煤矿电气安全郭万松

1、郭万松郭万松安全培训教研室安全培训教研室 第一讲第一讲 异步电动机调速技术异步电动机调速技术一一 异步电动机的变频调速异步电动机的变频调速二二 异步电动机的矢量变换控制调速异步电动机的矢量变换控制调速三三 异步电动机的恒功率调速异步电动机的恒功率调速一、异步电动机的变频调速一、异步电动机的变频调速1.变频技术：将电源提供的恒压恒频电源，经变变频技术：将电源提供的恒压恒频电源，经变频器变换成变压变频频器变换成变压变频图图1 一个简单的电力系统一个简单的电力系统主要电气设备符号（主要电气设备符号（1）交流发电机交流发电机(G)电力变压器电力变压器(T)断路器断路器(QF)隔离开关隔离开关(QS)熔

2、断器熔断器(FU)刀开关刀开关(QK)熔断器式开关熔断器式开关(Q)主要电气设备符号（主要电气设备符号（2）负荷开关负荷开关(Q) 线路、母线线路、母线(W)电流互感器电流互感器(TA) 电压互感器电压互感器(TV)阀型避雷器阀型避雷器(F) 电抗器电抗器(L)电容器电容器( C ) 电缆及终端电缆及终端(X)2. 电力系统的主要环节（电力系统的主要环节（1）（1 1）发电厂（站）：）发电厂（站）： 指将其他形式的能量转换指将其他形式的能量转换成电能的场所。成电能的场所。 一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、水力发电站、核电站、潮汐电站、火力

3、发电厂、水力发电站、核电站、潮汐电站、风力发电场、太阳能发电场、地热发电厂等。风力发电场、太阳能发电场、地热发电厂等。2. 电力系统的主要环节（电力系统的主要环节（2）（2）变电所）变电所：指进行指进行电压变换和汇集、分配电能电压变换和汇集、分配电能的场所。的场所。p 按用途分：按用途分： 升（降）压变电所、联络变电所、升（降）压变电所、联络变电所、工矿企业变电所工矿企业变电所、农村变电所、整流变电所等。、农村变电所、整流变电所等。p 按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终端变终端变电所电所。p 按供电范围分：区域（一次）变电所、按供电范围分：区域（一次）变电所

4、、地区地区（二次）变电所（二次）变电所。p矿区变电所属于？矿区变电所属于？2.电力系统的主要环节（电力系统的主要环节（3）（3） 电力网：将电力网：将输送、变换、分配电能输送、变换、分配电能的各种变的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。网。 根据电压等级的不同，电力网可分为：根据电压等级的不同，电力网可分为： 低低 压压 电电 网：网：1kV及以下及以下 高高 压压 电电 网：网：3kV330kV 超高压电网：超高压电网：330kV1000kV 特高压电网：特高压电网：1000kV以上以上中国电力市场化改革中国电力市场化改革 200

5、2年年11月月p国家电力监管委员会国家电力监管委员会2家电网公司家电网公司p国家电网公司国家电网公司p中国南方电网有限公司中国南方电网有限公司5家发电公司家发电公司p中国华能集团公司中国华能集团公司p中国大唐集团公司中国大唐集团公司p中国华电集团公司中国华电集团公司p中国国电集团公司中国国电集团公司p中国电力投资集团公司中国电力投资集团公司4家辅业公司家辅业公司p中国电力工程顾问集团公司中国电力工程顾问集团公司p中国水电工程顾问集团公司中国水电工程顾问集团公司p中国水利水电建设集团公司中国水利水电建设集团公司p中国葛洲坝集团公司中国葛洲坝集团公司二、电力系统的额定电压（二、电力系统的额定电压（

6、1）1. 额定电压额定电压：能使各种电气设备、电器等正常工：能使各种电气设备、电器等正常工作的电压，此时其技术性能和经济效果最好。作的电压，此时其技术性能和经济效果最好。2. 额定电压等级额定电压等级：由国家规定的各种标准额定电：由国家规定的各种标准额定电压。压。 作用：便于各种电力设备生产制造标准化和作用：便于各种电力设备生产制造标准化和系列化。系列化。直流直流单相交流单相交流三相交流三相交流受电设备受电设备供电设备供电设备受电设备受电设备供电设备供电设备受电设备受电设备供电设备供电设备1.51.522336666121212122424242436363636363642424242484

7、860607272100100100100110115127133127133220230220230220/380230/400400*440400*460380/660400/690800*800*1000*1000*11401140受电设备与系统额定电压供电设备额定电压（发电机）设备最高电压33.1566.36.91010.511.53540.56069110126220252330363500550750-二、电力系统的额定电压（二、电力系统的额定电压（2）3.电气设备额定电压的确定电气设备额定电压的确定 我国国家标准规定：一般我国国家标准规定：一般供电设备的额定电供电设备的额定电压应

8、高出系统和用电设备的额定电压的压应高出系统和用电设备的额定电压的5，用用以补偿正常负荷时线路上的电压损失，使设备获以补偿正常负荷时线路上的电压损失，使设备获得近似额定的电压得近似额定的电压受电设备的额定电压与系统受电设备的额定电压与系统额定电压相对应额定电压相对应电压等级、输送功率及输送距离范围电压等级、输送功率及输送距离范围电压等级电压等级kV输送功率输送功率kW输送距离输送距离km0.381000.60.661001500.6131001,0001361001,200415102002,000620351,00010,0002070633,50030,0003010011010,00050

9、,00050150- -5 5% %+ +5 5% %G GT T1 1W WL L1 1T T2 2L Ld d电电力力网网中中的的电电压压变变化化示示意意图图二、电力系统的额定电压（二、电力系统的额定电压（2）注：按线路允许电压损失注：按线路允许电压损失10%7.5%，或连接长线路时，或连接长线路时 VTN2=1.1 VN3.电气设备额定电压的确定电气设备额定电压的确定(3) C. 系统额定电压与设备额定电压系统额定电压与设备额定电压 系统系统VN=用电设备用电设备VN 系统额定电压和设备额定电压值根据系统额定电压和设备额定电压值根据 表表1-2、1-3确定确定 下面举例说明电力系统中电气

