【文章內(nèi)容簡介】 （ 1）按長時允許電流初選電纜導線截面 ； （ 2）給采掘工作面生產(chǎn)機械供電的支線電纜要校驗機械強度允許最小截面。 當電纜長度較長，或負荷較大時，按以下步驟計算電纜截面 。 （ 1）按長時允許電流初選電纜導線截面 ； （ 2）校驗允許電壓損失。 和變電所內(nèi)的低壓電纜 （ 1）按長時允許電流初選電纜導線截面 ； （ 2） 長電纜要 校驗允許電壓損失。 （ 3）校驗短路熱穩(wěn)定性，詳見本章第四節(jié)。 一、電纜導線截面的計算方法 導線是有電阻的，當電流通過時會發(fā)熱。溫度過高會縮短電纜壽命、燒壞電纜絕緣，造成短路，使電纜報廢。長時允許電流是導線能長期通過又不過熱的最大電流。表 52 是 井下常用電纜在空氣中敷設時的長時允許電流 。 為了使導線在正常運行時不超過其長 時允許溫度，流過導線的長時工作電流不得超過導線的長時允許電流。即 pI ≥ caI （ 511） 式中 Ip—— 標準環(huán)境溫度（一般為 25℃ ）時導線的長時允許電流； Ica—— 導線的最大長時工作電流。 例 55 試為例 52 的采煤工作面選擇電纜線路截面。 解 ：在例 52 中，已計算出工作面負荷的長時工作電流 Ica=205A。查表 52，選取 70mm2低壓礦用橡套電纜，其長時允許電 流 Ip=215A， Ip＞ Ica，滿足要求，初選合格。 表 52 井下常用電纜在空氣中敷設時的長時允許電流 A 導線截面 mm2 聚氯乙烯絕緣鎧裝電纜 交聯(lián)聚乙烯絕緣細鋼絲 鎧裝電纜 礦用橡套 電纜 1kV 四芯 6kV 三芯 6kV 10kV 低壓 高壓 銅芯 鋁芯 銅芯 鋁芯 銅芯 鋁芯 銅芯 鋁芯 銅芯 銅芯 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 30 39 52 70 94 119 149 184 226 260 23 30 40 54 73 92 115 141 174 201 56 73 95 118 148 181 218 251 43 56 73 90 114 143 168 194 211 260 318 367 163 203 246 285 148 180 214 267 324 372 115 140 166 207 251 288 36 46 64 85 113 138 173 215 260 320 53 72 94 121 148 170 205 250 注：表中長時允許電流是環(huán)境溫度為 25℃ 時的 數(shù)值，如果環(huán)境溫度不是 25℃ ，則需要修正。實際中，如果環(huán)境溫度高于 25℃ ，可選擇大一級的截面。 表 53 礦用橡套電纜 接地和控制芯線配置 mm2 主芯線 截面 接地芯線 截面 控制芯線截面 主芯線 截面 接地芯線 截面 控制芯線截面 4 6 10 16 25 4 6 10 10 16 35 50 70 95 16 16 25 25 4 4 4 4 電纜在工作面和巷道中敷設，難免會受到外部機械力的作用，截面太小的電纜很容易出現(xiàn)斷線、護套 破裂、絕緣損壞現(xiàn)象。為避免在拖拽、碰撞等外力作用下斷線、破裂，給采掘工作面生產(chǎn)機械供電的支線電纜按長時允許電流初選后，還要校驗機械強度允許最小截面。這些電纜的截面應符合 表 411 的要求。 表 411 橡套電纜滿足機械強度的最小截面（ mm2） 用電設備名稱 最小截面 用電設備名稱 最小截面 采煤機組 可彎曲輸送機 一般輸送機 回柱絞車 裝巖機 35～ 50 16～ 35 10～ 25 16～ 25 16～ 25 調(diào)度絞車 局部扇風機 煤電鉆 照明設備 4～ 6 4～ 6 4～ 6 ～ 4 導線截面 輸電線路通過電流時，將產(chǎn)生電壓損失 LU? 