新建矿山立井井筒内的电缆敷设是矿井建设安装的一个重要工程。中煤第五建设公司第五工程处在总结立井井筒电缆敷设传统施工工艺及采用传统工艺敷设千米深立井井筒电缆局限性和缺点的基础上，研究出千米深立井井筒电缆采用井筒装备施工中应用的6层吊盘敷设新工艺和方法，在山东省滕东生建煤矿、河南神火集团有限公司薛湖煤矿、山东能源新汶矿业（集团）公司新巨龙煤业公司（龙固煤矿）等煤矿副立井井筒内成功敷设电缆。通过在工程中的实际应用，他们的千米深立井井筒电缆敷设新工艺积累了多项施工经验，具有超重电缆敷设的能力，节省施工设备和材料的投入，提高了企业的技术能力。
⑴传统工艺敷设千米深立井井筒电缆的局限性和缺点
传统工艺敷设立井井筒电缆，电缆的重量、长度和堆放容积受到限制，千米深立井井筒电缆直径大、长度长、重量大，不能采用罐笼敷设电缆工艺；采用稳车下放工艺需要加大稳车提升能力、增大钢丝绳直径。例如，千米深立井电缆重量18t，采用稳车下放工艺需要2台16t凿井稳车悬吊2根Φ40mm钢丝绳；如果电缆重量继续增大，设备和材料选型也相应加大，增加设备和材料投入。采用罐笼敷设电缆工艺需增加通讯系统；采用稳车下放吊盘敷设工艺，下放电缆时只能看到电缆头位置和下放情况，钢丝绳和电缆在井筒中其它位置下放情况不明确，容易造成安全隐患，而且传统工艺敷设电缆速度较慢、施工工期长。
⑵ 6层吊盘敷设电缆的新工艺
① 6层吊盘结构。立井井筒装备安装主要利用单层盘或多层盘采用从上往下或从下往上的工艺施工。6层盘是多层盘施工的一种非标钢结构施工设备，采用4根立柱连接，利用4台凿井稳车缠绕钢丝绳提升，方形吊盘中间一般设计有边长1.4m正方形吊装孔。1～3层在方盘框架上增加4面半圆弧形小活盘，基本把井筒封严。
②施工准备。施工前编制安全措施、准备施工器具，施工主要设施采用井筒装备安装中的设备；现场准备好电缆敷设用木夹、垫板和螺栓；将电缆滚运到井口，用吊车吊起电缆滚，把电缆滚架设在支架上，支架上安装好电缆滚制动装置；对井筒装备用提升设备和材料进行检查，对下井电缆作好检查和试验。
③ 6层吊盘改造。井筒安装期间，1～3层吊盘主盘为方形盘，4边为半圆弧形小活盘。井筒安装完毕后，吊盘提升到井口封口盘下方处，拆除1～3层盘4边的小活盘。在吊盘方形盘四周焊接栏杆及挡板，需要加固部位根据施工设计做好吊盘加固。
④电缆盘放在吊盘。将电缆头一端从靠近井筒装备电缆支架侧的井壁预留孔顺着吊盘立柱外侧下放到第六层吊盘，当6层吊盘上电缆盘设到350m时下放的电缆顺着吊盘立柱盘放至第五层吊盘，电缆与吊盘立柱用棕绳绑扎，然后在第五层吊盘上同样盘设350m，在第四层吊盘盘设剩余的下井电缆。根据吊盘盘面承受重量，每层吊盘的电缆重量不超过施工设计计算。施工人员将电缆在吊盘上由里向外盘放，盘放形状为O形。根据电缆大小，每层盘放多圈，然后依次分层向上盘放。由于盘放O形圆圈容易使电缆受力弯曲，应根据电缆弯曲和受力方向盘绕电缆；如果电缆反向弯曲旋转力很强，则改为相反方向按O形进行盘设。
⑤电缆滚下放到吊盘。如果电缆滚外形尺寸小于1.4m，可将电缆滚用提升机提升直接下放在2～6层吊盘盘面上。电缆滚放置在电缆支架上，支架两侧安装有电缆滚制动装置并焊接挡圈，电缆支架与吊盘盘面采用焊接联接并加固。采用此方法可以1次敷设5根电缆，但是电缆的重量不能超过吊盘受力设计重量。
⑥电缆用吊盘下放。吊盘下放时，工作人员在第一、二层吊盘上固定电缆。3～6层吊盘上有专人负责观察电缆，防止电缆滑动与吊盘栏杆产生摩擦而损坏电缆绝缘胶皮。电缆固定时严禁电缆在支架上因固定位置不同而发生上下错位的现象。木夹上的螺栓螺帽全部朝向井壁，严禁穿向相反。吊盘下放前在井口连续固定4道，固定时从上到下把电缆拉直后逐层固定，同时要保证电缆垂直度和电缆木夹紧固程度，不得损伤电缆。每层吊盘盘面上的电缆有0.3m时，松开吊盘立柱绑扎电缆的棕绳。当6层吊盘下落到井底时，停止吊盘下落。
