Тип

U_1ном , В

U_2ном , В

I_2ном , А

P_ном , кВ·А

КПД, %

АПШ-2

1140

127

17,4

4

94

Расчет и выбор кабельной сети участка

Расчет кабельной сети сводится к определению таких сечений магистральных (фидерных) и распределительных кабелей, которые, будучи прочными механически, допустимым по температуре нагрева длительным рабочим током и потере напряжения в рабочем режиме, обеспечивало бы подвод электроэнергии к потребителям при напряжении, достаточным для нормальной работы электродвигателей.

Расчет и выбор фидерного кабеля

n_ф. ×I_доп. ≥ к_р. ×I_ф (5.21)

где n_ф – число параллельно включенных фидерных кабелей; I_доп – допустимый ток для принятого сечения кабеля; к_р – коэффициент резерва, к_р = 1,1 – 1,2; I_ф – расчетный ток нагрузки на фидерный кабель определяется в зависимости от схемы распределения электроэнергии на участке:

I_ф = (5.22)

где U_н – номинальное напряжение сети; SР_уст. – суммарная мощность приемников, подключаемых к кабелю; cosj - средневзвешенный коэффициент мощности приемников участка; К_с – коэффициент спроса, определяется для каждой группы приемников отдельно.

Сечение гибких кабелей однодвигательных электроприемников участка выбирается исходя из длительно допустимой нагрузки по нагреву номинальным током.

I_доп. ≥ I_ном (5.23)

При питании по одному кабелю нескольких одновременно работающих электродвигателей сечение кабеля выбирают по сумме номинальных токов этих электродвигателей.

I_доп. ≥ ∑ I_ном (5.24)

При питании многодвигательных забойных конвейеров от двух пускателей сечение кабелей, приложенных к каждому приводу определяют из условия:

I_доп. ≥ I_ном (5.25)

При питании от одного аппарата:

I_доп. ≥ n I_ном (5.26)

где I_ном. – номинальный ток одного электродвигателя; n - число электродвигателей.

Выбор и расчет фидерных, комбайновых кабелей и кабелей других вспомогательных приемников энергии на напряжение 660В и 1140В заносим в кабельный журнал – табл. 5.5.

Таблица 5.5

Кабельный журнал

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

Производится для одного наиболее удалённого и мощного токоприёмника. В данном случае принимается комбайн 2ГШ-68Б ПТЭ и ПТБ допускают падение напряжения на зажимах асинхронного эл. двигателя не более 5% от номинального.

Допустимое падение напряжения на зажимах эл. двигателей.

∆U_доп. = U₀ – 0,95×U_ном = 1200–0,95×1140 = 117 В (5.27)

где U₀ – напряжение х.х. трансформатора ПУПП; U_ном – номинальное напряжения питающей сети.

∆U = ∆U_тр. + ∆U_г + ∆U_ф. ≤ ∆U_доп (5.28)

где ∆U_тр – потеря напряжения в силовом трансформаторе ПУПП.

∆U_тр = (5.29)

где S_тр.с – расчетная мощность силового трансформатора; S_н – номинальная мощность принятого трансформатора; U_a – активная составляющая напряжения к.з. трансформатора.

U_a == (5.30)

где Р_к.з – потери короткого замыкания трансформатора при номинальной нагрузки; U_р – реактивная составляющая напряжения к.з. трансформатора.

U_р = (5.31)

где U_к.з – напряжение к.з. трансформатора; U_х – напряжение х.х. трансформатора.

∆U_тр == 32,39 В

где ∆U_г – потеря напряжения в комбайновом гибком кабеле.

∆U_г = (5.32)

где I_н – номинальный ток двигателя комбайна; n – число двигателей комбайна; R_г.t – активное сопротивление комбайнового кабеля при температуре нагрева 65⁰ С.

R_г.t = к_t ×R₀ ×L_г = 1,18×0,394×0,315 = 0,146 Ом (5.33)

где к_t – температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления кабеля с повышением температуры его нагрева с 20⁰ С до 65⁰ С, принимается 1,18; Х_г – индуктивное сопротивление комбайнового кабеля.

Х_г = Х₀ ×L_г = 0,080×0,315 = 0,0252 Ом (5.34)

∆U_г = ×1×182 (0,146×0,81 + 0,0252×0,58) = 41,8 В

где ∆U_ф – потери напряжения в фидерном кабеле, подающий питание на двигатели комбайна.

∆U_ф = (5.35)

где I_ф – расчетный ток нагрузки на фидерный кабель, подающий питание на комбайн; R_ф.t – активное сопротивление фидерного кабеля при температуре нагрева 65⁰ С.

R_ф.t = к_t ×R₀ ×L_ф = 1,18×0,238×0,06 = 0,0168Ом (5.36)

где к_t – температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления кабеля с повышением температуры его нагрева с 20⁰ С до 65⁰ С, принимается 1,18; Х_ф – индуктивное сопротивление фидерного кабеля.

Х_ф = Х₀ × L_ф = 0,074 × 0,06 = 0,00444 Ом, (5.37)

∆U_ф = × 500 (0,0168 × 0,81 + 0,00444 × 0,58) = 13,9 В

∆U = 32,39 + 41,8 + 13,9 = 88,1 В

Полное падение напряжения меньше допустимого, следовательно, требования ПТБ и ПТЭ выполняются.

