км, тогда rл.ном = (r01l ЦПП РП 6 + r02 l РП 6 ПУПП )10 3 = (0,717 1 + 1,12 0,52 ) 10 3 = 1299,4 мОм.

Активное сопротивление кабельной линии 6 кВ, приведенное к базисному напряжению, по формуле (2.22) rл.номU б2 1299,4 690 r1 = = = 15,58 мОм.

6300 U ср Активное сопротивление трансформатора по формуле (2.53) Pк Rт = = = 0,00588 Ом = 5,88 мОм.

3I ном 3 527 Из технической характеристики подстанции ТСШВП-630/6-0,69 (см. прил. 2.3) находим Sт. ном = 630 кВ·А;

Iв. ном = 60,6 А;

Iн. ном = 527 А;

uк = 3,5%;

Uт. ном = 690 В;

Pк = 4900 Вт.

Индуктивное сопротивление обмотки трансформатора по формуле (2.29) 10и кU т.ном 10 3,5 0,69 Хт = = = 0,0264 Ом = 26,4 мОм.

S т.ном Суммарное индуктивное сопротивление до расчетной точки к.з. (вторичной обмотки трансформатора) x = х1 + х2 + Xт = 11,33 + 1,74 + 26,4 = 39,47 мОм.

Суммарное активное сопротивление до расчетной точки к.з. (вторичной обмотки транс форматора) r = r1 + Rт = 15,58 + 5,88 = 21,46 мОм.

Ток трехфазного к.з. в начале фидерного кабеля (на вторичной обмотке ПУПП) 690 10 U б 10 = = = 878,98 А.

( 3) I к 3 39,47 2 + 21,46 3z Ток I(3)к можно определить любым из описанных в разделе 2.3 способов.

Коэффициент загрузки фидерного кабеля по формуле (2.85) Iф к =.

k t I sн 464, При 25С kt = 1, поэтому к = = 0,948.

1 По прил. 2.16 при к = 0,948 для кабелей с бумажной изоляцией при напряжении до 3 кВ для температуры окружающей среды 25°С линейной интерполяции находим коэффициент 1,06 (0,948 0,9) = 1,03.

k з = 1, 1 0, Для кабелей с бумажной изоляцией С = 125;

для подстанции ТСШВП-630/60,69 tп = 0,05 с.

Предельно допустимый кратковременный ток к.з. для фидерного кабеля rip I формуле (2.84) k Cs 1,03 125 2 Iп = з = = 109697,3 А.

tп 0, I п I к3 ).

( Выбранное ранее сечение (s = 95 мм2) фидерного кабеля удовлетворяет условию термиче ской стойкости.

Активное сопротивление фидерного кабеля l 0, r2 = r0 103 = 0,194 10 3 = 7,76 мОм;

2 r0 = 0,194 Ом/км для СБн-395 (см. прил. 2.7).

Индуктивное сопротивление фидерного кабеля l 0, х3 = х0 10 3 = 0,06 10 3 = 2,4 мОм;

2 x0 = 0,06 Ом/км (см. прил. 2.7) для СБн-395.

Суммарное активное сопротивление сети до начала комбайнового кабеля (сопротивлением коммутационных аппаратов пренебрегаем) r = 21,46 + 7,76 = 29,22 мОм.

Суммарное индуктивное сопротивление до начала комбайнового кабеля х = 39,47 + 2,4 = 41,87 мОм.

Полное сопротивление сети до начала комбайнового кабеля z = r2 + x = 29,222 + 41,872 = 51,05 мОм.

Ток к.з. в начале комбайнового кабеля 690 10 U б 10 I к3) = = = 7812,8 А.

( 1,73 51, 3z Гибкий кабель проверяют на термическую стойкость.

Коэффициент загрузки гибкого кабеля I к = дв = = 0,941;

k t I sн 1 I дв = 258 А;

k t = 1.

Коэффициент загрузки kз по таблице (см. прил. 2.16) при 25С для кабелей с резиновой изо ляцией при кг = 0,941 линейной интерполяцией находим 1,05 (0,941 0,9) = 1,029.

k з = 1, 1 0, Предельно допустимый ток к.з. Iп (А) комбайнового кабеля по формуле (2.84) k Cs Iп = з.

tп Для кабелей с резиновой изоляцией С = 101, для отключающего аппарата tп = 0,05 с 1,029 101 Iп = = 32623,4 А;

0, I п I к3 ) ( Выбранное ранее сечение кабеля удовлетворяет условию термической стойкости.

Фидерный и комбайновый кабели проверяются по допустимой потере напряжения в номи нальном режиме.

Потеря напряжения в трансформаторе в номинальном режиме по формуле (2.98) U т. ном = т (u а cos ср + u р sin ср ) U т. ном.

Коэффициент загрузки трансформатора по формуле (2.99) т = Sт.р/Sт.ном = 530,4/630=0,84.

Относительное значение активной составляющей напряжения к.з. трансформатора по фор муле (2.31) 4900 10 Pк uк = 100 = 100 = 0,777%.

S т.ном Относительное значение реактивной составляющей напряжения к.з. трансформатора по формуле (2.30) и р = и к и а = 3,5 2 0,777 2 = 3,41%;

2 cos ср = 0,6;

sin ср = 1 0,6 2 = 0,8;

U т.ном = 0,84(0,777 0,6 + 3,41 0,8) = 18,51 В.

Потеря напряжения Uг в гибком кабеле комбайна по формуле (2.100) U г = 3I дв (R г cos дв + Х г sin дв ) sin дв = 1 0,812 = 0,586.

По формулам (2.101):

Rг = r0Lг = 0,26·0,22 = 0,0572 Ом;

Хг = х0Lг = 0,079·0,22 = 0,0173 Ом.

Uг = 1,73·258(0,0572·0,81 + 0,0173·0,586) = 25,17 В.

Общие допустимые потери напряжения в низковольтной сети по формуле (2.96) U = Uт. ном – Uдв.min = 690 - 0,95·660 = 63 В.

Потеря напряжения в фидерном кабеле по формуле (2.95) Uф = U – Uт. ном – Uг = 63 – 18,51 – 25,17 = 19,32 В.

Сечение фидерного кабеля по допустимой потере напряжения в нормальном режиме по формуле (2.94) 3I ф kLф cos ср 1,73 464,52 1,2 80 0, sф = = = 47,91 мм 2.

U ф 50 19, Сечение гибкого кабеля комбайна по допустимой потере напряжения в нормальном режиме по формуле (2.102) 3I дв Lг cos дв 1,73 258 220 0, sг = = = 63,2 мм U г 50 25, Выбранные ранее стандартные сечения кабелей удовлетворяют условиям потери напряже ния в нормальном режиме.

Фидерный и комбайновый кабели проверяют по пусковому режиму. Напряжение на рас предпункте в номинальном режиме по формуле (2.104) UРП = Uт. ном – (Uт. ном + Uф) = 690 - (18,51+19,32) = 652,17 В.

Активное сопротивление кабельной сети от трансформатора до комбайна по формуле (2.105) Rн = Rт + Rф + Rг = 0,00588 + 0,00776 + 0,0572 = 0,7084 Ом = 70,84 мОм.

Индуктивное сопротивление сети от трансформатора до комбайна по формуле (2.106) Хн = Хт + Хф + Хг = 0,0264 + 0,0024 + 0,0173 = 0,0461 Ом = 46,1 мОм;

sin п = 1 0,49 2 = 0,87.

