Содержание
1.        Привести иописать схему дистанционного управления проходческим комбайном 4ПП – 2.
2.        Привести схемуустройства высоковольтного вентильного разрядника и объяснить его действие.
3.        Описатьтребования, предъявляемые к релейной защите.
4.        Что понимаетсяпод коэффициентом мощности, и какие способы его повышения применяют на шахтах?
Задачи

1. Привести и описать схемудистанционного управления проходческим комбайном 4ПП – 2
/>/>/>Проходческие комбайны типов ПКЗР.4ПУ. ГПК. ГПКВ, ПК8М, 4ПП2 комплектуют серийно выпускаемым электрооборудованиемсо специальными станциями управления в исполнении РВ. Электрические схемы комбайновобеспечивают выполнение следующих функций: дистанционную подачу электроэнергиина станцию управления; подачу звукового предупредительного сигнала передначалом работы; управление электроприводами комбайна; включение электроприводовв любой последовательности в режиме «Наладка», освещение комбайна; нулевую имаксимальную токовую зашиты; подключение температурных реле, встроенных в об/>/>/>/>мотки электродвигателей; включение контакторовэлектропривода хода при работающем исполнительном органе, но выключенныхперегружателях; световую сигнализацию о срабатывании защиты от токов к. з. иперегрузок; отключение станции управления при авариях; ряд блокировокисключающих возможность: включения привода исполнительного органа припроведении ремонта в его зоне, работы при нарушенной системе орошения, наездакомбайна на мостовой перегружатель при ходе «Назад»; обеспечивающихпоследовательность включения электроприводов, снятие напряжения со станцииуправления при отключении аварийного выключателя; позволяющих проверять схемустанции без включения электроприводов; предусматривающих перемещать комбайн привключенном маслонасосе и освобожденных тормозных муфтах редукторов хода.
Отдельныекомбайны, например ГПК, комплекс «Кузбасс», имеют счетчики учета рабочеговремени.
Вкачестве примера рассмотрим схему управления комбайном 4ПП2, силовые цепикоторого показаны на рис. 7.5, где приводы: Ml— исполнительного органа; М2 — вентиляторапылеотсоса; МЗ — маслонасоса; М4 — питателя; М5 —скребкового конвейера; Мб — прицепного, М7 — мостовогоперегружателя; М8 и М9 — соответственно левой и правой гусениц; М10— насосной установки. На комбайне установлена станция управления типаСУВК-9, которая питается от пускателя ПВИ-320, установленного в штреке. Приводнасосной станции орошения типа НУМС работает от пускателя ПВИ-63 (ПВИ-320,ПВИ-63 и двигатель НУМС на рисунках не показаны). Электрическая схемаобеспечивает выполнение всех функций, изложенных выше, за исключением учетачасов работы комбайна. Управлять приводами комбайна можно в одном из трехрежимов: со стационарного или переносного пульта управления или вавтоматическом режиме. Рассмотрим первый вариант, с учетом взаимодействияэлементов схемы, изображенных на рис. 7,5, 7,6 и 7,7. Вначале включают настанции управления аварийный 5-4/ и автоматический SF1 выключатели, а затем кнопкой SB1 включают ПВИ-320 и станция СУВК-9 получает питание.Без дополнительных включений, сразу, получают питание трансформатор TV1, стабилизирующие блоки А12, А13, катушканезависимого расцепителя SF4 и вспомогательныйконтакт SF6 выключателя SF1, вольтметр PV, фарыЕ1 — ЕЗ, лампа подсветки шкал приборов Е4, реле К1 блокаА14, что приводит к замыканию контакта А14-К2 в цепях управленияприводами. Для подачи предупредительного сигнала служат акустические излучателиНА1 и НА2, работающие через электронный блок А7 устройствапредупредительного сигнала ПС-ИУ, который получает питание при нажатии накнопку SB13.1 и дальнейшем шунтировании этой кнопкизамыкающими контактами реле К1 (на схеме не показаны) блока Л7. Контакт К2блока А7 через б с после начала подачи предупредительного сигналазамыкается в цепи реле времени блока А16 и размыкает свои контакты в цепипитания блока А6. Еще через 2с замыкается контакт К3,2 блока А16. За это времянеобходимо включить привод исполнительного органа или привод перегружателей.Если включение не произойдет, то схема возвращается в исходное положение.Последовательность включения электроприводов такова. Первым включается приводпылеотсоса, затем насосной станции орошения, мостового и прицепногоперегружателей, скребкового конвейера и питателя, маслонасоса, хода, и наконецисполнительного органа. Нажатием на кнопку SB6 обеспечивает включение катушкиКМ1,1, замыкающие контакты, которой подают питание на катушку КМ11,1, чтоприводит к срабатыванию контактора КМ11,2, замыканию его силовых контактов ивключению двигателя пылеотсоса. Вспомогательный контакт КМ11.5 подготавливаетк работе цепь питания катушки КМ2.1 и цепь управления реле К1 блокаА4. Контактами КМ11.3 включается пускатель штрека насоснойстанции НУМС, а контактами КМ11.4 шунтируется кнопка SB6. Если давление и расход воды в системе орошения внорме, то срабатывает реле давления SP1, замыкает свой контакт SP1 в блоке Л/5, контакт А15-К2 в цепи катушки КМ2.1и реле К1 блока А4. Кнопкой SB12 включают электродвигатели мостового и прицепногоперегружателей. Вновь происходит включение реле К1 блока А4, котороесвоим замыкающим контактом А4-К.2 замыкает контакты в цепи питания катушкиKM14.I, что приводит к срабатыванию контактора КМ 14. Включаетсямостовой и прицепной перегружатели. Дальнейшее включение происходит подобнопредыдущему. Остановимся только на включении электропривода исполнительногооргана Ml. Для этого установлена кнопка SB8 включающая цепь питания катушки КМ2.1 пускателяKMJ, замыкающий контакт которого КМ2.2 подаетнапряжение на катушку КМ9.1 контактора КМ9. Включение контактора КМ9одинаково с включением пускателя ПВИ-250, основа которого — срабатываниеконтактора при снижении напряжения на 15% номинального. Замыкающий контакт КМ9.4шунтирует кнопку SB8, а КМ9.6 —вспомогательный контакт КМ14.4 в цепи пускателя КМЗ маслонасоса.Подобная блокировка позволяет включить маслонасос при отключенныхперегружателях, питателе и скребковом конвейере и при включенном исполнительноморгане. Порядок управления ходом комбайна осуществляется следующим образом.Основная команда подается с гидропульта, что приводит к растормаживанию гусеницхода и включению гидравлического толкателя, который включает кнопку SB20. Включение данной кнопки позволяетвыполнить следующие операции:, кнопка SB14 обеспечивает «Ход вперед», SB15 — «Ход назад», SBI6 — «Разворот вправо», SBI7 — «Разворот влево», SB18 — «Поворот вправо», SB19 — «Поворот влево». Этому способствуют контакты релеблокировки (на рисунке не показано) для управления с местного пульта. Есливключение происходит с переносного пульта управления (на рисунке также непоказан), то используются замыкающие вспомогательные контакты реле РБ, РХВП.РХВЛ, РХНП. РХНЛ, расположенные в блоке реле, которые находятся в станцииуправления. Световая сигнализация позволяет определить срабатывание защиты оттоков к. з. или температурной защиты. При этом загораются лампы Е5 или Е6.
Вобычных условиях электроприводы отключают соответствующими кнопками «Стоп», нос соблюдением очередности отключения, а в аварийных ситуациях предусмотреноотключение рукояткой аварийного выключателя SA1; разрыв цепи кнопкой SB5 «Стоп общий» или разрыв цепи с последующей фиксациейкнопкой SB31 в блоке А14. Схемы управления проходческимикомбайнами других типов менее сложны, но последовательность включенияэлектроприводов сохраняется для всех комбайнов.
