矿井供电与安全管理.

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1、矿井供电系统及供电安全 技术管理,1.煤矿供电系统 2.井下用电安全 3.井下电气保护,矿井供电系统及供电安全技术管理,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 供电的经济性,末端电压、频率、三相电压平衡、波形等,一 煤矿供电系统,二、煤矿电力负荷的分类,一类负荷：凡因突然中断供电会导致人身伤亡事故，或损坏重要设备且难以修复，或给国民经济带来很大损失者，均属于这一类。显然煤矿属于一类负荷。煤矿中的通风、排水、升降人员、抽放瓦斯、医院等也都属于一类负荷，又称保安负荷。因此是煤矿中最重要的用户，要求供电绝对可靠。为此，对这类用户的供电，必须设有备用电源和备用供电线路。二

2、类负荷：凡因突然中断供电会造成大量减产者。如煤矿中专门用于提升煤和物料的提升设备、压风机、井底车场、采区变电所等。三类负荷：凡因突然中断供电对生产没有直接影响者。,三、电力系统的基本概念,供电系统就是由电源系统和输配电系统组成的产生电能并供应和输送给用电设备的系统。电力供电系统大致可分为TN，IT，TT 三种，其中TN系统又分为TN-C，TN-S，TN-C-S三种表现形式。 煤矿供电系统为IT系统，IT系统是指在电源中性点不接地系统中，将所有设备的外露可导电部分均经各自的保护线PE分别直接接地，称之为IT供电系统。IT系统一般为三相三线制。IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过

3、高阻抗接地。第二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。,四、 矿井电气设备的隔爆与失爆,（一）、什么是隔爆和失爆 ? 1、隔爆：就是当电气设备外壳内部的爆炸性 气体发生爆炸时，不会引起外壳周围的爆炸性 气体发生爆炸 ? 2、失爆：电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性 或隔爆性 ?,煤矿井下常见的电气失爆现象有：,（1）.由于隔爆结合面严重锈蚀，有较大的机械伤 痕，连接螺栓没有压紧而使隔爆间隙超过规定要求 而造成失爆。

4、（2）.由于外力作用，如砸、压、挤等原因，使隔 爆外壳变形或损坏：隔爆外壳上的盖板、接线嘴、 接线盒的连接螺栓折断、螺纹损坏；连接螺栓不齐 全，使机械强度达不到规定要求而失爆。 （3）.连接电缆没有使用合格的密封圈或没有密封 圈，不用的电缆接线孔没有使用合格的封堵挡板或 没有挡板而失爆。 （4）.接线柱、绝缘套管烧毁，使两个空腔连通， 外壳内部爆炸时产生高压使外壳损坏，产生失爆。 （5）隔爆外壳焊缝开焊、有裂缝而失爆。,隔爆型电气设备的失爆原因及危害失爆原因,造成失爆的原因是复杂多样的，常见的主要原因有： 1、由于维护和定期检修不妥，使隔爆面间隙增大。 2、井下电气设备由于移动或搬运不当面发生

5、磕碰，使 外壳变形或产生严重的机械伤痕，或在使用中亦很 可能发生撞击现象，严重时可能增加接合面间隙。 3、装配时产生严重的机械划痕。这是由于杂质没有清 除干净造成划伤隔爆面，在转盖式结构的接合面上 特别容易发生这种现象。 4、隔爆面上产生锈蚀现象，增大粗糙度。 5、由于不熟悉设备性能，在装卸过程中没有采用专用工具或发生误操作。,隔爆型电气设备的失爆原因及危害失爆原因,6、螺栓紧固的隔爆面，由于螺孔深度过浅或螺栓 太长，而不能很好的紧固零件。 7、由于工作人员对防爆理论知识掌握不够，对各 种规程不能正确贯彻执行，以及对设备的隔爆要求 粗心大意，均可能造成失爆。 ? 失爆的危害：井下防爆设备具有隔

