电缆线型线芯的选择.docx
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电缆线型线芯的选择
电缆线型,线芯的选择
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，cm2
α20℃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：
1.012
K2成缆系数，一般取：
1.007
K3紧压效应系数，一般取：
1.01
⑶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10-3-7
UN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）
16
25
35
50
70
95
120
R0
1.287
0.824
0.588
0.412
0.294
0.217
0.192
X0
0.094
0.085
0.078
0.075
0.072
0.069
0.068
R0、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
4～6
⑸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+1×4
3×6+1×6
3×10+1×10
3×16+1×10
66
3×25+1×16
84
3×35+1×16
100
3×50+1×16
125
3×70+1×25
160
3×95+1×25
2、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/I2N
IN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）1/2
cosφ、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·mm2
Sz支线电缆导线截面，mm2
ηd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/γUeSG
ΔUG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，mm2
ηpj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
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