Расчет сети электроснабжения шахты

 

Произведём расчёт для  конденсаторных установок, расположенных  на  ЦПП и РПП-6. Суммарная мощность конденсаторных установок, составит:

 

.

 

Фактическая реактивная мощность на ГПП Q_ф = 6048 кВАр.

Полную расчетную мощность по ЦПП определяем по формуле:

 

,

 

где = 0,8 – коэффициент участия в максимуме нагрузки.

 

 кВА.

 

На ГПП шахты, согласно правилам ТБ, устанавливают два трехобмоточных трансформатора, мощности которых принимают такими, чтобы при отключении одного трансформатора, оставшийся, обеспечил потребителей I и II категорий по бесперебойности электроснабжения питанием, во время ремонта или замены трансформатора, с номинальной мощностью каждого:

S_н  ≥ 0,75 ∙ S_Р,

S_н  ≥ 0,75 ∙ 6177 ≥ 4633 кВА

 

Принимаю два трехобмоточных трансформатора типа ТДТНШ-10000/110-84У1. Параметры трансформатора указаны в таблице 2.4.2

 

Таблица 2.4.2 – Параметры трансформатора ГПП

Тип трансформатора	Sном, кВА	Соотношение напряжений, кВ			Uн, %			Іо, %	Рх.х.,кВт	Рк, кВт
		ВН	СН	НН	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДТНШ-10000/110-84У1	10000	115	6,3	6,6	10,5	17	6	1,1	23	76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ВЫБОР КАБЕЛЕЙ

 

 

3.1 Выбор марок  кабелей

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

В соответствии с Правилами  безопасности принимаем следующие  марки кабелей:

• стволовые кабели марки ВЭВПШв;
• кабели бронированные, прокладываемые по наклонным и горизонтальным горным выработкам – ЭПвБВ и ЭВБВ;
• кабели для присоединения машин и механизмов марки КГЭШ.

 

3.2 Определение  длины кабелей

 

Длина стволового кабеля, кабеля от ЦПП до РПП-6, кабеля от РПП-6 до ПУПП и магистрального кабеля, может быть найдена по формулам, с учетом запаса на провисание – для бронированных  кабелей (L_бр) - 5%, для гибких (L_г) - 10%.

 

;

 

,

 

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

Исходя из следующих условий:

Для передачи и распределения  электроэнергии в шахте применяют  следующие кабели:

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

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

3) для присоединения КТП  - бронированные экранированные  повышенной гибкости;

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

5) для присоединения передвижных  машин - гибкие экранированные;

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

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

 

 м;

 м;

 

 м;

 

 м.

 

3.3 Определение  сечения силовых жил кабеля

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

 

Сечение кабеля по длительному  допустимому току

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

,

 

где k_п - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды,

 

К_п = 1,11;

     

I_р. - расчетный ток нагрузки кабеля.

 

Стволовой кабель (от ГПП до ЦПП)

 

,

 

где  S_p - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому               кабелю, кВА;

U_н  - номинальное напряжение, В.

 

 А.

 

Принимаем стволовой кабель, рассчитанный на ток 300 А. Сечение кабеля S = 120 мм².

 

;

 

.

 

Окончательно принимаем два кабеля марки ВЭВПШв 3*120+1*50.

 

Кабель от ЦПП  до РПП-6

,

 

где  S_p - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому               кабелю, кВА;

U_н  - номинальное напряжение, В.

 

 А.

 

Принимаем бронированный  кабель, рассчитанный на ток 210 А. Сечение кабеля S = 70 мм².

 

;

 

.

 

Окончательно принимаем  кабель марки ВЭВПШв 3*70+1*50.

 

Кабель от РПП-6 до ПУПП

 

Так как ПУПП-1,2 и ПУПП-0,66 расположены на одном участке, то и кабель от РПП-6 должен подходить  к ним один и быть рассчитан  на суммарный расчетный ток, так  как обе ПУПП будут подключены параллельно.

 

I_р = I_р1,2 + I_р0,66,

 

где I_р1,2 – расчетный ток для ПУПП-1,2;

I_р0,66 – расчетный ток для ПУПП-0,66.

 

,

 

где  S_p1,22 - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому               кабелю для ПУПП-1,2, кВА;

U_н  - номинальное напряжение, В.

 

,

 

где  S_p - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому               кабелю, кВА;

 

 А.               А.

 

I_р = 46,48 + 21,55 = 68,03 А.

Принимаем бронированный  кабель, рассчитанный на ток 98 А. Сечение кабеля S = 16 мм².

 

;

 

.

 

Окончательно принимаем  кабель марки ЭВБВк 3*16+1*6.

 

 

Магистральный низковольтный  кабель от ПУПП-1,2 до РП очистного забоя

 

,

 

где  S_p - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому               кабелю, кВА;

U_н  - номинальное напряжение, В.

 

 А.

 

Принимаем бронированный  кабель, рассчитанный на ток 222 А. Сечение кабеля S = 50 мм².

 

;

 

 

 

Окончательно принимаем  кабель марки ЭПвБВ 3*50+1*35.

 

Магистральный низковольтный  кабель от ПУПП-0,66 до РП очистного забоя

 

,

 

где  S_p - полная расчетная мощность, передаваемая по стволовому               кабелю, кВА;

U_н  - номинальное напряжение, В.

 

 А.

 

Принимаем бронированный  кабель, рассчитанный на ток 186 А. Сечение кабеля S = 35 мм².

