井下電纜連接操作與故障判斷

1、煤礦特種作業(yè)類別：2013年第七期井下 電鉗工復(fù)訓(xùn)班主講：張?jiān)獑挝唬罕P縣煤礦安全技術(shù)培訓(xùn)中心井下電纜連接操作與故障判斷內(nèi)容提要一、井下電纜的連接；二、井下電纜的故障判斷。一、井下電纜的連接 在井下整個(gè)供電系統(tǒng)中，不可避免地出現(xiàn)電纜與設(shè)備、電纜與架空線路、電纜與電纜連接。電纜與電纜的連接為中間連接，電纜與設(shè)備及架空線的連接為終端連接。（一）電纜連接的基本要求 1、導(dǎo)電線芯連接處的接觸電阻要小，要保持穩(wěn)定，其最大值不應(yīng)超過同截面同長度線芯電阻的1.1倍。使正常負(fù)荷溫升不大于電纜原線芯的溫升。 2、電纜線芯的連接，通常采用壓接法、焊接法，嚴(yán)禁采用綁扎法，連接處要有足夠的抗強(qiáng)度 ，其值不得低于電纜線

2、芯強(qiáng)度的80%。 3、電纜連接處的絕緣強(qiáng)度不應(yīng)低于電纜原值，并能在長期運(yùn)行中保持絕緣密封良好，承受運(yùn)行中經(jīng)常遇到的操作過電壓、大氣過電壓和故障過電壓。 4、兩根電纜的鎧裝、屏蔽層和接地線芯都應(yīng)有良好的電氣連接。 5、電纜連接裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積要小，并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較長的使用壽命。 6、電纜與電氣設(shè)備連接時(shí)，接線后堅(jiān)固件的堅(jiān)固程度要符合要求。壓盤式線嘴壓緊電纜后的壓扁量不超過電纜直徑的10%。 7、當(dāng)橡套電纜與各種插銷連接時(shí)，必須使插座在電源的一邊。 8、煤礦安全規(guī)程第472條規(guī)定：電纜的連接應(yīng)符合下列要求：（1）電纜與設(shè)備的連接，必須用與電氣設(shè)備性能相符的接線盒。電纜線芯必須使用齒形壓線板

3、（卡爪）或線鼻子與電氣設(shè)備進(jìn)行連接。（2）不同型電纜之間嚴(yán)禁直接連接，必須經(jīng)過符合要求的接線盒、連接器或母線盒進(jìn)行連接。（3）同型電纜之間直接連接時(shí)必須遵守下列規(guī)定：A、橡套電纜的修補(bǔ)連接必須采用阻燃材料進(jìn)行硫化熱補(bǔ)或與熱補(bǔ)有同等效能冷補(bǔ)。在地面熱補(bǔ)或冷補(bǔ)的橡套電纜，必須經(jīng)浸水耐壓試驗(yàn)，合格后方可下井使用。在井下冷補(bǔ)的電纜必須定期升井試驗(yàn)。B、塑料電纜連接處的機(jī)械強(qiáng)度以及電氣、防潮密封、老化等性能，應(yīng)符合該型礦用電纜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（二）電纜連接1、低壓橡套電纜與電氣設(shè)備的連接（1）低壓橡套電纜與電氣設(shè)備的連接必須使用電纜引入裝置。其電纜引入裝置的要求：A、用于引入電纜外徑大于20mm的壓緊螺母式

