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1、1,煤矿特殊工种安全技术培训,孙培斌华坪县煤矿安全培训中心,2,井下电钳工,3,第一讲 矿井供电系统,一、煤矿井下供电的特点及对电气设备的安全要求 1.采区容易发生冒顶和片帮事故，所以电气设备和电缆很容易受到碰撞、挤压。因此，电气设备必须有坚固的外壳。 2.井下含有瓦斯和煤尘，当电气设备产生电火花、电弧、局部高温时，容易引起瓦斯和煤尘的燃烧和爆炸。 3.井下空气潮湿，电气设备及电缆易受潮而漏电。因此，电气设备得绝缘要求高且具有较好的防水能力。,4,第一讲 矿井供电系统,4.采区电气设备和电缆移动频繁，易受机械伤害和弯曲、折损，电气设备在使用中负荷变化大，容易出现过负荷。 5.井下空间狭小，人体
2、接触电气设备多，需防止发生触电事故。 6.井下硐室和巷道温度高，电气设备散热条件差，因此要保持电气设备清洁和通风。,5,第一讲 矿井供电系统,二、矿井对供电的基本要求 根据矿井供电的特点以及设备的安全要求，矿井对供电的基本要求是：安全、可靠、经济、合理。 三、煤矿电能用户的分类 一级负荷：要求供电绝对可靠，中断供电会造成生命危险和重大的经济损失。如：主通风机、主运输机、主排水泵、矿山医院。这样的用户要求双回路电源供电。,6,第一讲 矿井供电系统,二级负荷：中断供电造成严重的经济损失。如：采区变点所、露天矿变点所。这样的用户要有备用电源，可以不使双回路电源。 三级负荷：停电对生产无直接影响，可使
3、几个用户合用一条线路供电。 对负荷的划分，目的在于选取合理的供电方式和供电的运行方式。,7,第一讲 矿井供电系统,四、矿井供电电压等级 地面受电电压：110KV 66KV 35KV 10KV 10KV/6KV井下高压电动机及供电电压。 3300V/1140V综采工作面成套电气设备额定电压。 660V/380V低压动力用电电压。 127V照明、信号、电话和手持电气设备。 36V 电气设备的控制回路。 直流250V、550V架线式电机车。,8,第一讲 矿井供电系统,五、变压器中性点运行方式 1.直接接地运行系统：,9,第一讲 矿井供电系统,井下配电变压器中性点直接接地的危害主要有三个方面：一是由于
4、井下供电电缆的敷设受井巷条件限制，一般高度均较低，人体可以直接触摸，一旦发生人体触电时，大大增加了触电电流，对人员生命构成威胁；二是单相接地时形成单相短路，单相短路可引起供电设备及线路损坏或着火事故，同时接地点产生很大的电弧，有可能引起瓦斯煤尘爆炸；三是接地点的高电位、大地中的大电流有可能引发电雷管超前引爆。这些事故的后果都是极为严重的。,10,第一讲 矿井供电系统,2.不接地运行系统：,11,第一讲 矿井供电系统,如上图所示：ra、rb、rc分别为三相绝缘电阻，Ca、Cb、Cc为三相的对地电容。则人身的触电电流所通过的路径为：电源a相人身大地b相与c相绝缘及对地电容b相与c相电源中性点。这种
5、方式的优点是发生单相触电时，相当于给人体串联了电阻，那么此时流经人体的电流便会很小（7mA 30mA）。 煤矿安全规程明确规定：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。,12,第一讲 矿井供电系统,3.经消弧线圈接地运行系统： 这种运行方式是用消弧线圈产生的电感电流来补偿对地的电容电流，从而降低单相接地电流，也使流过人体的电流相应减少了。,13,第一讲 矿井供电系统,六、矿井供电系统 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的方式相互连接起来的一个整体，称为矿井供电系统。典型的矿井供电系统如下图所示：,14,15,16
6、,第一讲 矿井供电系统,七、井下中央变电所供电系统 井下中央变电所一般设在井底车场，是整个井下供电的中心，负责向井下各用电场所提供电力服务，如下图所示：,17,18,第一讲 矿井供电系统,八、采区变电所 采区变电所是采区用电的中心，由中央变电所提供电源。采区变电所的任务：将高压变为低压，并将电压分配到本采区所有采掘工作面及其他用电设备。采区变电所应设在负荷的中心，以保证采区所有用电设备（特别是大功率采掘设备）端电压不低于额定电压的95%。采区变电所内要通风良好，硐室坚固，无淋水，易维护。,19,第一讲 矿井供电系统,1.综采工作面供电系统 供电特点：用电设备多，单机容量大，工作面走向长。 供电
