斗轮挖掘机（BWE）、排土机（吊具）与堆取料机在移动过程中通过中压（MV）卷筒电缆或拖曳电缆获取动力。卷筒电缆随着设备的行走在卷盘上卷入或放出。我们的起重机卷筒电缆指南介绍了起重机电缆卷筒的基础知识。在矿山中，关于接地连续性、隔离与抗拉张力的规程同样影响着从我们的卷筒电缆系列.
在西澳大利亚（WA），WorkSafe WA 指南将拖曳电缆和卷筒电缆描述为用于移动设备（“例如大型挖掘机、拉铲、堆料机和取料机”）的电力电缆。其列举的卷筒电缆示例是一台铁矿轨道式取料机。新南威尔士州（NSW）的电气工程控制计划实践规范指出，此类电缆在极其严苛的工况下运行且“经常受损”。该规范补充道，它们目前为高达 22 kV 电压等级的设备供电。
核心要点
- 西澳第 641E 条规程要求非地下煤矿的卷筒电缆必须符合 AS/NZS 2802:2000 标准。每根电缆都需要一根导引芯，以便在接地回路断开时切断电源。
- 在昆士兰州的非煤矿山中，Mining and Quarrying Safety and Health Regulation 2017 (MQSHR)第 23 条涵盖了堆料机与取料机。其供电必须能够从远离设备的易接近位置进行远程切断。
- 我们的(N)TSCGEWÖU-ATB 数据表（参见NTSCGEWÖU 卷筒电缆页面）列出 95 mm² 电缆在 30 °C 地面敷设时的额定载流量为 301 A。卷筒上缠绕三层后，该值降至 147 A。
- 扁平设计适用于单平面缠绕，因为我们的扁平 MV 中压卷筒电缆数据表不允许承受扭转。
- DIN VDE 0168:2023-09来自德国 DIN 和 VDE 标准组织，规范了露天矿、采石场及类似工程中电气装置的安装架设。
斗轮机（BWE）、排土机（吊具）与堆取料机的取电方式
斗轮挖掘机（BWE）、排土机（吊具）与堆取料机通过机载卷筒卷绕或在机后拖曳的柔性电缆获取 MV 中压电能。发表于 1983 年的一篇德国行业期刊文章（总结于美国能源部检索的一份文摘）中描述了一台总功率达 12,700 kW 的斗轮挖掘机。其供电设计为 30 kV，在变压器与开关柜内降压转换至 6 kV、500 V、220 V 和 110 V。带式输送机配备了九台驱动装置，每台在 6 kV 下功率高达 1,120 kW。
波兰国家矿业局（WUG）于 2018 年 8 月发布的一份通报描述了一座露天褐煤矿，其中斗轮挖掘机与履带式转载输送机配合协同作业。该输送机将剥离物料转运至皮带输送机上，通报中将斗轮挖掘机、皮带机与排土机（吊具）统称为单一连续作业线。下图展示了另一座矿山中的排土机（吊具）。
波兰某褐煤矿中正在排弃覆岩的排土机（吊具），非 WUG 通报中所涉矿山。摄影："Zwałowarka 15 400 - Chabielice"，作者：Krzysztof Wiśniewski，CC BY-SA 4.0，来自 Wikimedia Commons，已调整尺寸。
WorkSafe WA 指南对这两种电缆类型进行了对比。卷筒电缆频繁地在卷筒上卷绕和放出，正如在铁矿取料机上那样。而拖曳电缆则随着设备在地面拖移，例如煤矿拉铲或选矿砂移动式加工厂。
我们的堆取料机卷筒电缆视频将黄色低压（LV）(N)SHTÖU-J 样品与通过自带电缆卷筒供电的斗轮堆取料机原理动画相结合。正如页面所述，中压（MV）卷盘回路需要选用 MV 中压卷筒电缆。
单螺旋式卷筒与圆柱形多层卷筒
卷筒类型决定了电缆的弯曲方式以及容缆长度的缠绕排列。在单螺旋式卷筒上，各圈电缆在同一垂直平面内依次重叠缠绕。因此，卷绕直径随着电缆的收卷或放卷而实时变化。
