煤矿供电系统

（4）单相接地电容电流： 架空线路：I E1=UL/350 ，电缆线路： I E2=UL/10 ; I= I E1+I E2当单相接地电容电流：3～10kV电网约为 30A，2～63kV（35kV）电网约为 10A时， 易产生 断续电弧。断续电弧将在电网产生 L、C 震荡，在系统中产生（３～４）Ｕe的 过电压，可能使绝 缘薄弱处击穿，造成短路故障。
电工是特殊工种，又是危险工种。首先，其作业过程和
工作质量不但关联着其本身的安全，而且关联着他人和周围设施的
安全，电工工作点分散、工作性质不专一，不便于跟班检查和追踪
检查。因此，煤矿电气相关工作人员必须掌握必要的电气安全技能，
必须具备良好的电气安全意识。
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第二章 煤矿供电系统
知识要点： 1.井下特殊的环境； 2.煤矿企业对供电的基本要求； 3.电力负荷的分类； 4.电力系统中性点的运行方式； 5.电力系统额定电压等级； 6.电力网各种结线方式分类。 7.井下局部通风机的供电
全可20靠20、/4/经25 济合理性。
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二、煤矿企业对供电的基本要求
1.供电可靠： 1）要求供电不间断； 2）对重要负荷供电应 绝对可靠：如主排水泵、提升机、通风机、瓦斯泵、压风机、 监测监控等； 3）采用双回独立线路供电。
煤矿井下中断供电会导致通风中断、瓦斯积聚，水泵停开 可能会淹井等严重问题。所以必须保证矿井可靠的供电。
五、煤矿常用交流电压等级及用途
电压(kV)
供电
受电
0.036 0.036
0.133 0.23 0.40 0.69 1.14 3.15 6.3 10.5 38.5
0.127 0.22 0.38 0.66 1.14
3 6 10 35
用途
供电电压等级的确定
井下电气设备的控制回路与局 线路电压高低与输送功率和距
煤矿供电系 统
• 2016年1月
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电力是煤矿企业生产的主要能源，由于井下特殊的环境， 为了减少井下自然灾害对人身和设备 的危害，这就要求我们对煤矿 企业采取一些特殊的供电要求和管理方法。作为一个煤矿企业的技
术人员都应该知道具体的详细情况。
本任务从煤矿井下特殊的环境入手，进一步分析煤矿企业对 供电电源和电压的基本要求、负荷 类型和供电接线方式等，包括井 下和地面煤矿的供电系统。
（4）优缺点： 优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，单相接地时， 运行不允许超过２h，提高供 电的可靠性。 缺点：单相接地时，非接地相对地 电压升高 3倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。
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3）中性点直接接地系统
（1）引入：介绍接线方法（图 1-8） 。
（2）优缺点：（对应中性点不接地）
线路额定电压UN 35kV及以上 10kV及以下 低压照明
电压允许变化范围
5%UN 7%UN +5%UN～-10%UN
4.供电经济 在保证供电安全、可靠，质量的前提下： １）尽量降低基本建设投资; ２）尽可能降低设备、材料、
有色金属的消耗; ３）尽量降低电能消耗和维修费用等。
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三、电力负荷的分类（依据重要性进行分类）
2.变电所所址选择
1）接近负荷中心；
6．井下有些机电硐室和巷道的温度较高，因而使井下电气设备的散热条件较差。
7．采掘工作面的电气设备移动频繁，且经常启动。生产中由于受自然条件变化
的影响，使用 电设备的负荷变化较大，有时会产生短时过载。
8.由于井下地质条件发生变化，及雨季期间，井下有发生突水事故的可能，其出水
量往往为 正常涌水量的几倍甚至几十倍。一旦突然出水，要求排水设备迅速开动，
２．中性点运行方式 １）中性点不接地系统 （1）中性点不接地系统（见图 1-5） （2）优缺点： 优点：单相接地时，线电 压仍对称，不影响供电，提高供电的可靠 性；且接地电流小； 缺点：单相接地时， 非接地相对地电压升高 3倍，易击穿绝缘 薄弱处，造成两相接地短。
（3）适用范围： A.煤矿井下。 B.66kV 及以下高压电网：线电压仍对称。
搬迁、检修或发生短路事故时，都会造成局部通风机的停电
运行。
（2）“关于印发《煤矿瓦斯治理经验五十条》的通知”
