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1、第一节 矿井变电所煤矿开采分为地下开采和露天开采。本书主要介绍地下开采的井工煤矿供电系统，简称矿井供电系统。矿井供电系统对可靠性和安全性要求高，系统结构也较露天矿供电系统复杂。煤矿安全规程对煤矿井下供电的主要要求是：（1）煤矿安全规程（2010年版）第四百四十二条规定：井下各水平中央变（配）电所、采区变（配）电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房的供电线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能承担全部负荷的供电。向局部通风机供电的井下变(配)电所应采用分列运行方式。向煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井自救系统供风的压风机、井下移动瓦斯抽放泵应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供
2、电线路。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。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。（2）煤矿安全规程（2010年版）第一百二十八条规定：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷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，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，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。其他掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可不配
3、备备用局部通风机，但必须采用三专供电。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，该局部通风机供风范围内应停止工作，排除故障；待故障排除，恢复到正常工作的局部通风机后方可恢复工作。一、矿井变电所概貌矿井供电系统主要由地面变电所、井下中央变电所和采区变电所三级变电所构成。地面变电所的受电电压为6110kV；井下配电高压为6kV或10kV，用电设备电压多为660V和1140V，大功率电动机采用6kV或10kV供电。1.地面变电所地面变电所是矿井供电系统的枢纽。
4、地面变电所一般设置在矿井工业广场边沿，离井口较近，远离储煤场和矸石山的地方。为了保证供电可靠性，变电所有两条电源进线。大中型煤矿电源电压多为35kV，特大型煤矿可采用110kV。变电所通常设置两台主变压器，主变压器二次侧电网额定电压为6kV或10kV。用两条或两条以上的电缆线路向井下和其他一级负荷供电。变电所内设置两台低压变压器供应地面380/220V动力和照明用电。小型煤矿电源电压多为6kV或10kV，变电所不设置主变压器。地面变电所35kV侧有两种设备布置方式。一是把开关、互感器、母线等电气设备置于室外，安装在由钢筋混凝土或钢材制成的门架上，二是在室内用高压开关柜组成。新建矿井地面变电所多
5、采用此方式。地面变电所6（10）kV侧采用高压开关柜组成。地面变电所的主要电气设备有隔离开关、断路器、变压器、互感器、避雷器等。地面变电所的主要用户有井下负荷、矿井主通风机、矿井主井提升机、矿井副井提升机、矿井压风机、地面低压变压器、其他辅助生产设施等。2.井下中央变电所井下中央变电所是井下供电系统的核心。通常井下中央变电所设置在井底车场副井井底附近，与中央水泵房相邻。有条件时还与电机车用的变流所联合建筑。为了防水，变电所地面应比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高0.5m。为了防火，中央变电所硐室用砌碹或其他可靠方式支护。硐室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，铁门内
6、可加设向外开的铁栅栏门，平时铁栅栏门关闭，防火铁门打开，以利于通风，在发生火灾时，将防火铁门关闭，便于灭火和防止火灾蔓延。从硐室出口防火铁门起5m以内巷道应用砌碹或其他不燃性材料支护。硐室内还必须设置足够数量扑灭电气火灾的灭火器材。为了使变电所有良好的通风条件，当硐室长度超过6m时，必须在硐室的两端各设一个出口。通常变压器与配电装置分开布置，高压配电装置和低压配电装置分开布置。设备与墙壁之间，各设备之间应留有足够的维护与检修通道。完全不需要从两侧或后面维护检修的设备，可互相靠紧或靠墙放置。中央变电所内的主要电气设备有矿用隔爆型高压配电箱或矿用一般型高压开关柜、矿用变压器、矿用隔爆型低压馈电开关
7、等。中央变电所的主要负荷有主排水泵、采区、井底车场低压负荷等。3.采区变电所采区巷道布置如图2-4所示。采区变电所通常设置在两个上（下）山巷道之间的联络巷中或运输大巷采区装车站附近。若采区变电所设置在两个上（下）山巷道之间的联络巷中，可以使采区变电所到各区段工作面运输巷的距离基本相同，适合于大型采区。若采区变电所设置在运输大巷采区装车站附近，运输、安装更方便，但变电所距最上部区段的距离大，适合于用移动变电站供电的工作面。采区变电所的防水、防火、通风等安全措施，除底板标高没有严格规定外，其它与中央变电所相同。变压器可与配电设备布置在同一硐室内。变电所的高、低压设备应分开布置。各设备之间、设备与墙
8、壁之间均应留有维护和检修通道。不从侧面和背后检修的设备不留通道。采区变电所内的主要电气设备有矿用隔爆型高压配电箱、矿用变压器、矿用隔爆型低压馈电开关等。采区变电所的主要负荷有采煤工作面、掘进工作面、采区集中运输设备（上山绞车、皮带输送机）、排水设备、掘进工作面局部通风机等。二、采煤工作面配电1.综合机械化采煤工作面配电综合机械化采煤工作面生产设备单机功率和总功率大，输电距离长，回采速度快，必须采用移动变电站供电。图2-5是综采工作面机电设备布置图（图中未画出液压支架，指示线所指为该设备电动机所在位置，箭头所指为煤流方向）。采区变电所用6（10）kV高压向移动变电站送电，经移动变电站降压后向工作