10、设备额下面举例说明电力系统中电气设备额定电压的确定方法定电压的确定方法. 请根据下面系统图已知参数确定各电请根据下面系统图已知参数确定各电气元件的额定电压气元件的额定电压.6.3kV6.3/363/121kV110/10.5kV330/38.5kV6/0.4kV二、电力系统的额定电压（二、电力系统的额定电压（4）4. 煤矿常用电压等级及应用范围煤矿常用电压等级及应用范围36V及以下：井下电气设备控制及局部照明及以下：井下电气设备控制及局部照明127V：井下照明及手持式电钻：井下照明及手持式电钻220V：矿井地面照明：矿井地面照明250V(DC)：电机车：电机车380V：小型矿井井下使用：小型矿

11、井井下使用500V(DC)：井下电机车：井下电机车4. 煤矿常用电压等级及应用范围煤矿常用电压等级及应用范围660V：井下低压动力：井下低压动力750V(DC)：露天煤矿工业电机车：露天煤矿工业电机车1140V：井下综采动力：井下综采动力1500V(DC)：露天煤矿工业电机车：露天煤矿工业电机车6kV: 井上、下高压电机及配电电压井上、下高压电机及配电电压10kV：特大型矿井井上、下高压电机及：特大型矿井井上、下高压电机及 配电电压配电电压35、60、110kV：矿区受电电压或配电电压：矿区受电电压或配电电压三、电力负荷的分级及对供电的要求三、电力负荷的分级及对供电的要求1.电力负荷的等级：根

12、据不同负荷对供电电力负荷的等级：根据不同负荷对供电可靠性的要求不同分级。可靠性的要求不同分级。 一级负荷：采用两个独立电源供电。一级负荷：采用两个独立电源供电。 二级负荷：采用两回线路供电。二级负荷：采用两回线路供电。 三级负荷三级负荷：不属于一、二级负荷的所：不属于一、二级负荷的所有用电设备，对供电无特殊要求，一般采有用电设备，对供电无特殊要求，一般采用单一回路供电。用单一回路供电。一级负荷一级负荷 对突然中断供电将造成生命危害、导致重大设备对突然中断供电将造成生命危害、导致重大设备破坏且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报破坏且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报废，给国民经济造成

13、重大损失的负荷为一级负荷。废，给国民经济造成重大损失的负荷为一级负荷。 如矿井的通风、排水、提升等负荷。如矿井的通风、排水、提升等负荷。 独立电源独立电源：指若干电源中的任一个在突然发生停：指若干电源中的任一个在突然发生停止供电时，不会影响其他电源的供电。止供电时，不会影响其他电源的供电。 如分段母线的电源来自不同发电机，且其输变配如分段母线的电源来自不同发电机，且其输变配各环节为分列运行的。各环节为分列运行的。 或母线之间无联系，或有联系，但当其中一个故或母线之间无联系，或有联系，但当其中一个故障时其联系会自动断开，不影响其他供电的。障时其联系会自动断开，不影响其他供电的。二级负荷二级负荷

14、突然中断供电时将造成大量减产，产突然中断供电时将造成大量减产，产生大量废品，大量原材料报废，使工业企生大量废品，大量原材料报废，使工业企业内部交通生产停顿的负荷为二级负荷。业内部交通生产停顿的负荷为二级负荷。 如矿井的地面空压机、提运设备、井如矿井的地面空压机、提运设备、井底车场的整流设备等。底车场的整流设备等。三、电力负荷的分级及对供电的要求三、电力负荷的分级及对供电的要求2. 电力负荷对供电的基本要求电力负荷对供电的基本要求 1）保证供电的安全可靠性；）保证供电的安全可靠性； 2）保证电能的良好质量；）保证电能的良好质量； 3）保证供电系统的经济性。）保证供电系统的经济性。 1）供电的安全

15、可靠性）供电的安全可靠性 首先要保证系统各个设备、元器件的运行可首先要保证系统各个设备、元器件的运行可靠。可采取进行监视、维护，定期试验检修等方靠。可采取进行监视、维护，定期试验检修等方法，确保设备工作可靠。同时在系统中有备用容法，确保设备工作可靠。同时在系统中有备用容量，以备急需。量，以备急需。 对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊环境，为确保供电安全，还必须采取防触电、防环境，为确保供电安全，还必须采取防触电、防潮、防爆、抗磨损等措施，正确选择设备、确定潮、防爆、抗磨损等措施，正确选择设备、确定供电系统方案，并加强保护措施，经常进行检修。供电系统方案

16、，并加强保护措施，经常进行检修。2）保证电能的良好质量）保证电能的良好质量 使使电压幅值电压幅值和和频率频率保持在一定允许范围内，保持在一定允许范围内，并使并使波形畸变波形畸变不超过允许值。不超过允许值。 电压幅值允许变化范围：电压幅值允许变化范围：线路额定电压线路额定电压电压允许变化范围电压允许变化范围35kV及以上及以上5%VN10kV及以下及以下7%VN低压照明低压照明+ +5%VN10%VN2）保证良好的电能质量）保证良好的电能质量 频率变化范围一般为频率变化范围一般为500.2Hz 电压和频率超出允许范围的危害：影响电力电压和频率超出允许范围的危害：影响电力系统的稳定运行，设备运行及

