Iмкнн = 0,67 × 200,5 / × 0,38 ×0,86 = 237,7 А
Из-за того, что температурный режим на горизонте имеет отклонение от нормальных условий, вводим поправочный температурный коэффициент Кt = 1,12
Iф.раб. = Iмкнн × Кt = 237.7 × 1.12 = 265A
Из расчета видно, что нагрузочный ток велик, поэтому к прокладке принимаем 2(две) нитки кабеля. Тогда фактический рабочий ток распределится на две нитки.
I׀ ф.раб. = Iф.раб. / n = 265 / 2 = 132,7А
где n – число параллельно включенных кабелей.
К прокладке приняли кабель ЭВТ, то необходимое сечение токоведущих жил для данного тока Smin = 50мм2, с Iдл.доп. = 155А.
Выбор кабелей для питания отдельных электроприемников
Предварительно составив расчетную схему питания электроприемников участка и задавшись марками кабелей выбираем сечение токоведущих жил по нагреву рабочим током.
При этом учитываем количество приводов электроприемников , и при расчете сечения необходимо выполнить условие по токам:
Inom ≤ Iдл.доп., А
Определим сечение токоведущих жил кабеля для:
1 Вентилятора ВМ-12, данные находим по таблице нагрузок /табл.1/
Inom = 220A, согласно /М.У.прил 5/, выбираем кабель тип ГРШЭ 3×70
2 Скреперной лебёдки 55ЛС-2С, Inom = 98А выбираем кабель тип ЭВТ 3 × 25
Для многодвигательных приводов сечение кабеля выбирается по допустимой температуре нагрева рабочим расчетным током, который определяется по формуле:
Iрасч. = , А
где ∑Руст.- установленная мощность эл. двигателей агрегата, Вт
Кс = 0,67 - коэффициент спроса.
Cosφcрв.- средневзвешенный коэффициент мощности эл. приемника.
Определим сечение токоведущих жил кабеля для многодвигательных приводов:
1 Круговой опрокидыватель ОК4,0-410-75, к мощности опрокидывателя прибавим мощность параллельно подключенного вентилятора СВМ-5
Iрасч = = 30,83А
К установке принимаем кабель тип ЭВТ 3 × 10 с I = 45A./М.У.прил5/
2 Станок глубокого бурения НКР-100М
Iрасч = = 10,43А
К установке принимаем кабель тип ГРШЭ 3×4 с I = 45A. ./М.У.прил5/
Проверка кабельной сети для рабочего режима по потере напряжения
Проверку выполним для самого мощного электроприемника, вентилятора местного проветривания тип ВМ-12, и самого удаленного скреперной лебедки 55ЛС-2С.
Согласно ГОСТ, потеря напряжения в рабочем режиме с учетом силового трансформатора составляет:
∆Uдоп. = ± 10%Uном – в относительных единицах, что составляет в абсолютных единицах Unom = 380B. Определим ∆Uдоп. в абсолютных единицах:
∆Uдоп = Unom × ∆Uдоп. / 100 = 380 × 10 / 100 = 38В
Потери напряжения до отдельных потребителей состоят из потерь в силовом трансформаторе, в низковольтном магистральном кабеле, и в питающем кабеле элктроприемника.
∆Uрасч. = ∆Uтр + ∆Uмкнн + ∆Uпк
где ∆Uтр – потери напряжения в трансформаторе;
∆Uмкнн - потери напряжения в магистральном низковольтном кабеле до УПП;
∆Uпк - потери напряжения в питающем кабеле электроприемника.
Определим потери напряжения на каждом из участков.
Потери напряжения в силовом трансформаторе УПП определим через ток вторичной обмотки:
∆Uтр = I2nom × Zтр,В I2nom = , А Zтр = , Ом
где I2nom – ток вторичной обмотки тр-ра УПП, А;
Snom – мощность тр-ра, ВА;
Uk = 3,5В напряжение К.З. вторичной обмотки;
Zтр – полное сопротивление тр-ра, Ом.
