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1、矿山电工学教案主讲：谢振华 第一章 矿山供电基本知识一、矿山供电系统（一）电力系统：电能以功率形式表达时，俗称电力，电力由各种形式的发电厂生产，经过输送、变换和分配，到达分散的电能用户，这些生产传输分配消费的环节，组成了一个有机的整体，叫做电力系统。电力系统的主要电气设备用符号表示如表1：（二）矿山供电系统由煤矿地面变电所的变压器、配电装置、供电线路将电源输送给中央变电所或采区变电所，经过变配电供给用电负荷，这种运行方式相互联结起来所构成的供电网称为矿井供电系统。供电系统中包括漏电检测保护、接地保护装置和过流保护装置，它们一并构成一个完善的供电系统。图1是典型的矿山供电系统图。表1：电力系统的
2、主要电气设备符号图1、典型的矿井供电系统图（三）变电所变电所是汇集电能，变换电压的中间环节，它由各种电力变压器和配电设备组成，不含电力变压器的变电所称为配电所。（四）变电所高压电器的选择1、概述：变电所的高压电器对电能起着接受、分配、控制与保护等作用，主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。2、高压断路器：是电力系统中最重要的一种电器，在正常情况下，用来分、合电路；在故障时，通过继电保护装置使其自动而快速的将故障部分切除，以保证系统的安全运行，或将备用电源自动投入，以提高供电的可靠性，煤矿常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器，其中油
3、断路器又分为多油断路器和少油断路器。装有自动重合闸的断路器在切断三次短路故障后，应将重合闸停用。在切断四次短路故障后，应对断路器进行计划外的检修，以避免断路器再次切断故障电流时，造成断路器的损坏或爆炸。高压断路器的选择首先要按工作环境选型。目前煤矿井下的高压断路器，低瓦斯矿井可选用矿用一般型，高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井优先选用真空断路器。然后按正常工作条件选择额定电压和额定电流，并按短路电流校验动、热稳定性，并校验断流容量。3、负荷开关具有简单的灭弧装置，能开断负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。负荷开关一般和熔断器配合使用，由熔断器来切断短路电流，负荷开关来分、合正常负荷电流。负
4、荷开关的选择是按额定电压和额定电流选择，按动、热稳定性进行校验，当负荷开关配有熔断器时，应校验熔断器的断流容量，其动、热稳定性则可不校验。4、隔离开关：是电力系统中用得最多的一种电器，其主要作用是：（1）用于隔离电源，使回路中具有明显的断口，以保证线路及电器检修时的人身安全。（2）转换线路，增加线路联络的灵活性。（3）隔离开关没有灭弧装置，一般不能用来分、合负载电流，但有时可用于切断小电感电流（如小型变压器的空载电流）和小的电容电流。隔离开关的选择按电网电压、长时最大工作电流及环境条件选型，按短路电流校验其动热稳定性。5、熔断器：是一种应用最早的保护装置。它是利用故障时的大电流通过熔件产生的热
5、量使熔件熔断，将故障部分切除。其优点是构造简单、价格低廉，适用于过流保护，缺点是操作不够方便，保护配合较难满足要求，它不能保护过负荷。 高压熔断器的选择除按工作环境条件、电网电压、负荷电流选择型号外，还必须校验熔断器的断流容量。对具有限流作用的熔断器，不能用在低于额定电压等级的电网上，以免熔件熔断时弧电阻过大而出现过电压。熔断器选择的主要指标为：熔管额定电流Ier熔件额定电流Iej通过熔断器的长时最大工作电流Ig。6、互感器：是一种测量用的电压、电流变换器，根据二次回路的继电器测量仪表及检视装置的需要而设置，一般情况下，每一出、进线回路装设一组电流互感器，每一段母线上装设一组电压互感器。注意：
6、电压互感器不能短路运行。电流互感器不能开路运行或在二次回路中安装熔断器。7、限流电抗器：是一种无铁芯的电抗线圈，其主要作用是：（1）将短路电流限制在额定的范围内，以保证短路时系统工作的稳定性。（2）提高发电厂或变电所在短路时的母线电压，以保证对非故障线路的继续供电。8、避雷器：是保护电气设备免遭过电压损坏的一种电器，避雷器的一端与被保护设备并联，另一端接地，且放电电压低于被保护设备的绝缘水平，当过电压波入侵设备时，避雷器首先放电，将其电能泄漏入地，从而使电气设备绝缘免遭破坏。有保护间隙避雷器、管型避雷器和阀型避雷器。煤矿用得比较多的是阀型避雷器。（五）煤矿企业对供电的基本要求1、可靠性：矿井供
7、电的可靠性，就是供电系统不间断供电的可靠程度。在煤矿生产过程中，矿山如果供电中断，不仅会影响产量，而且有可能发生人身事故或设备损坏，严重时会造成矿井的破坏。2、安全性：由于矿山生产环境复杂，自然条件恶劣，供电线路及电气设备易受损坏，可能造成触电或电火花引起火灾和瓦斯煤尘爆炸等事故，所以必须采取如防爆、防触电、过负荷及过电流保护等一系列的技术措施和制定相应的管理规程，以确保供电的安全。3、技术合理性：在满足供电可靠与安全的前提下，还应保证供电质量即供电技术合理。良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的5，频率偏移不超过（0.2-0.5）HZ。4、经济性：在满足上述要求条件下，应力求供电系统简单，