17、出力恶化，生产质系统的稳定运行，设备运行及出力恶化，生产质量受到较大影响。量受到较大影响。 波形畸变：交流电压波形畸变，表示电网含波形畸变：交流电压波形畸变，表示电网含有高次谐波，谐波含量过高，会使继电保护、自有高次谐波，谐波含量过高，会使继电保护、自动装置、计算机等不能正常工作，所以动装置、计算机等不能正常工作，所以一般波形一般波形畸变不允许超过畸变不允许超过5%，矿山，矿山610kV母线上不允许母线上不允许超过超过10%。3）保证供电系统运行的经济性）保证供电系统运行的经济性p 经济性包括使供电系统建设成本降低、提经济性包括使供电系统建设成本降低、提高设备运行效率，降低损耗，使系统有较好的

18、高设备运行效率，降低损耗，使系统有较好的运行效益。运行效益。 在保证供电安全可靠前提下，使用户获得在保证供电安全可靠前提下，使用户获得优质的供电，在此基础上考虑使系统运行经济优质的供电，在此基础上考虑使系统运行经济合理。合理。第二部分第二部分 矿山供电系统矿山供电系统一、供电系统的接线方式一、供电系统的接线方式二、供电系统二、供电系统三、矿井各级变电所及配电点三、矿井各级变电所及配电点一、供电系统结线方式（一、供电系统结线方式（1）1.基本概念基本概念 供电系统结线供电系统结线：各电气设备及其联结：各电气设备及其联结线构成的电路，进行汇集和分配电能。线构成的电路，进行汇集和分配电能。 结线方式

19、按布置方式分结线方式按布置方式分：放射式、干放射式、干线式、线式、环式、两端供电式环式、两端供电式 按运行方式分按运行方式分：开式网络开式网络、闭式网络闭式网络 按可靠性分按可靠性分：无备用网络无备用网络、有备用网络有备用网络2. 系统网络结构系统网络结构1）放射式）放射式（1）单回放射式：适用三级负荷、二级小负荷或某单回放射式：适用三级负荷、二级小负荷或某些专用设备的供电些专用设备的供电。系统简单、运行维护方便；缺。系统简单、运行维护方便；缺点是使用的开关、线路多，供电可靠性差。点是使用的开关、线路多，供电可靠性差。放射式结线放射式结线 单电源单回路单电源单回路（2）双回路放射式）双回路放射

20、式 单电源双回路单电源双回路：从一段母线上并列引出两回线：从一段母线上并列引出两回线路，每回线路有单独的开关控制。路，每回线路有单独的开关控制。适用二级负荷适用二级负荷。供电可靠性高，运行可采用并列运行，也可一路运供电可靠性高，运行可采用并列运行，也可一路运行，一路备用，运行灵活。行，一路备用，运行灵活。 双电源双回路双电源双回路：从两段母线上各引出一回线路对用户供：从两段母线上各引出一回线路对用户供电。电。适用较大容量或一级负荷的供电适用较大容量或一级负荷的供电。供电可靠性相对更高。供电可靠性相对更高。缺点是设备投资相对较大，继电保护保护设置相对难。缺点是设备投资相对较大，继电保护保护设置相

21、对难。（2）双回路放射式）双回路放射式2）干线式供电）干线式供电 直接联络式：从一路高压配电干线上直接直接联络式：从一路高压配电干线上直接引出分支线向用户供电，分支线一般不超过引出分支线向用户供电，分支线一般不超过5，且配电变压器容量不超过且配电变压器容量不超过3000kVA。 一般适用于架空线上对三级负荷分散用户一般适用于架空线上对三级负荷分散用户供电，也可用于井下电缆线路对多台顺槽输送供电，也可用于井下电缆线路对多台顺槽输送机供电机供电。 优点：回路少，高压配电装置数量减少、优点：回路少，高压配电装置数量减少、造价低。造价低。 缺点：当缺点：当公用干线公用干线故障全部断电，可靠性故障全部断

22、电，可靠性较差。较差。 2）直接联络式干线式供电结线图）直接联络式干线式供电结线图贯穿联络式贯穿联络式：各用户为串联方式，联结各用户的干：各用户为串联方式，联结各用户的干线的进出两端均采用隔离开关，可减少某段干线故线的进出两端均采用隔离开关，可减少某段干线故障而引起的停电范围，设备投入增加。障而引起的停电范围，设备投入增加。3）环式：线路将电能从两段母）环式：线路将电能从两段母线或同一电源引出，经过不同线线或同一电源引出，经过不同线路接入变电所或负荷点。适用于路接入变电所或负荷点。适用于电源对矿区用户相对位置居中或电源对矿区用户相对位置居中或较远，而用户间距较近，且负荷较远，而用户间距较近，且

23、负荷相差不太悬殊的供电。供电可靠相差不太悬殊的供电。供电可靠性高，运行、保护整定困难。性高，运行、保护整定困难。一、供电系统结线方式（一、供电系统结线方式（3）3. 矿山各级变电所常用结线方式：矿山各级变电所常用结线方式： 变电所主接线分为：变电所主接线分为：单母线、桥式单母线、桥式、双母线、线路、双母线、线路变压器式变压器式 1）单母线）单母线：进出线均有断路器（可切断负荷与故：进出线均有断路器（可切断负荷与故障电流），以及与母线相连的障电流），以及与母线相连的“母线隔离开关母线隔离开关”，与负荷线路相连的与负荷线路相连的“线路隔离开关线路隔离开关”。 一般有一般有单母线不分段单母线不分段和

24、和单母线分段单母线分段两种典型结两种典型结线。线。（1）单母线不分段）单母线不分段 单母线不分段单母线不分段 特点：母线系统故障或检修须全线路断特点：母线系统故障或检修须全线路断电。结构简单，造价低，运行不够灵活可靠。电。结构简单，造价低，运行不够灵活可靠。适于小容量用户适于小容量用户。（2）单母线分段）单母线分段 A. 隔离开关分段（隔离开关分段（QS分段）分段）适用由双回路适用由双回路供电、允许短时间停电的二级负荷供电、允许短时间停电的二级负荷 B. 断路器分段（断路器分段（QF分段）分段）适用一级负荷较适用一级负荷较多情况，可切断负荷和故障电流。多情况，可切断负荷和故障电流。 在采用断路

