Выбор сечения кабеля по длительно допустимой нагрузке производится по условиюI_уд I_ф, где I_уд - допустимый по нагреву ток кабеля соответствующего сечения, А;

I_ф - фактический ток нагрузки.

К_{с уст} 1000

I_ф = - -----------------------; (79)

3 U_н cos

где К_с - коэффициент спроса для определенной группы потребителей;

_уст - установленная мощность группы потребителя

Выбор типа и сечения кабелей сводится в таблицу 3.6 Кабели пронумерованы.

Проверка кабельной сети по допустимой потере напряжения при нормальном режиме.

Таблица 24 - Выбор типа и сечений кабелей

Потери напряжения определяются для одного из кабелей загруженных ветвей и в других ветвях они будут меньше. Таким образом, проверяется ветвь питающая привод машины К56-Мб.

Суммарные потери напряжения определяются по формуле:

где U_тр - потери напряжения в трансформаторе, В;

U_каб - суммарные потери напряжения в кабелях сети, В.

Потери напряжения в трансформаторе определяется по формуле:

U_тр = (U_a cos + U_p sin)

где - коэффициент загрузки трансформатора

= S_р / S_н = 172/250 = 0,69

где U_a, U_p - относительные величины соответственно активной и реактивной составляющей напряжения.

Р_{к. з} 2490

U_а = - --- - 100 = - ---------- - 100 = 0,99 %

S_n 250 10³

U_р = 3,35 %

где Р_{к. з} - потери мощности короткого замыкания в трансформаторе, Вт;

U_{к. з} - напряжение к. з в трансформаторе, %.

Следовательно,

U_тр, % = 0,69 (0,99 0,6 + 3,35 0,8) = 2,26 %.

Потери напряжения в трансформаторе в абсолютных величинах находятся как

U_тр, % 2,26

U_тр = - --------- - U_о = - ----- - 690 = 15,6 В

100 100

где U_о - вторичное напряжение трансформатора при холостом ходе.

Потери напряжения в кабеле определяются по формуле:

U_каб = 3 I_p (r cos + хsin)

где I_p - рабочий ток кабеля, А;

r, х - соответственно активное и индуктивное сопротивление кабеля, Ом.

Расчёт активного и индуктивного сопротивления кабелей сводится в таблицу 25

Таблица 25 - Определение сопротивления кабелей

Потеря напряжения в кабеле сечением 50 мм²

U_каб1 = 3 118,5 (0,12 0,6 + 0,27 0,8) = 19,1 В.

Потеря напряжения в кабеле сечением 35 мм²

U_каб2 = 3 86,2 (0,10 0,6 + 0,17 0,8) = 11,9 В.

Тогда суммарные потери напряжения

U = 15,6 + 19,1 + 11,9 = 46,6 В.

Допустимые потери напряжения в сети определяются по формуле.

U_д = U_o - (U_н - 0,05 U_н) = 690 - (660 - 0,05 660) = 63 В

U_д U, 63 В 46,6 В, что соответствует условию.

Проверка кабельной сети по потере напряжения при пуске наиболее удаленного двигателя. Параметры схемы должны обеспечивать уровень напряжения достаточный для пуска наиболее мощного и удаленного электродвигателя. Сеть выбрана верно, если

U_факт U_{min. доп},

где U_факт - фактическое напряжение на зажимах электродвигателя, В;

U_{min. доп} - допустимо минимальное напряжение на зажимах электродвигателя при пуске, которое определяется по формуле:

U_{min. доп} = = 432,07 В (80)

где К - минимальная кратность пускового момента для комбайна;

а - кратность пускового момента.

Наиболее мощным и удаленным потребителем является комбайн К-56 МГ

Напряжение на зажимах электродвигателя в пусковом режиме находится по формуле:

U_{дв. п} =

где

U_{н. р} - потери напряжения в сети от работающих двигателей при номинальном напряжении в элементах сети, через которые подключен комбайновый электродвигатель, В;

n = 1 - количество одновременно пускаемых комбайновых электродвигателей;

I_п - пусковой ток комбайнового двигателя, А;

R_н, Х_н - соответственно суммарное активное и индуктивное сопротивление трансформатора фидерного и гибкого комбайновых кабелей;

cos = 0,5 - коэффициент мощности в пусковом режиме.

Активное сопротивление трансформатора определяется по формуле.

Р_{к. з} 2490

R_тр = - ------ - = - --------- - = 0,019 Ом

3 ²_н 3 209²

Индуктивное сопротивление определяется как

U_{к. з} U²_ном 3,5 660²

Х_тр = - ----------- - = - ---------------- - = 0,066 Ом

100 S_ном 100 250 10³

Тогда

R_н = R_тр + R_ф + R_г = 0,0191 + 0,12 + 0,104 = 0,243 Ом

Х_н = Х_тр + Х_ф + Х_г = 0,066 + 0,027 + 0,017 = 0,11 Ом.

U_{п. р} = U_тр + U_каб = 15,6 + 19,1 = 34,7 В

Следовательно,

U_ф = 525 В

По условию U_ф U_{min. доп}, т.е.525 432, условие выполняется.

Проверка кабельной сети участка по сопротивлению изоляции и ёмкости производится при условии.

r_ф (1,52) r_кр

где r_ф - фактическое сопротивление изоляции всей сети, МОм;

r_кр - критическое сопротивление изоляции сети (r_кр = 4560 МОм).

