矿井供电课件

矿井供电

1矿井供电1第一部分基础知识1、供电系统现状与发展前景2、煤矿电气图专用图形符号3、矿井供电系统2第一部分基础知识2我国煤矿采区供电系统现状与发展前景1、供电系统现状

我国采煤工作面的供电系统经历了由380V到3300V的4个发展阶段。

①20世纪60年代以前，炮采方式380V供电系统。

②1964年80机组，660V供电系统。

③70年代，综采，1140V供电系统。

④80年代以来，新型高产的综采，3300V供电系统工作面总装机容量已达1500kW～2000kW的工作面。供电电压由1140V提高为3300V。3我国煤矿采区供电系统现状与发展前景3我国煤矿采区供电系统现状与发展前景2、供电系统发展

我国采区供电系统发展思路。综采工作面供电系统采用3．3kV供电技术与装备，研究与开发大容量移动变电站、多控制回路智能化组合开关(负荷控制中心)、大容量供电电缆和供电系统的漏电保护系统。

4我国煤矿采区供电系统现状与发展前景4

煤矿电气图专用图形符号

MT／T570—1996

中华人民共和国煤炭工业部1996—12—03批准1997—10—01实施本标准所规定的图形符号，是根据我国煤炭行业的具体情况和使用要求，对国家标准GB4728电气图用图形符号所作的补充，它专门适用于煤矿电气设计、生产、科研及管理等方面，作为有关电气图的基本组成。5煤矿电气图专用图形符号

MT／T570—199井下变配电设施和设备图形符号井下变电所、采区变电所——————————————————

井下矿用防爆变压器、移动变电站——————————————————

矿用高压配电箱、矿用高压配电箱组————————————————

隔爆型自动馈电开关、隔爆型电磁起动器

——————————————煤电钻组合保护装置

————————————————————井下主接地极

、井下局部接地极

————————————————6井下变配电设施和设备图形符号6矿井供电系统一、矿井供电系统的类型由矿井各级变电所（地面变电所、井下中央变电所、采区变电所3级高压供电）的变压器、配电装置、供电线路及用电负荷，按照一定方式相互联接起来的一个整体，称为煤矿供电系统。根据矿井的井田范围、矿层结构、埋藏深度和井下涌水量的大小等条件，矿井供电系统可分为深井150M供电系统和浅井供电系统两种基本类型。7矿井供电系统788二、煤矿井下常用电压等级

井下电压网路的标准电压等级及其相应的平均电压为：标准电压（KV）0.1270.380.661.143610平均电压（KV）0.1330.400.691.203.156.310.5《煤矿安全规程》规定：1、高压不超过10000V。2、低压不超过1140V。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127V。4、远距离控制线路的额定电压不超过36V。9二、煤矿井下常用电压等级9三、井下中央变电所

井下中央变电所是井下供电的中心，它的电源直接由地面变电所提供。10三、井下中央变电所10四、采区供电变电所

采区变电所是采区用电的中心。它的电源由中央变电所提供，其主要任务是将高电压变为低电压，并将此电压配到本采区所有采掘工作面及其它用电设备。11四、采区供电变电所11第二部分矿井供电第一章矿井供电基础知识第二章煤矿供电设计12第二部分矿井供电12第一章矿井供电基础知识第一节保护整定计算参考标准及规范1、煤炭工业部《煤矿井下供电的三大保护细则》2、国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局《煤矿安全规程》2011版3、GB14285—1993《继电保护和安全自动化装置技术规范》4、煤炭工业部出版社1999《煤矿电工手册》5、煤炭工业部1994年制定《煤炭工业矿井设计规范》6、GB50417-2007煤矿井下供配电设计规范13第一章矿井供电基础知识第一节保护整定计算参考标准及规范1第一章矿井供电基础知识

GB50417-2007煤矿井下供配电设计规范本规范共8章，内容涉及煤矿井下供电的各个方面，主要包括：总则、井下供配电系统与电压等级、井下电力负荷统计与计算、井下电缆选择与计算、井下主(中央)变电所设计、采区供配电设计、井下电气设备保护及接地、井下照明等。适用于煤矿井下供电设计咨询的各个阶段。14第一章矿井供电基础知识142.0.3井下主(中央)变电所应由矿井地面主变(配)电所直接供电。电源电缆不应少于两回路，并应引自地面变电所的不同母线段，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担其供电范围内全部负荷的用电要求。2.0.7井下高压电源宜采用10kV或6kV。

2.0.8井下低压电源电压应符合下列规定：

1.井下低压不应超过1140V；

2.手持电气设备、固定照明宜采用127V。

2.0.9采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。

152.0.3井下主(中央)变电所应由矿井地面主变(配)3.0.1井下电力负荷计算应符合下列规定：

1能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率；

2其他设备，一般采用需要系数法计算。

3.0.2井下各种用电设备的需要系数及平均功率因数，宜按表3.0.2的规定选用。

表3.0.2需要系数及平均功率因数

163.0.1井下电力负荷计算应符合下列规定：

1能够较精确计算第二节采区供电设计步骤17第二节采区供电设计步骤17第二节采区供电设计步骤1、负荷统计——用需用系数法用电设备往往不是满负荷运行，实际负荷容量常小于其额定容量；一组用电设备中，所有用电设备也不可能同时运行；同时工作的设备，最大负荷出现的时间也不相同。因此，用电设备组的实际负荷总是小于其额定容量之和。我们将用电设备组实际负荷总容量与其额定容量之和的比值称为需用系数。根据用电设备的额定容量和需用系数，计算实际负荷容量的方法称为需用系数法。18第二节采区供电设计步骤182、变电所总负荷的计算统计全变电所的计算负荷（Pj）时，应从最末端开始逐级项电源侧统计。计算负荷是按发热条件选择导体和电气设备时所使用的一个假想负荷。Pj=Kx∑Pe若某一干线存在多个用电设备组时，应将该干线上各用电设备组的计算负荷相加后乘以组间最大负荷同时系数（Ks），得出干线上的计算负荷（Pjg）。Pjg=Kt∑Pj负荷计算结果一般以表格形式给出。192、变电所总负荷的计算19