Фактическое напряжение на зажимах электродвигателя комбайна при пуске по формуле (2.103) U РП U дв.п.ф = = 1 + 3 дв.п.н (Rн cos п + Х н sin п ) nI U ном 652, = = 554,84 В.

1 (0,07084 0,49 + 0,0461 0,87 ) 1 + 1, Допустимый уровень напряжения на зажимах двигателя комбайна Uдоп. п 0,8Uном = 0,8·660 = 528 В;

Uдв. п. ф = 554,84 В Uдоп. п Таким образом, фидерный и гибкий кабели с ранее выбранным сечением удовлетворяют условиям допустимой потери напряжения при пуске комбайнового двигателя.

2.4.3. Задачи для самостоятельного решения Задача 2.49. Определить потерю напряжения в трансформаторе в номинальном режиме, если общая установленная мощность токоприемников участка Руст = 338,5 кВт, средневзвешен ный коэффициент мощности токоприемников cosср = 0,6. Наиболее мощный токоприемник уча стка - комбайн 2К52М, имеющий электродвигатель ЭДКО4-4МУ5, часовая мощность которого Рном = 110 кВт. Номинальное напряжение токоприемников участка 660 В. В очистном забое пре дусмотрен механизированный комплекс.

Задача 2.50. Выбрать марку кабеля и его сечение для питания комбайна 2К52М по дли тельно допустимому току нагрузки, механической прочности и потере напряжения в нормальном режиме, если длина кабеля от пускателя до комбайна с учетом провисания 230 м, номинальный ток двигателя в часовом режиме Iном. час = 126 А, напряжение питающей сети 660 В, температура окружающей среды +25С, коэффициент мощности двигателя cosдв. ном = 0,84.

Задача 2.51. Выбрать марку и сечение магистрального (фидерного) кабеля для условий за дачи 2.49 по длительно допустимому току нагрузки, допустимой потере напряжения в нормальном режиме и термической стойкости, если длина магистрального кабеля 120 м с учетом провисания, температура окружающей среды +25°С, потеря напряжения в гибком кабеле комбайна в нормаль ном режиме Uг = 25 В, потеря напряжения в трансформаторе в нормальном режиме Uт ном = В, ток трехфазного к.з. на зажимах вторичной обмотки питающего участок трансформатора I(3)к = 13214,4 А. Номинальное напряжение питающей сети 660 В. Подстанция, питающая участок, ТСШВП-400/6-0,69. Коммутационный аппарат, встроенный в ПУПП на стороне низшего напря жения, — автомат А3732.

Задача 2.52. Электроприемники очистного забоя питаются от передвижной подстанции ТСШВП-400/6-0,69 напряжением 660 В. К распредпункту участка от подстанции проложены два параллельных кабеля ЭВТ-370+110, длина каждого из них 120 м. От низковольтного распред пункта очистного забоя питается комбайн 2К52М гибким кабелем длиной 250 м. Двигатель ком байна ЭДКО4-4МУ5. Параметры двигателя: Uном = 660 В;

Рном. час = 115 кВт;

Iном. час = 126 А;

cosном = 0,84, cosп = 0,42.

Выбрать марку и сечение гибкого кабеля комбайна по длительно допустимому току и ме ханической прочности и проверить выбранное сечение по пусковому режиму, если потеря напря жения в трансформаторе подстанции в номинальном режиме Uт ном = 19 В и потеря напряжения в фидерном кабеле в номинальном режиме Uф = 19 В.

Задача 2.53. Выбрать марку и сечение магистрального кабеля, питающего низковольтный распредпункт очистного забоя напряжением 660 В, если распредпункт соединен с подстанцией ТСШВП-400/6-0,69 магистральным кабелем длиной 150 м. Наиболее мощный и удаленный токо приемник очистного забоя — комбайн 1К101, имеющий электродвигатель ЭДКО4-2М: Рном. час = 105 кВт;

Iном. час = 119 A;

cosном = 0,845. Длина комбайнового кабеля с учетом провисания 180 м.

Суммарная установленная мощность токоприемников очистного забоя 320 кВт, средневзвешен ный коэффициент мощности токоприемников cosср = 0,6. Режим работы - нормальный. Сечение кабеля определить по току нагрузки и потере напряжения. В забое работает механизированный комплекс.

Предварительно необходимо выбрать кабель комбайна по току нагрузки и механической прочности. Для расчета принять большее из полученных сечений.

Задача 2.54. Определить потерю напряжения в фидерном кабеле участкового распредпунк та очистного забоя, если допустимая потеря напряжения в гибком кабеле комбайна Uг = 30 В.

Потребители участка питаются от подстанции ТСШВП-630/6-0,69, коэффициент загрузки транс форматора т = 0,93, средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников участка cosср = 0,62, допустимая общая потеря напряжения в сети 660 В участка U = 63 В.

Задача 2.55. Определить сечение фидерного кабеля по допустимой потере напряжения в нормальном режиме, если по нему протекает ток Iф = 301 А, длина фидерного кабеля 200 м, до пустимая потеря напряжения в фидерном кабеле 23 В, средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников участка cosср = 0,64, удельная проводимость силовой жилы фидерного кабеля = 50/(Ом·мм2). Выбрать также марку и сечение кабеля по длительно допустимому току нагрузки.

Задача 2.56. Выбрать сечение и марку гибкого кабеля, питающего комбайн 1ГШ-68, по длительно допустимому току нагрузки, механической прочности и потере напряжения в нормаль ном режиме, если длина кабеля Lг = 220 м, напряжение питающей сети 660 В;

согласно парамет рам остальной части кабельной сети участка допустимая потеря напряжения в гибком кабеле ком байна Uг =22 В. Удельную проводимость основных жил кабеля принять = 50/(Ом·мм2). Ком байн 1ГШ-68 имеет два электродвигателя с водяным охлаждением ЭКВ-4У. Параметры двигателя:

Рном = 110 кВт;

Iном = 129 A, cosдв = 0,81.

Задача 2.57. Определить потерю напряжения в трансформаторе участковой подстанции ТСШВП-630/6-0,69 в нормальном режиме, если расчетная мощность токоприемников участка Sт.р = 602 кВ·А, а средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников участка cosср = 0,68.

Задача 2.58. Комбайн очистного забоя 1ГШ-68 питается гибким кабелем ГРШЭ 395+110+34 длиной 240 м от низковольтного распредпункта напряжением 660 В. Защитный аппарат магистрали распредпункта — фидерный автомат АВ-320-ДО;

питающая подстанция типа ТСШВП-630/6-0,69. От указанной подстанции к распредпункту проложены два параллельных ка беля марки ЭВТ-370+110 длиной 95 м.

Проверить сечение комбайнового кабеля на термическую стойкость. Температура окру жающей среды +25°С.

Задача 2.59. Суммарная установленная мощность токоприемников участка Руст = 410 кВт, мощность наиболее мощного токоприемника участка Рном = 135 кВт. Средневзвешенный коэффи циент мощности токоприемников участка cosср = 0,65. Напряжение низковольтной сети участка 660 В. Температура окружающей среды +15°С. Определить сечение высоковольтного кабеля, пи тающего участок, по допустимому току нагрузки, по экономической плотности тока и по термиче ской стойкости, если время использования максимума нагрузки составляет 4000 ч/год, участковая подстанция питается от высоковольтной ячейки КРУВ-6, установленной в ЦПП;

мощность к.з. на шинах ЦПП S(3)к = 48МВ·А.