25、器分段时，除能实现切断负荷或故障在采用断路器分段时，除能实现切断负荷或故障电流外，也可在继电保护下实现自动分合闸。在其中电流外，也可在继电保护下实现自动分合闸。在其中一条线路故障或需要检修时，可以将负荷转到另外一一条线路故障或需要检修时，可以将负荷转到另外一条线路，避免全部停电。条线路，避免全部停电。 在检修母线或电源故障时，不能避免故障母线用在检修母线或电源故障时，不能避免故障母线用户的停电。为避免长时间停电，可以采用加装旁路母户的停电。为避免长时间停电，可以采用加装旁路母线或采用双母线解决。线或采用双母线解决。单母线分段结线图单母线分段结线图2）桥式结线）桥式结线 对具有对具有两回电源进线

26、、两台变压器两回电源进线、两台变压器的变的变电所，可采用桥式结线。电所，可采用桥式结线。 “桥桥”为一条为一条由断路器和隔离开关组成由断路器和隔离开关组成的用以进行线路的横联和跨接的用以进行线路的横联和跨接。 根据跨接桥横联位置的不同，桥式结线根据跨接桥横联位置的不同，桥式结线可分为可分为“内桥式内桥式”、“外桥式外桥式”和和“全桥全桥式式”。2）桥式结线（外桥）桥式结线（外桥） 跨接桥在变压器断路器跨接桥在变压器断路器QF1和和QF2的的外线路侧外线路侧，进，进线回路只有隔离开关。线回路只有隔离开关。 对变压器的切换操作方对变压器的切换操作方便，对电源进线操作不便。便，对电源进线操作不便。

27、适用变电所适用变电所：A.供电线供电线路短、切换线路少的；路短、切换线路少的；B. 要经常切换变压器的；要经常切换变压器的；C. 有稳定的穿越功率的；有稳定的穿越功率的；D. 处于环网中；处于环网中；E. 向一、二向一、二级负荷供电的。级负荷供电的。2）桥式结线（内桥）桥式结线（内桥） 跨接桥在变压器断路器跨接桥在变压器断路器QF1和和QF2的的靠变压器侧靠变压器侧，变压，变压器电源端只有隔离开关。器电源端只有隔离开关。 提高对电源线路运行的可提高对电源线路运行的可靠性和倒闸操作的灵活方便性。靠性和倒闸操作的灵活方便性。 适用变电所适用变电所：A.供电线路供电线路长（线路故障几率大）；长（线路

28、故障几率大）；B.不不需要经常切换变压器的且负荷需要经常切换变压器的且负荷稳定的；稳定的；C. 没有稳定的穿越功没有稳定的穿越功率的；率的；D. 处于电网终端；处于电网终端；E. 向向一、二级负荷供电的。一、二级负荷供电的。2）桥式结线（全桥）桥式结线（全桥） 全桥结线克服了外桥全桥结线克服了外桥和内桥结线的不足，操作和内桥结线的不足，操作方便、运行灵活，但其相方便、运行灵活，但其相应占地面积大，投资增加。应占地面积大，投资增加。 对于电压在对于电压在35kV、容、容量在量在7500kVA以上，或电压以上，或电压为为110kV、容量在、容量在31500kVA以上的变压器，当隔离开以上的变压器，

29、当隔离开关切断空载电流能力不足关切断空载电流能力不足时采用。时采用。二、矿山供电系统二、矿山供电系统矿井供电方式取决于矿区范围、机械化矿井供电方式取决于矿区范围、机械化方式、矿层结构、采煤方法、矿层埋藏深方式、矿层结构、采煤方法、矿层埋藏深度、矿井涌水量大小等因素。度、矿井涌水量大小等因素。典型的供电方式：典型的供电方式： 深井供电系统深井供电系统 浅井供电系统浅井供电系统 平硐供电系统平硐供电系统深井供电系统深井供电系统 适用矿层埋藏深、倾角小，采用立适用矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井。井和斜井开拓，生产能力大的矿井。 如下页图如下页图6kV高压电能从矿井地面变高压

30、电能从矿井地面变电所母线引出，先由沿井筒敷设的铠装电所母线引出，先由沿井筒敷设的铠装电缆送至井下主变电所，再送到采区变电缆送至井下主变电所，再送到采区变电所或移动变电站降压，得到电所或移动变电站降压，得到660V或或1140V低压电，然后经过采掘工作面配电低压电，然后经过采掘工作面配电点，向采掘机械等设备供电。点，向采掘机械等设备供电。地面部分由由井井筒筒电电缆缆接接入入6 61 10 0k kV V西西翼翼采采区区东东翼翼采采区区主主水水泵泵变变流流设设备备备备用用主主水水泵泵变变流流设设备备备备用用S SL L7 7 6 6/ /0 0. .4 4T TT T井井底底车车场场低低压压动动力

31、力井井底底车车场场低低压压动动力力井井下下主主变变电电所所采采区区变变电电所所K KS SG GB B K K/ /Y Y- -1 12 2 6 6/ /0 0. .6 69 9工工作作面面配配电电点点工工作作面面配配电电点点K KS SG GZ ZY Y6 6/ /0 0. .6 69 91 1. .1 14 4井下部分浅井供电系统浅井供电系统对矿层埋藏不深（距地表对矿层埋藏不深（距地表100200m内）的情况，内）的情况，处于经济和运行方便的考虑，一般采用浅井供电处于经济和运行方便的考虑，一般采用浅井供电系统。系统。（1）对于采区距井底车场较远（）对于采区距井底车场较远（2km）、井）、井