6、爆性和耐爆性，就是说 在设备的壳内产生电火花引起混合气体爆炸时其 火焰传不到壳外，而设备失爆后就起不到隔爆和 耐爆的作用。内部发生爆炸的火焰会传到壳外， 并且与井下可燃、可爆性混合气体直接接触，会 引起矿井火灾及煤尘瓦斯爆炸，造成重大恶性事故。,煤矿安全规程规定井下供电电压应符合下列要求,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、电话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。,

7、五、矿井供电系统,深井供电系统：对于开采煤层埋藏深、用电负荷大、供电距离长的矿井，直接将6kv或10kv高压送入井下的系统一般称为深井供电。 浅井供电系统：煤层埋藏浅、负荷较小、供电距离短，可通过井筒或钻孔直接将低压送入井下，称为浅井供电。,六、供电系统的接线方式,1.放射式接线，根据负荷的可靠性，又分为单回路和双回路。 2.串联型树干式接线 3.环形接线,七、变电所的接线方式,1.线路-变压器接线 2.桥式接线又分为内桥和外桥 3.单母线线分段式接线。 4.双母线接线,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,采区距地表10

8、0200m,2、浅井供电系统,煤矿安全规程第四百四十一条对矿井供电的要求 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

9、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。,掘进工作面供电的特殊要求,“三 专”：专用变压器、专用开关、专用线路 “两闭锁”：风电闭锁与瓦斯电闭锁,(a)面两台局部通风机 (b)两面各一台局部通风机 图28“三专”供电系统示意图,一、触电的的危险性及预防 （一）、触电的危险性

10、 1）电击 2）电伤,2 井下用电安全,（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：1000,（三）、触电的一般预防方法 1、供电系统结构及保护要合理 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。 井下电气设备必须有保护接地。 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。 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 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

11、不得低于2米，井底车场不得低于22米。 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。 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

12、额定电压和电话、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 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。,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。 非专职或值班电

13、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。 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。 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。,1、中性点直接接地系统存在的问题,二、中性点不直接接地供电系统,2、中性点不接地系统,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。,短路故障的危害及其预防 过负荷故障的危害及其预防

14、断相故障的危害及其预防,三、电气火灾及其预防,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”,3 井下电气保护,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Kr1.5；对于后备保

15、护Kr1.2；对于熔断器保护Kr1.5；,四、矿井低压电网电流保护,1、井下低压电网短路电流计算 （1）公式法,井下电缆的平均电抗。高压电缆均取x0=0.081 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,已知电源母线上的短路容量,已知电源线出口断路器的断流容量,三相短路电流与两相短路电流关系：,三相短路电流与两相短路电流：,用表格法计算短路电流的步骤： 1）选定短路计算点。 2）绘制等值计算图。 3）求出各段电缆换算长度。 4）求短路点至变压器二次侧的全部电缆总换算长度。 5）查表求出该点两相短路电流。算出三相短路电流。,（2

16、）图表法,该段电缆的实际长度,附表1 变压器二次侧额定电压为400V及690V，两相短路电流计算表,2. 低压电网过流保护装置的整定 （1）熔断器额定电流的选择 （2）熔体的选择,保护电力干线时的选择,保护范围内容量最大的电动机的额定起动电流,其余电动机的额定电流之和,熔体不熔化系数，对于不经常起动和轻载起动的可取2.5，对于频繁起动和带负载起动的可取l.82。,保护支线时的选择,保护照明装置时,熔体可靠性的校验,（3）电磁式过电流继电器的整定,用于保护电缆干线的电磁式过流保护的整定,用于保护电动机或电缆支架的装置选择,整定值的校验,（4）过流过热继电器的整定计算 电磁元件的整定方法与电磁式电流继电器一样；热元件与热继电器整定方法一样,表2.2 JR9型继电器的技术数据,（5）电子保护器的电流整定 馈电开关中电子保护器的短路保护整定原则、计算方法和校验与电磁式过流保护相同。整定保护范围大，为310倍的馈电开关额定电流；其过载长延时保护电流整