煤礦高壓、低壓電纜的選擇

高壓、低壓電纜的選擇第一節(jié)礦用電纜礦用電纜具有安全可靠、不占空間、不受外界影響等優(yōu)點，特別適用于有火災(zāi)和瓦斯煤塵爆炸危險、潮濕和底下淋水、空間狹窄和人機擁擠的井下輸電；在地面工業(yè)廣場內(nèi)，主副井鋼絲繩空間交錯，也采用電纜向各主要設(shè)備輸電，電纜成為礦井供電系統(tǒng)的大動脈。但是礦用電纜與架空線路相比具有投資大、查找故障困難、維護(hù)檢修不便等缺點，加之巖石冒落、機械壓砸等原因容易產(chǎn)生短路、漏電，引發(fā)瓦斯煤塵爆炸、設(shè)備燒毀和人身觸電事故。因此必須正確地選擇、安裝、使用和精心維護(hù)礦用電纜。一、礦用電纜的型號及含義舉例說明，例如，ZQ20表示油浸紙絕緣銅芯鉛包裸雙鋼帶鎧裝電纜。VLV33表示聚氯乙烯絕緣鋁芯聚氯乙烯護(hù)套細(xì)鋼絲鎧裝聚乙烯外護(hù)套；YJQ02表示交聯(lián)聚乙烯絕緣鉛包聚氯乙烯護(hù)套銅芯電纜。又如，MYPJ3。6/633531632。5表示礦用移動屏蔽監(jiān)視橡套電纜，額定電壓為3。6KV/6KV，三芯動力線、每芯截面為35MM2，一芯接地線、芯線截面為16MM2，三薪監(jiān)視線、每芯截面為2。5MM2。第二節(jié)高、低壓電纜的選擇原則、方法一、選擇電纜截面的一般原則為了做到供電上的安全、可靠、經(jīng)濟和技術(shù)合理，導(dǎo)線截面應(yīng)按下列原則確定（1）按長時允許負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線截面。使導(dǎo)線在最大負(fù)荷下長時工作而不過熱，即不超過其長時允許溫度。（2）按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面。使受電端有足夠的電壓以保證供電質(zhì)量。（3）按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面。使輸電線路的年運行費用最低，達(dá)到經(jīng)濟供電的目的。（4）按機械強度選擇導(dǎo)線截面。避免在運行或安裝過程中斷線，或因受砸壓而損壞，以保證供電的安全運行。（5）按短路時的熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)線截面。時導(dǎo)線通過短路電流時不致超過其短時允許溫度。二、選擇電纜截面的方法（1）低壓電纜截面的選擇方法對于負(fù)荷電流大、線路長的干線電纜，其電壓損失是主要矛盾，因此應(yīng)按正常工作時的允許電壓損失初選其截面。對于經(jīng)常移動的橡套電纜支線，應(yīng)按機械強度初選其截面。對于電流雖然較大，但是線路較短，又不經(jīng)常移動的電纜，應(yīng)按長時允許電流初選其截面。初選出的電纜截面還應(yīng)按其它條件進(jìn)行校驗。在校驗時由于低壓電網(wǎng)短路電流較小，保護(hù)裝置一般又瞬時動作，所以短路時的熱穩(wěn)定性一般均滿足要求，可不必考慮。但是當(dāng)采用熔斷器保護(hù)時，熔體的額定電流應(yīng)與電纜截面相配合，否則會使電纜過熱。對于干線電纜，不必校驗機械強度。低壓電纜一般不按經(jīng)濟電流密度選擇截面。因為低壓線路短、年利用小時數(shù)較小，對供電經(jīng)濟影響不大。（2）高壓電纜截面的選擇方法由于電纜的散熱條件差，高壓線路短路電流又大，因此短時間大的短路電流通過時，會使電纜芯線的溫度超過其絕緣材料的短時允許溫度，而受到損壞。所以高壓電纜必須考慮短路時的熱穩(wěn)定性。一般高壓電纜的截面按經(jīng)濟電流密度選擇，按長時允許電流、允許電壓損失和短路時的熱穩(wěn)定條件校驗。因為高壓電纜不經(jīng)常移動，而且多為鎧裝電纜，其本身機械強度較高，所以高壓電纜不必校驗機械強度。第三節(jié)低壓電纜的選擇低壓電纜又分為支線和干線兩種。支線是指啟動器到電動機的電纜，向單臺電動機供電；干線是指分路開關(guān)到啟動器的電纜，向多臺電動機供電。低壓電纜的選擇就是確定各低壓電纜的型號、芯線數(shù)、長度和截面等。