Для определения мощности шахтных трансформаторных подстанций широкое применение нашел метод коэффициента спроса.

   Исходными данными для вычисления электрических  нагрузок  подстанций являются установленная и присоединенная мощности приемников. Установленной мощностью (кВт) называется номинальная мощность всех приемников, питаемых от данной трансформаторной подстанции, за исключением резервных и работающих только в ремонтную смену. Для электродвигателей установленная мощность соответствует их номинальной мощности на валу, указанной на щитке.

   Электрические нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса рассчитываем в следующей последовательности:

1).   Все намеченные к установке  электроприемники группируем по  технологическим признакам (процессам) - очистные и подготовительные работы, околоствольный двор и т.д. Группировку электроприемников при необходимости производим также по напряжениям.

2).  Определяем суммарные установленные  мощности электроприемников внутри групп по технологическим процессам (и цехам) и по принятому для соответствующих групп напряжению.

3).   Рассчитываем активные (Р_Р), реактивные (Q_Р) и полные (S_Р) электрические мощности по участкам, группам, технологическим процессам, а также суммарные нагрузки по группам электроприемников с одинаковым напряжением по формулам

   

        где  - коэффициент спроса данной группы приемников,                                                           принимаемый по приложению 1.1.

   

,

        где  tgj  - коэффициент реактивной мощности (соответствует для данной  группы приемников cosj по приложению 1.1.).

   Для каждой группы потребителей по приложению 1.1 определяем коэффициенты спроса и соответствующие коэффициенты мощности, которые вместе с данными нагрузок заносим в табл. 1.1.

   Коэффициент участия в максимуме нагрузки принимаем К_У.М. = 0,8.

                                                                                                                     Таблица 1.1

   Данные  расчета нагрузок

 

   Полная  расчетная мощность токоприемников участковой подстанции

      204 кВ·А.

   Принимаем передвижную участковую понизительную подстанцию (ПУПП) типа ТСВП-250/6 (трансформатор сухой взрывобезопасный передвижной мощностью 250

 кВА  и напряжением первичной обмотки 6 кВ). 

                                                                                                                            Таблица 1.2.

Технические характеристики трансформатора ТСВП – 250/6

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ ПОДЗЕМНОГО УЧАСТКА 

4.1. Расчет и выбор кабельной сети напряжением выше 1кВ

        4.1.1.Расчет и выбор кабельной сети от ЦПП до РПП-6

     Сечение  высоковольтного кабеля, питающего участковую трансформаторную подстанцию, определяем по токам нагрузки подстанции и проверяем по экономической плотности тока, термической стойкости к токам КЗ и допустимой потере напряжения. Причем на экономическую плотность тока проверяется кабель, питающий стационарную подстанцию со сроком эксплуатации не менее 5 лет.

   При загрузке подстанции, близкой к номинальной:

                     ,                                          

где I_Т.ВН - номинальный ток (А) обмотки высшего напряжения ПУПП,                                                                               .                             .                    

      Здесь U_С - номинальное напряжение высоковольтной сети, кВ.

      Принимаем кабель марки ЭВТ-6000. Для кабеля этого типа по  приложению 2.1 и нормируемой температуры жил 65⁰С находим температурный коэффициент k_t = 1,12 при температуре окружающей среды .

   Расчетное значение тока нагрузки высоковольтного кабеля (А) с учетом температуры окружающей среды

                          ,

где К_t - температурный коэффициент.

      По приложению 2.2  для кабеля ЭВТ-6000 по расчетному току I^/_ВН =23,7 А выбираем стандартное сечение жилы 16 мм², которое допускает нагрузку I_SH = 38А.

     Проверяем кабель на термическую стойкость.

   Коэффициент загрузки кабеля

                           .

   По  приложению 2.4 при b_К = 0,62 для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией для температуры окружающей среды 15⁰С находим коэффициент К_З.

                            К_З = 1,16 - (0,62-0,6) = 1,152.

   Предельно допустимый кратковременный ток  КЗ (А) в кабеле

                             ,

где С - коэффициент, учитывающий конечную температуру нагрева жил и напряжение кабеля(С = 105 для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией); S - выбранное сечение жилы кабеля, мм²; t_П - приведенное время отключения защитного аппарата (t_П = 0,15 с для КРУРН-6, расположенной в ЦПП).

   Ток трехфазного КЗ в начале проверяемого кабеля I_КЗ⁽³⁾  (на шинах ЦПП)

                              

                                I_П = 5000,93 А > I_К⁽³⁾ = 3854 А.

   Выбранное сечение кабеля соответствует условию  термической стойкости.

   Минимальное сечение кабеля, соответствующее  условию термической стойкости, определяем по упрощенной формуле

                                S = 14,2 мм².

   Выбранное ранее сечение кабеля 16 мм² больше 14,2 мм².

   Сечение кабеля по допустимой потере напряжения

                           S = = 4,1мм²,

где I_ВН - расчетный ток электроприемника, А; L - длина высоковольтного

       кабеля, м; g -удельная проводимость меди, м / (Ом×мм²) (принимается для меди 50 м/(Ом×мм²); для алюминия 32 м/(Ом×мм²); DU_Д - допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабеле, В.

      Потеря напряжения в высоковольтном кабеле, проложенном от ЦПП до ПУПП, не должна превышать 150 В при напряжении 6 кВ.

   По  допустимой потере напряжения стандартное сечение 16 мм².

   Сечение (мм²) жилы кабеля по экономической плотности тока

                          S_ЭК = I_ВН / j_ЭК,

где j_ЭК – нормированное предельное значение экономической плотности тока,                   зависящее от материала проводника и продолжительности работы УТП в год Т_М,     А/мм².

   Для шахт время использования максимальной нагрузки обычно Т_МАХ = 4000 ч. По таблице для Т_МАХ = 3000 - 5000 ч для кабелей с медными жилами и пластмассовой изоляцией j = 3,1 А/мм².

                        

   Стандартное сечение S_НОМ = 16 мм².

   Таким образом, окончательно принимается  кабель ЭВТ-6000-3х16 с номинальным сечением жилы 16 мм² и длительно допустимым током нагрузки 38 А.  

4.1.2.Расчет и выбор кабельной сети от РПП-6 до ТСВП-250/6

    Принимаем кабель ЭВТ-6000-3х16 с номинальным сечением жилы 16 мм² и длительно допустимым током нагрузки 38 А.

   Проверяем сечение кабеля по допустимой потере напряжения

                        S = = 3,3мм²

   По  допустимой потере напряжения стандартное сечение 16 мм².

   Сечение (мм²) жилы кабеля по экономической плотности тока

                           

      Стандартное сечение S_НОМ = 16 мм².