矿用电缆及电缆连接器课件

矿用电缆主讲：王学国​矿用电缆

一、矿用电缆的分类及性能矿用电缆按照结构可分为橡套电缆、铠装电缆和塑料电缆3种。按照用途可分为信号通讯电缆、控制电缆和动力电缆。按照电压等级可分为低压电缆、高压电缆和千伏级电缆。按照电缆芯线材料可分为铜芯电缆和铝芯电缆等。​（一）橡套电缆橡套电缆的芯线是用多股铜丝拧合而成，柔软弯曲性能好，适用于向采掘工作面和经常移动的电气设备供电。橡套电缆有普通橡套电缆和屏蔽橡套电缆两种。1、普通橡套电缆：根据护套材料的不同，橡套电缆有可燃性、非延燃型和加强型3种。可燃性电缆：可燃性电缆的护套用易燃的天然橡胶制成，它起绝缘和抗磨、防腐作用。非延燃电缆（阻燃电缆）：非延燃型电缆的护套用氯丁橡胶制成，它除起上述作用外，由于这种材料在燃烧时产生的气体可使火焰与空气隔绝，故还可起到不使火势蔓延的作用，适用于在有沼气、煤尘爆炸危险的场所使用。加强型电缆：加强型电缆的护套中夹有镀锌软钢丝之类的材料，因此它要比前两种类型护套的抗机械损伤能力强，尤其适用于各种采掘机械的电气连接。橡套电缆根据芯线数的不同有4、5、6、7芯电缆。4芯以上的电缆中，除三根主芯线（动力芯线），一根接地芯线外，其余为控制芯线。​2、屏蔽电缆（漏电保护作用）：

屏蔽橡套电缆是在普通橡套电缆的结构基础上，经改进制成的。首先是在普通橡套电缆三相主芯线的护套外又包了一层半导体屏蔽层（简称屏蔽层）；其次是将四芯以上电缆的相间衬垫改用导电橡胶制成，再次是将四芯电缆的接地裸芯线做在导电橡胶中间，从而使其外围的导电橡胶与接地芯线连为一体。矿用屏蔽橡套电缆的屏蔽层是直接接地的。增加屏蔽层的作用一是当电缆受机械力而造成绝缘损坏时，导电的芯线必然先接触屏蔽层，再通过导电的屏蔽层接地芯线使漏电继电器自行切断电源，起到超前切断电源的作用，避免相间发生短路事故。二是避免了由于电缆电缆损坏使人触电的危险，防止人身触电事故，并且减少因电火花而引起的煤尘和瓦斯爆炸的危险。​千伏级橡套电缆的结构图

1一主芯线；2一聚酯薄膜；3一绝缘层；4一双面导电橡胶；5一导电橡电垫芯；6－接地线；7－导电橡胶带；8－外护套​橡套屏蔽电缆的结构图

1一主芯线；2一主芯线绝缘层，3一控制或信号线．4一半导体布带5一接地芯线；6一垫芯(屏蔽材料)；7一外护套．8一半导体橡胶​6kV级双屏蔽电缆结构图

1（A、B、C）－主芯线；2－导电胶布带；3－内绝缘层；4－接地线；5－分相绝缘；6－外屏蔽层；7－统包绝缘；8－橡胶套；9－导电橡胶；10－监视芯线​常用矿用橡套电缆的型号及用途​矿用橡套电缆主要规格数据表

​(二）铠装电缆铠装电缆的导线芯线有铝线和铜线两种。铝芯价格便宜，但接头容易氧化，造成接触不良而发热；特别是在出现短路故障时，短路电弧产生的灼热的铝粉，容易引起矿井瓦斯和煤尘爆炸。注意：井下采区及工作面严禁使用铝芯电缆！​二、电缆的选型

