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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 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 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 | | | | | 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） | | | | 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 | | |
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） 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。 | 线路允许电压损失file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image041.gif（V） | | | | | | | | | | | | |
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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