关于MT 818—2009标准中移动类软电缆的三个问题

张先枚

(上海煤科院测试中心，上海201401)

0 引言

煤矿用移动类软电缆(即矿用橡套软电缆)主要用于煤矿井下各种移动采煤机械设备的电源连接线，是工作环境最恶劣的电缆之一。

首先，煤矿井下电缆移动的使用，除了经受拉伸、弯曲的机械作用外，还随时有被下落的岩石、煤块冲砸，或被岩石、煤块和其它装备、材料压住、压扁而造成损坏或电气短路的危险。这就要求其具有良好的机械性能，能够抗冲击、抗挤压。

其次，煤矿井下极其潮湿，经常有流水存在，电缆直接与矿工接触。电缆应具有良好的电气绝缘性能和实现可靠灵敏保护的结构，确保在发生电气故障的瞬间，切断电源，防止事故发生和扩大。

第三，煤矿井下往往有瓦斯和煤尘，容易发生燃烧，甚至爆炸，故电缆应阻燃。

第四，井下作业空间极其狭小，电缆搬运条件差，电缆应尽可能做得直径小重量轻，以利于使用、维修。

由于世界各地煤炭的资源、开采历史和技术水平等的明显差异，煤矿用移动类软电缆一般执行各自的国家标准，尚无通行的国际标准可依。我国现行的国家标准是 GB/T 12972.1～12972.10—2008《矿用橡套软电缆》。1999年国家煤炭工业局从我国煤矿生产实际出发，发布煤炭行业标准MT 818.1～818.14—1999《煤矿用阻燃电缆》，并于 2009 年换版更名为 MT 818.1～818.13—2009《煤矿用电缆》。

MT 818—2009标准在强化电缆阻燃性能考核力度的同时，扩大了移动类软电缆的型号、规格，并将移动类软电缆的额定电压升至8.7/10 kV。该标准自2010年7月1日实施以来，遇到一些涉及移动类软电缆结构和性能规定的问题，其中比较突出的有电缆外径、绝缘厚度和导体直流电阻。

1 电缆外径问题

为满足煤矿井下防爆要求，实现电缆与电气设备连接处的密封，煤矿用移动类软电缆的标准均有“电缆外径”的规定。这里所说的外径问题主要指“电缆实际直径小于标准规定”的情况。解决外径问题当年作为MT 818标准换版的一项重要工作内容，邀请多家电缆生产厂家参与，就电缆直径的相关问题进行了反复讨论，各相关厂家依据一致认可的直径计算公式分别进行了测算。实事求是地讲，与MT 818—1999标准相比，新版在这方面已经有了相当大的进步。但仍有部分厂家反映电缆外径达不到标准规定的最小值，其主要原因是第4芯直径偏小。

在煤矿用移动类软电缆中，地线芯、监视线芯、辅助线芯和控制线芯成缆单元等往往作为第4芯与三根动力线芯绞合成缆。第4芯直径的大小直接影响电缆成缆直径，进而影响电缆的外径，其对应关系见表1。以MYP-0.66/1.14型3×50+1×16电缆为例，其最小外径规定为46.5 mm，当第4芯(地线)直径与动力线芯直径的比值从1.00降低到0.483，电缆直径将减小约4 mm，其影响之大可见一斑。

表1 成缆线芯直径对照表

大家知道，移动类软电缆使用中可能反复弯曲，为保持电缆结构的稳定，并避免各线芯所受的应力不均，应尽可能使缆芯中各线芯的直径相同。在英国标准BS 6708中就有第4芯“应附加一层绝缘以使其最终直径和动力线芯相同”的规定。GB/T 12972标准规定，采煤机电缆控制缆芯的橡皮包覆层厚度“应使包覆直径与动力线芯直径相似”(见GB/T 12972.1 中5.4.2 b)款)。

经验告诉我们，当第4芯直径为动力线芯直径的80%左右时，线芯受力不均的问题将不突出，可以实现有效的电缆中央填充，同时电缆成品直径也较小(与“第4芯直径与动力线芯直径相同”比)。所以MT 818—2009标准在地线芯、监视线芯、辅助线芯和控制线芯成缆单元等作为第4芯与三根动力线芯绞合成缆的规定中，均有第4芯“外径不小于动力线芯直径的75%”要求(见MT 818.1中5.4.2 a)款、5.4.3 b)款和5.4.4 b)款)。

目前我们经常可以看到(3+1)芯结构的移动类软电缆中第4芯直径偏小的情况，不少厂家自觉或不自觉地忽略了MT 818—2009的相关规定。这既造成线芯受力不均，容易导致地线芯、监视线芯、辅助线芯或控制线芯的断芯，同时不符合MT 818关于“缆芯中央无线芯时应填充”的规定(见MT 818.1中5.4.5)。尤其是缆芯不填充或填充不足将无法达到成品电缆的抗冲击性能和抗挤压性能，并使井下潮气更容易进入电缆内部，引起绝缘性能的下降，直接影响电缆的安全使用。

