第一章 矿井供电系统

1.3 井下变电所
1.3 井下变电所
井下中央变电所的高压母线一般都采用单母线分段结线,母线段数与 井下电缆数相对应.每一条下井电缆都通过高压进线开关与一段母线相连, 相邻母线之间装有联络开关.正常情况下联络开关断开,采用分列运行方式, 分别由下井电缆向各段母线的负荷供电.当某条电缆由于故障而退出运行 时,将母线联络开关闭合,由其他电缆保证对负荷供电.
4．供电经济
供电经济是指矿井供电系统的投资、电能损耗及维护费用尽量 少。这就要求合理地确定供电系统，优选质量高、损耗小、价格低 的系统设备，但是必须在满足上述三个要求的前提下，尽量保证供 电的经济性。此外，考虑到以后的发展，在煤矿供电设计时还应留 有扩建的余地。
1.1矿井供电概述
二.供电电压等级
1. 供电线路电压等级取决于供电的功率及供电距离。供电功率 越大，输送距离越远，需要的电压等级越高。这是因为供电功率 越大，线路中的电流越大；距离越远，线路的阻抗越大。从而使 得线路的功率损失和电压损失越大。在功率一定的条件下，提高 供电电压可减少电压及功率损失，提高供电质量和经济性。
1.1矿井供电概述
1.1矿井供电概述
1.1矿井供电概述
为确保安全生产，当供电系统发生故障或检修需要限电时，对三类 负荷可全部停止供电，对二类负荷可部分或全部停电，以确保对一类负 荷的不间断供电。
3．供电质量
供电质量是指供电电压、频率基本稳定为额定值。我国煤矿一般要 求电压允许偏差不超过额定电压的正负5%，频率允许偏差不超过正负 （0.2~0.5）Hz。频率的质量是由发电厂保证的；电压的质量是靠调整 变压器分接头、降低电源内阻抗和输电线路上的电压损失保证的。
目前，我国正进行西北电网750KV输变电示范工程建设，这是目前 亚洲最高电压等级的输变电工程。国内的厂家已经能够生产交流750KV 的输变电设备，这标志着我国在这一领域已经达到世界先进水平。另外 我国也有几条大功率、超高压的直流输电线路已投入运行，其中包括三 峡—常州500KV直流输电工程。
2)煤矿常用电压等级
1.1矿井供电概述
直流： 250V（500V）井下架线式电机车的用电电压。 110V (220V) 地面变电所直流操作、继电保护的直流电源和大型 提升机控制系统的电源。
3．10KV电压下井的特点
20世纪80年代初，随着煤矿采掘机械化的发展和生产率的大幅度 提高，我国和世界其他先进产煤国均出现了很多大型甚至是特大型矿 井，井下用电负荷增幅很大，原来6KV的供电电压已不能满足要求， 因此开始采用10KV电压下井。 10KV电压下井提高了供电的经济性并增加了供电范围。针对不同的 井型，其优点有以下几个方面： 1)大型矿井 （1）降低高压电网的电能损耗。由于10KV输电比6KV输电的电能损 耗小，同时也没有10KV/6KV变压器的损耗，所以，降低了高压电网 的电能损耗。 （2）减小下井电缆截面。由于电压越高，电流就越小，输电所需导 线的截面也越小，10KV输电下井电缆截面比6KV下井电缆截面减小 约一半。
2.电压等级
1)国家规定的电压等级 交流： 低压 24V、36V、127V、220V、380V。 高压 3kv、6KV、10KV、35KV、63KV、110KV、154KV、 220KV。 超高压 330KV、500KV、750KV。 直流： 110V、220V、250V、500V。
1.1矿井供电概述
1.2矿井供电系统
二、浅井供电系统
浅井供电系统适用于煤层埋葬较浅且井下负荷较小的中、小型矿 井。图1—3为一个较典型的浅井供电系统。
1.2矿井供电系统
我国浅井供电主要有以下三种方式： （1）井底车场及其附近巷道的低压用电设备，可由设在地面变电所 配电变压器T4、T5的低压母线引出的低压电缆通过井筒送到井底车场配 电所供电。井下架线电机车所用的直流电源，可由地面变电所整流后用 电缆沿井筒送到井底车场配电所获得。 （2）当采区负荷不大且没有高压用电设备时，采区用电地面由变电 所经高压架空线路，将高压电能送到设在采区上方的地面变电所或变电 亭，然后把电压变为660V或380V后，用低压电缆经钻孔送到采区配电 所，由采区配电所再送给工作面配电点和低压用点设备。 （3）当采区负荷较大或有高压用点设备时，用高压电缆钻孔将高压 电能送到井下采区变电所，然后变压给采区负荷供电。在浅井供电系统 中，为防止受到钻孔孔壁塌落的挤压，电缆应穿钢管敷设。 采用浅井供电系统，可节省昂贵的井下高压电气设备和电缆，减少 井下变电铜室的开拓量和触电的危险，比较经济、安全。其不足之处是 需钻孔和敷设钢管，且钢管不能回收。 矿井究竟采用哪种供电方式，应根据具体情况比较后确定。
1.2矿井供电系统
由矿井的各级变电所、各电压等级的配电线路共同构成了矿井供电 系统。对矿井的供电一般采用两种典型方式：深井供电系统和浅井供电 系统。
一.深井供电系统
当煤层埋葬较深、井田范围较大、井下用电量较大时一般采用深井供电 系统。其特征为：由地面变电所、井下变电所和采区变电所构成三级高 压供电。图1—2为典型的深井供电系统。 （1）地面变电所的电源为双回路，电源进线电压为35KV，经主变 压器将电压变为6KV或10KV，再经6（10）KV母线将电能分配给地面 各高压用电设备，其中一、二类负荷分别由两段母线供电；并用双回路 高压电缆通过井筒向井下中央变电所供电。地面变电所还设有低压变电 器，将6（10）KV电压变为380V/220V向地面低压动力及照明负荷供电。
3.井下中央变电所的硐室与设备布置
井下中央变电所的硐室布置应符合《煤矿安全规程》中有关井下机 电硐室的规定,满足防火,防水和通风的要求. 为了防火,硐室应采用砌碹,并装设向外开的防火铁门,铁门敞开时不 得防碍巷道交通,铁门上应装有便于关严的通风孔,以便于防火,灭火时隔 绝通风.门内可加设向外开的铁栅栏门,但不得防碍铁门的开闭.这样既能 保证通风,又能防止闲杂人员进入中央变电所.从硐室出口的防火铁门起 5M内的巷道,应砌碹或用不燃性材料支护.硐室内必须设置扑灭电气火灾 的干式灭火器和砂箱.
