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1、矿井变配电工,义马煤炭技工学校电工教研室,王爱霞周桂花,按一次能源介质划分为火力发电厂、水力发电站、核电站等，此外，还有小容量的太阳能发电厂、风力发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂等，正在研究的还有磁流体发电和氢能发电等。,第一节矿井供电系统,一、电力系统,一个完整的电力系统由各种不同类型的发电厂、变电所、输电线路及电力用户组成。,1发电厂,水力发电,火力发电,风力发电厂,太阳能发电厂,核能发电厂,3电力网,输电线路和配电线路统称为电力网。,通常将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kV及以下的电力线路称为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110kV）、中压配电线路（635kV）和低
2、压配电线路（380/220V）。,凡取用电能的所有单位均称为电能用户，其中工业企业用电量约占我国全年总发电量的64%，是最大的电能用户。,4、电能用户,煤矿井下生产条件特殊，为了保证矿工及矿山的生命、财产安全，要求供电安全、可靠、经济和技术合理。,二、煤矿企业对供电的要求及电力负荷的分类,(一)煤矿企业供电的基本要求,1、供电安全,煤矿井下存在有水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自然灾害的威胁。井下自然条件恶劣，生产环境复杂，容易发生触电、爆炸等恶性事故，因此必须采取防爆、防触电、防潮、防过流各种电气保护措施，严格遵守煤矿安全规程的规定，确保煤矿供电安全。,煤矿供电中断，不仅会影响生产，而且会造成停
3、止通风和排水，从而引发瓦斯和煤尘爆炸、水灾等各类重大事故，危及人民群众生命财产的安全，有时甚至毁掉整个矿井。因此要求煤矿供电，特别是井下供电绝对可靠，在任何情况下都必须保证提供一部分电能，确保矿工及矿井的安全。,2供电可靠,3供电技术合理,供电技术合理也叫供电质量好，是指供电的电压、频率要达到一定的技术标准。要求电压波动范围不超过额定值的土5；频率偏移范围，3000kV及其以上系统不超过02Hz，3000kV以下系统不超过士05Hz。,4供电经济,由于煤矿电气设备耗电量很大，如果设计不合理，选型不合理，会造成电能的浪费，因此，在保证安全，提高供电质量的前提下，应力求供电线路简单，操作方便，电气
4、设备设计和选型合理，保证供电的经济性。,(二)电力负荷的分类,煤矿电力负荷按用户的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3类,1第一类负荷,第一类负荷，要求供电必须可靠，如果中断其供电，会造成人员伤亡、重大设备损坏，造成巨大经济损失。这类负荷，如主要通风机，主要提升机，主要排水设备等。凡第一类设备都必须是双回路供电。,2第二类负荷,第二类负荷，如果中断其供电，会严重减少产量，造成重大经济损失。这类负荷，如压风设备、采区变电所等。,3第三类负荷,第三类负荷，中断其供电，对生产无直接影响，也不会造成特别大的经济损失。,根据煤矿电力负荷分类，当供电系统出现故障或进行检修，需
5、要限制用电负荷时，就能分轻重缓急，停止对第三类负荷的供电，对第二类负荷全部或部分供电，确保对第一类负荷的供电。,二、矿井供电系统等级及其分类,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。,1煤矿常用电压等级,考虑了经济和技术上的合理性以及所有电气设备的制造水平和发展趋势，特别制定了标准电压等级。由于煤矿生产条件的特殊性，采用了特定的电压等级。下表列出了煤矿井下常用电压等级及其用途。,煤矿井下常用电压等级及其用途,为了保证煤矿井下供电安全，煤矿安全规程对井下各级电压等级进行了具体的规定。煤矿安全规程第448条规定：井下各级配电电压