一项2017年研究对起重机电动单螺旋卷盘进行了分析，发现存在多个变化参数，“主要是转动惯量的变化以及盘绕电缆直径的变化”。作者指出，为了对驱动机构进行选型设计，设计人员需要计算“作为盘绕电缆函数”的电机转矩。
圆柱形卷筒则具有较宽的卷盘筒体。电缆各圈横向并排排列在卷筒宽度上（如封面照片中保留的斗轮机所示），随着收纳电缆长度增加而逐层向上堆叠。
我们的 R-(N)TSCGEWÖU 数据表专为露天矿挖掘机等大型物料搬运机械编写，涵盖重型卷绕工况下的单螺旋卷盘与圆柱形多层卷筒。而我们的扁平电缆适用范围相对受限：其产品页面将其限制在单平面弯曲，且数据表明确规定不允许承受任何扭转。
卷盘机械上两种卷筒类型的对比示意图。在单螺旋式卷筒上，各圈电缆在单一平面内依次叠放，卷盘外径随收放线而变化。在圆柱形卷筒上，各圈电缆沿较宽的筒体并排排列并逐层叠加。非按比例绘制。
卷筒类型对比（移动端适配）：
- 单螺旋式卷筒：电缆在单一平面内重叠堆积；卷绕直径随电缆收放而变化。
- 圆柱形卷筒：电缆沿筒体并排排列，并自下而上逐层缠绕。
圆形与扁平中压卷筒电缆
圆形 MV 中压卷筒电缆能够适应 S 形路径、双平面弯曲和扭转应力，而扁平电缆则适合单一平面内的卷绕，正如我们扁平电缆页面所介绍的那样。我们 MV 系列中的这两种设计均采用带有半导电电场屏蔽控制的乙丙橡胶（EPR）绝缘。
下表列出了我们产品数据表和产品页面中的技术参数，包括AS/NZS 2802 页面上的 Type 450 电缆。“未说明”表示原资料未提供相应数值。
- 特性：数据表中的额定电压范围 ——圆形 NTSCGEWÖU：1.8/3 kV 至 18/30 kV ——扁平 (N)TSFLCGEWÖU：3.6/6 kV；规格表亦涵盖 6/10 kV — AS/NZS 2802 Type 450: 3.3/3.3 kV 至 33/33 kV
- 特性：地线与导引芯配置 ——圆形 NTSCGEWÖU：地线分为三部分；导引芯未说明 ——扁平 (N)TSFLCGEWÖU：每芯外覆分相地线；导引芯未说明 — AS/NZS 2802 Type 450: 两根地线芯与一根导引芯
- 特性：抗拉载荷 ——圆形 NTSCGEWÖU：持续运行最高 20 N/mm²，加速阶段 30 N/mm² ——扁平 (N)TSFLCGEWÖU：导体承受最大 15 N/mm² — AS/NZS 2802 Type 450: 未说明
- 特性：扭转 ——圆形 NTSCGEWÖU：±25°/m ——扁平 (N)TSFLCGEWÖU：不允许 — AS/NZS 2802 Type 450: 未说明
- 特性：运行速度 ——圆形 NTSCGEWÖU：门架卷绕无限制；超过 240 m/min 请咨询我们 ——扁平 (N)TSFLCGEWÖU：门架卷绕最高 120 m/min — AS/NZS 2802 Type 450: 未说明；适用于低速卷绕与拖曳
- 特性：适用工况 ——圆形 NTSCGEWÖU：挖掘机、拉铲、堆取料机、输送机 ——扁平 (N)TSFLCGEWÖU：起重机、大型移动设备、挖掘机 — AS/NZS 2802 Type 450: 拉铲、电铲、挖掘机、码头起重机、物料搬运
为了向采掘设备提供数据通信连接，我们的HVR-D在圆形 MV 中压电缆中复合集成了 12 或 24 芯光纤。R-(N)TSCGEWÖU 光纤复合版本可提供 6、12、18 或 24 芯光纤。
