采区供电设计之采区低压电缆的选择

采区供电设计之采区低压电缆的选择
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。

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
KI cc≥I g
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：
I w=P·1000/√3·U N·cosφpj
式中：U N 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=K x·∑P N
式中：P 干线电缆所供负荷和计算功率，KW；
K x 需用系数；k x=0.286+0.714(P max/∑P e)
∑P N 干线电缆所供电动机额定功率之和，KW。

P max 最大电动机的额定功率，kW。

MY-0.3/0.66KV电缆载流量
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
△U B%=β（U R cosφ+U X sinφ）
△U B=△U B%·U2N/100
式中：β变压器的负荷系数，β=I N/I2N
I N 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；
U R 变压器额定负荷时变压器中的电阻压降百分数，U R=[△P/(10·S N)]%；
△P为变压器的短路损耗；
U X 变压器额定负荷时变压器中的电抗压降百分数，
U X=(U K2-U R2)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：
ΔU Z=k f P e L z×103/γU e S zηd
式中：ΔU Z 支线电缆电压损失，伏；
k f 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；
P e 电动机额定功率，KW；
L z 支线电缆长度，米；
γ电导率，m/Ω·mm2
S z 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：
ΔU G=k f∑P e L G×103/γU e S Gηpj
或ΔU G=k x∑P e L G×103/γU e S G
ΔU G 干线电缆电压损失，伏；
k x 需用系数；
∑P e 电缆负荷的总额定功率，KW；
S G 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△U B、干线电缆的电压损失ΔU G、支线电缆的
电压损失ΔU Z。

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△U Y。

即：
ΔU B+ΔU G+ΔU Z=∑△U≤△U Y=U2e-U D
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；
U D 在正常工作时，电动机端子上的最低允许电压，伏；
△U Y 采区电网最大允许电压损失。

在电网不同额定电压Ue时，U2e、U D及△U Y值
⑶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：
△U QY= U2e-0.7Ue
式中：△U QY 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。