电铲和拉铲通过随设备移动的拖曳电缆从配电开关房获取中压（MV）电力。该电缆包含屏蔽动力线芯、接地导体以及通常配备的接地监测导体，且必须经受住拖曳、卷绕和反复接头的考验。
一份来自矿山安全与健康管理局（MSHA）的2006 年事故报告描述了亚利桑那州一座露天煤矿中的此类供电系统。在那里，一名电工在对拉铲已闭锁的拖曳电缆进行故障排查时，由于机载断路器被同时合闸，约 23 kV 电力通过拉铲变压器反向送入电缆，导致该电工触电身亡。
本指南对比了两个设计系列。我们的 Type SHD-GC 数据表引用了绝缘电缆工程师协会（ICEA）标准 S-75-381。我们的 (N)TSCGEWÖU 型电缆数据表引用了 DIN VDE 0250-813，这是一项同时带有德国标准化学会（DIN）和德国电气工程师协会（VDE）编号的德国标准。
根据美国联邦法规法典（CFR）第 30 编，Part 77涵盖露天煤矿以及井工煤矿的地表作业区域；Part 56涵盖露天金属与非金属矿山。
核心要点
- 一份针对美国矿业局（USBM）的委托研究报告指出，1980 年美国露天矿采购的绝大部分矿用电力电缆为 Type SHD-GC。
- 根据 30 CFR 77.803，美国露天煤矿的高压电阻接地系统必须配备故障安全型接地监测回路，或有效性不低于其的经核准装置。
- 美国金属和非金属露天矿多余的电铲电缆必须存放在电缆浮桥中或机载卷筒上，或采取其他保护措施，见 30 CFR 56.12039.
- 秘鲁要求在投入使用前由合格人员对永久性拖曳电缆接头的连续性和绝缘性能进行测试，见 Art 363 g).
- 在西澳大利亚（WA），regulation 641E要求矿山运营方确保拖曳电缆与卷筒电缆包含一根在接地回路断开时能切断供电的导引芯。
电铲和拉铲如何获取电力
在 MSHA 2006 年报告所描述的系统中，电力通过变电站、配电开关房、接线箱和拖曳电缆送达拉铲。69 kV 电源向一座 10 MVA 变电站供电，变电站输出 23 kV 电阻接地回路。
在同一份报告中，开关房装有两台 25 kV 真空断路器和一个导引线接地监测监控装置，用于监测通往拉铲机架的接地导体。接线箱在约 7,500 feet（约 2.3 km）的线路上间隔约 1,500 feet（约 460 m）布置，以便根据需要增加或拆卸电缆。在机载端，集电滑环向两台 5,000 kVA 变压器供电，将 23 kV 降压至 7,200 V，供 1,000 horsepower 电动机使用。
一份针对 USBM 的1980 年现场调查涵盖了 19 座煤矿、29 座金属和非金属矿以及 2 座砂石矿。运行电压从 2,400 V 到 22,900 V 不等，最常见的是 4,160 V 或 7,200 V。电动收线卷筒在大型电铲、拉铲和炮孔钻机上最为普遍。
在美国金属与非金属露天矿中，30 CFR 56.12039对通往电铲、起重机及类似设备的多余拖曳电缆作出了规定。多余电缆必须存放在电缆浮桥中或安装在机载卷筒上，否则必须采取其他措施防止机械损伤。秘鲁矿山安全法规DS 024-2016-EM在 Art 360 h) 中规定了相同的选项。
1972 年 5 月美国露天矿中，一台电铲向自卸车装载物料，坑底盘绕着拖曳电缆；档案记录将该设备称为拉铲。照片由 Lyntha Scott Eiler 为美国 EPA DOCUMERICA 项目拍摄，美国国家档案和记录管理局（NARA 544165），公有领域，来源于 Wikimedia Commons，经裁剪。
SHD-GC：ICEA 设计规范
正如一份1980 年 USBM 研究所描述的那样，SHD-GC 是一种具有分相屏蔽动力线芯、接地导体和接地监测导体的矿用电力电缆。ICEA 标准文件页面将我们数据表所引用的标准 S-75-381 与美国电气制造商协会（NEMA）的 WC 58 联合列出。它们的共同标题是《用于矿山及类似用途的移动式与馈电电力电缆》（Portable and Power Feeder Cables for Use in Mines and Similar Applications）。
