三章机电二节

第三章煤矿机电事故案例剖析第一节煤矿电气设备事故案例剖析一、典型事故案例二、煤矿电缆事故防范措施三、煤矿电气设备管理第二节煤矿安全供电

一、一起煤矿全矿停电事故的原因分析及防范措施二、一起带电误合接地刀闸事故分析三、煤矿大面积停电危害及预防措施四、煤矿电气设备与供电系统的保护五、现代化矿井安全高效综采工作面供电技术第三节煤矿机械伤害及带式输送机运输事故案例剖析一、作业地点机械伤害事故案例剖析二、带式输送机伤人事故案例剖析三、带式输送机安全规范第四节其它事故案例剖析

一、高处坠落事故二、关于高处坠落事故的预防三、地面其它类事故1第二节煤矿安全供电

一、一起煤矿全矿停电事故的原因分析及防范措施二、一起带电误合接地刀闸事故分析三、煤矿大面积停电危害及预防措施（一）大面积停电的危害及严峻形势（二）大面积停电形成的原因（三）避免大面积停电的措施（四）煤矿大面积停电的应对措施四、煤矿电气设备与供电系统的保护（一）电力系统继电保护的组成及故障处理（二）煤矿电气设备的保护（三）煤矿供电系统继电保护装置改进措施五、现代化矿井安全高效综采工作面供电技术

（一）现代化矿井特点

（二）安全高效综采工作面供电系统（三）国内外综采工作面供电装备现状（四）综采工作面供电技术及装备2一、一起煤矿全矿停电事故的原因分析及防范措施

（一）停电事故经过2011年2月13日2：37，某矿井下中央变电所1#进线开关跳闸，引起西区变电所I段、15#煤变电所I段停电。3：27，在恢复送电过程中，西区变电所I段再次停电。经检查发现两次跳闸均由西区变电所313#开关去94310工作面出线电缆连接器发生短路而引起，但未造成全矿停电。4：10，井下中央变电所1#进线开关再次跳闸，继而川寺I回线路失电，地面35kV变电站全站停电，矿井全矿停电。全矿停电45min，井下所有人员于36min内撤离上井。矿井停电期间，井下有4处瓦斯超限，其中94310综采工作面瓦斯浓度最高达1.55%。值班员立即启动矿井停电应急预案，在检查全站设备均无异常后，拉开10kV的I、II段母线上除通风机外的所有开关，检查35kV的II回电源线路侧带电正常，于4：15合上422开关给矿井送电，但II回线路瞬间失电，站内调度值班员立即与地调联系送电，直到4：55，35kV的II回线路带电，通风机恢复送电，随后按程序恢复了其它负荷供电。3一、一起煤矿全矿停电事故的原因分析及防范措施

（二）事故原因分析1．系统运行方式某矿井供电系统见图3-2-1。系统的运行方式：川寺I回电源经35kV母联400开关带35kV的I、II段母线运行，401开关带1#主变压器经501开关带10kV的I段母线向井下供电，402开关带2#主变压器，经502开关带10kV的II段母线向井下供电，川寺II回电源和10kV母联500开关为备用状态，井下中央变电所10kV母联开关断位。2．事故原因事故发生后经检查发现，井下中央变电所9#开关出线电缆连接器发生爆炸，造成井下中央变电所1#进线开关跳闸；井下中央变电所10kV的I段失电后，井下机电人员没有消除9#开关出线电缆连接器短路故障，却对井下1#进线开关给10kV的I段母线送电，按照《供电安全规定》，事故原因没有查清楚、事故没有处理禁止送电，导致再次发生短路，使川寺I回线路越级跳闸，造成全矿停电。经查1#主变压器受到过大的短路电流冲击，且开关拒动，短路电流的热效应使变压器绕组绝缘击穿，变压器受到损毁。4一、一起煤矿全矿停电事故的原因分析及防范措施

（二）事故原因分析3．运行方式存在的问题矿井正常生产期间，供电系统运行方式为川寺I回电源经35kV的I、II段母线分别由1#、2#主变压器带10kV的I段、II段母线矿井供电，川寺II回电源为备用状态，形成“一个电源，两回线路”的工作模式。这种运行方式存在的主要问题是：当运行的电源线路突然停电时，需要操作开关切换电源，会出现短时停电现象，降低矿井供电的可靠性。特别是当主要通风机和局部通风机停电时，如果由于切换备用电源不及时，就可能因主要通风机和局部通风机停止运行。4．恢复送电过程中存在的问题用II回线路通过35kV的I、II段母线向1#、2#主变压器送电，增加了不确定因素，一旦35kV的I段母线及母联开关、10kV的I段母线或1#主变压器发生故障，不仅恢复送电不成功，而且又扩大了事故范围，甚至导致事故发生。该起事故曾发生了多次开关拒动、越级跳闸现象，说明该井上和井下电气设备继电保护装置选择性、可靠性差，动作灵敏度不高。5一、一起煤矿全矿停电事故的原因分析及防范措施