Проверка кабельной сети участка на потерю напряжения в пусковом режиме самого мощного приемника электроэнергии. Производится для одного наиболее удалённого и мощного токоприёмника. В данном случае принимается комбайн 2ГШ-68Б.

В соответствии с ПТЭ и ПТБ допустимый уровень напряжения на зажимах асинхронных эл.двигателя при пуске должен быть не менее 0,8 номинального значения:

U_п.ф ≥ U_дв.мин = 0,8×U_ном = 0,8 ×1140 = 912 В (5.38)

U_п.ф = (5.39)

где I_п.н – пусковой ток электродвигателя комбайна при номинальном напряжении на их зажима; – коэффициент мощности электродвигателя при пуске; ΔU_н.р – потери напряжения в трансформаторе и фидерном кабеле питающем двигатель комбайна:

ΣR = R_тр + R_ф.t + R_г.t = 0,087 + 0,0168 + 0,146 = 0,2498 Ом (5.40)

ΣХ = Х_тр + Х_ф + Х_г = 0,126 + 0,00444 + 0,0252 = 0,15564 Ом (5.41)

ΔU_н.р = (5.42)

где Р_н.р1 – мощность электродвигателя, питающимся по первому фидерному кабелю, через который подключен комбайновый двигатель, второй комбайновый двигатель не учитывается при раздельном питании от разных пускателей, Р_н.р1 = 250 кВт; Σ Р_н.р2 – установленная мощность группы электродвигателей, питающимся по второму фидерному кабелю, Σ Р_н.р2 = 330 кВт.

ΔU_н.р = = 96 В

U_п.ф =

Пусковое напряжение эл. двигателя комбайна больше минимально допустимого, следовательно кабельная линия удовлетворяет требованиям ПТБ и ПТЭ.

Расчёт токов короткого замыкания в кабельной сети. Расчет токов короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью трансформаторов состоит в определении наибольшего возможного тока трехфазного к.з. и наименьшего двухфазного к.з. Токи трехфазного к.з. рассчитываются с целью проверки кабелей на термическую стойкость и коммутационной аппаратуры на отключающую способность, термическую и динамическую стойкость. Токи двухфазного к.з. определяют для проверки уставок максимальной токовой защиты на надежность срабатывания при к.з. в электрически удаленных точках сети, а также для проверки правильности выбора плавких вставок предохранителей.

При расчете трехфазного к.з. и двухфазного к.з. учитываются следующие условия: при двухфазном к.з. активное сопротивление высоковольтного кабеля берется при температуре 65⁰ С (соответствующие наибольшей его длине, 1000 – 1200 м) и кабелей от ПУПП до точки к.з; при трехфазном к.з. активное сопротивление высоковольтного кабеля берется при температуре 20⁰ С (соответствующие наименьшей его длине, 200 – 400 м) и кабелей от ПУПП до точки к.з.

(5.43)

где U_ном – номинальное напряжение; R⁽²⁾ – результирующее активное сопротивление при двухфазном к. з.

R⁽²⁾ = (5.44)

где R_вм – активное сопротивление высоковольтного кабеля при его наибольшей длине, для температуры 65⁰ С.

R_вм = (5.44)

где r_о – удельное сопротивление кабеля; L – длина кабеля; U_х – номинальное напряжение холостого хода вторичной обмотки трансформатора; U_в – высокое напряжение трансформатора; к_t – температурный коэффициент для температуры 65⁰ С, к_t = 1,18; – сумма активного сопротивления i – го кабеля сети 1140В, включенных последовательно между ПУПП и местом к.з.; n_ап – число коммутационных аппаратов в цепи к.з. включая ПУПП; R_п – переходное сопротивление коммутационного аппарата, R_п = 0,005 Ом; R_т – активное сопротивление трансформатора; Х⁽²⁾ – результирующее индуктивное сопротивление при двухфазном к.з.

Х⁽²⁾ =Х_в.с +Х_вм × (5.45)

где Х_в.с – приведенное к сети 1140В индуктивное сопротивление энергосистемы.

Х_в.с = (5.46)

где S_к.з – мощность трехфазного к.з. энергосистемы в распределительной сети 6 кВ на зажимах РПП – 6, S_к.з = 50 МВ·А; Х_вм – индуктивное сопротивление высоковольтного кабеля при его наибольшей длине, для ЭВТ – 6000 3x35 + 1x10; Х_т – индуктивное сопротивление трансформатора; – сумма активного сопротивления i -го кабеля сети 1140В, включенных последовательно между ПУПП и местом к.з.

(5.47)

(5.48)

где R_во – активное сопротивление высоковольтного кабеля (от РПП–6 до ПУПП), при его наименьшей длине, для температуры 20⁰ С для ЭВТ – 6000 3x35 + 1x10.

R_во = (5.49)

, (5.50)

где Х_во – индуктивное сопротивление высоковольтного кабеля (от РПП-6 до ПУПП).

R_вм = 0,512 × 1,2 =0,6144 Ом

Ом

Х_вм = 0,088 × 1,2 = 0,1056 Ом

Ом

А

R_во = 0,512 × 0,4 = 0,2048 Ом

Ом

Х_во = 0,088 × 0,4 = 0,0352 Ом

Ом

Ом

А

Подобным образом ведем расчет и для остальных точек, результаты сводим в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Токи короткого замыкания в сети с напряжением 1140 В