7、方式：采用移动变电站供电。KSGZY型移动变电站全称是：矿用三相干式组合式移动变电站 移动变电站的组成：高压开关室，变压器室，低压开关室，将这些装在平板车上，在巷道的轨道上移动。 移动变电站将6KV的电能降为（3300V）1140V，通过防爆真空磁力起动器和千伏级电缆把电能分配给综采工作面的电气设备，低压馈电开关对所馈出的电缆和电机进行控制和维护。,20,第一讲 矿井供电系统,防爆真空磁力启动器对所带电机和电缆进行维护和控制。几种常见的开关有： 400/1140型矿用隔爆真空馈电开关。本馈电开关主要由隔爆外壳、真空断路器、控制回路电源开关、芯板组件、检查开关、故障信号指示等组成。其主要技术特征
8、有：最大分断能力为7500，分断时间从接到漏电继电器动作信号到分断完毕不大于0.03秒，分合的额定电流为3000，机械寿命1500万次，并可外接主令开关，实现远方控制。,第一讲 矿井供电系统,保护性能特征是：过流脱扣器具过载长延时动作和短路瞬间动作两段保护特性，保护整定电流从1200到4000六个档次。开关具有欠压脱扣线圈、分励脱扣线圈及电子式过流脱扣器，其次还有漏气闭锁功能，即当开关分闸后，任一真空管漏气时，开关闭锁不能合闸。与漏电继电器配合使用，对线路实行漏电保护，从接到漏电继电器的动作信号到分断完毕，时间不大于0.03秒。,第一讲 矿井供电系统,信号指示：白色为过载信号，跳闸后燃亮；红色
9、为短路信号，蓝色为真空开关漏气信号，在合闸前指示。 另外如BQ80型真空磁力启动器（H:安全火花型） QBZ120/660(380)都是新型的矿用低压电气产品用真空接触器把电弧封闭在真空管内，具有分断能力强、燃弧时间短、触头磨损小、使用寿命长，介质绝缘强度恢复速度快，适合于频繁操作等优点，已经在煤矿中普遍使用。 综采工作面机电设备布置、供电系统、移动变电站、如下图所示：,23,24,25,26,27,第一讲 矿井供电系统,2掘进工作面的供电： 分两路供电，一路供掘进设备，一路供局部通风机。而且有风电闭锁和瓦斯电闭锁。 由于掘进工作面是独头巷道，容易产生瓦斯集聚，而机电设备在运转过程中会产生电火
10、花和机械火花，当瓦斯浓度达到5%16%，火花能量达到0.28J以上时，就会引起瓦斯爆炸。为了防止事故的发生，掘进工作面采用“三专、两闭锁”供电系统。,28,第一讲 矿井供电系统,三专：是指掘进工作面的局部通风机实行专用线路、专用变压器、专业开关不间断供的电方式。 两闭锁：是风电闭锁和瓦斯电闭锁。其中： 风电闭锁：是用两台磁力起动器进行联锁控制，其中一台接风机，另外一台接掘进用的电气设备（掘进机、刮扳机、煤电钻等），实现先通风后送电，风机停电时，掘进工作面的电源同时被切断。,29,第一讲 矿井供电系统,瓦斯电闭锁：是由瓦斯探头、监控分站、断电仪和高压开关构成。瓦斯探头测得瓦斯（CH4）含量信号送
11、给监控分站，由监控分站分析浓度，实现报警（1%）或常开触点闭合接通断电仪电路引起馈电开关断开（1.5%）。 电气闭锁：是指一个电气元件的辅助接点去控制另一电气元件的通断状态，实现相互控制，不得同时带电工作的电磁机构的互控。,30,第二讲 采区电网保护,煤矿井下供电系统的漏电保护、过流保护、保护接地统称为煤矿井下的三大保护。井下供电系统的三大保护是保证井下供电安全的可靠措施。 掌握漏电保护的方式及原理，能正确整定漏电保护装置，掌握其维护及检修方法，是搞好三大保护的保证。,31,第二讲 采区电网保护,一、漏电保护 1.漏电：当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时和大地形成回路，有电流流过
12、的现象，称为漏电。 2.井下常见的漏电故障分类： 集中性漏电：是指漏电发生在电网的某一处或某一点，其余部分的对地绝缘水平仍保持正常。 分散性漏电：是指某条电缆或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。,32,第二讲 采区电网保护,3.漏电的危害：漏电会给人身、设备以致矿井造成很大威胁，其危害主要有四个方面： (1)人接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。 (2)漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。 (3)漏电回路上各点存在电位差，若电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使雷管爆炸。 (4)电气设备漏电时不及时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。
