煤矿井下供电设计.ppt

1、煤矿井下供电设计,机 电 处,一、煤矿井下供电系统 二、设计内容及要求 三、供电系统拟定 四、电缆选取与校验 五、电气保护 六、其它,一、煤矿井下供电系统,供电方式 五、六十年代初期，煤矿井下用电设备较少，主要是排水、照明、少量的提升绞车、溜子等运输设备，供电系统和方式比较简单。井下均采用6KV供电，输送至井下中央变电所，在中央变电所安装馈电高压开关配电向水平大巷变电所及采区变电所供电。 1980年以后，煤矿逐步引进综采设备，工作面用电设备的功率和电压等级提高较快，移动变电站也投入使用。矿井低压电器设备电压等级由原来380伏提高到660伏，综采工作面机组及三机等设备电压等级1140伏。,一、煤

2、矿井下供电系统,供电方式 随着矿井巷道延伸，井下采区供电距离加大，采区供电也有原来单一的运输大巷中央变电所供电改为风机房合建变电所向井下采区供电。如晋煤集团凤凰山矿北二风井35KV变电所向九五盘区供电，寺河东风井35KV变电所向东区集中变电所、东二变电所、东区局扇专用变电所供电等，井下采区变电所安装配电联络开关，实现双电源环行供电。向井下供电的高压电压等级由6KV提高到10KV。,一、煤矿井下供电系统图,一、煤矿井下供电系统图,一、煤矿井下供电系统图,一、煤矿井下供电系统,规程中相关规定： 第四百五十五条 井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由

3、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。低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。 第四百五十六条 井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置；必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须正确选择熔断器的熔体。必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。 第四百五十七条 井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线

4、路。每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置。每班使用前，必须对煤电钻综合保护装置进行1次跳闸试验。,二、设计内容及要求,设计需了解掌握的主要资料： 1、井下主要地质参数及采掘工艺； 2、井下变电硐室及巷道布置、巷道尺寸、支护方 式等，各变电所所负责供电的范围； 3、井下通风、排水、运输情况； 4、井下主要机械设备性能、功率、技术参数及布 置。,二、设计内容及要求,井下供电设计内容： 1、中央变电所、盘区变电所、移动变电站及各配电点的位置选择及供电要求； 2、井下机电设备布置图相关内容及要求

5、； 3、井下高低压电缆的敷设要求； 4、井下供电系统图及电缆型号截面长度、高低压开关保护定值。 井下供电设计及设备选型要求： 1、设计应符合煤矿安全规程、煤矿工业设计规范和煤矿井下供电设计技术规定，掘进工作面局部通风机供电应符合晋煤集机字【2003】576号文关于井下局部扇风机供电管理的规定和山西省“一通三防”管理规定。 2、设备应选用定型可靠产品并尽量选用新产品，同种型号设备应尽可能选取同一厂商。 3、设计要保证先进、经济、合理、安全、可靠。,三、供电系统设计,井下供配电系统: 下列用电设备应按一级用电负荷设计，其配电装置必须由两回路或两回路以上电源线路供电。电源线路应引自不同的变压器和母线

6、段，且线路上不应分接任何其他负荷。 1）井下主排水泵； 2）下山采区排水泵； 3）经常升降人员的暗副立井绞车； 4）井下移动式瓦斯抽放泵站。 井下主变电所电源电缆不应少于两回路，并应引自上级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。 井下配电变压器低压侧严禁采用中性点直接接地系统，地面中性点直接接地的变压器或发电机严禁直接向井下供电。,三、供电系统设计,三、供电系统设计,井下供配电系统: 井下局部通风机供配电，必须遵守下列规定： 1、局部通风机必须由指定人员负责管理，保证正常运转。高瓦斯矿井局部通风机应安排专责电工进行看管。 2、所有

7、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，采用双电源供电，并能自动切换。对于生产矿井和进入联合试运转的矿井，双电源必须均采用三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电，且两趟电源高压侧必须来自变电所不同母线段；对于基本建设矿井，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，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机故障时，备用局部通风机能自动启动，保持掘进工作面正常通风。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； 3、正常工作和备用局扇风机均失电停止运转后，当电源恢复时，正常工作的局部通风机和备用局部通风

8、机均不得自行启动，必须人工开启局部通风机。,三、供电系统设计,井下供配电系统 井下局部通风机供配电，必须遵守下列规定： 4、使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证当正常工作的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。正常工作的局部通风机故障，切换到备用局部通风机工作时，该局部通风机通风范围内应停止工作，排除故障；待故障被排除，恢复到正常工作的局部通风后方可恢复工作。使用2台局部通风机同时供风的，2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁。 5、每10天至少进行一次甲烷风电闭锁试验，每天应进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验，试验期间不得影响局