Накомбайне ГПК установлено 7 электродвигателей, на комбайне 4ПУ — 6, апроходческий комплекс КН-5Н «Кузбасс» оснащен 11 электродвигателями.

/>
2.Привести схему устройства высоковольтного вентильного разрядника и объяснитьего действие
Разрядники выпускаютвентильного — РВ (ГОСТ 16357-83) и трубчатого — РТ (ГОСТ 11475-80) типа. Наэлектростанциях применяют разрядники РВС (С — станционные), на подстанциях РВП(П — подстанционные), для защиты вращающихся машин РВРД (РД — с растягивающейдугой). Применяются также магнитовентильные разрядники серии РВМ и РВМГ (М — с магнитнымдутьем, Г — грозовой). Трубчатые в фибробакелитовой трубке обозначают РТФ, а ввинипластовой трубке — РТВ.
/>
Вентильный разрядник РВП(рис. 9.14) состоит из рабочего сопротивления 5, набранного из вилитовых(тиритовых или тервитовых) дисков, основной частью которых является карбидкремния, и искровых промежутков 3, выполненных из латунныхэлектродов,разделенных слюдяными, миканитовыми или фарфоровыми прокладками. Сжатиепрокладок осуществляет пружина 2. Все устройство помещено в фарфоровыйкорпус 4, герметизированный озоностойкой резиной 6. Для крепленияразрядника служит хомут 8 с двумя отверстиями под болты. Разрядникприсоединяют к токоведущему проводу пластиной 1, а к земле — с помощью шпильки 7.При номинальном напряжении в линии сопротивление вилита очень велико, и токчерез разрядник не проходит. При грозовом разряде напряжение достигает огромныхзначений, сопротивление вилита падает и волна грозового перенапряжения проходитв землю. После спада волны перенапряжения сопротивление вилита вновьвосстанавливается. Вентильные разрядники выбирают по напряжению линии, уровнюэлектрической прочности его изоляции и наибольшему возможному напряжению междупроводом и землей в месте присоединения разрядника к сети. Трубчатые разрядникивыбирают по напряжению установки и предельным значениям тока к. з. в даннойточке сети.
3. Описатьтребования, предъявляемые к релейной защите
Приэксплуатации электросистем могут возникать нарушения нормального режима сотклонением номинальных значений тока, напряжения, частоты и различного родаповреждения, меняющие характеристики номинальных параметров. Дляавтоматического отключения поврежденных участков от источников питанияиспользуют релейную защиту, которая способна воздействовать непосредственно наотключение силовых выключателей или подать соответствующий сигналобслуживающему персоналу. Защита должна удовлетворять ряду требований,основными из которых являются: быстрота и надежность действия, избирательность,чувствительность, наличие резерва и сигнальных устройств.
Быстродействующейназывают защиту, время срабатывания которой не превышает 0,1—0,2 с. Время срабатываниянекоторых видов защиты составляет 0,02—0,04 с. Надежность действия состоит ввысокой термической и электродинамической стойкости, механической идиэлектрической прочности, постоянной готовности к работе независимо от частотывключений, безотказной работе в пределах установленной зоны защиты и вотсутствии ложных срабатываний. Наличие элементов избирательности позволяетотключать только поврежденные участки сети, не затрагивая комплексэлектроустановок или всю систему в целом.
Чувствительностьзащиты характеризует ее способность реагировать на отклонения контролируемыхпараметров сети от их нормальных или заданных значений. Она задаетсякоэффициентом чувствительности, который определяется как отношение минимальноготока двухфазного к. з. в электрически наиболее удаленной точке зоны действиязашиты к току срабатывания защиты, т. е. Чувствительность защиты определяетсяее способностью к срабатыванию не только в пределах защищаемого участка, но ина смежных участках. Данное действие защиты называют дальним резервированием.
Резервированиепредусматривают для случаев отказа срабатывания основной релейной защиты иликогда аппараты основной защиты по принципу своего действия не в состоянииосуществлять дальнее резервирование.
Каждоереле состоит из трех основных элементов: измерительного (воспринимающего),который реагирует на появление или изменение определенных электрических илимеханических величин; промежуточного, сравнивающего измеряемую величину сопределенным эталоном и при достижении ею заданного значения передающеговоздействие к исполнительному элементу; исполнительного, который воздействуетна управляемую цепь. Роль измерительного элемента электрических реле выполняюткатушки, промежуточного — магнитные системы, исполнительного — контакты.
Реле защитыклассифицируют следующим образом: в зависимости от физической величины, накоторую происходит реакция, — реле тока, напряжения, мощности, сопротивления,частоты, времени и др.; по принципу действия измерительного элемента —электромагнитные, индукционные, электротермические, электронные и др.; попринципу действия исполнительного элемента — контактные и бесконтактные; поспособу воздействия на отключающее устройство — прямого и косвенного действия;по времени действия — безынерционные, быстродействующие, обыкновенные,замедленного действия; в зависимости от способа включения — первичные,непосредственно включаемые в цепь, и вторичные, включаемые через измерительныетрансформаторы.
Цепирелейной защиты получают питание от источников постоянного, переменного иливыпрямленного оперативного тока. Источниками постоянного тока служатаккумуляторные батареи напряжением 110—220 или 24—48 В. Достоинствоаккумуляторных батарей: надежное питание в любой момент времени независимо отналичия или отсутствия напряжения в электросистеме; недостаток — дополнительныезатраты на сооружение помещения, приобретение, монтаж и эксплуатациюаккумуляторов. Источниками переменного тока служат измерительные трансформаторытока и напряжения, трансформаторы собственных нужд подстанций. Для питанияцепей защиты используют также энергию, заранее накопленную в конденсаторе,разрядный ток которого можно использовать при отсутствии напряжения на шинахподстанции. Источниками выпрямленного тока служат полупроводниковые выпрямители,сохраняющие преимущества защиты на постоянном токе при отсутствииаккумуляторов.
Видызащит. Наповерхности горных предприятий для электроустановок и электросетей напряжениемвыше 1 кВ применяют следующие виды защит токовую, от снижения или повышениянапряжения, дифференциальную, газовую.
Токовойили максимально-токовой называют защиту, которая реагирует на превышениезаранее установленного значения тока в защищаемой цепи как при междуфазныхзамыканиях, так и при замыкании фаз на землю. Она обладает широким диапазономприменения — может быть использована для защиты генераторов, трансформаторов,электродвигателей, воздушных и кабельных ЛЭП. Различают максимально-токовуюзащиту с выдержкой времени и быстродействующую, называемую токовой отсечкой.
В сетяхпеременного тока возникают колебания напряжения (снижение или отсутствие его поотношению к номинальному), что может нанести значительный ущербэлектроприемникам. Для защиты от колебаний напряжения устанавливают релеминимального напряжения и нулевую защиту. Для мгновенного отключения к. з. наЛЭП, отходящих от электростанций и крупных подстанций, применяютдифференциальную защиту. Защиту одинарных ЛЭП называют продольной, апараллельных ЛЭП — поперечной дифференциальной защитой. Продольная ЛЭП основанана принципе сравнения значений и фаз токов в начале и конце ЛЭП, ее применяютна ЛЭП 110—220 кВ длиной до 10—15 км. Вторая основана на принципе значений ифаз токов, которые протекают по двум параллельным ЛЭП с одинаковымсопротивлением. Для ЛЭП, имеющих в начале и конце по одному общему выключателю,применяют токовую поперечную защиту. При установке отдельных выключателей длякаждой ЛЭП применяют направленные поперечные защиты.
