矿用电缆截面怎么选:载流量对照与修正系数
井下选电缆,最常争论的不是「选哪种型号」,而是「选多大截面」。截面选小了,电缆长期过载发热,护套加速老化、绝缘寿命大幅缩短;选大了,电缆又粗又重,移动设备拖着走费劲,接线端子也难压接。判断依据其实只有一个——载流量。但载流量从来不是一个固定数字,它必须按现场条件逐项修正之后才能用。
查表之前先定三个前提
载流量表都是在特定条件下测出来的。条件不一致,数字就没有可比性。所以第一步不是查表,而是把下面三项确认清楚。
额定电压:0.66/1.14kV 还是 1.9/3.3kV
额定电压直接决定绝缘层厚度。井下低压移动设备通常用 0.38/0.66kV 或 0.66/1.14kV 一级,例如 MYP 矿用移动屏蔽橡套软电缆,其型号字母含义为 M(煤矿用)、Y(移动橡套软电缆)、P(屏蔽),内置半导电屏蔽层与金属屏蔽层,外护套一般采用氯化聚乙烯或氯丁橡皮。综采工作面等高压移动设备则用 1.9/3.3kV 一级,例如 MYPT 3.3kV 矿用移动金属屏蔽橡套电缆,导体为镀锡软铜、绝缘为乙丙橡胶、护套为氯丁橡胶,导体长期允许工作温度通常按 90℃ 考虑,最小弯曲半径一般可取电缆外径的 6 倍左右。同一标称截面在不同电压等级下绝缘厚度不同,散热条件也不同,载流量不可互相套用。
敷设方式:空气中、成束还是穿管
单根明敷时电缆四周都能散热,条件最好;成束挂在电缆钩上、多根并排贴在一起时,中间那几根的热量散不出去,载流量要打折;穿管敷设空间封闭,散热最差,同样要打折。选型时要按实际最不利的敷设方式取值,不能按理想状态取。
环境温度:井下普遍高于地面
载流量表的基准环境温度一般是 30℃。井下巷道、特别是靠近工作面或机电硐室的位置,环境温度常年偏高,通风不良时局部会超过 40℃。温度每升高一档,载流量就要往下修一次——这一点在井下比在地面更不能省。
常用截面载流量参考表
下表列出铜芯矿用橡套电缆在空气中单根敷设、环境温度 30℃、导体长期工作温度 90℃条件下的参考载流量(单位 A)。不同结构(有无屏蔽层、有无监视芯、护套材料)会有差异,正式设计应以产品样本及 MT 818 系列标准的对应部分为准。
| 标称截面 mm² | 参考载流量 A | 常见配套用途 |
|---|---|---|
| 4 | 36 | 照明、信号、小型手持设备 |
| 6 | 46 | 小容量移动设备、电钻 |
| 10 | 64 | 小功率输送机、水泵 |
| 16 | 84 | 中小功率移动设备 |
| 25 | 110 | 中等功率采掘设备 |
| 35 | 130 | 较大功率移动设备 |
| 50 | 160 | 大功率采煤机、掘进机 |
| 70 | 205 | 综采工作面主力供电 |
| 95 | 250 | 大容量移动变电站馈出 |
| 120 | 290 | 干线供电、长距离输电 |
三个必须打的修正系数
把上表的数字直接拿来用是不够的。井下至少要过下面三关,而且三关要连乘。
环境温度修正
以 30℃ 为基准,环境温度升高后按下列系数折减(参考值):
| 环境温度 ℃ | 修正系数 |
|---|---|
| 30 | 1.00 |
| 35 | 0.95 |
| 40 | 0.89 |
| 45 | 0.84 |
| 50 | 0.79 |
多根并列与成束敷设
多根电缆并排或成束敷设时,彼此的散热相互遮挡,需要按根数折减(参考值):
- 单根敷设:1.00
- 2 根并列:0.90
- 3 根并列:0.85
- 4 根并列:0.80
- 6 根及以上成束:0.75
如果并列电缆的间距足够大(一般大于一个电缆外径),折减可以适当放宽,但工程上通常不按放宽值取,留一点余量更稳妥。
穿管与电缆沟敷设