我们的SHD-GC 电缆数据表列出了适用于移动矿山机械（包括电铲、拉铲和挖泥船）的 2、5、8、15 和 25 kV 电压等级。每个相导体采用镀锡铜的柔性绳绞线芯，外包螺旋缠绕的半导电带。耐热、耐潮和耐臭氧的乙丙橡胶（EPR）绝缘层位于半导电带和复合纤维/铜丝编织屏蔽层之下。
与相线平行布置的是两根接地导体和一根带有黄色聚丙烯绝缘的接地监测导体。护套采用重型或特重型等级的增强氯化聚乙烯（CPE），或特重型热塑性聚氨酯（TPU）。最小弯曲半径为 6 x overall diameter（OD），最高导体工作温度为 90 °C。引用的标准包括 ICEA S-75-381 / NEMA WC 58 以及加拿大的 CAN/CSA-C22.2 No. 96。
(N)TSCGEWÖU：DIN VDE 0250-813 设计规范
我们的 (N)TSCGEWÖU 型电缆（亦写作 NTSCGEWOEU），从 (N)TSCGECEWÖU 到 (N)TSCGEH3S，在其数据表上均引用了 VDE 0250 Part 813。DIN Media将 DIN VDE 0250-813 列为 1985-05 版本，状态为现行（Current），标题为《电力装置用电缆、电线和软线；拖曳电缆》（德语 Leitungstrosse）。
我们的(N)TSCGECEWÖU 页面描述了用于矿山供电的分相屏蔽系列电缆，每个动力线芯上的镀锡铜丝编织层兼作屏蔽和保护接地。额定 3.6/6 kV 至 12/20 kV 的红色基础版本不含接地监测导体，适用于矿山固定或半柔性配电。
对于拉铲和电铲，拖曳电缆和卷筒电缆为黄色 -ATB 和 -GCC 版本，均带有防扭编织层。-GCC 版本增加了一对铜接地芯和一根用于接地连续性监控的铜接地监测芯。数据表测试电压对于 1.8/3、3.6/6、6/10、8.7/15 和 12/20 kV 额定值分别为 6、11、17、24 和 29 kV。
我们的NTSCGEWÖU 卷筒电缆针对拉铲、挖掘机和其他大型土方机械，电压范围从 1.8/3 kV 至 12/20 kV。红色橡胶护套内部包含三个电场控制相线芯、三分割保护接地和防扭编织层。
我们的(N)TSCGEH3S 页面描述了用于电铲和拉铲的聚氨酯（PUR）护套中压（MV）拖曳电缆。其自发光版本在透明护套下增加了通电电致发光元件，在低至 -50 °C 时仍保持柔韧。
我们的(N)TMCGETMPU 页面未指明具体电缆标准，描述了用于电铲、拉铲、挖泥船和钻机上连续卷绕的圆形三芯电缆。与 SHD-GC 类似，它包含两根接地导体和一根绝缘接地监测导体。
中压（MV）拖曳电缆设计对比
SHD-GC、(N)TMCGETMPU 和 -GCC 版本带有接地监测导体，(N)TSCGEH3S 带有导引导体，护套和弯曲半径各不相同。表格数值来自我们的数据表和产品页面。
- 特性：参考标准 — SHD-GC: ICEA S-75-381 / NEMA WC 58 ——(N)TSCGECEWÖU-ATB / -GCC：VDE 0250 Part 813 ——(N)TMCGETMPU：页面未给出 ——(N)TSCGEH3S：基于 DIN VDE 0250-813
- 特性：电压等级 — SHD-GC: 2, 5, 8, 15 and 25 kV ——(N)TSCGECEWÖU-ATB / -GCC：-ATB: 3.6/6 to 12/20 kV; -GCC: 1.8/3 to 12/20 kV ——(N)TMCGETMPU：6/10, 8.7/15 and 14/25 kV ——(N)TSCGEH3S：3.6/6 and 6/10 kV（发光型数据表）
- 特性：相屏蔽 — SHD-GC: 半导电带与复合纤维/铜丝编织层 ——(N)TSCGECEWÖU-ATB / -GCC：每线芯铜丝编织，兼作保护接地 ——(N)TMCGETMPU：半导电导体与绝缘屏蔽 ——(N)TSCGEH3S：半导电层
- 特性：接地或地线 — SHD-GC: 两根接地导体 ——(N)TSCGECEWÖU-ATB / -GCC：线芯编织层；-GCC 增加两根铜接地导体 ——(N)TMCGETMPU：两根柔性接地导体 ——(N)TSCGEH3S：分割接地导体，半导电橡胶