（发改能源[2005]457）第四十五条规定：“保证井下局部
通风机的连续供电。局部高低压供电实现双电源供电；采区
变电所或井下中央变电所直供，且做到至少两个电源；采区
变电所分段运行……”。根据这一规定，煤（岩）与瓦斯
优点：单相接地时，其他两相对地电压不会升高。接地电流大，提高
了保护装置的可靠性。
缺点：单相接地时，构成短路，电流大（称为大接地电流系统）。
（3）适用： A．110kV 及以上电压等级的电网上（绝缘只按相电压考虑）。
B．地面 380/220V 三相四线制供电系统，获得两种电
压2等020级/4/。25
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1.一类负荷（一级负荷） 1）定义：凡因突然中断供电可能造成人身伤亡或重大设备损 坏、造成重大经济损失或在政治 上产生不良影响的负荷。 2）举例：主排水泵、提升机、通风机、瓦斯泵、压风机等。 3）供电要求：两个独立电源供电。
2.二类负荷（二级负荷） 1）定义：凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷。 2）举例：井下采、掘工作面、机电运输、地面生产系统等。 3）供电要求：两个独立电源供电或专线。
（CO2）突出矿井掘进工作面的局部通风机必须双电源供电。
（贵州[2008]83）并要求运行风机和备用风机自动切换。确
保局部通风机供电的可靠性、连续性。
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八、变电所位置确定及设备布置
根据煤矿负荷的大小，分布特点及
内部环境特点等因素进行综合分析，经技术
经济比较后确定 地面变电所与井下变电所的
3.三类负荷（三级负荷） 1）定义：指除一、二类负荷以外的其它负荷。 2）举例：学校宿舍、地面附属车间及矿山机修厂等。 3）供电：单回路供电、多负荷共用一条输电线路。
负荷分类的目的：确保一类负荷供电不间断，保证二类负荷用 电，考虑三类负荷供电。
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四、电力系统中性点的运行方式
１．电力系统中性点的运行方式决定了单 相接地后的运行情况，供电可靠性、保护 方法及人 身安全等问题。
位置及变电所设备的布置。
分析煤矿各生产机械的分布情况，
以及对供电电源的要求、安全保护要求，确
定结线方式，进 一步确定地面变电所与井下
变电所的位置及变电所设备布置方案。
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1.输电电压的选择
矿井用电负荷和用电点确定后，接着需要确定的是 矿井的输电电压。矿井电压在某些情况下 是比较容易选择 的，而在某些情况下不进行方案比较就很难确定，而这些比 较又往往与供电系统、 变电所位置和数量有关。当方案比 较经济差异不大时，在设计中应尽可能采用高一级的电压， 使高电压深入用户， 以节省电耗，给系统发展留有适当的 余地，保证电能的质量和安全经济地送电。
设备的体积 应受到一定限制，且使人体接触电气设备的机会较多，容易发生触电
事故。
4．井下由于岩石和煤层的压力，常会发生冒顶和片邦事故，使电气设备(特别对
电缆)很容易 受到这些外力的砸、碰、挤、压。
5．井下空气比较潮湿，湿度一般在 90％以上，并且机电硐室和巷道经常有滴水
及淋水，使电 气设备很容易受潮。
U=5.5
0.6L P 100
千伏
井上下高压电动机及配电电压
矿区内部的配电电压
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六、电力网各种结线方式分类。
1.电力网的分类
１）电力网：由变电所及各种不同电压等级
的输电、配电线路组成。
２）任务：输电 配电。
３）分类：以电压高低、负荷性质、线路
结构和中性点运行方式来进行分类。
2.电力网的结线方式
3）使用局部通风机供风的地点，其配电设备必须实行风
电和瓦斯电闭锁，保证在停风和瓦斯超限后切断该区域内全
部非本质安全型电气设备的电源。
注：（1）在实际应用中，有些矿井（特别是一些小型矿
井）的掘进工作面之所以频繁发生停风、瓦斯超现和积聚现
象，都是因为局部通风机没有实行专用线路供电，而是与工
作面其他动力用电设备共用供电线路，在其他动力用电设备
部照明
离有关。在确定供电电压时，应Biblioteka Baidu
井下照明及手持式电钻
将两种可用的电压方案，作经济
矿井地面照明
比较。当经济指标相差不大时，
地面及井下低压动力
应优先采用等级较高的方案。对
井下采区低压动力
单回路输电架空线电压等级的确
井下综合机械化采区低压动力 井下综合机械化采区低压动力 井上下高压电动机及配电电压
定，可参考下式估算：
