Расчет кабельной сети

4.1 Расчет и выбор магистрального кабеля от РПП-6 до ПУПП.

4.1.1 Сечение жил магистрального кабеля выбирается по токовой нагрузке, по технологической устойчивости при коротком замыкании и проверяется по допустимой потере напряжения в кабельной сети.

Рекомендуемая марка кабеля:

ЭВТ (ТУ.16.505.934-76);

СБн (ГОСТ 18410-73).

4.1.2 Выбор сечения жил по токовой нагрузке производится по расчетному току в кабеле:

Ip= А

где Sтр – расчетная мощность трансформатора ПУПП, кВа;

U – номинальное напряжение сети, кВ;

1,1 – коэффициент резерва, учитывающий возможное увеличение

нагрузки на ПУПП

По расчетному току из таблицы допустимых нагрузок на кабели [8] стр.112 или приложения 11 принимаем кабель с сечением жил 16 мм².

4.1.3 Минимальное допустимое сечение жил кабеля, по термической устойчивости и определяется по мощности (или току) трехфазного короткого замыкания на шинах РПП-6

Smin= мм²

где Sк.з. – мощность короткого замыкания на шинах РПП-6, принимается по

фактическим данным или по проектному заданию, мВа;

tn – приведенное время отключения короткого замыкания, с;

принимается: tn=0,2÷0,25 с

С – коэффициент, учитывающий конечную температуру нагревания

жил и напряжения кабеля согласно [5] стр. 114 для кабелей с

изоляционной марки ЭВТ С=105

Окончательно принимаем кабель по большому расчетному показателю. Принимаем кабель марки ЭВТ 3х25+1х10 согласно [5] стр. 180.

4.2 Расчет и выбор магистрального кабеля от ПУПП до РПП-0,66 №1.

4.2.1 Сечение силовых жил магистрального кабеля от ПУПП до РПП-0,66 №1 выбирается по токовой нагрузке и по термической устойчивости при коротком замыкании.

Рис.3 - Расчетная схема электроснабжения

Рекомендуемые марки кабеля: ЭВТ и СБн.

4.2.2 Выбор сечения жил по токовой нагрузке производится по расчетному току в кабеле.

Ip= А

где ∑ Руст – суммарная мощность электроприемников передаваемая по

магистральному кабелю, кВт;

Uн – номинальное напряжение сети, В

Kc, cos φсв – принимаются те же, что и при определение расчетной

мощности трансформатора

По расчетному току из таблицы приложения 11 принимаем два кабеля с сечением жил по 150 мм² проложенных параллелью – СБн 3х150+1х10.

4.2.3 Минимальное допустимое сечение жил кабеля по термической устойчивости определяется по току трехфазного короткого замыкания на выводе трансформатора ПУПП (т. К_о на рис.3).

Ток трехфазного короткого замыкания определяется по формуле:

Iк.з.= А

где - номинальное напряжение сети, В

R_т, Х_т - соответственно активное и индуктивное сопротивление

трансформатора, определяется по таблицам (8) стр. 116, (11) стр.220, Ом;

R _м1, Х _м1 - соответственно активное и индуктивное сопротивление

магистрального кабеля от ПУПП до РПП №1.

R _м1 = R ₀ ∙ L= 0,061∙0,158=0,0096 Ом

Х_м1 = Х₀ ∙L= 0,06∙0,158=0,009 Ом

где R ₀ - активное сопротивление 1км кабеля, Ом/км;

Х₀ - индуктивное сопротивление 1км кабеля, Ом/км;

(R ₀ и Х₀ принимаются из (5)стр. 178, (6) стр. 307.

где Rо =0,26 Ом – активное сопротивление кабеля S=150 мм²;

Учитывая, что проложено параллельно два кабеля

Rо=0,122:2=0,061 Ом

Хо=0,06 Ом/км

L = 158м =0,158 км – расстояние от ПУПП до РПП-0,66 №1 с учетом провеса кабель 5%

Минимальное допустимое сечение жил кабеля по току короткого замыкания

Smin= мм²

где tn, C – имеют такие смысловые значения, что и ранее, а цифровые значения следующие:

tn – для встроенных в ПУПП автоматов типа АВМУ принимается 0,1 с; для автоматов типа А-3700 – 0,05 с

C=134– для кабелей типа СБн.