9、部通风，试验记录要存档备查。 6、严禁使用3台以上（含3台）局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用台局部通风机同时向个作业的掘进工作面供风。,三、供电系统设计,井下主(中央)变电所设计 变电所位置选择及设备布置： 1、井下主(中央)变电所位置，宜设置在靠近副井的井底车场范围内，并应符合下列规定： 1）经钻孔向井下供电的井下主(中央)变电所，钻孔宜靠近主(中央)变电所； 2）井下主(中央)变电所可与主排水泵房、牵引变流室联合布置，亦可单独设置硐室。当为联合硐室时，应有单独通至井底车场或大巷的通道； 3）井下主(中央)变电所不应与空气压缩机站硐室联合或毗连。 2、每个水平宜设置一个主(中央)

10、变电所。当多水平中的某一水平由邻近水平供电技术经济合理时，该水平可不设主(中央)变电所。 当矿井涌水量很大，有几个主排水泵房时，应经过技术经济比较后确定主(中央)变电所的位置和数量。,三、供电系统设计,井下主(中央)变电所设计 变电所位置选择及设备布置： 3、井下主(中央)变电所内的动力变压器不应少于2台，当1台停止运行时，其余变压器应能保证一、二级负荷用电。 4、井下主(中央)变电所硐室，应满足下列要求： 1）不得有渗水、滴水现象； 2）硐室门的两侧及顶端，预埋穿电缆的钢管。钢管内径不应小于电缆外径的1.5倍； 3）电缆沟应设有盖板，宜采用花纹钢盖板； 4）硐室的地面应比其出口处井底车场或大

11、巷的底板高出0.5m； 5）硐室通道上必须装设向外开的栅栏防火两用铁门；（与密闭门关系） 6）硐室内应设置固定照明及灭火器材。,三、供电系统设计,井下主(中央)变电所设计 变电所位置选择及设备布置： 5、主(中央)变电所硐室尺寸应按设备最大数量及布置方式确定，并应满足下列要求： 1）高压配电设备的备用位置，按设计最大数量的20考虑，且不少于2台；当前期设备较少，后期设备较多时，宜按后期需要预留备用位置； 2）低压配电的备用回路，按最多馈出回路数的20计算； 3）主变压器为2台及2台以上时，不预留备用位置；当为1台时，预留1台备用位置； 6、高、低压配电设备同侧布置时，高、低压配电设备之间的距离

12、应按高压维护走廊尺寸考虑。 高、低压配电设备互为对面布置时，其中走廊应按高压单列操作走廊尺寸考虑。（扩散通风） 7、主(中央)变电所应在硐室的两端各设一个出口。,三、供电系统设计,井下主(中央)变电所设计 设备选型及主接线方式： 1、主(中央)变电所不应选用带油电气设备，设备选型应按现行煤矿安全规程444条规定执行。 2、井下主(中央)变电所的高压进线和母线分段开关应采用断路器。 3、井下主(中央)变电所直接控制高压电动机时，宜采用高压真空接触器或能频繁操作的断路器。 4、主(中央)变电所高压母线接线及运行方式，宜与相对应的地面变电所母线接线及运行方式相适应。高压母线应采用单母线分段接线方式，

13、并应设置分段联络开关，正常情况下分列运行，且高压母线分段数应与下井电缆回路数相协调。 5、各类高压负荷宜均衡地分接于各段母线上，但同一用电设备的多台驱动电机应接在同一段母线上。,三、供电系统设计,采区供配电设计 采区变电所设计: 1、采区严禁选用带油电气设备，设备选型应按现行煤矿安全规程444条规定执行。 2、采区变电所的位置选择，应符合下列规定： 1）采区变电所宜设在采区上(下)山的运输斜巷与回风斜巷之间的联络巷内，或在甩车场附近的巷道内； 2）在多煤层的采区中，各分层是否分别设置或集中设置变电所，应经过技术经济比较后择优选择； 3）当采用集中设置变电所时，应将变电所设置在稳定的岩(煤)层中

14、。 3、当附近变电所不能满足大巷掘进供电要求时，可利用大巷的联络巷设置掘进变电所。当大巷为单巷且无联络巷利用时，可采用移动变电站供电。 4、采区变电所硐室的长度大于6m时，应在硐室的两端各设一个出口，并必须有独立的通风系统。,三、供电系统设计,采区供配电设计 采区变电所设计: 5、采区变电所硐室，应符合下列规定： 1）硐室尺寸应按设备数量及布置方式确定，一般不预留设备的备用位置； 2）硐室必须用不燃性材料支护； 3）硐室通道必须装设向外开的防火铁门，铁门上应装设便于关严的通风孔； 4）变压器宜与高低压电器设备布置于同一硐室内，不应设专用变压器室； 5）硐室门的两侧及顶端应预埋穿电缆的钢管，钢管