6、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。采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。,210kV电压下井的优点及规定,随着井下机械化程度的提高，采掘工作面机组容量的加大，6kV供电电压在某些矿已不能满足要求，特别是一些大型矿井，甚至特大型矿井的出现，开始采用10kV电压下井。10kV电压下井提高了供电的经济性并增大了供电范围。,1)10kV下井的优点,(1)大型矿井降低高压电网的电能损耗。由于10k
7、V输电比6kV输电的电能损耗小，同时也没有10kV6kV变压器的损耗，所以降低了高压电网的电能损耗。减小下井电缆截面。在输送能量一定的情况下，电压越高，电流就越小，输电所需导线的截面也越小。,优点体现在以下几个方面:,(2)中小型矿井。有相当一部分中小型矿井采用10kV电力系统电源供电。若采用10kV直接下井，有以下优点：减少因设置变电所而造成的主变压器多余容量的初装增容费；减少了年运行费用；简化了供电系统，减少了电网事故，提高运行的可靠性。,井下供电电压越高，电网对地电容电流越大，接地电火花能量越大，人身触电伤亡的危险性及瓦斯、煤尘爆炸的可能性也越大。因此，采用10kV电压直接下井，应遵循下
8、列规定：(1)采用的10kV矿用电气设备，必须通过部级技术鉴定。(2)10kV系统投入前，必须按有关规定进行验收、检查、试验。,2)10kV直接下井的规定,(3)10kV系统投入运行后，必须按有关规定进行各项试验整定工作。(4)必须装设10kV单相接地保护、保护接地，并按有关规定进行各项试验。(5)10kV6kV矿用监视屏蔽型橡套电缆的相互连接及其与设备的连接，必须采用10kV专用的电缆终端。,(二)矿井供电系统的分类,根据矿井的井田范围、煤层埋藏深度、地质条件，矿井供电系统分为,深井供电系统:,浅井供电系统:,煤层深度大于150m,煤层深度小于150m,典型的深井供电系统如图31所示。深井供
9、电系统采用了三级供电方式，即地面变电所、井下中央变电所、采区变电所。矿井地面变电所由两趟35kV线路供电(有些大型矿井采用110kV)。两趟35kV线路来自两个不同的电源。地面变电所将35kV降压为6kV，供、配电给地面的主、副井提升设备、通风机、空压机、选煤厂等，同时地面变电所将6kV降压为380V供地面低压动力及照明用电。,1深井供电系统,从地面变电所两段不同的6kV母线上引出两条高压输电电缆，通过井筒下井送到井下中央变电所；在井下中央变电所通过高压配电装置将电能分配给井底车场附近的高压用电设备，如主排水泵、变流设备，并向各采区变电所供电，同时在井下中央变电所还设置了动力变压器，将6kV电
10、压降到380V(660V)，向井底车场及附近巷道、硐室的低压动力设备供电。此外，还设置了照明、信号综合保护装置，将380V(或660V)电压进步降到127V，供井底车场及附近硐室照明、信号专用。,2浅井供电系统,典型的浅井供电系统如图所示,浅井供电系统不必将6kV电能送至井下中央变电所进行电能的分配和输送，而是由地面变电所直接将6kV电能送到与采区变电所位置相对应的地面变电亭，变电亭再将6kV降低到660V(或380V)，经钻孔向井下采区变电所供电,井底车场的低压供电，是由地面变电所引出的低压母线经井筒提供的。由地面变电所到采区地面变电亭的供电，采用高压架空线路(也可采用电缆线路)，在架空线两
11、端需装设避雷装置。浅井供电系统的优点是简便、经济，可减少硐室的开拓量，节省了高压电缆和高压配电装置，减少了触电的危险；其缺点是需要钻孔，需要建地面变电亭。,三、井下中央变电所及采区供电,(一)井下中央变电所厦其设备布置,井下中央变电所是井下供电枢纽，是变配电的中心。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，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巷道，如图所示：,1