（二）事故原因分析5．检测情况事故发生后对地面变电站下井高压开关进行了继电保护试验，地面变电站下井开关在没有达到继电保护整定值时即跳闸，跳闸电流和微机保护的显示不一致；对1#主变压器微机保护也作了检查，其开关未跳闸。这都说明下井开关继电保护整定值不准确，微机保护动作不可靠。事故发生当时，1#主变压器10kV侧C相短路电流为3586A，而正常情况下，1#主变压器10kV侧电流约为350A左右，在这近10倍的短路电流冲击下，1#主变保护装置未正常动作，短路电流的热效应使变压器绕组绝缘击穿，损毁变压器。

6一、一起煤矿全矿停电事故的原因分析及防范措施

（三）防范措施1．对现有运行方式采取措施。针对现有的运行方式对川寺I回线路突然停电的事故应急预案进行修改，在恢复II回线路送电时，断开35kV母联开关，通过2#主变压器向井下送电。2．采用分列运行方式。按照《规程》规定，矿井双回路电源必须采用分列运行方式，并且延伸到井下采区变（配）电所和向局部通风机供电的井下变（配）电所。川寺I、II回线路分别带35kV的I、II段母线经1#、2#主变带10kV的I、II段母线向井下供电。35kV母联400开关、10kV母联500开关、井下中央变电所10kV母联开关全部断开，形成两回路独立电源。3．完善保护设置。针对矿井上下继电保护装置保护误差大，选择性、可靠性差、动作不灵敏的问题，完善保护设置和整定配合，确保矿井供电的安全可靠，必要时更换变电站综合自动化保护装置。7二、一起带电误合接地刀闸事故分析

（一）事故经过2000年3月23日8：50，某城市用电所因线路检修，去35kV变电所办理停电线路检修工作票。值班员根据停电要求填好操作票，即拉开01#、02#、03#、04#开关，将手车拉出置检修位置，随后分别合这4路的接地刀闸。因03#接地刀闸合不上，螺丝打滑，就拉开10kV进线101#总开关，将101#总开关手车拉出放在检修位置，即合101#接地刀闸。主变高压侧3023#开关跳闸，经查看系带电合接地刀闸造成。按理说，接地刀闸与手车开关是闭锁的，手车开关不拉出，接地刀闸就合不上。8二、一起带电误合接地刀闸事故分析

（二）事故分析经核对设备主接线（一次主接线图如图3-2-2），原来该“五防”封闭式手车开关柜与出线柜闭锁功能是一样的，但出线柜电流是从母线流向线路侧，接地刀闸装在线路侧，即手车柜下部。而101#母线总进线柜，电流是从主变压器流向母线，接地刀闸也装在手车柜下部，由于电流是从手车柜下侧流向上侧母线，手车一拉出，闭锁即解除，而接地刀闸在电源侧仍然有电，则接地刀闸能合上，故发生上述带电合接地刀闸事故，造成三相短路，主变3023#开关跳闸事故。该所值班员片面地认为，10kV开关柜是具有“五防”功能的封闭式手车柜，手车柜拉出，接地刀闸才能合上。对该所设备性能、主接线不熟悉，同时封闭式“五防”手车柜全为铁板封死，接地刀闸不合上，后门打不开，合接地刀闸前的验电因打不开后门而不能进行。另外此“五防”柜还存在手车不从柜内拉出来、无明显断开点之缺点。若从总进线柜上侧接电源，下侧接母线，此柜内无空间。9二、一起带电误合接地刀闸事故分析

（三）防范措施（1）对该35kV变电所10kV总进线101#手车柜接地刀闸暂时解除。可以在主变3023#开关与101#开关接地刀闸间加装电气联锁，主变高压侧不停电，101#柜内接地刀闸合不上。（2）值班人员要熟悉设备，熟悉主接线图，搞清电源方向、接地刀闸装在电源哪一侧、闭锁功能如何，操作过程中如有与操作票不相符合的改动，要核对主接线，重新填写操作票，经有关技术人员审查后再操作。且不可盲目认为封闭式“五防”手车开关柜有“五防”功能而蛮干，酿成带电合接地刀闸事故。10三、煤矿大面积停电危害及预防措施