9、面生产设备供电。综采工作面设备的额定电压通常为1140V，大型高产高效工作面使用3300V。工作面内的生产设备由1号移动变电站供电。1号移动变电站设置在下顺槽距离工作面150300米，工作面配电点设置在移动变电站附近。条件许可时，也可将1号移动变电站设置在上顺槽。电动机在下顺槽口的可伸缩皮带输送机和其他小型设备由2号移动变电站供电。也可以不设2号移动变电站，由采区变电所内的变压器直接用低压供电。综采工作面的主要电气设备有移动变电站、矿用隔爆型电磁启动器等。2.炮采工作面配电图2-6是炮采工作面机电设备布置图。炮采工作面和普通机采工作面设备功率较小，通常由采区变电所用660V低压供电。当工作面离
10、采区变电所太远时，也可采用移动变电站供电，移动变电站可安放在运输巷口附近。为了安全操作工作面的机械设备，必须在工作面附近集中设置控制开关和电磁起动器，这些设备的放置地点即为工作面配电点。工作面配电点，一般设在距采煤工作面50100m处。工作面配电点随工作面的推进移动。3.掘进工作面配电掘进工作面分为综合机械化掘进工作面和钻爆法掘进工作面两种。综合机械化掘进工作面的配电方式同综合机械化采煤工作面，用移动变电站供电。为减少搬迁次数，移动变电站可距掘进工作面300500m。钻爆法掘进工作面的配电方式同炮采工作面，由采区变电所用660V低压供电。掘进工作面配电点，一般距掘进工作面80100m。三、煤矿
11、井下变电所的结线与硐室布置1.井下中央变电所井下中央变电所是井下供电系统的核心，其主结线如图4-25所示。根据煤矿安全规程的规定，井下中央变电所的供电线路，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。所以，为了保证井下供电的可靠性，由地面变电所引至中央变电所的电缆数目至少应有两条，并分别引自地面变电所的两段6（10）kV母线。中央变电所的高压母线采用单母线分段结线方式，母线段数与下井电缆根数对应，各段母线通过高压开关联络。正常时联络开关断开，母线采用分列运行方式，当某条下井电缆故障退出运行时，合上母线联络开关，恢复对该段母线负荷的供电。中央变电所向每个采区变电所馈送两条电缆
12、线路。主排水泵是一级负荷，但由于水泵总数中已包括备用水泵和检修水泵，因此每台水泵用一条专用电缆供电，可直接用中央变电所的高压开关启动和停止。所有水泵必须均匀分配在各段母线上，不得集中接于一段母线。当主水泵为低压电动机时，配电变压器最少应有两台，变压器低压侧亦采用单母线分段结线，每台变压器的容量均应满足最大涌水期时需开动的全部负荷的供电要求。通常井下中央变电所设置在井底车场副井井底附近，与中央水泵房相邻。有条件时还应与电机车用的变流所联合建筑。为了防水，变电所地面应比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高0.5m。为了使变电所有良好的通风条件，当硐室长度超过6m时，必须在硐室的两端各设一个出口
13、。硐室用砌碹或其他可靠方式支护，硐室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，铁门内可加设向外开的铁栅栏门，平时铁栅栏门关闭，防火铁门打开，以利于通风，在发生火灾时，将防火铁门关闭，便于灭火和防止火灾蔓延；从硐室出口防火铁门起5m以内巷道应用砌碹或其他不燃性材料支护；硐室内还必须设置足够数量扑灭电气火灾的灭火器材。应将变压器与配电装置分开布置，高、低压配电装置分开布置。设备与墙壁之间，各设备之间应留有足够的维护与检修通道，完全不需要从两侧或后面维护检修的设备，可互相靠紧或靠墙放置。考虑发展余地，变电所的高压配电设备的备用位置应按设计最大数量的20考虑，且不少于两台。低压设备的备用
14、回路，也按最多馈出回路数的20考虑。2.采区变电所采区变电所是采区供电的中心，井下中央变电所送来的高压电力，经采区变电所直接配送或降压后配送至采掘工作面及采区其他用电设备。根据煤矿安全规程的规定，采区变(配)电所的供电线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能承担全部负荷的供电。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。向局部通风机供电的井下变(配)电所应采用分列运行方式。高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷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，并能自动切换。正常工作
15、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，备用局部通风机的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。其他掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可不配备备用局部通风机，但必须采用三专供电。图4-26是下山、综采采区变电所主结线图。双回路电源、单母线分段结线，采用分列运行方式。综采和综掘工作面采用6kV或10kV高压供电。图示采区变电所的采区主排水泵为高压电动机，当主排水泵为低压电动机时，为水泵供电的变压器低压侧也应采用单母线分段结线。上山绞车、上山皮带输送机、局扇等重要设备采用专用线路供电。上山采区没有主排水泵。炮采工作面通常
16、由采区变电所用660V低压供电。采区变电所通常设置在两个上（下）山巷道之间的联络巷中或运输大巷采区装车站附近。采区变电所的防水、防火、通风等安全措施，除底板标高没有严格规定外，其它与中央变电所相同。变压器可与配电设备布置在同一硐室内；变电所的高、低压设备应分开布置；各设备之间、设备与墙壁之间均应留有维护和检修通道，不从侧面和背后检修的设备不留通道。3.工作面配电1）综采工作面配电综合机械化采煤工作面，单机功率和总功率大，输电距离长，回采速度快，必须采用移动变电站供电。综采工作面机电设备布置参见图4-27。综采工作面设备的额定电压通常为1140V，大型高产高效工作面已使用3300V。综采工作面配电结线如图4-28所示。工作面内的生产设备由1#移动变电站供电，1#移动变电
