煤矿电缆故障查找及维护

煤矿电缆故障查找及维护 第1期 2011年3月 水力采煤与管道运输 HYDRAULICCOALMINING&PIPELINETRANSP0RTAT10N No.1 Mal".2011 煤矿电缆故障查找及维护 黎洪文 (贵州省盘江精煤股份有限责任公司土城矿贵州盘县553529) 摘要:介绍电缆的选用原则和技术要求.在对电缆故障类型和发生原因分析的基础上,总结了电缆故障查 找并制定出电缆维护和检查.. 关键词:电缆故障维护 中图分类号:TD611文献标识码:B文章编号:1006—0898(2011)01—0078—04 1煤矿电缆 1.1井下常用电缆的类型及其用途 井下常用电缆可分为3大类,即:铠装电缆,塑料电缆 和矿用橡套软电缆.铠装电缆和塑料电缆主要用于井下 供电干线或向固定设备供电;矿用橡套软电缆主要向移 动设备供电. 1.2井下电缆的选用原则 贝0Nd=1×1000×9.8×280×258/(3600×1000× 0.77x1)=255.4kW 根据计算所得电机功率及所选水泵转速及实际使用 经验,确定选用防爆型电机,该电机的额定功率为 315kW,转速l=1480r/min,电压1140V,cos中=0.9(电 机与水泵配套). 3供电系统设计改造方案 充分利用现212井下变电所供电设施,进线电源为 双回路供电方式,以保证21水仓供电安全.对21水仓 原电控设备(属国家淘汰产品)进行改造,重新购进新型 电控设备.见图2. 3.1变压器 根据统计,负荷为1300kW,电压1.2kV,故选用 KBSG一1000/1140型干式变压器2台,分别接2台水泵. 3.2低压电缆 选低压电缆能够满足水泵的起动.根据水泵电机额 定功率为315kW,电压1140V,原MY一3×50+1×16型 说明:1,承泵电机使用电压~J1140V. 2,水仓水泵用QJIc-40o/1140(66o)真空交流鞔起动 图2土城矿21水仓供电系统示意图 低压电缆能满足要求不需重新铺设低压电缆. 3.3低压电器设备选择 考虑到皮带输送机所用电机功率较大,且煤矿井下防 爆要求,故选用QJR一400/1140(660)型防爆真空交流软 启动器进行起动,一方面该启动器自身的保护性能较好, 另一方面比较适合MD280—43×6耐磨型水泵起动要 求. 4结束语 土城矿21采区主排水系统改造于2009年10月27 78 日前完成投入运行,并经过现场的调试.根据21水仓联 合试运转测取数据及经受住了雨季期间的检验,证明21 采区主排水系统改造设计的合理性,达到了预期目的. 作者简介: 黄道禄(1980一),男,2007年毕业于贵州大学机械设计及 其自动化专业,现任土城矿机电科技术主管.一直从事煤矿机 电技术工作. 收稿日期:2010—08—19 2011年3月黎洪文:煤矿电缆故障查找及维护第1期 在井下供电系统中,电缆用量大,:[作条件恶劣,事 故多,是安全供电的薄弱环节.据有关统计资料介绍,电 缆事故在矿井电气事故中所占比例最多,约占电气引爆 事故的40%以k,占井下电气事故的50%以上.为提高 井下电气安全水平,必须正确选用电缆.因此.《煤矿安 全规程》对井下电缆的选用原则,作了如下规定:(J)电 缆实际敷设地点的水平差,应与电缆规定的允许敷设水 平差相适应.(2)电缆应带有供保护接地用的足够截而 的导线.(4)严禁采用铝包电缆.(4)固定敷设的高压 电缆,在进风斜井,井底车场及其附近,中央变电所至采 区变电所之间的电缆,可以采用铝;其它地点的电缆必 须采用铜芯.(5)移动变电站必须采用监视型屏蔽橡套 软电缆.(6)低压动力电缆:?固定敷设的应采用铠装铅 包纸绝缘电缆,铠装聚氯乙烯电缆或不延燃橡套软电缆; ?移动式或手持式电气设备都应使用专用的分相屏蔽不 延燃橡套电缆;?1140设备及采掘工作面660V及380V 设备必须用分相屏蔽不延燃橡套电缆.(7)固定敷设的 照明通信,信号和控制厢的电缆应采用铠装电缆,不延 燃橡套电缆或矿用塑料电缆;非固定敷设的,应采用不延 燃橡套电缆.(8)低压电缆不应采用铝芯,采区低压电缆 严禁采用铝芯. 1.3电缆的技术要求 ?