В первомслучае защиту устанавливают только со стороны источника питания, и при возникшемк. з. она отключает обе ЛЭП. Во втором случае защиту устанавливают с двухсторон, и происходит отключение только поврежденной ЛЭП.
Газоваязащита — одна из наиболее универсальных и чувствительных защит от всехвнутренних повреждений в силовых трансформаторах, результатом которых являетсявыделение газа, а также при понижении уровня масла.
Применениегазовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 6300 кВ-А, апри отсутствии быстродействующей защиты — и на трансформаторах мощностью 1000—4000 кВ-А. Для трансформаторов, установленных в цехах поверхности горныхпредприятий, мощностью 400 кВ-А и выше установка газовой защиты обязательна,несмотря на установку других видов защиты.
Дляперсонала, обслуживающего средства релейной защиты, необходимо знать основныепараметры реле: номинальные данные, указываемые на заводском щитке; величинусрабатывания, т. е. величину, при которой происходит автоматическое изменениеположения контактных групп реле (замыкающие контакты становятся замкнутыми,размыкающие — разомкнутыми); уставку — значения тока, напряжения и т. д., накоторые отрегулировано данное реле; напряжение или ток втягивания — минимальныезначения этих величин, при которых происходит притягивание подвижного якоря кнеподвижному сердечнику под действием магнитного поля катушки; напряжение илиток отпадания — максимальные значения этих величин, при которых происходитполный отход якоря от сердечника; коэффициент возврата реле — отношениенапряжения или тока отпадания к напряжению или току втягивания; времясрабатывания реле при втягивании — время, которое тратится в период подачипитания на катушку реле до замыкания или размыкания контактов; времясрабатывания реле при отпадании — время, необходимое для изменения положенияконтактов после прекращения питания катушки реле.
Вкачестве быстродействующих исполнительных реле применяют реле максимальноготока серии РТ-40 9 исполнений с различными диапазонами уставок от 0,05 до 200А; реле напряжения серии РН-50 5 исполнений с диапазонами уставок от 0,7 до 400В. Технические характеристики реле приведены в Руководстве [21].
Вкачестве индукционных с зависимой от тока выдержкой времени выпускают релемаксимального тока серии РТ-80 12 исполнений и серии РТ-90 4 исполнений. Взависимости от типа реле они рассчитаны на номинальный ток 5 или 10 А и уставкисрабатывания индукционного элемента от 2 до 5 или от 4 до 10 А. Уставки временисрабатывания РТ-80 составляют от 0,5 до 16 с и РТ-90— до 4 с. Кратность токасрабатывания отсечки колеблется от 2 до 8 по отношению к току срабатыванияиндукционного элемента. Главные контакты реле могут иметь нормальное илиусиленное исполнение.

55. Чтопонимается под коэффициентом мощности и какие способы его повышения применяютна шахтах?
Приведенныепримеры показывают, что работа при пониженном значении коэффициента мощности, аследовательно, при значительной реактивной мощности требует дополнительныхзатрат, которые в масштабах горной промышленности могут составлять значительнуюсумму.
Необходимопомнить, что проблема снижения передаваемой реактивной мощности связана со всемкомплексом вопросов от проектирования до эксплуатации электроустановок.
Рассматриваяданный вопрос, необходимо учитывать, что производство и потреблениеэлектрической энергии взаимосвязаны, совпадают во времени и представляютэкономически единое целое.
Косновным причинам сравнительно большой реактивной мощности потребителейотносятся: несовершенство конструкций асинхронных электродвигателей; установкаасинхронных двигателей и силовых трансформаторов завышенной мощности посравнению с расчетной; некачественный ремонт электродвигателей; повышениенапряжения электрической сети.
Какизвестно, в электрических машинах между ротором и статором имеется воздушныйзазор, обусловливающий большое магнитное сопротивление и, следовательно,высокие значения намагничивающего тока и реактивной мощности. Величинуминимально допустимого зазора определяют, исходя из условий механическойнадежности двигателя. Естественно, что двигатели, предназначенные для работы вособо тяжелых условиях, что относится к горной промышленности, должны иметьповышенную механическую надежность. Последняя может быть достигнута за счетувеличения воздушного зазора, что приводит к возрастанию намагничивающего токаасинхронных электродвигателей, особенно взрывобезопасного исполнения.
Реактивнаямощность мало зависит от нагрузки, так как при постоянном напряжении сетимагнитный поток двигателей и трансформаторов и, следовательно, намагничивающийток практически не меняются. Неполное использование активной мощности припостоянной реактивной мощности снижает коэффициент мощности. Особенно резкоеснижение происходит в установках, где по условиям взрывобезопасностиасинхронные электродвигатели встроены внутрь корпусов машин и не подлежатзамене, хотя при выполнении маневровых операций их нагрузка не превышает 10 %номинальной мощности. При холостом ходе электродвигателей коэффициент мощностимал (0,1—0,25). Соотношения мощностей в зависимости от коэффициента мощности приведеныв табл. 12.1.
Причинами,снижающими коэффициент мощности и увеличивающими реактивную мощность послеремонта электродвигателей, являются изменение обмоточных данных и обточкаротора, что приводит к увеличению воздушного зазора.
Повышениенапряжения на зажимах двигателей на 1 % выше номинального увеличивает реактивнуюмощность в среднем на 3%.
Дляразработки мероприятий по снижению реактивной мощности электроустановокпромышленных предприятий, в том числе горных предприятий, в стране с 1982 г. действует «Инструкция по системному расчету компенсации реактивной мощности в электрическихсетях» [18]. В данной инструкции изложена методика расчета оптимальных значенийреактивной мощности, задаваемых потребителю.
Но припроектировании и эксплуатации электромеханического хозяйства в первую очередьнеобходимо рассмотреть и осуществить мероприятия, которые не требуют установкикомпенсирующих устройств, вызывающих дополнительные затраты денежных средств.
К таким мероприятиямотносятся: 1) упорядочение технологического процесса, которое ведет к улучшениюэнергетического режима электрооборудования и к снижению расчетного максимумареактивной нагрузки; 2) подбор электродвигателей и силовых трансформаторов,которые по своим параметрам должны соответствовать или быть близкими красчетным данным, полученным методом технико-экономического обоснования; 3)установка устройств, ограничивающих холостой ход электроприемников; 4)использование синхронных электродвигателей вместо асинхронных длянерегулируемых электроприводов с постоянным режимом работы, если это допустимопо техническим и экономическим условиям; 5) применение других техническихсредств, которые смогут обеспечить повышение технико-экономических показателейсистемы электроснабжения.
В периодреконструкции системы электроснабжения необходимо предусматривать: 1) заменуили отключение на период малых нагрузок силовых трансформаторов, загружаемыхменее чем на 30 % их номинальной мощности, при условии сохранения нормальногорежима сети и электроприемников; 2) замену загружаемых менее чем на 60 %асинхронных электродвигателей на двигатели меньшей мощности или изъятиеотдельных электродвигателей при наличии практической возможности; 3) повышениекачества ремонта электродвигателей. Основа качества — выпуск двигателей послеремонта с сохранением номинальных данных. Несоблюдение этого требованияприводит к повышению тока холостого хода и, следовательно, реактивной мощности,большой неравномерности нагрузки отдельных фаз и другим недостаткам, что вконечном итоге приводит к повышенным потерям электроэнергии.