（一）大面积停电的危害及严峻形势大面积停电将引起矿井主要通风机和局部通风机停风，最终导致井下瓦斯超限；影响正常通讯，从而影响整个调度指挥中心指挥；井筒无法提升，人员滞留井下，从而造成重大人员伤亡事故；井下无法正常排水，造成井下设备以及其它设施水淹事故，严重影响煤矿安全生产。多起事故都是由于全矿井停电停风或井下局部停电停风造成瓦斯积聚，在没有采取措施的情况下重新送电引起瓦斯爆炸，损失十分惨重，教训十分深刻，影响极其恶劣。充分暴露出一些煤矿用电管理混乱，也暴露出一些地区供电部门对煤矿供电管理存在严重问题。国务院领导同志高度重视，多次做出重要批示，特别是针对煤矿用电问题明确要求：各地各煤矿企业必加强供、用电安全管理，认真执行停送电制度，决不能随意停电，一旦故障停电，要立即采取有力措施，迅速撤离工作人员，决不能存有侥幸心理，要千方百计保证矿工生命安全。11三、煤矿大面积停电危害及预防措施

（二）大面积停电形成的原因1．雷电事故2．上级电网发生事故3．短路事故4．单相接地事故5．井下保护器的技术问题6．人的因素造成煤矿大面积停电7．设备缺陷造成煤矿大面积停电8．制度不健全造成煤矿大面积停电12三、煤矿大面积停电危害及预防措施

（三）避免大面积停电的措施1．雷电的形成及预防措施

（1）雷电的形成（a）负雷云出现在大地建筑物上方时

（b）负雷云对建筑物顶部尖端放电时雷云对大地放电（直击雷）示意图13三、煤矿大面积停电危害及预防措施

（三）避免大面积停电的措施1．雷电的形成及预防措施

（1）雷电的形成（a）雷云在线路上方时

（b）雷云对地或对其他雷云放电后开口金属环上的电磁感应过电压

14三、煤矿大面积停电危害及预防措施（三）避免大面积停电的措施1．雷电的形成及预防措施

（2）防雷设备单支避雷针保护范围15三、煤矿大面积停电危害及预防措施（三）避免大面积停电的措施1．雷电的形成及预防措施

（2）防雷设备

（b）当h≤hr时单根避雷线的保护范围16三、煤矿大面积停电危害及预防措施（三）避免大面积停电的措施1．雷电的形成及预防措施

（2）防雷设备避雷器的连接

17三、煤矿大面积停电危害及预防措施（三）避免大面积停电的措施1．雷电的形成及预防措施

（3）现代综合防雷的主要技术措施

顶线绝缘子附加保护间隙

18三、煤矿大面积停电危害及预防措施（3）现代综合防雷的主要技术措施

（a）3～10kV架空和电缆进线

（b）35kV架空和电缆进线FV—阀式避雷器

FE—排气式避雷器

FMO—金属氧化物避雷器变配电所对雷电波侵入的防护19三、煤矿大面积停电危害及预防措施（3）现代综合防雷的主要技术措施

TM-电力变压器

FV-阀式避雷器

电力变压器的防雷保护及其接地系统FV1—普通阀型避雷器；FV2—磁吹阀式避雷器；FE—排气式避雷器高压电动机对雷电波入侵的防护20（三）避免大面积停电的措施2．避免大面积停电的技术方案（1）改进保护器①用全数字化综合保护替代现有的半数字半模拟的保护器。②保护的工作电源要放弃模拟电源而选择开关电源。③完善保护配置。④改进漏电保护性能。⑤增加事故记录和故障录波功能。（2）失压的改进实现①保护器上增加失压保护功能。②改造失压脱扣方式。21（三）避免大面积停电的措施2．避免大面积停电的技术方案改造失压脱扣方式。失压回路改造前后的原理22（四）煤矿大面积停电的应对措施1．针对上级电网发生事故造成大面积停电的应对措施2．煤矿意外停电安全技术措施23四、煤矿电气设备与供电系统的保护（一）电力系统继电保护的组成及故障处理1．继电保护的组成（1）现场信号输入部分。（2）测量部分。（3）逻辑判断部分。（4）执行部分。2．继电保护在电力系统中的作用（1）保障电力系统的安全性。