Участок — очистной забой, оборудованный механизированным комплексом.

Задача 2.60. Определить сечение высоковольтного кабеля по допустимой потере напряже ния по условиям задачи 2.59, если длина высоковольтного кабеля, питающего участок, 1200 м. Ка бель выбрать марки ЭВТ-6000. Проводимость жил кабеля принять = 50/(Ом·мм2). Допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабеле UВН = 150 В.

Задача 2.61. Участковая подстанция питается от высоковольтной ячейки РВД-6 централь ной подземной подстанции кабелем ЭВТ-6000-325+110. Ток в высоковольтном кабеле IВН = 60,69 А. Проверить сечение кабеля по допустимой потере напряжения и термической стойкости, если температура окружающей среды 25°С, длина кабеля 1300 м, мощность к.з. на шинах ЦПП S(3)к = 50 MB·A. Проводимость жил кабеля принять = 50/(Ом·мм2). Средневзвешенный коэффи циент мощности токоприемников участка kс = 0,68.

Обосновать необходимость проверки кабеля на термическую стойкость.

Задача 2.62. От высоковольтной ячейки КРУВ-6 центральной подземной подстанции по одному кабелю ЭВТ-6000 питаются три участковые подстанции: ТСШВП-630/6-0,69, ТСШВП 400/6-0,69 и ТСШВП-250/6-0,69. Длина высоковольтного кабеля 1000 м. Средневзвешенный ко эффициент мощности токоприемников участков cosср = 0,6. Температура окружающей среды 25°С. Мощность к.з. на шинах ЦПП S(3)к = 50 МВ·А.

Определить сечение кабеля по допустимому длительному току нагрузки, допустимой поте ре напряжения и термической стойкости. Проводимость жил кабеля принять = 50/(Ом·мм2).

Задача 2.63. Конвейер очистного забоя СП-202, имеющий два привода - ближний и даль ний, - каждый из которых состоит из двух двигателей ЭДКОФ-43/4 (Рном = 55 кВт;

Uном = 660 В;

Iном = 62,5 А;

Iп/Iном = 6,5;

ном = 91,5%;

cosном = 0,86), питается от распредпункта очистного забоя от двух пускателей, длина кабеля до дальнего привода с учетом провисания 300 м. Определить се чение кабеля по допустимому току нагрузки для каждого привода и выбрать марку кабеля, а также сечение кабеля для дальнего привода по допустимой потере напряжения в нормальном режиме и по механической прочности, если допустимая потеря напряжения в кабеле 23 В.

Задача 2.64. Для условий задачи 2.63 определить сечение кабеля дальнего привода конвей ера в пусковом режиме, если питающая участковая подстанция ТСШВП-630/6-0,69 расположена на энергопоезде совместно с низковольтным распредпунктом, потеря напряжения в трансформа торе в номинальном режиме Uт ном = 19 В, активное сопротивление трансформатора Rт = 0, Ом, индуктивное Хт = 0,0258 Ом.

Задача 2.65. На энергопоезде, питающем очистной забой, установлены трансформаторная подстанция ТСШВП-630/6-0,69 и низковольтный распредпункт напряжением 660 В. Там же рас положен насос орошения НУМС-30Е с электродвигателем ВАО 72-2 (Рном = 30 кВт, Iном = 32,5 А;

ном = 89%;

cosном = 0,91;

Uном = 660 В), соединенным с пускателем кабелем ГРШЭ-310+16, выбранным из условия механической прочности.

Проверить, соответствует ли сечение кабеля насоса условию термической стойкости, если ток трехфазного к.з. на зажимах пускателя I(3)к = 20500 А, температура окружающей среды +25°С.

Защитный аппарат распредпункта АВ-320-ДО.

Задача 2.66. Выбрать марку и сечение гибкого кабеля, питающего насосную станцию СНУ 5Р, имеющую два электродвигателя ВАОФ-62-4 (Рном = 17 кВт;

Uном = 660 В;

Iном = 18,5 А;

Iп/Iном = ном = 89,5 %, cosном = 0,9) и один электродвигатель ВАО41-4 (Uном = 660 В;

Рном = 4 кВт;

Iном = 4, Iп/Iном = 6;

ном = 84,5 %;

cosном = 0,84).

Двигатели запускаются одновременно. Кабель выбрать по длительно допустимому току на грузки, механической прочности и термической стойкости, если известно, что насосная станция расположена вне энергопоезда, напряжение питающей сети 660 В, ток трехфазного к.з. на зажимах пускателя насосной станции I(3)к = 18300 А, температура окружающей среды 25°С. Защитный ап парат распредпункта - автомат АВ-320-ДО.

Задача 2.67. На проходческом комбайне ГПК установлены электродвигатели: привода ис полнительного органа ЭДКОФ-43-4, (Uном = 660 в;

Рном =55 кВт;

Iном = 61,5 А;

ном = 91,5%;

cosном = 0,86);

привода конвейера КОФ22-4 (Uном = 660 В;

Рном = 20 кВт;

Iном = 21,3 А;

ном = 88,5%;

cosном = 0,93);

привода ходовой части КОФ22-4;

привода перегружателя КО11-4 (Uном = 660 В;

Рном = 8 кВт;

Iном = 9,5 А;

ном = 87%;

cosном = 0,85);

привода пылеотсоса - два двигателя КОФ22- (Uном = 660 В;

Рном = 20 кВт;

Iном = 21,3 А;

ном = 88,5%;

cosном = 0,93);

привода насосной установ ки КОФ22-2.

Комбайн ГПК питается от распредпункта подготовительного забоя напряжением 660 В, ус тановленного совместно с трансформаторной подстанцией ТСШВП-250/6-0,69 на энергопоезде в тупиковой выработке, где работает комбайн.

Выбрать марку и сечение кабеля, питающего комбайн ГПК по допустимому току нагрузки, механической прочности и потере напряжения в нормальном режиме, если длина комбайнового кабеля 250 м. Потерей напряжения в фидерном кабеле распредпункта пренебречь из-за его незна чительной длины. Средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников комбайна принять cosср = 0,75, коэффициент загрузки трансформатора с учетом работы других потребителей участ ка т = 0,72.

Проводимость жилы кабеля принять = 50/(Ом·мм2).

Задача 2.68. На проходческом комбайне 4ПП-2 установлены электродвигатели: привода исполнительного органа ЭДК04-2М (Uном = 660 В;

Рном. час = 105 кВт;

Iном. час = 119 А;

ном = 91,3%;

cosном = 0,845;

привода вентилятора пылеотсоса — КОФ 22-2 (Uном = 660 В;

Рном = 20 кВт;

Iном = 21,3 А;

ном = 88,5 %;

cosном = 0,93);

привода маслонасоса КОФ 32-4 (Uном = 660 В;

Рном = 32 кВт;

Iном = 36 А;

ном = 91%;

cosном = 0,86);

привода питателя КОФ 21-4 (Uном = 660В;

Рном = 15 кВт;

Iном = 17,5 A;

ном = 89,5%;

cosном = 0,85);

привода скребкового конвейера КОФ 21-4;

привода прицеп ного перегружателя КОФ 21-4;

привода мостового перегружателя КОФ 11-4 (Uном = 660 В;

Рном = кВт;

Iном = 9,5 А;

ном = 87%;

cosном = 0,85);

привода левой гусеницы КОФ 12-4 (Uном = 660 В;

Рном = 11 кВт;

Iном = 12,9 А;

ном = 88%;

cosном = 0,85;

привода правой гусеницы — КОФ 12-4;

приво да насосной установки ВАО 22-4 (Uном = 660 В;

Рном = 1,5 кВт;

ном = 79%;

cosном = 0,79).