必须选用经有资质单位检验合格,有资质的相关 证书,证件,并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃屏蔽电 缆.?电缆芯线数,截面由厂家按供电细则进行确定,长 ,度根据控制地点确定.?严禁采用铝包电缆和锅芯电 缆.?接地不得使用铝芯电缆.?敷设的高,低压电缆, 必须采用符合MT818的橡套软电缆.?专用控制, 通信电缆的线数,要按通信,信号及控制系统的实际要 求数选取,并留有一定数量的备用线数.?电缆接地芯 线除用作监测接地回路外,不得兼作它用.?按机械强 度选择电缆截面,其芯线截面应不小于各种用电设备按 机械强度要求所规定的最小截面.?不同耐压等级电缆 绝缘摇测必须符合绝缘摇测标准.?电缆与电气设备的 连接,必须用与电气设备性能相符的接线盒.电缆线芯 必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备进行连接. 不同截面的橡套电缆严禁直接连接,必须经过符合要求 的接线盒,连接器或母线盒进行连接.低压橡套电缆 与电气设备连接,密封圈材质用邵氏硬度为45—55度的 橡胶制造,并按规定进行老化处理,并符合完好要求. 进出线嘴连接紧固.接线后紧固件的紧固程度:压叠式 线嘴以抽拉电缆不串动为合格;螺旋线嘴以1只手的五 指使压紧螺母旋进不超过半圆为合格.压盘式线嘴压紧 电缆后的压扁量不超过电缆直径的10%.电缆芯线的 连接应采用压接或焊接,严禁绑扎.连接后的接头电阻 不应大于同长度线芯电阻的1.1倍,其抗拉强度不应小 于原线芯的80%.屏蔽电缆之间连接时,必须剥除主 线芯的屏蔽层. 2缆故障类型. 电缆故障可概括为接地,短路,断线3类,其故障类 型主要有以下几方面:?三芯电缆一或两芯接地.? 二相芯线问短路.?三相芯线完全短路.?一相线断 线或多相断线.对于直接短路或断线故障用万用表可直 接测量判断,对于非直接短路和接地故障,用兆欧表遥测 芯线问绝缘电阻或芯线对地绝缘电阻,根据其阻值可判 断故障类型. 3电缆故障的查找方法 3.1判断故障类型 可利用保护装置的动作判定故障类型:短路保护动 作,说明电缆发生短路;检漏继电器动作说明电缆发生接 地;通电后电路不:[作,说明电缆断线. 在不通电的情况下,通常用兆欧表判断故障性质. 首先将电缆两端的芯线全部开路,用兆欧表测定电缆芯 线之间和对地的绝缘电阻,如果绝缘电阻小于正常值,说 明发生相问短路或接地故障.其次将电缆一端的芯线全 部短接,用兆欧表分别测量电缆另一端主卷线之间的电 阻,如果某一芯线分别与其它两芯线间电阻无穷大,说明 这一笆:线发生断线. 3.2寻找故障点 通过向事故现场人了解情况,根据上述电缆故障产 生的原因进行分析,对可疑地段重点查找. 对短路故障,由于电缆短路时常有放炮声,并伴有绝 缘烧焦的气味,在短路点表面有明显的焦痕.一般通过 听放炮声,闻焦味,看焦痕就可找到故障点.也可以用手 触及电缆外皮和接线盒外壳,摸到有异常温度处即为短 路点. 对断线故障点,当截面较小时,可将电缆逐点弯曲, 根据弯曲时的不均匀感觉找出断线点;当截面较大时,可 用将电缆一端的芯线全部短接,用万用表的欧姆档测量 断线的芯线与另一邕:线问的电阻,然后由检修人员对电 缆逐段进行弯曲或翻动.当弯曲到某一点,万朋表指针 有较大的摆动时,蜕明这就是故障点.也可用木棒敲打 电缆护套,当敲打到某处,万用表针有较大的摆动时,也 就找到了故障点.这种方法适用于寻找一芯或多芯低阻 (几十千欧以下)接地或短路故障,不管是屏蔽电缆还是 非屏蔽电缆均可采用.也可在电缆与负载连接的情况下 通电进行上述试验,当弯曲到某一点负载工作,说明该点 就是故障点. 对于按地故障,可用验电笔测电缆外皮,当电笔发亮 时,说明该点发生接地. 4电缆故障的原因 4.1机械损伤 机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例. 79 2011年3月水力采煤与管道运输第1期 有些机械损伤很轻微,当时并没有造成故障,但在几个月 甚至几年后损伤部位才发展成故障.造成电缆机械损伤 的主要原因:?安装时损伤.如:在安装时不小心碰伤电 缆;机械牵引力过大而拉伤电缆;电缆过度弯曲而损伤电 缆.?