4、和壓盤式引入裝置均應(yīng)設(shè)防止電纜撥脫裝置，而用于電纜外徑不大于20mm的壓緊螺母式和壓盤式引入裝置，可不設(shè)置防止電纜撥脫裝置。B、密封圈一般不切割同心槽。C、密封圈結(jié)構(gòu)如圖1所示。D、引入裝置須在密封圈外側(cè)設(shè)置金屬墊圈，以增大接觸面積。E、密封圈須采用邵氏硬度為45-60度的橡膠制成，并按規(guī)定進(jìn)行老化處理。F、引入裝置所用的金屬零部件均應(yīng)進(jìn)行防銹處理。（2）電纜外護(hù)套進(jìn)入接線盒壁一般為5-15mm。（3）接線應(yīng)整齊、無毛刺、卡爪不壓絕緣膠皮或其他絕緣物，也不得壓住或接觸屏蔽層。地線長度適宜。三相火線拉緊或撥脫，地線應(yīng)不掉。（4）橡套電纜與各種插銷連接時(shí)，必須使插座連接于靠電源的一邊。DdBh圖1

5、：密封圈結(jié)構(gòu)示意圖2、導(dǎo)電線芯的連接（1）導(dǎo)電線芯壓接法 導(dǎo)電線芯壓接法是用壓鉗將接線端子或連接管與電纜導(dǎo)電線芯壓接在一起。用壓接法連接電纜導(dǎo)電線芯的接觸電阻小而穩(wěn)定，并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不受環(huán)境限制。A、接線端子 接線端子也稱鼻子，分為DL系列鋁接線端子和DT系列銅接線端子，可用整體環(huán)壓法或局部點(diǎn)壓法使其與鋁芯及銅芯電纜的芯線壓接，然后與電氣設(shè)備相連接。用于截面為10-240的圓形、扇形和半圓形的多膠線芯。B、連接管 連接管GT系列銅連接管供銅芯壓接用；LT系列鋁連接管供鋁芯電纜線芯壓接用。C、銅鋁過度接線員端子與銅鋁連接管 銅鋁接線端子供電氣設(shè)備為銅接線柱與鋁芯電氣線芯連接用，也稱為銅鋁接

6、線鼻子。銅鋁連接管供銅芯與鋁芯電纜連接用。（2）導(dǎo)電線芯焊接法A、錫焊法。錫焊法適用于銅芯電纜采用開口銅連接管連接和銅線與銅接線端子的連接，將線芯端部剝?nèi)ヒ欢谓^緣。其長度為連接管的1/3，另加5mm，再將導(dǎo)電線芯擦凈掛好焊錫，然后套上已掛焊錫的銅連接管，把兩線芯在管內(nèi)對齊，開口朝上并將口擴(kuò)大一點(diǎn)。向連接管內(nèi)澆灌焊錫，并同時(shí)涂以松香作焊劑。最后用長把圓口鉗將開口銅管夾緊，等冷卻后將表面修整光滑。B、銅鋁焊接法。適用于鋁導(dǎo)線焊銅接線端子。3、橡套電纜線芯的冷壓連接 礦用移動橡套軟電纜線芯的連接可采用插接法；固定敷設(shè)的各種礦用橡套電纜線芯連接采用搭接法。（1）插接法A、首先將線芯線頭銅絲成傘狀形散開

7、，用砂紙逐根輕輕打磨除去銅絲表面的氧化層銹蝕，弄直整順，使線頭端面成圓型，注意不得去股絲。B、用棉絲擦凈線頭表面的污垢和潮氣。C、將銅套管內(nèi)孔長度的1/2套在線頭上，并使伸入銅管內(nèi)的線頭仍保持松散狀態(tài)。將需要連接的另一個(gè)線頭，從另一端輕輕插入銅管內(nèi)，使兩側(cè)線頭未梢在套管中對齊，如圖2（）所示。D、兩手各捏著銅套管兩側(cè)線芯，不斷地來回捻動著向管內(nèi)輕輕對插。E、插接后的兩側(cè)線頭在管內(nèi)相互交叉合攏，長度應(yīng)大于銅套管長度，并且線頭端應(yīng)稍伸出銅管約3-5mm，如圖2（）所示。(a)(b)圖2：插接法示意圖（）兩個(gè)線頭插入銅管（）兩個(gè)線頭在銅管內(nèi)插接合攏（2）搭接法 A、將松散開的兩個(gè)線芯線頭用手指捻圓合