Дляискусственной компенсации реактивной мощности используют статическиеконденсаторы и синхронные компенсаторы (синхронные двигатели облегченнойконструкции без нагрузки на валу). Кроме этого, используют синхронныеэлектродвигатели, работающие с нагрузкой на валу и имеющие запас реактивноймощности. Предпочтение отдают статическим конденсаторам, но иногда для крупныхгорных предприятий установка синхронных компенсаторов бывает необходимой поусловиям работы энергосистемы. Необходимость диктуется созданием условийустойчивости и возможности регулирования напряжения в энергосистеме.Компенсаторы в периоды малой нагрузки работают с недовозбуждением (с отстающимтоком), а в период максимальной нагрузки — с перевозбуждением (с опережающимтоком). При наличии надежной схемы управления компенсатор позволяет плавнорегулировать уровень напряжения на приемных концах сети.
Кположительным качествам компенсаторов относятся также: возможность плавного иавтоматического регулирования реактивной мощности, достаточная термическая иэлектродинамическая стойкость обмоток при возникающих к. з., возможностьвосстановления поврежденных компенсаторов.
Недостаткикомпенсаторов — значительные потери активной энергии на выработку реактивной,которые при полной их нагрузке колеблются в пределах 0,15—0,32 кВт-ч/квар*ч;сложные условия пуска; шум во время работы; более сложная эксплуатация посравнению со статическими конденсаторами.
Статическиеконденсаторы представляют собой специальные емкости, способные вырабатыватьреактивную энергию. Они могут работать лишь как генераторы реактивной энергии,т. е. по своему действию подобны синхронному компенсатору, работающему сперевозбуждением.
Достоинствастатических конденсаторов следующие: бесшумность в работе, простота вэксплуатации ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей, простотавыполнения монтажных работ ввиду малого веса и отсутствия фундамента, малыепотери (0,0025—0,05 кВт/квар), возможность их установки для компенсацииреактивной мощности отдельно стоящего электродвигателя, группы двигателейучастка или цеха, возможность установки для всех электроприемников горногопредприятия, возможность использования в распределительных сетях напряжением от220 В до 35 кВ. Недостатки конденсаторов: отсутствие плавного автоматическогорегулирования их реактивной мощности, пожароопасность, наличие остаточногозаряда, недостаточная прочность при возникающих к. з., сравнительно малый срокслужбы в пределах 8—10 лет, зависимость реактивной мощности от напряжения сети.

Задача
Определитьсечение линии трехфазного тока напряжением 6 кВ, питающего трансформаторныйкиоск мощностью Sк = 1310 кВ • А,средневзвешенный коэффициент мощности потребителей cosφ/> = 0,8, длина линии L = 2,5 км.
 
Решение
Расчетвыполнить в двух вариантах: 1. Воздушная линия с алюминиевыми проводами.Определяем сечение воздушной линии по допустимому току нагрузки.
Токнагрузки
/>
Где    S/>= 1310 кВА, мощность киоска;
U/>= 6кВ – напряжение сети.
По табл.25 (2) этому току соответствует сечение алюминиевого провода А-25 S = 25 мм2.
Определяемсечение провода по допустимой потере напряжения:
/>
Где    /> — сумма моментов нагрузкикВт/м;
Р = />
Р – реактивная мощностьпотребителя;
L = 2500 м – длина воздушной линии,
γ =32/> – удельная проводимостьалюминия
U/>= 6кВ – напряжение сети.
/>U/> – активная составляющая потеринапряжения в линии, В;
/> – допустимая потеря напряжения влинии, В;
/> — индуктивная составляющая потеринапряжения в линии, В;
/>
/>% = 5 – допустимая потеря напряженияв линии, %;
/>
Где    /> – удельное сопротивлениевоздушной линии;
Q=/>квар – реактивная нагрузкапотребителей,
при/>
L — длина воздушной линии, км;
Принимаем ближайшеебольшее стандартное сечение – S = 95мм/>
Окончательно принимаемпровод марки А-95.

Задача
Рассчитать и выбратьвысоковольтный кабель и высоковольтное КРУ, питающее передвижную подстанциюТСВП-630/б. Мощность короткого замыкания на шинах ЦПП S/>= 50 000кВА. От ЦПП доРПП-6 проложен кабель СБН-Зх70 L, = 2000 м. Расстояние от РПП-6 до ПУПП L2 = 800 м. Допустимая потеря напряжения в кабельнойсети от ЦПП до ПУПП — 2,5%. На участке работает комбайн 1ГШ-68. Сумма токовприемников участка />= 700 А.Средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников участка />
I. Расчеткабеля напряжением 6 кВ, питающего участок.
Расчетпроизводится по допустимому нагреву, экономической плотности тока, термическойустойчивости к токам короткого замыкания (т. к. з.), допустимой потеренапряжения.
1. Для расчета сечения жилыкабеля по допустимому нагреву рабочим током необходимо определить ток в кабеле:
/>
Где:   />кВА – номинальная мощностьтрансформаторной подстанции;
U/>= 6кВ – напряжение сети.
К прокладке принимаемкабель марки ЭВТ. Этому току соответствует сечение жилы кабеля 16 мм2.
2.Экономическое сечение жилы кабеля определяется по формуле:
/>
Где    /> – экономическая плотностьтока, определяемая в зависимости от годового числа часов использованиямаксимума нагрузки шахт (Т/>), для
Т/>= 3500 – 4200ч. />=2,5А/ мм/>
Принимаемкабель, сечение жилы которого равно 25 мм2.
3. Минимальноесечение жилы кабеля по термической устойчивости к т. к. з. определяется поформуле:
/>
Где    С— коэффициент, учитывающий конечную температуру нагревания жил и напряжениекабеля: для кабеля с медными жилами и бумажной пропитанной изоляциейнапряжением до 10 кВ С = 145; для кабелей с резиновой или полихлорвиниловойизоляцией С = 122; для кабелей с полиэтиленовой изоляцией С = 104, tф = tPм + tвм = 0,05 + 0,20 = 0,25 с — фиктивное время действия т. к.з., которое для шахтных кабельных сетей можно принимать равным реальномувремени срабатывания максимальных реле (tPм) и высоковольтноговыключателя Твм
/> — действующее значение установившегося т. к. з., А,определяется по фактической мощности к. з. на шинах ЦПП:
/>=/>
где />= 50000 кВА — мощность к.з. на шинах ЦПП;
U = 6 кВ —напряжение на стороне ВН на шинах ЦПП.
Есликабель, питающий участок, прокладывается от РПП-6, то />определяется следующимобразом:
а) токкороткого замыкания на шинах ЦПП:
/>=/>
б) индуктивноесопротивление системы до шин ЦПП:
/>
Где    U/>= 6300В – напряжение на высшейстороне понижающего тр-ра ГПП;
в)      индуктивноесопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;
/>
/> — удельное сопротивление кабеля ЦПП –РПП – 6, для кабеля, S = 70 мм/>
/>=0,08 Ом/км;
г)       активноесопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;
Rк= R0. L, =0,26 • 2,0 = 0,52 Ом
где Ro = 0,26— удельное активное сопротивлениекабеля ВН, Ом/км;
д)      токкороткого замыкания на шинах РПП-6 (действующее значение установившегося т. к.з. на шинах РПП-6)
/>
/>
Принимаемкабель сечением жилы S = 16мм2.
4 Сечениежилы кабеля с учетом допустимых потерь напряжения определяется по формуле:
/> мм/>
где L2= 800 м-длина кабеля РПП-6-ПУПП, м;
Y = 53 м/Ом-жлс2— удельная проводимость жилы бронированного кабеля;
/>— допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабелеот ЦПП до ПУПП не должна превышать 150 В при напряжении U = 6000 В).
Допустимаяпотеря напряжения в кабеле РПП-6-ПУПП пропорциональна длине этого кабеля:
/>
Принимаемсечение жилы кабеля 35 мм2. Из четырех значений сечения кабеляпринимаем наибольшее. Окончательно принимаем кабель ЭВТ-3*35+4*4+1*10

Содержание
1.        Привести иописать схему дистанционного управления проходческим комбайном 4ПП – 2.
