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煤礦礦井供電與安全

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礦井供電系統及安全用電
第二節 1.礦井供電及安全用電
礦山供電
井下用電安全

一、煤礦企業對供電的基本要求:
供電可靠
供電安全
有良好的供電質量
末端電壓、頻率、三相電壓平衡、波形等
§ 礦山供電
有足夠的供電能力
供電經濟
煤礦井下安全用供電“十不準”
1）不準帶電檢修、搬遷電氣設備、電纜和電線。
    2）不準甩掉無壓釋放器、過電流保護裝置。
    3）不準甩掉漏電斷電器、煤電鉆綜合保護裝置和局部通風機風電、瓦斯電閉鎖裝置。
    4）不準明火操作、明火打點、明火放炮
5）不準用銅、鋁、鐵等代替保險絲。 
6）停風、停電的采掘工作面，未經檢查瓦斯不準強行送電
7）有故障的線路不準強行送電。
8）電氣設備的保護裝置失靈后，不準送電。
9）失爆設備、失爆電器，不準使用。
10）不準在井下拆卸、敲打和撞擊礦燈
二、電力用戶的分類
1、第一類負荷
       （一級、Ⅰ類）
2、第二類負荷
       （二級、Ⅱ類）
3、第三類負荷
         （三級、Ⅲ類）
（1）一類負荷：因突然停電造成人身傷亡事故或重要設備損壞，給企業造成重大經濟損失的，屬于一類負荷。如煤礦主排水泵、主通風機、副井提升機等。這類負荷應采用來自不同母線的雙回路電源供電。
（2）二類負荷：因突然停電造成較大減產和較大經濟損失的。如：主井絞車、采區變電所、空壓機等。
（3）三類負荷：突然停電時對生產沒有直接影響的
供電電壓等級
１　電壓等級的確定-依據供電功率的大小及供電距離的遠近而定。供電功率越大、距離越遠，供電電壓等級越高。
　額定電壓等級-為方便不同距離和不同功率的輸電及用電。國家規定了標準的電壓等級
供電電壓等級
用電設備和電網、變壓器原邊的額定電壓：
直流電壓　110v;220v;440v.為倍數關系。
三相交流電壓 低壓（≤1200v）為√3倍關系。
如127v;220v;380v;660v;1140v.
三相高壓3kv;6kv;10kv;35kv;63kv;110kv;220kv
發電機和變壓器副邊的三相交流額定電壓：
供電距離較短 為用電設備額定電壓的1.05倍。
如220v電網的發電機電壓為230v。
供電距離較長 為用電設備額定電壓的1.1倍。
如10kv電網的變壓器電壓為11kv。
煤礦常用的電壓等級
交流： 
127v -井下照明、煤電鉆用電電壓；
220v-地面照明、單相電路用電電壓；
380v-地面低壓、小型礦井下低壓動力；
660v-中型礦井下低壓動力；
1140v-大型礦井下綜采低壓動力；
3.3kv-特大型礦井綜采高壓動力；
6kv-地面高壓動力、下井電壓；
35kv-煤礦電源進線電壓
直流：
110（220）v-操作電壓；
 250（550）v-井下架線電機車。
電壓/ kV	應用范圍
35 	礦井地面變電所受電電壓
10 	井上、下高壓電機及配電電壓
6	井上、下高壓電機及配電電壓
3.3	井下綜合機械化采區動力
1.14	井下綜合機械化采區動力
0.66	井下低壓動力
0.38	地面和小型礦井井下低壓動力
O.22 	地面照明
0.127 	井下照明及手持式煤電鉆
0.036	井下設備控制及局部照明
0.25	直流架線電機車
0.55	直流架線電機車
三、礦井供電電壓等級
      《煤礦安全規程》第四百四十八條 
        井下各級配電電壓和各種電氣設備的額定電壓等級，應符合下列要求：
        (一)高壓，不超過10000V。
        (二)低壓，不超過1140V。
        (三)照明、信號、電話和手持式電氣設備的供電額定電壓，不超過127V。
        (四)遠距離控制線路的額定電壓，不超過36V。
        采區電氣設備使用3300V供電時，必須制定專門的安全措施。
四　煤礦供電電源
煤礦用電一般來自電力系統。
只有沒有電力系統的地區，方可采用地區發電廠或自建電廠。