- 特性：接地监测或导引 — SHD-GC: 黄色绝缘接地监测导体 ——(N)TSCGECEWÖU-ATB / -GCC：铜接地监测导体（-GCC） ——(N)TMCGETMPU：绝缘接地监测导体 ——(N)TSCGEH3S：EPR 绝缘导引导体
- 特性：护套 — SHD-GC: CPE or TPU ——(N)TSCGECEWÖU-ATB / -GCC：黄色耐磨橡胶；两者均具有聚酯防扭编织层 ——(N)TMCGETMPU：特重型 TPU ——(N)TSCGEH3S：PUR；发光版本为透明橙色
- 特性：最小弯曲半径 — SHD-GC: 6 x OD ——(N)TSCGECEWÖU-ATB / -GCC：固定敷设 6 x OD，弯曲移动 10 x OD（两者） ——(N)TMCGETMPU：固定敷设 4 x OD；卷筒或自由弯曲 7.5 x OD ——(N)TSCGEH3S：固定敷设 6 x OD；移动使用 10 x OD
如下图所示，对于我们 SHD-GC 3 x 4/0 美国线规（AWG）电缆，其外径从 2 kV 时的 58.7 mm 增加到 25 kV 时的 88.9 mm。对于相同规格，较高电压等级在 6 x OD 条件下需要更大的卷筒和滑轮。
我们数据表上 SHD-GC 3 x 4/0 AWG 结构在各电压等级下的外径：2 kV 为 58.7 mm，5 kV 为 63.5 mm，8 kV 为 69.8 mm，15 kV 为 77.5 mm，25 kV 为 88.9 mm。按照数据表中 6 x overall diameter 的最小弯曲半径计算，分别约为 352 mm、381 mm、419 mm、465 mm 和 533 mm。来源：我们的 SHD-GC 数据表，获取于 2026 年 10 月。
图表数据（手机端可读）：
- 2 kV: overall diameter 58.7 mm；最小弯曲半径约 352 mm。
- 5 kV: overall diameter 63.5 mm；最小弯曲半径 381 mm。
- 8 kV: overall diameter 69.8 mm；最小弯曲半径约 419 mm。
- 15 kV: overall diameter 77.5 mm；最小弯曲半径 465 mm。
- 25 kV: overall diameter 88.9 mm；最小弯曲半径约 533 mm。
数值适用于我们数据表中的 SHD-GC 3 x 4/0 AWG 结构。最小弯曲半径按 6 x overall diameter 计算；这些是半径数值，而非卷筒直径。
接地监测：法规要求
美国露天煤矿和西澳大利亚州法规要求进行接地监测或接地连续性监控，秘鲁允许替代方案，而 Part 56 没有类似 77.803 的接地监测监控规则。
Part 77：美国露天煤矿
- 77.803:高压电阻接地系统需要故障安全型接地监测回路，或有效性不低于其的经批准装置，在接地线或接地监测线断开时断开断路器。
- 77.803-1:接地监测回路电压不得超过 96 volts。
- 77.804(a):电阻接地系统中的高压拖曳电缆需要每个动力导体周围有金属屏蔽层、截面总和至少为动力导体截面一半的接地导体，以及一根绝缘接地监测导体。
- 77.805(a)(4):在使用导引监测回路时，耦合器必须先断开接地监测导体，最后断开接地导体。
- 77.800-1:断路器测试（至少每月一次）在使用监控的情况下必须包括断开接地监测连续性测试。
我们的 SHD-GC 数据表列出了每个相线上的金属屏蔽层在每个相线上以及一根绝缘接地监测导体。-GCC 数据表列出了铜接地监测导体，但未标明其是否绝缘，而基础版 (N)TSCGECEWÖU 则不含该导体。我们的 (N)TMCGETMPU 和 (N)TSCGEH3S 页面仅列出了半导电相屏蔽。对于任何设计，订购时均需核对所选规格的全部三个 77.804(a) 要素，包括接地导体截面积。外置接地监测导体必须至少为 No. 8 AWG（约 8.4 mm²），且绝缘额定值至少为 600 volts，根据 77.804(a).