I2nom = = 362 А
Через паспортные данные принятого к установке силового тр-ра , определим полное сопротивление тр-ра:
Zтр = = 0,02 Ом
∆Uтр = 362 × 0,02 = 7,24В
Определение потери напряжения в магистральном кабеле от УПП до РПП-НН
∆Uмкнн = √3 × Iмкнн × ( Rмкнн × Cosφсрв + Xмкнн × Sinφсрв), В
где Iмкнн = 237,7А
Cosφсрв = 0,86
Sinφсрв = 0,51
При параллельной работе нескольких кабелей, значения Rмкнн и Xмкнн определяются:
- активное и индуктивное сопротивления кабеля определяем с учетомколичества ниток параллельной работы, в количестве двух
Rмкнн = Kt × R0 × ℓмкнн / n, Ом
Xмкнн = X0 × ℓмкнн × n , Ом
где R0 = 0,37 Ом, X0 = 0,0625 Ом – соответствующие активное и индуктивное сопротивления единичной длины принятого сечения кабеля.
Kt = 1,18 – температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления кабеля с повышением его нагрева до t = 65°C ℓмкнн = 0,02км – расстояние от УПП до РПП-НН n = 2шт - количество ниток кабеля.
Rмкнн = 1,18× 0,37× 0,02 / 2 = 0,0043 Ом
Xмкнн = 0,0625 × 0,02 ×2 = 0,0025 Ом
∆Uмкнн = 1,73 × 237,7× (0,0043 × 0,86 + 0,0025 × 0,51) = 1,97 В
Определение потери напряжения в питающем электроприёмник кабеле
Определим потерю напряжения самого мощного электроприёмника вентилятора местного проветривания ВМ-12.
∆Uп.к. = √3 × I п.к. × (R п.к. × Cosφсрв + X п.к. × Sinφсрв)
где I п.к. = Inom.дв = 220А;
R0 = 0.26 Ом/км, X0 = 0.0612 Ом/км – активное и реактивное сопротивления единицы длины принятого к установке кабеля /М.У.прил.3/ ;
ℓ п.к.= 0,039км длина питающего кабеля по расчетной схеме п.4.5;
Cosφсрв = 0,89;
Sinφсрв = 0,46.
R п.к. = R0 × ℓ п.к = 0.26 × 0,039 = 0,01 Ом
X п.к. = X0 × ℓ п.к = 0.0612 × 0,039 = 0,002 Ом
∆Uп.к.1 = 1,73 × 220 × (0,01. × 0,89 + 0,002 ×0,46) = 4,08В
Осуществим проверку в рабочем режиме для самого удаленного электроприемника скреперной лебёдки 55ЛС-2С.
∆Uп.к. = √3 × I п.к. × (R п.к. × Cosφсрв + X п.к. × Sinφсрв)
где I п.к. = Inom.дв = 98А;
R0 = 0,74Ом/км, X0 = 0,0662Ом/км;
ℓ п.к.= 0,073км;
Cosφсрв = 0,86;
Sinφсрв = 0,51.
R п.к. = R0 × ℓ п.к = 0,74 × 0,073 = 0,054 Ом
X п.к. = X0 × ℓ п.к = 0,0662 × 0,073 = 0,0048 Ом
∆Uп.к.2 = 1,73 × 98 × (0,054 × 0,86 + 0,0048 × 0,51) = 8,27В
Суммарная потеря напряжения до ВМ-12 и 55ЛС-2С совместно с ∆Uтр. составляет:
∆Uрасч. = ∆Uтр. + ∆Uмкнн + ∆Uп.к.1 + ∆Uп.к.2 = 7,24 + 1,97 + 4,08 + 8,27 = 21,56В
Вывод: допустимая потеря напряжения по ГОСТ ∆Uдоп. = 38В превышает расчетное значение ∆Uрасч. = 21,56В т.е.условия эксплуатации в рабочем режиме соблюдаются.
Проверка кабельной сети участка по потере напряжения в пусковом режиме
Для обеспечения рабочего режима при пуске асинхронного двигателя, напряжение на их зажимах должно быть Uпуск. ≥ 0,8 Unom.
Uпуск. ≥ 0,8 × 380В = 304В
Проверку выполним для самого мощного электроприемника, которым является ВМ-12.
