Проверка кабельной сети участка по допустимым потерям напряжения при нормальном режиме

Суммарные потери напряжения определяются

, (2.5)

где – потери напряжения в трансформаторе;

– суммарные потери напряжения в рассматриваемой кабельной ветви участка.

Относительная потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле

, (2.6)

где – коэффициент загрузки трансформатора;

, – относительные величины соответственно активной и реактивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора, %.

Относительные величины и вычисляются соответственно по формулам

(2.7)

, (2.8)

где – потери мощности короткого замыкания в трансформаторе;

– напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

В этом случае

Следовательно, по формуле (2.6)

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах определятся по формуле

(2.9)

где – вторичное напряжение трансформатора при холостом ходе,

Тогда

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле

(2.10)

где – рабочий ток в кабеле;

, – соответственно активное и индуктивное сопротивления рассматриваемого кабеля.

Следовательно

Активное сопротивление для температуры +65^оС принимается по [4, стр. 178].

Расчет сопротивлений кабелей сведен в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Определение сопротивления кабелей

Обозначение кабеля на схеме	Марка кабеля	Длина, м	Удельное сопротивление, Ом/км	Сопротивление кабеля, Ом
	КГЭШ 3х95+1х10		0,243	0,054	0,00364	0,00081	0,58
	КГЭШ 3х35+1х10		0,653	0,087	0,00653	0,00087	0,31
	КГЭШ 3х95+1х10		0,243	0,054	0,01215	0,0027	1,28
	КГЭШ 3х35+1х10		0,653	0,087	0,01306	0,00174	0,62
	КГЭШ 3х95+1х10		0,243	0,054	0,017	0,0037	0,9
	КГЭШ 3х35+1х10		0,653	0,087	0,01306	0,00174	0,62
	КГЭШ 3х95+1х10		0,243	0,054	0,0218	0,00486	3,95
	КГЭШ 3х50+1х10		0,455	0,081	0,01365	0,00243	2,63

Продолжение таблицы 3.4

Обозначение кабеля на схеме	Марка кабеля	Длина, м	Удельное сопротивление, Ом/км	Сопротивление кабеля, Ом
	КГЭШ 3х16+1х10		1,42	0,09	0,0071	0,00045	0,08
	КГЭШ 3х16+1х10		1,42	0,09	0,0213	0,00135	0,42

Тогда, согласно формуле (2.5)

Допустимая потеря напряжения в сети определяется по выражению

(2.11)

где 0,05 – допустимое отклонение напряжения на зажимах электродвигателей (ГОСТ 13109-87).

Сеть удовлетворяет условиям, так как

3.3.3 Проверка кабельной сети по потерям напряжения при пуске наиболее мощного и удалённого электродвигателя

Допустимое минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске определяется по формуле

,

где – номинальный момент электродвигателя;

– номинальный пусковой момент электродвигателя;

– минимальная кратность пускового момента электродвигателя, обеспечивающая трогание с места и разгон исполнительного органа рабочей машины. ( – для добычных комбайнов при пуске под нагрузкой).

Тогда

Суммарные потери напряжения при пуске в любой ветви определяются как

,

где ΔU_{тр. пуск} – потери напряжения в трансформаторе при пуске наиболее мощного и удалённого электродвигателя;

∑ΔU_{к. пуск} – суммарные потери напряжения при пуске в рассматриваемой кабельной ветви участка.

,

где I_пуск – пусковой ток запускаемого электродвигателя;

r_тр, x_тр – соответственно активное и реактивное сопротивление трансформатора, принимаются по [1, с.511, таблица 20.4];

cos φ_п – коэффициент мощности электродвигателя в пусковом режиме, принимается cos φ_п=0,5.

,

где n_дв – количество одновременно запускаемых двигателей;

r_к, x_к – соответственно активное и реактивное сопротивление кабеля.

В,

В,

В.