32、下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空线路，下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空线路，将将610kV高压电由地面变电所送至与采区位置高压电由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭，再降压至相应的地面变电亭，再降压至380或或660V，再沿，再沿钻眼送至井下采区变电所。钻眼送至井下采区变电所。浅井供电系统浅井供电系统（2）当采区负荷小而井底车场负荷大时，）当采区负荷小而井底车场负荷大时，对井底车场的供电，可沿井筒敷设高压下对井底车场的供电，可沿井筒敷设高压下井电缆供电；对采区的供电，可沿钻眼敷井电缆供电；对采区的供电，可沿钻眼敷设低压电缆提供。设低压电缆提供。（3）对采区巷道很长、负荷又大，为保

33、证）对采区巷道很长、负荷又大，为保证正常电压，可经高压架空线路，将电能送正常电压，可经高压架空线路，将电能送至与采区对应位置的配电点，沿钻眼敷设至与采区对应位置的配电点，沿钻眼敷设高压电缆，向井下采区变电所供电，再由高压电缆，向井下采区变电所供电，再由该变电所降压，向工作面提供低压电力。该变电所降压，向工作面提供低压电力。浅井供电系统浅井供电系统深井与浅井供电系统的不同：深井与浅井供电系统的不同：在于浅井井在于浅井井底车场的配电所代替了深井系统中的井下底车场的配电所代替了深井系统中的井下变电所，以及采用钻眼向采区供电的方式。变电所，以及采用钻眼向采区供电的方式。钻眼供电的优点钻眼供电的优点（1

34、）将由矿井地面变电所至采区变电所的）将由矿井地面变电所至采区变电所的电缆线路换成可靠的架空线路，节约有色电缆线路换成可靠的架空线路，节约有色金属和投资；金属和投资；（2）井下巷道中没有高压电缆，人员设备）井下巷道中没有高压电缆，人员设备更安全。更安全。浅井供电系统浅井供电系统 钻眼供电的优点钻眼供电的优点（3）减少井下变电所硐室的开拓；）减少井下变电所硐室的开拓；（4）再由沼气煤尘突出的采区，由于使用变电亭，）再由沼气煤尘突出的采区，由于使用变电亭，使防爆高压配电箱和矿用变压器的使用大大降低；使防爆高压配电箱和矿用变压器的使用大大降低； 缺点缺点（1）需要进行钻孔、下套管，且套管不能回收；）需

35、要进行钻孔、下套管，且套管不能回收；（2）需要加设架空线路、修建变电亭；）需要加设架空线路、修建变电亭；（3）冬季施工维护困难。）冬季施工维护困难。 浅井浅井供电系供电系统地面统地面变电所变电所平硐供电系统平硐供电系统 对矿层埋藏较浅（低于对矿层埋藏较浅（低于100m）、分布范）、分布范围广的矿井一般采用平硐开采的供电系统。围广的矿井一般采用平硐开采的供电系统。 对深部的用电设备，可利用小风井、斜对深部的用电设备，可利用小风井、斜井或钻孔附近设置的地面变电亭提供低压电井或钻孔附近设置的地面变电亭提供低压电力。当需要向平硐提供直流电时，可先经地力。当需要向平硐提供直流电时，可先经地面变电所整流，

36、再用电缆下送。对平硐开拓面变电所整流，再用电缆下送。对平硐开拓且井深在且井深在150m的用电设备供电，其系统与深的用电设备供电，其系统与深井供电相同。井供电相同。三、矿井各级变电所及配电点三、矿井各级变电所及配电点1. 矿井地面变电所矿井地面变电所1）位置选择原则）位置选择原则 （1）靠近主要负荷和入井电缆井筒，减少金属）靠近主要负荷和入井电缆井筒，减少金属导线消耗，降低电能损耗。导线消耗，降低电能损耗。 （2）架空线与所址同时确定，一边为各级电压）架空线与所址同时确定，一边为各级电压线路进出变电所留出走廊。线路进出变电所留出走廊。 （3）设在常年主导风向上风侧，避开污染源。）设在常年主导风向

37、上风侧，避开污染源。 （4）具有适宜的地形和地质条件。）具有适宜的地形和地质条件。 （5）避开危险区和排废场，与铁路距离）避开危险区和排废场，与铁路距离40m。 （6）交通方便，有扩展空间。）交通方便，有扩展空间。1. 矿井地面变电所（矿井地面变电所（2）2）地面变电所的布置）地面变电所的布置 一般一般10kV及以下电压等级的配电装置采用及以下电压等级的配电装置采用户内式成套配电装置；户内式成套配电装置；35kV及以上电压的采用及以上电压的采用户外架构式配电装置。对特殊地区或场合应用户外架构式配电装置。对特殊地区或场合应用时时35kV110kV变电所也采用户内式配电装置。变电所也采用户内式配电

38、装置。 为保证运行时电气设备和人员的安全以及为保证运行时电气设备和人员的安全以及检修维护和搬运的方便，对室内外的配电装置检修维护和搬运的方便，对室内外的配电装置的各个部件，规定了最小的电气绝缘间距的各个部件，规定了最小的电气绝缘间距。2. 井下主变电所井下主变电所(3)1）位置选择原则）位置选择原则 应尽量靠近负荷中心，并根据通风良应尽量靠近负荷中心，并根据通风良好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板条件及保安煤柱的位置等因素，综合加以条件及保安煤柱的位置等因素，综合加以考虑。考虑。 一般设在靠近副井的井底车场范围内。一般设在靠近副井的井底车场范围内。2. 井

