1、任务1 井下供电系统电缆选择,矿用电缆选择与维护,动力电缆是电能输送的主要载体。 矿用电缆是针对煤矿井下特殊环境的专用电缆，它适用于有火灾和瓦斯煤尘爆炸危险、潮湿、淋水、空间狭小、易受机械损伤的井下电能输送的工作环境。 地面工业，架空输电线路受空间条件等限制，多采用电缆向各主要设备输电。,1. 铠装电缆 结构,主芯线,相间绝缘层,填料,统包绝缘层,层内护套,防腐带,黄麻保护层,铠装层,一、 矿用电缆的分类,电缆的结构： 电力电缆按绝缘材料可分为纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆三种。 纸绝缘电缆型号及含义：,国产铠装电缆的型号、规格及应用,国产铠装电缆的型号、规格及应用,2 橡套电缆,主芯
2、线,主芯线绝缘,垫芯,外护套,接地线,橡套电缆型号及含义：,3. 屏蔽电缆,垫芯,橡胶护套,主芯线,绝缘层,屏蔽层,接地芯线,控制芯线,屏蔽橡套电缆型号及含义：,常用矿用橡套电缆型号及使用环境,常用矿用橡套电缆型号及使用环境,常用矿用橡套电缆型号及使用环境,常用矿用橡套电缆型号及使用环境,4.塑料电缆,主要结构与前两种电缆基本相同，它的芯线绝缘和外护套都是用塑料(聚氯乙烯或交联聚乙烯)制成的。 优点：允许工作温度高，绝缘性能好，护套耐腐蚀，敷设的落差不受限制等。 若电缆外部有铠装的，则与铠装电缆的使用条件相同。 若外部无铠装，则与橡套的使用条件相同。 在条件许可时，应尽量采用塑料电缆。,常用矿
3、用塑料电缆型号及使用环境,二、矿用电缆的选择,(一)选择内容1.种类、型号2.电压等级3.长度4.芯线数目5.截面大小,二、矿用电缆的选择,(二)选择导线截面应满足的条件1.机械强度2.发热3.电压损失4.经济性,(三) 一般选择原则,1.按机械强度选择 架空线路，可能发生断线事故； 经常移动的橡套电缆（支线）易受砸、压、拉等。 要求导线有必要的机械强度。,(三) 一般选择原则,2.按允许载流量选择 即发热条件，包含正常工作时的发热与短路时的发热。,(三) 一般选择原则,3.按允许电压损失选择 即要保证供电质量好。 电流流过导体时都会产生电压损失，当电压损失过大时会造成用电设备的端电压过低而无
4、法正常运行。,(三) 一般选择原则,4.按经济电流密度选择 为了降低线路的电能损耗和电压损失，截面越大损失越小，但投入也会增大。 综上考虑，对应一定的负荷电流做到最经济的导线截面，称为经济截面，对应于经济截面的电流密度，称为经济电流密度。 经济电流密度的大小一般通过统计数据得到。,(四) 选择电缆截面的方法,1.对经常移动的支线电缆截面按机械强度选择，一般不再作其他校验。2.对不经常移动的支线电缆截面按长时允许电流选择，一般不作其他校验。3.对干线电缆截面按允许电压损失选择，再按长时允许电流校验，必要时需校验启动能力。4.对电源进线电缆按经济截面选择，再按电压损失和长时允许电流校验。,(五)
5、井下低压电网常用供电方式,1.辐射式供电2.干线式供电3.混合式供电,线路短路时，若导线截面选择过小，超过该材料的短时最大允许温度，会使绝缘迅速损坏。 故应按短路时的热稳定条件选择导线的截面。,(六)用短路时的热稳定条件校验,一般适用于10KV及以下笼型电动机直接启动。由于启动电流太大，造成电网上的电压损失过大，一方面使电动机的端电压过低导致起动转矩不足而无法启动，另一方面可能导致电池启动器欠压释放。,（七）用启动条件校验,1.按长时允许电流选,三、电缆截面选择方法,不同环境温度时的载流量校正系数,注：标准环境温度为25。,1）电压损失： 电网始末两端电压之差，包括线路和同级度变压器的电压损失
6、 U=U1-U2,2.按允许电压损失选择,（1）集中负荷(放射式电网),2）线路电压损失计算,表示为,线电压损失,电压损失用功率表示时则为：,对于低压电网线路，由于RX，所以 X0,（2）分布负荷：(干线式电网),式中,若有N段线路，则线路的总电压损失为：,如果各段线路的导线型号和截面相同，则：,若忽略感抗，则：,式中：,3）变压器的电压损失计算：,（绝对值计算）,相对值（标么值）计算法,相对值（标么值）计算法,而,4）按允许电压损失选择线路截面 （1）允许电压损失计算,电网总允许电压损失为：Up=U2NT-95UN 对380V电网为39V，对660V电网为66V。,（2）变压器电压损失,或,
7、(3)支线电缆电压损失：,Umsp=Up-(UT+Ubl),（4）干线电缆上允许电压损失计算：,(5) 按允许电压损失选择干线截面,（放射式）,（干线式）,1）年折旧费、维护费： A投资年折旧费、维护费 2）年电耗： ARP年电耗 3）年运行费； 年运行费=年折旧费、维护费+年电耗。,3.按经济电流密度选择导线截面,4）经济电流密度 在一定负载下，对应经济截面时的电流密度,5）求经济截面（1）年最大负荷利用小时数Tmax 年最大负荷利用小时数就是线路全年的供电量W，都按最大负荷Pmax输送所需要的时间，通常根据经验和统计列表。,表1 各类用户的年最大负荷利用小时数Tmax,（3）求经济截面Ae