⑶ 6层吊盘敷设电缆需用的计算
采用6层吊盘敷设电缆必须进行吊盘盘面强度验算、吊盘销轴强度验算、吊盘立柱强度验算、联接螺栓强度验算和吊盘提升钢丝绳破断拉力验算等工程计算，确保施工过程中吊盘受力安全可靠，否则必须对吊盘进行加固或采取安全措施。
⑷ 6层吊盘敷设电缆的主要优缺点
①优点。利用6层吊盘敷设千米深立井井筒内电缆为交叉平行作业，工期短，施工速度比用凿井稳车下放快1倍；施工难度小、安全系数高，没有利用稳车下放电缆时有可能将电缆插入梁内的安全隐患；吊盘、稳车、钢丝绳等均可重复使用，施工成本低；利用4台凿井稳车提升6层吊盘具有可敷设电缆重量大、吊盘下放平稳、电缆敷设垂直度容易保证等优点。
②缺点。该工艺在电缆盘放时全部为人力施工，无法使用机械设备，劳动强度较大；如果电缆设计在梁内则必须更改设计，否则无法施工，而采用稳车下放工艺可不受此限制；采用六层吊盘敷设电缆工艺，施工过程为1～6层盘交叉平行作业，要有较高的管理水平和指挥能力。 （李剑峰）
煤矿配电网10kV开闭所供电可靠性的提高
随着我国电力输、配、变网的全面改造与发展，各地电力系统的开闭所大量增加。大型及特大型煤矿在开采中后期，为了满足煤矿井下采区对供电的要求及保证供电的质量，也会在地面设置10kV或者6kV开闭所，由辅助斜井向采区供电。这是一种比较好的供电方式。为此，中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司供电处研究出了煤矿10kV开闭所增加旁路母线，以提高向煤矿井下采区供电的可靠性的方法。
⑴关于开闭所
开闭所位于电力系统中变电站的下一级，是将高压电力分别向周围的用电单位供电的电力设施。它不仅是配电网底层最基本的单元，更是电力由高压向低压输送的关键环节之一。其特征是电源进线侧和出线侧的电压相同。虽然区域变电站也具有开闭所的功能，但开闭所是区别于变电站而言的。开闭所也指用于接受电力并分配电力的供配电设施，高压电网中称为开关站。中压电网中的开闭所一般用于10kV电力的接受与分配，设有中压配电进出线、对功率进行再分配的配电装置，相当于变电站母线的延伸，可以用于解决变电站进出线间隔有限或者进出线走廊受限，并且在区域中起到电源支撑的作用。中压开关站在必要的时候可与配电室合建。开闭所一般两进多出（常用4～6出），只是根据不同的要求，进出可以设置断路器、负荷开关。开闭所综合系统综合功能在不断增强的同时，其稳定性面临来自多方面干扰的挑战。因为开闭所配电区域中不仅有大电流、高电压等一次设备而且还有低电压、小电流等二次设备。其中一次设备的强电磁将对二次设备，特别是对微机型继电保护形成严重的干扰。开闭所布局设计时除考虑现有的馈线间隔之外，还考虑了后期的需求，两侧各留有4路备用间隔的位置。室内高压电缆线路和控制电缆线路分沟敷设，可以降低相互干扰。在值班室和控制室之间装有设玻璃隔断，这样可便于值班人员实时监控控制室的运行状况。
⑵具有旁路母线的供电系统
煤矿开闭所的供电系统一般采用10kV或者6kV单母线分段。检修开关柜时要将负荷转换为其它开关柜负担，经常使其供电电缆处于短时过负荷状态下运行，供电的可靠性降低。如果增加适量的备用开关柜来解决这一问题，则投资增大。为了解决设备投资与供电可靠性之间的矛盾，中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司供电处提出增加旁路母线的供电方式来解决这个矛盾。