直接受外力损坏.在安装后电缆路径或电缆附近 进行城建施工,使电缆受到直接的外力损伤.?行驶车 辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆的铅(铝)包裂 损.?因自然现象造成的损伤.如:中间接头或终端头 内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套;因电缆自然行程 使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤;因土地沉降引起 过大拉力,拉断中间接头或导体.' 4.2绝缘受潮 绝缘受潮后会引起故障.造成电缆受潮的主要原 因:?因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致 进水.?电缆制造不良,金属护套有小孔或裂缝.?金 属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔. 4.3绝缘老化变质 电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝 缘下降.当绝缘介质电离时,气隙中产生臭氧,硝酸等化 学生成物,腐蚀绝缘层.绝缘层中的水分使绝缘纤维产 生水解,造成绝缘下降.过热会引起绝缘层老化变质. 过热原因:电缆内部气隙产生电游离造成局部过热,使绝 缘层碳化;电缆过负荷是电缆过热很重要的因素;安装于 电缆密集地区,电缆沟及电缆隧道等通风不良,穿在干燥 .管中与热力管道接近部分的电缆都会因本身过热而使绝 缘层加速损坏. 4.4过电压 大气与内部过电压作用,使电缆绝缘层击穿,形成故 障.击穿点一般是存在缺陷. 4.5设计和制作工艺不良 中间接头和终端头的防水,电场分布设计不周密,材 料选用不当,工艺不良,不按规程要求制作等,会造成电 缆头故障. 4.6材料缺陷 材料缺陷主要表现在3个方面.一是电缆制造的问 题,铅(铝)护层留下的缺陷;在包缠绝缘层过程中,纸绝 缘层上出现褶皱,裂损,破口和重叠间隙等缺陷.二是电 缆附件制造上的缺陷,如铸铁件有砂眼,瓷件的机械强度 不够,其它零件不符合规格或组装时不密封等.三是对 绝缘材料的维护管理不善,造成电缆绝缘层受潮,脏污和 老化. 4.7护层的腐蚀 由于地下酸碱腐蚀,杂散电流的影响,使电缆铅包外 皮受腐蚀出现麻点,开裂或穿孑L,造成故障. 4.8电缆的绝缘物流失 油浸纸绝缘电缆敷设时地沟凸凹不平,或由于敷设 起伏,高低落差悬殊,高处的绝缘油流向低处而使高处电 缆绝缘性能下降,导致故障发生. 80 5电缆的维护 5.1El常维护与检查 ?移动设备所用电缆的管理和维护,应专职到个人 并应班班检查维护.在采掘工作面附近,电缆的超长部 分应呈S形挂好,不准在带电情况下盘圈或盘8字形放 置(采煤机电缆车上的除外),并应严防炮崩,碴砸或受外 力拉坏等. ?低压电网中的防爆接线盒,应由专人每月进行1 次清理检查.特别是接线端子的连接情况,应注意检查 有无松动现象,防止过热烧毁. .?电缆的悬挂情况应由专职人员每日巡回检查1 次.有顶板冒落危险或巷道侧压力过大的地区,专职维 护人员应及时将电缆放落到底板上并妥善覆盖,防止电 缆受损. ?高压铠装电缆的金属铠装,如有断裂应及时绑扎. 高压电缆在巷道中跨越电机车架线时,该电缆的跨越部 分应加橡胶物覆盖,防止架线火花灼伤电缆外黄麻护层 或铠装.电缆线路穿过淋水区时,不应设有接线盒;如有 接线盒时,应严密遮盖,并由专职人员每日检查一次. ?主井井筒中的电缆(包括信号电缆)的日常检查和 维护,至少应有两人进行,每日至少检查1次.固定电缆 的卡子松动或损坏时,应及时处理或更换. 5.2定期检查与试验 ?每季度检查1次固定敷设电缆的绝缘;每周由专 责电工检查1次悬挂情况,并进行外部检查. ?每月检查1次移动电气设备的橡套电缆的绝缘. ?每年进行1次高压电缆泄漏和耐压试验. ?井下供电专职人员(电气管理小组)应与生产单 位的维护人员一起,对正常生产采区的电缆的负荷情况, 每月进行1次检查;新采区投产时,应跟班进行全面的负 荷测定,以保征电缆的可靠性. ?