井下电缆连接操作与故障判断

煤矿特种作业类别：2013年第七期井下电钳工复训班主讲：张元吉单位：盘县煤矿安全技术培训中心井下电缆连接操作与故障判断内容提要一、井下电缆的连接；二、井下电缆的故障判断。一、井下电缆的连接在井下整个供电系统中，不可避免地出现电缆与设备、电缆与架空线路、电缆与电缆连接。电缆与电缆的连接为中间连接，电缆与设备及架空线的连接为终端连接。（一）电缆连接的基本要求1、导电线芯连接处的接触电阻要小，要保持稳定，其最大值不应超过同截面同长度线芯电阻的1.1倍。使正常负荷温升不大于电缆原线芯的温升。2、电缆线芯的连接，通常采用压接法、焊接法，严禁采用绑扎法，连接处要有足够的抗强度，其值不得低于电缆线芯强度的80%。3、电缆连接处的绝缘强度不应低于电缆原值，并能在长期运行中保持绝缘密封良好，承受运行中经常遇到的操作过电压、大气过电压和故障过电压。4、两根电缆的铠装、屏蔽层和接地线芯都应有良好的电气连接。5、电缆连接装置结构简单，体积要小，并有足够的机械强度和较长的使用寿命。6、电缆与电气设备连接时，接线后坚固件的坚固程度要符合要求。压盘式线嘴压紧电缆后的压扁量不超过电缆直径的10%。7、当橡套电缆与各种插销连接时，必须使插座在电源的一边。8、《煤矿安全规程》第472条规定：电缆的连接应符合下列要求：（1）电缆与设备的连接，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（卡爪）或线鼻子与电气设备进行连接。（2）不同型电缆之间严禁直接连接，必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线盒进行连接。（3）同型电缆之间直接连接时必须遵守下列规定：A、橡套电缆的修补连接必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能冷补。在地面热补或冷补的橡套电缆，必须经浸水耐压试验，合格后方可下井使用。在井下冷补的电缆必须定期升井试验。B、塑料电缆连接处的机械强度以及电气、防潮密封、老化等性能，应符合该型矿用电缆的技术标准。（二）电缆连接1、低压橡套电缆与电气设备的连接（1）低压橡套电缆与电气设备的连接必须使用电缆引入装置。其电缆引入装置的要求：A、用于引入电缆外径大于20mm的压紧螺母式和压盘式引入装置均应设防止电缆拨脱装置，而用于电缆外径不大于20mm的压紧螺母式和压盘式引入装置，可不设置防止电缆拨脱装置。B、密封圈一般不切割同心槽。C、密封圈结构如图1所示。D、引入装置须在密封圈外侧设置金属垫圈，以增大接触面积。E、密封圈须采用邵氏硬度为45-60度的橡胶制成，并按规定进行老化处理。F、引入装置所用的金属零部件均应进行防锈处理。（2）电缆外护套进入接线盒壁一般为5-15mm。（3）接线应整齐、无毛刺、卡爪不压绝缘胶皮或其他绝缘物，也不得压住或接触屏蔽层。地线长度适宜。三相火线拉紧或拨脱，地线应不掉。（4）橡套电缆与各种插销连接时，必须使插座连接于靠电源的一边。DdBh图1：密封圈结构示意图2、导电线芯的连接（1）导电线芯压接法导电线芯压接法是用压钳将接线端子或连接管与电缆导电线芯压接在一起。用压接法连接电缆导电线芯的接触电阻小而稳定，并有足够的机械强度，不受环境限制。A、接线端子接线端子也称鼻子，分为DL系列铝接线端子和DT系列铜接线端子，可用整体环压法或局部点压法使其与铝芯及铜芯电缆的芯线压接，然后与电气设备相连接。用于截面为10-240ｍｍ²的圆形、扇形和半圆形的多胶线芯。B、连接管连接管GT系列铜连接管供铜芯压接用；LT系列铝连接管供铝芯电缆线芯压接用。C、铜铝过度接线员端子与铜铝连接管铜铝接线端子供电气设备为铜接线柱与铝芯电气线芯连接用，也称为铜铝接线鼻子。铜铝连接管供铜芯与铝芯电缆连接用。（2）导电线芯焊接法A、锡焊法。锡焊法适用于铜芯电缆采用开口铜连接管连接和铜线与铜接线端子的连接，将线芯端部剥去一段绝缘。其长度为连接管的1/3，另加5mm，再将导电线芯擦净挂好焊锡，然后套上已挂焊锡的铜连接管，把两线芯在管内对齐，开口朝上并将口扩大一点。