我们的产品页面仅作为工程设计参考，并非官方认证或符合性证书。各地区监管机构所要求的具体认证须在订单签订时予以确认。
各国采矿电缆标准规范
采矿电缆的选型主要由各国国家标准和矿山安全规程决定，因为国际电工委员会（IEC）关于挤包绝缘 MV 中压电力电缆的标准并未涵盖采矿电缆。IEC 60502-2（2024 年 5 月第 3.1 版）明确排除了用于特殊安装和运行条件的电缆，例如用于“采矿工业”的电缆。
- 德国： 我们的 NTSCGEWÖU 数据表参考了 DIN VDE 0250 Part 813，该标准在 DIN Media 目录中被列为现行的“拖曳电缆”（德语“Leitungstrosse”）标准。DIN VDE 0168:2023-09将其适用的安装范围列明包括可能出现严苛运行环境的采矿机械和皮带输送机系统。我们的数据表将DIN VDE 0298-3（非协调电缆使用指南）列为其安装指导依据。DIN VDE 0298-4给出了推荐载流量，包括软电缆和软线的载流量推荐值。
- 澳大利亚： AS/NZS 2802:2000规范了两类多芯弹性体绝缘及护套柔性卷筒电缆与拖曳电缆。它们适用于露天采矿、非煤地下采矿及一般工业用途，系统额定电压范围为 1.1/1.1 kV 至 33/33 kV。该标准依然现行有效，并出现在新西兰标准局（Standards New Zealand）的一份复审征求意见文件中，涵盖澳大利亚标准局提议复审的发布已逾五年的联合标准。该公开征求意见的起止时间为 2026 年 7 月 8 日至 8 月 12 日。
- 南非： SANS 1520-2:2020涵盖额定电压 3.8/6.6 kV 至 19/33 kV 的矿用高压（HV）柔性拖曳电缆。该标准于 2020 年 9 月 16 日获得批准，并于 2026 年 7 月 23 日重新确认有效。
- 加拿大： CSA C22.2 No. 96:23来自加拿大标准机构 CSA Group，涵盖承受频繁弯曲的便携式电力电缆。其第 5 条涵盖了 5 kV 至 35 kV 采矿及通用多芯圆形电缆，包括 Type SHD、SHD-GC 和 SHD-BGC（对称接地监测）。
卷盘上的电流：分层载流量折减
卷筒上滞留的每一层电缆都会降低其允许载流量。在 30 °C 环境温度下，我们的(N)TSCGEWÖU-ATB 数据表标定 95 mm² 规格电缆在空气中的载流量为 316 A，地面敷设时为 301 A。
卷筒上缠绕一层时降至 241 A，缠绕两至五层时分别仅为 184 A、147 A、126 A 和 114 A。下图绘制了该 95 mm² 规格的数据曲线。
在 30 °C 环境温度下，95 mm² (N)TSCGEWÖU-ATB 中压卷筒电缆的载流量（引自我们的ATB 数据表）：地面敷设为 301 A，卷筒缠绕一至五层时分别降至 241、184、147、126 和 114 A。其他截面规格、环境温度及运行工况下的数值有所不同；请在订购时确认具体电缆的额定载流量。
图表数据（移动端适配）：
- 地面敷设：301 A。
- 卷筒缠绕 1 层：241 A。
- 卷筒缠绕 2 层：184 A。
- 卷筒缠绕 3 层：147 A。
- 卷筒缠绕 4 层：126 A。
- 卷筒缠绕 5 层：114 A。
同一份数据表还列出了环境温度校正系数：40 °C 时为 0.91，45 °C 时为 0.87，50 °C 时为 0.82。根据这两张表格综合计算，45 °C 下缠绕三层的载流量约为 128 A（147 A × 0.87）。智利矿山安全规程DS 132 第 400 条明确禁止在高于制造商标定的电压下使用电气设备，或使其长期承受高于标定值的电流。