具有旁路母线的结线不但解决了断路器的公共备用和检修备用，在调试、更换断路器及内装式电流互感器，整定继电保护都可不必停电。特别适合用于负荷重要、线路断路器多、检修断路器不允许停电的场合。他们在原有供电系统的基础上增加1路旁路母线和1台旁路高压开关柜，这样便形成了具有旁路母线的10kV或者6kV开闭所供电系统。在正常运行的时候，旁路开关柜合闸，旁路母线充电运行，入井线路与旁路母线的隔离开关处于断开状态。当任意1台高压开关柜需要维护检修的时候，其负荷可以由旁路开关柜代供电来保证供电的可靠性。
⑶用旁路开关代供电的操作
以3#入井线路高压开关柜检修为例，说明用旁路开关代供出线开关时需要要经过以下3个阶段。
①旁路断路器继电保护整定值与被代供的出线断路器继电保护整定值相符。旁路断路器继电保护整定：拉开10kV旁路QF2断路器，将旁路QF2断路器过电流保护整定值改为代供3#入井线路QF4断路器的整定值，合上断路器QF2。
②旁路断路器与被代供的断路器并列运行。将3#入井线路QF4断路器改为非自动：合上3#入井线路 QS11隔离开关，检查确已合上；检查10kV旁路QF2断路器确已代供负荷。这种操作方法称为等电位法，即直接用被代供线路的旁路隔离开关与带电的旁路母线合环。进行这项操作之前要将被代供的断路器改为非自动，以防在操作过程中被代供的断路器意外跳闸而发生带负荷合隔离开关，造成事故。
③被代供断路器退出运行进行检修。将3#入井线路QF4断路器由非自动改为自动，拉开3#入井线路QF4断路器，取下QF4断路器合闸熔断器+FU、-FU对电磁操作机构的断路器，防止拉隔离开关的操作过程中会因某种意外原因而误合闸，此时由旁路断路器代供电。拉开3#入井线路QS9、QS7隔离开关，并检查确已拉开。在QS9隔离开关的断路器侧与QF4断路器的负荷侧之间验明三相无电后，挂上1#接地线1组。在QS7隔离开关的断路器侧与QF4断路器的电源侧之间验明三相无电后，挂上2#接地线1组。这时便可以检修3#入井柜断路器。对于送电的操作，其实质是与停电顺序相反。
⑷增加旁路母线后的效果
中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司经过改造以后的煤矿10kV或者6kV开闭所，由于增加了旁路母线及旁路开关柜，在检修任意1台开关柜时都可以用旁路开关柜代供电，保证向井下采区的供电，其供电的可靠性大为提高，而且成本增加并不多。现场应用实践表明，这是现代煤矿对井下供电的一种可选方案。 （李剑峰）
分布式光纤测温技术在电缆温度监测中的应用
电力行业中高压电缆安全在线监测能有效避免电缆火灾事故的发生，其中温度在线监测是防止电缆火灾、保证电缆系统安全运行的重要手段。传统的测温法是将点式感温装置如热电偶装在电缆重点检测部位，但此法只能对局部位置进行监测，无法对整条线路进行监控。随着光纤应用技术的发展，分布式光纤温度监测系统只需随电缆敷设1根光纤就可提供整条电缆的运行温度，具有无干扰、无辐射、施工简单、安全性高等特点，有效避免高压电缆安全事故的发生，被广泛用于电缆行业。山东省科学院激光研究所、山东微感光电子有限公司总结了青岛供电公司二回三相4km长电缆温度监测工程光缆选择、系统功能和监测情况。该系统温度精度±1℃，距离定位精度±2m，为电缆温度实时监测和输电安全提供了科学依据。
⑴工程概况
青岛供电公司220kV李奥线测温系统安装从浮山后变电站开始，分别向东至李山变电站沿李奥线东段一回三相电缆敷设3根铠装感温光缆，向西沿李奥线西段一回三相电缆敷设3根铠装感温光缆至南京路，站内铺设感温光缆末端用光缆终端盒进行保护处理，现场共6条4km感温光缆对全线路电缆及电缆接头表面温度进行在线监测，测温系统放入浮山后无人值守变电站。
⑵感温光缆的选择