15、内径不应小于电缆外径的1.5倍； 6）硐室内应设置固定照明及灭火器。,三、供电系统设计,采区供配电设计 采区变电所设计: 6、采区变电所应实现双回路供电，母线应分段并设联络开关，向局部通风机供电的采区变电所应采用分列运行方式。 7、由井下主(中央)变电所向采区供电的单回电缆供电线路上串接的采区变电所数不应超过3个。,三、供电系统设计,移动变电站： 1、下列情况宜采用移动变电站供电： 1）综采、连采及综掘工作面的供电； 2）由采区固定变电所供电困难或不经济时； 3）独头大巷掘进、附近无变电所可利用时。 2、向回采工作面供电的移动变电站及设备列车宜布置在进风巷内，且距工作面的距离宜为100m-15

16、0m。 3、由采区变电所向移动变电站供电的单回电缆供电线路上，串接的移动变电站数不宜超过3个。不同工作面的移动变电站不应共用电源电缆。,三、供电系统设计,供电电压等级： 1、井下高压供电电压等级根据矿井供电系统设计来确定，有6kV、10kV两种。 2、井下低压不应超过1140V，低压供电设备电压等级可以根据其日产量、单机或双机最大容量与总容量参考表1来选取。,表1 采区低压配电电压等级及合理使用范围,3、采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。 4、煤电钻与照明电压一律采用127V。,三、供电系统设计,供电系统的拟定原则： 1、力求减少电缆的条数与长度，尽量减少回头供电。地面

17、及井下橡套电缆长度按敷设路径长度乘以1.1，铠装电缆长度按敷设路径长度乘以1.05；立井井筒中电缆长度按敷设路径长度乘以1.02，斜井电缆长度按敷设路径长度乘以1.05。地面、井筒中和井下每根电缆两端各留810m余量。 2、半固定设备的电动机至就地控制开关的电缆长度，宜取510m；移动设备的电缆除应符合本条第1款的规定外，尚应增加机头部分活动长度35m。 3、采煤机、掘进机等主要设备宜采用单独电缆供电。 4、低压电气设备一般设置集中配电点供电，对皮带运输机等设备，因位置分散可单独设配电点。 5、力求减少开关或起动器的使用数量，一台起动器控制一台电机，对采煤机等重要生产机械宜设置备用起动器，达到

18、一用一备。 6、移动变电站已有低压馈电开关，而且保护齐全，可以不在移动变电站之外再设低压总馈电开关，但要加装分路馈电开关时必须能和移动变电站低压馈电开关相互配合，实现选择性漏电保护。,三、供电系统设计,供电系统的拟定原则： 7、掘进工作面配电点的电源电缆长度，应按设计矿井投产时的标准再加lOOm配备，也可按掘进巷道总长的一半计算。电缆截面应满足掘进至终点(或更换电源前)的电压损失要求，掘进工作面配电点至掘进设备的电缆长度，应按配电点移动距离考虑，但不宜超过lOOm。 8、工作面采用负荷中心供电，负荷中心要具有先进的控制系统，以真空接触器为主控器件，以工业计算机作为负荷中心的控制中心，可实现多种

19、控制方案；具有漏电、漏电闭锁、过载、短路、相不平衡、瓦斯电闭锁等保护功能；同时具有完善的试验监测系统和直观的故障查询系统；电缆采用插销式连接器，便于装卸和移动；负荷中心有先导控制及数据传输接口。工作面控制采用PROMOS系统，具有煤矿安全规程规定的各种保护，实现多种起动方式和闭锁。,三、供电系统设计,供电设备的选型原则： 1、符合煤矿安全规程规定及晋城煤业集团矿用电气防爆检查暂行规定要求。 2、各种供电设备的额定电压与所在线路上额定电压一致；电缆的额定电压应等于或略大于所在线路额定电压。 3、设备的额定电流或长时允许负荷电流应大于工作中所通过的长时负荷电流。 4、开关电器的极限分断能力应等于或

20、大于出口最大三相短路电流。 5、采用移动变电站要优先选用节能产品。 6、低压开关的选型： 配电点总控开关选用智能型真空短路器馈电开关，当所控制回路或设备发生短路或漏电时，自动切断电源。馈电开关型号、断路器容量可根据所控制和保护的线路额定电压和长时最大负荷电流来选取。 控制电机用的真空磁力起动器可以根据电机的额定电压、额定电流以及过流保护需要继电器整定的电流值进行选取。 开关进出线及控制线喇叭咀内径必须符合连接电缆的最大外径要求。 如果设备要求带负荷改变旋转方向时，应选用可以逆转控制的磁力起动器。 双速电机必须选用双速控制用磁力起动器。 7、井下用控制按钮、接线盒等小型电器一般按用途、额定电压、

21、额定电流进行选取。,二、矿用电气设备: (一)矿用电气设备的要求: 1、井下巷道硐室和采掘工作面的空间狭窄。要 求电气设备体积小、重量轻。 2、由于顶板压力及放炮的影响，电气设备及电缆易受损伤，要求电气设备有坚固的外壳、内部之件有较强的抗震能力。,3、井下空气潮湿，有滴水，电气设备易受潮，要求电气设备防潮性能和绝缘水平要高。 4、井下有瓦斯、煤尘，在一定条件下可以点燃和爆炸，要求电气设备具有防爆性能。 5、井下电气设备启动频繁，负荷变化较大，容易过载。要求电气设备有较强的过负荷能力和起动力矩。 (二)电气设备的防爆原理: 1、隔爆性和耐爆性： 隔爆性：外壳内爆炸后，高温和火焰通过接合面喷出时，