（一）电缆的选型

合理选用电缆的总原则是符合《煤矿安全规程》的有关规定，并能满足实际用中设备的要求。具体选择方法包括以下几个万面：

1.井下电缆选用应遵守的规定（1）电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。（2）严禁采用铝包电缆。（3）必须选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。（4）电缆主芯线的截面积应满足供电线路负荷的要求。​（5）对固定敷设的高压电缆应采用铠装电缆。对固定敷设的低压电缆MVV铠装电缆或对应电压等级的移动橡套软电缆。（6）非固定敷设的高、低压电缆，应按标准采用橡套软电缆。移动式和手持式电气设备应使用专用橡套电缆。（7）照明、通讯、信号和控制用的电缆，应采用铠装或橡套电缆。（8）低压电缆不应采用铝芯，采区低压电缆严禁采用铝芯电缆。​2.电压等级的确定根据电缆所在电网的电压来确定电缆的电压等级。向综采工作面移动变电站供电的高压电缆，一般为6kV电压。综采工作面低压供电系统电压等级一般为1140V或66OV。电钻、照明系统的供电系统电压等级一般为127V，排水水泵、运输绞车的供电系统电压等级一般为660V。

​3.电缆种类的确定

（1）向移动变电站供电的高压电缆，一般选用UGSP型矿用高压双屏蔽（监视型）橡套电缆。（2）向千伏级采煤机等设备供电的电缆，应选用UCPQ或UPQ系列电缆。（3）向综采工作面输送机、转载机、泵站等不经常移动的用电设备供电的电缆，均选用UP系列不延燃橡套电缆。（4）向煤电钻供电的电缆，选用UZ系列电钻专用电绳。（5）固定敷设的照明、通讯、信号和控制用的电缆，应选用铠装电缆、不延燃橡套或塑料电缆；非固定敷设的应采用不延燃橡套电缆。​4.电缆长度的确定电缆的长度应按敷设电缆巷道的实际长度，再加适当的伸缩量作为实际选用长度。（1）固定敷设的橡套软电缆的实际选用长度，应比敷设电缆巷道的实际设计长度增加10%。（2）移动设备用的橡套电缆，按使用最远点的长度，在增加3～5m的活动长度。（3）固定敷设的铠装电缆的实际选用长度，应比敷设电缆巷道的设计长度增加5%。（4）当电缆中间有接头时，应在接线盒的两端各增加不少于3m长度。（5）在确定电缆长度时，应尽可能的以最远供电点计算。​5.电缆芯数的确定（1）动力干线电缆，一般选用4芯电缆，三根主芯线，一根接地芯线。（2）向采掘机械供电的电缆，要根据具体生产机械的控制方式、信号系统的要求相应地增加控制芯线数。（3）专用通讯电缆的芯线，要按照通讯、信号及控制系统的实际要求数选取，同时要留有一定数量的备用线数。（4）电缆接地芯线除用作监测接地回路外，不得兼作它用。​6.电缆截面的选择电缆截面（指主芯线截面）的选择，应满足下列要求：（1）电缆的正常工作负荷电流应等于或小于电缆允许持续电流。（2）为保证供电距离最远、容量最大的电动机在重载下起动，要求电机起动时的端电压不得低于额定电压的75％。（3）正常运行时，要求最远处端电压下降值不能超过额定电压的7％～10％。（4）当电缆通过最小两相短路电流时，必须满足过电流保护装置最小灵敏度的要求。（5）电缆的机械强度要满足生产设备的要求。