。電壓損失過大，會造成電動機電壓過低，電動機起動困難、工作電流增大、甚至會因電流過載燒壞電動機。因此，按長時允許電流初選的長電纜，還要校驗允許電壓損失。 1）線路電壓損失的計算 所謂電壓損失是指輸電線路始、末兩端電壓的算術(shù)差值。三相線路的線電壓損失為 ? ??? s inc o s3 LLcaL XRIU ??? （ 512） 式中 ΔUL—— 線路的線電壓損失， V； Ica—— 線路的長時工作電流， A； φ —— 線路所帶負載的功率因數(shù)角； RL、 XL—— 線路每相電阻、電抗， Ω。 式 （ 512） 用功率表示時則為 N LcaLcaL UXQRPU ??? （ 513） 式中 Pca、 Qca—— 線路所帶負荷的有功計算功率， kW；無功計算功率， kvar； UN—— 電網(wǎng)的額定電壓， kV。 在式 （ 512） 和式 （ 513） 中， Ica、 Pca、 Qca、 cosφ、 sinφ都在負荷計算時得到，需要計算的是 RL、 XL。 RL可用下式計算： ?ALR ?L （ 514） 式中 L—— 電纜的長度， m； A—— 電纜導線截面， mm2； ? —— 電纜導線的電導率， m/Ωmm2；橡膠電纜取 ，塑料電纜取 ，鋁芯 電纜取 。 XL可用下式計算： LxX 0L? （ 515） 式中 L—— 電纜的長度， km； 0x —— 線路每千 米電抗， 0x 和線路結(jié)構(gòu)、電壓等級有關(guān)，電纜線路取 ~ Ω/km，架空線路取 ~ Ω/km，高壓線路取較大的值。 因為電纜線路的電抗很小（ ~ Ω/km），通常情況下可忽略，式 （ 512） 和式 （ 513） 可簡化為 NcacaL c o s3 UA LPALIU ?? ? ??? （ 516） 例 56 設例 55 中電纜長度為 400m，試計算其電壓損失。 解 ：從例 52 和例 55 中已知 Ica為 205A， cosφ =， Pca =，電纜截面為 70mm2，代入式 （ 515） 可得： o s3 caL ?? ?????? ? ?A LIU 或 ??? ???? UA LPU ? 2）線路允許電壓損失 井下變壓器的二次側(cè)額定電壓為 ，電動機的允許最低電壓為 ，因此，變壓器和線路的電壓損失之和不能超過 10%UN?？紤]到井下變壓器的電壓損失通常不超過 5%UN，則如果從變壓器出口處到電動機的線路電壓損失不超過 5%UN，即可滿足電動機運行的要求。 為計算簡便起見，規(guī)定從變壓器副邊出口處到 用電設備（電動機、變壓器）的線路允許電壓損失 LPU? =5%UN。表 54 為電網(wǎng)額定電壓與線路允許電壓損失的對照表 5 4 電網(wǎng)額定電壓與線路允許電壓損失的對照表 電網(wǎng)額定電壓 UN/ kV 線路允許電壓損失 Δ ULP/ V 0. 12 7 6 0. 38 19 0. 66 33 1. 14 57 6 300 10 500 表。 例 57 采區(qū)上山絞車 PN =110kW， UN =660V，從 采區(qū)變電所到絞車房的電纜長 400m，試選取電纜截面。 解 ： 1） 選取 。 2）按長時允許電流初選截面 Ica=IN =110= 查表 52 選取 35mm2礦用橡套電纜，其長時允許電流 Ip 為 138A。 Ip＞ IN滿足要求，初選合格。 3） 校驗電壓損失 代入式 （ 515） 400110NcaL ??? ???? UA LPU ? V 查表 54 可知 LpU? =33V， LU? ＞ LpU? 不合格。增大截面為 50mm2 400110NcaL ??? ???? UA LPU ? V LU? ＜ LpU? 校驗合格。 確定選用 50+1 16礦用橡套電纜 。 