一 深井供電系統
當煤層埋藏較深、井下用電量較大時一般采用這種系統。

特征：由地面變電所、井下主變電所和采區變電所構成三級高壓供電。

四、煤礦供電系統(一）礦井供電系統
1、深井供電系統
地面變電所
井下中央變電所
采區變電所
工作面配電點
二 淺井供電系統
當煤層埋藏較淺、井下用電量較小時一般采用這種系統。
特征：由地面變電所、井下配電所和采區配電所構成兩級低壓供電。
采區距地表100~200m
2、淺井供電系統
       《煤礦安全規程》第四百四十一條  
    礦井應有兩回路電源線路。當任一回路發生故障停止供電時，另一回路應能擔負礦井全部負荷。年產60000t以下的礦井采用單回路供電時，必須有備用電源；備用電源的容量必須滿足通風、排水、提升等的要求。
    礦井的兩回路電源線路上都不得分接任何負荷。
    正常情況下，礦井電源應采用分列運行方式，一回路運行時另一回路必須帶電備用，以保證供電的連續性。
    10kV及其以下的礦井架空電源線路不得共桿架設。
    礦井電源線路上嚴禁裝設負荷定量器。
《煤礦安全規程》第四百四十二條 
      對井下各水平中央變（配）電所、主排水泵房和下山開采的采區排水泵房供電的線路，不得少于兩回路。當任一回路停止供電時，其余回路應能擔負全部負荷。
    主要通風機、提升人員的立井絞車、抽放瓦斯泵等主要設備房，應各有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路；受條件限制時，其中的一回路可引自上述同種設備房的配電裝置。
    本條上述供電線路應來自各自的變壓器和母線段，線路上不應分接任何負荷。
    本條上述設備的控制回路和輔助設備，必須有與主要設備同等可靠的備用電源。
《煤礦安全規程》第四百五十條

礦井必須備有井上、下配電系統圖，井下電氣設備布置示意圖和電力、電話、信號、電機車等線路平面輻射示意圖，并隨著情況變化定期填繪。圖中應注明：
    （一）電動機、變壓器、配電設備、信號裝置、通信裝置等裝設地點。
    （二）每一設備的型號、容量、電壓、電流種類及其他技術性能。
    （三）饋出線的短路、過負荷保護的整定值，熔斷器熔體的額定電流值以及被保護干線和支線最遠點兩相短路電流值。
    （四）線路電纜的用途、型號、電壓、截面和長度。
    （五）保護接地裝置的安設地點。
三 井下變電所
一、井下主變電所
二、采區變電所
三、移動變電站
四、工作面配電點

一、井下主變電所（井下中央變電所）
1.井下主變電所位置的確定原則

2.井下主變電所的主接線

3.井下主變電所的硐室與設備布置

1.井下主變電所位置的確定原則
1.盡量位于負荷中心，節省電纜并減少電能損耗電壓損失。
2.電纜進出線和設備運輸要方便，以便安裝敷設電氣設備。
3.變電所通風要良好，以便散熱和降低瓦斯濃度。
4.變電所頂底板要堅固，無淋水，以防電氣設備受損、受潮。
一般井下主變電所設置在井底車場附近，并與中央水泵房相鄰。

一般主變電所設置在井底車場附近，并與中央水泵房相鄰。
圖1-4　井下主變電所的位置示意圖
１-副井井筒 ２-主井井筒 ３-井下主變電所 
４-主水泵房 ５-井底車場巷道