除了第4芯直径偏小外，电缆导体绞合结构变动(例如采用一次束绞结构)、绞向改变(例如采用同向绞合)和屏蔽层厚度减薄等也会减小电缆的直径，但它们对直径的影响小于第4芯直径。

2 绝缘厚度

MT 818—2009标准中移动类软电缆的绝缘厚度是一个引起议论较多的问题，在讨论之前有两点希望引起大家的注意:

众所周知，由于移动使用要求和煤矿井下严酷的工作环境，从安全角度的需要考虑，煤矿用移动类软电缆的绝缘应该比GB/T 12706标准中乙丙橡皮绝缘电缆的规定厚。因为GB/T 12706标准中的各种电缆均为“固定安装”，即使采用第5种软铜导体的乙丙橡皮绝缘电缆，其柔软性能也只是为了适应复杂狭窄条件下的安装敷设需要，这与煤矿用移动类软电缆的工作条件是有明显不同的。

其次，在MT 818—2009标准中，除第3部分中额定电压0.66/1.14 kV的采煤机屏蔽监视加强型橡套软电缆的8个规格外，所有移动类软电缆的绝缘厚度与国家标准 GB/T 12972.1～12972.10—2008的规定完全相同。

2.1 额定电压8.7/10 kV电缆的绝缘厚度

额定电压8.7/10 kV移动类软电缆绝缘厚度的确定，经历了长时间的讨论，涉及到许多问题，其中有如下两方面的考虑:

现行国家标准中，额定电压3.6/6 kV和6/10 kV的煤矿用移动类软电缆绝缘厚度已经确定，额定电压8.7/10 kV的绝缘厚度应与之相协调，绝不能低于额定电压6/10kV电缆的规定，只有这样才易让煤矿用户接受。

另外，根据《煤矿安全规程》“井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级”“高压不超过10000 V”的规定(见第 448条)，煤矿井下的Uo——动力线芯与“地”(金属屏蔽或周围介质)之间的电压有效值，即使考虑了常规允许的10%正偏差，一般也不会超过6600 V。MT 818—2009标准将电缆的额定电压提高到8.7/10 kV，是为了满足某些用户的特殊要求和可能出现的极端恶劣工作条件。因此，照搬BS 6708等国外标准采用更厚的绝缘厚度规定似乎也没有必要，而且绝缘加厚将导致电缆的直径和重量增加，影响井下使用。

目前，我国额定电压3.6/6 kV及以上煤矿用移动类软电缆的绝缘厚度和一些国外标准中同类产品的规定列于表2。

表2 绝缘标称厚度对照表

上述情况表明，MT 818—2009标准中关于煤矿用移动类软电缆绝缘厚度的规定应该讲是可行的，尽管存在进一步探讨的空间。调整和优化煤矿用移动类软电缆的绝缘厚度，特别是额定电压3.6/6 kV及以上电缆的绝缘厚度，既要考虑现有国家标准的规定和煤矿用户的使用习惯，还受制于国内电缆行业绝缘胶料加工的工艺水平，作为行业标准在这方面的话语权相对有限。

2.2 额定电压0.66/1.14 kV电缆绝缘厚度

有生产厂家提出:MT 818—2009标准中同为移动类软电缆 MCP-0.66/1.14 型和 MYP-0.66/1.14型与 MCPT-0.66/1.14 和 MCPTJ-0.66/1.14 型的绝缘厚度不完全相同，这是否意味着生产厂家在起草额定电压0.66/1.14 kV煤矿用移动类软电缆的企业标准时，绝缘厚度可以有两种选择?

在 MT 818—1999 标准中，MCP-0.66/1.14 型和MYP-0.66/1.14型移动类软电缆的绝缘材料为天然/丁苯橡皮，其厚度规定执行国内标准;而MCPT-0.66/1.14 和 MCPTJ-0.66/1.14 型电缆绝缘材料为乙丙橡皮，其厚度等同英国标准BS 6708。当时两者绝缘厚度有差异很正常。

起草MT 818—2009标准时，效仿通用橡套电缆的国家标准GB/T 5013，绝缘淘汰了天然/丁苯橡皮，改用乙丙橡皮XJ-30 A，而电缆的绝缘厚度仍按GB 12972没有变动，就出现了上面提到的所谓“问题”。但是，金属屏蔽的采煤机电缆与非金属屏蔽的采煤机电缆和移动电缆在结构、使用场合和执行标准上都各不相同，一般不会也不应该发生混淆现象。

如今，既然“问题”被提出来了，建议生产厂家在起草企业标准时，电缆绝缘厚度的选定应依据产品的不同名称、结构和用途，严格按与 MT 818—2009中相对应部分的规定执行，以维护标准的严肃统一。

