矿用电缆及其连接装置

矿用电缆一、矿用电缆的类型、适用场所二、矿用电缆的选择三、矿用电缆的敷设四、矿用电缆的连接五、矿用电缆的维护运行六、电缆故障点的寻找方法矿用电缆的特点优点:安全可靠、不占空间、不受外界影响缺点:投资大、查找故障困难、维护检修不便适用:有火灾和瓦斯爆炸危险、潮湿和地下淋水、空间狭窄和人机拥挤的井下输电重要性:矿井供电系统的大动脉要求:正确的选择、安装、使用和精心维护矿用电缆分类一、矿用电缆的类型、适用场所动力电缆——向电动机供电照明、控制、通信等电缆——向井下照明、控制、通信设备供电按用途按电压低压电缆——＜1200v电网高压电缆——大于1200v电网按结构铠装电缆用于固定敷设橡套电缆给移动设备供电塑料电缆铠装、橡套换代产品1.动力电缆结构、类型监视芯线动力芯线1)导电芯线①按芯线作用不同可以分为：动力芯线：有二芯、三芯，输送单相或三相电能；中性线：为一芯，用于三相四线制系统；接地芯线：为一芯，用来实现电气设备的接地；控制芯线：可多芯，用来实现远控、联控制等电路连接监视芯线：监视接地芯线连续性，监视外界破坏物体侵入作用②按芯线的材料不同可分为：铜绞线：导电性能、韧性和强度均好于铝绞线，但价格较高；铝绞线：价格虽低，但由于铝的化学性能活泼，接头容易氧化造成接触不良，产生断续电弧高温，尤其在短路时电弧产生的铝粉温度远远高于铜，易引燃引爆瓦斯和煤尘。井下限用。《煤矿安全规程》规定：在进风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间，可以采用铝芯电缆；其它地点必须采用铜芯电缆。2)电缆的绝缘层按作用不同芯线绝缘:分包在每个导电芯线外，以防止相间短路统包绝缘：统包在所有相间绝缘的外面以防止对地短路。芯线绝缘统包绝缘②按绝缘材料不同可分为1:橡胶绝缘。橡胶绝缘分为天然丁苯橡胶、乙丙橡胶两种。天然橡胶易燃，已被耐高温、耐高压耐潮性好的乙丙橡胶取代.2:塑料绝缘。塑料绝缘又分为聚氯乙烯绝缘、交联聚乙烯绝缘。3:聚氯乙烯绝缘具有耐油、耐酸碱耐腐蚀、阻燃、敷设高差不限等;4:交联聚乙烯绝缘电缆还耐高压，并且耐热性及耐溶剂性能都有所改善，故应优先选用。塑料绝缘电缆已取代油浸纸绝缘。芯线绝缘统包绝缘3电缆的保护层按作用不同分为：内护层：用于直接保护绝缘层外护层：用于保护内护层钢铠和铅包可兼作接地线，其电缆省去接地芯线金属套阻燃橡套-阻燃，井下用橡胶护套普通橡套-易燃，井下禁用铅包-不易引爆，井下用铝包-易引爆，井下禁用聚氯乙烯-井下用塑料护套：内衬层-保护内护层钢带铠装-抗压，用于＜45°井巷外被层-保护钢铠层粗钢丝铠装-抗拉，用于≥45°井巷黄麻层-易燃，井下禁用塑料带-不易燃，井下用钢铠层无妨带-不易燃，井下用4电缆的屏蔽层导线屏蔽。包在电缆导线表面外的半导电材料，用于大于3kv的高压电缆防止电晕产生。绝缘屏蔽。包在绝缘和接地芯线之外的半导电材料，一相绝缘破损时，主芯线经绝缘屏蔽与接地芯线相连，使单相接地保护动作切断电源，防止相间短路故障以及短路电弧引爆瓦斯煤尘绝缘屏蔽电缆适用于有爆炸危险场所。金属屏蔽。包在统包绝缘之外的导电材料，产生电磁屏蔽以防止强电场辐射干扰通信信号。3kv以上的电缆均应有金属屏蔽。接地芯线绝缘屏蔽监视芯线绝缘屏蔽铠装电缆机械强度高、寿命长，用于向固定设备输电。粗钢丝铠装电缆抗拉强度高，用于倾角45度及其以上的井巷；钢带铠装抗压强度高，用于倾角小于45度的井巷。无铠装的塑料电缆和橡胶电缆用于向移动设备供电。有导体屏蔽、金属屏蔽的电缆用于高压设备的供电。有绝缘屏蔽的电缆用于有爆炸危险的工作面设备的供电。除进风斜井、井底车场及附近、中央变电所至采区变电所之间的高压可以采用铝芯电缆，其它地点的高低压均采用铜芯电缆。比较煤矿常用电缆的结构示意图图4-1YJV22型塑料电缆1-外被层；2-钢铠；3-内衬层；4-统包绝缘；5-相间绝缘；6-导电芯线图4-2采煤机专用电缆部分英国进口电缆外形图BS188柔性拖拽电缆BS505柔性拖拽电缆BS504柔性拖拽电缆BS504柔性拖拽电缆2.电缆的额定电压、型号及使用场所1)电缆的额定电压电缆的额定电压用Uo／U表示，单位为kVUo―表示任一主导体和“地”之间的电压有效值;U―表示多芯电缆或单芯电缆系统任意两相导体之间的电压有效值。