[工学]供电定稿.ppt

浅谈矿井安全供电,江西煤业涌山煤矿 徐梯云 2011.8,第一节 矿井供电系统 一、煤矿企业对供电的基本要求: 供电可靠 供电安全 有良好的供电质量,末端电压、频率、三相电压平衡、波形等,有足够的供电能力 供电经济,电源质量主要指标 电网频率 电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限在《全国供用电规则》中规定“供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2HZ；电网容量在300万千瓦以下者，为±0.5HZ实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持在不大于±0.1HZ范围内 电压偏差 35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10％；20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的土 7％；220V单相供电电压偏差为标称电压的+7％，-10％ 三相电压不平衡 电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%；低压系统零序电压限值暂不做规定，接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%,二、电力用户的分类,1、第一类负荷 凡因突然中断供电可能造成人身伤亡或重大设备损坏、造成重大经济损失或在政治上产生不良影响的负荷。

例：矿井通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵、主排水泵、有下山排水的水泵，井上及井下中央变电所等供电要求：两个独立电源供电 2、第二类负荷 凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷例：煤炭集中运输与提升设备、空压机、采区变电所 宜采用双回路供电或环形供电 3、第三类负荷 指除一、二类负荷以外的其它负荷，突然停电对这类用户的生产没有直接影响 例：宿舍、地面附属车间及矿井机修厂等 供电：单回路供电、多负荷共用一条输电线路三、矿井供电电压等级,《煤矿安全规程》第四百四十八条 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： (一)高压，不超过10000V (二)低压，不超过1140V (三)照明、信号、和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V (四)远距离控制线路的额定电压，不超过36V 采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施,四、煤矿供电系统 (一）矿井供电系统,1、深井供电系统,,,地面变电所,井下中央变电所,,采区变电所,,工作面配电点,2、浅井供电系统 采区距地表100至200m,《煤矿安全规程》第四百四十一条 矿井应有两回路电源线路当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。

年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求 矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷 正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性 10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设 矿井电源线路上严禁装设负荷定量器《煤矿安全规程》第四百四十二条 对井下各水平中央变（配）电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路，不得少于两回路当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷 主要通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房，应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；受条件限制时，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置 本条上述供电线路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷 本条上述设备的控制回路和辅助设备，必须有与主要设备同等可靠的备用电源3、采区变电所高压接线方式 要求采用双电进线方式,,图2－2 单电源进线接线方式（－）,,图2－3单电源进线接线方式（二）,,,图2－4双电源进线接线方式（一）,图2－5双电源进线接线方式（二）,（1）“三 专”：专用变压器、专用开关、专用线路,4、掘进工作面供电的特殊方式,（2）“两闭锁”：风电闭锁与瓦斯电闭锁 （3）“双风双电”：煤巷掘进头供风风机双电源供电，,“三专” 指井工开采的矿井井下对局部通风机供电采用专用变压器、专用开关、专用线路，以确保供电相对稳定，保证停头不停风的原则 。

“两闭锁” 指采掘进工作面瓦斯电闭锁和风电闭锁其中瓦斯电闭锁是指当采掘进工作面瓦斯浓度超限时，声光报警并自动切断工作面迎头被控设备电源；风电闭锁是指当局部主通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，自动切断采掘进工作面内（除备用风机电源外的）所有设备电源 “双风双电” 指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5、井下供电的变压器中性点禁止接地的分析: （一）中性点接地方式分类及要求: 前面在介绍漏电和触电时，常提到中性点接地或不接地的问题，因此，这里对中性点问题进行分析 A、分类：一般分为以下四类： ①不接地方式：又称中性点绝缘系统 ②直接接地方式：中性点直接与接地装置连接 ③阻抗接地方式：中性点经过不同数值的电阻与接地装置连接，电阻在数十欧姆时，为低阻接地（100 Ω以下）；电阻在数百欧姆时，为高阻接地方式（100 Ω以上） ④消弧线圈接地方式：中性点经电抗线圈与接地装置连接。

后两种是为了减小接地点的电流，使电弧的能量减弱B、要求： 在供电系统中，什么情况（条件）下采用何种接地方式呢？我国有以下要求： * 3－63kv系统，采用中性点不接地方式； * 110kv及以上和220∕380v的低压系统，采用中性点直接接地方式； * 3-10KV电网当接地电容电流大于30A或20KV以上电网当接地电容电流大于10A时，采用中性点经阻抗或消弧线圈接地方式二)中性点接地方式分析: A、中性点接地系统：,如上图所示，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=1000Ώ，线电压为660V时，通过人体的电 流为： 可见，无论是线电压是660v供电系统，当中性点接地时，通过人体的电流都远远超过30mA，所以是绝对危险的B、中性点不接地系统：,根据基尔霍夫第一定律得： a、当电容忽略时，Rma=1000 Ώ，r=35000 Ώ，Ux=660V， 可见是安全的b、当电容不忽略时，Rma=1000 Ώ，r=35000 Ώ，Ux=660V，C=0.5μf 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3、结论： ①中性点绝缘比中点接地的人身触电电流要小得多，比较安全。