一、電纜型號、芯線數(shù)和長度的確定1、低壓電纜型號的選擇電纜的型號主要依據(jù)其電壓等級、用途和敷設(shè)場所等條件來決定。煤礦井下所選電纜的型號必須符合煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。礦用低壓電纜的型號，一般按下列原則確定（1）支線一律采用阻燃橡套電纜。1140V設(shè)備及采掘工作面的660V和380V設(shè)備，必須用分相屏阻燃橡套電纜；移動式和手持式電氣設(shè)備，應(yīng)使用專用的橡套電纜。（2）固定敷設(shè)的干線應(yīng)采用鎧狀或非鎧裝聚氯乙烯絕緣電纜；對與半固定敷設(shè)的干線電纜，為了移動方便一般選用阻燃橡套電纜，也可選用上述鎧裝電纜或聚氯乙烯絕緣電纜。（3）采區(qū)低壓電纜嚴(yán)禁采用鋁芯和鋁包電纜。（4）電纜應(yīng)帶有供保護(hù)接地用的足夠截面導(dǎo)體。（5）照明、通信和控制用電纜，固定敷設(shè)時應(yīng)采用鎧裝電纜、阻燃橡套電纜或礦用塑料電纜；非固定敷設(shè)時應(yīng)采用阻燃橡套電纜。2、確定電纜的芯線數(shù)目（1）干線用的鎧裝電纜選三芯電纜，非鎧裝選四芯電纜。（2）支線用電纜就地控制時，一般采用四芯電纜；遠(yuǎn)方控制和連鎖控制時，應(yīng)根據(jù)控制要求增加控制芯線的根數(shù)；注意電纜中的接地芯線，除用作監(jiān)測接地回路外，不得兼作其他用途。（3）信號電纜芯線根數(shù)要按控制、信號、通信系統(tǒng)的需要決定，并留有備用芯線。3、確定電纜長度就地控制的支線電纜長度，一般取5M10M。其他電纜因吊掛敷設(shè)時會出現(xiàn)彎曲，所以電纜的實際長度L應(yīng)按下式計算LKMLM（31）式中LM電纜敷設(shè)路徑的長度，M；KM電纜彎曲系數(shù)，橡套電纜取11，鎧裝電纜取105。為了便于安裝維護(hù)和便于設(shè)備移動，確定電纜長度時還應(yīng)考慮以下兩點（1）移動設(shè)備的電纜，須增加機頭部分活動長度3M5M余量。（2）當(dāng)電纜有中間接頭時，應(yīng)在電纜兩端頭處各增加3M余量。即確定了綜采工作面的低壓用電纜的干線、支線長度干線選用敷設(shè)500M即LKMLM50011550M支線選用敷設(shè)200M即LKMLM20011220M二、低壓電纜主芯線截面的選擇低壓電纜主芯線截面必須滿足以下幾個條件（1）正常工作時，電纜芯線的實際溫度應(yīng)不超過電纜的長時允許溫度，所以應(yīng)保證流過電纜的最大長時工作電流不得超過其允許持續(xù)電流。（2）正常工作時，應(yīng)保證供電網(wǎng)所有電動機的端電壓在額定電壓的95105范圍內(nèi)，個別特別遠(yuǎn)的電動機端電壓允許偏移810。（3）距離遠(yuǎn)、功率大的電動機在重載情況下應(yīng)保證能正常啟動，并保證其啟動器有足夠的吸持電壓。（4）所選電纜截面必須滿足機械強度的要求。按上述條件選擇低壓電纜主芯線的截面時,支線電纜一般按機械強度的最小截面初選,按允許持續(xù)電流校驗后,即可確定下來選干線電纜截面時,如干線電纜不長,應(yīng)先按電纜的允許持續(xù)電流初選；當(dāng)干線電纜較長時，應(yīng)先按正常時的允許電壓損失初選。然后，再按其他條件校驗。1、支線電纜的截面選擇根據(jù)綜采工作面設(shè)備的主要技術(shù)數(shù)據(jù)來計算選取采煤機、刮板輸送機、乳化液泵站、帶式輸送機、安全液壓絞車、轉(zhuǎn)載機、破碎機、噴霧泵等的電纜截面。