差大。 使用对象：单回路干线式一般使用三类
负荷供电，如居住区、宿舍楼，双回路干线式
一般使 用二、三类负荷供电。
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３）环式电网（图 1-4） （１）分类：开环、闭环。 （２）优缺点： 优点：总 设备少，投资小，可靠性高； 缺点：负荷容量相差太大时 不经济，继电保护整定复杂。 （３）适用对象：负荷容量 相差不太大，彼此之间相距 较近，而离电源都较近，且 对供电可 靠性要求较高的 重要用户。
以保证矿井安全。此时应有足够大的供电系统，以保证全部排水设备正常工作。
9．井下如发生全部停电事故，超过一定的时间后，可能发生采区或全井被淹的重
大事故。同 时井下停电停风后，还会造成瓦斯积聚，引起瓦斯和煤尘爆炸危险。
由于存在以上特殊条件，因此在考虑煤矿井下供电系统时，除必须严格遵守煤炭部
颁发的 《煤 矿安全规程》及《煤炭工业设计规范》中有关的规定外，还应注意安
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一、井下特殊环境
1．煤矿井下的空气中含有瓦斯及煤尘，在其含量达到一定量时，如遇到电气设
备或线路产生 电弧、电火花和局部高温时，就会燃烧和爆炸。
2．井下采掘工艺需要用电雷管，电气设备对地的漏泄电流可能会将电雷管引爆。
3．井下硐室、巷道、采掘工作面等需要安装电气设备的空间都比较狭窄，对电气
1）放射式电网（图 1-2）.
（１）分类：单回路、双回路。
（２）主要优点：
优点：线路独立、可靠性高、继电保护整定
简单。 缺点：总线路长、不经济。
（３）适用：负荷容量大或孤立的重要用户
２）干线式电网（图1-3）
（１）分类：单回路、双回路。
（２）优，缺点；（相对于放射式的优缺点）
优点：总线路短、节资。
缺点：用户相互影响、可靠性低、保护整定误
2.供电安全 ： 1）供电安全包括人身和设备安全； 2）依 据《煤矿安全规程》和有关规定，进行操作，确保供电安全。
井下潮湿、空间侠窄、光照不足是构成用电不安全的 客观条件；同时井下存在瓦斯、煤尘爆炸危险，电气设 备必须采取防爆措施。这些都对井下安全提出了较高的 要求。
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3.供电质量： 1）要求用电设备在额定参数下运行； 2）反 映供电质量的指标主要有两个：频率和电压。频率 50Hz，要 求偏差小于±0.5Hz，即额 定频率的 1%，一般由发电厂决定。 电压，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般情况下电 动 机允许电压偏差±5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。
应对措施： A．限时：单相接地时间不应超过 0.5～2h；井下要求立即断电。 B．装设绝缘监视、接地保护装置。 C．转换线路。
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２）中性点经消弧线圈接地系统
（1）中性点接地电容电 流超过限度时，可采用 中性点经消弧线圈接地 系统。 （2）接法（图 1-7） 。 （3）消弧线圈的结构、 工作状态。 结构 ：消 弧线圈是一个有铁心的 可调电感线圈，有 5～9 个插头，可调节匝数， 减小间隙。 线圈电阻很 小，感抗很大，可看成 纯电感元件。工作状态：工作在补偿状态。若消弧线圈的感抗调节合适，将使接地 电流降到很小，达到不起弧的程度。
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七、井下局部通风机的专用供电问题： （1）低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机应采用装有选择性 漏电保护的专用开关和专用线路供电； 注：低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机供电要求达到“二 专”（专用开关和专用线路）； （2）高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井 掘进工作面的局部通风机必须采用双电源供电。 注：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井掘 进工作面的局部通风机供电要求达到双电源供电，且主供电电 源应达到“三专”（专用变压器、专用开关和专用线路）；备 用电源允许引自其他动力变压器的低压母线段，但其供电回路 应采2020用/4/装25 有选择性漏电保护的专用开关和专用线路供电。 14