39、下主变电所井下主变电所(4)井下主变电所的位置示意图。井下主变电所的位置示意图。1副井井筒；副井井筒；2主井井筒；主井井筒；3井下主（配）变电所；井下主（配）变电所；4主水泵房；主水泵房；5井底车场巷道井底车场巷道2. 井下主变电所井下主变电所(5)2）硐室要求）硐室要求 A. 硐室用非燃性材料支护，尺寸取决硐室用非燃性材料支护，尺寸取决于硐室内的电气设备的数量、大小及它们于硐室内的电气设备的数量、大小及它们之间的通道，并考虑留有之间的通道，并考虑留有20的余地。的余地。 B. 硐室长度超过硐室长度超过6m时，应在两端各设时，应在两端各设一出口，一个与井底车场大巷相通，并安一出口，一个与井底车

40、场大巷相通，并安有栅栏、防火两用门。另一个与水泵房相有栅栏、防火两用门。另一个与水泵房相连，彼此间应有装栅栏、防火两用门的隔连，彼此间应有装栅栏、防火两用门的隔墙。墙。2. 井下主变电所井下主变电所(6)2）硐室要求）硐室要求 C. 泵房应有单独通至巷道的通路，在通道设向泵房应有单独通至巷道的通路，在通道设向外开的栅栏防火两用门。硐室长超过外开的栅栏防火两用门。硐室长超过30m时，应时，应在中间增设一个出口。硐室内温度不应超过在中间增设一个出口。硐室内温度不应超过35。硐室地面应高出其出口大巷的底板标高硐室地面应高出其出口大巷的底板标高0.5m。从。从硐室出口的防火门起，硐室出口的防火门起，5

41、m内的巷道采用非可燃性内的巷道采用非可燃性材料支护。材料支护。2. 井下主变电所井下主变电所(7)3）设备布置）设备布置（1）布置原则）布置原则 A. 井下主变（配）电所内设备间的电气连井下主变（配）电所内设备间的电气连接，除在开关柜内可以采用硬母线外，均需要接，除在开关柜内可以采用硬母线外，均需要采用电缆。高压电缆一般应敷设在电缆沟中，采用电缆。高压电缆一般应敷设在电缆沟中，低压电缆可悬挂在墙上。低压电缆可悬挂在墙上。 B. 为缩短硐室长度，一般采用双列布置，为缩短硐室长度，一般采用双列布置，但当设备台数较少、低压开关采用配电盘时，但当设备台数较少、低压开关采用配电盘时，也可采用单列布置。也

42、可采用单列布置。井下主变电所设备布置原则（井下主变电所设备布置原则（2） C. 硐室内分成变压器室、配电室两间，以防硐室内分成变压器室、配电室两间，以防火门相隔；配电室的高低压设备应分开布置。火门相隔；配电室的高低压设备应分开布置。 D. 硐室尺寸按设备最大数量及布置方式确定，硐室尺寸按设备最大数量及布置方式确定，并满足如下条件：并满足如下条件：a.高压配电设备备用位置按设计最大数量的高压配电设备备用位置按设计最大数量的20考虑，且不少于两台；考虑，且不少于两台；b.低压设备的备用回路，按最多馈出线路数的低压设备的备用回路，按最多馈出线路数的20考虑；考虑；c.主变压器为两台以上时，不需留备用

43、位置。主变压器为两台以上时，不需留备用位置。 E. 高压开关柜在布置时，操作走廊宽度不小高压开关柜在布置时，操作走廊宽度不小于于1.5m（单列布置）或（单列布置）或2.0m（双列布置）；维护（双列布置）；维护走廊不小于走廊不小于0.8m；靠墙布置时离墙距离不小于；靠墙布置时离墙距离不小于0.05m（背面）和（背面）和0.2m（侧面），对于隔爆配电箱（侧面），对于隔爆配电箱为为0.50.8m、0.81m。 F. 所有电气设备外壳必须接地。接地母线距所有电气设备外壳必须接地。接地母线距地地0.30.5m，且沿硐室内壁敷设。由于井下主接，且沿硐室内壁敷设。由于井下主接地极距井下主变电所很近，故除检漏

44、继电器的辅地极距井下主变电所很近，故除检漏继电器的辅助接地极外，一般不再另设局部接地极。助接地极外，一般不再另设局部接地极。井下主变电所设备布置原则（井下主变电所设备布置原则（2）井下主变电所的布置方式，由井下条件井下主变电所的布置方式，由井下条件和所采用的高低压配电装置的类型来决定。和所采用的高低压配电装置的类型来决定。对于对于低沼气矿井低沼气矿井，高压开关柜台数不太，高压开关柜台数不太多，且采用矿用一般型手车式（多，且采用矿用一般型手车式（GKFC-1型）、低压开关采用矿用低压配电屏设备型）、低压开关采用矿用低压配电屏设备时，井下主变电所的布置，采用图时，井下主变电所的布置，采用图114所

45、所示的单列布置形式。当用电负荷较大、高示的单列布置形式。当用电负荷较大、高压开关柜台数较多时，高压开关柜也可用压开关柜台数较多时，高压开关柜也可用双列布置。双列布置。（2）井下主变电所设备布置方式）井下主变电所设备布置方式610kV610kV动动力力变变压压器器采采区区水水泵泵水水泵泵MM整整流流变变压压器器M动动力力变变压压器器采采区区采采区区M水水泵泵整整流流变变压压器器采采区区水水泵泵低沼气矿井接线示意图低沼气矿井接线示意图低沼气矿井井下主变低沼气矿井井下主变电所设备示意图电所设备示意图A A- -A AB B- -B BC C- -C CA AA AB BC C泵泵房房动动力力变变压压

46、器器矿矿用用低低压压开开关关柜柜高高压压开开关关柜柜硅硅整整流流器器B B照照明明变变压压器器对于对于高沼气、煤与沼气突出的矿井高沼气、煤与沼气突出的矿井，其，其井下主变电所采用井下主变电所采用115所示的布置方式。所示的布置方式。硐室的长度硐室的长度L由下井电缆的条数以及高压隔由下井电缆的条数以及高压隔爆配电箱的型号与台数决定。爆配电箱的型号与台数决定。 图中变电所高压开关柜采用图中变电所高压开关柜采用PB2-6或或PB2-6GA型隔爆配电箱，低压开关柜采用型隔爆配电箱，低压开关柜采用DW80型隔爆自动馈电开关，高低压设备均型隔爆自动馈电开关，高低压设备均为双列布置。为双列布置。（2）井下主

