矿井供电系统及井下供电安全

井下电气工

---矿井供电系统及井下供电安全赵庄煤业培训中心第二十一学时矿井供电系统（上）矿井供电系统是指由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点按照一定方式相互连接起来的一个整体。一、煤矿企业对供电的基本要求二、电力负荷的分类煤矿电力负荷按用户重要性和中断供电对人身安全或在经济方面所造成的损失和影响程度分为三类。供电安全供电可靠供电技术合理供电经济第一类负荷第二类负荷第三类符合第二十一学时矿井供电系统（上）三、矿井供电电压等级1．煤矿常用电压等级

第二十一学时矿井供电系统（上）《煤矿安全规程》第448条规定，井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求：(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。(5)采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。2．10kV电压直接下井供电(1)大型矿井。(2)中小型矿井。(3)供电安全措施。第二十一学时矿井供电系统（上）四、矿井供电系统的类型根据矿井的井田范围、煤层深度和地质条件，矿井供电系统分为深井供电系统和浅井供电系统。煤层深度大于150m时应采用深井供电系统，小于150m时应采用浅井供电系统。（1）深井供电系统。（2）浅井供电系统。第二十一学时矿井供电系统（上）五、变压器中性点的运行方式1．变压器中性点第二十一学时矿井供电系统（上）变压器接入三相正弦交流电。正弦交流电是按正弦规律随时间作周期性变化的电量，其最大值、角频率、初相角称为正弦交流电的三要素。三相正弦交流电则是频率相同、最大值相等、相位互差120°的三个交流电。各相电压相等且对称即Ua＝Ub＝Uc，其矢量图如图所示。各相对地的绝缘电阻等相即ra＝rb＝rc，可看成是星形负载，有以下关系因此，0点称为变压器中性点。中性点对地电位用U0表示。在正常情况下电源电压对称、线路负荷对称时，变压器中性点对地电位为零，即U0＝0。第二十一学时矿井供电系统（上）2．变压器中性点的运行方式变压器中性点的运行方式其实就是变压器中性点与地的连接方式，一般有三种：变压器中性点直接接地、变压器中性点不接地和变压器中性点采用消弧线圈接地。3．变压器中性点直接接地的危害(1)人体触及一相带电体。(2)电网一相接地。《煤矿安全规程》第443条规定：严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。

第二十一学时矿井供电系统（上）4．变压器中性点不接地运行方式变压器中性点不接地运行比中性点直接接地运行安全得多，但是如果线路对地绝缘电阻下降太多或线路对地电容不可忽略，则仍存在一定的危险，因此还必须采取措施对线路的绝缘进行监视。第二十一学时矿井供电系统（上）5．变压器中性点采用消弧线圈接地在电网对地电容电流较大时，即使线路对地绝缘电阻很高，也不能减少通过人身的触电电流，反而会增加触电电流。为此，可用电感电流来补偿电容电流。变压器中性点采用消弧线圈接地就是通过消弧线圈产生感性电流来补偿电网电容电流的。《煤矿安全规程》第457条规定：矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。第二十一学时矿井供电系统（上）第二十二学时矿井供电系统（下）六、井下中央变电所井下中央变电所是井下供电枢纽，是电能配送的中心。单一水平生产的矿井设一个井下中央变电所；多水平的生产矿井，每个水平各设一个井下中央变电所。1．井下中央变电所的位置井下中央变电所一般设在井底车场附近、负荷的中央，与水泵房相连。井下中央变电所与水泵房硐室最好成直线，在一条水平线上铺一条相通的轨道，同时为了保证设备运输的方便，井下中央变电所与井底车场运输巷道开有相通的联巷，如图所示。第二十二学时矿井供电系统（下）2．井下中央变电所的配电范围井下中央变电所主要向下列设备及地点配电：(1)各采区变电所。(2)主排水泵房的高压电动机。(3)井下电机车需要的变流设备。(4)井下中央变电所通过动力变压器将高压6kV降低到660V(或380V)，向井底车场及其附近巷道的低压动力设备供电。3．井下中央变电所的设备井下中央变电所主要设备有：高压配电装置，动力变压器，低压馈电开关，低压电磁启动器，检漏继电器，照明、信号综合保护装置及照明灯具等。动力变压器至少有两台，保证供电的可靠性、安全性。七、采区供电随着采掘机械化程度的提高以及工作面电气设备总容量的增加，对井下采区供电提出了新的要求。①采区供电电压已普遍提高，采用660V或1140V。②为了缩短低压供电距离，一般使用隔爆移动变电站；为了配合采煤机组快速推进的需要，广泛采用组合式电气设备。③在采区电气安全方面，广泛采用阻燃移动式橡套屏蔽电缆，使用了漏电闭锁、有选择性漏电保护装置，使用照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置。第二十二学时矿井供电系统（下）第二十二学时矿井供电系统（下）1．采区变电所的功能采区变电所是采区用电的中心，其主要功能是：将高电压变为低电压，并分配到本采区所有采掘工作面及其他用电设备；同时采区变电所还将部分高压直接分配给本采区的移动变电站。2．采区变电所接线方式(1)采区变电所高压接线方式。其因电源进线路数的不同而异。①单电源进线。第二十二学时矿井供电系统（下）②双电源进线。（2）采区变电所低压接线方式。《煤矿安全规程》第455条规定：井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。每条低压配出线都设有自动馈电开关作为配电开关，控制和保护配出线路；各变压器采用分列运行。由照明、信号综合保护装置提供照明所需要的127V电压。所有设备均采用隔爆型。