Part 56：美国金属与非金属矿山
Part 56 则要求对使用拖曳电缆的移动设备进行机架接地或提供等效保护，见 56.12027。接地系统必须在安装、维修和改装后立即进行连续性和电阻测试，随后每年测试一次，见 56.12028.
西澳大利亚与秘鲁：接地连续性
在西澳大利亚（WA），r 641E(b)要求矿山运营方确保拖曳电缆与卷筒电缆包含导引芯，r 641F 要求具备接地连续性监控，在接地导体断开时自动切断供电。WorkSafe WA 指南建议在发生故障后手动复位，并要求露天作业每三个月测试一次，采石场、挖泥船和地下矿山每月测试一次。
根据秘鲁的 Art 363 a)，40 horsepower 以上的露天钻机、电铲和空压机需要具备电源侧接地导体监控的接地故障保护。作为替代方案，可以使用等效容量的外部接地导体将设备与接地网联结。在可行的情况下，对地放电不得超过 100 volts。
台架上电缆的操作与保护
保护台架上的电缆免受移动设备碾压，带电操作时应使用绝缘用具。在美国露天煤矿中，77.604要求拖曳电缆得到充分保护，免受移动设备的损坏。根据 77.606，只有佩戴防护绝缘橡胶手套的人员才可以操作超过 660 volts 的带电拖曳电缆（Part 77 将其称为中压和高压）。对于高压电缆，77.606-1要求使用额定耐压至少 20,000 volts 的电工手套。
在金属和非金属矿山，56.12005禁止移动设备在动力电缆上行驶或在电缆上拖拽重物，除非电缆已正确架桥过渡或得到保护。相地电压超过 150 volts 时，带电设备仅能使用绝缘雪橇或吊索移动带电电缆，见 56.12014。人工移动需使用绝缘钩、绝缘钳、绝缘绳或绝缘吊索，除非采取其他提供适当保护的方法。该规则依然允许机械在电缆机械固定且与设备绝缘时拖动其自身电缆。
MSHA 的拉铲培训模块指出，仅可使用铲斗通过吊索挪运电缆，且应分多道环形收拢电缆，而非拉动长段电缆。秘鲁的 Art 271 e)要求操作拖曳电缆的人员必须使用绝缘橡胶手套或绝缘钩。
在粗糙地面上拖动电缆会磨损护套，造成岩石划伤甚至扭结，1980 年 USBM 研究发出了警告。该研究将多数矿区电缆损坏归咎于尼龙绳和小半径设备，并建议使用保持最小半径的“D”形环或托架进行提升。
一份 2020 年 MSHA 报告描述了佐治亚州一座露天砂矿中发生的致命事故（供电为 4,160 V 挖泥船供电）。在矿工重新布置排砂管线时，推土机碾压损坏了通往挖泥船的多余拖曳电缆。MSHA 援引了 56.12039(c)：该多余电缆露天敷设在水塘岸边，未采取机械防护措施。
履带式排土机（吊具）上的机载电缆卷筒，供电电缆沿地面敷设。照片：“Kabeltrommel für das Elektrokabel, über das der Absetzer 761 für den Betrieb mit Strom versorgt wird”，作者 Smokeyharry，CC BY-SA 4.0，来源于 Wikimedia Commons，经调整尺寸。
电缆接头与修补
受损的拖曳电缆可以制作接头，前提是接头恢复其机械强度、绝缘、密封和连续性。在美国露天煤矿，77.602要求永久接头具有足够的机械强度、导电性、绝缘性能、防潮密封，并经过硫化或以其他方式与外护套紧密结合。高压电缆中的接头还必须保持所有部件的连续性，见 77.804(b)。硫化是 1980 年 USBM 研究.