向连接管内浇灌焊锡，并同时涂以松香作焊剂。最后用长把圆口钳将开口铜管夹紧，等冷却后将表面修整光滑。B、铜铝焊接法。适用于铝导线焊铜接线端子。3、橡套电缆线芯的冷压连接矿用移动橡套软电缆线芯的连接可采用插接法；固定敷设的各种矿用橡套电缆线芯连接采用搭接法。（1）插接法A、首先将线芯线头铜丝成伞状形散开，用砂纸逐根轻轻打磨除去铜丝表面的氧化层锈蚀，弄直整顺，使线头端面成圆型，注意不得去股丝。B、用棉丝擦净线头表面的污垢和潮气。C、将铜套管内孔长度的1/2套在线头上，并使伸入铜管内的线头仍保持松散状态。将需要连接的另一个线头，从另一端轻轻插入铜管内，使两侧线头未梢在套管中对齐，如图2（ａ）所示。D、两手各捏着铜套管两侧线芯，不断地来回捻动着向管内轻轻对插。E、插接后的两侧线头在管内相互交叉合拢，长度应大于铜套管长度，并且线头端应稍伸出铜管约3-5mm，如图2（ｂ）所示。(a)(b)图2：插接法示意图（ａ）两个线头插入铜管（ｂ）两个线头在铜管内插接合拢（2）搭接法A、将松散开的两个线芯线头用手指捻圆合拢，如图3（ａ）所示。B、将铜套管轻轻套在需要连接的一个线芯线头上，并使线头的未梢从铜套管端伸出5-7mm。C、将另一线头未梢搭在已伸出连接管的线头上方，并紧密地插入连接管。D、两个线头在连接管内的搭线长度应大于连接管长度，并且两个线头未梢均应伸出连接管3-5mm，如图3（ｂ）所示。（3）压接操作对内插接或搭接好的线头，用铜绑线对伸出铜套管两端的线头紧紧绑扎1-2圈，使绑扎线线箍从两端挡住铜套管，使之不能串动。然后把套好的铜套管的线芯接头放入压模腔中央，平稳操作压钳把手，直至压模完全合模。图3：搭接法示意图(a)(b)(a)松散开线芯线头(b)两线头在接线管内搭接二、井下电缆的故障判断（一）电缆的运行与维护1、电缆的运行（1）电缆投入运行前应进行下列电气试验：测量电缆各线芯导体的直流电阻和三相电阻的对称性，测量电缆的终端接线盒及中间接线盒各接地极的接地电阻，按有关规定进行绝缘性能试验，检查电缆线路的相位。（2）矿井电缆线路禁止升压。（3）电缆表皮的允许温度应每月测量1次，并符合以下要求：3KV以下橡套电缆芯线允许最高温度为65ºC，相应表皮温度为50ºC-55ºC。（4）运行中电缆线路的绝缘电阻值应符合规定要求。2、电缆运行中的定期检查（1）检查周期——固定敷设电缆的绝缘和外部检查，每季度1次，每周应由专职电工检查1次外部和悬挂情况。——移动式电气设备的橡套电缆绝缘检查，每月1次，但每班由当班司机或专职电工检查1次外皮有无破损。——立井井筒中的电缆外部和悬挂情况每月至少检查1次，应两人进行。——每一矿井的井下供电专职人员应与生产单位的维修人员在一起，每月对正常生产采区电缆的负荷情况进行1次检查。——高压电缆泄露和耐压试验每年进行1次。（2）检查内容——对敷设在井筒内的电缆应检查：电缆应无机械损伤，铠装层应无松散及严锈蚀；固定电缆的卡子应无松动、砸、刮损坏；清除电缆卡子与支架上的积垢及杂物；检查接线盒的表面温度。——井下中央变电所至采区变电所的电缆应检查：电缆按规定吊挂好；无机械损伤；金属铠装层无锈蚀、裂口、断裂、松散、脱落现象；电缆与电气设备的连接符合防爆要求；电缆的标志应符合要求。——绝缘电阻的测量。对于1000V以下的电缆用500V或1000V兆欧表测量，绝缘电阻值不小于50MΩ；1000V以上的电缆用2500V或1000V兆欧表测量，6-10KV电缆绝缘电阻值不小于100MΩ；运行中的高压橡套电缆的绝缘电阻一般应不大于50MΩ；低压橡套电缆的绝缘电阻一般应大于2MΩ。3、电缆的管理（1）电缆外皮的防腐井下敷设的裸钢带或钢丝铠装电缆应定期进行防腐处理。（2）电缆管理各矿井应加强对矿用电缆的管理，成立专门组织负责对全矿电力、照明、通信控制电缆统一管理，做到账、卡、物一致。禁止电缆露天堆放，严禁不合格的电缆下井。