第二十二学时矿井供电系统（下）3．综采工作面供电系统(1)综采工作面对供电系统的要求：①综采工作面各生产机械宜采用辐射式单独电缆供电。②刮板输送机由多台电动机驱动，容量都不太大时，可以采用干线式供电；容量都较大时，可以采用辐射式单独供电。③采用移动变电站。④力求减少电缆的长度，减少电缆的截面积。⑤综采工作面照明灯间距不得大于15m。(2)综采工作面供电系统的组成：①6kV高压系统。②1140kV低压系统。第二十二学时矿井供电系统（下）八、工作面配电点工作面配电点是工作面及其附近巷道供电的中心，随着工作面的推进而移动。1．配电点的设备组成工作面配电点的设备一般有低压配电开关、电磁启动器等。2．配电点的位置一种是将开关设备安装在工作面平巷壁的专用巷道，一般距工作面50～100m，如掘进工作面的配电点大都设在掘进巷道的进风侧或掘进巷道的贯通巷道内，一般距工作面80～100m；另一种是将开关设备等装在移动变电站平车上，在运输槽一侧敷设轨道，平车随着工作面的推进而移动。第二十二学时矿井供电系统（下）第二十三学时井下供电安全（上）一、《煤矿安全规程》对井下供电的要求参见本教材第119-120页。二、《煤矿安全规程》对机电硐室的要求参见本教材第120-121页。第二十四学时井下供电安全（中）三、安全用电作业制度1．工作票制度凡井下高压电气设备的检修都要使用工作票。依据原水力电力部颁发的《电工安全作业规程》的规定，工作票分为三种：第一种工作票、第二种工作票和口头或电话命令。井下高压电气设备的检修采用第一种工作票。第一种工作票包括以下内容：工作负责人、工作人员、工作内容和工作地点、计划工作时间、安全措施、许可开工时间(年、月、日、时、分)、工作负责人变动、工作票延期、工作终结。第二十四学时井下供电安全（中）2．工作许可制度对地面变电站电源进线及与进线有关的电气设备进行操作检修时，必须得到主管部门调度的批准。对地面和井下高压电气设备操作检修时，必须经矿生产调度的许可方可进行。许可开始的命令，必须通知到工作负责人，其方式可采用当面通知、电话传达、派人传递等。第二十四学时井下供电安全（中）3．高压倒闸、试验操作票和工作监护制度高压倒闸操作和高压试验必须执行操作票和工作监护制度，必须由两人执行，其中一人监护，一人操作。由对操作现场和设备比较熟悉、级别较高的人做监护人；特别重要和复杂的倒闸操作，应由熟练的值班员操作，由值班班长或值班负责人监护；进行倒闸操作时，应由操作人填写操作票。操作票中应写明被操作线路编号和操作顺序：停电拉闸必须按断路器→负荷侧隔离开关→母线(电源)侧隔离开关的顺序依次操作，送电合闸操作顺序与此相反。在进行高压试验时，应由两人执行，一人操作，一人监护。专职监护人员不得兼做其他工作。检修、操作高压电气设备的整个过程中，监护人必须始终在现场监护。第二十四学时井下供电安全（中）4．停送电制度井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯。在无人值班的变电所，停电后应设专人看守。严禁约时停、送电，严禁约定信号停、送电。5．验电、放电、接地、挂牌制(1)停电后验电前，应先检查周围的瓦斯浓度，当瓦斯浓度低于1％时，用与电源电压相适应的验电笔验电。(2)当验明确实停电后，先用短路接地线接地，然后将被检修的设备、导线三相短路对地放电。(3)工作前，应将电气设备的闭锁装置锁好，并挂上“禁止合闸，有人工作”的警示牌。