Дистанционная подача напряжения на магнитную станцию комбайна осуществляется от группового пускателя распредпункта проходческого участка, установленного совместно с под станцией ТСШВП-400/6-0,69 на энергопоезде в тупиковой выработке. Длина комбайнового кабеля 220 м. Средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников комбайна cosср = 0,7. Коэф фициент загрузки трансформатора подстанции т = 0,7 с учетом работы вспомогательных потре бителей участка. Проводимость жилы комбайнового кабеля принять = 50/(Ом·мм2).

Выбрать марку и сечение комбайнового кабеля по длительно допустимому току нагрузки, механической прочности и потере напряжения в нормальном режиме. Потерей напряжения в фи дерном кабеле распредпункта из-за его незначительной длины пренебречь.

2.4.4. Особенности расчета кабельной сети участка напряжением 1140В Как и для сетей напряжением до 1000 В, марку и сечение кабелей выбирают в зависимости от условий эксплуатации и тока нагрузки по нагреву с проверкой выбранного сечения по условиям термической стойкости к токам к.з., механической прочности, допустимым потерям напряжения и надежному срабатыванию средств защиты.

В соответствии с этим кабельная сеть рассчитывается для следующих режимов:

• нормального — электроприемники участка, исключая технологически несовместимые и резервные, работают с нагрузкой, определяемой по методу коэффициента спроса. Цель рас чета — получение данных для выбора электрооборудования и кабелей по условию нагрева рабочим током;


• критической перегрузки (перед опрокидыванием) — электроприемники участка, исключая комбайн, работают с нагрузкой, определяемой по методу коэффициента спроса, а двигатель комбайна — с максимальным моментом и критическим скольжением. Цель расчета — про верка соответствия расчетного отклонения напряжения на зажимах двигателя комбайна до пустимому при критической перегрузке;

• пуска — электроприемники участка, исключая комбайн, работают с нагрузкой, определяе мой по методу коэффициента спроса, а двигатель комбайна — в пусковом режиме. Цель расчета — проверка соответствия уровней напряжения на шинах РПП-1,14, на зажимах двигателя комбайна, допустимым при пуске;

• наименьших нагрузок - включены только те электроприемники, которые работают непре рывно в течение суток или не менее 22 ч/сут, или в те периоды времени, когда отключены основные потребители участка. Цель расчета — проверка соответствия наибольшего уров ня напряжения на выходе ПУПП и шинах РПП-1,14 допустимому.

Допустимые отклонения напряжений установлены: для режима наименьших нагрузок Vд.о = +10%, режима критической перегрузки Vд.к = -15% и режима пуска Vд.п = -20% номинального на пряжения сети.

В качестве высоковольтного рекомендуется применять кабель ЭВТ-6000. При использова нии кабеля другой марки между РПП-6 и ПУПП прокладывают кабели для цепей управления.

В качестве фидерного в зависимости от периодичности перемещения ПУПП и РПП-1, могут использоваться кабели ЭВТ-1140 или ГРШЭ-1140. Для питания отдельных электроприем ников применяется кабель ГРШЭ-1140.

Длины кабелей определяются по фактическому расстоянию между объектами с учетом 5% ного запаса кабеля на провисание. По одному кабелю допускается питание не более трех ПУПП.

Сечение фидерного кабеля Fф обычно выбирают по номинальному току (А) обмотки низ шего напряжения ПУПП Iф.д Iт. ном (2.108) где Iф.д — допустимый ток для выбранного сечения, А.

Если параллельно включают несколько кабелей, то условие (2.108) должно выполняться для их общего допустимого тока.

Сечение остальных кабелей Fi выбирают по условию Iiд Ii ном (2.109) где Iiд - допустимый ток нагрузки для сечения Fi, А;

Ii ном - номинальный ток электроприемника, А.

Все низковольтные кабели должны удовлетворять требованиям механической прочности и термической стойкости при к.з. Минимально допустимые сечения кабелей ЭВТ-1140 и ГРШЭ 1140 по этим условиям составляют (при мощности к.з. на шинах РПП-6 до 100 MB·А и мощности ПУПП 630 кВ·А): 35 мм2 для фидерного кабеля;

25 мм2 для комбайнового кабеля;

16 мм2 для про чих кабелей. Если рассчитанные по формулам (2.108) и (2.109) сечения окажутся менее мини мальных, следует принимать указанные минимальные сечения кабелей.

Общая емкость относительно земли одной фазы кабельной сети оценивается по условию (2.107).

Уровни напряжения на шинах РПП-6 принимают u0 = 105 % в режиме наименьших нагру зок и им = 100% в режимах — нормальном, перегрузки и пуска.

Допустимое отклонение напряжения (%) на выходе ПУПП в режиме наименьших нагрузок (R + X в.т )P (2.110 ) V д.о = 1,05k o u 0 100 в.т 10U ном где ko — коэффициент установки отпаек (при использовании отпаек +5;

0 и -5% принимается соот ветственно 0,9;

1,0 и 1,05);

u0 = 105 % — уровень напряжения на шинах РПП-6 в режиме наи меньших нагрузок;

P0 — суммарная установленная мощность непрерывно работающих электро приемников участка, кВт;

Uном = 1,14 кВ — номинальное линейное напряжение участковой сети;

Rв.т и Хв.т — соответственно активное и индуктивное сопротивление между РПП-6 и выходом ПУПП, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора ПУПП, Ом.

Потеря напряжения (%) в высоковольтном кабеле в режиме критической перегрузки и пус ка комбайнового двигателя 3k oU x I к (k t Rвм cos к + X в. м sin к ) (2.111) u к = 10U ном 3k оU x I п (k t Rвм cos п + X в. м sin п ) (2.112) u п = 10U ном где Uх =1,2 кВ;

Uном = 6 кВ - номинальное напряжение высоковольтной распределительной сети, кВ;

Rв.м и Хв.м - активное и индуктивное сопротивление высоковольтного кабеля, соответствующее его наибольшей длине, Ом;

cosк и cosп — коэффициенты мощности двигателя комбайна соот ветственно при перегрузке и пуске;

kt — температурный коэффициент сопротивления кабеля (при t = 20°С kt = 1, при 65°С kt = 1,18);

Iк - расчетный ток всех электроприемников (ток участка) в режи ме критической перегрузки двигателей комбайна на стороне 1,14 кВ, А;

(100 V к )I дк (2.113) Iк = I р + где Ip - расчетный ток электроприемников участка, за исключением комбайна, А, a(Р уст Р ком ) + (1 а )Р н. э (2.114 ) Ip = 3 cos мU х где а - коэффициент спроса (для комплексно-механизированных забоев а =0,4);

Руст — суммар ная установленная мощность электроприемников, за исключением технологически несовмести мых и резервных, кВт;

Рком - мощность двигателей комбайна, кВт;

Рн.э - мощность наибольшего электроприемника, за исключением комбайна, кВт;

Uх = 1,2 кВ - напряжение холостого хода ПУПП, кВ;

cosм = 0,7;

Vк — значение допустимого отклонения напряжения на зажимах двигателя комбайна при перегрузке, %;

Iд.к — ток двигателей комбайна при перегрузке, А;

Iп — расчетный ток всех электроприемников (ток участка) в режиме пуска комбайна, А, (100 Vп )I д.п (2.115) Iп = Iр + где Vп = 20% — допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей комбайна при пуске, %;

Iд.п — ток двигателей комбайна при пуске, А.

