如何提高煤礦井下660伏供電系統(tǒng)安全性

陳江龍

（鄭煤集團(tuán)趙家寨煤礦，河南 新鄭 451184）

1 電纜的熱穩(wěn)定性驗(yàn)算

供電線路發(fā)生短路故障后，饋電開(kāi)關(guān)立即跳閘，從發(fā)生短路到開(kāi)關(guān)跳閘，時(shí)間雖然很短，總有一定時(shí)間，由于煤礦井下使用電纜的散熱條件差，短暫時(shí)間的短路電流通過(guò)，均能使電纜芯線的溫度超過(guò)其絕緣短時(shí)最高允許溫度，使絕緣損壞或影響其使用壽命，故電纜應(yīng)按照短路電流校驗(yàn)熱穩(wěn)定性。校驗(yàn)熱穩(wěn)定性公式如下：

式中，I∞—三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流，A；

t1—短路電流作用時(shí)間，根據(jù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間取0.1s；

C—熱穩(wěn)定系數(shù)，查表得橡套電纜短時(shí)最高允許溫度在150℃時(shí)的熱穩(wěn)定系數(shù)為120。

利用上式計(jì)算4mm2電纜的熱穩(wěn)定性。

計(jì)算的熱穩(wěn)定短路電流為三相短路電流，由于在進(jìn)行短路保護(hù)計(jì)算時(shí)均按照兩相短路電流考慮，需將4mm2電纜的三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流換算到兩相短路電流為：

可知4 mm2電纜的兩相短路電流不能超過(guò)1315A。經(jīng)過(guò)短路計(jì)算可知：4 mm2電纜用于315kVA 變壓器二次側(cè)，必須在接入4 mm2電纜始端和變壓器二次側(cè)總開(kāi)關(guān)之間有不小于相當(dāng)于520 米標(biāo)準(zhǔn)截面電纜的阻抗值；4 mm2電纜用于500kVA 變壓器二次側(cè)，必須在接入4 mm2電纜始端和變壓器二次側(cè)總開(kāi)關(guān)之間有不小于相當(dāng)于560 米標(biāo)準(zhǔn)截面電纜的阻抗值；4 mm2電纜用于630kVA 變壓器二次側(cè)，必須在接入4 mm2電纜始端和變壓器二次側(cè)總開(kāi)關(guān)之間有不小于相當(dāng)于560 米標(biāo)準(zhǔn)截面電纜的阻抗值。

2 按照短路保護(hù)靈敏度系數(shù)驗(yàn)算

在井下供電系統(tǒng)中，電纜不僅要滿足熱穩(wěn)定性，還必須滿足短路保護(hù)靈敏度系數(shù)大于1.5。

靈敏度系數(shù)按保護(hù)范圍末端的最小兩相短路電流校驗(yàn)，驗(yàn)算公式如下：

Idz—為饋電開(kāi)關(guān)的短路保護(hù)整定值。

可以計(jì)算饋電開(kāi)關(guān)最大短路保護(hù)整定值為：

饋電開(kāi)關(guān)的短路保護(hù)整定值最大為877A，為了保證開(kāi)關(guān)短路靈敏度系數(shù)滿足要求，4mm2電纜使用長(zhǎng)度還與開(kāi)關(guān)的短路整定值有關(guān)。

若接在315kVA 變壓器二次側(cè)，在滿足電纜熱穩(wěn)定性的條件下，饋電開(kāi)關(guān)短路整定值為100A，4 mm2電纜可使用350 米；短路整定值為60A，4mm2電纜最多可使用650 米；短路整定值為40A，4mm2電纜最多可使用1000 米。

同理計(jì)算接在500kVA 變壓器二次側(cè)，在滿足電纜熱穩(wěn)定性的條件下，饋電開(kāi)關(guān)短路整定值為700A，4mm2電纜可使用11 米；短路整定值為100A，4mm2電纜可使用370 米；短路整定值為60A，4mm2電纜最多可使用650 米；短路整定值為40A，4mm2電纜最多可使用990 米。

3 同理驗(yàn)算6mm2 電纜熱穩(wěn)定性和短路保護(hù)靈敏性

可知6mm2電纜的兩相短路電流不能超過(guò)1972A。經(jīng)過(guò)短路計(jì)算可知：6mm2電纜用于315kVA 變壓器二次側(cè)，必須在接入6mm2電纜始端和變壓器二次側(cè)總開(kāi)關(guān)之間有不小于相當(dāng)于300 米標(biāo)準(zhǔn)截面電纜的阻抗值；6mm2電纜用于500kVA 變壓器二次側(cè)，必須在接入6mm2電纜始端和變壓器二次側(cè)總開(kāi)關(guān)之間有不小于相當(dāng)于340 米標(biāo)準(zhǔn)截面電纜的阻抗值；6mm2電纜用于630kVA 變壓器二次側(cè)，必須在接入6mm2電纜始端和變壓器二次側(cè)總開(kāi)關(guān)之間有不小于相當(dāng)于340 米標(biāo)準(zhǔn)截面電纜的阻抗值。

若接在315kVA 變壓器二次側(cè)，在滿足電纜熱穩(wěn)定性的條件下，饋電開(kāi)關(guān)短路整定值為400A，6mm2電纜可使用110 米；短路整定值為100A，6mm2電纜可使用57 米；短路整定值為60A，6mm2電纜最多可使用990 米；短路整定值為40A，6mm2 電纜最多可使用1500 米。

同理計(jì)算接在500kVA 變壓器二次側(cè)，在滿足電纜熱穩(wěn)定性的條件下，饋電開(kāi)關(guān)整定值為1000A，6mm2電纜的可使用長(zhǎng)度為15 米；短路整定值為700A，6mm2電纜可使用45 米；短路整定值為100A，6mm2電纜可使用570 米；短路整定值為60A，6mm2電纜最多可使用990米；短路整定值為40A，6mm2電纜最多可使用1500 米。

4 結(jié)論

根據(jù)以上計(jì)算可知，在660 伏供電系統(tǒng)中使用4、6mm2 電纜，不僅要滿足電纜的長(zhǎng)期允許額定工作電流，而且要滿足電纜的熱穩(wěn)定性和短路保護(hù)的靈敏性，需要進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)算。不符合使用條件的電纜，使用后輕者損壞電纜，重者發(fā)生火災(zāi)事故，影響礦井的安全生產(chǎn)。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，煤礦井下660V 供電系統(tǒng)中只有按照以下幾點(diǎn)，就能夠消除煤礦井下660 伏供電系統(tǒng)中出現(xiàn)弊端，大大提高煤礦井下供電安全性。

1）煤礦井下660V 供電系統(tǒng)中，電源線路不得使用4、6mm2電纜（主要針對(duì)高瓦斯礦井瓦斯監(jiān)控分站電源，局扇風(fēng)機(jī)斷電監(jiān)控分站電源。），個(gè)別地點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)的，必須進(jìn)行計(jì)算電纜是否滿足使用條件，不能滿足使用條件的必須采取措施。

2）煤礦井下660V 供電系統(tǒng)中，使用小截面電纜，應(yīng)與其他可燃物分開(kāi)，敷設(shè)在不燃物支護(hù)的巷道內(nèi)，電纜的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。

3）個(gè)別電氣設(shè)備的進(jìn)線喇叭嘴較小的，可降低使用電壓采用127伏電壓供電，滿足供電的安全。

［1］煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社，

［2］煤礦井下供電的三大保護(hù)細(xì)則[M].煤炭工業(yè)出版社.

［3］張朝英.供電技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.