3、变压器的选择根据负荷计算结果进行变压器的选择，即式中Ｓj——变压器计算容量，kVA；Ｋt——组间同时系数，当供给一个工作面时取1，供给2个工作面时取0.95，供给3个及以上工作面时取0.9；∑Pj——变压器所带各组设备计算功率之和，kW；

203、变压器的选择20变压器容量的确定根据所选变压器型号和所求变压器计算容量Sj，查相应型号的变压器技术数据（见表）选出满足下列关系的变压器额定容量Se，即Se≥Sj21变压器容量的确定21低压电缆的选择

确定电缆长度

就地控制的支线电缆长度，一般取5m~10m。其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式(4-1)计算。即Ｌ＝ＫｍＬｍ

式中Lｍ——电缆敷设路径的长度，m；Kｍ——电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点：⑴移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m~5m余量。⑵当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。22低压电缆的选择22低压电缆主芯线截面的选择⑴、低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％~105％的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8％~10％。距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并保证其起动器有足够的吸持电压。所选电缆截面必须满足机械强度的要求。

⑵、支线电缆截面的选择支线电缆一般按机械强度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来23低压电缆主芯线截面的选择23干线电缆主芯线截面的选择1）按正常时的允许电压损失选择芯线截面（1）总允许电压损失ΔＵp的计算按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。ΔＵp＝Ｕ２nt-0.95×Ｕn对于660V系统ΔUp=690—0.95×660=63V;对于1140V系统ΔUp=1200—0.95×1140=117V。24干线电缆主芯线截面的选择24用长时允许电流校验所选择的干线电缆截面(以2G为例)

所以2G面积为50m㎡式中∑Pn——电缆所带负荷的额定功率之和，kW；Un——电缆所在电网的额定电压，V；Kde―电缆线路所带负荷的需用系数，由表7-4查取；cosΦwm——电缆所带负荷的加权平均功率因数。25用长时允许电流校验所选择的干线电缆截面(以2G为例)25按起动时的电压损失校验电缆截面（以2G为例）由于电动机起动电流大，起动时电压损失大，因起动时间较短，可忽略其电压质量的要求。但必须满足电动机和磁力起动器的起动条件的要求，否则无法起动。一般只须校验供电功率最大、供电距离最远的干线，如该干线满足起动要求，其它干线必能满足起动要求。26按起动时的电压损失校验电缆截面（以2G为例）26采区低压电网短路电流的计算概述计算目的为了正确选择和校验电气设备，使之能满足短路电流的动、热稳定性要求。对于低压开关设备的断路器、熔断器等，主要用于校验其分断能力。为了正确整定计算短路保护装置，使之在短路故障发生时，能灵敏可靠地动作，确保供电安全。计算任务计算最大三相短路电流值，以校验开关设备等的分断能力。此时短路点应选择在开关设备等负荷侧的端子上，并按最大运行方式计算。计算最小的两相短路电流值，以校验短路保护装置的灵敏度。此时短路点应选择在保护范围的末端，并按最小运行方式计算。27采区低压电网短路电流的计算27计算特点低压电网(包括变压器)一般不允许忽略电阻。由于电缆线路的电感电抗值远小于电阻值。故有时感抗值反而可以忽略。低压元件如不太长的母线电缆、电流互感器的一次线圈、自动馈电开关的过电流脱扣线圈、开关触头的接触电阻以及短路点的电弧电阻等，对于低压电网的短路电流计算都有影响，但为了简化计算，一般可以忽赂。计算短路电流时，电缆线路相间电容可以不考虑。28计算特点28两相短路电流的计算短路电流的计算，有公式法和图表法两种。图表法使用简便，但不如公式法准确。利用公式计算短路电流，其实质是欧姆定律的应用。两相短路电流的计算公式（7-29）式中Is(2)——两相短路电流，A；Uav——短路点所在电网中首端的平均线电压(为电网额定电压的1.05倍)，V；∑R——短路回路内一相电阻值的总和，Ω；∑X——短路回路内一相电抗值的总和，Ω；29两相短路电流的计算29三相短路电流的计算由于三相短路为对称短路，故可按单相电路计算短路电流：IS(3)=（7-36）公式中的符号意义与两相短路公式中的字符相同。但Id(3与Id(2)之间存在着如下关系即:Is(3)=1.15Is(2)或IS（2）=0.87IS(3)（7-37）30三相短路电流的计算30采区低压电器的电气参数选择开关的额定电压应不小于电网的额定电压；开关的额定电流应不小于所控设备的最大负荷电流。开关的额定分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流(对于用熔断器保护的电器不作此项校验)。开关的接线喇叭口数目要满足电网接线的要求，其内径要与电缆的外径相适应。31采区低压电器的电气参数选择31采区低压保护装置的整定计算

采区低压保护装置主要有过负荷保护和短路保护两种，因开关的不同而设置不同，需根据开关内所设置的保护装置进行整定。过负荷保护的动作值按照大于额定电流整定，短路保护的动作值按照大于最大工作电流整定，并按照保护范围末端最小两相短路电流进行校验。32采区低压保护装置的整定计算