Окончательно принимаем сечение жил кабеля по большему расчетному показателю два кабеля проложенных параллельно марки СБн 3х150+1х10

4.3 Расчет и выбор магистральных кабелей от РПП-0,66 №1 до РПП-0,66 №2

4.3.1 Сечение выбираем по токовой нагрузке и термической устойчивости при коротком замыкании. Рекомендуемая марка кабеля КГЭШ (ГОСТ 10694-78).

4.3.2 Выбираем сечение жил по токовой нагрузке

Ip= = =99,7 А

По расчетному току из таблицы [15] стр. 187 или приложению 13 выбираем кабель по большей токовой нагрузке, но не менее 25мм². Принимаем КГЭШ сечением жил 25 мм².

4.3.3 Минимальное допустимое сечение жил кабеля по термической устойчивости определяем по току трехфазного короткого замыкания

РПП-0,66 №1/точка К1 по формуле:

где: , - соответственно активное и индуктивное сопротивление

магистрального кабеля от РПП№1 до РПП №2,

R _м2 = R ₀ ∙ L= 0,74∙0,242=0,029 Ом

Х_м2 = Х₀ ∙L= 0,088∙0,242=0,015 Ом

R ₀ - активное сопротивление 1км кабеля, Ом/км;

Х₀ - индуктивное сопротивление 1км кабеля, Ом/км;

L - длина магистрального кабеля.

Минимальное допустимое сечение жил кабеля по Т.К.З. определяется по формуле:

мм²

где поскольку на данном этапе проектирования автоматический выключатель еще не выбран, следует принимать: = 0,1 с, С = 101- для кабелей марки КГЭШ.

Окончательно принимаем кабель КГЭШ 3х25+1х10

4.4 Расчет и выбор магистральных кабелей осветительной сети.

4.4.1 Сечение жил магистральных кабелей выбирается по условию допустимой потери напряжения, которая, согласно [3] §72, допускается не более 4%. Согласно [3] § 473, система магистральной осветительной сети должна проектироваться трехфазной, с включением светильников равномерно на все три фазы.

Рекомендуемые марки кабеля: КОГЭШ.

Минимальное допустимое се чение жил по потере напряжения при рассредоточенной длине кабеля определяется по формуле:

, мм²

где: - суммарная мощность светильников, подключенных к

магистральному кабелю, кВт;

L - длина магистрального кабеля, м;

с₁- коэффициент, зависящий от материала жил кабеля, напряжения и

системы осветительной сети. Согласно (11) стр. 232 для трехфазных

кабельных сетей с медными жилами и равномерной нагрузкой при

напряжении 127В с₁= 8,5.

- допустимая потеря напряжения в осветительной сети 4 В.

Примечание:

При окончательном выборе сечения жил магистральных осветительных кабелей следует иметь ввиду, что по условию механической прочности не рекомендуется принимать сечение менее 4 мм², а по условию подключения в осветительную арматуру - более 6 мм² .

Освещение лавы:

мм²

Принимаем кабель марки КОГЭШ 3х6+1х6+1х6.

Освещение вентиляционного штрека:

мм²

Принимаем кабель марки КОГЭШ 3х4+1х4+1х4.

Освещение конвейерного штрека:

мм

Принимаем кабель марки КОГЭШ 3х4+1х4+1х4.

4.5.Расчет и выбор кабелей электроприемников.

4.5.1. Сечение силовых жил кабелей электроприемников выбирается по допустимой токовой нагрузке и по термической устойчивости при коротком замыкании. При окончательном выборе дополнительно учитывается необходимость обеспечения достаточной механической прочности для кабелей забойных машин и механизмов в связи с тяжелыми условиями их работы.

Рекомендуемая марка кабеля КГЭШ.

4.5.2. Выбор сечения по токовой нагрузке производится из таблиц допустимых нагрузок на кабели (6) стр. 305 или приложение 13 с учетом поправки на температуру окружающей среды.
4.5.3. По условию механической прочности сечение силовик жил, кабелей забойных машин и механизмов выбираются в соответствии с рекомендациями, установленными практикой эксплуатации кабелей (14) стр. 386. По данным института им. А. А. Скочинского рекомендуется принимать следующие сечения жил кабелей забойных машин и механизмов:

- для очистных комбайнов - 35-50 мм² (максимум 70 мм²);

- для проходческих комбайнов -25-35 мм²(максимум 70 мм²);;

- для конвейеров - 16 - 25 - 35мм²;

- для колонковых электросверл - 6 - 10 мм²;

- для ручных электросверл - 4 - 6 мм²;

- для прочих электроприемников - 10 - 16 мм²;

Согласно (8) стр. 133 минимальное сечение силовых, жил кабелей рекомендуется принимать:

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

16мм² - для питания отдельно установленных периодически перемещаемых

машин и механизмов.