美国矿山安全卫生管理局（MSHA）在其Program Information Bulletin P10-20中阐述了卷筒发热问题。该通报发给“地下煤矿或有瓦斯金属及非金属矿山经营者、采矿机械制造商”等人群，而非针对露天矿。发热现象“在三至四层电缆长期滞留在电缆卷筒上时最为明显”。其应对措施包括采用更大截面的电缆、提高工作电压，或在电缆卷筒上仅保留最后一层并将电缆在锚定点附近捆扎固定。
美国矿务局（USBM）于 1989 年的一项研究对来自六种低压（LV）非屏蔽煤矿拖曳电缆的绝缘层进行了长达 10 个月的烘箱热老化测试。其结论支持这样一种“阶段性观点”：在井下实际使用中，电缆早在发生热老化劣化之前很久就已经因机械应力而失效。我们的地下铲运机（LHD）与凿岩台车电缆指南介绍了 1994 年 USBM 关于煤矿梭车电缆卷盘发热的模型研究。
拉力、扭转与电缆锚固
抗拉强度与扭转限值源于电缆数据表，而矿山规程在电缆与机械连接处追加了安全要求。我们的NTSCGEWÖU 数据表允许持续承受 20 N/mm² 的张力，并在加速过程中允许达到 30 N/mm²，相比之下其引用的 DIN VDE 0298-3 规定限值为 15 N/mm²。
扭转限值差异较大：NTSCGEWÖU 为 ±25°/m，R-(N)TSCGEWÖU 为 ±100°/m，而扁平电缆则严禁扭转。来自NTSCGEWÖU与扁平电缆数据表均对 S 形改向规定了 20 × D 的最小间距。对于圆形电缆，D 为电缆外径。扁平电缆数据表给出了应用其弯曲规则的推荐等效直径 D = 1.5 × 电缆高度；请向制造商核实具体扁平电缆规格及排布下的 S 形导向间距。该导向间距并非最小弯曲半径。
根据美国联邦法规（CFR），30 CFR 77.603要求露天煤矿的拖曳电缆必须夹紧固定在设备上。夹紧装置必须保护电缆免受损伤，并避免电气接线承受拉力。秘鲁的DS 024-2016-EM第 363 条 f) 款同样规定，露天矿的拖曳电缆必须牢固固定在设备上以防受损和接线受拉，且仅可通过合适的管接头穿入电气外壳。
智利的 DS 132 第 419 条要求柔性电缆必须避开锋利边缘与运动部件，并防止受到过度拉伸。在西澳，第 641F 条规程中的监测职责同样涵盖其供电电缆可能面临拉力损伤风险的机械设备。
南非的 第 3.26 条规程规定用人单位必须采取合理可行的措施，确保自行式移动机械所使用的电缆卷筒配备断电切断装置。该装置必须在电缆完全放尽前切断电源，在卷筒上至少保留一整圈电缆。如果其他限位措施能够确保设备的行走距离短于所容纳电缆的允许长度，则本条不适用。
接地连续性与电气隔离规程
澳大利亚规程和美国露天煤矿规程规定，除特定除外情形外，当接地通路断开时，卷筒电缆电源必须自动跳闸切断。
西澳大利亚
根据第 641E 条规程，西澳矿山运营者必须确保地下煤矿的每根拖曳电缆与卷筒电缆均符合 AS/NZS 1802:2018，其他矿山符合 AS/NZS 2802:2000。每根电缆还需要配备一根在接地断开时切断供电的导引芯，且其安装与使用须将受损风险降至最低。维修和测试须遵循 AS/NZS 1747:2003。
第 641F 条规程补充了接地连续性监测要求，在接地导体断开时自动切断供电。WorkSafe WA 指南指出，当导引芯发生开路、短路或回路电阻超过预设测试值时，必须促使电源跳闸。跳闸后应保持闭锁状态，直至人工手动复位。露天矿作业的例行测试“应每三个月进行一次”；采石场、地下矿山以及浮式选矿装置以外的挖泥船必须每月测试一次。