根據(jù)公式IW/U可得采煤機的電流I183A刮板輸送機的電流I9649A乳化液泵站I6579A帶式輸送機I6579A安全液壓絞車I193A轉(zhuǎn)載機I9649A破碎機I9649A噴霧泵I3509A礦用橡套電纜允許持續(xù)電流表31表31礦用橡套電纜允許持續(xù)電流經(jīng)以上計算得出工作面的用電設(shè)備電流值，查表31，滿足設(shè)備的電纜允許持續(xù)電流，再經(jīng)查煤礦電工學(xué)表77驗證最后確定此工作面的用電設(shè)備的電纜截面如下表32表32工作面用電設(shè)備的電纜截面積主芯線截面/MM2610162535507095工作電壓/V10001140600046536472858594113110121138135148173170170215205205260250250序號設(shè)備名稱型號電流/A電纜截面/MM21采煤機MAX300/35183702液壓泵站XRB2B6579163噴霧泵350964可彎曲刮板輸送機SGZ730/2209649255轉(zhuǎn)載機SZZ730/1109649252、干線的電纜截面選擇（按長時允許持續(xù)電流選擇）電纜的長時允許持續(xù)電流IP應(yīng)不小于通過電纜的最大長時各種電流ICA。即IPICA（32）式中IP電纜的長時允許持續(xù)電流，AICA通過電纜的最大長時工作電流，A支線電纜最大長時工作電流可取電動機的額定電流。干線電纜最大長時工作電流可按下式計算ICAKDE（33）式中PN電纜所帶負(fù)荷的額定功率之和，KW；UN電纜所在電網(wǎng)的額定電壓，VKDE電纜線路所帶負(fù)荷的需用系數(shù)，WN電纜所帶負(fù)荷的加權(quán)平均功率因數(shù)，即干線電纜的截面為ICAKDE058431A根據(jù)上面計算所得的結(jié)果查煤礦電工學(xué)第七章表710（1KV6KV三芯塑料絕緣電纜允許持續(xù)電流）可以確定該工作面的干線電纜選用截面面積為240MM2的三芯塑料絕緣電纜。三、按允許電壓損失校驗電纜截面如果電纜截面按其他條件已經(jīng)選出，此時需按電壓損失的條件校驗電纜截面。效驗時需按式（36）計算出整個低壓電網(wǎng)的電壓損失，然后按式（34）進(jìn)行效驗。如效驗后不滿足，可采取如下措施（1）加大電纜截面，一般家大干線電纜的截面；（2）分散負(fù)荷，即增加電纜的根數(shù)；（3）更換大容量的變壓器，以減小變壓器的電壓損失；（4）移動變電所的位置，使其靠近工作面；（5）調(diào)整變壓器的分接頭，此方法在設(shè)計中不考慮。正常工作時，采區(qū)低壓電網(wǎng)的總電壓損失U應(yīng)不大于低壓電網(wǎng)的允許電壓損失UP，即UUP（34）（1）低壓電網(wǎng)的允許電壓損失6破碎機9649257帶式輸送機SSJ1000/2756579168液壓絞車YAJ1221936按要求，正常工作時應(yīng)保證供電網(wǎng)所有電動機的端電壓不低于額定電壓的95。為了保證用點設(shè)備的供電質(zhì)量，低壓電網(wǎng)的允許電壓損失為UPU2NT095UN（35）式中UP低壓電網(wǎng)的允許電壓的損失，V；U2NT變壓器二次側(cè)額定電壓，V；由式（35）可求得對于380V電網(wǎng)UP40009538039V；對于660V電網(wǎng)UP66009538063V；對于1140V電網(wǎng)UP1140095380117V；（2）綜采工作面的低壓電網(wǎng)電壓損失采區(qū)低壓電網(wǎng)的電壓損失包括變壓器的電壓損失兩部分。線路一般有包括干線和支線兩部分。因此，全部低壓電網(wǎng)的總電壓損失U應(yīng)用UUTUMSUBL（36）式中UT變壓器的電壓損失，V；UMS干線電纜的電壓損失，V；UBL支線電纜的電壓損失，V；（3）變壓器的電壓損失UT為UT（URCOSWNUXSINWN）（37）從以上查得UR6；UX15；COSWN07；SINWN071；代入上式（37）UT（URCOSWNUXSINWN）（60715071）537V；4干線電纜的電壓損失UMSUMS（38）式中PC干線電纜所帶負(fù)荷的計算功率值,KW；UN干線電纜線路所在電網(wǎng)的額定電壓，V；LMS、AMS干線電纜的長度、M，主芯線截面積，MM2；SC干線電纜導(dǎo)體的電導(dǎo)率，M/MM2；電纜的電導(dǎo)率經(jīng)查煤礦電工學(xué)第七章表711（電纜的電導(dǎo)率）確定，查得本電纜的電導(dǎo)率SC425M/MM2；而PCKDEPN（39）又從式22可得需用系數(shù)KDE058即干線電纜所帶負(fù)荷的計算功率值PCKDEPN058850493KW。