矿井供电安全与电气设备检修维护

2、10kV 电压直接下井供电 随着井下机械化程度的提高，采掘工作面机组容量的加大，6 kV 供电电压在某些矿井已不能满足要求，特别是一些大型矿井甚至特大 型矿井的出现， 开始采用 10 kV 电压直接下井。 (1)大型矿井。在大型矿井中的表现为： ①可以提高电网输送电能的能力，扩大合理供电 范围。 ②在输送能量一定的情况下，输电所需导线的截面也越小。 (2)中小型矿井。对于中小型矿井，有相当一部分采用 10 kV 电 力系统电源供电，其优点 为： ①减少因设置 35kV／6 kV 变电所而造成的多余容量的初装增容费。 ②减少了年运行 费用。 ③简化了供电系统，减少了电网事故，提高了运行的可靠性。 (3)供电安全措施。井下供电电压越高，电网对地电容、电流越 大，接地电火花能量越大， 人身触电伤亡的危险性及瓦斯、煤尘爆炸 的可能性也越大。因此，采用 10 kV 直接下井， 应遵循的规定为： ①采用的10 kV 矿用电气设备，必须通过指定检验机构的技术鉴定。 ② 10 kV系统投入前，必须按有关规定进行验收、检查、试验。③10 kV 系统投入运行后，必 须按有关规定进行各项试验整定 工作。 ④必须装设 10 kV 单相接地保护、保护接地，并 按有关规定进行各项试验。 ⑤矿用监视屏蔽型橡套电缆间的相互连接及与设备的连接， 必须采用10kV专用的电缆终端。 四、矿井供电系统的类型 根据矿井的井田范围、煤层深度和地质条件，矿井供电系统分为 深井供电系统和浅 井供电系统。煤层深度大于 150 m 时应采用深井 供电系统，小于 150 m 时应采用浅井供 电系统。 (1)深井供电系统。深井供电系统采用三级供电方式，即地面变 电站、井下中央变电所和 采区变电所。从井下中央变电所用高压电缆 将 6 kV 电能送到采区变电所，采区变电所用 变压器将电压降到 1140 V、660 V(或、380 V)，用低压电缆分别送到各个工作面附近的配 电点，再分别送给各动力设备。如果是综采工作面，6 kV 高压经采区 变电所的配电装置 送到工作面附近的移动变电站， 移动变电站将 6 kV电压降低到 1140 V，再分配给各用电 负荷。采区巷道中的照明、 信号由照明、信号综合保护装置供电。
(2)浅井供电系统。当煤层埋藏深度小于 150 m 时，应采用浅井 供电系统。浅井供电系统 不是将 6 kV 电能送至井下中央变电所进行 电能的分配和输送，而是由地面变电所直接将 6 kV 电能送到与采区 变电所位置相对应的地面变电亭，变电亭再将 6 kV 降低到 660 V(或 380 V)，经钻孔向井下采区变电所供电。 五、变压器中性点的运行方式 1．变压器中性点 变压器接入三相正弦交流电。正弦交流电是按正弦规律随时间作周期性变化的电量，其最 大值、角频率、初相角称为正弦交流电的三要素。三相正弦交流电则是频率相同、最大值 相等、相位互差120° 的三个交流电。各相电压相等且对称即 Ua=Ub=Uc。各相对地的绝缘 电阻等相即 ra=rb=rc，可看成是星形负 载，有以下关系：
矿井供电安全与电气设备检修维护
组织单位：机电队
矿井供电安全与电气设备检修维护


第一章 矿井供电安全
第一节：矿井供电系统的安全要求及分类 第二节：井下供电安全 第三节：矿井供电电网保护


第二章 煤矿电气设备检修及维护
第一节：矿用电气设备检查与维护 第二节：矿井电气设备维修操作规程
2
第一章 矿井供电安全
第一节：矿井供电系统的安全要求及分类 第二节：井下供电安全 第三节：矿井供电电网保护
第一节：矿井供电系统的安全要求及分类