穿管敷设散热最差,一般在并列折减的基础上再乘 0.80~0.85;直埋或电缆沟内多根同沟敷设,还要考虑土壤热阻与沟内相互加热,同样需要折减。具体系数各标准取值略有不同,以所依据标准的对应条款为准。
一个完整算例:200kW 移动设备配多大截面
假设一台井下移动设备,额定功率 P=200kW,额定电压 U=1.14kV,功率因数 cosφ 取 0.85,效率 η 取 0.92。
第一步,算工作电流:
I = P ÷(√3 × U × cosφ × η)= 200000 ÷(1.732 × 1140 × 0.85 × 0.92)≈ 129.5 A
第二步,定修正系数:环境温度按 40℃ 取 0.89;两根电缆并列敷设取 0.90;合计 0.89 × 0.90 ≈ 0.801。
第三步,折算需要的基准载流量:129.5 ÷ 0.801 ≈ 161.7 A。
第四步,查表选截面:50mm² 的参考载流量为 160A,略低于 161.7A,不够;70mm² 为 205A,满足要求。因此选 3×70+1×25 规格,70mm² 主芯供电、25mm² 作接地芯。
这里 50mm² 与 70mm² 只差 1.7A,很多现场会习惯性选 50mm²,但长期满载运行时发热会明显偏高,从使用寿命角度看并不划算。折算后落在临界值附近时,直接选大一档更省心。
选完还要复核两件事
线路压降是否满足启动要求
截面满足载流量只解决「不过热」,还要看「启动得起来」。移动设备——尤其是采煤机、掘进机这类重载启动设备——启动电流通常是额定电流的数倍,供电距离长时线路压降会明显增大,可能导致启动困难或接触器频繁释放。工程上一般要求正常运行压降不超过额定电压的 5%,启动时不超过 15%~20%。距离长、截面小的线路,建议按允许压降反算一次截面,取载流量选型和压降选型中较大的那个。
接地芯截面是否配套
矿用移动电缆一般是三相加一根接地芯(例如 3×70+1×25)。接地芯截面通常按主芯的一定比例选取,主芯越大,接地芯也要相应加大。提报规格时不要只报主芯截面,要把完整规格写清楚,便于按标准核对。
常见问题
矿用电缆载流量表为什么每家的数字不一样?
因为基准条件不同。同一截面,绝缘材料(乙丙橡胶还是其他)、护套材料、有无屏蔽层与监视芯、基准环境温度(30℃ 还是 40℃)、基准工作温度(65℃ 还是 90℃),只要有一项不同,查出来的数字就会有差别。比较不同来源的表之前,先确认基准条件是否一致。
截面选大一点是不是更安全?
不是越大越好。截面加大后电缆外径和重量都增加,移动设备拖拽负担加重,接线端子、连接器也要相应配套;同时电缆变硬,最小弯曲半径变大,狭窄巷道里反而不便敷设。正确做法是按载流量算出最小合格截面,再留一档余量。
井下环境温度应该按多少度取?
一般按安装地点的最高环境温度取,而不是平均温度。靠近工作面、机电硐室或通风不良的巷道,建议按 40℃ 及以上考虑。如果一时无法确定,取高一档更稳妥。
0.66/1.14kV 电缆能用在 3.3kV 系统上吗?
不能。额定电压是绝缘设计的边界,0.66/1.14kV 的绝缘厚度按低压设计,直接接入 1.9/3.3kV 系统存在击穿风险。电压等级不同,必须选用对应等级的产品,高压移动设备应选 1.9/3.3kV 一档。
修正系数能不能几个一起用?
可以,而且是必须的。多个不利条件同时存在时,系数应当连乘。但要注意连乘之后余量可能很小,此时建议直接选大一档截面,而不是勉强卡在临界值上。
相关产品与资料:MYP 0.66/1.14kV 矿用移动屏蔽橡套软电缆、MYPT 1.9/3.3kV 矿用移动金属屏蔽橡套电缆,更多型号见产品中心,选型疑问可查常见问题。
天津市电缆总厂橡塑电缆厂(前身天津市电缆总厂三分厂,始建于 1972 年)
地址:河北省廊坊市大城县刘演马
电话:18532608372、18630458171