32过电流继电器的整定计算保护装置动作值的整定计算保护单台或同时起动的多台鼠笼型电动机支线过负荷保护：Ia.o=IN)式中Ia.o——过负荷保护的动作电流值，A；IN—单台或同时起动的多台电动机的额定电流，A。短路保护：Ia.s≥IN。st式中Ia.s——短路保护的动作电流，A；IN.st——单台或同时起动的多台电动机的起动电流，A。保护不同时起动的多台用电设备干线过负荷保护：Ia.o≥1.1Ica式中Ica——线路的最大长时工作电流（由7-10式求得），A；1.1——考虑负荷计算误差的可靠系数。短路保护：Ia.s≥IN.st+∑IN式中Ia.s——短路保护的动作电流值，A；IN.st——起动电流最大的一台或同时起动电流最大的多台电动机起动电流，A。∑IN——其余电动机的额定电流之和，A。33过电流继电器的整定计算33变压器二次侧总馈电开关的整定过负荷保护Ia=I2N.T式中I2N.T——变压器二次侧的额定电流，A。短路保护Ia≥IN.st+∑IN式中Ia——短路保护的动作电流值，A；IN.st——变压器所带负荷中起动电流最大的一台、或同时起动电流最大的多台电动机的起动电流，A。∑IN——其余电动机的额定电流之和，A。34变压器二次侧总馈电开关的整定34灵敏度校验校验灵敏度式中Ks——保护装置的灵敏系数；Isc(2)——保护范围末端的最小两相短路电流，A。Ia.s——根据计算的整定值查开关技术数据(见表)确定的实际整定值，A35灵敏度校验35若经校验灵敏度不能满足上式时，可采取以下措施：加大干线或支线电缆截面。设法减少低压电缆线路的长度。采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。换用大容量变压器或采取变压器并联。增设分段保护开关。采用移动变电站或移动变压器。36若经校验灵敏度不能满足上式时，可采取以下措施：36井下变压器中性点的接地方式中性点直接接地的危害主要有两方面：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单项接地时形成了单项短路。我国煤矿井下变压器中性点采用不接地方式37井下变压器中性点的接地方式37三大保护保护接地漏电保护过流保护38三大保护保护接地漏电保护过流保护38移动频繁负荷大瓦斯煤尘易爆炸空间狭窄又潮湿一、特殊环境39移动频繁负荷大瓦斯煤尘易爆炸空间狭窄又潮湿一、特殊环境39二、危害及预防1、短路、漏电极易造成瓦斯煤尘爆炸人身触电等2、中性点不接地系统中三大保护是保证煤矿安全供电的根本保障4040

第一部分保护接地第443条严禁井下配电变压器中性点直接接地。1、矿井内所有电气设备的金属外壳及电缆的配件、金属外皮等，必须接地。巷道中接近电缆线路的金属构筑物等均应接地。看“保护接地系统图”清楚6个名词：主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线、连接导线41第一部分保护接地41保护接地系统图42保护接地系统图42保护接地2、矿井电气设备保护接地系统的规定是：①所有需要接地的设备和局部接地极，都应与接地母线（或辅助接地母线）连接。接地母线应与主接地极连接，形成接地网。②移动和携带式电气设备，应采用橡套电缆的接地芯线，并与接地干线连接。③矿井所有接地的设备，必须有单独的接地连接线。禁止将几台电气设备的接地连接线串联连接。④矿井所有电缆的金属外皮，都必须有可靠的电气连接，以构成接地干线。43保护接地43保护接地3、接地极应符合下列要求：①主接地极，应采用面积不小于0.75㎡、厚度不小于5mm的钢板制成。②局部接地极，应采用面积不小于0.6㎡、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成。44保护接地44保护接地③其他地点的局部接地极，应采用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制作，钢管上至少应有20个直径不小于5mm的透孔。也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板。45保护接地45保护接地4、连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50m㎡的铜线，或厚度不小于4mm、截面不小于100m㎡的扁钢。或直径不小于12mm的圆钢。

电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25m㎡的铜线，或厚度不小于4mm、截面不小于50m㎡的扁钢。或直径不小于8mm的圆钢。46保护接地46保护接地5、接地装置的所有钢材的要求，必须镀锌或镀锡。接地装置的连接线，应采取防腐措施。6、每个主接地极的接地电阻，由主接地极起至最远的就地接地装置上，不得大于2Ω。每台移动电气设备至接地干线的接地电阻值不得大于1Ω。47保护接地47电气设备保护接地后，通过人体电流减小，大部分从接地极入地；接地极电阻越小，流经人体的电流也越小。

无保护接地Im=Ir有保护接地Im=Ir.Rg/Rm48电气设备保护接地后，通过人体电流减小，大部分从接地极入地；接

井下保护接地是一个系统工程（并联总电阻值小于小于分电阻值），因此单独的保护接地极，不能完全消除触电危险性。将各保护接地极连起来，形成一保护接地网，降低接地电阻值，不同相同时碰壳时，两相短路电流使过流保护装置动作。4949保护接地7、低压机电硐室的辅助接地母线，电气设备外壳同接地母线（包括辅助接地母线）的连接，电缆接线盒两头的铠装、铅皮的连接，应使用截面积不小于25m㎡的铜线、或厚度不小于4mm、截面积不小于50m㎡的扁钢。8、不大于127V的电气设备的接地导线、连接导线应采用断面不小于6m㎡的裸铜线。50保护接地50局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析电流经接地极流向大地及在大地中流动时的电阻统称为接地电阻。接地电阻包括接地极本身的电阻、接地导线的电阻、接地极和地之间的电阻（接触电阻）以及周围的土壤电阻等。1、理论分析过程繁多沉长省略，结论:两根钢管直径为22mm埋深0.75m的接地极并联时接地电阻比单根钢管直径为35mm埋深1.5m的接地极电阻略有减少。51局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析