2.        Привести схемуустройства высоковольтного вентильного разрядника и объяснить его действие.
3.        Описатьтребования, предъявляемые к релейной защите.
4.        Что понимаетсяпод коэффициентом мощности, и какие способы его повышения применяют на шахтах?
Задачи

1. Привести и описать схемудистанционного управления проходческим комбайном 4ПП – 2
/>/>/>Проходческие комбайны типов ПКЗР.4ПУ. ГПК. ГПКВ, ПК8М, 4ПП2 комплектуют серийно выпускаемым электрооборудованиемсо специальными станциями управления в исполнении РВ. Электрические схемы комбайновобеспечивают выполнение следующих функций: дистанционную подачу электроэнергиина станцию управления; подачу звукового предупредительного сигнала передначалом работы; управление электроприводами комбайна; включение электроприводовв любой последовательности в режиме «Наладка», освещение комбайна; нулевую имаксимальную токовую зашиты; подключение температурных реле, встроенных в об/>/>/>/>мотки электродвигателей; включение контакторовэлектропривода хода при работающем исполнительном органе, но выключенныхперегружателях; световую сигнализацию о срабатывании защиты от токов к. з. иперегрузок; отключение станции управления при авариях; ряд блокировокисключающих возможность: включения привода исполнительного органа припроведении ремонта в его зоне, работы при нарушенной системе орошения, наездакомбайна на мостовой перегружатель при ходе «Назад»; обеспечивающихпоследовательность включения электроприводов, снятие напряжения со станцииуправления при отключении аварийного выключателя; позволяющих проверять схемустанции без включения электроприводов; предусматривающих перемещать комбайн привключенном маслонасосе и освобожденных тормозных муфтах редукторов хода.
Отдельныекомбайны, например ГПК, комплекс «Кузбасс», имеют счетчики учета рабочеговремени.
Вкачестве примера рассмотрим схему управления комбайном 4ПП2, силовые цепикоторого показаны на рис. 7.5, где приводы: Ml— исполнительного органа; М2 — вентиляторапылеотсоса; МЗ — маслонасоса; М4 — питателя; М5 —скребкового конвейера; Мб — прицепного, М7 — мостовогоперегружателя; М8 и М9 — соответственно левой и правой гусениц; М10— насосной установки. На комбайне установлена станция управления типаСУВК-9, которая питается от пускателя ПВИ-320, установленного в штреке. Приводнасосной станции орошения типа НУМС работает от пускателя ПВИ-63 (ПВИ-320,ПВИ-63 и двигатель НУМС на рисунках не показаны). Электрическая схемаобеспечивает выполнение всех функций, изложенных выше, за исключением учетачасов работы комбайна. Управлять приводами комбайна можно в одном из трехрежимов: со стационарного или переносного пульта управления или вавтоматическом режиме. Рассмотрим первый вариант, с учетом взаимодействияэлементов схемы, изображенных на рис. 7,5, 7,6 и 7,7. Вначале включают настанции управления аварийный 5-4/ и автоматический SF1 выключатели, а затем кнопкой SB1 включают ПВИ-320 и станция СУВК-9 получает питание.Без дополнительных включений, сразу, получают питание трансформатор TV1, стабилизирующие блоки А12, А13, катушканезависимого расцепителя SF4 и вспомогательныйконтакт SF6 выключателя SF1, вольтметр PV, фарыЕ1 — ЕЗ, лампа подсветки шкал приборов Е4, реле К1 блокаА14, что приводит к замыканию контакта А14-К2 в цепях управленияприводами. Для подачи предупредительного сигнала служат акустические излучателиНА1 и НА2, работающие через электронный блок А7 устройствапредупредительного сигнала ПС-ИУ, который получает питание при нажатии накнопку SB13.1 и дальнейшем шунтировании этой кнопкизамыкающими контактами реле К1 (на схеме не показаны) блока Л7. Контакт К2блока А7 через б с после начала подачи предупредительного сигналазамыкается в цепи реле времени блока А16 и размыкает свои контакты в цепипитания блока А6. Еще через 2с замыкается контакт К3,2 блока А16. За это времянеобходимо включить привод исполнительного органа или привод перегружателей.Если включение не произойдет, то схема возвращается в исходное положение.Последовательность включения электроприводов такова. Первым включается приводпылеотсоса, затем насосной станции орошения, мостового и прицепногоперегружателей, скребкового конвейера и питателя, маслонасоса, хода, и наконецисполнительного органа. Нажатием на кнопку SB6 обеспечивает включение катушкиКМ1,1, замыкающие контакты, которой подают питание на катушку КМ11,1, чтоприводит к срабатыванию контактора КМ11,2, замыканию его силовых контактов ивключению двигателя пылеотсоса. Вспомогательный контакт КМ11.5 подготавливаетк работе цепь питания катушки КМ2.1 и цепь управления реле К1 блокаА4. Контактами КМ11.3 включается пускатель штрека насоснойстанции НУМС, а контактами КМ11.4 шунтируется кнопка SB6. Если давление и расход воды в системе орошения внорме, то срабатывает реле давления SP1, замыкает свой контакт SP1 в блоке Л/5, контакт А15-К2 в цепи катушки КМ2.1и реле К1 блока А4. Кнопкой SB12 включают электродвигатели мостового и прицепногоперегружателей. Вновь происходит включение реле К1 блока А4, котороесвоим замыкающим контактом А4-К.2 замыкает контакты в цепи питания катушкиKM14.I, что приводит к срабатыванию контактора КМ 14. Включаетсямостовой и прицепной перегружатели. Дальнейшее включение происходит подобнопредыдущему. Остановимся только на включении электропривода исполнительногооргана Ml. Для этого установлена кнопка SB8 включающая цепь питания катушки КМ2.1 пускателяKMJ, замыкающий контакт которого КМ2.2 подаетнапряжение на катушку КМ9.1 контактора КМ9. Включение контактора КМ9одинаково с включением пускателя ПВИ-250, основа которого — срабатываниеконтактора при снижении напряжения на 15% номинального. Замыкающий контакт КМ9.4шунтирует кнопку SB8, а КМ9.6 —вспомогательный контакт КМ14.4 в цепи пускателя КМЗ маслонасоса.Подобная блокировка позволяет включить маслонасос при отключенныхперегружателях, питателе и скребковом конвейере и при включенном исполнительноморгане. Порядок управления ходом комбайна осуществляется следующим образом.Основная команда подается с гидропульта, что приводит к растормаживанию гусеницхода и включению гидравлического толкателя, который включает кнопку SB20. Включение данной кнопки позволяетвыполнить следующие операции:, кнопка SB14 обеспечивает «Ход вперед», SB15 — «Ход назад», SBI6 — «Разворот вправо», SBI7 — «Разворот влево», SB18 — «Поворот вправо», SB19 — «Поворот влево». Этому способствуют контакты релеблокировки (на рисунке не показано) для управления с местного пульта. Есливключение происходит с переносного пульта управления (на рисунке также непоказан), то используются замыкающие вспомогательные контакты реле РБ, РХВП.РХВЛ, РХНП. РХНЛ, расположенные в блоке реле, которые находятся в станцииуправления. Световая сигнализация позволяет определить срабатывание защиты оттоков к. з. или температурной защиты. При этом загораются лампы Е5 или Е6.
Вобычных условиях электроприводы отключают соответствующими кнопками «Стоп», нос соблюдением очередности отключения, а в аварийных ситуациях предусмотреноотключение рукояткой аварийного выключателя SA1; разрыв цепи кнопкой SB5 «Стоп общий» или разрыв цепи с последующей фиксациейкнопкой SB31 в блоке А14. Схемы управления проходческимикомбайнами других типов менее сложны, но последовательность включенияэлектроприводов сохраняется для всех комбайнов.