Значения токов Iд.к и Iд.п принимаются по справочным данным (прил. 2.20).

Расчетный ток всех электроприемников (ток участка) (А) в нормальном режиме ( ) (2.116) I р.н = S м / 3U х где Sм — полная расчетная мощность электроприемников участка в нормальном режиме.

Расчетный ток (А) на стороне 6 кВ в нормальном режиме U х I р. н (2.117 ) I р.в = Uв где Uв = 6 кВ — номинальное напряжение высоковольтной распределительной сети.

Потери напряжения (%) в сети ПУПП — РПП-1,14 при работе электроприемников, за ис ключением комбайна, (R p cos м + Х р sin м ) 3I p (2.118) и р = 10U ном где Rр и Хр — суммарное соответственно активное и индуктивное сопротивление трансформатора и фидерного кабеля, Ом.

Потери напряжения (%) в ПУПП, фидерном кабеле и кабеле к комбайну от токов двигателя в режиме его критической перегрузки и пуска 3 I д. к (Rс cos к + X с sin к ) (2.119 ) u д.к = 10U ном 3 I д. п (Rс cos п + X с sin п ) (2.120 ) u д.п = 10U ном где cosк и cosп — коэффициенты мощности двигателя комбайна в режимах соответственно пере грузки и пуска;

Rс и Xс — активное и индуктивное сопротивление сети ПУПП — комбайн, со стоящее из сопротивлений трансформатора, фидерного кабеля и комбайнового кабеля, Ом.

Отклонение напряжения (%) на зажимах двигателя комбайна в режимах критической пере грузки и пуска:

1,05k о (и м и к ) и р (2.121) Vд.к = 1001 100 + и д.к 1,05k о (и м и п ) и р (2.122) Vд.п = 1001 100 + и д.п где им = 100% — уровень напряжения на шинах РПП-6 в режимах - нормальном, перегрузки и пус ка.

Полученные расчетные значения сравнивают с предельно допустимыми соответственно для Vд. о (+10%), Vд.к (-15%) и Vд.п (-20%).

Если расчетные отклонения больше допустимых, то необходимо изменить режим работы сети: изменением уставок регуляторов напряжения питающей шахту подстанции, установкой до полнительных средств регулирования, переключением ответвлений трансформаторов, пересмот ром схемы электроснабжения, увеличением сечения кабелей, приближением ПУПП и РПП-1,14 к забою и др.

Задача 2.69. Очистной забой оборудован механизированным комплексом 2КМ87ВМ. В со став комплекса входят: узкозахватный комбайн 1ГШ68Е, на котором установлены два двигателя ЭКВ4-160-2У мощностью по 160 кВт каждый;

забойный конвейер СН-87В с двумя двигателями ЭДКОФВ-42/4 мощностью 45 кВт каждый;

две насосные станции СНУ-5 (на одной станции три электродвигателя: два ВАОФ62-4У5 мощностью по 17 кВт и один ВА061-4У5 мощностью кВт);

насос орошения НУМС-200Е с электродвигателем ВАО72-2У5 мощностью 30 кВт;

предо хранительная лебедка 1ЛПЕ с электродвигателем ВАОФ32-4У5;

агрегат пусковой АПВИ-1140 с трансформатором 1140/127 В мощностью 4 кВ·А;

осветительный аппарат АОС-4В мощностью трансформатора Sосв = 4 кВ·А.

Под очистным забоем установлен конвейер СП-63 с двумя электродвигателями ЭДКОФВ 42/4 мощностью 45 кВт каждый. Распредпункт участка РПП-1140 питается от подстанции ТСВП 630/6-1,2 кабелем длиной 80 м, длина комбайнового кабеля 200 м. ПУПП питается от РПП-6 кабе лем ЭВТ-6000 длиной 1300 м (максимальная длина). Шаг передвижки ПУПП 400 м. Подстанция ТСВП-630/6-1,2 в процессе отработки столба перемещается в сторону РПП-6.

Определить сечения высоковольтного кабеля, питающего ПУПП, фидерного кабеля, пи тающего распредпункт РПП-1140, и комбайнового кабеля. На РПП-6 установлена высоковольтная ячейка КРУВ-6. Мощность к.з. на шинах РПП-6 S(3)к = 40 МВ·А.

Расчетная схема электроснабжения приведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схема электроснабжения комплекса КМ-87МВ (к задаче 2.69) Решение. Суммарная установленная мощность электроприемников участка Руст = Рном = (2160) + (245)+2(217+ 13) + 30+17+ 245 = 641 кВт.

Полная расчетная мощность (кВ·А) токоприемников в нормальном режиме по формуле (2.16) а Р уст + (1 а )k и Р м Sм = cos м где а = 0,4;

kи - коэффициент использования наибольшего двигателя участка (при отсутствии дан ных kи = 1).

0,4 641 + (1 0,4 ) 1 Sм = = 640,57 кВ А.

0, Коэффициент перегрузки (загрузки) трансформатора ПУПП т = Sм /Sт.ном = 640,57/630 = 1,016, что допустимо.

Расчетный ток всех электроприемников (ток участка) в нормальном режиме по формуле (2.116) ( ) I р.н = S м / 3U х = 640,57 / (1,73 1,2 ) = 308,55 А.

Расчетный ток на стороне 6 кВ в нормальном режиме по формуле (2.117) U х I р.н 1,2 308, I р.в = = = 61,71 А.

Uв По таблице (см. прил. 2.8) токовых нагрузок для кабелей принимаем следующие сечения кабелей: высоковольтный кабель ЭВТ-6000-325 + 110 + 34 на длительно допустимый ток 81 А;


фидерный кабель ЭВТ-1140-370 + 110+44 (два параллельно проложенных) на длительно до пустимый ток нагрузки 1802 = 360 А.

По характеристике двигателя комбайна находим (см. прил. 2.20) Iном = 110 А;

Iд 2Iном = 2110 = 220 А.

Для комбайна по длительно допустимому току нагрузки принимают кабель ГРШЭ-1140 370+110 + 34, рассчитанный на длительно допустимый ток 250 А (см. прил. 2.8).

Так как полученные из условия нагрева длительно допустимым током нагрузки сечения высоковольтного, фидерного и комбайнового кабелей больше минимально допустимых по терми ческой стойкости (и механической прочности для комбайна), то последние на термическую стой кость не проверяют.

Определяют суммарную емкость кабельной сети 1140 В.