8、攏，如圖3（）所示。 B、將銅套管輕輕套在需要連接的一個(gè)線芯線頭上，并使線頭的未梢從銅套管端伸出5-7mm。 C、將另一線頭未梢搭在已伸出連接管的線頭上方，并緊密地插入連接管。 D、兩個(gè)線頭在連接管內(nèi)的搭線長度應(yīng)大于連接管長度，并且兩個(gè)線頭未梢均應(yīng)伸出連接管3-5mm，如圖3（）所示。（3）壓接操作 對內(nèi)插接或搭接好的線頭，用銅綁線對伸出銅套管兩端的線頭緊緊綁扎1-2圈，使綁扎線線箍從兩端擋住銅套管，使之不能串動。然后把套好的銅套管的線芯接頭放入壓模腔中央，平穩(wěn)操作壓鉗把手，直至壓模完全合模。圖3：搭接法示意圖(a)(b)(a)松散開線芯線頭(b)兩線頭在接線管內(nèi)搭接二、井下電纜的故障判斷（一

9、）電纜的運(yùn)行與維護(hù)1、電纜的運(yùn)行 （1）電纜投入運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行下列電氣試驗(yàn)：測量電纜各線芯導(dǎo)體的直流電阻和三相電阻的對稱性，測量電纜的終端接線盒及中間接線盒各接地極的接地電阻，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行絕緣性能試驗(yàn)，檢查電纜線路的相位。 （2）礦井電纜線路禁止升壓。（3）電纜表皮的允許溫度應(yīng)每月測量1次，并符合以下要求：3KV以下橡套電纜芯線允許最高溫度為65C，相應(yīng)表皮溫度為50C-55C。（4）運(yùn)行中電纜線路的絕緣電阻值應(yīng)符合規(guī)定要求。2、電纜運(yùn)行中的定期檢查（1）檢查周期固定敷設(shè)電纜的絕緣和外部檢查，每季度1次，每周應(yīng)由專職電工檢查1次外部和懸掛情況。移動式電氣設(shè)備的橡套電纜絕緣檢查，每月1次，但每班

10、由當(dāng)班司機(jī)或?qū)Ｂ氹姽z查1次外皮有無破損。立井井筒中的電纜外部和懸掛情況每月至少檢查1次，應(yīng)兩人進(jìn)行。每一礦井的井下供電專職人員應(yīng)與生產(chǎn)單位的維修人員在一起，每月對正常生產(chǎn)采區(qū)電纜的負(fù)荷情況進(jìn)行1次檢查。高壓電纜泄露和耐壓試驗(yàn)每年進(jìn)行1次。（2）檢查內(nèi)容對敷設(shè)在井筒內(nèi)的電纜應(yīng)檢查：電纜應(yīng)無機(jī)械損傷，鎧裝層應(yīng)無松散及嚴(yán)銹蝕；固定電纜的卡子應(yīng)無松動、砸、刮損壞；清除電纜卡子與支架上的積垢及雜物；檢查接線盒的表面溫度。井下中央變電所至采區(qū)變電所的電纜應(yīng)檢查：電纜按規(guī)定吊掛好；無機(jī)械損傷；金屬鎧裝層無銹蝕、裂口、斷裂、松散、脫落現(xiàn)象；電纜與電氣設(shè)備的連接符合防爆要求；電纜的標(biāo)志應(yīng)符合要求。絕緣電阻的測