2、现场测试结果在抚顺局老虎台矿和新汶局进行了现场测试，测试情况如下：两根钢管直径为22mm埋深0.75m的接地极并联时接地电阻与单根钢管直径为35mm埋深1.5m的接地极，分别在煤巷和岩巷进行测试，结果与理论计算相同。52局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析保护接地保护接地的检查管理1、每年应将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出，进行详细检查，发现问题及时处理。2、接地电网接地电阻值测定每季1次；新安装的电气设备绝缘电阻和接地电阻的测定在投入运行以前。3、接地电阻的测定（ZC—18）53保护接地535454保护接地4、串联接地

55保护接地4、串联接地55保护接地井下保护接地的侧重点，在于限制裸露电流和人身触电电流的大小，最大限度地降低的严重程度。漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电或人身触电，应尽快切断电源，将故障存在的时间减少到最短。两种保护在煤矿井下低压电网中相辅相成，缺一不可，它们对保证井下低压电网的安全运行具有重要作用。56保护接地56第二部分漏电保护一、漏电保护的概念在电力系统中，如果带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度，使经该阻抗流入大地的电流增大到一定程度，那么说明该带电导体发生了漏电故障，流入大地的电流叫漏电电流。57第二部分漏电保护57漏电保护二、漏电的原因电缆和电气本身的原因因管理不当而引起漏电维修操作不当引起漏电施工安装不当引起漏电因意外引起漏电58漏电保护58漏电保护三、对漏电保护的要求安全性漏电保护的首要任务是保证安全用电可靠性漏电保护的可靠性是指一是不拒动；二是不误动。选择性漏电保护的选择性是指它要求在供电单元内只切除故障部分的电源，目的是为了减小出现故障时的停电范围。灵敏性漏电保护的灵敏性是指保护装置针对不同程度漏电故障的反应能力。59漏电保护59漏电保护四、漏电保护方式

漏电保护的主要目的是为了防止人身触电和漏电电流引爆瓦斯、煤尘，保护矿井和人身的安全。对于井下变压器中性点绝缘的供电单元，最常用的漏电保护方式有附加电源直流检测式、零序功率方向原理式、旁路接地式、自动复电式几种。目前在现场使用的漏电保护装置则主要采用前两种保护原理。60漏电保护60漏电保护五、漏电保护的工作原理漏电保护通过切断电源的操作来防止人身触电和漏电电流引爆瓦斯煤尘。61漏电保护61

漏电保护的首要任务是保证安全供电。因此，考虑一个漏电保护是否合理，必须从安全角度出发。一个完善的漏电保护系统，不是用一台总的漏电保护器对整个电网起漏电保护作用，而是由多台具有不同保护原理的漏电继电器配合在一起，构成漏电保护系统，共同完成漏电保护任务。62

漏电保护的首要任务是保证漏电保护六、低压电网的选择性漏电保护总控开关Q1分控开关Q2两处磁力起动器Q3选择性漏电保护系统便可分为三级和两级两种。63漏电保护63选择性纵向选择性横向选择性64选择性纵向选择性横向选择性64漏电保护总自动馈电开关处的漏电保护装置一般采用附加直流电源保护原理。分支自动馈电开关的漏电保护装置一般采用零序功率方向原理。65漏电保护65漏电保护附加直流电源漏电保护原理C—隔直电容；J—动作继电器；kΩ—毫安表；U—外加直流电压；C0、r—各相对地电容、电阻；SK—三相电抗器；LK—零序电抗器66漏电保护附加直流电源漏电保护原理66漏电保护附加直流电源漏电保护原理总馈电开关漏电保护装置一般采用附加直流电源保护原理，作为整个电网的对称漏电和非对称漏电保护。由于总馈电开关的动作时间有一固定延时，故可配合分支馈电开关的漏电保护装置使用，达到纵向选择性的目的，并起后备保护作用。这种保护原理实现的漏电保护装置不具备选择性功能，电网中任一处漏电时该装置皆要无选择性地动作（在无延时条件下）。67漏电保护附加直流电源漏电保护原理67漏电保护2.漏电闭锁保护保护原理QF为开关断路器，当开关停运时，常闭辅助触点QF1闭合，直流电源E通过R1、R2、D、QF1对电机绝缘r进行检测。开关闭合或电机起动后，QF1断开，漏电闭锁检测回路退出运行68漏电保护2.漏电闭锁保护保护原理68漏电保护漏电闭锁保护保护原理考虑到井下设备和人身的安全性，目前在井下低压电网的所有开关中都应设置有漏电闭锁保护功能。漏电闭锁一般采用附加直流的检测原理，并应注意检测回路的本安性能。69漏电保护69漏电保护3.零序功率方向保护原理70漏电保护3.零序功率方向保护原理70漏电保护零序功率方向保护原理利用零序电流或零序电压的幅值大小来判断是否发生漏电,同时利用各支路的零序电流和零序电压的相位关系来判断故障支路，而后作用于跳闸，达到选择性保护的目的。

分支馈电开关的选择性保护装置多采用零序电流方向原理，它将各个分支线路的零序电流信号和零序电压信号进行比相，达到横向选择性漏电保护的目的。低压选择性漏电保护装置原理框图I0传感器U0传感器波形变换波形变换微分电路比相电路执行电路71漏电保护零序功率方向保护原理I0传感器U0传感器波形变换波形漏电保护漏电动作电阻整定值