例 58 某采區(qū)供電系統(tǒng)局部如圖 51 所示，試選擇電纜 L1和 L2的型號與截面。 解 ： 1）選擇電纜型號 選擇 。 2）計算 L1的截面 L1的負荷是一臺電動機，長時工作電流為： Ica=IN ==75=86A 查表 52，選取 25mm2，長時允許電流為 113A， Ip＞ IN滿足要求，初選合格。 L1電纜的電壓損失為： 8075N1 1caL1 ??? ???? UA LPU ? V 3）計算 L2的截面 L2的負荷是多臺電動機。因臺數(shù)較少，故取 Kde= 。長時工作電流為 os3 N Ndeca ??? ???? ?U PKI A 選取 50mm2。長時允許電流為 173A， Ip＞ Ica滿足要求，初選合格。 L2電纜的電壓損失為 2NdeN2 2caL2 ??? ??????? UA LPKUA LPU ?? V 從變壓器到電動機的總電壓損失為 ???????? UUU V LU? ＞ LPU? 不合格，把 L2的截面增大到 70mm2，重新計算電壓損失。 T KB S G 400 /10/ 0. 693 L2 L1 圖 5 1 例 5 8 電路圖 55kW 75kW 400m 80m 30kW 2NdeN2 2caL2 ??? ??????? UA LPKUA LPU ?? V 總電壓損失為 ???????? UUU V LU? ≈ LPU? ，合格。 L1確定選用 25+1 16 礦用橡套電纜 ， L2確定選用 70+1 25 礦用橡套電纜 。 例 59 炮采工作面運輸巷配電接線圖如下，試選擇各段電纜的截面。 當從變壓器到電動機有多段電纜時，可采用單位長度等電壓損失法計算。此方法 只適用于電纜 。 200m 660V 工作面配電點 40kW 127V 40kW 40kW 40kW 30kW 7. 5kW 1. 2kW 100m 9 0m 8 0m 70m L 1 L 2 L 3 L 4 L5 圖 5 2 例 5 9 電路 解： 1）求電纜總長度 5 4 07080901 0 02 0 0 ??????? L m 2）計算單位長度允許電壓損失 06 033Pp ?????? LUu V/m 3）計算各段電纜的截面 L1段 ??? ???????? ）（uU PKA N? mm2 選取 70mm2， IP=215A。校驗長時允許電流 os3 N Ndeca ??????? ?U PKI A IP＞ Ica，合格。 L2段 Nde2 ??? ???????? ）（uU PKA ? mm2 選取 70mm2， IP=215A。校驗長時允許電流 os3 N Ndeca ??????? ?U PKI A IP＞ Ica，合格。 L3段 Nde3 ??? ???????? ）（uU PKA ? mm2 選取 50mm2， IP=173A。校驗長時允許電流 o s3 N Ndeca ??????? ?U PKI A IP＞ Ica，合格 L4段： 6 1 Nde4 ??? ??????? ）（uU PKA ? mm2 選取 35mm2， IP=138A。校驗長時允許電流 o s3 N Ndeca ??? ???? ?U PKI A IP＞ Ica，合格 L5段： 40pN Nde5 ??????? uU PKA ? mm2 選取 25mm2， IP=113A。校驗長時允許電流 Ica = IN ==46A IP＞ Ica，合格 例 510 某采區(qū)變電所向綜采工作面移動變電站供電的高壓電纜長 1100m，移動變電站型號為 KBSGZY1000/6/，該電纜允許電壓損失為 1%UN① ，試選電纜型號和截面。 解 ： 1）選取電纜型號 可選 。 2）按長時允許電流初選截面 移動變電站的額定電流為 96 10003 N1NN1 ???? USIA 查表 52，選 25mm2，