(一)、矿井供电系统 矿井供电系统是指由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工 作面配电点按照一定方式相互连接起来的一个整体。 煤矿企业对供电的基本要求 由于煤矿井下特殊的生产条件，为了保证矿工及矿山的生命、 财产安全， 要求供电安全、可靠、经济和技术合理。 (1)供电安全。煤矿井下存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自 然灾害， 自然条件恶劣，生产环境复杂，容易发生触电、爆炸等恶性事故。因此， 必须严格遵守《煤矿安全规程》的规定，采取防爆、防触电、防潮、各种 电气保护等一系列措施，确保煤矿供电安全。 (2)供电可靠。煤矿供电中断，不仅影响产量，而且会因为停电 而停止通 风、排水，从而引发爆炸、水害等各类重大事故的发生，危 及生命财产的 安全，有时甚至毁掉整个矿井。因此，要求煤矿供电可靠，在任何情况下 都必须保证提供一部分的电能，确保矿工及矿井的 安全。 (3)供电技术合理。技术合理性也指保证供电质量好，即供电的 电压、频 率及谐波成分达到一定的技术标准。电压波动范围不超过额 定值的±5％。 (4)供电经济。由于煤矿电气设备耗电量很大、输电功率大，如果设计不 合理会造成许多电能的浪费。因此，在保证安全、提高供电质量的前提下， 力求优化供电系统,合理选型,以保证供电的经济性。
Ua +Ub +Uc=0
因此，0 点称为变压器中性点。中性点对地电位用 U表示。在 正常情况下电源电压对 称、线路负荷对称时，变压器中性点对地电位为零，即 U=O。 2 .变压器中性点的运行方式 变压器中性点的运行方式其实就是变压器中性点与地的连接方式，一般有三种：变压器中 性点直接接地、变压器中性点不接地和变 压器中性点采用消弧线圈接地。 3.变压器中性点直接接地的危害 (1)人体触及一相带电体。在中性点直接接地时，人触及一相带电体时，通过人身的触电电 流远远大于通过人身的安全电流(30mA)， 是非常危险的。 (2)电网一相接地。在变压器中性点直接接地系统中，一相接地即为单相短路．必将产生接 地短路电流及电弧，如果接地点周围瓦斯 浓度在爆炸的浓度范围内，则会引起瓦斯爆炸， 造成更为严重的恶性 事故。 根据以上两种情况的分析． 《煤矿安全规程》第 443 条规定： 严 禁井下配电变压器中性点直接接地。 严禁由地面中性点直接接地的变 压器或发电机直 接向井下供电。
图程度的提高以及工作面电气设备总容量的增加，对井下采区供电提出了新 的要求。 ①采区供电电压已普遍提高，采用 660 V 或 1140 V。 ②为了缩短低压供电距离， 一般使用隔爆移动变电站；为了配合 采煤机组快速推进的需要，广泛采用组合式电气设 备。 ③在采区电气安全方面，广泛采用阻燃移动式橡套屏蔽电缆，使 用了漏电闭锁、有 选择性漏电保护装置，使用照明、信号综合保护装 置和煤电钻综合保护装置。 1．采区变电所的功能 采区变电所是采区用电的中心，其主要功能是：将高电压变为低 电 压，并分配到本采区所有采掘工作面及其他用电设备；同时采区变电所还将部分高压直接 分配给本采区的移动变电站。 2．采区变电所接线方式 (1)采区变电所高压接线方式。其因电源进线路数的不同而异。 ①单电源进线。无高压出 线且变压器不超过两台的采区变电所，可不设电源进线开关。有高压出线的采区变电所， 为便于操作，可设电源进出线开关。 ②双电源进线。双电源进线一般用于综采工作面或 接有下山排 水设备的采区变电所。分两种情况： a．电源进线一回路供电，一回路备用， 两回路均设进线开关， 由于出线及变压器台数较少，母线可不分段． (2)采区变电所低压接线方式。每台变压器的低压侧都装有1台自动馈电开关作为总开关， 并且配有漏电保护装置。对于大容量的采 区变电所，低压侧总馈电开关都采用真空自动 馈电开关，将漏电保护 和其他保护共同形成一个综合保护插件。《煤矿安全规程》第 455 条规定：井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应 装设短路、过负 荷和漏电保护装置。每条低压配出线都设有自动馈电 开关作为配电开关，控制和保护配 出线路；各变压器采用分列运行。 由照明、信号综合保护装置提供照明所需要的 127 V 电 压。所有设备 均采用隔爆型。