为了充分发挥漏电保护的作用，特对煤矿井下低压检漏保护装置提出如下要求：1、当电网对地的总绝缘电阻降低到表3-1中所列数值及其以下时，应立即动作，并切断其供电电源。

表3-1漏电动作电阻整定值额定电压（V）漏电动作值（KΩ）额定电压（V）漏电动作值（KΩ）1272.0660113803.511402072漏电保护漏电动作电阻整定值额定电压漏电动作值（KΩ）额定电压漏电保护漏电动作电阻整定值2、当电网对地的总绝缘电阻降低到表3-2中所列数值及其以下时，应将其电源开关闭锁起来，以防止合闸送电，防止事故扩大。表3-2漏电闭锁电阻整定值额定电压（V）漏电动作值（KΩ）额定电压（V）漏电动作值（KΩ）127466022380711404073漏电保护漏电动作电阻整定值额定电压漏电动作值额定电压漏电动作漏电保护运行、维护和检修

1、值班电钳工每天应对检漏保护装置的运行情况进行检查试验，并作记录。

2、局部接地极和辅助接地极的安设应良好。3、用试验按钮对检漏保护装置进行跳闸试验。煤（岩）电钻综合保护装置每班试验一次；照明信号综合保护装置每天试验一次；对具有选择性功能的检漏保护装置，各支路应每天做一次跳闸试验；总检漏保护装置每周做一次跳闸试验。74漏电保护运行、维护和检修

74漏电保护运行、维护和检修4、

对新安装的检漏保护装置在首次投入运行前做一次远方人工漏电跳闸试验。运行中的检漏保护装置，每月至少做一次远方人工漏电跳闸试验。有选择性的检漏保护装置做远方人工漏电跳闸试验时，总检漏保护装置应在分支开关断开后在分支开关入口处做人工漏电跳闸试验，其余分路开关应分别做一次远方人工漏电跳闸试验。75漏电保护运行、维护和检修75

漏电保护与保护接地的关系

漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电或人身触电，应尽快切断电源，将故障存在的时间减少到最短。井下保护接地的侧重点，在于限制裸露电流和人身触电电流的大小，最大限度地降低的严重程度。两种保护在煤矿井下低压电网中相辅相成，缺一不可，它们对保证井下低压电网的安全运行具有重要作用。76

漏电保护与保护接地的关系76第三部分过电流保护

明确几个概念过电流故障的种类、危害及原因所谓过电流，是指流过电气设备和电缆的电流超过了它们的额定值。短路短路是指电流不流经负载，而是经过电阻很小的导体直接形成回路，其特点是电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大。过负荷所谓过负荷，是指流过电气设备和电缆的实际电流超过其额定电流，而且过电流的延续时间超过了允许时间。

77第三部分过电流保护777878

矿井供电

79矿井供电1第一部分基础知识1、供电系统现状与发展前景2、煤矿电气图专用图形符号3、矿井供电系统80第一部分基础知识2我国煤矿采区供电系统现状与发展前景1、供电系统现状

我国采煤工作面的供电系统经历了由380V到3300V的4个发展阶段。

①20世纪60年代以前，炮采方式380V供电系统。

②1964年80机组，660V供电系统。

③70年代，综采，1140V供电系统。

④80年代以来，新型高产的综采，3300V供电系统工作面总装机容量已达1500kW～2000kW的工作面。供电电压由1140V提高为3300V。81我国煤矿采区供电系统现状与发展前景3我国煤矿采区供电系统现状与发展前景2、供电系统发展

我国采区供电系统发展思路。综采工作面供电系统采用3．3kV供电技术与装备，研究与开发大容量移动变电站、多控制回路智能化组合开关(负荷控制中心)、大容量供电电缆和供电系统的漏电保护系统。

82我国煤矿采区供电系统现状与发展前景4

煤矿电气图专用图形符号

MT／T570—1996

中华人民共和国煤炭工业部1996—12—03批准1997—10—01实施本标准所规定的图形符号，是根据我国煤炭行业的具体情况和使用要求，对国家标准GB4728电气图用图形符号所作的补充，它专门适用于煤矿电气设计、生产、科研及管理等方面，作为有关电气图的基本组成。83煤矿电气图专用图形符号

MT／T570—199井下变配电设施和设备图形符号井下变电所、采区变电所——————————————————

井下矿用防爆变压器、移动变电站——————————————————

矿用高压配电箱、矿用高压配电箱组————————————————

隔爆型自动馈电开关、隔爆型电磁起动器

——————————————煤电钻组合保护装置

————————————————————井下主接地极

、井下局部接地极

————————————————84井下变配电设施和设备图形符号6矿井供电系统一、矿井供电系统的类型由矿井各级变电所（地面变电所、井下中央变电所、采区变电所3级高压供电）的变压器、配电装置、供电线路及用电负荷，按照一定方式相互联接起来的一个整体，称为煤矿供电系统。根据矿井的井田范围、矿层结构、埋藏深度和井下涌水量的大小等条件，矿井供电系统可分为深井150M供电系统和浅井供电系统两种基本类型。85矿井供电系统7868二、煤矿井下常用电压等级

井下电压网路的标准电压等级及其相应的平均电压为：标准电压（KV）0.1270.380.661.143610平均电压（KV）0.1330.400.691.203.156.310.5《煤矿安全规程》规定：1、高压不超过10000V。2、低压不超过1140V。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127V。4、远距离控制线路的额定电压不超过36V。87二、煤矿井下常用电压等级9三、井下中央变电所