昆士兰、新南威尔士与美国
根据昆士兰州 MQSHR（依据Mining and Quarrying Safety and Health Act 1999制定，适用于非煤矿山）第 23 条规定了堆料机与取料机的远程紧急停机切断要求。该条款同样涵盖风险评估确定需要远程断电的其他机械装置。
根据第 28 条，在安全超低压以上采用拖曳电缆或卷筒电缆供电的移动设备，必须配备接地连续性保护。若接地回路断开或电缆插头拔离，必须立即切断隔离电源，并防止意外触碰带电部件。若低压（LV）电缆无中间插头或插座、具备 30 mA 或更小的漏电保护，且动力导体采用分相屏蔽，则可免除该要求。
昆士兰州《2017年煤矿安全与健康规程》（CMSHR）对露天煤矿有单独规定。其第 114 条要求在设备缺乏就地接地系统的场合配备接地连续性监测装置，能够即时切断供电。第 (3) 款包含对应的 LV 豁免条款，第 (4) 款要求在电源侧安装接地故障电流限制装置，使预期接触电压保持在允许限值以内。第 (5) 款规定，若已采取其他充分防护措施防止人员发生间接接触电击，则对 LV 设备免除第 (4) 款的要求。
NSW 规范引用了《工作健康与安全（矿山与石油作业面）规程》第 34(2)(g) 条。采用卷筒电缆或拖曳电缆供电的移动式设备，在电缆发生接地故障时不得通电，且在失去接地连续性时必须自动断电。该规范指出电缆的接地导体“通常是故障电流唯一的返回通路”，并明确接地故障闭锁和连续性监测装置“应符合 AS/NZS 2081 标准”。
在美国露天煤矿中，30 CFR 77.803要求在 HV 高压电阻接地系统上安装故障安全型接地监测电路或同等有效的经批准装置。第 77.804 条对这些系统上的 HV 拖曳电缆的屏蔽层、接地导体和接地监测导体做出了明确规定。我们的电铲与拉铲电缆指南涵盖了上述两项内容。
现场常见故障与事故警示
现场事故记录表明，移动动力电缆和带电检修会造成严重伤害。美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）于 2003 年发布的一份事故审查报告统计了 1990 至 1999 年间美国各类矿山发生的电气事故。在“移动电力电缆（包含卷绕作业）”这一类别中，共记录了 82 起伤害事故，其中 3 起为致死事故。
一份波兰 WUG 通报记录了 2018 年 8 月发生在波兰某露天褐煤矿的一起事故。当斗轮挖掘机在停止运转的输送机旁移动约 20 m 时，一根输送机联锁控制电缆（而非动力卷筒电缆）受损。班组指定的带班负责人擅自在无联锁保护的情况下以应急模式启动作业线，并自行开始维修该电缆。
该人员遭到电击，在同事对其进行心肺复苏后幸免于难。监管机构的初步调查认定，事故原因为其擅自单独在带电状态下维修受损电缆。
NSW 规范警告称，向受损电缆通电可能引发电弧、灼伤、瓦斯或粉尘爆炸以及触电事故。智利的DS 132 第 263 条要求作业人员在每个班次开始前必须严格检查电缆、接头和开关设备。
如何选型与规范斗轮挖掘机或堆取料机卷筒电缆
选型时应先从供电电源参数和适用的法规标准入手，然后将电缆特性与卷筒型式、缠绕层数及机械载荷相匹配。更多采矿设备电缆设计，请参阅我们的矿山与隧道电缆系列页面。
- 系统电压与接地方式： 额定电压、接地系统以及接地故障电流限制。
- 司法管辖区与标准： 所适用的矿山安全规程及引用的电缆执行标准。