Для приведенной на рис. 2.4 схемы электроснабжения приняты следующие марки и длины кабелей:

- комбайн ГРШЭ-1140-370+110+34, l1 = 200 м, конвейер: верхний привод ГРШЭ 316+110+34, l2 = 200м;

нижний привод ГРШЭ-316+110+34, l3 = 30 м;

- предохранительно-поддерживающая лебедка 1ЛПЕ-ГРШЭ-1140-316+110+34, l4 = 240 м;

- насосные станции и насос орошения - ГРШЭ-1140-316+110+110+34, l5 = 30 м;

сум марная длина перемычек (10 перемычек) и фидерного кабеля, питающего пускатели ПВ-63 и ПВ 25, lб = 10 + 15 = 25 м, кабель ГРШЭ-1140-325+110+34;

общий фидерный кабель-ЭВТ-1140 370+110+34, суммарная длина 2l7 = 2·80 = 160м.

Суммарная емкость кабельной сети 1140 В из условия (2.107) k Ci li 1000 = 1000 (C1l1 + C 2 l 2 + C 3 l3 + C 4 l 4 + 3C 5 l 5 + C 6 l 6 + 2C 7 l 7 ) i = где С7l7 - соответственно емкость фазы по отношению к земле и длина фидерного кабеля распред пункта.

Определив из технической характеристики кабелей (см. прил. 2.8) значения Сi и подставив их в формулу, получим k C1l1 1000 = 1000 (0,87 200 + 0,363 200 + 0,363 30 + 0,363 240 + 3 0,363 30 + i = + 0,424 25 + 2 0,96 80) = 0,5414 мкФ 1мкФ.

Таким образом, общая длина кабельной сети соответствует условию ее предельно допустимой ем кости.

Отклонение напряжения на выходе ПУПП в режиме наименьших нагрузок (%) по формуле (2.110) (Rв.т + X в.т )P Vд.о = 1,05k o u 0 100 10U ном Коэффициент установки отпаек принимаем kо = 1. Непрерывно работающие электроприем ники: две маслостанции СНУ-5 и осветительный агрегат АОС-4В.

Если предположить, что осветительный агрегат будет питать светильники РВЛ-20М (св = 0,8 и cosсв = 0,5), то активная мощность, потребляемая светильниками Рсв = Sосвcosсвсв = 4·0,8·0,5 = 1,6 кВт.

Таким образом, Ро = 2Pном СНУ-5 + Рсв = 2 (2·17 + 13) + 1,6 = 95,6 кВт.

Активное сопротивление высоковольтного кабеля при его наименьшей длине (соответст вующей шагу передвижки подстанции) при 20°С Rв.о = r0lв.о = 0,717·0,4 = 0,2868 Ом, где r0 = 0,717 Ом для кабеля ЭВТ-6000-325 (см. прил. 2.8).

Индуктивное сопротивление высоковольтного кабеля при его наименьшей длине Хв.о = х0lв.о = 0,092·0,4 = 0,0368 Ом, где х0 = 0,092 Ом/км для кабеля ЭВТ-6000-325 (см. прил. 2.8).

Из прил. 2.5 активное сопротивление трансформатора Rт = 0,017 Ом;

индуктивное сопротивление трансформатора Xт = 0,08 Ом.

Приведенное к сети 1140 В индуктивное сопротивление энергосистемы по формуле (2.63) Хв.с = U2x/S(3)к = 1,22/40 = 0,036 Ом.

Активное сопротивление между РПП-6 и выходом ПУПП, приведенное к напряжению вто ричной обмотки трансформатора ПУПП, U 1, Rв.т = Rв.о х + Rт = 0,2868 + 0,017 = 0,0274 Ом.

U 6, в Индуктивное сопротивление между РПП-6 и выходом ПУПП, приведенное к напряжению вторичной обмотки трансформатора ПУПП, U 1, Х в.т = Х в.с + Х в.о х + 0,9 Х т = 0,036 + 0,0368 + 0,9 0,08 = 0,1093 Ом.

U 6, в Отклонение напряжения на выходе ПУПП в режиме наименьших нагрузок по формуле (2.110) (0,0274 + 0,1093)95,6 = 9,25%;

V д.о = 1,05 1 105 10 1,14 Vд.о = 9,25% 10%.

Расчетный ток электроприемников, за исключением комбайна, по формуле (2.114) a(Р уст Р ком ) + (1 а )Р н.э 0,4(641 2 160 ) + (1 0,4 ) Ip = = = 125,51 А.

1,73 0,7 1, 3 cos мU х Расчетный ток всех электроприемников участка в режиме критической перегрузки двигате ля комбайна (А) по формуле (2.113) (100 Vк )I дк Iк = I р + Из характеристики двигателя ЭКВ4-160-2У (прил. 2.20) Iд.к =377 А. 2Iд.к = 2·377 = 754 А;

(100 15) 754 = 766,41 А.

I к = 125,51 + Расчетный ток всех электроприемников (ток участка) в режиме пуска комбайна (А) по формуле (2.115) (100 Vп )I д.п Iп = I р +, Iд.п = 2·600 = 1200 А из характеристики двигателя ЭКВ4-160-2У (см. прил. 2.20) (100 20 ) 1200 = 1085,51 А.

I п = 125,51 + Активное сопротивление высоковольтного кабеля, соответствующее его наибольшей длине при 20°С, Rв.м = r0 в.м lв.м = 0,717·1,3 = 0,9321 Ом, где r0 в.м = 0,717 Ом/км для кабеля ЭВТ-6000-325 (см. прил. 2.8).

Индуктивное сопротивление высоковольтного кабеля, соответствующее его максимальной длине, Xв.м = х0 в.м lв.м = 0,092·1,3 = 1,3 = 0,1196 Ом, где х0 в.м = 0,092 Ом/км для кабеля ЭВТ-6000-325 (см. прил. 2.8).

Потеря напряжения в высоковольтном кабеле в режиме критической перегрузки комбайно вого двигателя (%) по формуле (2.111) (k i Rв. м cos к + X в. м sin к ) 3k oU x I к u к = 10U ном Из характеристики двигателя (см. прил. 2.20) находим cosк = 0, sin к = 1 0,69 2 = 0,723.

Приведенное к сети 6 кВ индуктивное сопротивление энергосистемы U х2 6, Х в.с = = = 0,992 Ом.

( 3) Sк Индуктивное сопротивление высоковольтного кабеля с учетом индуктивного сопротивле ния энергосистемы X'в.м = Хв.м + Хв.с = 0,1196 + 0,992 = 1,1116 Ом.

Потеря напряжения в высоковольтном кабеле в режиме критической перегрузки комбайно вого двигателя по формуле (2.111) 1,73 1 1,2 766, (1,18 0,9321 0,69 + 1,1116 0,723) = 6,905%.

и к = 10 6 Из характеристики двигателя (см. прил. 2.20) cos п = 0,44;

sin п = 1 0,442 = 0,897, где соответственно cosп и sinп двигателя комбайна при пуске.

Потеря напряжения (%) в высоковольтном кабеле при пуске комбайнового двигателя по формуле (2.112) 3k оU x I п (k t R вм cos п + X в. м sin п ) = u п = 10U ном 1,73 1 1,2 1085, (1,18 0,9321 0,44 + 1,116 0,897 ) = 9,27%.

= 10 6 Активное сопротивление фидерного кабеля при 20°С lф 10 3 = 0,01024 Ом, R i ф = r0i = 0, 2 где r0i = 0,256 Ом/км для кабеля ЭЯТ-1140-370 (см. прил. 2.8).

Индуктивное сопротивление фидерного кабеля lф = 0,081 10 3 = 0,00324 Ом, Х i ф = х 0i 2 где х0i = 0,081 Ом/км для кабеля ЭВТ-1140-370 (см. прил. 2.8).