2.井下主變電所的主接線
《煤礦安全規程》規定：對井下主變電所供

電的線路不得少于兩回路，當任一回路停止供電

時，其余回路應能擔負井下全部負荷的供電。

（主接線詳見深井供電系統）

3.井下主變電所的硐室與設備布置
井下主變電所的硐室布置應符合《煤礦安

全規程》中有關井下機電硐室的規定，滿足

防火、防水和通風的要求。

設備布置應滿足“兩分開”“三留有”要

求。

1)井下主變電所硐室的防火
（1） 并裝設向外開的防火鐵門，鐵門敞開時不得防礙巷道交通，鐵門上應裝有便于關嚴的通風孔以便于防火、滅火時隔絕通風。
（2）門內可加設向外開的鐵柵欄門，但不得妨礙鐵門的開閉，這樣既能保證通風，又能防止閑雜人員進入主變電所。
（3）硐室應采用砌碹，從硐室出口的防火鐵門起5m內的巷道，應砌碹或用不燃性材料支護。
（4）硐室內應有撲滅電氣火災的干式滅火器和砂箱
2)井下主變電所硐室的通風
為保證硐室的通風，當主變電所硐室長

度超過6m時，應在硐室兩端各開設一個便

于通風的出口，保證硐室內的溫度不能超過

附近巷道5℃。

3)井下主變電所硐室的防水
（1）為了防止井底車場或大巷向主變電所
和主排水泵房倒灌水，井下主變電所和主排
水泵房的地面應比其與井底車場連接處的底
板高出0.5m。

（2）硐室內不應有滴水現象。
4)井下主變電所的設備布置
兩分開：
變、配電設備分開布置
高、低壓設備分開布置
三留有：
設備與墻、設備之間留有檢修通道；
高壓開關正面留有操作通道 ；
設備應按最大數量的20%留有備用位置 。
圖1-6　井下主變電所的設備布置圖
1-高壓配電箱　2-低壓開關　3-礦用變壓器

井下主變電所的設備布置
二、采區變電所
1.采區變電所位置的確定原則

2.采區變電所的主接線

3.采區變電所的硐室與設備布置

1.采區變電所位置的確定原則
1.盡量位于負荷中心，節省電纜并減少電能損耗電壓損失。但要減少硐室的搬遷。
2.電纜進出線和設備運輸要方便，以便安裝敷設電氣設備。
3.變電所通風要良好，以便散熱和降低瓦斯濃度。
4.變電所頂底板要堅固，無淋水，以防電氣設備受損、受潮。
一般采區變電所設置在采區中部的兩個斜巷之間的聯絡巷內。

采區變電所硐室位置立體示意圖
采區變電所硐室位置平面示意圖
軌道斜巷

采區變電所
聯絡巷
運輸斜巷

運輸平巷
         材料平巷
回采工作面
掘進工作面

2.采區變電所的主接線
1)采區變電所的高壓接線

⑴　單電源進線

⑵　雙電源進線

2)采區變電所的低壓接線

（二）采區供電系統 
采區變電所的高壓接線
①無高壓出線且變壓器不超過兩臺可不設電源進線開關。見圖（2-2）
 ②有高壓出線，一般設電源進線開關和高壓出線開關 。見圖（2-3） 
（2）雙電源進線
 ①一路供電、一路備用(帶陰影的開關3為分斷)，兩路進線均設電源進線開關，如出線及變壓器臺數較少時，母線可不分段。如圖所示
2)采區變電所的高壓接線（2）雙電源進線
②兩回路同時供電，如下圖所示。兩路進線均設開關，且母線間設聯絡開關，正常情況下聯絡開關打開，保持電源在分列運行狀態，當一路電源故障停電時，合上聯絡開關，由另一路電源保證對負荷的供電。（圖2-5）
采區變電所高、低壓接線方式
圖2－2 單電源進線接線方式（－） 
圖2－3單電源進線接線方式（二） 
圖2－4雙電源進線接線方式（一） 
圖2－5雙電源進線接線方式（二）
綜合機械化采掘工作面的供電 
③向移動變電站供電的高壓電纜一般由變電所內的高壓配電開關配出，
如圖所示。