47、变电所设备布置方式）井下主变电所设备布置方式MMM进线水泵采区变压器进线变压器采区水泵水泵水泵采区变压器进线高沼气矿井接线示意图高沼气矿井接线示意图AAA-AB-BBB泵房4照明变压器2低压隔爆开关1高压隔爆开关3-动力变压器5-隔爆检漏继电器高沼气矿井井下主变电所电气设备设置示意图3. 采区变电所采区变电所1）供电方式）供电方式传统方式传统方式采区变电所采区变电所工作面配电点工作面配电点方式方式 这种供电方式以低压向全采区负荷供这种供电方式以低压向全采区负荷供电，较安全。但由于所用电缆、开关较多，电，较安全。但由于所用电缆、开关较多，供电系统相对复杂，且电能和电压损失较供电系统相对复杂，且电

48、能和电压损失较大。同时低压电缆长，供电容量受限制。大。同时低压电缆长，供电容量受限制。一般用于炮采和普通机械化采煤。一般用于炮采和普通机械化采煤。DB：高压配电箱QA：自动馈电开关SM：磁力起动器SH：手动起动器MMMMMMMMMDB1DB1DB2DB2井下中央主变井下中央主变电所来电所来T1T1T2T2Q QA A1 1Q QA A5 5Q QA A6 6S SH H2 2Q QA A2 2Q QA A3 3Q QA A4 4S SH H1 1T3T3QA8QA8SM4SM4SH3SH3T5T5煤煤电电钻钻输送机头输送机头Q QA A7 7S SM M1 1S SM M2 2S SM M3

49、3S SM M4 4T4T4煤煤电电钻钻回回柱柱绞绞车车输输送送机机尾尾采采煤煤机机QA9QA9SM5SM5SM6SM6SM7SM7顺槽输送机线顺槽输送机线上山绞车上山绞车掘进配电点掘进配电点采采区区变变电电所所回风巷配电点回风巷配电点运输顺槽运输顺槽配电点配电点采区变电所工作面配电点供电方式采区变电所工作面配电点供电方式3.采区变电所（供电方式）采区变电所（供电方式） 综采矿井常用方式：综采矿井常用方式：6kV采区变电所采区变电所移动变电站移动变电站工作面配电点方式工作面配电点方式 优点：优点： （1）与传统方式相比，由高压直接深入工）与传统方式相比，由高压直接深入工作面，简化了低压供电系统

50、，缩短了低压供电作面，简化了低压供电系统，缩短了低压供电距离，减少了电能损耗，保证了电压质量，可距离，减少了电能损耗，保证了电压质量，可满足正常运转和启动的需要。系统简单，电网满足正常运转和启动的需要。系统简单，电网安全可靠程度增加，同时减少了电缆截面和低安全可靠程度增加，同时减少了电缆截面和低压开关数量。压开关数量。 3.采区变电所（供电方式）采区变电所（供电方式）（2）采用了干式变压器，提高了采区供电）采用了干式变压器，提高了采区供电的防爆性能，利于安全，便于检修。的防爆性能，利于安全，便于检修。（3）移动变电站可根据需要移动或固定，）移动变电站可根据需要移动或固定，不需建造变电所硐室。不

51、需建造变电所硐室。DB1 DB2 DB3QAMSMSMSMSHQMQASMSMSHQASMSMSMSHQASMSMSHSM SMMMMMMMMMMMMMMMMM6kV由井下主变来PS1PS2PS3采煤机液压泵转载机水泵小绞车输送机头照明煤电钻变皮带输送机皮带输送机水泵小绞车水泵照明变照明煤电钻变回柱绞车小绞车输送机尾缺点：缺点：（1）6kV高压直接送入采区动作面附近，高压直接送入采区动作面附近，且低压侧电压为且低压侧电压为1140V，对安全不利。，对安全不利。（2）采用了移动变电站，需要拓宽巷道，）采用了移动变电站，需要拓宽巷道，铺设轨道。同时因地质条件的不同，使移铺设轨道。同时因地质条件的不

52、同，使移动变电站的安装、运输和维护受到空间的动变电站的安装、运输和维护受到空间的限制。限制。3.采区变电所（供电方式）采区变电所（供电方式）3. 采区变电所采区变电所2）位置确定原则）位置确定原则（1）位于负荷中心，并保证向采区内最远）位于负荷中心，并保证向采区内最远距离、最大容量负荷供电；距离、最大容量负荷供电；（2）一个采区尽量采用一个采区变电所；）一个采区尽量采用一个采区变电所；（3）尽量设在顶底板稳定，无淋水地点；）尽量设在顶底板稳定，无淋水地点；（4）通风、运输方便。）通风、运输方便。3. 采区变电所采区变电所 3）采区变电所硐室）采区变电所硐室 工作两年以上的采区变电所硐室，视工作

53、两年以上的采区变电所硐室，视为永久性建筑，应采用不燃性材料支护；为永久性建筑，应采用不燃性材料支护；工作时间较短时，可不设硐室，利用上山工作时间较短时，可不设硐室，利用上山间或顺槽间联络巷，应用不燃性材料支护。间或顺槽间联络巷，应用不燃性材料支护。 硐室的面积取决于设备的数量和布置硐室的面积取决于设备的数量和布置形式，防火门、通风口、设备布置等于井形式，防火门、通风口、设备布置等于井下主变电所相同。下主变电所相同。3. 采区变电所采区变电所 4）采区变电所的布置方式及设备）采区变电所的布置方式及设备 采区变电所设备的布置：一般高压设备采区变电所设备的布置：一般高压设备与低压设备分开，变电设备、