22、受到足够的冷却（防爆面）。 耐爆性：外壳内爆炸后，外壳不至于破坏（外壳的机械强度）。 2、隔爆面的三要素：间隙、宽度、光洁度 (见下图),(三)常见矿用防爆电气设备:(六种) 增安型：采用适当措施，工作时不产生电弧、火花、高温的部件，Exe 隔爆型：外壳具有耐爆性和隔爆性能，Exd 充油型：将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在油中，Exo 本质安全型：工作时所产生的电火花和热均不能点燃瓦斯和煤尘，Exib 正压型：利用新鲜空气、惰性气体，在外壳内保持一定的正压，Exp 特殊型：除以上外，均属这一种（国家确认）Exs,防爆电气设备（Ex防爆总标志）,三、供电系统设计,井下电力负荷统计与计算： 1

23、、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，一般采用需用系数法计算。 3）井下各种用电设备的需要系数及平均功率因数，宜按表2的规定选用。,表2 需用系数及平均功率因数,三、供电系统设计,三、供电系统设计,井下主变电所的电力负荷，可按下式计算： （4） 式中SJ-井下总计算负荷视在功率(kV.A)； S-除由井下主(中央)变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之外的井下各变电所计算负荷视在功率之和(kW)； PN-由井下主(中央)变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之和(kw)； COS-井下主排水泵及其他大型

24、固定设备加权平均功率因数； KS1-井下各级变电所问的同时系数，见表3； KS2-井下主排水泵及其他大型固定设备间的同时系数，只有主排水泵时取1.00，有其他大型固定设备时取0.900.95。,四、电缆选取与校验,井下电缆的选用应遵守下列规定： 1、电缆敷设地点的水平差应与规定的电缆允许敷设水平差相适应。 2、电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。 3、严禁采用铝包电缆。 4、必须选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。 5、电缆主线芯的截面应满足供电线路负荷的要求。,四、电缆选取与校验,井下电缆的选用应遵守下列规定： 6、对固定敷设的高压电缆，应符合下列规定： 1）在立井井筒

25、或倾角为45及其以上的井巷内，应采用聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆； 2）在水平巷道或倾角在45以下的井巷内，应采用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆； 3）移动变电站的电源电缆，应采用高柔性和高强度的矿用监视型屏蔽橡套电缆。 4）非固定敷设的高压电缆，必须采用符合MT818标准的屏蔽橡套软电缆。移动式电气设备应使用专用屏蔽橡套电缆。,四、电缆选取与校验,井下电缆的选用应遵守下列规定： 7、采区低压电缆选型，应符合下列规定： 1）1140V设备使用的电缆，应采用带有煤矿矿用产

26、品安全标志的分相屏蔽橡胶绝缘软电缆； 2）660V设备有条件时应使用分相屏蔽的橡胶绝缘软电缆。固定敷设时可采用铠装聚氯乙烯绝缘铜芯电缆或矿用橡套电缆；非固定敷设的低压电缆，必须采用符合MT818标准的屏蔽橡套软电缆。 3）移动式和手持式电器设备，应使用专用的矿用橡套电缆； 4）127V照明、通信、信号和控制用的电缆，应采用屏蔽电缆；127V以下用的电缆，应采用铠装或非铠装通信电缆、橡套电缆或MVV型塑力缆。,四、电缆选取与校验,四、电缆选取与校验,四、电缆选取与校验,高压电缆的选取与校验： 1、入井及井下变电所进线高压电缆选取交联聚氯乙烯铠装橡套电缆，变电所向采掘工作面供电负荷高压电缆采用监视

27、型双屏蔽橡套电缆。 2、高压电缆截面选取： 1）按长时允许电流选电缆截面 电缆长时工作最大电流 ： -平均效率。 选取矿用橡套电缆截面长时允许载流量要求大于等于电缆长时工作电流。 2）按经济电流密度校验电缆截面。 A-电缆主芯截面 j-经济电流密度 A/mm2 查表得2.25,四、电缆选取与校验,高压电缆的选取与校验： 3）按允许电压损失校验： 高压电缆线路中的电压损失百分数，要求小于7。 兆瓦公里负荷矩电缆中电压损失百分数。 电缆长度，km。 允许电压损失百分数。 4）热稳定校验电缆截面 根据井下变电所母线最大短路容量计算最大三相稳态短路电流： 电缆最小截面为： 短路电流的假象时间，即热等效