经常移动的电气设备使用的橡套电缆的截面积应满足下表规定的按机械强度要求的最小截面积。​满足机械强度要求的最小截面积​（三）电缆的敷设煤矿井下电缆的用量大，就我矿而言井下敷设电缆就上万米，如此多的电缆，如不严格执行《煤矿安全规程》中的有关规定，势必会引其非防爆性和受机械力破坏引起事故。据统计数字表明，在井下总电气事故中，由电缆故障引起的要占50％以上。因此，为提高矿井电气安全水平，除在设计中尽可能采取必要措施外，还必须遵循电缆的敷设、连接规则，并加强管理。1.电缆敷设前的检查电缆在下井敷设前，应认真校核规格型号及长度是否与设计选型相符，观察电缆表面是否符合使用要求，有无破损、压痕等异常现象，测量电缆的绝缘电阻，是否符合《煤矿电气试验规程》和《煤矿安全规程》规定要求。额定电压在3kV以上的各种电缆，还要进行泄漏电流和直流耐压试验。​2.电缆敷设的有关规定除手持式或移动式设备连接的电缆外，电缆的敷设应遵守下列规定：（1）在总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆，立井井筒中敷设电缆时，必须有可靠的安全技术措施。溜放煤、矸、材料的溜道内严禁敷设电缆！（2）电缆应用吊钩或夹子、卡箍或其他夹持装置进行敷设悬挂。（3）水平巷道或倾斜井巷中悬挂的电缆应有适当的弛度，并能在意外受力时自由坠落。​（4）电缆悬挂点间距，在水平巷道或倾斜井巷内不得超过3m，在立井井筒内不得超过6m。（5）电缆不应悬挂在风管和水管上，不得遭受淋水。电缆与压风管、供水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子上方，并保持0.3m以上的距离。（6）井筒和巷道内的通信和信号电缆应与动力电缆分挂在井巷的两侧，如果受条件所限，在井筒内应敷设在电力电缆0.3m以外的地方，在巷道内应敷设在电力电缆0.1m以上的地方。（7）高低压电力电缆敷设在巷道同一侧时，高低压电缆的距离应大于0.1m，高压电缆之间，低压电缆之间的距离不得小于50mm。​（8）井下巷道内电缆，沿线每隔一定的距离，拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线盒两端、穿墙电缆墙的两边都应设置注有编号、用途、电压和截面的标志牌。（9）电缆穿过墙壁部分应用套管保护，并严密封堵管口。(10)电缆敷设的最小允许弯曲半径。(11)电缆接线盒的悬挂和固定。应设托架,不得有淋水的地点,必须安装接地线.​（四）电缆温度电缆绝缘材料对温度的限制，通常是以芯线允许最高工作温度表示的。电缆在运行时，往往只能根据运行中电缆表皮温度作为依据。下表为各类电缆允许的最高温度标准。​（五）电缆的日常维护（1）电缆应悬挂整齐，不许落地及浸在水中，电缆上不准有淋水、滴水。（2）电缆在使用中，特别是移动电缆，弯曲度要大于本身的弯曲半径。使用中的电缆不准堆放或盘圈。（3）工作面上的电缆，要在电缆槽中保护好，不要出槽、落地、防止被支架挤压损坏或被石头砸坏。（4）采煤机负荷电缆在拖拽中要注意检查维护，不要被电缆夹板扎坏、卡坏或电缆夹板被电缆槽卡住将电缆拉断。（5）工作面电缆在过刮板输送机头处要妥善保护，不要压在刮板输送机头下面或埋在浮煤中，避免被煤块、石头砸坏。（6）电缆的绝缘电阻值，运行中应每月检查一次，过流保护动作后也应进行测定。​（四）电缆故障及其查找方法

1.电缆故障的性质（1）接地故障电缆一相或数相芯线接地故障，分为低阻接地和高阻接地。芯线对地绝缘电阻低于500kΩ为低阻故障，500kΩ以上者为高阻故障。（2）短路故障有完全短路、低电阻或高电阻短路；有两相同时接地短路或两相直接短路；有三相短路或接地。​（3）漏电故障1）电缆的绝缘水平低，出现漏电现象；2）芯线相间或对地绝缘电阻达不到要求；3）芯线之间或对地泄漏电流过大。（4）断线故障电缆一相或数相芯线被故障电流烧断或受机械外力损坏，形成完全断线或部分断线。​（5）闪络性故障

当电缆的电压达到某一定值时，芯线间或芯线对地发生闪络性击穿；当电压降低后，击穿停止。电压在升高时，或击穿，或不再击穿，这种故障称为封闭性闪络故障。

（6）混合性故障同时具有上述两种及两种以上故障时，称为混合性故障。​2.电缆故障点的查找与判断（1）直接判断法如果属于电缆故障跳闸，应首先用摇表测定电缆芯线之间和对地的绝缘电阻，初步判断故障的性质。若检漏继电器的电阻指示值低于规定值，或漏电继电器动作，说明是接地故障，也可能是不同的两点同时发生接地的“相间”短路故障。​（2）万用表查找法首先将电缆两端的芯线全部开路，如果电缆故障是相间短路，将发生短路的两根芯线的端头与万用表相连接；如果是接地故障，就将发生接地的芯线和接地线接到万用表上。将万用表的选择开关打到欧姆档，然后由检修人员对电缆逐段进行弯曲或翻动。当弯曲到某一点，万用表指针有较大的摆动时，说明这一点是故障点。也可用干燥的木棒敲打电缆护套，当敲打至某处，万用表指针有较大的摆动时，也就找到了故障点。这种方法使用于寻找一相或多相芯线低阻接地或短路故障。​（3）电测法当故障点不能用直观方法寻找时，必须使用电测法探测。一般常用的电测法有3种：1）电桥法2）电容电流法3）音响法电桥法和电容电流法缺点是故障点是计算出来的，电缆长度和故障点的距离还必须实测，误差较大；音响法优点是可以直接找到故障点，不需要计算、测量。​（4）专用仪器进行测定