二、电力负荷的分类 煤矿电力负荷按用户重要性和中断供电对人身安全或在经济方 面所造成的损失和影 响程度分为三类。 (1)第一类负荷。如果中断供电，会造成人员伤亡、重大设备损用心做事 追求卓越 职 工 培 训 学 校坏，产生巨大经济损失，所以要求供电必须可靠。如主要通风机、主 要提升 机、主要排水设备等。凡第一类负荷都必须由来自不同电源的 双回路供电。 (2)第二类负荷。如果中断供电，会严重减少产量，造成重大经 济损失．应尽量保证可靠 供电。如压风设备、采区变电所等。 (3)第三类负荷。中断供电对生产无直接影响，也不会造成特别 大的经济损失。 根据对煤矿电力负荷的分类，当供电系统出现故障或检修，需要 限制用电负荷时，就能 分轻重缓急，停止对第三级负荷的供电，对第二类负荷全部或部分供电，确保对第一类 负荷的安全供电。 三、矿井供电电压等级 1、煤矿常用电压等级 考虑到经济和技术上的合理性以及统一电气设备的电压定额和 发展趋势，特别制定了 标准电压等级。由于煤矿生产条件的特殊性， 有的应用场合采用了特定的电压等级。 为 了保证煤矿井下供电安全，《煤矿安全规程》对井下各级电压等级进行了具体的规定。 据《煤矿安全规程》第 448 条规定．井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级， 应符合下列要求： (1)高压，不超过 10000V。 (2)低压，不超过 1140 V。 (3)照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超 过 127 V． (4)远距离控制线路的额定电压，不超过 36 V。 (5)采区电气设备使用 3300 V 供电时，必须制定专门的安全 措施。
4.变压器中性点不接地运行方式 图4-6所示为变压器中性点不接地、人触及一相带电体状况。此时电流从电网一相经过人 身入地，再经过其他两相对地绝缘电阻rb、rc和对地电容Cb、Cc对地回到电网。
变压器中性点不接地运行比中性点直接接地运行安全得多，但是如果线路对地 绝缘电阻下降太多或线路对地电容不可忽略，则仍存在一定的危险，因此还必须采 取措施对线路的绝缘进行监视。 随着供电线路的延长，电网对地电容也在增大，由此产生的危害不容忽视。因 此，在变压器中性点不接地系统中必须同时考虑电网电容和绝缘电阻的共同影响， 采取必要的安全措施。
5．变压器中性点采用消弧线圈接地 在电网对地电容电流较大时，即使线路对地绝缘电阻很高，也不能减少通过人身的触电电流， 反而会增加触电电流。为此，可用电感 电流来补偿电容电流。变压器中性点采用消弧线圈接地 就是通过消弧 线圈产生感性电流来补偿电网电容电流的。《煤矿安全规程》第 457 条规定：矿 井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过 20 A。 六、井下中央变电所 井下中央变电所是井下供电枢纽，是电能配送的中心。单一水平生产的矿井设一个井下中央变 电所；多水平的生产矿井，每个水平各设一个井下中央变电所。 1.井下中央变电所的位置 井下中央变电所一般设在井底车场附近、负荷的中央，与水泵房 相连。 井下中央变电所与水泵房硐室最好成直线，在一条水平线上铺 一条相通的轨道，同时为了保证 设备运输的方便。井下中央变电所与井底车场运输巷道开有相通的联巷。如图4-8所示。 2.井下中央变电所的配电范围 井下中央变电所主要向下列设备及地点配电： (1)各采区变电所。 (2)主排水泵房的高压电动机。 (3)井下电机车需要的变流设备。 (4)井下中央变电所通过动力变压器将高压 6 kV 降低到 660 V (或 380 v)，向井底车场及其附近 巷道的低压动力设备供电。 3．井下中央变电所的设备 井下中央变电所主要设备有：高压配电装置，动力变压器，低压 馈电开关．低压电磁启动器， 检漏继电器，照明、信号综合保护装置及照明灯具等。动力变压器至少有两台，保证供电的可 靠性、安全性。对井下中央变电所的设备应加强维修和保养，对运行中的变压 器、高低压配电 装置应定期进行检查、调整，设立设备的 “运行日志” 和定期检查记录、故障记录，设备运转过 程中要坚持巡回检查制度，发现问题及时处理和汇报，使设备经常保持整洁、安全、正常运转。