28、时间，取0.25s; C电缆热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验： 1、按长时允许负荷电流初选电缆截面，以保证电缆正常运行不过热； 2、按允许电压损失校验电缆截面，以保证电动机能正常运转； 3、按最远最大电动机起动时校验电压损失，以保证电动机能正常起动，同时保证先起动的并联电动机能继续正常工作； 4、用熔断器保护的，应按熔件额定电流与两相短路电流和电缆最小截面的配合要求进行校验； 5、热稳定校验，应按运行中可能通过的最大稳态短路电流校验热稳定性，以保证电缆能承受工作中可能遇到的短路电流，一般可以选择变压器配出最细的电缆做热稳定性校验，它若符合要求，其

29、他粗截面的电缆就没问题了，不必一一校验；,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验： 6、按过电流保护灵敏系数要求校验电缆截面。低压回路的短路电流特点之一是一般短路电流比较小，有时满足不了过电流继电器动作灵敏系数的要求； 7、按井下对移动电缆机械强度要求选电缆截面。 经初选、复选、校验，最后选择的电缆截面必须满足上述7条原则。,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验： 按长时允许负荷电流选择电缆截面。 1、电缆中实际工作电流的计算： 1）向单台或两台电动机供电的工作电流，可以取单台电动机的额定电流或两台电动机的额定电流之和。,四、电缆选取与校验,2）向三台及以上电动机供电的电缆工作电流为：

30、3）中途分支干线电缆的工作电流 中途分支干线电缆的工作电流可以分别各段电缆进行计算，各段电缆的工作电流可以参照单台、两台或三台及以上电动机工作电流公式进行计算。 2、电缆截面的选择,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验： 按允许电压损失校验或复选电缆截面。 1、低压电网的允许电压损失： 电压损失是指供电线路首末端电压的有效值之差，用 表示。正常运行时，电动机端电压应不低于额定电压的7%10%。采掘工作面设备一般属于间歇性负荷，可以允许正常运行电压损失不超过额定电压的10%，允许电压损失： 2、采区低压电网电压损失的组成 低压电网的最大电压损失一般由三部分组成，即电源变压器至最远电动机端子之

31、间总的电压损失为：,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验：,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验：,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验：,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验： 按起动时电压损失校验电缆截面。 电动机起动时的电压水平或者起动时电网中的电压损失是电动机能否顺利起动的关键，是采掘供电设计计算首先要考虑的问题。 1、起动时允许电压损失： 为保证电动机能顺利起动，同时保证已起动的并联电动机不掉闸，最远最大电动机起动时，其端电压不应低于75%的额定电压。 2、变压器供单台电动机起动验算 1）电动机实际起动电流计算值为：,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验：,四、电

32、缆选取与校验,低压电缆的选取与校验：,四、电缆选取与校验,低压电缆的选取与校验： 按机械强度要求选择电缆截面 采煤机允许最小截面为3550 ； 可弯曲工作面刮板输送机为1635 。 校验电缆截面的热稳定性 按上述方法选择的电缆截面，一般都能满足热稳定要求，只有个别较细的负荷电缆有时通不过，必须校验，方法与高压电缆校验相同。 如果按上述方法选择与校验电缆截面，有一个要求不满足时，必需采取措施，再校验，达到要求为止。,四、电缆选取与校验,五、电气保护,整定要求及原则： 1、各矿应有专职技术人负责低压电气设备和高压配电装置的整定和管理工作。集团公司机电处、矿机电部门要加强对此项工作的检查和指导，作好

33、对机电维护工和负责整定工作人员的培训。 2、新投产的采区、工作面，在采区供电设计时，应对保护装置的整定值进行计算、校验，机电安装工按设计要求进行安装、整定、调整。当电气设备涉及的电网及负荷状况发生变化时，专管人员应及时进行计算，经电气技术主管审批后，由专职电气维护工负责调整。 3、整定应按下列步骤进行 1）矿井机电主管部门绘制实际的井下供电系统图，注明电气设备型号、容量、电缆线路规格长度等技术参数，了解继电保护情况，统计干线电缆及各支线电缆所带负荷情况。 2）计算短路电流时要根据线路、变压器的技术参数计算出阻抗值，并绘制出系统阻抗图，再按井下变电所最大允许短路容量和上级变电所给出的短路电流（阻

34、抗值）计算该级的短路电流。 3）按照短路电流进行计算整定，并将短路电流值及保护装置的计算整定值标注在供电系统图上。,五、电气保护,整定要求及原则： 4、保护整定值一般要求为：速断电流大于过流、过流大于过负荷。时限整定要掌握上下级配合适当，并做到阶梯式整定。 5、对井下中央变电所母线短路电流计算后，就可按照该母线短路电流对各负荷开关进行整定；采区变电所母线短路电流计算后，可对各分路开关进行整定，使整定按从上至下逐级整定，避免越级跳闸现象。 6、继电保护的整定应满足选择性、灵敏性、速动性和可靠性的要求。 7、井下高压配电装置保护已逐步更新为微机三段式保护，除大型电动机过载保护采用反时限保护外，其余