圖2－7用移動電站供電的接線方式 
圖2－6典型低壓供電系統圖
2)采區變電所的低壓接線
（1）每臺變壓器的低壓側都裝有一臺配有漏電保護的自動饋電開關作為總開關；
（2）每條低壓配出線都設有自動饋電開關作為分開關，控制和保護配出線路，各變壓器采用分列運行。
（3）照明所需要的127V電壓由照明變壓器綜合裝置提供
采區變電所硐室布置
3.采區變電所的硐室與設備布置
采區變電所的硐室與設備布置基本同井下主變電所，不同的是底板不需抬高，不需留有備用開關位置。高壓設備與低壓設備在兩側分布；也可將高、低壓設備同側布置，由變壓器隔開。圖1-10 為采區變電所設備布置

三、移動變電所
1.移動變電所位置移動變電站一般設置在工作面平巷，距工作面100～300米的位置。移動變電站的設置原則是靠近負荷中心，同時考慮安全性和經濟性 。有如下幾種布置方式 
2.移動變電所的主接線

移動變電所位置的幾種布置方式
(1)設置在運輸平巷（如圖中1#移動變電站）。由于運輸機的功率遠大于調度絞車的功率，所以設置在運輸平巷內可以靠近負荷中心。但是由于移動變電站需要敷設專用的軌道，因此需要加大巷道斷面，增大巷道的開拓費用和維護費用。

移動變電所位置的幾種布置方式
(2)設在回風平巷（如圖中2#移動變電站）。雖然遠離運輸機，但是可以利用調度絞車的軌道，而不需要專設軌道和增大巷道斷面，在運輸機有其他移動變電站供電的情況下可以考慮，然而為安全起見在專用回風平巷內不得設置移動變電站

移動變電所位置的幾種布置方式
(3)設在下一個工作面的回風平巷與本工作面運輸平巷的聯絡巷內（如圖中3#移動變電站）。這樣既能位于負荷中心又不需增大巷道斷面，但是必須在采掘可以銜接情況下選用。

移動變電所位置的幾種布置方式
(4)設置在運輸平巷入口處軌道上山與材料上山聯絡巷內（如圖中4#移動變電站）。這樣也不需要增大巷道斷面，但是距離工作面較遠，在供電質量滿足要求的情況下方可選擇
2.移動變電站的主接線
移動變電站是由礦用隔爆變壓器及其高、低壓開關組成。
可采用單電源或雙電源進線，經高壓負荷開關或高壓斷路器接到變壓器一次側，變壓器二次側經低壓斷路器配出。