8、安装、运行操作方便，使建设投资少，运行费用低。矿井生产中要避免“大马拉小车”和设备长时空载运行现象。（六）煤矿负荷的分级1、一级负荷：凡突然停电会造成人身伤亡或设备损坏，长期才能恢复生产或对国民经济带来很大损失者为一级负荷。如，矿井主扇风机，分区扇风机与井下主排水泵和立井经常提人的提升机等。这类用户必须由两个独立电源供电，无论是电力网在正常或事故时均应保证对它的供电。2、二级负荷：凡突然停电，给矿井造成大量减产或造成较大的经济损失的用电设备或用户，称为二级负荷。如，采区变（配）电所，专门用于提升物料的斜井提升设备、立井提升物料的设备、井下电机车用的整流设备、空气压缩机站、综合机械化采煤设备等都
9、属于二级用电负荷。对该类用户的供电，应做到可靠性、经济性、合理性相兼容，尽可能地减少无计划停电所带来的经济损失。3、三级负荷：凡突然停电对煤矿生产没有直接影响的用电设备和用户。如：矿区工人住宅区，机电修配厂、乘人电车等福利设施。第二章 矿用电气设备与电缆一、矿用电气设备(1)防爆电气设备的类型、标志及组别 矿用电气设备分为矿用一般型和矿用防爆型两类，矿用防爆电气设备又分为10种。 矿用一般型电气设备是只能用于井下无瓦斯、煤尘爆炸危险场所的非防爆型电气设备。要求其：外壳坚固、封闭，不能从外部直接触及带电部分；防滴溅、防潮性能好；有电缆引入装置，并能防止电缆扭转、拔脱和损伤；开关手柄和门盖有连锁装
10、置等。外壳明显处有清晰的永久性凸纹标志“KY”。 矿用防爆电气设备是按国家标准GB 383612000生产的专供煤矿井下使用的电气设备。其基本要求和标志符号见表2。 矿用防爆电气设备一览表（表2）序号防爆类型标志符号基 本 要 求1矿用隔爆型d具有隔爆外壳的防爆电气设备。该外壳既能承受其内部爆炸性气体混合物引爆产生的爆炸压力，又能防止爆炸产物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物2矿用增安型e在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上。采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备3矿用本质安全型laiib全部电路均为本质安全电路的电
11、气设备。所谓本质安全电路，是指在规定的试验条件下正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路4矿用正压型p具有正压外壳的电气设备。即外壳内充有保护性气体并保持其压力(压强)高于周围爆炸性环境的压力(压强)，以防止外部爆炸性混合物进入的防爆电气设备5矿用充油型O 全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或外壳外的爆炸性混合物的防爆电气设备6矿用充砂型q 外壳内充填砂粒材料，使之在规定的条件下壳内产生的电弧，传播的火焰、外壳壁或砂料材料表面的过热温度，均不能点燃周围爆炸性混合物的防爆电气设备7矿用浇封型m 将电气设备或其部件浇封在浇封剂中，使它在正常运行
12、和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的防爆电气设备8矿用无火花型n在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备9矿用气密型h具有气密外壳的电气设备lO矿用特殊型S异于现有防爆型式。由主管部门制订暂行规定，经国家认可的检验机构检验证明。具有防爆性能的电气设备。该型防爆电气设备须报国家技术监督局备案国家标准GB 383612000把防爆电气设备分为I、两类，其中I类为煤矿井下用防爆电气设备。防爆标志由设备类型、级别、组别，连同防爆电气设备总标志“Ex”组成。如矿用隔爆型电气设备的防爆标志为“Exd I”。在防爆电气设备外壳明显处均有清晰的永久性
13、凸纹标志“Ex”和煤矿矿用产品安全标志“MA”。 为保证各种类型电气设备在运行中不产生引燃爆炸性混合物的温度，对电气设备运行时最高表面温度作了规定，见表3。电气设备运行时的最高表面温度（表3）电气设备类型温度组别设备允许表面温度说 明I 类150设备表面可能堆积粉尘450采取措施防止粉尘堆积 类Tl450450t T2300300t450T3200200t300T4135135t200T5100lOOt135T68585fIOO注：表中t为可燃性气体、蒸气的引燃温度。 (2)防爆电气设备的选用 井下电气设备的选用必须严格按规程（P248页）规定选用，见表4。 井下电气设备选用规定（表4）使用场
14、所类 别煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井和瓦斯喷出区域瓦 斯 矿 井井底车场、总进风巷和主要进风巷机车硐室采区进风巷总回风巷、主要回风巷、采区回风巷、工作面和工作面进回风巷低瓦斯矿井高瓦斯矿井1高低压电机和电气设备矿用防爆型(矿用增安型除外)矿用一般型矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型(矿用增安型除外)2照明灯具矿用防爆型(矿用增安型除外)矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型(矿用增安型除外)3通信、自动化装置和仪表、仪器矿用防爆型(矿用增安型除外)矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型(矿用增安型除外)(3)矿用隔爆型电气设备 隔爆型电气设备是指设备的所有电气元件全部置于隔爆外壳内，隔爆外壳既具有耐爆性又具有隔爆性(不传爆性)。 耐爆性：内部可燃性爆炸混合物爆炸时所产生的压力不会使外壳损坏、变形而引起壳外爆炸性混合物(瓦斯、煤尘)的爆炸。 隔爆性：内部产生的高温火焰不会传到壳外引起壳外爆炸性混合物(瓦斯、煤尘)的爆炸(由隔爆面的长度、间隙和粗糙度决定)。 由于使用、管理、维护