②入地电流很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少 ③不影响线电压（可运行2个小时） 以上三大优点就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、如果没有漏电指示，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《煤矿安全规程》第四百四十三条 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节 矿井安全用电 一、触电的危险性及预防 （一）、触电的危险性 1）电击 2）电伤,（二）、造成人触电危险的主要因数 1）流过人体的电流的大小 2）触电时间的长短 3）触电电压的高低 4）人体电阻 5）电流频率,极限安全电流：30 mA.s 井下人体电阻：1000Ω,（三）、触电的一般预防方法 1、供电系统结构及保护要合理 ①井下配电变压器及向井下供电的变压器或发电机，中性点禁止直接接地。

②井下电气设备必须有保护接地 ③井下变电所的高压馈电线及井下低压馈电线，应装设漏电保护装置 ④供电系统应有完善的过电流保护装置2、防止人身接触或接近带电导体 ①将电气设备的裸露带电部分安装在一定高度，或围以遮拦如电机车架空导线的高度从轨道平面算起，井下不得低于2米，井底车场不得低于2．2米 ②井下各种电气设备的导电部分都必须封闭在坚固的外壳中，并在操作手柄和盖子之间设置机械闭锁装置，保证电气设备接通电源后不能打开盖子，盖子打开后，不能接通电源井下电缆敷设应符合《规程》规定，电缆破损必须及时更换或进行冷、热补电缆连接须经隔爆接线盒，坚决消灭“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头 ③各变（配）电所的入口或门口都悬挂“非工作人员，禁止入内”警示牌；无人值班的变（配）电所，必须关门加锁，井下硐室内有高压电气设备时，入口处和室内都应在明显地点加挂“高压危险”警示牌3、降低使用电压 对人员经常接触的电气设备，采用降低的工作电压例如井下照明、手持式电气设备的额定电压和、信号装置的额定供电电压，都不应超过127V，控制回路电压不应超过36V等 4、严格遵守各项安全用电作业制度 ①井下不得带电检修、搬迁电气设备。

检修或搬迁前，必须切断电源，并用同电源电压相适应的验电笔检验；检验无电并对地放电后，才允许检修或搬迁放电前必须先检查周围环境的瓦斯，只有当其巷道风流中的瓦斯浓度在1％以下时，方可将导体对地完全放电②在切断电源后，应将开关操作手柄闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”的警示牌只有执行这项停电操作的工作人员，才有权取下此牌并送电即在进行停送电操作时，必须严格执行谁停电就由谁送电的停送电制度，中间不得换人严禁采用约时停送电 ③非专职或值班电气人员，不得擅自操作电气设备；操作高压电气设备主回路时、操作人员必须戴绝缘手套，穿电工绝缘靴或站在绝缘台上；操作千伏级电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿电工绝缘靴 ④ 127V手持式电气设备的操作手柄和工作人员必须接触的部分，应有良好绝缘 ⑤电工必须经过培训，持证上岗严禁非电气作业人员操作或摆弄电气设备严禁醉酒上岗，疲劳上岗第三节 井下电气保护 一、电气保护装置的任务 二、井下电气保护的类型 1）过电流保护包括短路保护、过流（过负荷）保护 2）漏电保护包括选择性和非选择性漏电保护、漏电闭锁 3）接地保护包括局部接地保护、保护接地系统 4）电压保护包括欠电压保护、过电压保护。

5）单相断线（断相）保护 6）风电闭锁、瓦斯电闭锁 7）综合保护电动机综保和煤电钻（照明）综保等三大保护”,三、对电气保护装置的要求 1、选择性 2、快速性 3、灵敏性 4、动作可靠性,保护范围末端最小两相短路电流,短路保护装置一次动作电流值,对于主保护Kr≥1.5；对于后备保护Kr≥1.2；对于熔断器保护Kr≥1.5；,四、矿井低压电网电流保护 （1）、短路短路是指电流不经过负载，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，可达到额定电流的几倍、十几倍、几十倍，甚至更大 （2）、过负荷（过载）过负荷不仅是指它们的电流超过了额定数值，而且过电流的延续时间也超过了允许的时间 （3）、断相三相电源断一相或三相绕组断一相，称为断相或缺相、跑单相 (4)过流故障的危害：a、过流倍数较低时，引起电气设备和电缆的温升超限，缩短设备使用寿命b、过流倍数较高时，将导致电气设备烧毁，甚至引起火灾和瓦斯、煤尘爆炸事故过流倍数很高时，会在电网上造成很大的压降，影响电网的正常运行1、井下低压电网短路电流计算 （1）公式法,或：,井下电缆的平均电抗高低压电缆均取x0=0.081Ω 井下变压器的阻抗计算,变压器二次额定电压kV,变压器短路电压百分数,变压器短路损耗（铜损）W,系统电抗 XX,。