井下中央变电所是井下供电的中心，它的电源直接由地面变电所提供。88三、井下中央变电所10四、采区供电变电所

采区变电所是采区用电的中心。它的电源由中央变电所提供，其主要任务是将高电压变为低电压，并将此电压配到本采区所有采掘工作面及其它用电设备。89四、采区供电变电所11第二部分矿井供电第一章矿井供电基础知识第二章煤矿供电设计90第二部分矿井供电12第一章矿井供电基础知识第一节保护整定计算参考标准及规范1、煤炭工业部《煤矿井下供电的三大保护细则》2、国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局《煤矿安全规程》2011版3、GB14285—1993《继电保护和安全自动化装置技术规范》4、煤炭工业部出版社1999《煤矿电工手册》5、煤炭工业部1994年制定《煤炭工业矿井设计规范》6、GB50417-2007煤矿井下供配电设计规范91第一章矿井供电基础知识第一节保护整定计算参考标准及规范1第一章矿井供电基础知识

GB50417-2007煤矿井下供配电设计规范本规范共8章，内容涉及煤矿井下供电的各个方面，主要包括：总则、井下供配电系统与电压等级、井下电力负荷统计与计算、井下电缆选择与计算、井下主(中央)变电所设计、采区供配电设计、井下电气设备保护及接地、井下照明等。适用于煤矿井下供电设计咨询的各个阶段。92第一章矿井供电基础知识142.0.3井下主(中央)变电所应由矿井地面主变(配)电所直接供电。电源电缆不应少于两回路，并应引自地面变电所的不同母线段，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担其供电范围内全部负荷的用电要求。2.0.7井下高压电源宜采用10kV或6kV。

2.0.8井下低压电源电压应符合下列规定：

1.井下低压不应超过1140V；

2.手持电气设备、固定照明宜采用127V。

2.0.9采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。

932.0.3井下主(中央)变电所应由矿井地面主变(配)3.0.1井下电力负荷计算应符合下列规定：

1能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率；

2其他设备，一般采用需要系数法计算。

3.0.2井下各种用电设备的需要系数及平均功率因数，宜按表3.0.2的规定选用。

表3.0.2需要系数及平均功率因数

943.0.1井下电力负荷计算应符合下列规定：

1能够较精确计算第二节采区供电设计步骤95第二节采区供电设计步骤17第二节采区供电设计步骤1、负荷统计——用需用系数法用电设备往往不是满负荷运行，实际负荷容量常小于其额定容量；一组用电设备中，所有用电设备也不可能同时运行；同时工作的设备，最大负荷出现的时间也不相同。因此，用电设备组的实际负荷总是小于其额定容量之和。我们将用电设备组实际负荷总容量与其额定容量之和的比值称为需用系数。根据用电设备的额定容量和需用系数，计算实际负荷容量的方法称为需用系数法。96第二节采区供电设计步骤182、变电所总负荷的计算统计全变电所的计算负荷（Pj）时，应从最末端开始逐级项电源侧统计。计算负荷是按发热条件选择导体和电气设备时所使用的一个假想负荷。Pj=Kx∑Pe若某一干线存在多个用电设备组时，应将该干线上各用电设备组的计算负荷相加后乘以组间最大负荷同时系数（Ks），得出干线上的计算负荷（Pjg）。Pjg=Kt∑Pj负荷计算结果一般以表格形式给出。972、变电所总负荷的计算19

3、变压器的选择根据负荷计算结果进行变压器的选择，即式中Ｓj——变压器计算容量，kVA；Ｋt——组间同时系数，当供给一个工作面时取1，供给2个工作面时取0.95，供给3个及以上工作面时取0.9；∑Pj——变压器所带各组设备计算功率之和，kW；

983、变压器的选择20变压器容量的确定根据所选变压器型号和所求变压器计算容量Sj，查相应型号的变压器技术数据（见表）选出满足下列关系的变压器额定容量Se，即Se≥Sj99变压器容量的确定21低压电缆的选择

确定电缆长度

就地控制的支线电缆长度，一般取5m~10m。其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式(4-1)计算。即Ｌ＝ＫｍＬｍ

式中Lｍ——电缆敷设路径的长度，m；Kｍ——电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点：⑴移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m~5m余量。⑵当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。100低压电缆的选择22低压电缆主芯线截面的选择⑴、低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％~105％的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8％~10％。距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并保证其起动器有足够的吸持电压。所选电缆截面必须满足机械强度的要求。

⑵、支线电缆截面的选择支线电缆一般按机械强度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来101低压电缆主芯线截面的选择23干线电缆主芯线截面的选择1）按正常时的允许电压损失选择芯线截面（1）总允许电压损失ΔＵp的计算按要求，正常工作时应保证供电网所有电动机的端电压不低于额定电压的95%。ΔＵp＝Ｕ２nt-0.95×Ｕn对于660V系统ΔUp=690—0.95×660=63V;对于1140V系统ΔUp=1200—0.95×1140=117V。102干线电缆主芯线截面的选择24用长时允许电流校验所选择的干线电缆截面(以2G为例)