3.3.4 Проверка кабельной сети по сопротивлению изоляции и ёмкости

Для устойчивой работы реле утечки должно выполняться следующее условие

, (2.13)

где – фактическое сопротивление изоляции фазы относительно земли, кОм/фазу;

– критическое сопротивление изоляции сети, принимаем по паспортным данным реле утечки кОм.

Ожидаемое сопротивление изоляции фазы для всей электрически связанной сети определяется по формуле

, (2.14)

где , , , , – соответственно количество двигателей на забойных машинах и на других механизмах, количество защитной и коммутационной аппаратуры (в том числе и пусковых агрегатов), силовых трансформаторов и кабелей;

, , , , – минимальное допустимое сопротивление изоляции этих элементов сети, МОм/фазу.

Тогда

Расчет емкости кабельной сети сводится в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Определение емкости кабельной сети участка

Обозначение кабеля на схеме	Тип кабеля	Длина кабеля, м	Средняя величина емкости, мкФ/км	Емкость кабеля, мкФ/фазу
	КГЭШ 3х95+1х10		0,695	0,01042
	КГЭШ 3х35+1х10		0,465	0,00465

Продолжение таблицы 3.5

Обозначение кабеля на схеме	Тип кабеля	Длина кабеля, м	Средняя величина емкости, мкФ/км	Емкость кабеля, мкФ/фазу
	КГЭШ 3х95+1х10		0,695	0,03475
	КГЭШ 3х35+1х10		0,465	0,0093
	КГЭШ 3х95+1х10		0,695	0,04865
	КГЭШ 3х35+1х10		0,465	0,0093
	КГЭШ 3х95+1х10		0,695	0,06255
	КГЭШ 3х50+1х10		0,605	0,01815
	КГЭШ 3х16+1х10		0,365	0,001825
	КГЭШ 3х16+1х10		0,365	0,005475
Итого:	0,205

Общая емкость сети определяется как

, (2.15)

где – суммарная емкость кабельной сети.

Следовательно

Сеть удовлетворяет условиям эксплуатации.

0,2255 мкФ < 1 мкФ.

Емкость сети не превышает 1 мкФ, значит сеть удовлетворяет условиям эксплуатации.

3.4 Расчёт токов КЗ

Рисунок 3.2 – расчетная схема токов КЗ для ПУПП №1

Ток двухфазного короткого замыкания (к.з.) в любой точке низковольтной сети участка шахты определяется по формуле

,

где – суммарное активное сопротивление кабелей, при рабочей температуре жил 65°С, по которым последовательно проходит ток к.з. до рассматриваемой точки, определено в разделе "Проверка кабельной сети по потерям напряжения";

– суммарное переходное сопротивление и элементов аппаратов, а также переходное сопротивление в месте к.з., принимается равным 0,005 Ом на один коммутационный аппарат, включая точку к.з.;

– число коммутационных аппаратов, через контакты которых последовательно проходит ток к.з., включая АВ ПУПП;

– сопротивление высоковольтной распределительной сети, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора;

– индуктивное сопротивление трансформатора;

– суммарное индуктивное сопротивление кабелей, по которым последовательно проходит ток к.з. до рассматриваемой точки.

Индуктивное сопротивление высоковольтной распределительной сети находится по формуле

,

где – мощность к.з. на вводе ПУПП, принимается 50 МВА.

Тогда

Токи трехфазного к.з. в тех же точках, для которых рассчитаны токи двухфазного к.з., определяются по формуле

,

где 1,6 – суммарный переводной коэффициент расчетного тока двухфазного к.з., определяемого для условий, способствующих его минимальному значению, к току трехфазного к.з., определяемому для условий, способствующих его максимальному значению.