1.1矿井供电概述
（3）减少设置在风井的35KV/6KV的变电站。多数大型矿井需要从 风井引入下井电缆供给井下采区的负荷，由于供电距离远、负荷大，要 在风井设置35KV/6KV变电站。采用10KV变电站，则可省去设置 35KV/6KV变电站，从而节约了投资，Βιβλιοθήκη 高了供电可靠性。2）中小型矿井
(1)目前的中小型矿井，部分采用电力系统的10KV电源供电。若 利用10KV直接下井，有以下优点： (2)减少因设置变电所而造成的主变压器多余容量的初装增容费。 减少年运行费。其中主要包括主变压器的损耗、多余容量的基本电费、 固定资产折旧及设备大修费用等。 (3)简化供电系统，减少电网事故，提高电压运行可靠性。
1.2矿井供电系统
1.2矿井供电系统
（2）井下中央变电所的分段母线和高压配电箱将6（10）KV高 压电能分配给井底车场附近的高压用电设备和采区变电所，主排水 泵、电机车的变流设备等一、二类负荷分别由两段母线供电。井下 中央变电所设有动力变压器，将6（10）KV电压变为660V或380V， 向井底车场附近的低压动力设备供电；还设有照明变压器综合装置， 将电压变为127V，向井底车场及附近巷道和硐室中的照明设备供电。 （3）采区变电所设置的动力变压器将电压变到660V或380V，通 过低压电缆分送到工作面配电点，再由工作面配电点分送到工作面 及附近巷道的各用电设备，配电点还没有煤电钻变压器综合装置将 电压变为127V，向工作面的煤电钻供电。采区变电所及附近巷道中 的照明设在采区变电所中的照明信号综合装置等供电。若采区内有 综合工作面，6KV（10）KV电能由采区变电所中的高压配电箱配送 到工作面附近平巷的移动变电站将电压变为1140V，再送到工作面 配电点。
交流： 35KV 地面变电所的电源进线电压。 10KV 地面变电所的电源电压或下井电压及大型设备的动力用电电压。 6KV 目前煤矿大型设备的主要动力用电电压及井下电压。 3.3KV 大型综采工作面及高产高效工作面的动力用电电压。 1140KV 一般综采工作面的常用动力用电电压。 660V 井下采掘运等设备的动力用电电压。 380V 地面低压动力或小型矿井井下的动力用电电压。 220V 地面照明或单相电器的用电电压。 127V 井下电钻、照明及信号装置的用电电压。 36V 矿用电器控制回路常用电压。
1.1矿井供电概述
(3)简化供电系统，减少电网事故，提高电压运行可靠性。 经过运行考核，充分肯定了10KV电压下井的安全可靠性及可行性， 并且在《煤矿安全规程》中明确规定：“高压不超过10000V”。但 由于电压的升高，增大了安全隐患,所以我国在《煤矿安全规程执行 说明》中作出了明确规定： （1）采用的10KV矿用电气设备，必须通过部级技术鉴定； （2）10KV系统投入运行前，必须按有关规定进行验收、检查、试 验； （3）10KV系统投入运行后，必须按有关规定进行各项试验及整定 工作； （4）必须装设10KV单项接地保护、保护接地，并按有关规定进行 各项试验； （5）10KV纸绝缘电缆的连接，应使用环氧树脂浇注的接线盒； （6）10KV/6KV矿用监视屏蔽型橡套电缆的相互连接及其与设备的 连接，必须采用10KV专用的电缆终端。
1.1矿井供电概述
三、煤矿供电电源
煤矿供用电源一般来自电力系统，只有尚未建成电力系统的地区才由 地方发电厂或自备电厂供电。 电力系统是指由发电厂、各级变电所、输电线路组成的整体。典型的 电力系统如图1—1所示。 电力系统一般包括两个或更多个的发电厂，各发电厂之间通过变电所 以输电线路线路相连，称为并网，以便互为备用，保证供电可靠，并可合 理地调配各发电厂的负荷。
1.1矿井供电概述
发电厂发电机的输出电压目前尚不超过26KV，而一般用电负荷距离 发电厂较远，故需要在发电厂中设置升压器，将电压升高后再进行远距 离输电，以保证供电质量和降低供电损耗。 变电所根据输电距离和容量不同可分为区域（枢纽）变电所、地方 变电所、矿井地面变电所。电力系统内有多个电压等级，以保证经济合 理地供电。 对煤矿系统的供电，应根据其附近的电源和煤矿的具体情况而定。 为保证供电可靠，《煤矿安全规程》规定：矿井应有两回路电源线路。 当任一回路发生故障而停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。 矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源 应采取分列运行方式（即两回路电源独立供电，互不连接），一回路运 行时另一回路必须带电备用，以保证供电的不间断性。