任務(wù)1 井下供電系統(tǒng)電纜選擇

1、任務(wù)1 井下供電系統(tǒng)電纜選擇,礦用電纜選擇與維護(hù),動力電纜是電能輸送的主要載體。 礦用電纜是針對煤礦井下特殊環(huán)境的專用電纜，它適用于有火災(zāi)和瓦斯煤塵爆炸危險、潮濕、淋水、空間狹小、易受機(jī)械損傷的井下電能輸送的工作環(huán)境。 地面工業(yè)，架空輸電線路受空間條件等限制，多采用電纜向各主要設(shè)備輸電。,1. 鎧裝電纜 結(jié)構(gòu),,主芯線,相間絕緣層,填料,統(tǒng)包絕緣層,層內(nèi)護(hù)套,防腐帶,黃麻保護(hù)層,鎧裝層,一、 礦用電纜的分類,電

2、纜的結(jié)構(gòu)： 電力電纜按絕緣材料可分為紙絕緣電纜、橡膠絕緣電纜、塑料絕緣電纜三種。 紙絕緣電纜型號及含義：,國產(chǎn)鎧裝電纜的型號、規(guī)格及應(yīng)用,國產(chǎn)鎧裝電纜的型號、規(guī)格及應(yīng)用,2． 橡套電纜,主芯線,主芯線絕緣,墊芯,外護(hù)套,接地線,橡套電纜型號及含義：,3. 屏蔽電纜,墊芯,橡膠護(hù)套,主芯線,絕緣層,屏蔽層,接地芯線,控制芯線,屏蔽橡套電纜型號及含義：,常用礦用橡套電纜型號及使用環(huán)境,常用礦用橡套電纜型號及使用環(huán)境,常

3、用礦用橡套電纜型號及使用環(huán)境,常用礦用橡套電纜型號及使用環(huán)境,4.塑料電纜,主要結(jié)構(gòu)與前兩種電纜基本相同，它的芯線絕緣和外護(hù)套都是用塑料(聚氯乙烯或交聯(lián)聚乙烯)制成的。 優(yōu)點：允許工作溫度高，絕緣性能好，護(hù)套耐腐蝕，敷設(shè)的落差不受限制等。 若電纜外部有鎧裝的，則與鎧裝電纜的使用條件相同。 若外部無鎧裝，則與橡套的使用條件相同。 在條件許可時，應(yīng)盡量采用塑料電纜。,常用礦用塑料電纜型號及使用

4、環(huán)境,二、礦用電纜的選擇,(一)選擇內(nèi)容1.種類、型號2.電壓等級3.長度4.芯線數(shù)目5.截面大小,二、礦用電纜的選擇,(二)選擇導(dǎo)線截面應(yīng)滿足的條件1.機(jī)械強(qiáng)度2.發(fā)熱3.電壓損失4.經(jīng)濟(jì)性,(三) 一般選擇原則,1.按機(jī)械強(qiáng)度選擇 架空線路，可能發(fā)生斷線事故； 經(jīng)常移動的橡套電纜（支線）易受砸、壓、拉等。 要求導(dǎo)線有必要的機(jī)械強(qiáng)度。,(三) 一般選擇原則,2.按允許載流量選擇 即發(fā)熱

5、條件，包含正常工作時的發(fā)熱與短路時的發(fā)熱。,(三) 一般選擇原則,3.按允許電壓損失選擇 即要保證供電質(zhì)量好。 電流流過導(dǎo)體時都會產(chǎn)生電壓損失，當(dāng)電壓損失過大時會造成用電設(shè)備的端電壓過低而無法正常運行。,(三) 一般選擇原則,4.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 為了降低線路的電能損耗和電壓損失，截面越大損失越小，但投入也會增大。 綜上考慮，對應(yīng)一定的負(fù)荷電流做到最經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，對應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度

6、，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。 經(jīng)濟(jì)電流密度的大小一般通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)得到。,(四) 選擇電纜截面的方法,1.對經(jīng)常移動的支線電纜截面按機(jī)械強(qiáng)度選擇，一般不再作其他校驗。2.對不經(jīng)常移動的支線電纜截面按長時允許電流選擇，一般不作其他校驗。3.對干線電纜截面按允許電壓損失選擇，再按長時允許電流校驗，必要時需校驗啟動能力。4.對電源進(jìn)線電纜按經(jīng)濟(jì)截面選擇，再按電壓損失和長時允許電流校驗。,(五) 井下低壓電網(wǎng)常用供電方式,1.輻射式供電

7、2.干線式供電3.混合式供電,線路短路時，若導(dǎo)線截面選擇過小，超過該材料的短時最大允許溫度，會使絕緣迅速損壞。 故應(yīng)按短路時的熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)線的截面。,(六)用短路時的熱穩(wěn)定條件校驗,一般適用于10KV及以下籠型電動機(jī)直接啟動。由于啟動電流太大，造成電網(wǎng)上的電壓損失過大，一方面使電動機(jī)的端電壓過低導(dǎo)致起動轉(zhuǎn)矩不足而無法啟動，另一方面可能導(dǎo)致電池啟動器欠壓釋放。,（七）用啟動條件校驗,1.按長時允許電流選,三、電纜截面選擇方