Накомбайне ГПК установлено 7 электродвигателей, на комбайне 4ПУ — 6, апроходческий комплекс КН-5Н «Кузбасс» оснащен 11 электродвигателями.

/>
2.Привести схему устройства высоковольтного вентильного разрядника и объяснитьего действие
Разрядники выпускаютвентильного — РВ (ГОСТ 16357-83) и трубчатого — РТ (ГОСТ 11475-80) типа. Наэлектростанциях применяют разрядники РВС (С — станционные), на подстанциях РВП(П — подстанционные), для защиты вращающихся машин РВРД (РД — с растягивающейдугой). Применяются также магнитовентильные разрядники серии РВМ и РВМГ (М — с магнитнымдутьем, Г — грозовой). Трубчатые в фибробакелитовой трубке обозначают РТФ, а ввинипластовой трубке — РТВ.
/>
Вентильный разрядник РВП(рис. 9.14) состоит из рабочего сопротивления 5, набранного из вилитовых(тиритовых или тервитовых) дисков, основной частью которых является карбидкремния, и искровых промежутков 3, выполненных из латунныхэлектродов,разделенных слюдяными, миканитовыми или фарфоровыми прокладками. Сжатиепрокладок осуществляет пружина 2. Все устройство помещено в фарфоровыйкорпус 4, герметизированный озоностойкой резиной 6. Для крепленияразрядника служит хомут 8 с двумя отверстиями под болты. Разрядникприсоединяют к токоведущему проводу пластиной 1, а к земле — с помощью шпильки 7.При номинальном напряжении в линии сопротивление вилита очень велико, и токчерез разрядник не проходит. При грозовом разряде напряжение достигает огромныхзначений, сопротивление вилита падает и волна грозового перенапряжения проходитв землю. После спада волны перенапряжения сопротивление вилита вновьвосстанавливается. Вентильные разрядники выбирают по напряжению линии, уровнюэлектрической прочности его изоляции и наибольшему возможному напряжению междупроводом и землей в месте присоединения разрядника к сети. Трубчатые разрядникивыбирают по напряжению установки и предельным значениям тока к. з. в даннойточке сети.
3. Описатьтребования, предъявляемые к релейной защите
Приэксплуатации электросистем могут возникать нарушения нормального режима сотклонением номинальных значений тока, напряжения, частоты и различного родаповреждения, меняющие характеристики номинальных параметров. Дляавтоматического отключения поврежденных участков от источников питанияиспользуют релейную защиту, которая способна воздействовать непосредственно наотключение силовых выключателей или подать соответствующий сигналобслуживающему персоналу. Защита должна удовлетворять ряду требований,основными из которых являются: быстрота и надежность действия, избирательность,чувствительность, наличие резерва и сигнальных устройств.
Быстродействующейназывают защиту, время срабатывания которой не превышает 0,1—0,2 с. Время срабатываниянекоторых видов защиты составляет 0,02—0,04 с. Надежность действия состоит ввысокой термической и электродинамической стойкости, механической идиэлектрической прочности, постоянной готовности к работе независимо от частотывключений, безотказной работе в пределах установленной зоны защиты и вотсутствии ложных срабатываний. Наличие элементов избирательности позволяетотключать только поврежденные участки сети, не затрагивая комплексэлектроустановок или всю систему в целом.
Чувствительностьзащиты характеризует ее способность реагировать на отклонения контролируемыхпараметров сети от их нормальных или заданных значений. Она задаетсякоэффициентом чувствительности, который определяется как отношение минимальноготока двухфазного к. з. в электрически наиболее удаленной точке зоны действиязашиты к току срабатывания защиты, т. е. Чувствительность защиты определяетсяее способностью к срабатыванию не только в пределах защищаемого участка, но ина смежных участках. Данное действие защиты называют дальним резервированием.
Резервированиепредусматривают для случаев отказа срабатывания основной релейной защиты иликогда аппараты основной защиты по принципу своего действия не в состоянииосуществлять дальнее резервирование.
Каждоереле состоит из трех основных элементов: измерительного (воспринимающего),который реагирует на появление или изменение определенных электрических илимеханических величин; промежуточного, сравнивающего измеряемую величину сопределенным эталоном и при достижении ею заданного значения передающеговоздействие к исполнительному элементу; исполнительного, который воздействуетна управляемую цепь. Роль измерительного элемента электрических реле выполняюткатушки, промежуточного — магнитные системы, исполнительного — контакты.
Реле защитыклассифицируют следующим образом: в зависимости от физической величины, накоторую происходит реакция, — реле тока, напряжения, мощности, сопротивления,частоты, времени и др.; по принципу действия измерительного элемента —электромагнитные, индукционные, электротермические, электронные и др.; попринципу действия исполнительного элемента — контактные и бесконтактные; поспособу воздействия на отключающее устройство — прямого и косвенного действия;по времени действия — безынерционные, быстродействующие, обыкновенные,замедленного действия; в зависимости от способа включения — первичные,непосредственно включаемые в цепь, и вторичные, включаемые через измерительныетрансформаторы.
Цепирелейной защиты получают питание от источников постоянного, переменного иливыпрямленного оперативного тока. Источниками постоянного тока служатаккумуляторные батареи напряжением 110—220 или 24—48 В. Достоинствоаккумуляторных батарей: надежное питание в любой момент времени независимо отналичия или отсутствия напряжения в электросистеме; недостаток — дополнительныезатраты на сооружение помещения, приобретение, монтаж и эксплуатациюаккумуляторов. Источниками переменного тока служат измерительные трансформаторытока и напряжения, трансформаторы собственных нужд подстанций. Для питанияцепей защиты используют также энергию, заранее накопленную в конденсаторе,разрядный ток которого можно использовать при отсутствии напряжения на шинахподстанции. Источниками выпрямленного тока служат полупроводниковые выпрямители,сохраняющие преимущества защиты на постоянном токе при отсутствииаккумуляторов.
Видызащит. Наповерхности горных предприятий для электроустановок и электросетей напряжениемвыше 1 кВ применяют следующие виды защит токовую, от снижения или повышениянапряжения, дифференциальную, газовую.
Токовойили максимально-токовой называют защиту, которая реагирует на превышениезаранее установленного значения тока в защищаемой цепи как при междуфазныхзамыканиях, так и при замыкании фаз на землю. Она обладает широким диапазономприменения — может быть использована для защиты генераторов, трансформаторов,электродвигателей, воздушных и кабельных ЛЭП. Различают максимально-токовуюзащиту с выдержкой времени и быстродействующую, называемую токовой отсечкой.
В сетяхпеременного тока возникают колебания напряжения (снижение или отсутствие его поотношению к номинальному), что может нанести значительный ущербэлектроприемникам. Для защиты от колебаний напряжения устанавливают релеминимального напряжения и нулевую защиту. Для мгновенного отключения к. з. наЛЭП, отходящих от электростанций и крупных подстанций, применяютдифференциальную защиту. Защиту одинарных ЛЭП называют продольной, апараллельных ЛЭП — поперечной дифференциальной защитой. Продольная ЛЭП основанана принципе сравнения значений и фаз токов в начале и конце ЛЭП, ее применяютна ЛЭП 110—220 кВ длиной до 10—15 км. Вторая основана на принципе значений ифаз токов, которые протекают по двум параллельным ЛЭП с одинаковымсопротивлением. Для ЛЭП, имеющих в начале и конце по одному общему выключателю,применяют токовую поперечную защиту. При установке отдельных выключателей длякаждой ЛЭП применяют направленные поперечные защиты.