4.5.4. Результаты выбора кабелей электроприемника по условию допустимой токовой нагрузки, термической устойчивости и механической прочности приводятся в таблице 4.1

4.6.0кончательно все данные по выбору магистральных кабелей и кабелей электроприемников сводятся в кабельный журнал, составленный по форме 4.2.

Таблица 4.2 - Кабельный журнал

4.6.1. В проекте следует сделать вывод относительно правильного выбора

параметров схемы электроснабжения.

Параметры схемы электроснабжения выбраны правильно, если соблюдается условие:

U_д.п≥ 0,8U_h

Если это условие не соблюдается, то необходимо предусмотреть:

- увеличение сечения силовых жил кабеля комбайна или дальнего привода струга, конвейера (в пределах допустимых по условию подключения к моторным отделениям коммутационных электроаппаратов, а также удобства эксплуатации),

- увеличение сечения силовых жил магистрального кабеля или прокладку параллельных кабелей,

- уменьшение длины магистрального кабеля путем приближения ПУПП к забою,

- установка ПУПП повышенной (относительно расчетной) мощности.

4.7. Проверка кабельной сети участка на потерю напряжения в рабочем режиме самого мощного и самого удаленного приемника электроэнергии.

4.7.1. Асинхронные электродвигатели в соответствии с требованиями стандартов на их изготовление рассчитаны на нормальную работу при колебаниях напряжения в пределах (+10,-5)% U_h. Следовательно в нормальном рабочем режиме электродвигателя комбайна потеря напряжения в кабельной сети участка напряжением 660В не должно превышать 66В, т.е.:

ΔU = ΔU_тр + ΔU_ф+ ΔU_г ≤ ΔU_доп = 66В

4.7.2. Определяем потерю напряжения в силовом трансформаторе ПУПП:

где: - расчетная мощность трансформатора, кВ∙А;

- номинальная мощность принятого трансформатора, кВ∙А;

- активная составляющая напряжения к.з. трансформатора, %

где: Р_к.з. - потери к.з. трансформатора при номинальной нагрузке (5) стр. 62.

Определяем реактивную составляющую напряжения к.з. трансформатора, %:

где - напряжение к.з. трансформатора (5) стр. 62, В;

- напряжение холостого хода трансформатора, В;

cosφ = 0,6 - средневзвешенный коэффициент мощности приемника электроэнергии на участке;

sinφ = 0,8.

4.7.3. Определяем потери напряжения в комбайновом кабеле:

где: - номинальный ток двигателя комбайна, А;

- число двигателей комбайна;

- активное сопротивление комбайнового кабеля при температуре

нагрева 65^о С.

Ом

= 1,18 -с температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления кабеля с повышением температуры его нагрева с 20^о С до 65^о С;

- индуктивное сопротивление комбайнового кабеля:

Ом

где: - длина комбайнового кабеля, м;

- активное сопротивление силовых жил кабеля (при =65^о С), Ом/км;

- индуктивное сопротивление силовых жил кабеля, Ом/км;

4.7.4. Определяем потери напряжения в фидерном кабеле, подающем питание на двигатель комбайна.

где: - расчетный ток нагрузки на фидерный кабель, подающий питание на комбайн, А:

А

= 0,5 - коэффициент спроса для данной группы приемников;

- суммарный номинальный ток электродвигателей, получающих питание по данному фидерному кабелю;

, - соответственно активное (при t = 65^о С) и индуктивное сопротивление фидерного кабеля, Ом/км;

Ом

где: = 1,18 - температурный коэффициент;

- активное сопротивление силовых жил магистрального кабеля, Ом;

- длина магистрального кабеля с учетом его 5% удлинения за счет провеса;

Ом

- индуктивное сопротивление магистрального кабеля, Ом;

- условие не выполняется, следовательно необходимо переходить на напряжение 1140В, либо необходимо предусмотреть:

- увеличение сечения силовых жил кабеля комбайна;

- увеличение сечения силовых жил магистрального кабеля или прокладку параллельных кабелей;

- уменьшение длины магистрального кабеля путем приближения ПУПП к забою;

- установка ПУПП повышенной (относительно расчетной) мощности.