13、,33,第二讲 采区电网保护,4.漏电的原因： (1)电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电。 (2)运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。 (3)电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。,34,第二讲 采区电网保护,(4)电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一相对外壳放电而发生接地漏电。 (5)橡套电缆受车辆或其他器械的挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套破坏，芯线裸露而发生漏电。 (6)铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电。,35,第二讲 采
14、区电网保护,(7)电气设备内部遗留导电物体,某一相碰壳而发生漏电。 (8)设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电。 (9)移动频繁的电气设备的电缆反复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与接地芯线接触而造成漏电。 (10)操作电气设备时，弧光放电造成一相接地而漏电。 (11)设备维修时，因停、送电操作错误，带电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。,36,第二讲 采区电网保护,5.漏电保护方式：漏电保护方式有漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。漏电保护：目前使用的漏电保护装置种类很多，有电子电路的，也有单片计算机控制的。这里介绍的漏电保护，从原理上也叫附加直流电源漏电保护（
15、也叫无选择漏电保护），如下图所示：,37,38,第二讲 采区电网保护,其工作原理是：漏电继电器用直流电进行绝缘监视，当人体触电时，绝缘电阻降低，其回路如下：电源接地极人体负荷线c相SK(三相电抗器)LK(零序电抗器)一(欧姆表)一ZJ(直流继电器) 电源，ZJ吸合一ZJ1闭合 TQ(跳闸线圈)有电触点断开 DW(馈电开关)断开切断了供电回路。 如果绝缘阻值高于整定值时，直流监测电流小于ZJ的动作电流，馈电开关不会跳闸，正常供电。,39,第二讲 采区电网保护,选择性漏电保护: 选择性漏电保护大多利用零序电流方向保持原理，如右图所示，,40,41,第二讲 采区电网保护,采用的主要检查元件是零序电流
16、互感器。零序电流互感器有一个环形铁芯，其上缠有二次绕组，环形铁芯套在电缆上，穿过铁芯电缆中的三根芯线就是它的一次绕组。 在线路正常工作时，电网的三相电压对称，三相负载相同，三相电流的矢量和等于零，电流互感器二次没有电流和电压，执行继电器J不动作。,42,第二讲 采区电网保护,当发生漏电故障时，三相电路不对称，必然有零序电流，这个零序电流通过电网对地绝缘电阻r和分布电容c构成通路。当发生单相漏电故障时，在零序电流互感器LLH的一次侧中流过3倍的零序电流，在二次侧产生电流，经二极管整流后，可使执行继电器J动作，带动开关跳闸。,43,第二讲 采区电网保护,同理，如下图所示，在供电系统中各支路的每相对地电容分别用C1、C2和C3表示，如果在第一支路上发生单相漏电或接地故障，第二、三支路的零序电流互感器LLH2和LLH3中的零序电流便分别由各支路自身的电容C2和C3来决定，而在LLH1中则流过第二、三支路电流之和。,44,第二讲 采区电网保护,使第一支路的零序电流互感器LLH1所流过的零序电流要大于其他两个支路。如果电网的支路数更多，则LLH1中的零序电流还要更大，因此，利用零序电流的大小不同，即可使故障支路与非故障支路区分开，达到选择性漏电保护目的。,