Суммарное активное сопротивление трансформатора и фидерного кабеля при 20°С Rр = Rт + Riф.. = 0,017 + 0,01024 = 0,02724 Ом.

Суммарное индуктивное сопротивление трансформатора и фидерного кабеля Xр = Xт + Xiф = 0,08 + 0,00324 = 0,08324 Ом:

cos м = 0,7;

sin м = 1 0,7 2 = 0,714.

Потеря напряжения (%) в сети ПУПП-РПП-1,14 при работе электроприемников участка, за исключением комбайна, по формуле (2.118):

1,73 125, (R cos м + Х р sin м ) = 3I p (0,02724 0,7 + 0,08324 0,714) = 1,494%.

и р = 10 1, p 10U ном Активное сопротивление сети ПУПП — комбайн при температуре +65°С, включая силовые цепи коммутационных аппаратов k Rc = 1,1Rт + k t Ri + n ап R п = 1,1 0,017 + 1,18(0,01024 + 0,0281 0,2) + 3 0,005 = 0,11209 Ом.

i = Максимально возможное индуктивное сопротивление сети ПУПП - комбайн k Х c = 1,1Х т + Х i = 1,1 0,08 + (0,00324 + 0,077 0,2) = 0,10664 Ом.

i = Потеря напряжения (%) в ПУПП, фидерном кабеле и комбайновом кабеле от токов двига теля в режиме его критической перегрузки по формуле (2.119) (Rс cos к + X с sin к ) = 1,73 754 (0,11209 0,69 + 0,10664 0,723) = 17,66%.

3 I д. к u д.к = 10 1, 10U ном Потеря напряжения в ПУПП, фидерном кабеле и кабеле к комбайну от токов двигателей в режиме их пуска по формуле (2.120) (Rс cos п + X с sin п ) = 1,73 2 600 (0,11209 0,44 + 0,10664 0,897 ) = 26,39%.

3 I д.п u д. п = 10 1, 10U ном Отклонение напряжения (%) на зажимах двигателя комбайна в режиме критической пере грузки по формуле (2.121) 1,05k о (и м и к ) и р 1,05 1(100 6,905) 1, Vд.к = 1001 = 1001 = 18,2%;

100 + и д.к 100 + 17, Vд.к = 18,2% 15%.

Отклонение напряжения (%) на зажимах двигателей комбайна в режиме пуска по формуле (2.122) 1,05k о (и м и п ) и р 1,05 1(100 9,27 ) 1, V д.п = 100 1 = 100 1 = 25,9%.

100 + и д.п 100 + 26, Отклонение напряжения на зажимах двигателей при критической перегрузке получалось на 18,2 - 15 = 3,2 % больше допустимого значения, а при пуске - на 25,9 - 20 = 5,9%.

В этом случае необходимо либо увеличить сечение комбайнового кабеля, либо изменить отпайку на зажимах трансформатора, т.е. коэффициент отпаек принять равным 1,05 и выполнить перерасчет.

При изменении отпайки на 5% в сторону увеличения напряжения на выходе ПУПП получа ем 1,05 1,05(100 9,27 ) 1, Vд.п = 100 1 = 22,04%.

100 + 26, Полученное значение всего лишь на 22,04 - 20 = 2,04 % отличается от допустимого откло нения.

Поэтому можно либо приблизить подстанцию к распредпункту очистного забоя, либо при нять следующее большее стандартное сечение фидерного кабеля (каждого), а именно 95 мм2, и на этом закончить расчет.

Некоторым увеличением тока в двигателях комбайна, вызванного изменением коэффици ента отпаек, здесь можно пренебречь.

При значительных же отклонениях напряжения от допустимых значений следует сделать перерасчет потерь напряжения в кабельной сети, а затем определить Vд.к и Vд.п.

2.4.5. Задачи для самостоятельного решения Задача 2.70. От подстанции ТСВП-630/6-1,2 питается распредпункт РПП-1140 кабелем ЭВТ-1140-395+110+44 длиной 120 м. От указанной подстанции к высоковольтной ячейке КРУВ-6 распредпункта РПП-6 проложен кабель ЭВТ-6000-325+110+14 длиной 850 м. Мощ ность к.з. энергосистемы на шинах высоковольтной ячейки КРУВ-6 S(3)к = 40 MB·А. В качестве защитного аппарата распредпункта РПП-1140 использован автоматический выключатель АВ-320 ДО2. От распредпункта РПП-1140 питается комбайн 2К52М, на котором установлен электродви гатель ЭКВ4-125У5 (Uном = 1140 В;

Рном = 125 кВт;

Iном = 78 А;

ном = 91,8%;

cosном = 0,81;

Iп = А). Длина комбайнового кабеля 240 м.

Выбрать марку и сечение комбайнового кабеля по длительно допустимому току нагрузки, механической прочности и термической стойкости.

Задача 2.71. Для условий задачи 2.70 определить потерю напряжения в высоковольтном кабеле в режиме критической перегрузки и пуска комбайнового двигателя, если коэффициент ус тановки отпаек трансформатора подстанции ko = 1,05, суммарная установленная мощность токо приёмников участка Руст = 446 кВт, мощность наибольшего электроприемника участка, за ис ключением комбайна, Рн э =90 кВт, средневзвешенный коэффициент мощности электроприемни ков участка cosм = 0,73, номинальное напряжение высоковольтной распределительной сети 6 кВ.

Задача 2.72. Для условий задачи 2.70 определить потерю напряжения в сети ПУПП - ком байн от токов двигателя комбайна в режиме его критической перегрузки и пуска, если к комбайну проложен кабель ГРШЭ-1140-316+110+34.

Задача 2.73. Определить отклонение напряжения (%) на зажимах двигателя комбайна в ре жиме критической перегрузки, если потеря напряжения в высоковольтном кабеле ик = 2,98%, по теря напряжения в сети ПУПП-РПП-1,14 при работе электроприемников участка, за исключением комбайна, ир = 0,4%;

потеря напряжения в ПУПП, фидерном и комбайновом кабеле в режиме критической перегрузки ид.к = 15%, коэффициент установки отпаек трансформатора ПУПП kо = 1,05.

Задача 2.74. Определить отклонение напряжения (%) на зажимах двигателя комбайна при пуске в сети 1140 В, если потеря напряжения в высоковольтном кабеле при пуске ип = 4%, потеря напряжения в сети ПУПП — РПП-1,14 при работе электроприемников, за исключением комбайна, ир = 0,35 %, потеря напряжения в сети ПУПП - комбайн при пуске ид.п = 21 %, коэффициент ус тановки отпаек силового трансформатора подстанции kо = 1,05.

2.5. Выбор низковольтной аппаратуры, уставок реле максимальной токовой защиты и плавких вставок предохранителей 2.5.1. Выбор автоматических выключателей Автоматы выбирают по назначению, номинальному напряжению сети, номинальному току и проверяют по предельному току отключения (коммутационной способности).

При этом должны соблюдаться условия:

I ном I с ;

(2.123) U р. ном = U с ;

I о.а 1,2 I к(3 ) где Iном - номинальный ток выключателя, А;

Iс - ток защищаемой сети, равный току в фидерном кабеле, А;

определяется по формуле (2.77);

Uр. ном - номинальное напряжение катушки независимо го расцепителя, В;

Uс - номинальное напряжение сети, В;

Iо. a — предельно отключаемый ток ав томата (действующее значение), А;

I(3)к — ток трехфазного к.з. на выводных зажимах (на зажимах моторной камеры) автомата, А.