（3）电缆的防护掘进工作面机电设备用的电缆，随时监视电缆情况，防止遭受撞击、挤压；设备移动时，设专人看守，防止挤伤和拖断；立井井筒内更换罐道，风、水管路维修及井壁维修时，对井筒内的电缆必须进行防护；在井筒施工时，要制定措施防止砸伤电缆；在井下巷道内运输超宽大型材料或大型设备时，制定措施防止挤伤、撞伤、刮断电缆；在井下堆放物料时严禁压挤电缆。4、电缆的试验（1）浸水耐压试验浸水耐压试验是将修补后的电缆浸入水池中，但两端头露出水面，将一根芯线接试验电源，其余芯线短接接地。试验电压为2倍额定电压加1KV，持续时间为5min，电缆不被击穿，浸入耐压试验为合格。（2）载流试验试验时，先将电缆芯线串联起来，然后接电源，使芯线通过长期允许负荷电流，持续时间为3min，芯线接头处温度不超过电缆正常表面温度为合格。（二）矿用电缆故障判断1、电缆故障种类（1）绝缘故障主线芯之间或线芯对地绝缘电阻达不到要求；线芯之间或主线芯对地泄漏电流过大。（2）单相接地故障单相接地故障即某线芯完全接地。（3）短路故障。包括二相或三相相间短路、二相或三相同时接地短路。（4）断相故障电缆一相或两相芯线断开。2、电缆故障的原因（1）电缆在使用中遇到挤、压、埋、砸、刮、受潮、进水都要可能使电缆的绝缘性能下降，造成漏电、短路及灿相事故。（2）在运输过程中，因电机车，矿车掉道或材料超宽造成碰撞，损坏运输大巷的电缆出现断相、短路事故。（3）电缆接线盒不符合要求，密封不好受潮，造成短路、绝缘性能下降事故。（4）日常维护检修管理不善，将电缆落在地上，甚至浸泡在水中，造成漏电、短路事故。（5）电缆连接时出现“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头、毛刺造成单相接地。（6）选择电缆截面时机械强度不够，拉断或刮断，造成断线事故。（7）因操作过电压、大气过电压造成电缆绝缘击穿，导致短路、接地事故。（8）电缆截面积过小，使电缆长期过负荷运行，造成绝缘老化，出现电缆绝缘故障造成漏电。3、电缆故障判断（1）电缆故障性质判断A、单相接地故障判断将电缆一端开路，在电缆的另一端将兆欧表的E端和L端测线一根接地（或铠装电缆铠装层），另一根分别与三相主线芯相连，如果出现绝缘电阻值为零或很低的相，即可判断为单相接地故障相。B、相间短路故障判断将电缆一端开路，在电缆的另一端，将兆欧表的E端和L端分别与电缆两相主线芯相连，测量两相间绝缘电阻，如果出现电阻值为零，即可判断为相间短路故障。用同样的方法分别测量三相主线芯的两相间绝缘电阻值，即可判断出短路相。C、断相故障判断将电缆一端短接，在电缆的另一端，将兆欧表的E端和L端分别接于两相主线芯，如果说出现绝缘电阻无限大，即可判断为断相事故。用同样的方法分别测量三相主线芯的两相间绝缘电阻值，即可判断出断线相。2、电缆故障点判断——凡属电缆绝缘故障，往往是通过检测绝缘电阻和做泄漏试验发现的；或者从检漏继电器绝缘读数判断。——因短路事故造成外皮烧伤，一般通过沿电缆线路查找外观应可找到故障点。——电缆接线盒出现短路事故，如果及时触摸，可以摸到接线盒表面温度较高；电缆某处短路，有时可以看到烧穿的伤痕，还可以嗅到绝缘烧焦的气味。此外，还可以通过仪器、仪表判断故障点的位置（1）用万用表判断橡套软电缆故障点将橡套电缆两端的线芯全部开路，如果电缆故障是相间短路，将发生短路的两相线芯端头与万用表相连接；如果是接地故障，将发生接地的线芯和地线芯接到万用表上，将万用表的选择开关打到欧姆档，由工作人员对电缆逐段弯曲或翻动，当弯曲到某点时，万用表指针有较大摆动时，该点就是故障点。也可用木棒敲打电缆外护套，当敲打到某点，万用表指针有较大摆动时，该点可能是故障点。（2）用单臂电桥判断电缆故障点单臂电桥的原理如图4所示。由四个电阻组成的电桥线路中，在一对角接入微电流计G，另一对角接入直流电源E，调节桥路电阻，使通过微电流计G的电流等于零，这时b、d两点电位相等，则电桥平衡。因此，四个电阻组成的电桥处于平衡时，相对两个电阻的乘积相等，若其中知道任何三个电阻的读数，即可按以公式（1）求出第四个电阻（Rx）值用电桥法测量电缆故障时，将电缆单位长度的电阻和电容看成是均匀分布的，设电缆长度为