Расчет рабочих токов и выбор кабеля

Электроснабжение участка

Схема электроснабжения участка

Учитывая, что суммарная установленная мощность всех токоприемников участка может достигать 1500 кВт и более, электроснабжение участка осуществляется от двух-трех УТП типа КТПВ. К одной-двум подстанциям подключаются все токоприемники очистного забоя. Эти подстанции включаются в состав энергопоезда и располагаются на специальных платформах над перегружателем.

Мощность зтих подстанций достигает 630 или 1000 кВА, а напряжение с низкой стороны - 1200 В. От отдельной подстанции питаются электродвигатели ленточного конвейера, машины и механизмы, расположенные на откаточном штреке, бремсберге и вспомогательное оборудование вентиляционного штрека. Напряжение питания этих установок может быть принято 660 В или 1140 В.

Распределение электрической энергии осуществляется с помощью автоматических выключателей типа ВВ-Р, ВВ-ДО, АВ-ДО для подключения токоприемников применяются пускатели ПВР, ПВИ-БТ, ПВР-Р.

Электроснабжение машин и механизмов выполняется шахтными экранированными кабелями КГЭШ, КГЭШТ четырех и семижильными, для подключения очистного комбайна может применяться кабель повышенной прочности ГРШЭП. К высоковольтным ячейкам УТП подключаются восьмижильным кабелем ЭВТ.

Расчет мощности и выбор УТП

Таблица - Характеристика оборудования

Наименование машин и механизмов	Место установки	Количество электродви-гателей	Мощность электродвига-телей,, кВт	Назначение
1	2	3	4	5

Таблица - Технические данные электродвигателей

Наименование машин и механизмов	Тип двигателя	Количество двигателей	Номинальная мощность Pн, кВт	Суммарная мощность å Pн, кВт	Номинальный ток Iн, А	Пусковой ток Iп, А	Cos jн	hн
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Расчетную мощность трансформатора подстанции определяем методом коэффициента спроса по формуле:

(3.1)

где К_с – коэффициент спроса;

ΣР_уст – суммарная мощность всех электродвигателей, подключенных к УТП, кВт;

Cos φ_ср – средневзвешенный коэффициент мощности.

В соответствии с принимаем

К_с=; Cos φ_ср=; S_{тр.расч}=.

Условие выбора УТП

S_н.тр. ³ S_{тр.расч},

где S_н.тр. – номинальная мощность трансформатора подстанции.

К установке принимаем

Таблица - Технические данные УТП

Тип принятой УТП	Sн.тр. кВА	Напряжение Uo, B	Сопротивление вторичной обмотки, Ом	Тип низковольтного выключателя	Токовые уставки М.Т.З.
В.Н.	Н.Н.	Xтр	Rтр
1	2	3	4	5	6	7	8

Расчет рабочих токов и выбор кабеля

Выбор кабеля производим по допустимому нагреву с корректировкой сечения по механической прочности в сторону увеличения (при необходимости) с учетом области применения.

Условие выбора кабеля по нагреву

I_{дл. доп.} ³ I_р.

где I_{дл. доп.} – длительно допустимый ток кабеля, А;

I_р. – расчетный ток на участке кабельной сети.

Для определения I_р. составляется расчетная схема

Рисунок 1 - Расчетная схема

Расчетный ток в моторной перемычке, I_р, А, определяется по номинальному току двигателя (или двигателей). На магистральных участках кабеля ток определяется по формуле:

, (3.2)

А

где ΣР_уст. – суммарная мощность всех токоприемников, питающихся по данному кабелю.

Если через магистральный участок питается несколько (3-5) маломощных электродвигателей, ток на этом участке находится как сумма номинальных токов этих двигателей. Токи в перемычках между пускателями не рассчитываются, а кабель принимается такой же, как на предыдущем магистральном участке. К установке принимаем кабель типа КГЭШ, четырехжильный на магистральных участках и перемычках, семижильный на моторных концах.

Результаты расчета I_р. и выбора кабеля сводим в таблицу.

Таблица - Характеристика участковой кабельной сети

№ участка	Iр,, А	Iдл.доп. А	Марка кабеля из условия нагрева	Марка кабеля из условия механической прочности	Длина кабеля, м	Тип подключенного механизма
1	2	3	4	5	6	7

3.4 Проверка кабельной сети по потери напряжения

3.4.1 Проверка кабельной сети в нормальном режиме

Для принятого напряжения питания U_п=660 В, U_о=690 В, допустимые потери напряжения D U_доп. равны 63 В. Потери напряжения определяем до двигателя.

Потери напряжения во вторичной обмотке трансформатора, D U_тр., В, определяем по формуле:

, (3.3)

D U_тр= В

Потери напряжения на участках кабельной сети, D U_к,В:

, (3.4)

D U_к = В

где R_к , X_к – соответственно активное и индуктивное сопротивление участка кабеля;

Cosj, Sinj - принимаем на магистральных участках в соответствии с разделом 2, на моторном конце Cosj = Cosj_н двигателя (Таблица)

Таблица - Потери напряжения в кабельной сети

№ участка	Марка и сечение кабеля	Lк, м	Iр, А	Сопротивление кабеля, Ом	D Uк , В
Rк	Xк
1	2	3	4	5	6	7

ΣDU_к=

Вывод: выбранная кабельная сеть обеспечивает требуемый уровень напряжения на зажимах электродвигателя т.к. условие:

DU_доп. ³ DU_тр. + ΣDU_к, (3.5)

63³ + выполняется.

3.4.2 Проверка кабельной сети в пусковом режиме

Проверяем на запуск двигатель. Фактическое напряжение на электродвигателе при запуске, U_дв.п.ф. В, определяем по формуле:

, (3.6)

где ΔU_н.р. – потери напряжения в трансформаторе и кабельной сети от нормально работающих двигателей;

g - параметр пускового режима.

,

(3.7)

где SP_уст.0 – суммарная установленная мощность, без учета запускаемого двигателя, кВт;

SP_уст.1; SP_уст.2 … - сумма мощностей нормально работающих электродвигателей, подключенных через соответствующий участок кабеля, кВт.

, (3.8)

где I_п – пусковой ток проверяемого двигателя, А.

Cosj_п =0,5; Sinj_п =0,87

Запуск двигателя устойчивый, так как выполняется условие:

U_дв.п.ф. > 0,8 × 0,72 × U_н