第二十四学时井下供电安全（中）6．工作中防止送电的措施(1)高压防爆配电装置停电后，必须把开关拉出，使插销脱离电源。拔出插销后，电源侧要用专用的挡板挡住，以防触电和误推入开关。(2)可能从两侧送电的设备，必须可靠地断开各方电源，拔出插销或拉开刀闸。(3)低压防爆开关在开盖进行检修时，严禁解除闭锁，不盖盖进行送电试验或进行其他带电检查工作。第二十四学时井下供电安全（中）第二十四学时井下供电安全（中）7．井下用电十不准制度2、不准甩掉无压释放器、过电流保护装置3、不准甩掉漏电继电器、煤电钻综合保护装置和局部通风机风电、瓦斯电闭锁装置。4、不准明火操作、明火打点、明火爆破。7、有故障的线路不准强行送电。8、电气设备的保护装置失灵后，不准送电。9、失爆的设备、电器，不准使用。10、不准在井下拆卸和敲打矿灯。6、停风、停电的采掘工作面，未检查瓦斯，不准送电。1、不准带电检修、搬迁电气设备、电线、电缆5、不准用铜丝、铝丝、铁丝等代替保险丝。8．井下供电要实行“三无”和“三坚持”井下供电要实行三无；必须做到“三坚持”。

