如何提高煤礦井下660伏供電系統安全性

陳江龍

（鄭煤集團趙家寨煤礦，河南 新鄭 451184）

1 電纜的熱穩定性驗算

供電線路發生短路故障后，饋電開關立即跳閘，從發生短路到開關跳閘，時間雖然很短，總有一定時間，由于煤礦井下使用電纜的散熱條件差，短暫時間的短路電流通過，均能使電纜芯線的溫度超過其絕緣短時最高允許溫度，使絕緣損壞或影響其使用壽命，故電纜應按照短路電流校驗熱穩定性。校驗熱穩定性公式如下：

式中，I∞—三相最大穩態短路電流，A；

t1—短路電流作用時間，根據開關動作時間取0.1s；

C—熱穩定系數，查表得橡套電纜短時最高允許溫度在150℃時的熱穩定系數為120。

利用上式計算4mm2電纜的熱穩定性。

計算的熱穩定短路電流為三相短路電流，由于在進行短路保護計算時均按照兩相短路電流考慮，需將4mm2電纜的三相最大穩態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1315A。經過短路計算可知：4 mm2電纜用于315kVA 變壓器二次側，必須在接入4 mm2電纜始端和變壓器二次側總開關之間有不小于相當于520 米標準截面電纜的阻抗值；4 mm2電纜用于500kVA 變壓器二次側，必須在接入4 mm2電纜始端和變壓器二次側總開關之間有不小于相當于560 米標準截面電纜的阻抗值；4 mm2電纜用于630kVA 變壓器二次側，必須在接入4 mm2電纜始端和變壓器二次側總開關之間有不小于相當于560 米標準截面電纜的阻抗值。

2 按照短路保護靈敏度系數驗算

在井下供電系統中，電纜不僅要滿足熱穩定性，還必須滿足短路保護靈敏度系數大于1.5。

靈敏度系數按保護范圍末端的最小兩相短路電流校驗，驗算公式如下：

Idz—為饋電開關的短路保護整定值。

可以計算饋電開關最大短路保護整定值為：

饋電開關的短路保護整定值最大為877A，為了保證開關短路靈敏度系數滿足要求，4mm2電纜使用長度還與開關的短路整定值有關。

若接在315kVA 變壓器二次側，在滿足電纜熱穩定性的條件下，饋電開關短路整定值為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。

同理計算接在500kVA 變壓器二次側，在滿足電纜熱穩定性的條件下，饋電開關短路整定值為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 同理驗算6mm2 電纜熱穩定性和短路保護靈敏性

可知6mm2電纜的兩相短路電流不能超過1972A。經過短路計算可知：6mm2電纜用于315kVA 變壓器二次側，必須在接入6mm2電纜始端和變壓器二次側總開關之間有不小于相當于300 米標準截面電纜的阻抗值；6mm2電纜用于500kVA 變壓器二次側，必須在接入6mm2電纜始端和變壓器二次側總開關之間有不小于相當于340 米標準截面電纜的阻抗值；6mm2電纜用于630kVA 變壓器二次側，必須在接入6mm2電纜始端和變壓器二次側總開關之間有不小于相當于340 米標準截面電纜的阻抗值。

若接在315kVA 變壓器二次側，在滿足電纜熱穩定性的條件下，饋電開關短路整定值為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。

同理計算接在500kVA 變壓器二次側，在滿足電纜熱穩定性的條件下，饋電開關整定值為1000A，6mm2電纜的可使用長度為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 結論

根據以上計算可知，在660 伏供電系統中使用4、6mm2 電纜，不僅要滿足電纜的長期允許額定工作電流，而且要滿足電纜的熱穩定性和短路保護的靈敏性，需要進行詳細的驗算。不符合使用條件的電纜，使用后輕者損壞電纜，重者發生火災事故，影響礦井的安全生產。根據以上計算結果可知，煤礦井下660V 供電系統中只有按照以下幾點，就能夠消除煤礦井下660 伏供電系統中出現弊端，大大提高煤礦井下供電安全性。

1）煤礦井下660V 供電系統中，電源線路不得使用4、6mm2電纜（主要針對高瓦斯礦井瓦斯監控分站電源，局扇風機斷電監控分站電源。），個別地點難以實現的，必須進行計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 供電系統中，使用小截面電纜，應與其他可燃物分開，敷設在不燃物支護的巷道內，電纜的長度應盡可能短。

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

［1］煤礦安全規程[M].煤炭工業出版社，

［2］煤礦井下供電的三大保護細則[M].煤炭工業出版社.

［3］張朝英.供電技術[M].機械工業出版社.