电缆线型,线芯的选择

高压电缆的选择采区高压电缆的选择相对下井主电缆的选择来讲更加简单，主要从三个方面来选择。1、按持续允许电流来选择电缆截面KIp≥Ia式中：Ip空气温度为25℃时，电缆允许截流量，安；对不同绝缘的高压电缆可查表12-2-5～12-2-7；12-2-21(交联电缆)K温度校正系数；可查表12-2-25；电缆线芯最高允许工作温度65℃，周围环境温度25℃，故可K取1。Ia通过电缆的最大持续工作电流，安。2、按电缆首端在系统最大运行方式时发生三相短路，应满足热稳定的要求。⑴热稳定系数法。此方法较简单，一般在纸绝缘电缆的热稳定计算中采用此法。(目前不用)Amin≥IK(3)(tj)1/2/C式中：Amin电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；IK(3)三相最大稳态短路电流，安；tj短路电流作用的假想时间，秒；井下中央变馈出线整定时间一般取瞬动，故tj值为0.25秒。C热稳定系数，查表10-3-3。⑵按电缆的允许短路电流法。此法较复杂，主要用于交联聚乙烯电缆的热稳定计算。①允许短路电流计算ISC={CC/(r20at)*ln{[1+α(θSC-20)]/[1+α(θ0-20)]}}1/2式中：ISC允许短路电流，安；θSC电缆允许短路温度，℃；交联电缆为230℃；油浸纸绝缘电缆为220℃。θ0短路前电缆温度；℃；可取65℃r2020℃时每厘米电缆导线的交流电阻，Ω/cm;α导体电阻的温度系数，20℃时：铜：0.003931/℃；铝：0.004031/℃；都近似于0.004；CC每厘米电缆导线的电容，焦耳/厘米3·℃；铜：3.5；铝：2.48；t短路时间，秒；为保护整定时间和开关动作时间之和。取0.5秒或0.75秒。②导线交流电阻计算每厘米导线交流电阻r按下式计算：r=r′(1+YS+YP)式中：r每厘米电缆导线交流电阻，Ω/cm;r′每厘米电缆导线直流电阻，Ω/cm;YS集肤效应系数；YP邻近效应系数。③集肤效应和邻近效应系数计算见第十二章5-12-59页12-2-3和12-2-4两式。④导线直流电阻计算每厘米电缆导线直流电阻r′按下式计算r′=ρ20/A[1+α(θ-20)]K1K2K3式中：ρ20导线材料在20℃下的电阻系数；铜芯：1.84×10-6Ω·cm2/cm；铝芯：3.10×10-6Ω·cm2/cm；A导线截面积，cm2α20℃时的电阻温度系数；θ电缆导线温度，℃；6KV取65℃，10KV取60℃；K1扭绞系数，一般取：1.012K2成缆系数，一般取：1.007K3紧压效应系数，一般取：1.01⑶按正常负荷校验电压损失△U%=1000/10·UN2·P·L(R0+X0tanφ)=K·P·L式中：K每兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失的百分数，6KV时，K=2.78(R0+X0tanφ)；10KV时，K=1·(R0+X0tanφ)。在不同功率因数及不同电缆截面时的数据可查表10-3-6及10-3-7UN额定电压，KV；P电缆输送的有功功率，兆瓦；L电缆线路长度，公里；截面(mm2)162535507095120R01.2870.8240.5880.4120.2940.2170.192X00.0940.0850.0780.0750.0720.0690.068R0、X0电缆单位长度的电阻及电抗，Ω/km。不同截面电缆数据不一样。(可查参考文献3附录二表2-2)高压系统正常电压损失不超过7%，故障状态下不得超过10%设计时按7%校验。电压损失应从地面变电所算起至采区变电所母线止，而不是从中央变起至采变。低压电缆的选择电缆的选择包括确定电缆的型号、长度、芯线数目及主芯线截面大小。其中以确定主芯线截面大小的计算较为复杂。一、电缆选择的一般原则1、由于采区低压供电电压一般采用380/660V供电，优先采用660V供电，所以所选电缆电压主等级应大等于660V。