在金属与非金属矿山，56.12013涵盖永久接头与修补（包括接地导体）。它们必须具备机械强度，其导电性和抗损伤能力接近原始状态，绝缘性能至少与原始状态相当，并具备防潮密封以及与护套的良好结合。
秘鲁的 Art 363 g)增加了测试要求：合格人员必须在投入使用前测试每个永久接头的连续性和绝缘性能。维修和测试记录须保存在生产单元。
智利矿山安全规程 DS 132要求每次电缆维修均如实恢复导电性、绝缘和保护套（Art 423）。根据 Art 466，接头需要采用焊接或机械连接器，其强度或导电性不得低于导体本身，并具有与绝缘较好导体相当的绝缘。
在 2020 年 MSHA 案例中，对接头损坏挖泥船电缆的人员均非持证电工，其接头导致相序颠倒。矿山总监在 4,160 V 电气柜内纠正该错误时身亡，MSHA 发现进线电源未断电且未闭锁挂牌。
智利、秘鲁和西澳大利亚的拖曳电缆规定
智利、秘鲁和西澳针对结构、检查、操作和文件补充了各自的拖曳电缆规定。智利的 DS 132（2004 年发布）要求向电铲、起重机、钻机和其他大型机械供电的电缆具备针对该用途的标准化绝缘和保护（Art 262）。电缆不得留置在车辆可能碾压或损坏之处。
Art 265禁止使用不合适的设备移动、敷设或搬运电铲和钻机馈电电缆或其他高压电缆。对移动式电缆（如钻机、电铲和起重设备的电缆）进行作业时，必须切断电源并闭锁挂牌（Art 448）。Art 30 要求所有设备和用品均需提供西班牙语技术和操作规范。
秘鲁的 DS 024-2016-EM将中压定义为 1 kV 至 35 kV（Art 7）。根据 Art 271 d)，电铲的接地连接必须保持最佳状态，每天进行检查，并由经过培训、获得授权的电工检查其电气部件和拖曳电缆。Art 363 a) 1 要求移动电力电缆适合设备、其运行需求及制造商建议。
在西澳大利亚（WA），r 641E要求矿山运营方确保拖曳电缆与卷筒电缆符合 AS/NZS 2802:2000，或在地下煤矿符合 AS/NZS 1802:2018。维修和试验必须遵循 AS/NZS 1747:2003。我们的 AS/NZS 2802 页面列出了适用于拉铲、电铲、挖掘机和钻机的 1.1/1.1 kV 至 33/33 kV 卷筒与拖曳电缆。
如何为电铲或拉铲选配拖曳电缆
通过从系统和管辖法规逐步推进到设计、机械操作和文件规范，进行电铲或拉铲拖曳电缆的选型。
- 系统电压与接地方式。 说明标称电压和接地方式；在供电侧，我们的 Type MP-GC系列涵盖固定和半移动路由。
- 管辖法规。 明确法规要求：美国 Part 77 或 56、西澳 r 641E、智利 DS 132 或秘鲁 DS 024-2016-EM。
- 设计系列与标准。 明确 SHD-GC、(N)TSCGEWÖU 型设计，或对于西澳采用 AS/NZS 2802:2000 型及其标准；国际电工委员会（IEC）标准 60502-2（用于固定安装）排除了采矿业电缆。
- 接地监测。 选择内置或外置接地监测导体，确认耦合器先断开该导体，并在适用 77.803-1的场合将回路电压保持在 96 volts 或更低。
- 护套与弯曲半径。 护套匹配工况，卷筒匹配半径：我们的 8 kV SHD-GC 3 x 4/0 外径为 69.8 mm OD，因此 6 x OD 对应的最小弯曲半径约为 419 mm。
- 长度与接头规划。 根据接线箱间距规划长度和接头，约 1,500 feet（约 460 m），如 2006 年 MSHA 案例.