12、副井井2一主井井筒；3井下中央变电所4一主水泵房；5井底车场巷道,2井下中央变电所的主要任务,井下中央变电所的主要任务之一是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。,井下中央变电所的主要任务之二，是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,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、低压真空磁力启动器、检漏继电器、照明和信号综合保护装置及照明灯具等。各种设备除满足电压、容量等基本要求外，还必须符合煤矿安全规程第444条的规定。,3井下中央变电所的设备组成,井下
13、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、低压真空磁力启动器、检漏继电器、照明和信号综合保护装置及照明灯具等。各种设备除满足电压、容量等基本要求外，还必须符合煤矿安全规程第444条的规定。,对井下中央变电所的设备应加强维修和保养，对运行中的主要变压器、高低压配电装置应定期进行检查、调整，设立设备的“运行日志”和定期检查记录、巡回检查记录、故障记录，设备转过程中要坚持巡回检查制度，发现问题及时处理和汇报，使设备经常保持整洁、润滑、安全、经济运转。,4井下中央变电所的电源及其接线系统,1)电源进线。,井下中央变电所的电源来自地面变电所两段不同的6kV母线。煤安全规程规定，井下中
14、央变电所供电线路不得少于两回路供电。立井开拓的矿井考虑到便于电缆检修、避免电缆被砸坏，一般下井电缆敷设在副井井筒。对斜井开拓的矿井，煤矿安全规程规定；在机械提升的进风的倾斜井巷敷设电缆时，必须有可靠的安全措施。采用斜井开拓矿井，如钻孔深度用一根电缆长度能满足要求，且经济比较有利时，应采用钻孔下电缆方式。特别是对于井下水量较大的矿井，需多根电缆下井时，采用钻孔下电缆方式有更多的优越性。对于平硐开拓的矿井，平硐内如有下山主排水泵房及供综合机械化采煤的采区变电所，一般应有两回路向上述地点供电，当任一回路发生故障时，另一回路仍能保证水泵及综采工作面正常工作。,对于多水平生产的矿井，各水平井下中央变电所
15、的电源可以分别引自地面变电所，也可以引自上一水平的井下中央变电所；或者一部分引自上一水平的井下中央变电所，另一部分引自地面变电所。,2)接线方式,(1)单一水平井下中央变电所的接线方式。,如图所示,井下中央变电所两段母线分别来自地面变电站6kV两段母线的电缆。这种接线方式适用于井下负荷不太大的中、小型矿井。这种接线系统的优点是简单、可靠。两趟电缆线路当一趟电缆停止工作时，另一趟电缆必须承担全矿井下负荷。,3趟电缆下井，如图所示，适用于老矿井原来采用两趟电缆下井供电，后因增加负荷，需扩大供电能力时采用。,(2)多水平矿井井下中央变电所接线方式。,如图所示为两个水平开采，各水平中央变电所接线方式。
16、这种方式适用于二水平用电负荷接近或大于一水平用电负荷,如图为两个水平开采，各水平中央变电所接线方式。这种方式适用于二水平负荷大于一水平用电负荷，同时当二水平负荷出现后，一水平的负荷有所下降。这种接线方式充分利用一水平原有的下井电缆的供电能力，在一、二水平之间增设两回联络电缆。,如图所示也是多水平开采时中央变电所接线方式。这种接线方式适用于二水平的用电负荷小于一水平的用电负荷，当二水平出现后，一水平负荷有所下降，一、二水平总负荷用一水平原供电电缆。,5井下中央变电所设备布置,设备布置原则如下：(1)变电所内设备之间的电气连接，除在开关柜内可用母线连接外，必须用电缆作连接。(2)变电所设备布置时应留出一定的备用位置。(3)为缩短硐室的长度，一般采用双列布置，只有在设备台数很少，低压开关采用配电盘时，才采用单列布置。,(4)所有电气设备外壳必须接地，接地母线沿硐室内壁敷设。由于井下主接地极设置在主排水泵房的吸水小井内，距井下中央变电所很近，所以井下中央变电所除检漏继电器的辅助接地极外不设置局部接地极。,设备布置如图所示,(二)采区供电,随着采掘机械