例如：0.38/0.66v表示U0为380v；U为660v表1电缆的型号组成及含义类别导体绝缘层内护层铠装层外被层代号含义代号含义代号含义代号含义代号含义代号含义Z纸绝缘无L铜芯铝芯无D油浸纸不滴流Q铅包01234无联锁钢带双钢带细圆钢丝粗圆钢丝0无1纤维外被L铝包2聚氯乙烯外套V聚氯乙烯绝缘V聚氯乙烯护套3聚乙烯或聚烯烃外套YJ交联聚乙烯绝缘4弹性体外套Y聚乙烯护套例如ZQ20表示油浸纸绝缘铜芯铅包裸双钢带铠装电缆。VLV33表示聚氯乙烯绝缘铝芯聚氯乙烯护套细钢丝铠装聚乙烯外护套；YJQ02表示交联聚乙烯绝缘铅包聚氯乙烯护套铜芯电缆2)电缆的型号表2矿用电缆型号的组成类别用途结构特征额定电压UO/U(kv)动力线地线控制(监视)芯数标准截面芯数标准截面线芯数标准截面M矿用橡套电缆C-采掘机专用Y-移动设备用M-帽灯用Z-电钻用H-电话用P-非金属屏蔽T-金属屏蔽；J-监视；Q-轻型；B-编织加强；R-绕包加强0.3/0.50.38/0.660.66/1.143.6/66/101-单芯2-双芯3-三芯1mm21-单芯2.5mm24mm26mm210mm216mm225mm235mm250mm21-单芯2-双芯3-三芯2.5mm24mm26mm210mm216mm225mm235mm250mm21.5mm22.5mm24mm26mm210mm216mm225mm235mm250mm270mm295mm2二、电力电缆芯线截面选择计算2.1高压电缆芯线截面选择计算电缆与架空线相比，散热条件较差，故还应考虑在短路条件下的热稳定问题。因此高压电缆截面除按经济电流密度、允许电压损失、长时允许电流选择外，还应按短路的热稳定条件进行校验。例如：MYPJ-3.6/6-3×35-1×16-3×2.5表示矿用移动屏蔽监视橡胶电缆，额定电压为3.6/6千伏，三芯动力截面、每芯截面为35平方毫米，一芯接地线为16平方毫米截面，三芯监视线、每芯截面为2.5平方毫米1按经济电流密度选择电缆截面根据高压电缆线路所带负荷的最大负荷年利用小时，及电缆芯线材质，查出经济电流密度Jec，然后计算最大长时负荷电流Ica（如为双回路并联运行的线路，应按最大长时负荷电流的一半计算），电缆的经济截面Sec为2caecec,mmISJ2按长时允许电流校验所选电缆截面根据按经济电流密度选择的标准截面，查出其长时允许电流Ial，应不小于其最大长时负荷电流（此时双回路供电应按一回故障的情况考虑），即Ial≥Ica3按电压损失校验电缆截面cNVPLUSU式中L——线路长度，m；Sc——导线截面，mm2；γ——导线电导率，m／Ω.mm2。4按短路电流校验电缆的热稳定性式中I∞——最大三相稳态短路电流，A；ti——短路电流作用的假想时间，s；C——热稳定系数，i2min,mmtSIC2/mmAs2.2低压电缆型号、芯数和长度确定1.低压电缆型号的选择电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿井下所选电缆的型号必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定：(1)支线一律采用阻燃橡套电缆。1140V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用MYP、MCP、MZP系列的分相屏蔽阻燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备，应使用专用的橡套电缆。（2)固定敷设的干线应采用MVV系列铠装或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；对于半固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆。(3)采区低压电缆严禁采用铝芯和铝包电缆。(4)电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。(5)照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡套电缆或矿用塑料电缆，非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。2.确定电缆的芯线数目(1)干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装电缆选用四芯电缆。(2)支线用电缆就地控制时，一般采用四芯电缆；远方控制和联锁控制时，应根据控制要求增加控制芯线的根数。