35、保护电缆线路和保护变压器应采用定时限保护。用定时限来实现电机保护时，一定要考虑电机的起动特性，以免启动过程中发生误动。 8、所有高低压开关定值的选取要与保护装置实际相符。低压磁力启动器定值选取要与保护本身档位相符；电子式保护馈电开关、高压开关定值选取要与设备本身额定电流倍数相符。,五、电气保护,整定要求及原则： 9、高压配电装置、低压馈电开关额定电流值的选取，除应考虑其实际可能的最大负载电流外，还应从其极限分断能力出发，以其出口处可能发生的三相短路电流来校验，必须选择既能承担长期最大负载电流，又能安全可靠地切断其出口处的三相直接短路的最大短路电流。 10、为了便于检查，设备应挂标志牌，牌上注明

36、设备的编号、型号、整定值、两相短路电流值、整定日期、用途、使用单位及维护人。 11、高、低压开关地面检修完成后，必须对其保护装置进行校验和传动试验，使之符合要求，以便在井下使用时，可以正确调整。开关在井下使用六个月时，应对其过流保护装置进行一次检验和调整。 12、实际整定时，技术人员可结合现场负荷情况对计算整定值适当进行调整。,保护整定要求及原则继电保护的整定应满足选择性、灵敏性、速动性和可靠性的要求，如果由于电网运行方式装置性能等原因，不能兼顾选择性、灵敏性、速动性和可靠性的要求，则应在整定时按照下列原则合理选取：1）、区域电网服从主系统电网。2）、下一级电网服从上一级电网。3）、局部问题尽

37、可能自行消化。4）、保证重要负荷用电。,五、电气保护,低压过流保护整定 过电流故障的危害及原因： 过电流是指流过电气设备和电缆的电流超过额定值，其故障有短路、过负荷和断相。 短路是指电流不流经负载，而是两根或三根导线直接短接形成回路。这时电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大，其危害是能够在极短的时间内烧毁电气设备，引起火灾或引起瓦斯、煤尘爆炸事故。短路电流还会产生很大的电动力，使电气设备遭到机械损坏，也会引起电网电压急剧下降，影响电网中的其他用电设备的正常工作。造成短路的主要原因是绝缘受到破坏，因而应加强对电气设备和电缆绝缘的维护和检查，并设置短路保护装置。 过负荷是指流过电气设备和

38、电路的实际电流超过其额定电流和允许过负荷时间。其危害是电气设备和电缆出现过负荷后，温度将超过所用绝缘材料的最高允许温度，损坏绝缘，如不及时切断电源，将会发展成漏电和短路事故。过负荷是井下烧毁中、小型电动机的主要原因之一。引起电气设备和电缆过负荷的原因主要有以下几方面：一是电气设备和电缆容量选择过小，致使正常工作时负荷电流超过了额定电流；二是对生产机械的误操作，例如在刮板输送机机尾压煤的情况下，连续点动起动，就会在起动电流的连续冲击下引起电动机过热，甚至烧毁。此外，电源电压过低或电动机机械性堵转都会引起电动机过负荷。 断相是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线。造成断相原因有：熔断器有一

39、相熔断；电缆与电动机或开关的接线端子连接不牢而松动脱落；电缆芯线一相断线；电动机定子绕组与接线端子连接不牢而脱落等。,低压电气设备整定-馈电开关,低压电气设备整定,的选取 对于鼠笼电动机，其近似值可以用额定电流乘以6； 对于绕线型电动机，其近似值可以用额定电流乘以1.5。 对于某些大容量采掘机械设备，由于位处低压电网末端，且功率较大，起动时电压损失较大，其实际起动电流大大低于额定电流，若能测出其实际起动电流时，应以实际起动电流计算。,5-7,低压电气设备整定,的选取 需用系数， 为最大一台设备额定功率， 为所有设备额定功率之和， 对单台设备， =1。,低压电气设备整定,过电流动作值为：30A+

40、60A+80A=170A,速断保护动作值：,整定范围为（0.4-1）Ie 200*0.8=160A,整定范围为 （3-10）Ie 200*3=600A,低压电气设备校验,用两相短路电流值进行校验，应符合： 被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值； 1.5保护装置可靠动作系数。,校验实例,二相短路电流计算,注意区别电网电压,同一点,的确定,系统电抗,三相短路容量? 二次侧额定电压,若经校验，两相短路电流不能满足时，可采取下列措施,加大干线或支线电流截面积； 设法减少低压电缆长度； 采用变频器，CST起动等新技术，减少起动电流； 换大容量变压器或采取变压器并联； 增设分段保护开关。,同