В первомслучае защиту устанавливают только со стороны источника питания, и при возникшемк. з. она отключает обе ЛЭП. Во втором случае защиту устанавливают с двухсторон, и происходит отключение только поврежденной ЛЭП.
Газоваязащита — одна из наиболее универсальных и чувствительных защит от всехвнутренних повреждений в силовых трансформаторах, результатом которых являетсявыделение газа, а также при понижении уровня масла.
Применениегазовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 6300 кВ-А, апри отсутствии быстродействующей защиты — и на трансформаторах мощностью 1000—4000 кВ-А. Для трансформаторов, установленных в цехах поверхности горныхпредприятий, мощностью 400 кВ-А и выше установка газовой защиты обязательна,несмотря на установку других видов защиты.
Дляперсонала, обслуживающего средства релейной защиты, необходимо знать основныепараметры реле: номинальные данные, указываемые на заводском щитке; величинусрабатывания, т. е. величину, при которой происходит автоматическое изменениеположения контактных групп реле (замыкающие контакты становятся замкнутыми,размыкающие — разомкнутыми); уставку — значения тока, напряжения и т. д., накоторые отрегулировано данное реле; напряжение или ток втягивания — минимальныезначения этих величин, при которых происходит притягивание подвижного якоря кнеподвижному сердечнику под действием магнитного поля катушки; напряжение илиток отпадания — максимальные значения этих величин, при которых происходитполный отход якоря от сердечника; коэффициент возврата реле — отношениенапряжения или тока отпадания к напряжению или току втягивания; времясрабатывания реле при втягивании — время, которое тратится в период подачипитания на катушку реле до замыкания или размыкания контактов; времясрабатывания реле при отпадании — время, необходимое для изменения положенияконтактов после прекращения питания катушки реле.
Вкачестве быстродействующих исполнительных реле применяют реле максимальноготока серии РТ-40 9 исполнений с различными диапазонами уставок от 0,05 до 200А; реле напряжения серии РН-50 5 исполнений с диапазонами уставок от 0,7 до 400В. Технические характеристики реле приведены в Руководстве [21].
Вкачестве индукционных с зависимой от тока выдержкой времени выпускают релемаксимального тока серии РТ-80 12 исполнений и серии РТ-90 4 исполнений. Взависимости от типа реле они рассчитаны на номинальный ток 5 или 10 А и уставкисрабатывания индукционного элемента от 2 до 5 или от 4 до 10 А. Уставки временисрабатывания РТ-80 составляют от 0,5 до 16 с и РТ-90— до 4 с. Кратность токасрабатывания отсечки колеблется от 2 до 8 по отношению к току срабатыванияиндукционного элемента. Главные контакты реле могут иметь нормальное илиусиленное исполнение.

55. Чтопонимается под коэффициентом мощности и какие способы его повышения применяютна шахтах?
Приведенныепримеры показывают, что работа при пониженном значении коэффициента мощности, аследовательно, при значительной реактивной мощности требует дополнительныхзатрат, которые в масштабах горной промышленности могут составлять значительнуюсумму.
Необходимопомнить, что проблема снижения передаваемой реактивной мощности связана со всемкомплексом вопросов от проектирования до эксплуатации электроустановок.
Рассматриваяданный вопрос, необходимо учитывать, что производство и потреблениеэлектрической энергии взаимосвязаны, совпадают во времени и представляютэкономически единое целое.
Косновным причинам сравнительно большой реактивной мощности потребителейотносятся: несовершенство конструкций асинхронных электродвигателей; установкаасинхронных двигателей и силовых трансформаторов завышенной мощности посравнению с расчетной; некачественный ремонт электродвигателей; повышениенапряжения электрической сети.
Какизвестно, в электрических машинах между ротором и статором имеется воздушныйзазор, обусловливающий большое магнитное сопротивление и, следовательно,высокие значения намагничивающего тока и реактивной мощности. Величинуминимально допустимого зазора определяют, исходя из условий механическойнадежности двигателя. Естественно, что двигатели, предназначенные для работы вособо тяжелых условиях, что относится к горной промышленности, должны иметьповышенную механическую надежность. Последняя может быть достигнута за счетувеличения воздушного зазора, что приводит к возрастанию намагничивающего токаасинхронных электродвигателей, особенно взрывобезопасного исполнения.
Реактивнаямощность мало зависит от нагрузки, так как при постоянном напряжении сетимагнитный поток двигателей и трансформаторов и, следовательно, намагничивающийток практически не меняются. Неполное использование активной мощности припостоянной реактивной мощности снижает коэффициент мощности. Особенно резкоеснижение происходит в установках, где по условиям взрывобезопасностиасинхронные электродвигатели встроены внутрь корпусов машин и не подлежатзамене, хотя при выполнении маневровых операций их нагрузка не превышает 10 %номинальной мощности. При холостом ходе электродвигателей коэффициент мощностимал (0,1—0,25). Соотношения мощностей в зависимости от коэффициента мощности приведеныв табл. 12.1.
Причинами,снижающими коэффициент мощности и увеличивающими реактивную мощность послеремонта электродвигателей, являются изменение обмоточных данных и обточкаротора, что приводит к увеличению воздушного зазора.
Повышениенапряжения на зажимах двигателей на 1 % выше номинального увеличивает реактивнуюмощность в среднем на 3%.
Дляразработки мероприятий по снижению реактивной мощности электроустановокпромышленных предприятий, в том числе горных предприятий, в стране с 1982 г. действует «Инструкция по системному расчету компенсации реактивной мощности в электрическихсетях» [18]. В данной инструкции изложена методика расчета оптимальных значенийреактивной мощности, задаваемых потребителю.
Но припроектировании и эксплуатации электромеханического хозяйства в первую очередьнеобходимо рассмотреть и осуществить мероприятия, которые не требуют установкикомпенсирующих устройств, вызывающих дополнительные затраты денежных средств.
К таким мероприятиямотносятся: 1) упорядочение технологического процесса, которое ведет к улучшениюэнергетического режима электрооборудования и к снижению расчетного максимумареактивной нагрузки; 2) подбор электродвигателей и силовых трансформаторов,которые по своим параметрам должны соответствовать или быть близкими красчетным данным, полученным методом технико-экономического обоснования; 3)установка устройств, ограничивающих холостой ход электроприемников; 4)использование синхронных электродвигателей вместо асинхронных длянерегулируемых электроприводов с постоянным режимом работы, если это допустимопо техническим и экономическим условиям; 5) применение других техническихсредств, которые смогут обеспечить повышение технико-экономических показателейсистемы электроснабжения.
В периодреконструкции системы электроснабжения необходимо предусматривать: 1) заменуили отключение на период малых нагрузок силовых трансформаторов, загружаемыхменее чем на 30 % их номинальной мощности, при условии сохранения нормальногорежима сети и электроприемников; 2) замену загружаемых менее чем на 60 %асинхронных электродвигателей на двигатели меньшей мощности или изъятиеотдельных электродвигателей при наличии практической возможности; 3) повышениекачества ремонта электродвигателей. Основа качества — выпуск двигателей послеремонта с сохранением номинальных данных. Несоблюдение этого требованияприводит к повышению тока холостого хода и, следовательно, реактивной мощности,большой неравномерности нагрузки отдельных фаз и другим недостаткам, что вконечном итоге приводит к повышенным потерям электроэнергии.