所以2G面积为50m㎡式中∑Pn——电缆所带负荷的额定功率之和，kW；Un——电缆所在电网的额定电压，V；Kde―电缆线路所带负荷的需用系数，由表7-4查取；cosΦwm——电缆所带负荷的加权平均功率因数。103用长时允许电流校验所选择的干线电缆截面(以2G为例)25按起动时的电压损失校验电缆截面（以2G为例）由于电动机起动电流大，起动时电压损失大，因起动时间较短，可忽略其电压质量的要求。但必须满足电动机和磁力起动器的起动条件的要求，否则无法起动。一般只须校验供电功率最大、供电距离最远的干线，如该干线满足起动要求，其它干线必能满足起动要求。104按起动时的电压损失校验电缆截面（以2G为例）26采区低压电网短路电流的计算概述计算目的为了正确选择和校验电气设备，使之能满足短路电流的动、热稳定性要求。对于低压开关设备的断路器、熔断器等，主要用于校验其分断能力。为了正确整定计算短路保护装置，使之在短路故障发生时，能灵敏可靠地动作，确保供电安全。计算任务计算最大三相短路电流值，以校验开关设备等的分断能力。此时短路点应选择在开关设备等负荷侧的端子上，并按最大运行方式计算。计算最小的两相短路电流值，以校验短路保护装置的灵敏度。此时短路点应选择在保护范围的末端，并按最小运行方式计算。105采区低压电网短路电流的计算27计算特点低压电网(包括变压器)一般不允许忽略电阻。由于电缆线路的电感电抗值远小于电阻值。故有时感抗值反而可以忽略。低压元件如不太长的母线电缆、电流互感器的一次线圈、自动馈电开关的过电流脱扣线圈、开关触头的接触电阻以及短路点的电弧电阻等，对于低压电网的短路电流计算都有影响，但为了简化计算，一般可以忽赂。计算短路电流时，电缆线路相间电容可以不考虑。106计算特点28两相短路电流的计算短路电流的计算，有公式法和图表法两种。图表法使用简便，但不如公式法准确。利用公式计算短路电流，其实质是欧姆定律的应用。两相短路电流的计算公式（7-29）式中Is(2)——两相短路电流，A；Uav——短路点所在电网中首端的平均线电压(为电网额定电压的1.05倍)，V；∑R——短路回路内一相电阻值的总和，Ω；∑X——短路回路内一相电抗值的总和，Ω；107两相短路电流的计算29三相短路电流的计算由于三相短路为对称短路，故可按单相电路计算短路电流：IS(3)=（7-36）公式中的符号意义与两相短路公式中的字符相同。但Id(3与Id(2)之间存在着如下关系即:Is(3)=1.15Is(2)或IS（2）=0.87IS(3)（7-37）108三相短路电流的计算30采区低压电器的电气参数选择开关的额定电压应不小于电网的额定电压；开关的额定电流应不小于所控设备的最大负荷电流。开关的额定分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流(对于用熔断器保护的电器不作此项校验)。开关的接线喇叭口数目要满足电网接线的要求，其内径要与电缆的外径相适应。109采区低压电器的电气参数选择31采区低压保护装置的整定计算

采区低压保护装置主要有过负荷保护和短路保护两种，因开关的不同而设置不同，需根据开关内所设置的保护装置进行整定。过负荷保护的动作值按照大于额定电流整定，短路保护的动作值按照大于最大工作电流整定，并按照保护范围末端最小两相短路电流进行校验。110采区低压保护装置的整定计算

32过电流继电器的整定计算保护装置动作值的整定计算保护单台或同时起动的多台鼠笼型电动机支线过负荷保护：Ia.o=IN)式中Ia.o——过负荷保护的动作电流值，A；IN—单台或同时起动的多台电动机的额定电流，A。短路保护：Ia.s≥IN。st式中Ia.s——短路保护的动作电流，A；IN.st——单台或同时起动的多台电动机的起动电流，A。保护不同时起动的多台用电设备干线过负荷保护：Ia.o≥1.1Ica式中Ica——线路的最大长时工作电流（由7-10式求得），A；1.1——考虑负荷计算误差的可靠系数。短路保护：Ia.s≥IN.st+∑IN式中Ia.s——短路保护的动作电流值，A；IN.st——起动电流最大的一台或同时起动电流最大的多台电动机起动电流，A。∑IN——其余电动机的额定电流之和，A。111过电流继电器的整定计算33变压器二次侧总馈电开关的整定过负荷保护Ia=I2N.T式中I2N.T——变压器二次侧的额定电流，A。短路保护Ia≥IN.st+∑IN式中Ia——短路保护的动作电流值，A；IN.st——变压器所带负荷中起动电流最大的一台、或同时起动电流最大的多台电动机的起动电流，A。∑IN——其余电动机的额定电流之和，A。112变压器二次侧总馈电开关的整定34灵敏度校验校验灵敏度式中Ks——保护装置的灵敏系数；Isc(2)——保护范围末端的最小两相短路电流，A。Ia.s——根据计算的整定值查开关技术数据(见表)确定的实际整定值，A113灵敏度校验35若经校验灵敏度不能满足上式时，可采取以下措施：加大干线或支线电缆截面。设法减少低压电缆线路的长度。采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。换用大容量变压器或采取变压器并联。增设分段保护开关。采用移动变电站或移动变压器。114若经校验灵敏度不能满足上式时，可采取以下措施：36井下变压器中性点的接地方式中性点直接接地的危害主要有两方面：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单项接地时形成了单项短路。我国煤矿井下变压器中性点采用不接地方式115井下变压器中性点的接地方式37三大保护保护接地漏电保护过流保护116三大保护保护接地漏电保护过流保护38移动频繁负荷大瓦斯煤尘易爆炸空间狭窄又潮湿一、特殊环境117移动频繁负荷大瓦斯煤尘易爆炸空间狭窄又潮湿一、特殊环境39二、危害及预防1、短路、漏电极易造成瓦斯煤尘爆炸人身触电等2、中性点不接地系统中三大保护是保证煤矿安全供电的根本保障11840