8、,（2）查经济电流密度Je,表2 经济电流密度Je Amm2,先求出导线的最小热稳定截面Amin，此时Is应为导线首端最大三相短路电流。 要求所选截面不小于导线的最小热稳定截面。,4.按短路时的热稳定条件选择导线截面,主要用于有10KW及以上笼型电动机直接起动时。 由于起动电流太大，造成电网上的电压损失过大，可能导致起动转矩不足，还可能是磁力起动器欠压释放，另外还会影响其它电动机的正常运行。,5.用启动条件校验导线截面,（七）低压电缆主芯线截面选择,1.低压电缆截面应满足的条件：1）正常工作时，流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。2）电压损失不超过允许值。3）启动转矩足够。4）机
9、械强度足够。,2.支线电缆截面的选择 对经常移动的电缆按机械强度选择（表5-4），不需校验。,2.支线电缆截面的选择 对不经常移动的电缆按长时允许电流选择（表5-7，表5-8），一般不需校验。,表5-7矿用橡套电缆允许持续电流,2.支线电缆截面的选择 对不经常移动的电缆按长时允许电流选择（表5-7，表5-8），一般不需校验。,表5-8 1 kV芯纸绝缘铅包铠装电缆允许持续电流,p-0.95 39 （66）V,（2）支线电缆电压损失Ubl,3.干线电缆主芯线截面的选择 1）按正常时的允许电压损失选择 （1）总允许电压损失p的计算,（4）干线上允许的电压损失 Upms=UPUTUbl,（3）变压器
10、的电压损失UT,(5) 按允许电压损失选择干线截面,（放射式）,（干线式）,2）用长时允许电流校验所选择的干线电缆截面,（1）按启动转矩条件校验,3) 按起动时的电压损失校验电缆截面,电动机起动时，其端电压Ust应大于其最小起大转矩所需要的最小起动电压Ustmin，即：,起动时支线电压损失。应选择起动时电压损失最大一条支线计算，其计算公式如下：,起动时干线电缆的电压损失。按干线所带电动机中最大一台起动，其它正常工作条件计算如下：,起动时变压器的电压损失。按变压器所带电动机中最大一台起动，其它正常工作条件计算如下：,（2）按启动时不欠压释放条件校验,3) 按启动时的电压损失校验电缆截面,电动机启
11、动时，其控制开关处电压应不低于额定电压的70%，保证开关不因欠压而释放，即：,如校验后不满足该式，可采取如下措施： 1.加大电缆截面，一般加大干线电缆的截面； 2.分散负荷，即增加电缆的根数； 3.更换大容量的变压器； 4.移动变电所的位置，使其靠近工作面。,（八）各种导截面线截面的选择方法： 1.一般架空线（高压）： 裸散热好 1）按机械强度选择截面A； 2）用长时允许电流，允许电压损失校验； 2.对于远、大、长的高压架空线； 1）按经济电流密度选择A; 2）用机械强度，长时允许电流，允许电压损失校验。,3.高压电缆 1）按长时允许电流选择A； 2）用允许电压损失，短时热稳定条件校验。 4.
12、低压线路 1）按允许电压损失选择A 2）用长时允许电流，短时热稳定条件，启动条件校验。 经常移动的支线按机械强度选。,任务2 井下供电系统电缆的维护,一、矿用电缆的敷设 1.电缆敷设路径的选择 1）电缆的路径应尽可能短； 2）在总回风巷和专用回风巷中，由于瓦斯、煤尘浓度较高不应敷设电缆；,3）在溜放煤、矸石、材料的溜道中严禁敷设电缆； 4）在机械提升的进风斜井(不包括输送机上、下山)和使用木支架的立井井筒中，敷设电缆时必须有可靠的安全措施 。,第四百六十二条在总回风巷、专用回风巷及机械提升的进风倾斜井巷（不包括输送机上、下山）中不应敷设电力电缆。确需在机械提升的进风倾斜井巷（不包括输送机上、下
13、山）中敷设电力电缆时，应当有可靠的保护措施，并经矿总工程师批准。溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。,第四百六十四条电缆的敷设应当符合下列要求:（一）在水平巷道或者倾角在以下的井巷中，电缆应当用吊钩悬挂。（二）在立井井筒或者倾角在及以上的井巷中，电缆应当用夹子、卡箍或者其他夹持装置进行敷设。夹持装置应当能承受电缆重量，并不得损伤电缆。（三）水平巷道或者倾斜井巷中悬挂的电缆应当有适当的弛度，并能在意外受力时自由坠落。其悬挂高度应当保证电缆在矿车掉道时不受撞击，在电缆坠落时不落在轨道或者输送机上。（四）电缆悬挂点间距，在水平巷道或者倾斜井巷内不得超过m，在立井井筒内不得超过m。（五）沿钻孔敷设的
14、电缆必须绑紧在钢丝绳上，钻孔必须加装套管。,电缆穿墙,第四百六十七条 电缆穿过墙壁部分应用套管保护，并严密封堵管口。,2.电缆的敷设方式及要求,5）在立井井筒和倾角在30及其以上的井巷中，应用夹子、卡箍或其他夹持装置进行敷设。 电缆悬挂点间距在立井井筒内不得超过6m。 6）立井井筒中所用的电缆中间不得有接头。 7）向采掘机组等移动工作设备供电的电缆可盘圈或盘8字形带电，放在电缆车上随设备的移动而收放。,第四百六十六条立井井筒中敷设的电缆中间不得有接头；因井筒太深需设接头时，应当将接头设在中间水平巷道内。 运行中因故需要增设接头而又无中间水平巷道可以利用时，可以在井筒中设置接线盒。接线盒应当放置在托架上，不应使接头承力。,