Ожидаемое сопротивление изоляции составит

r_ф = 50,2 МОм

где n_{д. з}, n_д, n_ап, n_тр, n_к - количество двигателей, установленных соответственно на забойных машинах, на других механизмах, количество защитной и коммутационной аппаратуры, силовых трансформаторов и кабелей;

r_{д. з}, r_д, r_ап, r_тр, r_к - допустимое сопротивление изоляции этих элементов цепи: r_{д. з} = 0,5 МОм; r_д, r_ап, r_тр, r_к 1,0 МОм.

r_ф = 50,2 МОм 1,5 r_к = 45 МОм - что гарантирует устойчивую работу сети.

Выпускаемые промышленностью реле утёчки предназначены для работы в сетях с емкостью до 1 мкф/фазу. Эксплуатация участковой сети допустима, если общая емкость кабелей С_общ I мкф.

С учётом емкости электродвигателей и электрических аппаратов емкость сети составит.

С_общ = 1,1 С_каб. = 1,1 0,9133 = 0,56 мкф/фазу.

Условие С_общ I мкф/фазу выполняется.

Расчёт токов к. з., проверка кабельной сети по термической устойчивости. Максимально возможный ток трёхфазного к. з. для проверяемости аппарата и кабеля определяется как

I ^(з) _{к. з} = ; I ⁽²⁾ _{м (н)} =

где U_н - номинальное напряжение сети, Вт.

Полное сопротивление цепи к. з. вычисляется по формуле:

Z_n = ,

Выбранное сечение кабеля удовлетворяет требованиям термической устойчивости при к. з., если выполняется условие I_п I_max

где I_п - предельно допустимый кратковременный ток к. з., А.

Расчёт токов к. з. и проверка кабеля по термической устойчивости сводится в таблицу 26.

Таблица 26 - Расчёт токов короткого замыкания

Выбор и проверка низковольтной аппаратуры и её защита.

Фидерный выключатель, магнитный пускатель соответствует условиям эксплуатации, если выполняется условие I_н I_ф.

Выбранные аппараты должны быть проверены на способность отключить наибольший возможный ток трёхфазного к. з. в защищаемом присоединении согласно условию

I_о 1,2 I ^(з) _{к. з}

где I_о - предельный отключаемый ток защитного аппарата, А;

I ^(з) _{к. з} - ток к. з на зажимах аппарата, А.

Величина тока уставки защитного аппарата для защиты магистрали определяется по условию

I_у I_{п. п} + I_{н. р}

где I_{п. п} - пусковой ток наиболее мощного потребителя, А;

I_{н. р} - сумма номинальных токов всех остальных потребителей, А.

Для защиты ответвлений, питающих электродвигатели с коротко замкнутым ротором и осветительную нагрузку, находим соответственно из выражений:

I_у I_{п. п}, I_у 3I_н

Установку реле максимального тока необходимо принимать на 25% выше фактического пускового тока двигателя защищаемого присоединения.

Выбранная установка должна удовлетворять условию I ⁽²⁾ _min / I_у 1,5.

Выбор и проверка защитной аппаратуры низкого напряжения сводится в таблицу

Выбранная плавкая вставка предохранителей должна быть проверена по току двухфазного к. з. с соблюдением соотношения.

I ⁽²⁾ _{к. з}

--- - 47

I_в

Принимаем 7, для токоприёмников менее нагруженных принимаем I_у = 5 Са.

Выбор высоковольтного оборудования.

Для питания ПУПП принимается высоковольтная ячейка типа КРУВ-6.

Номинальный ток ячейки вычисляется из условия I_{н. я} I_ф,

S_н 250

I_ф = - -------- - = - ------- - = 25 А

3 U_{н. в} 3 6

Где I_{н. я} - ток нагрузки ячейки, А;

S_н - мощность трансформатора, кВа;

U_{н. в} номинальное напряжение распределительной высоковольтной сети шахты. Выбираем I_{н. я} = 32 А.

Таблица 27 - Выбор и проверка низковольтной сети.

Проверка КРУ на отключающую способность производится из условия

I_о I ⁽³⁾ _{к. з.} или S_o S ^(в).

где:

I_о = 0,6 кА - номинальный ток отключения;

I ⁽³⁾ _{к. з. -} расчётный ток трёхфазного к. з. в сети, в месте установки ячейки.

Ток трёхфазного к. з. для любой точки сети определяется по формуле:

I ⁽³⁾ _{к. з.} =

где U = 6,3 кВ - расчётное значение напряжения сети;

r, x - соответственно активное и индуктивное сопротивление цепи к. з., Ом

r = r_л, х = х_с + х_л

где х_с - индуктивное сопротивление электросистемы.

х_с = U^2/S ⁽³⁾ _с = 6,3^2/ (50 10³) = 0,0072 Ом

где S ⁽³⁾ _с = 50 МВа - мощность трёхфазной к. з. энергосистемы при отсутствии точных данных для ЦПП;

r_п, x_п - соответственно активное и индуктивное сопротивление кабельной сети.

x_п = х_о L = 0,11 1,2 = 0,132 Ом

r_л = r_o L = 1,84 1,2 = 2,2 Ом

где r_о, x_о - соответственно активное и индуктивное удельное сопротивление кабельной сети, Ом/км;

L - длина кабельной сети, км.

Тогда. r = r_л = 2,2 Ом.

Х = 0,0072 + 0,132 = 0,139 Ом.

Следовательно:

I ⁽³⁾ _{к. з.} = 1,57 кА

I_о = 9,6 кА I ⁽³⁾ _{к. з.} = 1,57 кА.

Условие выполняется, к установке принимается КРУВ-6.

Кабель для питания ПУПП выбирается из условия: I_эу I_pmax,