Фактическая величина напряжения на зажимах двигателя при его пуске определяется из соотношения :
Uпуск = , В
где U2xx.тр. = 400В – напряжение х.х. вторичной обмотки тр-ра, В;
U2nom = 380В; Iпуск = 220А – номинальный ток пускаемого двигателя;
Cosφсрв.= 0.89 , Sinφсрв = 0.46 - коэффиценты мощности пускаемого эл. двигателя;
∆Uocm.дв.- потери напряжения в магистральном кабеле, вызванные работой всех работающих двигателей, за исключением пускаемого, В
∑R = Rтp.+ Rм.к.+ Rп.к. Ом; ∑X = Xтр.+ Xм.к.+ Xп.к. Ом
Для определения ∑R и ∑X необходимо определить Rтp. и Xтр .
Rтp. = = = 0,0058 Ом
где Рк = 2300Вт – мощность потерь к.з. выбранного тр-ра /М.У.прил.6/
I2nom = 362А – номинальный ток обмотки н.н. тр-ра.
Из треугольника сопротивлений, по т.Пифагора определим:
Xтр.= .= =0,0191 Ом
где Zтр.= 0,02 Ом – полное сопротивление трансформатора /п.4.7.4/
∑R = Rтp.+ Rм.к.+ Rп.к.= 0,0058 + 0,0043 + 0,01 = 0,0201 Ом
где Rм.к = 0,0043 Ом – активное сопротивление магистрального кабеля н.н. /п.4.7.5/
Rп.к.= 0,01 Ом - активное сопротивление выбранного кабеля до ВМ-12 /п.4.7.6/
∑X = Xтр.+ Xм.к.+ Xп.к.= 0,0191 + 0,0025 + 0,002 = 0,0236 Ом
где Xм.к = 0,0025 Ом – индуктивное сопротивление магистрального н.н. кабеля /п.4.7.5/
Xп.к = 0,02 Ом – индуктивное сопротивление выбранного кабеля до ВМ-12 /п.4.7.6/
Потерю напряжения, ∆Uост.дв. в магистральном кабеле определим по формуле:
∆Uост.дв.= √3 × I'м.к. × (Rтр × Cosφсрв. + Xтр × Sinφсрв.), В
где I'м.к. = Кс × Р'nom√3 / Unom × Cosφсрв., A – ток в магистральном кабеле от всех работающих электродвигателей, кроме пускаемого;
Р'nom = P∑ уст. – Pnom пуск.дв. , кВт – мощность всех эл. двигателей, кроме пускаемого;
P∑ уст = 200,5 кВт /таблица 1/.
Кс = 0,67 – коэффициент спроса потребителей участка /п.3/
Cosφсрв = 0,86 Sinφсрв = 0,51 коэффициенты мощности.
Р'nom = P∑ уст. – Pnom пуск.дв. = 200,5 – 110 = 90,5кВт
I'м.к. = Кс × Р'nom√3 / Unom × Cosφсрв = 0,67 × 90,5 ×√3 / 0,38 ×0,86 = 321,77A
∆Uост.дв.= √3 × 321,77 × (0,0058 × 0,86. + 0,0191 ×0,51) = 8,17В
После определения всех величин, определяем Uпуск.:
Uпуск = = 380,9В
Произведенный расчет показывает, что условие по потере напряжения в пусковом режиме соблюдается: Uпуск ≥ 0,8Unom, B
Uпуск = 380,9В > 304B
Расчёт токов короткого замыкания в низковольтной кабельной сети
Токи К.З. определяются для выбора по ним пускозащитной аппаратуры, проверки кабельной сети на термическую стойкость к токам короткого замыкания, расчета токовых уставок максимальной токовой защиты.
Токи трёхфазного к.з. определяют для случая замыкания в начальной точке ответвления, когда они максимальны, т.е. непосредственно на РПП-НН, для выбора группового автоматического выключателя.
Токи двухфазного к.з. рассчитываем в наиболее удаленной точке защищаемого ответвления. Они необходимы для выбора уставки тока срабатывания максимальной токовой защиты коммутационного аппарата (пускателя).