41、一类型电机功率变大，每相线圈阻抗减小，,若经校验，两相短路电流不能满足时，可采取下列措施,增设分段保护开关。,五、电气保护,低压过流保护整定-磁力启动器 当运行中电流超过这值时，即视为过载，电子保护器延时动作，当运行电流达到 值及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作，此短路保护一般出厂已设定好，不需整定。 用两相短路电流值进行校验，应符合：,现使用电磁式保护的磁力启动器、馈电开在井下已全部淘汰。,开关的内部结构和电气原理图,线径粗，匝数少，所以他的阻抗就小，流过的电流大，可以让电磁铁获得更大的磁力（拉人力车）,整定速算（估算）,假设一台电动机的额定功率 PN，则额定电流 IN 为： 当电动机

42、额定电压为 380V 时，IN = 2PN 当电动机额定电压为 660V 时，IN = 1.15PN 当电动机额定电压为 1140V 时，IN = 0.66PN 当电动机额定电压为 6kV 时，IN = 0.1PN 当电动机额定电压为 10kV 时，IN = 0.058PN,注意：公式中的 PN 单位是 kW。,五、电气保护,低压过流保护整定-照明综保 熔断器保护装置中熔件额定电流选择 1)对保护支线电缆熔体额定电流选取,五、电气保护,低压过流保护整定-照明综保 2)对照明负荷熔体额定电流选取 3）选用熔体的校验：,47保证熔体及时熔断系数，当电压为1140V、660V、380V，熔体电流为1

43、00A及以下时，系数取7；电流为125A时，系数取6.4；电流为160A时，系数取5；电流为200A时，系数取4；当电压为127V时，不论熔体额定电流大小，系数一律取4。,五、电气保护,五、电气保护,低压漏电保护 漏电：当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象，称为漏电。 井下常见的漏电故障可分为集中性漏电和分散性漏电两类。 集中性漏电是指漏电发生在电网的某一处或某一点，其余部分的对地绝缘水平仍保持正常。 分散性漏电是指某条电缆或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。,五、电气保护,低压漏电保护 漏电的危害主要有四个方面: 1）人接触到漏

44、电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。 2）漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。 3）漏电回路上各点存在电位差，若电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使雷管爆炸。 4）电气设备漏电时不及时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。,五、电气保护,低压漏电保护 漏电的原因: 1、电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电。 2、运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。 3、电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。 4、电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一项对外壳造成放电而

45、发生接地漏电。 5、橡套电缆受车辆或其他器械挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套损坏，芯线裸露而发生漏电。 6、铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电。,五、电气保护,低压漏电保护 漏电的原因: 7、电气设备内部遗留导电物体，造成某一相碰壳而发生漏电。 8、设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电。 9、移动频繁的电气设备的电缆反复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与接地芯线接触而造成漏电。 10、操作电气设备时，产生弧光放电造成一相接地而漏电。 11、设备维修时，因停、送电操作失误，带电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。

46、,五、电气保护,低压漏电保护 漏电保护方式： 1、漏电保护 2、选择性漏电保护 3、漏电闭锁 漏电保护分类： 1、附加直流电源式 2、零序电压式 3、零序电流式 4、零序功率方向式 5、旁路接地式,五、电气保护,低压漏电保护 1、附加直流电源式（三相电抗器、零序电抗器、直流继电器等） 优点： 1）保护全面。保护范围几乎可以覆盖到整个低压供电保护单元，唯一不能保护的是一段由井下动力变压器低压侧至总低压开关的电缆。保护动作无死区，故障跳闸不受故障类型和发生的时间地点的影响。 2）对整个供电单元具有电容电流补偿，漏电电流和人身触电电流较小。 3）动作值整定简单，数值固定，而且能直接反应电网对地的绝缘

47、情况； 4）这种保护装置与井下供电单元的各分组馈电开关、磁力启动器中的漏电闭锁单元结合，可以构成一个简单易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏电保护系统； 缺点：1）保护选择性差，即在供电单元的任何处发生漏电故障，都有可能引起总开关跳闸，停电范围大。 2）电容电流的补偿是静态补偿，电感电抗值调整好后不能随电网对地电容的大小变化而自动调节，无法保持在最佳补偿状态。 3）保护装置的动作时间较长。,五、电气保护,低压漏电保护 2、零序电压式 利用漏电时零序电压的大小，来反应电网对地的绝缘程度，当零序电压达到一定程度时即认为发生漏电，使馈电开关跳闸。 缺点：动作电阻值不固定、无选择性、不能保护

48、对称性漏电故障、只能在变压器中性点非直接接地系统中，一般应用在6kV及以上电压电网绝缘监视保护中。 3、零序电流式 在电网中发生非对称性漏电故障时，如果存在零序回路，则在回路中出现零序电流。通过零序电流互感器检测出该零序电流的大小，在超过整定值时使继电器动作，切断故障线路电源。 利用各支路零序电流的方向的不同，可实现放射式电网的横向选择性漏电保护。既可在中性点不接地系统中应用，中性点接地系统中也可应用。 缺点：动作电阻值不固定、不能保护对称性故障、不能补偿电容电流。,五、电气保护,低压漏电保护 4、零序功率方向式 利用零序电流或零序电压的幅值大小来判断供电系统是否发生漏电，同时利用各支路的零序

