如何提高煤矿井下660伏供电系统安全性

陈江龙

（郑煤集团赵家寨煤矿，河南 新郑 451184）

1 电缆的热稳定性验算

供电线路发生短路故障后，馈电开关立即跳闸，从发生短路到开关跳闸，时间虽然很短，总有一定时间，由于煤矿井下使用电缆的散热条件差，短暂时间的短路电流通过，均能使电缆芯线的温度超过其绝缘短时最高允许温度，使绝缘损坏或影响其使用寿命，故电缆应按照短路电流校验热稳定性。校验热稳定性公式如下：

式中，I∞—三相最大稳态短路电流，A；

t1—短路电流作用时间，根据开关动作时间取0.1s；

C—热稳定系数，查表得橡套电缆短时最高允许温度在150℃时的热稳定系数为120。

利用上式计算4mm2电缆的热稳定性。

计算的热稳定短路电流为三相短路电流，由于在进行短路保护计算时均按照两相短路电流考虑，需将4mm2电缆的三相最大稳态短路电流换算到两相短路电流为：

可知4 mm2电缆的两相短路电流不能超过1315A。经过短路计算可知：4 mm2电缆用于315kVA 变压器二次侧，必须在接入4 mm2电缆始端和变压器二次侧总开关之间有不小于相当于520 米标准截面电缆的阻抗值；4 mm2电缆用于500kVA 变压器二次侧，必须在接入4 mm2电缆始端和变压器二次侧总开关之间有不小于相当于560 米标准截面电缆的阻抗值；4 mm2电缆用于630kVA 变压器二次侧，必须在接入4 mm2电缆始端和变压器二次侧总开关之间有不小于相当于560 米标准截面电缆的阻抗值。

2 按照短路保护灵敏度系数验算

在井下供电系统中，电缆不仅要满足热稳定性，还必须满足短路保护灵敏度系数大于1.5。

灵敏度系数按保护范围末端的最小两相短路电流校验，验算公式如下：

Idz—为馈电开关的短路保护整定值。

可以计算馈电开关最大短路保护整定值为：

馈电开关的短路保护整定值最大为877A，为了保证开关短路灵敏度系数满足要求，4mm2电缆使用长度还与开关的短路整定值有关。

若接在315kVA 变压器二次侧，在满足电缆热稳定性的条件下，馈电开关短路整定值为100A，4 mm2电缆可使用350 米；短路整定值为60A，4mm2电缆最多可使用650 米；短路整定值为40A，4mm2电缆最多可使用1000 米。

同理计算接在500kVA 变压器二次侧，在满足电缆热稳定性的条件下，馈电开关短路整定值为700A，4mm2电缆可使用11 米；短路整定值为100A，4mm2电缆可使用370 米；短路整定值为60A，4mm2电缆最多可使用650 米；短路整定值为40A，4mm2电缆最多可使用990 米。

3 同理验算6mm2 电缆热稳定性和短路保护灵敏性

可知6mm2电缆的两相短路电流不能超过1972A。经过短路计算可知：6mm2电缆用于315kVA 变压器二次侧，必须在接入6mm2电缆始端和变压器二次侧总开关之间有不小于相当于300 米标准截面电缆的阻抗值；6mm2电缆用于500kVA 变压器二次侧，必须在接入6mm2电缆始端和变压器二次侧总开关之间有不小于相当于340 米标准截面电缆的阻抗值；6mm2电缆用于630kVA 变压器二次侧，必须在接入6mm2电缆始端和变压器二次侧总开关之间有不小于相当于340 米标准截面电缆的阻抗值。

若接在315kVA 变压器二次侧，在满足电缆热稳定性的条件下，馈电开关短路整定值为400A，6mm2电缆可使用110 米；短路整定值为100A，6mm2电缆可使用57 米；短路整定值为60A，6mm2电缆最多可使用990 米；短路整定值为40A，6mm2 电缆最多可使用1500 米。

同理计算接在500kVA 变压器二次侧，在满足电缆热稳定性的条件下，馈电开关整定值为1000A，6mm2电缆的可使用长度为15 米；短路整定值为700A，6mm2电缆可使用45 米；短路整定值为100A，6mm2电缆可使用570 米；短路整定值为60A，6mm2电缆最多可使用990米；短路整定值为40A，6mm2电缆最多可使用1500 米。

4 结论

根据以上计算可知，在660 伏供电系统中使用4、6mm2 电缆，不仅要满足电缆的长期允许额定工作电流，而且要满足电缆的热稳定性和短路保护的灵敏性，需要进行详细的验算。不符合使用条件的电缆，使用后轻者损坏电缆，重者发生火灾事故，影响矿井的安全生产。根据以上计算结果可知，煤矿井下660V 供电系统中只有按照以下几点，就能够消除煤矿井下660 伏供电系统中出现弊端，大大提高煤矿井下供电安全性。

1）煤矿井下660V 供电系统中，电源线路不得使用4、6mm2电缆（主要针对高瓦斯矿井瓦斯监控分站电源，局扇风机断电监控分站电源。），个别地点难以实现的，必须进行计算电缆是否满足使用条件，不能满足使用条件的必须采取措施。

2）煤矿井下660V 供电系统中，使用小截面电缆，应与其他可燃物分开，敷设在不燃物支护的巷道内，电缆的长度应尽可能短。

3）个别电气设备的进线喇叭嘴较小的，可降低使用电压采用127伏电压供电，满足供电的安全。

［1］煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社，

［2］煤矿井下供电的三大保护细则[M].煤炭工业出版社.

［3］张朝英.供电技术[M].机械工业出版社.