针对电力行业220kV高压电缆的分布式光纤测温的实际工程应用，他们选择低烟无卤阻燃性非金属感温光缆，采用双芯GI62.5/125μm多模光纤。光纤的衰减影响着系统的测量精度和测量范围。按照现场应用的经验，光纤衰减一般控制在0.6dB/km内。由于光缆的直径影响其机械性能，也制约着其导热性，为使光缆在较强的机械性能下拥有较好的导热性能，他们采用填充油膏的光缆结构。此种光缆具有以下优点：采用低烟无卤阻燃型非金属光缆，结构柔软、韧性好、便于施工布放，并且具有更高的安全性；光缆外径小、结构简单、热渗透快、测温响应快；光纤衰减降低，提高系统的测量精度和测量范围。
⑶测温系统精度分析
①温度标定实验。选择相同的感温光缆在室内进行温度标定。分布式光纤拉曼测温系统中的温度标定主要是为了修正斯托克斯光和反斯托克斯光两通路（包括光路和电路）在制作和运行过程中存在的不一致性。采样次数和控温效果对系统精度影响较大，A/D采样次数越多系统精度越高。为此，他们A/D采样次数选择40000次，主机采用“根据设定值自动控制”的控温模式标定。通常温度数据与实际温度的关系为二次多项式关系，即Y=aX2+bX+c（1）。式中，Y为实际温度，℃；X为测量温度，℃；a、b、c分别为拟合系数。
②系统的精度测试实验。a.温度精度实验。温度精度是主机最大测量距离的感温光纤处于恒定均匀的温度下，连续进行50次以上测量所得每个距离点温度数据平均值与实际温度的差值。由于系统存在误差和噪声，感温光纤存在难以校准的温度响应非均匀性，即使整条感温光纤处于恒定均匀的温度下，所测量的每个距离点的温度数据也不一定等于实际温度。因此，测温精度反映了温度测量数据与实际温度的偏差。b.定位精度实验。定位精度为感温光缆对应采样分辨率内位置和温度的对应精度。在实验中，他们分别把长度s1、s2的光缆（A圈与B圈）放入恒温装置中加热，记录A位置L1、B位置L2；从测温软件中读取2个温度峰值最高点处的距离L，2盘光缆之间的间隔ΔL=∣L1-L2∣+（s1+s2）/ 2（2）。根据（2）式可以求得2组光纤间的间隔与实际值比较得到定位精度。在此实验中的定位误差为2m。
⑷6通道4km分布式光纤监测系统功能
①电缆线路实时温度监测。他们根据实际工程现状，沿李奥线路二回三相电缆工程敷设6通道4km光缆线路对整个系统进行温度监测。对6个通道采取轮流监测的方式，轮巡1个周期为64s。由于电缆沟内的环境比较复杂，测得的温度曲线也比较曲折。利用红外热温度计实测电缆沟内几个温度点的温度精度达到±1℃。
②分区设置和报警定位精度。用户可以设置整条光缆的温度分布曲线也可以显示厂区的电缆布线图，查看重点监测区域的实时温度。他们根据现场实际情况，将李奥线东段A相监测光缆分为80个分区，每个分区约50m。由于电缆长期过负荷运行、电缆接头处阻值过大等原因，电缆接头容易升温造成火灾，所以对接头处采用双环形缠绕10m当作1个分区，以便进行重点部位监测。如果有温度异常点则对故障发生所在分区产生报警，并指出准确部位，因此能有效地指导检修工作。报警类型分为高温报警及预警、快速升温报警、差温报警等，确保系统在真正发生故障前报警。除此之外，还可以提供光纤断裂报警、光纤损耗报警。在光缆敷设工程中如果末端光缆断裂，系统在1个扫描周期内产生声光报警，并将信息发送至变电站值守人员手机上。软件界面弹出提示窗口，显示光缆断裂的时间和具体位置，为整条线路的快速维修提供科学依据。
③远程遥控和数据访问。整个分布式光纤测温系统采用三级网络构建方式，通过TCP/IP通讯协议进行远程数据传输和访问。利用本地计算机采集数据并进行保存，通过网络联接可远程监控电缆的运行情况，访问实时温度数据对电缆载流量进行分析，及时排除过热点故障，减少事故的发生，达到真正意义上的无人值守。 （李剑峰）