- 卷筒类型与缠绕平面： 单螺旋式或圆柱形多层卷筒；扁平电缆仅适用于单平面卷绕。
- 容缆长度与缠绕层数： 卷筒上滞留的电缆长度、缠绕层数以及最高环境温度。
- 行走速度、加速度与张力： 根据数据表核对允许的运行速度与抗拉张力限值。
- 扭转、弯曲与 S 形改向： 允许扭转限值、最小弯曲半径以及 S 形改向间距。
- 导引芯、接地连续性与信号传输： 导引芯、接地监测回路以及所需的光纤或控制线芯组件。
- 改造替换尺寸与测试证明文件： 电缆外径公差窗口及所需的测试文件。在我们的燃煤电厂卷筒电缆替换案例中，某替换招标项目为两款 8.7/15 kV 电缆设计分别设定了 56 至 59 mm 与 62 至 65 mm 的外径窗口。
常见问题解答
斗轮挖掘机采用何种电缆供电？
斗轮挖掘机通过柔性卷筒电缆或拖曳电缆接入中压电源。发表于 1983 年的一篇文摘描述了采用 30 kV 电源并降压转换至 6 kV 及更低电压等级的系统。卷筒型式、容缆层数、抗拉张力与当地规程共同决定了电缆的具体选型。
卷筒电缆与拖曳电缆有何区别？
卷筒电缆专为频繁在卷盘上收放而设计制造，而拖曳电缆则随着设备在地面拖移。WorkSafe WA 指南以铁矿轨道式取料机作为卷筒电缆的应用范例，以煤矿拉铲作为拖曳电缆的应用范例。
卷筒电缆在卷盘上时为何允许载流量更小？
电缆在卷盘上多层缠绕时散热条件恶化，因此其额定载流量显著下降。我们的(N)TSCGEWÖU-ATB 数据表标定 95 mm² 电缆在 30 °C 地面敷设时载流量为 301 A，但在卷盘缠绕三层时降至 147 A。针对井下机械卷盘，MSHA指出当三至四层电缆长期停留在电缆卷筒上时，温升发热最为显著。
何时应选用扁平卷筒电缆？
扁平卷筒电缆适用于在单一平面内卷绕的卷筒，例如单螺旋式卷筒，且运行中不得受到扭转。如果敷设路径存在双平面弯曲、S 形走向或扭转受力，我们的扁平电缆页面建议改选圆形电缆。
堆取料机是否需要具备远程切断供电功能？
在昆士兰州的非煤矿山中，答案是肯定的：MQSHR 第 23 条明确要求堆料机与取料机的供电必须能够从远离设备的易接近位置进行切断。其他司法管辖区，例如西澳大利亚，也分别制定了各自的接地连续性要求。
接地连续性保护需要多久测试一次？
WorkSafe WA 指南指出，露天矿作业应每三个月对接地连续性保护进行一次测试。采石场、地下矿山及浮式选矿处理装置以外的挖泥船必须每月测试一次。该指南还补充说明，在理想状态下，若导引回路状态异常，设备严禁启动。
咨询矿用卷筒电缆
我们的技术工程团队需要了解设备类型、系统电压与接地方式、卷筒型式与尺寸，以及容缆长度和缠绕层数。此外请注明行走速度与加速度、工作环境温度、导引芯与光纤配置需求，以及您所在地区执行的标准规范。请通过我们的联系页面.
关于作者
Jyen 是 TEBAOFLEX的技术与运营工程师，负责公司的在线平台。本指南参考了澳大利亚、美国、智利、秘鲁和南非的采矿法规与监管指南、波兰与美国的事故记录、美国政府研究成果、标准目录记录以及 TEBAOFLEX 产品数据表。文中所引用的产品页面均为 TEBAOFLEX 自有产品；所引述的监管机构与标准组织要求仅说明其管辖范围，并不代表对我司产品的认证或许可。
封面图片："Görlitz - Bagger 1452 - Schaufelradbagger 22 ies"，摄影：Frank Vincentz，CC BY-SA 3.0，来自 Wikimedia Commons，已裁剪。