注意电缆中的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。(3)信号电缆芯线根数要按控制、信号、通信系统的需要决定，并留有备用芯线。3.确定电缆长度就地控制的支线电缆长度，一般取5m～10m。其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式计算。Ｌ＝ＫｍＬｍ式中Lｍ——电缆敷设路径的长度，m；Kｍ——电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点：移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m～5m余量。当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。二、低压电缆主芯线截面的选择1、选择原则低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％～105％的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8％～10％。距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并保证其起动器有足够的吸持电压。所选电缆截面必须满足机械强度的要求。2.选择方法在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，支线电缆一般按机械强度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。选择干线电缆主芯线截面时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持续电流初选；当干线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选；然后再按其他条件校验。1）按机械强度选择根据不同的机械设备，选择电缆的截面不小于橡套电缆满足机械强度要求的最小截面，见下表。用电设备名称最小截面/mm2用电设备名称最小截面/mm2采煤机组35～50调度绞车4～6可弯曲输送机16～35局部通风机4～6一般输送机10～25煤电钻4～6回柱绞车16～25照明设备2.5～4装岩机16～252）按长时允许电流选择电缆的长时允许电流IP应不小于通过电缆的最大长时工作电流Ica。即：IP≥IcaIP——电缆的长时允许电流Ica——通过电缆的最大长时工作电流；按以下方法确定：支线电缆最大长时工作电流可取电动机的额定电流。如果查不到电动机的额定电流，可按下面的经验公式估算：Ica≈IN=0.76PN/UN干线电缆最大长时工作电流可按下式计算：Ｉｃa＝∑PN——电缆所带负荷的额定功率之和，kW；UN——电缆所在电网的额定电压，V；Kde——电缆线路所带负荷的需用系数cosφwm——电缆所带负荷的加权平均功率因数wmNNdeUPKcos31033）按正常工作时允许电压损失选择正常工作时电网的电压损失ΔＵ应不超过电网允许的电压损失ΔＵp，ΔＵ≤ΔＵp（1）低压电网的允许电压损失按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。为了保证用电设备的供电质量，低压电网允许电压损失为ΔＵp＝Ｕ2NT-0.95×ＵＮΔＵp——低压电网的允许电压损失，V；Ｕ2NT——变压器二次侧额定电压，V。可求得：对于380V电网ΔUp=400-0.95×380=39V对于660V电网ΔUp=690-0.95×660=63V对于1140V电网ΔUp=1200-0.95×1140=117V(2)采区低压电网电压损失采区低压电网的电压损失包括变压器的电压损失和线路电压损失两部分。线路一般又包括干线和支线两部分。全部低压电网的总电压损失ΔU为ΔU=ΔUT+ΔUms+ΔUblΔUT——变压器的电压损失，V；ΔUms——干线电缆的电压损失，V；ΔUbl——支线电缆的电压损失，V。3）按正常工作时允许电压损失选择①变压器的电压损失ΔUTΔUT=√3IT（RTcosφT+XTsinφT）IT——变压器的计算电流，RT——变压器的电阻，ΔPNT——变压器的负载损耗，W；XT——变压器的