8、法,不同環(huán)境溫度時的載流量校正系數(shù),注：標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度為25℃。,,1）電壓損失： 電網(wǎng)始末兩端電壓之差，包括線路和同級度變壓器的電壓損失 △U=U1-U2,2.按允許電壓損失選擇,（1）集中負(fù)荷(放射式電網(wǎng)),,2）線路電壓損失計算,表示為,,線電壓損失,,,,電壓損失用功率表示時則為：,對于低壓電網(wǎng)線路，由于R﹥﹥X，所以 X≈0,,,（2）分布負(fù)荷：(干線式電網(wǎng)),,,,,,,,式中,,,,,,,若有N段

9、線路，則線路的總電壓損失為：,如果各段線路的導(dǎo)線型號和截面相同，則：,,,若忽略感抗，則：,式中：,3）變壓器的電壓損失計算：,,,,,（絕對值計算）,相對值（標(biāo)么值）計算法,,,相對值（標(biāo)么值）計算法,,,而,4）按允許電壓損失選擇線路截面 （1）允許電壓損失計算,電網(wǎng)總允許電壓損失為：ΔU∑p=U2NT-95﹪UN 對380V電網(wǎng)為39V，對660V電網(wǎng)為66V。,（2）變壓器電壓損失,,,,或,,(3)支線電纜電壓損失：,

10、,,ΔUmsp=ΔU∑p-(ΔUT+ΔUbl),（4）干線電纜上允許電壓損失計算：,(5) 按允許電壓損失選擇干線截面,（放射式）,（干線式）,1）年折舊費、維護(hù)費： A↑→投資↑→年折舊費、維護(hù)費↑ 2）年電耗： A↑→R↓→△P↓→年電耗↓ 3）年運行費； 年運行費=年折舊費、維護(hù)費+年電耗。,3.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面,4）經(jīng)濟(jì)電流密度 在一定負(fù)載下，對應(yīng)經(jīng)濟(jì)截面時的電流密度,5）求經(jīng)濟(jì)截面（1

11、）年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)就是線路全年的供電量W，都按最大負(fù)荷Pmax輸送所需要的時間，通常根據(jù)經(jīng)驗和統(tǒng)計列表。,表1 各類用戶的年最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax,（3）求經(jīng)濟(jì)截面Ae,,（2）查經(jīng)濟(jì)電流密度Je,表2 經(jīng)濟(jì)電流密度Je A／mm2,先求出導(dǎo)線的最小熱穩(wěn)定截面Amin，此時Is應(yīng)為導(dǎo)線首端最大三相短路電流。 要求所選截面不小于導(dǎo)線的最小熱穩(wěn)定截面。,,4.按短路時的熱穩(wěn)定條件選擇導(dǎo)線

12、截面,主要用于有10KW及以上籠型電動機(jī)直接起動時。 由于起動電流太大，造成電網(wǎng)上的電壓損失過大，可能導(dǎo)致起動轉(zhuǎn)矩不足，還可能是磁力起動器欠壓釋放，另外還會影響其它電動機(jī)的正常運行。,5.用啟動條件校驗導(dǎo)線截面,（七）低壓電纜主芯線截面選擇,1.低壓電纜截面應(yīng)滿足的條件：1）正常工作時，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）電壓損失不超過允許值。3）啟動轉(zhuǎn)矩足夠。4）機(jī)械強(qiáng)度足夠。,2.支線電纜截面的選擇

13、 對經(jīng)常移動的電纜按機(jī)械強(qiáng)度選擇（表5-4），不需校驗。,2.支線電纜截面的選擇 對不經(jīng)常移動的電纜按長時允許電流選擇（表5-7，表5-8），一般不需校驗。,表5-7礦用橡套電纜允許持續(xù)電流,2.支線電纜截面的選擇 對不經(jīng)常移動的電纜按長時允許電流選擇（表5-7，表5-8），一般不需校驗。,表5-8 1 kV芯紙絕緣鉛包鎧裝電纜允許持續(xù)電流,,ΔＵp＝Ｕ２ＮＴ-0.95×ＵＮ

14、＝39 （66）V,,（2）支線電纜電壓損失ΔUbl,3.干線電纜主芯線截面的選擇 1）按正常時的允許電壓損失選擇 （1）總允許電壓損失ΔＵp的計算,,（4）干線上允許的電壓損失 △Upms=△UP－△UT－△Ubl,（3）變壓器的電壓損失ΔUT,(5) 按允許電壓損失選擇干線截面,（放射式）,（干線式）,2）用長時允許電流校驗所選擇的干線電纜截面,,（1）按啟動轉(zhuǎn)矩條件校驗,3) 按起動時的電壓損失校驗電纜截面