49、电流与零序电压的相位关系来判断故障支路，然后切除故障支路，实现有选择性切除故障的保护方式。 优点：有较强的横向选择性，当支路发生漏电时，停电范围很小。 缺点：与零序电流方向保护类似。 5、旁路接地式 当电网发生单相接地或人身触及一相线时，由检测选相器确认故障相并迅速输出动作信号，执行继电器13KD迅速将故障相旁路接地，利用专设的接地极电阻Rgr的分流作用，降低人身触电电流或经漏电点的电流，而不影响电网的正常运行。故障支路跳闸后，旁路接地装置复位。 优点：安全性较高，对矿井的安全生产和人身安全有较好的保障。 缺点：保护范围只能对单相漏电或触电，且电路复杂，对装置本身可靠性要求高。为了避免两相或三

50、相误接地，电路中还必须设置电气闭锁。,五、电气保护,低压漏电保护 煤矿井下低压检漏保护装置的安装、运行、维护与检修细则 检漏保护装置的绝缘电阻值应符合：1140V的用1000V摇表摇测不低于10M：660V的用1000V摇表摇测不低于10M；380V的用500V摇表摇测不低于5M；127V的用250V摇表摇测不低于2M；42V装用250V摇表摇测不低于0.5M。 供检漏保护装置作检验用的辅助接地线，应用芯线总断面不小于10mm2的橡套电缆。检漏保护装置的辅助接地极应单独设置，规格要求要与局部接地极相同，并距局部接地极的直线距离不得少于5m。煤(岩)电钻、照明综合保护装置的辅助接地极，可采用直径

51、不小于22mm，长度不小于500mm的钢管进行埋设。 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。 (127V用2K，10W电阻；380V用3.5K，10W电阻；660V用11K，10W电阻；1140V用20K，10W电阻),漏电保护,表1：,当电网对地的总绝缘电阻降低到表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2：,变压器,I,R,C,中性点接地系统分析,如图所示，这时人体承受电网相电压，通过人体 的电流可根据欧姆定律求出： 当取Rma=1000，线电压为660V时，通过人

52、体的电 流为： 当中性点接地时，通过人体的电流远远超过30mA，所以是绝对危险的。,对地绝缘电阻,分布电容,中性点不接地系统分析,根据基尔霍夫第一定律得： a、当电容忽略时，Rma=1000 ，r=35000 ，Ux=660V， 可见是安全的。,中性点不接地系统分析,b、当电容不忽略时，Rma=1000 ，r=35000 ，Ux=660V，C=0.5f 可见当电容不忽略时，同样不安全，但比中性点接地系统通过人体的电流要小的多，故相对安全。,分析结论,中性点绝缘比中性点接地的人身触电电流要小得多，比较安全。 入地电流很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。 三相系统依然对称。 以上三大优点就

53、是井下变压器禁止中性点接地的原因。 然而，也存在一些缺点： A、当电网一相接地时，往往不易发觉，易烧电动机（并不影响三相设备的短时运行）； B、如果没有漏电保护，一相接地可能长期存在，再此情况下，如人站在地上又触及另一相带电导体，人身跨接电网线电压，这时通过人身的触电电流较中性点接地的供电系统还要大0.73倍(660mA)，这是非常危险的。 C、其他两相电压将升高3倍，容易使绝缘差的地方被击穿。 为克服以上缺点，井下电网必须装设漏电保护装置。,分析结论,推出r/3=11k，r=35k,五、电气保护,保护接地 1、电压在36V及以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、金属构架，铠

54、装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套必须设置保护接地。 2、井下接地极的设置必须符合下列规定： 1）井下主接地极不应少于2块，并应分别置于主、副水仓内。当任一主接地极断开时，接地网上任一点的总接地电阻值不应大于2； 2）当下井电缆由地面经进风井或钻孔对井下进行分区供电而没有主、副水仓可利用时，主接地极应置于井底水窝或专门开凿的充水井内，且不得将2块主接地极置于同一水窝或水井内； 3）局部接地极可设置在排水沟、积水坑或其他潮湿地点。 每一移动式或手持式电气设备局部接地极之间的保护接地电缆芯线或与芯线相应的接地导线的阻值不应大于1。 3、井下电气设备的接地线和局部接地装置，都应与主接地极连接成一个总接地网。多水平开采的矿井，各水平接地装置之间应相互连接。 4、局部接地装置的设置地点应符合下列规定： 1）采区变电所硐室； 2）装有电气设备的硐室或单独安装的高压电气设备处； 3）低压配电点处； 4）连接电力电缆的金属接线装置； 5）无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷(带式输送机巷)以及由变电所单独供电的掘进工作面,至少应分别设置1组局部接地装置。,五、电气保护,保护接地 5、井下接地极应符合下列规定： 1）主接地极应采用面积不小于0.75m2、厚度不小于5mm的耐腐蚀性的钢板； 2）设在水沟的局部接地极应采用面积不小于0.6m2