Расчёт кабельной сети высокого напряжения

7. Расчёт кабельной сети высокого напряжения

Для расчёта кабельной сети воспользуемся схемой, изображенной на рисунке:

Определим сечение высоковольтного кабеля, питающего ПУПП. Для этого определим номинальный ток нагрузки:

где 1,1 – коэффициент резерва;

к_от= 0,95 – коэффициент отпаек;

Кт= 8,7 – коэффициент трансформации.

По полученной величине тока нагрузки кабеля высокого напряжения определим по таблице сечение жилы кабеля – 25 мм2.

Проверим сечение по экономической плотности:

где j_эк=3,5А×мм2 – нормативное значение предельной плотности тока.

Т.к. S_эк= 11,6 мм2, то кабель, сечением 25 мм2 удовлетворяет экономической прочности.

Проверим выбранное сечение жилы кабеля по длительно допустимому току нагрева на термоустойчивость при трёхфазном токе к. з. кабеля. Для этого определим ток трехфазного к. з.:

где U= 6,3 кВ – напряжение сети;

R, X – активное и индуктивное сопротивления цепи.

Х= Хс+Хтр+Хр+Хл+Х1+Х2,

Хс= 0,08 Ом – индуктивное сопротивление энергосистемы;

Хтр= 0,26 Ом – индуктивное сопротивление трансформатора.

Хр – индуктивное сопротивление реактора:

10% - относительное реактивное сопротивление реактора;

U_р.ном= 10 В – номинальное напряжение реактора;

I_р.ном= 1 А – номинальный ток реактора.

Х_л=0,4 – индуктивное сопротивление однопроводной воздушной линии

Индуктивное сопротивление кабеля от шин ГПП до ЦПП:

Х1= ХК1lК1= 0,08×3,5=0,28 Ом,

где ХК1= 0,08 Ом/км – индуктивное сопротивление 1 км кабеля;

l_К1= 3,5 – длина кабеля.

Активное сопротивление:

R₁= R_К1l_К1= 0,122×3,5=0,43 Ом,

где R_К1= 0,122 Ом/км – активное сопротивление одного километра кабеля.

Индуктивное сопротивление кабеля от ЦПП до ПУПП:

Х₂= Х_К2l_К2= 0,08×0,9= 0,07 Ом.

Активное сопротивление кабеля от ЦПП до ПУПП:

R1= R_К1l_К1= 0,74×0,9= 0,66 Ом.

Результирующее сопротивление равно:

Х=0,08+0,26+0,58+0,4+0,28+0,07=1,67 Ом.

R=R1+R2= 0,43+0,66= 1,09 Ом.

.

Ток двухфазного к. з. в наиболее удалённой точке:

что меньше предельно допустимого тока Iп.д.=6,35кА /Правила безопасности в угольных шахтах (инструкции)/ к. з. в кабеле, имеющем жилы сечением 25 мм2, следовательно кабель подходит для данных условий.

Проведём проверку выбранного кабеля по допустимым потерям напряжения, по условию обеспечения нормированного напряжения на зажимах наиболее мощного и удалённого электроприёмника участка.

Считая, что допустимые потери напряжения в высоковольтном кабеле, проложенном от ЦПП до ПУПП не должна превышать 150 В.

Сечение жил кабеля определим из условия:

,

где I_ВН= 445 – расчётный ток токоприёмников;

L= 900 м – длина кабеля;

g= 50 – удельная проводимость меди;

 DU_доп= 150 В – допустимая потеря напряжения.

 

8. Выбор высоковольтной ячейки и уставок ее защиты

 

Взрывобезопасные комплектные распределительные устройства выбираются в зависимости от назначения исполнения, номинального тока и проверяются по предельному току отключения и предельной отключающей мощности.

Проверим ячеёку по предельному току отключения и предельной мощности отключения. Должны выполняться условия:

Принимаем высоковольтную ячейку типа КРУВ–6 на номинальный ток 40 А. =100 МВА. Проверим ячейку по предельному току отключения и предельной мощности отключения. Должны выполняться условия:

где - расчётный ток к. з. в сети:

Ток отключения КРУВ-6 имеет значение 9,6 кА, т.е. условие выполняется:

9,6 > 1,9.

- мощность отключения:

.