Дляискусственной компенсации реактивной мощности используют статическиеконденсаторы и синхронные компенсаторы (синхронные двигатели облегченнойконструкции без нагрузки на валу). Кроме этого, используют синхронныеэлектродвигатели, работающие с нагрузкой на валу и имеющие запас реактивноймощности. Предпочтение отдают статическим конденсаторам, но иногда для крупныхгорных предприятий установка синхронных компенсаторов бывает необходимой поусловиям работы энергосистемы. Необходимость диктуется созданием условийустойчивости и возможности регулирования напряжения в энергосистеме.Компенсаторы в периоды малой нагрузки работают с недовозбуждением (с отстающимтоком), а в период максимальной нагрузки — с перевозбуждением (с опережающимтоком). При наличии надежной схемы управления компенсатор позволяет плавнорегулировать уровень напряжения на приемных концах сети.
Кположительным качествам компенсаторов относятся также: возможность плавного иавтоматического регулирования реактивной мощности, достаточная термическая иэлектродинамическая стойкость обмоток при возникающих к. з., возможностьвосстановления поврежденных компенсаторов.
Недостаткикомпенсаторов — значительные потери активной энергии на выработку реактивной,которые при полной их нагрузке колеблются в пределах 0,15—0,32 кВт-ч/квар*ч;сложные условия пуска; шум во время работы; более сложная эксплуатация посравнению со статическими конденсаторами.
Статическиеконденсаторы представляют собой специальные емкости, способные вырабатыватьреактивную энергию. Они могут работать лишь как генераторы реактивной энергии,т. е. по своему действию подобны синхронному компенсатору, работающему сперевозбуждением.
Достоинствастатических конденсаторов следующие: бесшумность в работе, простота вэксплуатации ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей, простотавыполнения монтажных работ ввиду малого веса и отсутствия фундамента, малыепотери (0,0025—0,05 кВт/квар), возможность их установки для компенсацииреактивной мощности отдельно стоящего электродвигателя, группы двигателейучастка или цеха, возможность установки для всех электроприемников горногопредприятия, возможность использования в распределительных сетях напряжением от220 В до 35 кВ. Недостатки конденсаторов: отсутствие плавного автоматическогорегулирования их реактивной мощности, пожароопасность, наличие остаточногозаряда, недостаточная прочность при возникающих к. з., сравнительно малый срокслужбы в пределах 8—10 лет, зависимость реактивной мощности от напряжения сети.

Задача
Определитьсечение линии трехфазного тока напряжением 6 кВ, питающего трансформаторныйкиоск мощностью Sк = 1310 кВ • А,средневзвешенный коэффициент мощности потребителей cosφ/> = 0,8, длина линии L = 2,5 км.
 
Решение
Расчетвыполнить в двух вариантах: 1. Воздушная линия с алюминиевыми проводами.Определяем сечение воздушной линии по допустимому току нагрузки.
Токнагрузки
/>
Где    S/>= 1310 кВА, мощность киоска;
U/>= 6кВ – напряжение сети.
По табл.25 (2) этому току соответствует сечение алюминиевого провода А-25 S = 25 мм2.
Определяемсечение провода по допустимой потере напряжения:
/>
Где    /> — сумма моментов нагрузкикВт/м;
Р = />
Р – реактивная мощностьпотребителя;
L = 2500 м – длина воздушной линии,
γ =32/> – удельная проводимостьалюминия
U/>= 6кВ – напряжение сети.
/>U/> – активная составляющая потеринапряжения в линии, В;
/> – допустимая потеря напряжения влинии, В;
/> — индуктивная составляющая потеринапряжения в линии, В;
/>
/>% = 5 – допустимая потеря напряженияв линии, %;
/>
Где    /> – удельное сопротивлениевоздушной линии;
Q=/>квар – реактивная нагрузкапотребителей,
при/>
L — длина воздушной линии, км;
Принимаем ближайшеебольшее стандартное сечение – S = 95мм/>
Окончательно принимаемпровод марки А-95.

Задача
Рассчитать и выбратьвысоковольтный кабель и высоковольтное КРУ, питающее передвижную подстанциюТСВП-630/б. Мощность короткого замыкания на шинах ЦПП S/>= 50 000кВА. От ЦПП доРПП-6 проложен кабель СБН-Зх70 L, = 2000 м. Расстояние от РПП-6 до ПУПП L2 = 800 м. Допустимая потеря напряжения в кабельнойсети от ЦПП до ПУПП — 2,5%. На участке работает комбайн 1ГШ-68. Сумма токовприемников участка />= 700 А.Средневзвешенный коэффициент мощности токоприемников участка />
I. Расчеткабеля напряжением 6 кВ, питающего участок.
Расчетпроизводится по допустимому нагреву, экономической плотности тока, термическойустойчивости к токам короткого замыкания (т. к. з.), допустимой потеренапряжения.
1. Для расчета сечения жилыкабеля по допустимому нагреву рабочим током необходимо определить ток в кабеле:
/>
Где:   />кВА – номинальная мощностьтрансформаторной подстанции;
U/>= 6кВ – напряжение сети.
К прокладке принимаемкабель марки ЭВТ. Этому току соответствует сечение жилы кабеля 16 мм2.
2.Экономическое сечение жилы кабеля определяется по формуле:
/>
Где    /> – экономическая плотностьтока, определяемая в зависимости от годового числа часов использованиямаксимума нагрузки шахт (Т/>), для
Т/>= 3500 – 4200ч. />=2,5А/ мм/>
Принимаемкабель, сечение жилы которого равно 25 мм2.
3. Минимальноесечение жилы кабеля по термической устойчивости к т. к. з. определяется поформуле:
/>
Где    С— коэффициент, учитывающий конечную температуру нагревания жил и напряжениекабеля: для кабеля с медными жилами и бумажной пропитанной изоляциейнапряжением до 10 кВ С = 145; для кабелей с резиновой или полихлорвиниловойизоляцией С = 122; для кабелей с полиэтиленовой изоляцией С = 104, tф = tPм + tвм = 0,05 + 0,20 = 0,25 с — фиктивное время действия т. к.з., которое для шахтных кабельных сетей можно принимать равным реальномувремени срабатывания максимальных реле (tPм) и высоковольтноговыключателя Твм
/> — действующее значение установившегося т. к. з., А,определяется по фактической мощности к. з. на шинах ЦПП:
/>=/>
где />= 50000 кВА — мощность к.з. на шинах ЦПП;
U = 6 кВ —напряжение на стороне ВН на шинах ЦПП.
Есликабель, питающий участок, прокладывается от РПП-6, то />определяется следующимобразом:
а) токкороткого замыкания на шинах ЦПП:
/>=/>
б) индуктивноесопротивление системы до шин ЦПП:
/>
Где    U/>= 6300В – напряжение на высшейстороне понижающего тр-ра ГПП;
в)      индуктивноесопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;
/>
/> — удельное сопротивление кабеля ЦПП –РПП – 6, для кабеля, S = 70 мм/>
/>=0,08 Ом/км;
г)       активноесопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;
Rк= R0. L, =0,26 • 2,0 = 0,52 Ом
где Ro = 0,26— удельное активное сопротивлениекабеля ВН, Ом/км;
д)      токкороткого замыкания на шинах РПП-6 (действующее значение установившегося т. к.з. на шинах РПП-6)
/>
/>
Принимаемкабель сечением жилы S = 16мм2.
4 Сечениежилы кабеля с учетом допустимых потерь напряжения определяется по формуле:
/> мм/>
где L2= 800 м-длина кабеля РПП-6-ПУПП, м;
Y = 53 м/Ом-жлс2— удельная проводимость жилы бронированного кабеля;
/>— допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабелеот ЦПП до ПУПП не должна превышать 150 В при напряжении U = 6000 В).
Допустимаяпотеря напряжения в кабеле РПП-6-ПУПП пропорциональна длине этого кабеля:
/>
Принимаемсечение жилы кабеля 35 мм2. Из четырех значений сечения кабеляпринимаем наибольшее. Окончательно принимаем кабель ЭВТ-3*35+4*4+1*10