2、固定或半固定敷设的动力电缆，通常采用铠装电缆或不燃性橡胶电缆。3、移动式或手持式电气设备都应使用专用的不燃性橡胶电缆。4、固定敷设的照明，通讯、信号和控制用的电缆应用铠装电缆、塑料电缆或橡胶电缆，非固定敷设的，应用橡胶电缆。5、低压电缆严禁采用铝芯。6、电缆长度的确定⑴对于铠装电缆，其长度为巷道实际长度的1.05倍；对于橡套电缆；其长度为巷道实际长度的1.1倍。⑵为了便于安装，当电缆中间有接头时，应在电缆两端处各增加3米。⑶在确定电缆长度时，应以用电设备可能处于最远的地方来计算。7、电缆芯线数目的确定⑴动力用橡套电缆一般选用四芯。⑵信号电缆的芯数要根据控制、信号、通讯的需要来确定，并留有备用线芯，约为需用芯数的20%左右。8、电缆截面选择原则⑴按电缆长时允许负荷电流的方法来选择，也叫安全载流量。⑵按正常工作时的电压损失不超过允许范围。应保证电动机正常工作的端电压不低于0.9U0。⑶按电动机起动时端电压不低于额定电压的75%校验，或不会使磁力起动器无法合闸。⑷对橡套电缆，还要考虑不小于电缆机械强度要求的最小截面。橡套电缆按机械强度要求的最小截面用电设备名称满足机械强度要求的最小截面(mm2)各种采煤机组35～95可弯曲刮板运输机16～35小容量刮板运输机10～25回柱绞车、电动装岩机16～25局扇、电钻4照明支线1.5～2.5调度绞车、照明干线4～6⑸考虑到低压电缆短路的热稳定，即不因过热而损坏，故要求不小于保护装置要求的最小截面。可查“第十三章井下过流保护5-13-47”中的表13-2-9。二、电缆截面选择计算步骤1、按长时允许负荷电流选择电缆截面KIcc≥Ig式中；Icc电缆允许安全截流量，安K环境温度校正系数，环境温度按25℃，取1；Ig用电设备持续工作电流，安。干线电缆中所通过的工作电流：Iw=P·1000/√3·UN·cosφpj式中：UN电网额定电压，伏；cosφpj平均功率因数。供多台电动机的干线电缆，由于每一段电缆所流过的电流不同，应分段按电流大小选择各段电缆截面，如差别不大时，一般选用同一截面。向三台以上电动机供电时，负荷功率应按需用系数法计算。P=Kx·∑PN式中：P干线电缆所供负荷和计算功率，KW；Kx需用系数；kx=0.286+0.714(Pmax/∑Pe)∑PN干线电缆所供电动机额定功率之和，KW。Pmax最大电动机的额定功率，kW。MY-0.3/0.66KV电缆载流量型号规格载流量(A)3×4+1×43×6+1×63×10+1×103×16+1×10663×25+1×16843×35+1×161003×50+1×161253×70+1×251603×95+1×252、按正常工作时电压损失确定电缆截面⑴变压器中的电压损失计算△UB%=β（URcosφ+UXsinφ）△UB=△UB%·U2N/100式中：β变压器的负荷系数，β=IN/I2NIN变压器正常运行时低压侧负荷电流，安；I2N变压器低压侧额定电流，安；UR变压器额定负荷时变压器中的电阻压降百分数，UR=[△P/(10·SN)]%；△P为变压器的短路损耗；UX变压器额定负荷时变压器中的电抗压降百分数，UX=(UK2-UR2)1/2cosφ、sinφ变压器负荷中的功率因数；U2N变压器二次侧额定电压，伏。⑵电缆中电压损失计算三相的线电压损失为：△U=√3(IRcosφ+IXsinφ)伏式中：R导线电阻，欧；X导线电抗，欧。对于井下低压网络，通常忽略掉电抗电压损失部分，作近似计算，△U=√3·IRcosφ伏以R=L/γS代入上式得：ΔU=√3·I·Lcosφ/γS伏式中：I流过电缆的负荷电流，安；L电缆线路的长度，米γ电导率，铜芯软电缆取42.5；铜芯铠装电缆取48.5；S导线截面，mm2；cosφ电动机功率因数。从上式可以看出，当线路的长度、材料、负荷电流及电压损失一定的情况下，可以求出导线截面S的大小。如用负荷功率代替负荷电流，则可得计算电缆支线(即该电缆只带一个负荷)的电压损失公式为：ΔUZ=kfPeLz×103/γUeSzηd式中：ΔUZ支线电缆电压损失，伏；kf负荷率；即用电设备实际负荷与额定负荷之比。