;

 

 

 

Окончательно принимаем кабель марки ЭПвБВ 3*35+1*16.

 

Гибкий кабель комбайна

 

I_p = I_н = 220 А

 

Принимаем гибкий кабель марки  КГЭШ 3*70, рассчитанный на ток 250 А. Сечение кабеля S = 70 мм².

 

Гибкий кабель конвейера лавы

 

I_p = I_н = 130 А

 

Принимаем гибкий кабель марки  КГЭШ 3*25, рассчитанный на ток 136 А. Сечение кабеля S = 25 мм².

 

Гибкий кабель конвейера штрека

 

I_p = I_н = 121 А

 

Принимаем гибкий кабель марки  КГЭШ 3*25, рассчитанный на ток 136 А. Сечение кабеля S = 25 мм².

 

Гибкий кабель насосной станции

 

I_p = I_н = 63,6 А

 

Принимаем гибкий кабель марки  КГЭШ 3*10, рассчитанный на ток 75 А. Сечение кабеля S = 10 мм².

 

Гибкий кабель станции орошения

 

I_p = I_н = 32,5 А

 

Принимаем гибкий кабель марки  КГЭШ 3*6, рассчитанный на ток 58 А. Сечение кабеля S = 6 мм².

 

Гибкий кабель лебедки предохранения ЛП

 

I_p = I_н = 15,8 А

 

Принимаем гибкий кабель марки  КГЭШ 3*6, рассчитанный на ток 58 А. Сечение кабеля S = 6 мм².

 

Гибкий кабель лебедки маневровой ЛВД-34

 

I_p = I_н = 26 А

 

Принимаем гибкий кабель марки  КГЭШ 3*6, рассчитанный на ток 58 А. Сечение кабеля S = 6 мм².

 

 

Сечение кабеля по механической прочности:

Рекомендуется принимать  следующие минимальные сечения  кабелей:

• высокого напряжения – 16 мм²;
• 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.

В соответствии с этим принимаем  следующие кабели:

• Стволовой кабель – ВЭВПШв 3*120+1*50;
• Кабель от ЦПП до РПП-6 – ВЭВПШв 3*70+1*50;
• Кабель от РПП-6 до ПУПП – ЭВБВк 3*16+1*6;
• Магистральный низковольтный кабель от ПУПП-1,2 до РП очистного забоя – ЭпвБВ 3*50+1*25;
• Магистральный низковольтный кабель от ПУПП-0,66 до РП очистного забоя – ЭПвБВ 3*35+1*16;
• Гибкий кабель комбайна (струга) – КГЭШ 3*70;
• Гибкий кабель конвейера лавы –   КГЭШ 3*25;
• Гибкий кабель конвейера штрека – КГЭШ 3*25;
• Гибкий кабель насосной станции – КГЭШ 3*10;
• Гибкий кабель станции орошения – КГЭШ 3*6;
• Гибкий кабель лебедки предохранительной ЛП – КГЭШ 3*6;
• Гибкий кабель лебедки маневровой ЛВД-34 – КГЭШ 3*6.

 

Сечение кабеля по экономической плотности тока:

В соответствии с ПУЭ выбираем кабели со сроком службы более 5 лет.

Это сечение зависит от годового числа часов использования  максимума нагрузки, материала жил  и изоляции кабеля и определяется по формуле, мм²:

 

,

где - экономическая плотность тока, А/м², = 3,5.

При этом принимают ближайшее  большее стандартное сечение.

Определим минимальное сечение  стволового кабеля по экономической  плотности тока, мм²:

 

.

 

Принимаем кабель марки ВЭВПШв 3*95+1*50.

 

Определим минимальное сечение  кабеля от ЦПП до РПП-6 по экономической  плотности тока, мм²:

 

.

 

Принимаем кабель марки ВЭВбШв 3*70+1*50.

 

Определим минимальное сечение  кабеля от РПП-6 до ПУПП по экономической  плотности тока, мм²:

 

.

 

Принимаем кабель марки ЭВБВк 3*25+1*10.

 

Проверка сечения  жил кабелей по термической стойкости:

Выбор сечения кабеля по термической стойкости проводится исходя из условия:

,

где    I_п - предельно допустимый кратковременный ток, А;

 I⁽³⁾_к.з - трехфазный ток короткого замыкания, А.

 

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

 

 

 

 

 

 

 

4 РАСЧЕТ ТОКОВ  КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

 

 

Выполняем расчет токов трехфазного  и двухфазного короткого замыкания (к.з.).

Токи трехфазного к.з. (I⁽³⁾_к.з.max) определяем для проверки коммутационных аппаратов по отключающей способности и кабелей по термической стойкости по формуле, А:

 

,

 

где U_x - напряжение холостого хода трансформатора, В;

 Z_ф.- полное сопротивление одной фазы сети от источника питания до места к.з., Ом.

 

При этом расчетные параметры  должны позволять определить максимальное значение токов к.з. на зажимах аппаратов или в начале кабеля.

Токи двухфазного к.з. (I⁽²⁾_к.з.min) определяем для проверки надежности отключения поврежденной электрической сети максимальной токовой защитой. Расчеты токов двухфазного к.з. выполняем при параметрах сети, позволяющих определить их минимальное значение на зажимах наиболее электрически удаленного потребителя по формуле, А:

 

,

 

где U_н – номинальное напряжение трансформатора, В.