电缆的:以上各项试验和检查应形成制 度,并对每次试验和检查的结果做好记录.对试验和检 查中发现不合格的电缆,应及时更换和处理. 6小结 根据《煤矿安全规程》的规定,各矿机电部门必须建 立电缆管理组,负责对全矿低压橡套电缆(4mm以上) 实行集中统一管理,发放,领取,修补和试验,做到条条电 缆有编号.对运行中的电缆,各使用单位也应指定专人 负责.为防止井下电缆丢失,损坏和任意割断等现象的 发生,对低压橡套电缆应实行领取,回收制度.因生产上 需要,用电负荷增加或因生产地区衔接而需要增加电缆 时,必须做出设计.经用电管理部门审批后才能从专管小 组处领取电缆.为保证安全,每一条电缆入井前必须经 过严格检查,填写入井证.对井下电缆,除要执行预防性 试验检查制度外,还应执行挂牌制度,以便识别和管理. 第1期? 2011年3月 ?水力采煤与管道运输 HYDRAULICCOALMINING&PIPELINETRANSPOR~'ATION No.1 Mar.20l1 吾孬ZY4200—17/38支架前梁损坏原因分析与处理,:2,:2,:2,? 高树荣 (开滦钱家营矿业分公司河北唐山063301) 摘要:通过对造成支架前梁损坏的各种因素的分析,找出了修复损坏前梁的最佳方 案,并对原设计提出了改 进建议. 关键词:支架前梁损坏原因修复方案 中图分类号:TD403文献标识码:B文章编号:1006—0898(2011)Ol一0081—02 0前言 开滦钱家营矿业分公司井下使用的ZY4200—17/38 支架,原设计为北京煤机厂,1995年投入使用至今已有 .卜几年之久.在使用过程中发现,前梁端部的过桥板有 不同程度的损坏,尤其近年来支架前梁损坏现象尤为严 重,就最近上井的支架,前梁断裂致使前梁下板与侧板焊 口开焊达30多组,不仅影响正常生产,而且影响检修进 度,浪费大量的L时及材料,给正常生产衔接造成了较大 困难. 1支架结构特点 ZY4200—17/38支架属于二柱式掩护支架,其顶梁 带伸缩装置,长度较短,控顶距较小(380—430mm),支架 支撑力主要集中在顶梁部位,且分布均匀,顶梁端部的支 撑能力比支撑式支架大,适用于比较破碎的不稳定顶板. 2支架顶梁的组成 该支架顶梁由后顶梁,前梁机构两部分组成.前梁 机构与后顶梁靠两棵中70mill销轴及两棵回转千斤顶铰 接在一起.当伸缩梁全部缩回时顶梁长度3.3m,两棵立 柱支撑在后顶梁上. 2.1支架前梁机构的组成及受力分析 2.1.1支架前梁机构的组成 前梁机构是由前梁,伸缩梁,导向梁和护帮装置共同 组成,如图1所示.前梁是由钢板围成的整体箱型结构, 中间是导向梁和两棵行程为600Mm的千斤顶,导向梁与 伸缩梁,导向梁与护帮装置均靠两条中4Omm的销轴连 接. 2.1.2支架前梁机构的受力分析 支架顶梁受力很复杂,顶粱承受的顶板压力可视为 两部分,一是直接顶作用在支架顶梁上的压力Q,二是 老顶通过直接顶间接地作用在支架顶梁上的压力Q,作 用在支架顶梁上的顶板压力为Q.,Q的合力,即=. +.随着顶板性质的不同,作用在支架上顶板压力的 分布,大小和合力作用点也不一样.支架前梁机构除受 顶板压力作用外,还受销轴在A,B两点的支反力(XA, YA),(XB,YB)及护帮装置与千斤顶的支反力FC,FD的 作用,支架前梁机构的受力分析如图2所示. I一护帮装置;2一伸缩梁;3一过桥板;4一前梁;5一导向梁 图1前梁结构示意图 图2支架前梁受力简图 3支架前梁损坏原因分析 3.1煤壁片帮 当采煤机采过一个截深开始推溜,拉架时,伸缩梁在 导向梁的带动下开始仲出,伸出长度约为千斤顶的行程 600ram,此时伸缩梁处于悬臂状态,护帮板紧贴煤壁与 前梁机构处于垂直状态.如果顶板比较破碎不稳定,且 当顶板急剧来压时很可能使煤壁片帮,这时为及时支护, 矿井的各个生产单位都必须有自己的供电系统图和设 备,电缆的图牌板.图和板都应标明各条电缆的现状,并 ,准确. 应根据生产情况的变动,随变随换,做y-0反映真实作者简介: 黎洪文(1977一)男,2002年7月毕业于贵州工业大学机械 专业,助理工程师,现在盘江精煤股份有限责任公司土城矿采煤 三区从事机电工作. 收稿日期:2010—07—20 8l