第一部分保护接地第443条严禁井下配电变压器中性点直接接地。1、矿井内所有电气设备的金属外壳及电缆的配件、金属外皮等，必须接地。巷道中接近电缆线路的金属构筑物等均应接地。看“保护接地系统图”清楚6个名词：主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线、连接导线119第一部分保护接地41保护接地系统图120保护接地系统图42保护接地2、矿井电气设备保护接地系统的规定是：①所有需要接地的设备和局部接地极，都应与接地母线（或辅助接地母线）连接。接地母线应与主接地极连接，形成接地网。②移动和携带式电气设备，应采用橡套电缆的接地芯线，并与接地干线连接。③矿井所有接地的设备，必须有单独的接地连接线。禁止将几台电气设备的接地连接线串联连接。④矿井所有电缆的金属外皮，都必须有可靠的电气连接，以构成接地干线。121保护接地43保护接地3、接地极应符合下列要求：①主接地极，应采用面积不小于0.75㎡、厚度不小于5mm的钢板制成。②局部接地极，应采用面积不小于0.6㎡、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成。122保护接地44保护接地③其他地点的局部接地极，应采用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制作，钢管上至少应有20个直径不小于5mm的透孔。也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板。123保护接地45保护接地4、连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50m㎡的铜线，或厚度不小于4mm、截面不小于100m㎡的扁钢。或直径不小于12mm的圆钢。

电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25m㎡的铜线，或厚度不小于4mm、截面不小于50m㎡的扁钢。或直径不小于8mm的圆钢。124保护接地46保护接地5、接地装置的所有钢材的要求，必须镀锌或镀锡。接地装置的连接线，应采取防腐措施。6、每个主接地极的接地电阻，由主接地极起至最远的就地接地装置上，不得大于2Ω。每台移动电气设备至接地干线的接地电阻值不得大于1Ω。125保护接地47电气设备保护接地后，通过人体电流减小，大部分从接地极入地；接地极电阻越小，流经人体的电流也越小。

无保护接地Im=Ir有保护接地Im=Ir.Rg/Rm126电气设备保护接地后，通过人体电流减小，大部分从接地极入地；接

井下保护接地是一个系统工程（并联总电阻值小于小于分电阻值），因此单独的保护接地极，不能完全消除触电危险性。将各保护接地极连起来，形成一保护接地网，降低接地电阻值，不同相同时碰壳时，两相短路电流使过流保护装置动作。12749保护接地7、低压机电硐室的辅助接地母线，电气设备外壳同接地母线（包括辅助接地母线）的连接，电缆接线盒两头的铠装、铅皮的连接，应使用截面积不小于25m㎡的铜线、或厚度不小于4mm、截面积不小于50m㎡的扁钢。8、不大于127V的电气设备的接地导线、连接导线应采用断面不小于6m㎡的裸铜线。128保护接地50局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析电流经接地极流向大地及在大地中流动时的电阻统称为接地电阻。接地电阻包括接地极本身的电阻、接地导线的电阻、接地极和地之间的电阻（接触电阻）以及周围的土壤电阻等。1、理论分析过程繁多沉长省略，结论:两根钢管直径为22mm埋深0.75m的接地极并联时接地电阻比单根钢管直径为35mm埋深1.5m的接地极电阻略有减少。129局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析

2、现场测试结果在抚顺局老虎台矿和新汶局进行了现场测试，测试情况如下：两根钢管直径为22mm埋深0.75m的接地极并联时接地电阻与单根钢管直径为35mm埋深1.5m的接地极，分别在煤巷和岩巷进行测试，结果与理论计算相同。130局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析保护接地保护接地的检查管理1、每年应将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出，进行详细检查，发现问题及时处理。2、接地电网接地电阻值测定每季1次；新安装的电气设备绝缘电阻和接地电阻的测定在投入运行以前。3、接地电阻的测定（ZC—18）131保护接地5313254保护接地4、串联接地

133保护接地4、串联接地55保护接地井下保护接地的侧重点，在于限制裸露电流和人身触电电流的大小，最大限度地降低的严重程度。漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电或人身触电，应尽快切断电源，将故障存在的时间减少到最短。两种保护在煤矿井下低压电网中相辅相成，缺一不可，它们对保证井下低压电网的安全运行具有重要作用。134保护接地56第二部分漏电保护一、漏电保护的概念在电力系统中，如果带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度，使经该阻抗流入大地的电流增大到一定程度，那么说明该带电导体发生了漏电故障，流入大地的电流叫漏电电流。135第二部分漏电保护57漏电保护二、漏电的原因电缆和电气本身的原因因管理不当而引起漏电维修操作不当引起漏电施工安装不当引起漏电因意外引起漏电136漏电保护58漏电保护三、对漏电保护的要求安全性漏电保护的首要任务是保证安全用电可靠性漏电保护的可靠性是指一是不拒动；二是不误动。选择性漏电保护的选择性是指它要求在供电单元内只切除故障部分的电源，目的是为了减小出现故障时的停电范围。灵敏性漏电保护的灵敏性是指保护装置针对不同程度漏电故障的反应能力。137漏电保护59漏电保护四、漏电保护方式

漏电保护的主要目的是为了防止人身触电和漏电电流引爆瓦斯、煤尘，保护矿井和人身的安全。对于井下变压器中性点绝缘的供电单元，最常用的漏电保护方式有附加电源直流检测式、零序功率方向原理式、旁路接地式、自动复电式几种。目前在现场使用的漏电保护装置则主要采用前两种保护原理。138漏电保护60漏电保护五、漏电保护的工作原理漏电保护通过切断电源