- 卷筒、浮桥或雪橇。 说明电缆是机载电缆卷筒收卷、置于电缆浮桥中还是使用绝缘雪橇移动。
- 试验与文件。 要求按照订购规范提供出厂测试报告，如我们绝缘测试视频中的 2,500 V 绝缘电阻测试，以及针对智利项目的西班牙语规范文件。
常见问题解答
什么是 SHD-GC 电缆？
SHD-GC 是一种具有分相屏蔽动力线芯、接地导体和接地监测导体的矿用电力电缆；我们的数据表对此引用了 ICEA S-75-381 / NEMA WC 58。当年的一份 USBM 研究报告称，1980 年美国露天矿购买的大部分矿用电力电缆是 SHD-GC。
电铲和拉铲使用什么电压？
一份 1980 年 USBM 调查中的 50 座美国露天矿运行电压为 2,400 V 到 22,900 V，最常见的是 4,160 V 或 7,200 V。MSHA 的 2006 年报告描述了一个带有 7,200 V 电动机的 23 kV 拉铲供电回路。Part 77将高于 1,000 volts 的所有电压均视为高压。
接地监测导体是强制性的吗？
对于美国露天煤矿电阻接地系统中的高压拖曳电缆而言是强制性的，根据 30 CFR 77.804(a)的要求，必须配备一根绝缘接地监测导体或外置接地监测导体。Part 56 没有类似 77.803 的接地监测监控规则。西澳运营方必须确保配备导引芯；秘鲁允许采用外置接地导体替代。
受损的电铲拖曳电缆可以制作接头吗？
可以，前提是接头恢复强度、绝缘、防潮密封和连续性。根据 77.602，美国露天煤矿还要求永久接头经过硫化或以其他方式与护套结合。秘鲁要求合格人员在投入使用前对每个永久接头进行连续性和绝缘测试。
SHD-GC 与 (N)TSCGEWÖU 有什么区别？
我们的 SHD-GC 数据表引用了 ICEA S-75-381 并列出了单独的接地和接地监测导体，而我们的 (N)TSCGEWÖU 型数据表引用了 DIN VDE 0250-813。在我们的 (N)TSCGECEWÖU 电缆上，每个相线上的铜丝编织层兼作屏蔽和接地，-GCC 版本增加了接地监测导体。DIN Media将 1985-05 版本列为现行版本。
应如何移动带电拖曳电缆？
使用绝缘设备。在金属和非金属矿山，当由其他设备移动时，相地电压超过 150 volts 的电缆需要绝缘雪橇或吊索，人工移动时需要绝缘钩、钳、绳或吊索，见 56.12014。美国露天煤矿要求在超过 660 volts 时使用橡胶手套，见 77.606.
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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。本指南参考了美国联邦矿山安全规程、MSHA 事故报告与培训资料、美国矿业局研究报告、智利与秘鲁矿山安全法规、西澳大利亚法规与指南、标准目录记录以及 TEBAOFLEX 产品数据表。所引用的产品页面均为 TEBAOFLEX 自身页面；引自监管机构和标准机构的要求描述其适用范围，并不代表对我方产品的认证。
封面照片：“Narva mine rope shovel”，作者 Siim Roov，CC BY-SA 4.0，来源于 Wikimedia Commons，经裁剪。