Мощность отключения КРУВ-6 - =100 МВА, т.е. необходимое условие выполняется:

100 > 20,7.

Определим уставку срабатывания максимальной токовой защиты КРУ для реле мгновенного действия.

Определим расчётный ток срабатывания реле:

где Кн= 1,2 – коэффициент надёжности;

Ктт= 120 – коэффициент трансформации;

Iр.max – максимальный рабочий ток защищаемой линии:

Iр.max=SIном.+Кпуск.×I_ном.max; Iр.max= 708+6,5×292=2606,

где SIном=708А – сумма номинальных токов электроприёмников;

I_ном.max=292А – номинальный ток наиболее мощного электродвигателя;

Кпуск= 6,5 – кратность пускового тока.

Принимаем значения тока уставки – 9 А.

Определим коэффициент чувствительности защиты КРУ по минимальному значению тока двухфазного к. з.:

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности:

что удовлетворяет условию ПБ.

Определим уставку для токовых реле, индуцируемых сопротивлениями на период пуска электродвигателя.

Коэффициент чувствительности в этом случае будет равен:

где Кш= 7,5 – коэффициент шунтирования;

Iср= Ктт×Iу= 120×5= 600 А.

Проверим уставку защиты срабатывания реле максимального тока КРУ для отдельных трансформаторов и передвижных подстанций по условию:

где =9120 А – расчётный ток двухфазного к.з. на стороне вторичной обмотки НН трансформатора;

Кт= 8,7 – коэффициент трансформации.

Iср - ток срабатывания реле защиты.

Что удовлетворят требованиям ПБ. 9. Требования ПБ при эксплуатации электрооборудования.

9. Требования ПБ при эксплуатации электрооборудования.

Запрещается осуществлять одновременную подачу напряжения и запуск двигателей механизированного комплекса с двух или более пультов управления. Перед началом работы машин и механизмов должен подаваться сигнал предупредительный. Запрещается работа при незаземленных или неисправном оборудовании, при снятых ограждениях, без необходимых индивидуальных электрозащитных средств, без ежемесячного осмотра оборудования обслуживающем персоналом и лицам тех надзора, без наличия подробных инструкций. Электроснабжение участка должно осуществляется от передвижных трансформаторных подстанций, присоединяемых к распределительной сети с помощью КРУ.

Питание передвижных трансформаторных подстанций, устанавливаемых в выработках с исходящей струёй воздуха непосредственно примыкающих к очистным забоям наклонных пластов, должно осуществляться от обособленной сети с защитой от утечек тока. Для включения РПП участка и другого электрооборудования, расположенного в выработках с исходящей струёй воздуха, должны применяться коммутационные аппараты с БРУ, обеспечивающие защитное отключение и автоматический контроль безопасной величины сопротивления цепи заземления. Схемы управления забойными машинами и механизмами должны обеспечивать: нулевую защиту; непрерывный контроль заземления корпуса машин; защиту от самопроизвольного включения аппарата при замыкании во внешних цепях управления.

Все металлические части электромеханических устройств нормально не находящееся под напряжением, но которое могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции должны быть заземлены.

Список использованных источников

1.  Щутский В.И., Волощенко Н.И., Плащанский Л.А. “Электрификация подземных горных работ” – М.: Недра, 1986 г.

2.  Дзюбан В.С. и др. “Cправочник энергетика угольной шахты” – М.: Недра, 1983 г.

3.  Медведев Г.Д. “Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий” М.: недра, 1988 г.

4.  Цапенко Е.Ф. и др. “Горная электротехника” – М.: недра, 1986 г.

5.  “Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах” – М.: Недра, 1998 г.

6.  “Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт”– М.: Недра, 1976 г.

7.  Озерной М.И. “Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт” – М.: недра, 1975 г.

8.  Авсеев Г.М., Алексеенко А.Ф., Гаршаш И.Л. “Сборник задач по горной электротехнике” – М.: Недра, 1988 г.

9.  Чумаков В.А., Глухов М.С., Осипов Э.Р. и др. “Руководство по ревизии, наладке и испытанию подземных электроустановок шахт” – М.: Недра, 1989 г.

10.    Хорин В.Н. “Машины и оборудование для угольных шахт” –М.: Недра, 1987 г.