Выбор кабеля

При выполнении этого раздела проекта необходимо: выбрать марку кабеля, определить его длину и сечение силовых жил.

Марка кабеля определяется областью его применения, которая для кабелей, прокладываемых на поверхности шахт регламентирована "Правилами устройства электроустановок" (ПУЭ), а в шахте - ПБ.

Для передачи и распределения электроэнергии в шахте применяют следующие кабели:

· при прокладке по стволам, крутонаклонным (до 45º) и капитальным выработкам - бронированные экранированные с проволочной броней;

· при прокладке в горизонтальных и наклонных выработках (до 45º) - бронированные экранированные с ленточной броней;

· для присоединения КТП - бронированные экранированные повышенной гибкости;

· для присоединения РПП низшего напряжения - бронированные экранированные повышенной гибкости или гибкие экранированные;

· для присоединения передвижных машин - гибкие экранированные;

· для участков линии между ручным электросверлом и соединителем напряжения - особо гибкие экранированные;

· для присоединения выемочных машин на крутых пластах с применением кабелеподборщиков - гибкие экранированные повышенной прочности.

Характеристика кабелей, допущенных МакНИИ к применению в шахтах, приведена в Приложении 10.

При определении длины кабелей необходимо учитывать запас на провисание для бронированных кабелей (L_бр) - 5%, для гибких (L_г) - 10%:

,

,

где Σ L_выр. - суммарная длина выработок, по которым проложен кабель, м.

Сечение силовых жил кабеля выбирают: по длительно допустимому току нагрузки; механической прочности, экономической плотности тока и термической стойкости.

Сечение кабеля по длительно допустимому току нагрузки (I_дл, А) выбирают по условию:

, (4.16)

где К_п - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды, определяемый в соответствии с ПУЭ (Приложение 11);

I_р. - расчетный ток нагрузки кабеля.

Расчетный ток нагрузки принимают по следующим условиям:

- кабелей, прокладываемых по стволу (I_р.ст.), таким, чтобы при повреждении одного кабеля остальные могли пропустить 100% нагрузки;

- кабелей для питания КТП:

, если , (4.17)

I_р.КТП = I_{н. вн,} если , (4.18)

где I_{ф. нн} , I_{н. вн} - соответственно фактический ток обмотки низшего напряжения и номинальный ток обмотки высшего напряжения, А;

К_т - коэффициент трансформации силового трансформатора;

- кабелей для питания отдельного потребителя:

, (4.19)

где ∑I_{н. i.} - сумма номинальных токов электроприемников присоединенных к кабелю. Для двигателей принимают номинальный ток соответствующий режиму его работы (S₁, S₂, S₄). При применении кабелеподборщиков с многослойной навивкой нагрузка на кабель должна быть снижена на 30% по сравнению с длительно допустимой;

- магистральных кабелей:

, (4.20)

где S_p - полная расчетная мощность, передаваемая по магистральному кабелю, определяется по формулам (4.1, 4.13), кВА;

U_н - номинальное напряжение, В.

При больших токах нагрузки, когда максимально возможное сечение кабеля не соответствует по нагреву рабочим током или по условиям подключения во вводные устройства электрооборудования, можно принимать два параллельно включенных кабеля или перераспределить нагрузку таким образом, чтобы принятый кабель соответствовал указанным условиям.

В первом случае суммарное сечение кабелей определяют по условию:

, (4.21)

Во втором случае необходимо определить полную мощность, передаваемую по кабелю по соответствующим формулам (4.1, 4.3, 4.5, 4.13), а расчетный ток по формуле (4.20).

По механической прочности рекомендуется принимать следующие минимальные сечения кабелей:

- высокого напряжения - 16мм²;

- магистральных низкого напряжения - 35 мм²;

- очистных и проходческих комбайнов - 25 мм²;

- отдельно установленных, периодически перемещаемых машин - 16 мм²;

- машин, аппаратов, установленных в откаточных выработках - 10 мм²;

- машин и аппаратов малой мощности в соответствии с диаметром кабельного ввода.

По экономической плотности тока (в соответствии с ПУЭ) выбирают кабели со сроком службы более 5 лет (стволовые, для РПП-6). Это сечение зависит от годового числа часов использования максимума нагрузки, материала жил и изоляции кабеля и определяется по формуле:

, (4.22)

где j_эк. - экономическая плотность тока, А/мм² [1]. Приложение 12.

При этом принимают ближайшее большее стандартное сечение.

Проверку сечения жил кабелей по термической стойкости можно проводить по табличным данным или аналитически. По табличным данным определяют предельно допустимый кратковременный ток (I_п, А) величина которого должна быть больше тока трехфазного короткого замыкания (I⁽³⁾_к.з., А) в начале кабеля, то есть:

.

Предельный ток для принятого сечения кабеля определяется длительно допустимой температурой нагрева изоляции кабеля и приведенным временем отключения, определяемого типом защитного аппарата [1]. Приложение 13.

Сечение жил кабеля по термической стойкости может быть определено также по формуле:

,

где I⁽³⁾_к.з. - ток трехфазного короткого замыкания в начале кабеля;

t_п - приведенное время отключения (Приложение 13.1);

K_bt - коэффициент, учитывающий предварительную нагрузку кабеля и температуру окружающей среды [1];

С - коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил при коротком замыкании и напряжение кабеля [1]. Приложение 14.

Проверку сечения жил кабеля по термической стойкости выполняют после расчета токов трехфазного короткого замыкания.

В пояснительной записке подробный расчет и выбор проводят: в высоковольтной сети только стволовых кабелей, а в низковольтной - одного магистрального и одного для питания электродвигателя. Данные о выборе остальных кабелей приводят в таблице 5 "Ведомость кабелей".

Окончательно выбранное сечение силовой жилы кабеля определяется как наибольшее стандартное из рассчитанных по различным критериям.