（2）对电力系统的不正常工作进行提示。

（3）对电力系统的运行状况进行监控。

3．继电保护常见的故障分析（1）电压互感器故障。（2）电流互感器故障。（3）微机保护装置故障。（4）开关保护设备的选择不当。24四、煤矿电气设备与供电系统的保护（一）电力系统继电保护的组成及故障处理4．继电保护故障的处理方法和措施（1）常见的继电保护故障的处理方法替换法参照法短接法直观法逐项拆除法（2）确保电力系统继电保护正常运行的措施合理的人员配置，使人员调度和协助能顺利进行，明确人员工作目标，保证电力正常运行；完善规章制度，根据继电保护的特点，健全和完善保护装置运行管理的规章制度，继电保护设备台账、运行维护、事故分析、定期校验、缺陷处理等档案应逐步采用计算机管理跟踪检查、严格考核、实行奖惩；对二次设备实行状态监测方法，对综合自动化变电站而言，容易实现继电保护状态监测。25（二）煤矿电气设备的保护1．漏电保护当电网绝缘电阻小于一定数值时，人触及后会产生触电危险，而且漏电不仅会使设备进一步损坏，形成短路事故，同时还存在漏电火花引爆瓦斯、煤尘的危险。因此在井下供电系统中必须装设漏电保护装置实现绝缘监视、漏电保护以及补偿流过人身的电容电流的作用。按其实现保护功能分为无选择性漏电保护和有选择性漏电保护。

2．过流保护电气火灾产生的主要原因是电网的过电流，而过电流又是由短路、过载引起的，因此防止电气火灾方法就是防止过流的产生。（1）过载保护：过载是指电动机的运行电流或电气设备工作电流大于其额定电流，但超过额定电流的倍数小些，通常是额定电流的1.5倍以内。

（2）短路保护：当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时将产生短路现象。

26（二）煤矿电气设备的保护3．接地保护在正常情况下，电气设备的金属外壳及架构不带电，但如果电气设备的绝缘损坏，其金属外壳和架构就要带电。当人触及此电气设备时就会发生触电事故，因此要通过接地保护限制通过人身的电流使其在极限电流之内。保护接地的关键是将保护接地装置的接地电阻降低到规定的范围内，就可以使流过人体的电流不超过安全极限电流，达到减少触电危险的目的。（1）挂接地线的工作原理及参数接地线作用就是将大地的零点电位与电气设备相联接，使所检修的电气设备始终处于安全电位，防止突然来电对工作人员和设备的侵害，电流经过接地线短接直接流入大地。

（2）挂接地线的不正确行为及其纠正方法①线路中的挂接地线。

②电气一次设备检修的挂接地线。③高压试验的挂接地线。④停电检修用的验电和挂接地线。27（三）煤矿供电系统继电保护装置改进措施1．煤矿6kV/10kV系统中应配置的继电保护（1）6kV/10kV线路应配置的继电保护：6kV/10kV线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5～0.7s，且没有保护配合上的要求时，可不装设电流速断保护；自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时，应装设略带时限的电流速断保护。（2）6kV/10kV配电变压器应配置的继电保护。①当配电变压器容量小于400kVA时，一般采用高压熔断器保护；②当配电变压器容量为400～630kVA，高压侧采用断路器时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于矿井内浸没式配电变压器还应装设瓦斯保护；③当配电变压器容量为800kVA及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于浸没式配电变压器还应装设气体保护；另外尚应装设温度保护。（3）6kV/10kV分段母线应配置的继电保护。对于不并列运行的分段母线，应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除，还应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护，其瞬时动作部分应解除；对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。

28（三）煤矿供电系统继电保护装置改进措施2．煤矿6kV/10kV系统中继保装置存在的问题煤矿系统现行保护配置图29（三）煤矿供电系统继电保护装置改进措施煤矿供电系统线路保护中存在的主要问题有：（1）煤矿井下供电系统是一个单侧电源辐射状电网，由于采区变电所距电源较远，中间经过的开关级数较多，需要较长的时限和较大的定值配合。（2）煤矿供电系统继电保护级数多，井下供电大都采用铜芯电缆且距离短，阻抗较小，故中央变电所以下各级短路电流值相差很小，不利于保护的整定。（3）目前煤矿采区变电所的整定原则是确定最远端的负荷性质和大小，根据计算结果整定供此处负荷的开关定值，然后逐级向采区变电所计算，根据所供负荷中功率最大者确定过流保护定值，以最远端的短路电流整定速断保护。依次向上逐级配合，速断保护和过载保护的定值和时限从采区变电所向下逐级降低。由于目前速断保护整定值过小，一旦出现短路故障，必然是所有速断保护同时动作，使得继电保护没有选择性，出现越级跳闸，扩大了停电故障影响范围。（4）瞬时速断的整定原则是先确定地面6kV处定值，依次向下按0.9倍整定。这种原则有明显的缺陷：由于整定值过小，并且逐级减小，一旦出现短路故障，必然是所有速断保护同时动作，使得保护的选择性差，出现越级跳闸，从而扩大停电故障的影响范围。（5）采区变电所进线开关定值与上一级定值配合，虽在一定程度上增加了保护的可靠性，但大大降低了选择性，不符合供电系统对继电保护的要求。并且采区变电所保