В точке короткого замыкания К1 ток двухфазного к.з. равен

ток трехфазного к.з. при этом равен

В точке короткого замыкания К2 ток двухфазного к.з. равен

ток трехфазного к.з. при этом равен

Токи двухфазных и трёхфазных коротких замыканий в сети определены и сведены в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 - Расчет токов короткого замыкания

Точка К.З.	Обозна­чение на схеме	Рабочий ток, А	Сечение кабеля, мм2	Длина кабеля, м	Приведенная длина кабеля, м	Ток двухфаз­ного К.З. , А	Ток трёхфазного КЗ I(3)∞, А
К1	-	-	-
К2	l1				18.1
К3	l1.1	39.3			32.2
К4	l2	78.6			59.2
К5	l2.1	39.3			87.4
К6	l3	39.3			103.6
К7	l3.1	39.3			131.8
К8	l4	134.7			58.6
К9	l4.1				88.6
К10	l4.2	10.7			103.6
К11	l4.3	17.8			149.6

3.5 Выбор и проверка защитной аппаратуры и уставок её защит

Фидерный выключатель, магнитный пускатель и магнитная станция по выбираются исходя из условия:

,

где I_н – номинальный ток выбранного аппарата;

I_р – рабочий ток магистрального кабеля или номинальный ток потребителя.

Выбранный фидерный выключатель или магнитный пускатель должны быть проверены по допустимой нагрузке на вводные зажимы.

Отключающая способность аппарата, согласно, должна соответствовать условию:

Если отключающая способность не удовлетворяет условию, то при наличии на присоединении, питающем данный аппарат, другого аппарата с достаточной отключающей способностью, необходимо, чтобы соблюдалось условие

,

где I_у – уставка тока срабатывания реле максимального тока аппарата с отключающей способностью, удовлетворяющей вышеуказанным условиям;

К_ч = 1,5 – коэффициент чувствительности защиты.

Величина уставки тока срабатывания реле автоматических выключателей или магнитных пускателей для защиты магистрали, согласно, определяется выражением:

А,

где I_н.руск – номинальный пусковой ток наиболее мощного электродвигателя;

SI_н.р. – сумма номинальных токов всех остальных токоприемников.

Для защиты ответвлений величина уставки тока срабатывания реле определится как:

При этом кратность расчетного минимального тока двухфазного к.з. к уставке тока срабатывания реле должно удовлетворять условию

Номинальный ток плавкой вставки предохранителей для защиты электродвигателей по выражением:

,

где 1,6 ¸ 2,5 – коэффициент, обеспечивающий не перегорание плавкой вставки при пусках электродвигателей с короткозамкнутым ротором, при нормальных условиях пуска ( редкие запуски и быстрое разворачивание ) следует принимать значение 2,5, при тяжелых (частые запуски при длительном разворачивании ) – 1,6 ¸2,0.

Выбранная плавкая вставка предохранителя должна быть проверен по току двухфазного к.з. с соблюдением соотношения

При выборе уставок реле аппаратов, защищающих магистральную линию, уставка реле последующего по направлению к ПУПП увеличена на одну – две ступени по сравнению с уставкой реле предыдущего аппарата при обязательном соблюдении соотношения:

Таблица 3.7 - Выбор и проверка аппаратуры управления и уставок

Тип аппарата	Потребитель	Номинальный ток аппарата, А	Расчетный ток линии, А	Ток уставки, А	Ток двухфазного к.з. в удаленной точке, А
Обозна­чение
КС-02 (1)	Комбайн КП-21		101.6
КС-02 (3)	ВМЭ-6 ослан.		14,9
ПВР-125Р	СР-70.05 №1		32.8
ПВИТ-250МВ3	СР-70.05 №2		32,8
ПВИ-315H+R	Компрессор УКВШ-5/7		32,8
КС-02 (7)	Насос 1В-20		8,9

В данном случае уставка максимальной токовой защиты КТПВ630-/6-0,69 №105 принимается А.

Условие выполняется.

3.6 Расчёт ПУПП

Таблица 3.8 – Потребители ПУПП №2