54、配电设备分开与低压设备分开，变电设备、配电设备分开的原则。各设备布置的尺寸需满足规程要求。的原则。各设备布置的尺寸需满足规程要求。硐室内不设电缆沟，高低压电缆沿墙敷设，硐室内不设电缆沟，高低压电缆沿墙敷设，硐室门的两侧及顶端，预埋内径为电缆外径硐室门的两侧及顶端，预埋内径为电缆外径1.5倍的电缆套管，且离地面倍的电缆套管，且离地面0.30.5m敷设。敷设。AA-AA检漏继电器隔爆自动开关高压配电箱矿用变压器隔爆手动启动器照明变采区变电所设备布置图采区变电所设备布置图 1）工作面配电点的设置）工作面配电点的设置 工作面配电点接受由采区变电所或移动变电站送来的工作面配电点接受由采区变电所或移动变电

55、站送来的低压电能，通过控制开关、磁力启动器，用软电缆向回采低压电能，通过控制开关、磁力启动器，用软电缆向回采或掘进工作面的设备供电。并利用干式变压器或煤电钻变或掘进工作面的设备供电。并利用干式变压器或煤电钻变压器综合装置，将电压降为压器综合装置，将电压降为127V，向电钻、照明和通信设，向电钻、照明和通信设备供电。备供电。 由于经常需要随工作面移动搬迁，一般不设专用硐室。由于经常需要随工作面移动搬迁，一般不设专用硐室。回采工作面配电点常设在邻近的运输平巷内，距工作面回采工作面配电点常设在邻近的运输平巷内，距工作面5070m。非沼气煤尘突出矿井，机采工作面配电点可设在。非沼气煤尘突出矿井，机采工

56、作面配电点可设在回风巷内，掘进工作面配电点多设在掘进巷的一侧，距掘回风巷内，掘进工作面配电点多设在掘进巷的一侧，距掘进工作面进工作面80100m。配电点附近应用非燃性材料支护。配电点附近应用非燃性材料支护。4. 工作面配电点工作面配电点 2）配电点控制开关的设置）配电点控制开关的设置 对由工作面配电点直接控制的工作面上的各种电气对由工作面配电点直接控制的工作面上的各种电气设备，应用经直接接在该配电点母线上的专用磁力启动器设备，应用经直接接在该配电点母线上的专用磁力启动器控制。控制。 由于工作面配电点距采区变电所较远，并因采掘工作由于工作面配电点距采区变电所较远，并因采掘工作面电气设备经常移动、

57、负荷重、启动频繁、工作条件差、面电气设备经常移动、负荷重、启动频繁、工作条件差、维护量大，一般应在每个配电点加设一台电源进线自动馈维护量大，一般应在每个配电点加设一台电源进线自动馈电开关。该开关与配电点的其他磁力启动器设在一起，以电开关。该开关与配电点的其他磁力启动器设在一起，以便于停送电操作和管理、维护。且磁力启动器出现机构失便于停送电操作和管理、维护。且磁力启动器出现机构失灵或节点粘连时，可借其切断电源。另外，还能增加过流灵或节点粘连时，可借其切断电源。另外，还能增加过流保护系统的可靠性和选择性。保护系统的可靠性和选择性。4. 工作面配电点工作面配电点4. 工作面配电点工作面配电点3）对顺

58、槽和工作面输送机的供电方式）对顺槽和工作面输送机的供电方式根据具体情况，可选择：根据具体情况，可选择：（1）顺槽输送机线的供电方式。如图所示）顺槽输送机线的供电方式。如图所示的干线供电方式，一般适用于顺槽输送机的干线供电方式，一般适用于顺槽输送机巷道较长、输送机台数较多、工作面只有巷道较长、输送机台数较多、工作面只有一台输送机的情况。一台输送机的情况。（2）高沼气矿井煤层、急倾斜）高沼气矿井煤层、急倾斜V型长壁采型长壁采区顺槽工作面输送机供电方式。区顺槽工作面输送机供电方式。干线式胶带输送机供电方式干线式胶带输送机供电方式QAQMQMQMQMQMQM工作工作面输面输送机送机第五第五台输台输送机

59、送机第四第四台输台输送机送机第三第三台输台输送机送机第二第二台输台输送机送机第一第一台输台输送机送机来自来自采区采区变电变电所所QASMSMSMSMSMSMSMSM来自采区变电所BZ80-2.5CH-15CH-15第三部分第三部分 高压供电设备高压供电设备一、高压开关电器一、高压开关电器分立使用的高压开关电器主要有：分立使用的高压开关电器主要有：熔断熔断器、断路器、隔离开关、负荷开关。器、断路器、隔离开关、负荷开关。1. 熔断器熔断器：当有过电流流过时，元件会由于：当有过电流流过时，元件会由于本身发热而熔断，并借助灭弧介质的作用，本身发热而熔断，并借助灭弧介质的作用，使其连接的电路断开，从而保

60、护电力线路和使其连接的电路断开，从而保护电力线路和电气设备。电气设备。 按结构和动作原理分为：按结构和动作原理分为： 限流式熔断器和跌落式熔断器。限流式熔断器和跌落式熔断器。1. 熔断器熔断器1）限流式）限流式 熔断器熔断器 组成：熔丝组成：熔丝磁管、石英磁管、石英砂及联结附砂及联结附件等。件等。结构图：结构图：1.熔断器熔断器 1）限流式熔断器）限流式熔断器（1）熄弧能力强，可在短路电流达到最大峰值前约）熄弧能力强，可在短路电流达到最大峰值前约0.01s内使其减至零，使电弧熄灭。因此可限制短路内使其减至零，使电弧熄灭。因此可限制短路电流，降低对电气设备的动、热稳定性的要求。电流，降低对电气设