Этот ток для автоматов, встроенных в ПУПП или установленных рядом с ними (кроме ме тодов, изложенных в разделе 2.3), может быть с достаточной точностью определен по формуле I (2.124) I к3) = т.ном ( ик где Iт. ном - номинальный ток вторичной обмотки трансформатора ПУПП, А;

ик — напряжение ко роткого замыкания трансформатора ПУПП, %.

2.5.2. Выбор пускателей Пускатели выбирают по номинальному напряжению сети Uс, номинальному току подклю чаемой сети, а также по мощности и режиму работы электродвигателей, для управления которыми выбирается пускатель. При этом должны соблюдаться условия:

(2.125) I ном I с ;

U ном = U с ;

Рном Рдв где Iном и Uном — номинальный ток и напряжение, на которые рассчитан пускатель;

Рном - предель ная номинальная мощность двигателя, которая может быть подключена к пускателю, кВт;

Рдв — номинальная мощность двигателя, для которой выбирается пускатель, кВт;

Iс - номинальный ток подключаемой сети, A;

Uс - номинальное напряжение подключаемой сети, В.

При управлении одиночным двигателем Iс = Iдв (2.126)' При управлении группой электродвигателей k (2.127) I с = I дв i i = где Iдв - номинальный ток защищаемого пускателем двигателя, А;

Iдв i - номинальный ток i-го дви гателя группы, А;

k - число управляемых одним пускателем двигателей.

Выбранный согласно (2.125) пускатель проверяют по отключающей способности из усло вия Iо 1,2I(3)к max (2.128) где Io - предельно отключаемый ток пускателя, А;

I(3)к max – расчетный максимальный ток трехфаз ного к.з. на зажимах моторной камеры пускателя, А.

Если из выпускаемых пускателей не представляется возможным выбрать, отвечающий ус ловию (2.128), то к установке может быть принят пускатель с меньшей коммутационной способ ностью, но при этом защита от токов к.з. должна осуществляться встроенным в ПУПП автомати ческим выключателем или установленным на распредпункте.

Если указанные выключатели имеют большие уставки максимальной токовой защиты (вы бранные из условия защиты магистрали) и по этой причине не обеспечивают требуемой надежно сти срабатывания максимальной токовой защиты при к.з. на данном присоединении, то следует предусмотреть установку дополнительного автоматического выключателя, удовлетворяющего ус ловиям коммутационной способности и надежности срабатывания токовой защиты.

В этом случае уставка токовой защиты дополнительного автомата должна быть выбрана из условия Iу Iо/1,8, (2.129) где Io — предельно отключаемый ток защищаемого аппарата с недостаточной коммутационной способностью, А;

Iу — уставка максимальной токовой защиты дополнительно устанавливаемого аппарата, А.

Тогда все токи, меньшие коммутационной способности пускателя, будут отключаться пус кателем, а токи большие (или равные Io) - дополнительно установленным аппаратом.

В прил. 2.21 приведены предельно допустимые токи к.з. при отключении их каскадной схемой, т.е. с одним или несколькими последовательно включенными автоматическими выключа телями совместно с магнитными пускателями различного типа.

При этом уставки всех выключателей должны быть выбраны из условия (2.129) для их од новременного срабатывания. При кратностях тока к.з. относительно выбранной уставки автомата I(3)к/Iу = Кч 5 разницу в уставках можно не учитывать.

Уставка токовой защиты защищаемого пускателя должна быть выбрана по общему правилу и проверена из условия Iу I(2)к/1,5, (2.130) (2) где I к - ток двухфазного к.з. в конце линии, питаемой пускателем.

В случае, когда коммутационная способность пускателя меньше 120%-ного значения тока двухфазного к.з. I(2)к. уд в конце отходящей линии, контакты токовой защиты пускателя следует шунтировать, а отключение двухфазных к.з. возложить на другой последовательно включенный аппарат защиты, уставка которого проверяется из условия (2.130).

2.5.3. Выбор и проверка уставок срабатывания максимальной токовой защиты в под земных сетях напряжением до 1140 В с присоединенными электродвигателями Уставки тока срабатывания максимальных расцепителей тока автоматических выключате лей и максимальных реле тока магнитных пускателей (автоматы типа АФВ и пускателей типа ПМВИ) при номинальных пусковых токах защищаемого или наибольшего двигателя до 600-700 А должны определяться по формулам:

• для защиты магистрали Iу Iп. ном + Iр. ном (2.131) где Iп. ном - номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя, А;

Iр. ном - сумма но минальных токов всех остальных токоприемников, А;

• для защиты ответвлений при одновременном пуске одним пускателем группы электро двигателей с короткозамкнутым ротором Iу Iп. ном (2.132) где Iп. ном — сумма номинальных пусковых токов всех электродвигателей группы, А;

• для защиты ответвления с одним электродвигателем с к.з. ротором Iу Iп. ном (2.133) где Iп. ном — пусковой номинальный ток защищаемого электродвигателя, А.

При управлении по одному кабелю двумя электродвигателями, запуск которых разнесен во времени (поочередный пуск), Iу Iп. ном1 + Iр. ном2 (2.134) где Iп. ном1 — номинальный пусковой ток запускаемого электродвигателя, А;

Iр. ном2 - номинальный ток второго работающего электродвигателя, А;

для пускателей, управляемых двигателем с фазным ротором (независимо от значения пус кового тока) Iу (1,62) Iдв. ном (2.135) где Iдв. ном - номинальный ток двигателя с фазным ротором, А;

1,62 - коэффициент, зависящий от значения ступени пускового реостата, определяющей пусковой ток двигателя.

Если на защищаемом присоединении имеется асинхронный электродвигатель с коротко замкнутым ротором, номинальный пусковой ток которого превышает 600-700 А, то для зашиты магистрали, питающей такой электродвигатель, Iу 1,25Iп. ф +Iр.ном (2.136) где Iп. ф - фактический пусковой ток электродвигателя, номинальный пусковой ток которого пре вышает 600—700 А, А;

для пускателя, защищающего этот электродвигатель Iу 1,25Iп. ф (2.137) Фактический пусковой ток электродвигателя с к.з. ротором определяется по формуле U дв. п.ф (2.138) I п.ф = I п.ном U ном где Iп.ном — номинальный пусковой ток электродвигателя, А;

Uном — номинальное напряжение пи тающей сети, В;

Uдв. п. ф — фактическое напряжение на зажимах электродвигателя при пуске, оп ределенное из расчета кабельной сети.

Если Uдв. п. ф неизвестно, то значение Iп.ф определяется расчетным путем.

Iп.ф (А) можно определить по упрощенной формуле U (2.139) I п.ф = 3 (Rт + R к + Rдв.п ) + ( X т + X к + X дв.п ) 2 где U0 = Uт. ном - напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора подстанции без уче та влияния работы других электроприемников на пусковой ток, В;

Rт, Xт — соответственно ак тивное и индуктивное сопротивление фазы обмотки трансформатора, Ом;

Rк, Xк — соответственно активное и индуктивное сопротивление кабельной сети от трансформатора до двигателя, Ом;

Rдв. п, Хдв. п — соответственно активное и индуктивное сопротивление фазы электродвигателя в пусковом режиме, Ом.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.