同上查煤礦電工學(xué)表711確定干線電纜導(dǎo)體的電導(dǎo)率SC425M/MM2；從上式（31）得干線電纜的長度LMS550M；又由以上選取的干線電纜截面可知主芯線截面積AMS240MM2；代入上式（38）得UMS233V；（5）支線電纜的電壓損失UBL（選用用電設(shè)備功率最大的計算）在此設(shè)計綜采工作面采煤機所用的功率最大，此選取采煤機UBL（310）式中LBL、ABL支線電纜的長度、M，截面面積、MM2；SC支線電纜導(dǎo)體的電導(dǎo)率（查下表38），M/MM2；PBL支線電纜所帶負(fù)荷的計算功率值（可近似取額定功率）同上查煤礦電工學(xué)表711確定支線電纜導(dǎo)體的電導(dǎo)率SC425M/MM2；從上式（31）得支線電纜的長度LBL220M；又由以上選取采煤機的電纜的截面可知主芯線截面積AMS70MM2；其額定功率300KW即PBL300KW；代入上式（310）得UBL1946V；把以上計算得出的變壓器的電壓損失UT537；干線電纜的電壓損失UMS233；支線電纜的電壓損失UBL1946；代入上式（36）UUTUMSUBL式中UUTUMSUBL53723319469646VUP117V。根據(jù)正常工作時，采區(qū)低壓電網(wǎng)的總電壓損失U應(yīng)不大于低壓電網(wǎng)的允許電壓損失UP，即UUP證明上式計算成立，說明上述所選電纜截面合格。第四節(jié)高壓電纜的選擇一、確定高壓電纜的型號與低壓電纜相同，也是依據(jù)其電壓等級、用途和敷設(shè)場所等條件決定其型號。所選電纜的型號也必須符合煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。礦用高壓電纜的型號，一般按下列原則確定（1）井下嚴(yán)禁使用鋁包電纜；（2）固定敷設(shè)的電纜應(yīng)選用鎧裝電纜。在立井井筒或傾角45及其以上的井巷內(nèi)，應(yīng)采用鋼絲鎧裝電纜；（3）電纜實際敷設(shè)地點的水平差，應(yīng)與電纜規(guī)定的允許敷設(shè)水平差相適應(yīng)；（4）在進(jìn)風(fēng)斜井、井底車場及其附近、中央變電所至采區(qū)變電所之間的電纜，可以采用鋁芯，其他地點的電纜必須采用銅芯；（5）硐室內(nèi)和木支架的井巷中敷設(shè)的電纜，應(yīng)采用裸鎧裝電纜；或?qū)㈦娎|的黃麻外皮剝除；（6）用于移動變電站的高壓電纜，必須采用監(jiān)視型屏蔽橡套電纜；（7）電纜應(yīng)帶有供保護(hù)接地用的足夠截面的導(dǎo)體。二、高壓電纜截面的選擇1按經(jīng)濟電流密度計算選定電纜截面,對于輸送容量較大,年最大負(fù)荷利用小時數(shù)較高的高壓電纜尤其應(yīng)按經(jīng)濟電流密度對其截面進(jìn)行計算2按最大持續(xù)負(fù)荷電流校驗電纜截面如果向單臺設(shè)備供電時,則可按設(shè)備的額定電流校驗電纜截面3按系統(tǒng)最大運行方式時發(fā)生的三相短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定性,一般子電纜首端即饋出變電所母線選定短路點。井下主變電所饋出線的最小截面，如果采用的是鋁芯電纜時，應(yīng)該不小于50MM2；（4）按正常負(fù)荷及有進(jìn)綜采工作面的電纜發(fā)生故障時，應(yīng)該校驗電纜的電壓損失。（5）固定敷設(shè)的高壓電纜型號應(yīng)用于接入移動變電站的電纜應(yīng)采用監(jiān)視型屏蔽橡膠電纜。高壓電纜截面，一般按經(jīng)濟電流密度選（年最大負(fù)荷利用小時數(shù)小于1000H者除外），按長時允許負(fù)荷電流、電壓損失及熱穩(wěn)定條件進(jìn)行校驗。三、按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面（1）經(jīng)濟電流密度導(dǎo)線截面積的大小對電網(wǎng)的運行費用有密切關(guān)系。導(dǎo)線截面大，輸電損耗小、電費小，但增加了線路的投資，結(jié)果使線路年折舊費和維修費用增加；導(dǎo)線截面小，雖然降低了線路投資，但使線