3 导体直流电阻

3.1 控制线芯的导体直流电阻

采煤机橡套软电缆的控制线芯，多数情况下需要先单独绞合成缆，然后再与动力线芯一起成缆，同时标准规定控制线芯单独成缆的绞合节径比不大于8，这样控制线芯的绞合系数就比其它线芯至少增大2%。加上近年来电缆生产厂家为解决采煤机电缆控制线芯断线问题采取的某些工艺和结构措施(例如:缩小控制线芯成缆节径比等)，致使成品控制线芯导体直流电阻偏高甚至超标的问题突出。MT 818—2009标准明确控制线芯导体直流电阻的规定势在必行，具体指标借鉴英国标准BS 6708。

3.2 金属编织地线的导体直流电阻

在煤矿用移动类软电缆中金属编织屏蔽层兼作地线的日见增多，常识告诉我们编织势必造成导体直流电阻的明显增大。MT 818—2009标准扩大了电缆的规格范围，地线的截面随之增大，在国内多数生产厂家现有编织设备条件下，为达到覆盖率规定，实际生产中使用小节径比编织的几率增大。这样编织对直流电阻影响问题更加突出。

为此，MT 818—2009以GB/T 3956标准中第5种导体为基础，考虑到标准允许情况下可能出现的编织绞合系数，规定了金属编织地线的导体直流电阻(见 MT 818.6 中4.1 和 MT 818.7 中4.1)。这些指标是最低要求:生产厂家使用合格材料在正常工艺情况下，只要编织铜线的实际截面不小于标称值，地线直流电阻就可以合格!同时根据生产实际，参照国外煤矿用橡套电缆增加了一种新的地线芯放置方式——动力线芯绝缘的外面和动力线芯的间隙之中的组合(见 MT 818.1 中5.4.4 f)款)。

3.3 采煤机金属屏蔽橡套软电缆的地线及其与屏蔽层并联的直流电阻

目前相当部分的国产采煤机金属屏蔽橡套软电缆的金属屏蔽层编织所用铜线，未采用MT 818.4—2009标准规定的“绞线”结构，而是按常规方式使用“并线”结构。显而易见这种变动，会带来电缆尺寸减小、重量减轻和成本下降等诸多好处，但其对产品使用可能带来的负面影响，生产厂家和用户还是需要作出评估。

起草和修订MT 818.4的初衷是为了实现英国进口采煤机电缆的国产化，预定的目标是替代进口电缆用于国外引进的采煤机组。基于这种考虑，除表面标志色条和扩大规格外，MT 818.4等同采用了BS 6708关于采煤机金属屏蔽橡套软电缆的各项规定，MT 818.4的四个产品型号分别对应于英国标准BS 6708中的7型、7S型、307型和307S型电缆，其中对金属编织结构作了明确规定(见MT 818.4中4.2.6)。

采煤机金属屏蔽橡套软电缆的裸地线与金属编织屏蔽层是直接接触的，相当于地线截面的“增大”，所以BS 6708标准是以“地线芯导体与屏蔽层并联直流电阻”来考核地线芯，同时在附录中给出了这些电缆金属编织屏蔽层的导体截面和地线芯与屏蔽层并联的短路电流的具体值。作为替代进口这些都是我们必须考虑的。

在起草 MT 818.4—2009过程中，发现 BS 6708:1998标准中关于“地线芯导体与屏蔽层并联直流电阻”的规定值，存在某些不尽合理的地方(如:相同结构相同规格的1.9/3.3 kV电缆的电阻值大于0.66/1.14 kV电缆)。但是鉴于当时缺乏试验验证数据，况且在某些特定情况下BS 6708的规定仍存在“客观的”合理性(如:动力线芯同为95 mm2的 MCPT-0.66/1.14 型电缆和 MCPT-1.9/3.3型电缆的地线标称截面均为50 mm2，它们的金属编织层选用相同编织铜线时，为达到规定的覆盖率，MCPT-0.66/1.14 的编织节径比将大于 MCPT-1.9/3.3，于是就会出现1.9/3.3 kV 电缆阻值大于0.66/1.14 kV电缆的情况)。所以MT 818.4—2009照搬BS 6708的“地线芯导体与屏蔽层并联直流电阻”规定，未作改动。

4 结束语

以上就是关于MT 818—2009标准中涉及移动类软电缆的外径、绝缘厚度和导体直流电阻等问题的相关情况简介和初步分析及个人的建议、意见，如有不当之处请指正。

［1］GB/T 3956—2008电缆的导体［S］.

［2］GB/T 5013—2008额定电压450/750 V及以下橡皮绝缘电缆［S］.

［3］GB/T 12706—2008额定电压1 kV到35 kV挤包绝缘电力电缆及附件［S］.

［4］GB/T 12972—2008矿用橡套软电缆［S］.

［5］王春江主编.电线电缆手册(第1册)［M］.北京:机械工业出版社，2001.

［6］煤矿安全规程［M］.北京:煤炭工业出版社，2005.

［7］BS 6708:1998 Flexible cables for use at mines and quarries［S］.

［8］ICEA S-75-381/NEMA WC 58—2005 Portable and Power Feeder Cables for Use in Mines and Similar Applications［S］.

［9］AS/NZS 1802:2003 Electric cables—Reeling and trailing—For underground coal mining［S］.