目前，测定电缆故障的仪器较多，而SDC智能型电缆故障测试仪，是一种新型的专用仪器，它能方便地对矿用电缆进行故障点的测定，这种仪器由电缆故障闪测仪、同步接收定点仪、路径信号产生器和控制保护器等四部分组成，其闪测仪采用脉冲法和闪络法测定故障点。对低阻或开路故障用仪器产生脉冲信号加到被测电缆，脉冲波匀速入射故障点而反射回到测试端；对高阻故障用外电路产生高压信号加到被测电缆，当电压足够高时故障点对地产生闪络放电形成瞬间短路并产生多次反射波，经​计算可得故障点至测试端距离。该测试仪使用交流220V电源，将输出线直接连接到电缆故障相和接地，使仪器处于“测阻”状态。仪器可自动分析故障性质，并提示下一步操作步骤。观察测试波形，通过功能键进行波形的位移、扩展、压缩及光标移动操作，寻找波形拐点进行分析。游标移到波形拐点，荧屏左下方显示的数字就是电缆接头或故障点到测试端的距离。然后可携带同步接收定点仪顺着电缆路径探测，进行精确定位，在故障点耳机中发出的“啪啪”声最响时，就是电缆故障点。​3.电缆的故障处理电缆故障的排除方法，应根据具体情况而定，若电缆使用时间较长，绝缘已经老化、发脆、变软，或线路短路电流持续时间较长，严重损坏等，这时必须换新电缆。若线路较长，故障点又只有1～2个，这时可将电缆在故障处切断后，重新连接进行冷补或安装接线盒，亦可将电缆运到地面，按“矿用橡胶电缆热补工艺细则”进行热补。但屏蔽电缆在热补时，需在绝缘层外面统包一层导电橡胶或导电胶布带，恢复其屏蔽性能。运行中或修理后的电缆都应进行电气试验。​电缆故障的处理的几条规定：（1）查找到电缆故障后，首先确定处理方法，必须检查确认停电后才能进行处理。（2）需修补的电缆，凡是断线或芯线铜丝折断15％以上时必须用冷压方法重新连接芯线，除掉压接管的“飞边”，进行绝缘处理和硫化热补。（3）凡是电缆的破损护套修补必须用不延燃材料。（4）芯线接头的电缆修补后，必须做加载试验。​（5）在井下冷补过的电缆升井后必须进行浸水耐压试验。如果冷补头处的温度超限，必须重新修补或试验。（6）井下采掘工作面使用的电缆回撤升井后，必须进行检查登记、进行干燥处理，经浸水试验合格后，方可继续发放使用。没有经过检查、试验的电缆不许入井使用。（7）电缆修补试验合格后，必须进行长度测量，对长度有变化的电缆，要重新压号，并更改账卡和管理标志板上的数据。​4.井下电缆发生故障时注意事项（1）电缆故障发生后，首先根据故障的现象和状态，正确判断故障类型，并及时向矿调度室和机电科汇报，并及时进行处理。（2）当电缆因故障引起火灾时，应立即切断故障电缆的电源，并不失时机地灭火救灾。（3）对于井下巷道内和采掘工作面，使用普通型携带式电气测量仪表来测定电缆故障时，必须由瓦检员检查该地点的瓦斯浓度，只有瓦斯浓度在1％以下时，方可使用。​（4）当井下橡套电缆发生故障后，应根据故障现象进行分析和判断，确定故障类型和故障点。处理故障时，必须将故障电缆与其他电缆安全隔开，才可进行测试和处理。（5）当连接电缆的开关跳闸时，应由维修电工负责查明原因，并由瓦检员检查故障电缆所在地段的瓦斯浓度，当瓦斯浓度在1％以下时，才能进行检测。​谢谢大家！祝：身体健康！工作顺利！​做无差错能手