无“鸡爪子”无“羊尾巴”无明接头“三无”坚持使用风电和瓦斯电闭锁坚持使用煤电钻坚持使用检漏继电器“三坚持”第二十四学时井下供电安全（中）第二十四学时井下供电安全（中）第二十五学时井下供电安全（下）四、触电的危害及防治措施(一)触电的概念及分类1．触电的概念人触及带电导体或触及因绝缘损坏而带电的电气设备金属外壳，或接近高压带电体而成为电流通路的现象称为触电。2．触电的分类触电对人体组织的破坏过程是很复杂的，按照触电时人体的伤害程度分类，触电可分为电击和电伤。电击，是指触电电流对人体内部组织的损伤；电伤，是指电流的热效应、化学效应和机械效应对人造成的伤害。第二十五学时井下供电安全（下）3．触电的方式按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，触电可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电。(二)安全电流和安全电压1．安全电流安全电流是指发生触电时不会使人致死、致伤的通过人体的最大触电电流。我国规定安全电流为30mA。其含义是：对于任何供电系统，必须保证当发生人员触电时，触电电流不得大于30mA，否则必须设置触电保护装置。第二十五学时井下供电安全（下）2．安全电压安全电流与人体电阻的乘积称为安全电压。在我国，对于人员可能经常接触的电气设备，在没有高度危险的条件下(如干燥洁净的场所)，安全电压采用65V；在有高度危险的条件下(如煤矿井下)，安全电压采用36V。那么，从触电的危险性看，36V以上为危险电压。第二十五学时井下供电安全（下）(三)预防人身触电的措施1．煤矿井下发生触电事故的原因(1)高压电网触电事故的主要原因：①带电清扫，带电检查，带电搬运，带电作业。②没有工作票，没有安全措施，没有执行高压电网作业中停电、验电、放电等规程和要求。③误操作，误停、送电，错误辨认开关和电缆，没有执行作业监护制度，没有悬挂“有人工作，不准送电”的作业牌。④没有设置高压漏电保护装置。第二十五学时井下供电安全（下）(2)低压电网触电事故的主要原因：①违章带电安装、带电检修、带电检查。②不执行停送电制度，停错、送错电。③用电制度安全技术管理有漏洞，如设备及电缆漏电，保护装置失灵而没有及时修理或更换。第二十五学时井下供电安全（下）(3)直流触电事故的原因。①架线高度低，不符合《煤矿安全规程》的要求。②带电修理电机车集电弓。③工人违章乘坐矿车。④矿聿掉道后，使用长铁器处理时触及架线。⑤工人在有架线的巷道里扛钎子、管子等触及架线。⑥架线漏电或没装直流漏电保护装置。第二十五学时井下供电安全（下）2．防止触电的措施(1)井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。(2)操作井下电气设备必须遵守相关规定。(3)加强对电气设备、供电线路的管理。(4)防止人体接触或接近带电体。(5)对人员经常接触的电气设备，采用低工作电压。(6)井下电气设备必须有保护接地。(7)设置漏电保护系统，一旦发生人体触电，应立即切除电源，保证人身安全。第二十五学时井下供电安全（下）3．防止触电应注意的事项(1)加强对触电危害性的教育。(2)任何人无权自行停、送电。(3)携带较长的金属工具、金属管材料在架空线下行走时，严禁扛在肩上。(4)乘坐平巷人车或专列人车，上、下车时必须切断该区段架空线电源，严禁带电扒车。(5)上、下山行走，不能手扶电缆，防止电缆漏电后触电。(6)严禁在电气设备、电缆上躺坐，以防触电。

第二十五学时井下供电安全（下）五、杂散电流(一)杂散电流的定义及安全值1．杂散电流的定义杂散电流是指任何不按指定通路而流动的电流(引自MT670—1997)。直流架线电机车电流的一部分，没有经过钢轨回路的全程，而是通过大地或其他设备流回变流所，叫直流杂散电流。在井下变压器中性点不接地的供电系统中，当电网三相对地的绝缘电阻、电容不相等时，出现零序电流，从地线或大地经绝缘电阻流回电网，该电流叫交流杂散电流。

第二十五学时井下供电安全（下）2．杂散电流的安全值下列地点的杂散电流值应不大于60mA:①采区内各巷道中的轨道对总接地网间。②采煤工作面内的金属网假顶对总接地网间。③采区内上、下山的轨道与运输大巷连接处的第二道绝缘夹板相连接的轨道对总接地网间。④掘进工作面与掘进巷道内任何地点的轨道对总接地网间。⑤掘进巷道的轨道与运输大巷连接处的第二绝缘夹板处的轨道对总接地网间。⑥采区煤仓对轨道间。⑦井下爆炸材料库铁门对轨道间。(二)杂散电流过大的危害(1)在井下，杂散电流可能引起电雷管的误爆炸。(2)对井下金属管道和铠装电缆外皮造成腐蚀，缩短金属铠装电缆和金属管路的使用寿命。(3)杂散电流可能产生电火花，引起瓦斯、煤尘爆炸，引起火灾。(4)杂散电流可能使漏电保护、高压隔爆配电装置发生误动作。第二十五学时井下供电安全（下）(三)杂散电流的防治1．直流杂散电流的防治措施(1)牵引电网对架线的要求。(2)对轨道的要求。2．交流杂散电流的防治措施对交流杂散电流的防治措施：一是提高交流电网的绝缘水平，二是采取屏蔽电缆。第二十五学时井下供电安全（下）第二十五学时井下供电安全（下）第二十六学时三专两闭锁高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。正常工作的局部通风机必须采用三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电，专用变压器最多可向4套不同掘进工作面的局部通风机供电；备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工作的局部通风