11、量。 對于1000V以下的電纜用500V或1000V兆歐表測量，絕緣電阻值不小于50M； 1000V以上的電纜用2500V或1000V兆歐表測量，6-10KV電纜絕緣電阻值不小于100M； 運(yùn)行中的高壓橡套電纜的絕緣電阻一般應(yīng)不大于50M； 低壓橡套電纜的絕緣電阻一般應(yīng)大于2M。3、電纜的管理（1）電纜外皮的防腐 井下敷設(shè)的裸鋼帶或鋼絲鎧裝電纜應(yīng)定期進(jìn)行防腐處理。（2）電纜管理 各礦井應(yīng)加強(qiáng)對礦用電纜的管理，成立專門組織負(fù)責(zé)對全礦電力、照明、通信控制電纜統(tǒng)一管理，做到賬、卡、物一致。禁止電纜露天堆放，嚴(yán)禁不合格的電纜下井。（3）電纜的防護(hù) 掘進(jìn)工作面機(jī)電設(shè)備用的電纜，隨時(shí)監(jiān)視電纜情況，防止遭受

12、撞擊、擠壓；設(shè)備移動時(shí)，設(shè)專人看守，防止擠傷和拖斷；立井井筒內(nèi)更換罐道，風(fēng)、水管路維修及井壁維修時(shí)，對井筒內(nèi)的電纜必須進(jìn)行防護(hù)；在井筒施工時(shí)，要制定措施防止砸傷電纜；在井下巷道內(nèi)運(yùn)輸超寬大型材料或大型設(shè)備時(shí)，制定措施防止擠傷、撞傷、刮斷電纜；在井下堆放物料時(shí)嚴(yán)禁壓擠電纜。4、電纜的試驗(yàn)（1）浸水耐壓試驗(yàn) 浸水耐壓試驗(yàn)是將修補(bǔ)后的電纜浸入水池中，但兩端頭露出水面，將一根芯線接試驗(yàn)電源，其余芯線短接接地。試驗(yàn)電壓為2倍額定電壓加1KV，持續(xù)時(shí)間為5min，電纜不被擊穿，浸入耐壓試驗(yàn)為合格。（2）載流試驗(yàn) 試驗(yàn)時(shí)，先將電纜芯線串聯(lián)起來，然后接電源，使芯線通過長期允許負(fù)荷電流，持續(xù)時(shí)間為3min，芯線

13、接頭處溫度不超過電纜正常表面溫度為合格。（二）礦用電纜故障判斷1、電纜故障種類（1）絕緣故障 主線芯之間或線芯對地絕緣電阻達(dá)不到要求；線芯之間或主線芯對地泄漏電流過大。（2）單相接地故障 單相接地故障即某線芯完全接地。（3）短路故障。 包括二相或三相相間短路、二相或三相同時(shí)接地短路。（4）斷相故障 電纜一相或兩相芯線斷開。2、電纜故障的原因 （1）電纜在使用中遇到擠、壓、埋、砸、刮、受潮、進(jìn)水都要可能使電纜的絕緣性能下降，造成漏電、短路及燦相事故。 （2）在運(yùn)輸過程中，因電機(jī)車，礦車掉道或材料超寬造成碰撞，損壞運(yùn)輸大巷的電纜出現(xiàn)斷相、短路事故。 （3）電纜接線盒不符合要求，密封不好受潮，造成短

14、路、絕緣性能下降事故。（4）日常維護(hù)檢修管理不善，將電纜落在地上，甚至浸泡在水中，造成漏電、短路事故。（5）電纜連接時(shí)出現(xiàn)“雞爪子”、“羊尾巴”、明接頭、毛刺造成單相接地。（6）選擇電纜截面時(shí)機(jī)械強(qiáng)度不夠，拉斷或刮斷，造成斷線事故。（7）因操作過電壓、大氣過電壓造成電纜絕緣擊穿，導(dǎo)致短路、接地事故。（8）電纜截面積過小，使電纜長期過負(fù)荷運(yùn)行，造成絕緣老化，出現(xiàn)電纜絕緣故障造成漏電。3、電纜故障判斷、電纜故障判斷（1）電纜故障性質(zhì)判斷A、單相接地故障判斷 將電纜一端開路，在電纜的另一端將兆歐表的E端和L端測線一根接地（或鎧裝電纜鎧裝層），另一根分別與三相主線芯相連，如果出現(xiàn)絕緣電阻值為零或很低的

