27.4. Выбор сечения проводов и кабелей

Для расчета воздушных и кабельных линий карьеров и приис­ков необходимо предварительно составить план разработки карьера или россыпи с указанием расположения потребителей электроэнергии (экскаваторов, буровых станков, ленточных кон­вейеров, драг, насосов и т. д.) и намеченную схему электро­снабжения.

Выбор сечения проводов воздушных и кабельных линий, производят по нагреву, экономической плотности тока и допу­стимой потере напряжения. Выбор сечения проводов по нагреву в конечном счете сводится к сравнению расчетного тока I_Р с дли­тельно допустимыми токами нагрузки, приведенными для стан­дартных сечений проводов в таблицах Правил устройства элек­троустановок. При этом должно соблюдаться условие

При проверке на нагрев за /_р принимают получасовой мак­симум токовой нагрузки данного элемента сети.

Расчётным током (А) для кабельных и воздушных линий, питающих одиночные нагрузки, является номинальный ток этих электроприемников:

где Р_ном — номинальная мощность приемника, кВт; U_ном — но­минальное напряжение сети, кВ; η_ном — номинальный к. п. д.; cos φ_ном — номинальный коэффициент мощности приемника.

Экономически целесообразное сечение проводов (мм²) опре­деляется из соотношения

где j_э — нормированное значение экономической плотности тока для заданных условий работы линии, А/мм².

В условиях карьеров и приисков по экономической плотно­сти тока выбирают сечение проводов стационарных воздушных линий. Сечение проводов распределительных воздушных линий по экономической плотности тока не выбирают, так как они яв­ляются временными. Полученное в результате указанного рас­чета сечение провода округляют до ближайшего стандартного

сечения.

Сечение жил кабельных линий, имеющих автоматическую за­щиту от т. к. з. с замедленным действием при срабатывании, проверяют на термическую устойчивость от т. к. з. Кабели, за­щищенные плавкими предохранителями, на термическую устой­чивость не проверяют, так как в этом случае t ≈ 0.

Для выбора термически устойчивого сечения жил кабелей необходимо определить установившееся значение тока корот­кого замыкания при помощи соответствующего расчета и воз­можное наибольшее время при прохождении этого тока через кабель.

Минимальное сечение жил кабеля (мм²) по термической ус­тойчивости определяют по формуле:

где α — расчетный коэффициент, определяемый допустимой тем­пературой нагрева (для кабелей с медными жилами α = 7,

с алюминиевыми α=12); I_∞ - установившийся ток короткого замыкания в цепи, кА; t — суммарное время срабатывания за­щиты и выключателя, с.

При выборе стандартного сечения жил кабелей по термиче­ской устойчивости следует принимать ближайшее меньшее сече­ние относительно расчетного s_mi_n. Основанием для этого явля­ется работа кабелей с некоторой недогрузкой, в то время как расчетный коэффициент найден в предположении, что кабель перед к. з. имел номинальную нагрузку.

Выбранное сечение проводов и жил кабелей по условию на­грева, экономической плотности тока (для стационарных линий) и по термической устойчивости от действия т. к. з. (кабелей) проверяют на допустимую потерю напряжения.

Допустимое отклонение напряжения на зажимах электриче­ских двигателей составляет ±5 % номинального напряжения. Если принять напряжение на шинах подстанции равным номи­нальному, то в линии от шин до самого удаленного потребителя допускается потеря напряжения ΔU_доп = 5 % номинального на­пряжения.

Например, для сети напряжением 6000 В допустимая потеря напряжения будет равна 300 В.

Величину потери напряжения (В) в линии трехфазного тока с сосредоточенной нагрузкой на конце линии (рис. 27.7) опреде­ляют по формуле

где r и х — активное и индуктивное сопротивления линии, Ом; cosφ — расчетный коэффициент мощности в конце линии.

Величины r и х можно выразить через r=r₀l и х = х₀l, где r₀ и x₀ — активное и индуктивное сопротивления 1 км провода, которое принимается по таблицам для конкретных марок и се­чений проводов. Среднее значение х₀ для линии напряжением до 10 кВ можно принимать равным 0,35 Ом/км. Формула (27.5) примет вид

где l — длина линии, км.