15、,電動機(jī)起動時，其端電壓Ust應(yīng)大于其最小起大轉(zhuǎn)矩所需要的最小起動電壓Ustmin，即：,,,起動時支線電壓損失。應(yīng)選擇起動時電壓損失最大一條支線計算，其計算公式如下：,,,起動時干線電纜的電壓損失。按干線所帶電動機(jī)中最大一臺起動，其它正常工作條件計算如下：,,,起動時變壓器的電壓損失。按變壓器所帶電動機(jī)中最大一臺起動，其它正常工作條件計算如下：,,（2）按啟動時不欠壓釋放條件校驗,3) 按啟動時的電壓損失校驗電纜截面,電動機(jī)啟動時，其

16、控制開關(guān)處電壓應(yīng)不低于額定電壓的70%，保證開關(guān)不因欠壓而釋放，即：,,,如校驗后不滿足該式，可采取如下措施： 1.加大電纜截面，一般加大干線電纜的截面； 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； 4.移動變電所的位置，使其靠近工作面。,（八）各種導(dǎo)截面線截面的選擇方法： 1.一般架空線（高壓）： 裸→散熱好 1）按機(jī)械強(qiáng)度選擇截面A； 2）用長時允許電流，允許電壓損

17、失校驗； 2.對于遠(yuǎn)、大、長的高壓架空線； 1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇A; 2）用機(jī)械強(qiáng)度，長時允許電流，允許電壓損失校驗。,3.高壓電纜 1）按長時允許電流選擇A； 2）用允許電壓損失，短時熱穩(wěn)定條件校驗。 4.低壓線路 1）按允許電壓損失選擇A 2）用長時允許電流，短時熱穩(wěn)定條件，啟動條件校驗。 經(jīng)常移動的支線按機(jī)械強(qiáng)度選。,任務(wù)2 井下供電系統(tǒng)電纜的維護(hù),,一、礦用電纜的敷設(shè) 1.電纜敷

18、設(shè)路徑的選擇 1）電纜的路徑應(yīng)盡可能短； 2）在總回風(fēng)巷和專用回風(fēng)巷中，由于瓦斯、煤塵濃度較高不應(yīng)敷設(shè)電纜；,3）在溜放煤、矸石、材料的溜道中嚴(yán)禁敷設(shè)電纜； 4）在機(jī)械提升的進(jìn)風(fēng)斜井(不包括輸送機(jī)上、下山)和使用木支架的立井井筒中，敷設(shè)電纜時必須有可靠的安全措施 。,,第四百六十二條　在總回風(fēng)巷、專用回風(fēng)巷及機(jī)械提升的進(jìn)風(fēng)傾斜井巷（不包括輸送機(jī)上、下山）中不應(yīng)敷設(shè)電力電纜。確需在機(jī)械提升的進(jìn)風(fēng)傾斜井巷（不包括輸

19、送機(jī)上、下山）中敷設(shè)電力電纜時，應(yīng)當(dāng)有可靠的保護(hù)措施，并經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)。溜放煤、矸、材料的溜道中嚴(yán)禁敷設(shè)電纜。,,第四百六十四條　電纜的敷設(shè)應(yīng)當(dāng)符合下列要求:（一）在水平巷道或者傾角在３０°以下的井巷中，電纜應(yīng)當(dāng)用吊鉤懸掛。（二）在立井井筒或者傾角在３０°及以上的井巷中，電纜應(yīng)當(dāng)用夾子、卡箍或者其他夾持裝置進(jìn)行敷設(shè)。夾持裝置應(yīng)當(dāng)能承受電纜重量，并不得損傷電纜。（三）水平巷道或者傾斜井巷中懸掛的電纜應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)

20、的弛度，并能在意外受力時自由墜落。其懸掛高度應(yīng)當(dāng)保證電纜在礦車掉道時不受撞擊，在電纜墜落時不落在軌道或者輸送機(jī)上。（四）電纜懸掛點間距，在水平巷道或者傾斜井巷內(nèi)不得超過３m，在立井井筒內(nèi)不得超過６m。（五）沿鉆孔敷設(shè)的電纜必須綁緊在鋼絲繩上，鉆孔必須加裝套管。,電纜穿墻,第四百六十七條 電纜穿過墻壁部分應(yīng)用套管保護(hù)，并嚴(yán)密封堵管口。,2.電纜的敷設(shè)方式及要求,5）在立井井筒和傾角在30°及其以上的井巷中，應(yīng)用夾子、卡箍或其

21、他夾持裝置進(jìn)行敷設(shè)。 電纜懸掛點間距在立井井筒內(nèi)不得超過6m。 6）立井井筒中所用的電纜中間不得有接頭。 7）向采掘機(jī)組等移動工作設(shè)備供電的電纜可盤圈或盤8字形帶電，放在電纜車上隨設(shè)備的移動而收放。,第四百六十六條　立井井筒中敷設(shè)的電纜中間不得有接頭；因井筒太深需設(shè)接頭時，應(yīng)當(dāng)將接頭設(shè)在中間水平巷道內(nèi)。 運行中因故需要增設(shè)接頭而又無中間水平巷道可以利用時，可以在井筒中設(shè)置接線盒。接線盒應(yīng)當(dāng)放置在托架上，不