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第十三讲 电缆导线截面的计算(第七章 第四节)

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发表于 2015-8-17 08:46:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
第十三讲 电缆导线截面的计算(第七章第四节)
电缆导线截面的选择是井下供电设计计算的关键内容。选择合适的电缆导线截面,可以使设备电压正常、高效运行,过流保护动作灵敏度校验容易满足要求。通常井下电缆线路的截面计算的步骤如下:
(1)按长时允许电流初选导线截面;
(2)给生产机械供电的支线电缆要校验机械强度允许最小截面;长电缆要校验允许电压损失。
1.按长时允许电流选择导线截面
为了使导线在正常运行时不超过其长时允许温度,导线的长时允许电流应不小于流过导线的最大长时工作电流。即
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif                             (7-1)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif——标准环境温度(一般为25℃)时,导线的长时允许电流(见表7-12);
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif——导线的最大长时工作电流;
表7-12电线及电缆在空气中敷设时的载流量   A
导线截面
  
mm2
聚氯乙烯绝缘铠装电缆
交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装电缆
矿用橡套电缆
1kV四芯
6kV三芯
6kV
10kV
1kV
6kV
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铜芯
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
  
例7-1试为例2-2的采煤工作面选择电缆线路截面。
解:在例2-2中,计算出工作面负荷的长时最大电流Ica为205A,查表7-12,选取70mm2矿用橡套电缆,其长时允许电流Ip为215A。Ip >Ica 满足要求,初选合格。
2.按机械强度校验导线截面
电缆在工作面和巷道中敷设,难免会受到外部机械力的作用,截面太小的电缆容易出现断线、护套破裂、绝缘损坏现象。矿用橡套电缆应符合表7-20的要求,以避免在拖拽、碰撞等外力作用下断线、破裂。
表7-20  橡套电缆满足机械强度的最小截面(mm2
用电设备名称
最小截面
用电设备名称
最小截面
采煤机组
  
可弯曲输送机
  
一般输送机
  
回柱绞车
  
装岩机
35~50
  
16~35
  
10~25
  
16~25
  
16~25
调度绞车
  
局部扇风机
  
煤电钻
  
照明设备
  
4~6
  
4~6
  
4~6
  
2.5~4
  
3.按允许电压损失校验导线截面
1)线路电压损失的计算
输电线路通过电流时,将产生电压损失file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif。所谓电压损失是指输电线路始、末两端电压的算术差值。对于三相线路其线电压损失为
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif                      (7-2)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif——线路的线电压损失,V;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif——流过线路的最大长时负荷电流,A;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif——线路所带负载的功率因数角;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif——线路每相电阻、电抗,Ω。
电压损失用功率表示时则为
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif                     (7-3)
式中  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif——线路所带负荷的有功功率,kW;无功功率,kvar;
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif——电网的额定电压,kV。
在公式7-3和7-4中,file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif、file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image027.gif、cosφ、sinφ 都在负荷计算时得到,需要计算的是file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image029.gif。
因为电缆线路的电抗很小(0.06~0.08 Ω/km),与电阻相比可忽略不计,其电压损失可简化为
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image031.gif         (7-4)
      file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image033.gif                   (7-5)
式中:L —电缆的长度 km;
R0—电缆每千米的电阻Ω/km,见下表。
表7-21  常用矿用橡套电缆每千米电阻值(R0
芯数截面 mm2
电缆外径
导体(铜)最大直流电阻 (65 ℃ ) Ω/km
载流量 (20 ℃ ) A
标称 mm
最大 mm
3×4+1×4
20.9
23.0
5.882
35
3×6+1×6
22.9
25.1
3.922
46
3×10+1×10
27.8
30.6
2.353
64
3×16+1×10
30.3
33.3
1.471
85
3×25+1×16
36.4
40.1
0.941
113
3×35+1×16
40.5
44.6
0.672
138
3×50+1×16
45.5
50.1
0.471
173
3×70+1×25
51.5
55.1
0.336
215
3×95+1×25
62.1
68.1
0.248
260
120
0.196
320
例7-2 设例7-1中电缆长度为400m,试计算其电压损失。
解:在例2-2和例7-1中已知Ica为205A,cosφ =0.6,Pca =140.6 kW,电缆截面为70mm2,查表7-21,70 mm2橡套电缆的每千米电阻为0.336欧,代入式7-5得:
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image035.gif
=1.732 * 205 * 0.336 * 0.4 * 0.6 =28.6(V)
也可用式7-6计算:
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image037.gif
2)线路允许电压损失
为了保证电压质量,从变压器出口处至电动机的线路电压损失file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image039.gif应不大于线路的允许电压损失file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif 。井下变压器的二次侧额定电压为1.05UN ,电动机的允许最低电压为0.95UN ,因此,变压器和线路的电压损失之和不能超过10%UN 。考虑到变压器的电压损失通常不超过5%UN ,故从变压器出口处到线路末端的线路电压损失不得超过5%UN 。下表为额定电压与线路允许电压损失的对照表。
电网额定电压UN(kV)
线路允许电压损失file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif(V)
0.127
6
0.38
19
0.66
33
1.14
57
6
300
10
500
例7-3采区上山绞车PN =75 kW,UN =660 V,从采区变电所到绞车房的电缆长460m,试选取电缆截面。
解:(1)按长时允许电流初选截面:
IN=1.15*75=86(A)
查表7-12选取25mm2矿用橡套电缆,其长时允许电流Ip为113A。Ip >IN 满足要求,初选合格。
(2)校验电压损失:
查表7-21,25mm2矿用橡套电缆每千米电阻为R0=0.941Ω,代入式7-6
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image043.gif
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image045.gif>file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif  不合格,增大截面为50mm2,查表7-21,50mm2矿用橡套电缆每千米电阻为R0=0.471Ω,代入式7-6得
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image047.gif
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image045.gif<file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif合格。
当从变压器到电动机有多段电缆时,要先算出各段的电压损失,再把各段电压损失相加,求出总电压损失进行校验。
例7-4炮采工作面运输巷配电接线图如下,试选择各段电缆的截面;要求电缆截面不超过3种。
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image048.giffile:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image049.giffile:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image050.giffile:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image051.giffile:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image052.gif
解:
1.200m和100电缆的计算:





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