15、相，即可判斷為單相接地故障相。B、相間短路故障判斷 將電纜一端開路，在電纜的另一端，將兆歐表的E端和L端分別與電纜兩相主線芯相連，測量兩相間絕緣電阻，如果出現(xiàn)電阻值為零，即可判斷為相間短路故障。用同樣的方法分別測量三相主線芯的兩相間絕緣電阻值，即可判斷出短路相。C、斷相故障判斷 將電纜一端短接，在電纜的另一端，將兆歐表的E端和L端分別接于兩相主線芯，如果說出現(xiàn)絕緣電阻無限大，即可判斷為斷相事故。用同樣的方法分別測量三相主線芯的兩相間絕緣電阻值，即可判斷出斷線相。2、電纜故障點(diǎn)判斷、電纜故障點(diǎn)判斷凡屬電纜絕緣故障，往往是通過檢測絕緣電阻和做泄漏試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的；或者從檢漏繼電器絕緣讀數(shù)判斷。因短路事故

16、造成外皮燒傷，一般通過沿電纜線路查找外觀應(yīng)可找到故障點(diǎn)。電纜接線盒出現(xiàn)短路事故，如果及時(shí)觸摸，可以摸到接線盒表面溫度較高；電纜某處短路，有時(shí)可以看到燒穿的傷痕，還可以嗅到絕緣燒焦的氣味。此外，還可以通過儀器、儀表判斷故障點(diǎn)的位置 （1）用萬用表判斷橡套軟電纜故障點(diǎn) 將橡套電纜兩端的線芯全部開路，如果電纜故障是相間短路，將發(fā)生短路的兩相線芯端頭與萬用表相連接；如果是接地故障，將發(fā)生接地的線芯和地線芯接到萬用表上，將萬用表的選擇開關(guān)打到歐姆檔，由工作人員對電纜逐段彎曲或翻動，當(dāng)彎曲到某點(diǎn)時(shí)，萬用表指針有較大擺動時(shí)，該點(diǎn)就是故障點(diǎn)。也可用木棒敲打電纜外護(hù)套，當(dāng)敲打到某點(diǎn)，萬用表指針有較大擺動時(shí)，該點(diǎn)

17、可能是故障點(diǎn)。（2）用單臂電橋判斷電纜故障點(diǎn) 單臂電橋的原理如圖4所示。由四個(gè)電阻組成的電橋線路中，在一對角接入微電流計(jì)G，另一對角接入直流電源E，調(diào)節(jié)橋路電阻，使通過微電流計(jì)G的電流等于零，這時(shí)b、d兩點(diǎn)電位相等，則電橋平衡。 因此，四個(gè)電阻組成的電橋處于平衡時(shí)，相對兩個(gè)電阻的乘積相等，若其中知道任何三個(gè)電阻的讀數(shù)，即可按以公式（1）求出第四個(gè)電阻（Rx）值 用電橋法測量電纜故障時(shí)，將電纜單位長度的電阻和電容看成是均勻分布的，設(shè)電纜長度為L，故障點(diǎn)長度為Lx，如圖5所示，電纜線芯單位長度的電阻為Ro，可按公式（2）求出電纜故障點(diǎn)長度Lx。 用電橋法測量電纜接地故障和線芯相間短路故障，如果操作正確，故障點(diǎn)的誤差可在5m以內(nèi)。Rx=R2R1R3用電橋法測量電纜故障點(diǎn)相關(guān)計(jì)算公式公式（1）Lx=2LR1+R2R2公式（2）式中，Lx電纜故障長度，m；L電纜實(shí)際長度， m；R1、R2可調(diào)電阻，。abcdEGR1R3RxR2I3I1I2Ix圖4：電橋原理接線圖LE+xabcGLXR1R2RaxRcx圖5：電橋法測量電纜故障點(diǎn)3、