掘進工作面供電的特殊要求 
“三  ?！保簩Ｓ米儔浩鳌Ｓ瞄_關、專用線路
“兩閉鎖”：風電閉鎖與瓦斯電閉鎖 
(a)面兩臺局部通風機  (b)兩面各一臺局部通風機
圖2－8“三?！惫╇娤到y示意圖
     一、觸電的的危險性及預防
  （一）、觸電的危險性
      1）電擊                   
      2）電傷
2.井下用電安全
    （二）、造成人觸電危險的主要因數
       1）流過人體的電流的大小
       2）觸電時間的長短
       3）觸電電壓的高低
       4）人體電阻
       5）電流頻率
       極限安全電流：30 mA.s
    井下人體電阻：1000Ω
    （三）、觸電的一般預防方法
        1、供電系統結構及保護要合理
       ①井下配電變壓器及向井下供電的變壓器或發電機，中性點禁止直接接地。
       ②井下電氣設備必須有保護接地。
       ③井下變電所的高壓饋電線及井下低壓饋電線，應裝設漏電保護裝置。
       ④供電系統應有完善的過電流保護裝置。
      2、防止人身接觸或接近帶電導體
    ①將電氣設備的裸露帶電部分安裝在一定高度，或圍以遮攔。如電機車架空導線的高度從軌道平面算起，井下不得低于2米，井底車場不得低于2．2米。
    ②井下各種電氣設備的導電部分都必須封閉在堅固的外殼中，并在操作手柄和蓋子之間設置機械閉鎖裝置，保證電氣設備接通電源后不能打開蓋子，蓋子打開后，不能接通電源。井下電纜敷設應符合《規程》規定，電纜破損必須及時更換或進行冷、熱補。電纜連接須經隔爆接線盒，堅決消滅“雞爪子”、“羊尾巴”、明接頭。
    ③各變（配）電所的入口或門口都懸掛“非工作人員，禁止入內”警示牌；無人值班的變（配）電所，必須關門加鎖，井下硐室內有高壓電氣設備時，入口處和室內都應在明顯地點加掛“高壓危險”警示牌。  
      3、降低使用電壓
      對人員經常接觸的電氣設備，采用降低的工作電壓。例如井下照明、手持式電氣設備的額定電壓和電話、信號裝置的額定供電電壓，都不應超過127V，控制回路電壓不應超過36V等。
      4、嚴格遵守各項安全用電作業制度
      ①井下不得帶電檢修、搬遷電氣設備。檢修或搬遷前，必須切斷電源，并用同電源電壓相適應的驗電筆檢驗；檢驗無電并對地放電后，才允許檢修或搬遷。放電前必須先檢查周圍環境的瓦斯，只有當其巷道風流中的瓦斯濃度在1％以下時，方可將導體對地完全放電。
      ②在切斷電源后，應將開關操作手柄閉鎖，并懸掛“有人工作，不準送電”的警示牌。只有執行這項停電操作的工作人員，才有權取下此牌并送電。即在進行停送電操作時，必須嚴格執行誰停電就由誰送電的停送電制度，中間不得換人。嚴禁采用約時停送電。
      ③非專職或值班電氣人員，不得擅自操作電氣設備；操作高壓電氣設備主回路時、操作人員必須戴絕緣手套，穿電工絕緣靴或站在絕緣臺上；操作千伏級電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套或穿電工絕緣靴。
      ④ 127V手持式電氣設備的操作手柄和工作人員必須接觸的部分，應有良好絕緣。
      ⑤電工必須經過培訓，持證上崗。嚴禁非電氣作業人員操作或擺弄電氣設備。嚴禁醉酒上崗，疲勞上崗。
1、中性點直接接地系統存在的問題
二、中性點不直接接地系統
 2、中性點不接地系統
《煤礦安全規程》第四百四十三條 
  嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。
  嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發電機直接向井下供電。
3、中性點不接地系統存在的問題
地面低壓供電系統為什么要采用中性點直接接地系統？
小結：
煤礦供電應滿足安全、可靠、供電質量、供電經濟要求
煤礦負荷分為三類：一類負荷及大型二類負荷采用雙回路供電，中小型二類負荷采用專線供電
電壓等級的高低，取決于供電路距離及供電功率的大小
深井供電系統特征：三級供電（地面、井下、采區變電所）高壓下井。淺井供電系統特征：兩級供電低壓下井。
井下供電設備集中的地點主要有井下主變電所、采區變電所、移動變電站和工作面配電點。 
綜采工作面的供電采用移動變電站可使高壓（6KV或10KV）深入到工作面平巷，并可隨著工作面的移動而移動，低壓側采用較高的電壓等級（1140V）而且隨著負荷功率的增加而增大（可達3300V）。

作業：
1.井下主變電所的位置一般定在何處？對其峒室有哪些要求？峒室內設備如何布置？
2.采區變電所的位置一般設在何處？其峒室要求及峒室內的設備布置與主變電所有哪些不同？
3.移動變電站可以設在何處？各有何利弊？
4.工作面配電點設在何處

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