一般取0.7～0.8；Pe电动机额定功率，KW；Lz支线电缆长度，米；γ电导率，m/Ω·mm2Sz支线电缆导线截面，mm2ηd电动机效率。当电缆带几个负荷时，则可得电缆干线的电压损失公式为：ΔUG=kf∑PeLG×103/γUeSGηpj或ΔUG=kx∑PeLG×103/γUeSGΔUG干线电缆电压损失，伏；kx需用系数；∑Pe电缆负荷的总额定功率，KW；SG干线电缆导线截面，mm2ηpj电动机的加权平均效率。以上是采区低压电网电压损失计算方法，主要由三部分组成：变压器绕组中的电压损失△UB、干线电缆的电压损失ΔUG、支线电缆的电压损失ΔUZ。以上三种电压损失之和∑△U应不大于规程规定的电压损失值△UY。即：ΔUB+ΔUG+ΔUZ=∑△U≤△UY=U2e-UD式中：U2e变压器二次额定电压，它约等于1.05Ue，Ue为电网额定电压，伏；UD在正常工作时，电动机端子上的最低允许电压，伏；△UY采区电网最大允许电压损失。在电网不同额定电压Ue时，U2e、UD及△UY值电网额定电压UeU2eUD△UY3804003613966069062763114012001083117⑶按起动条件校验电缆截面采区移动设备的电动机均为鼠笼式电动机，且为直接起动，起动电流为额定电流的5～7倍。为确保电动机能够正常起动，磁力起动器能够吸合，电动机起动时的端电压应满足电动机最低起动电压和磁力起动器最低吸合电压，为额定电压的75%。验算时以距配电点最远，且功率最大的电动机为依据。按这种条件验算的结果如能满足要求，那对其它设备就都能满足要求。电动机起动时电网允许电压损失为：△UQY=U2e-0.7Ue式中：△UQY电动机起动时电网允许电压损失，伏；U2e变压器二次额定电压，伏；Ue电动机的额定电压，伏。把电动机起动时的电流及起动时的功率因数等有关量，代入正常工作时变压器、电缆的电压损失公式中，计算各部分电压损失之和；然后与起动时允许电压损失进行比较，如不符合要求，则需增大电缆截面或采取适当措施。常见故障井下常见的电缆故障主要有相同短路、单相接地、断线等故障。1．电缆相间短路(电缆放炮)故障。这种故障是井下电网常见故障之一。对铠装电缆来说，故障原因主要有以下几点：(1)在制作电缆头时，制作工艺不符合质量要求，使三叉口处的绝缘受到损伤，此时送电则发生电缆短路故障。为防止此类故障的发生，必须在制作电缆头时，严格执行电缆头制作工艺规程，特别要精心处理好三叉口处的绝缘。不允许有绝缘材料从三又口处直通外部大气，以防止潮气进入三又口处，破坏其绝缘。有经验的电缆工做电缆头时，在三又口和铠装层之间，均要留一段适当长度的铅包层，而不用任何纤维材料缠包，原因就在这里。(2)电缆铠装带裂开，铅包层有裂纹，潮气进入，使绝缘破坏，造成短路故障。造成铠装带裂开，铅包层裂纹的原因，除电缆直接受机械损伤外，在敷设和搬运过程中，弯曲半径过小，也是主要原因。因此，除对电缆加强维护、避免机械损伤外，在敷设和搬运过程中，其最小允许弯曲半径不应小于电缆外径的15倍。(3)铜芯电缆和铝芯电缆之间的铜一铝或铝一铝连接接头，因压接工艺不当，接头质量不符合要求，造成接头处接触不良，接触电阻过大，局部温升过高，发生电缆短路故障。为此，应严格接头压接工艺，使接头质量符合要求。(4)由于冒顶、片帮垮落、矿车掉道等原因，使电缆直接受砸：受压，发生短路故障。为此，应加强巡视检查，对电缆采取相应保护措施。(5)对库存时间较长，电缆两个端头没有铅封或铅封不严，在制作电缆头时，又不做耐压试验，也不截掉两头受潮部分，或截除长度不够，而发生短路故障。为此，对库存时间过长，电缆两头没有铅封或铅封不严的电缆，在做电缆头时，应先切除两头受潮部分，并做耐压试验，直至耐压合格，方可再做接头。对于橡套电缆，造成短路故障的原因，主要是机械损伤，只要按照《规程》要求进行敷设、连接，运行中加强维护管理，即可减少或避免短路故障的发生。2．单相接地故障。单相接地故障是井下低压电网常见的故障，因为井下供电变压器