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1、矿井供电系统及采区供电安全电能是煤炭生产的主要动力来源，保证对煤矿进行安全、可靠、经济、合理的供电，对保证安全生产，提高经济效益有着十分重要的意义。第一节 矿井供电系统一、变电所的运行方式1、运行方式的有关规定变配电所的运行值班人员就熟悉本供电系统电气设备调度范围的划分，凡属供电处调度部门所调度的设备，根据调度协议和管理制度的规定，一切操作均应得到调度员的操作命令，严禁私自操作电气设备，以防止发生事故。用电单位严禁两路电源并列停闸操作，以防止发生事故，造成系统停电。变配电所改变运行方式的倒闸操作，必须填写执行工作票制度，不使用倒闸操作票进行倒闸操作是违章作业行为。2、变电所的运行方式有以下二种
2、状态（图4-1）：分列运行方式：1电源供电带1主变压器带段10kV(6kV) 母线，2电源供电带2主变压器带段10kV(6kV) 母线。此运行方式为现在各矿井必须采用的运行方式。本运行方式是高压一回路发生停电时所供电的双回路负荷不会造成全部停电事故，但变压器的负荷率较低。并列运行方式：1电源供电带1主变压器带、段10kV(6kV) 母线，1电源热备用状态；2电源供电带2主变压器带、段10kV(6kV) 母线，1电源热备用状态。此运行方式为现在各矿井已不采用的运行方式。本运行方式为运行高压回路发生停电事故时，全部负荷均停电，倒到备用电源时需要有一定时间才能完成，容易造成全矿井停电。图4-1 变电
3、所接线示意图二、变电所主接线方式外桥接线它由主变压器一次侧两断路器和外桥上的联络断路器组成，进线由隔离开关受电。这种接线在外部系统和受电线路保护对变电所受电侧无要求时和变电所内主变压器要求经常切换时使用（图4-2）。优点：高压断路器数量最少；缺点：变压器的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥联络断路器检修时，两个回路需解烈运行；变压器侧的断路器检修时，变压器需较长时间停运。使用范围：适用于较小容量的变电所，并且变压器的切换较频繁或线路较短、故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥接线。图4-2 外桥接线图内桥接线：它有两台受电线路的断路器和内桥上的母联断
4、路器组成，主变压器与一次母线由隔离开关连接。受电线路较长，有条件装设平行线横联差动电力方向保护以提高供电质量与可靠性或是环形系统中母线需要通过功率的变电所，经常采用这种接线方式（图4-3）。优点：高压断路器数量最少；缺点：变压器的切除和投入较复杂，需两台断路器动作，影响一回线路的暂时停运；桥联络断路器检修时，两个回路需解烈运行；出线断路器检修时，线路需较长时间停运。使用范围：适用于较小容量的变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高的情况。图4-3 内桥接线图全桥接线主变压器一次侧由隔离开关与母线连接，环形系统中的变电所在操作时常被迫用隔离开关切合空载变压器。主变压器容量：35kV在7
5、500kVA及以上；60kV在10000kVA及以上；110kV在31500kVA及以上时，超过了隔离开关切合空载变压器的能力，此时必须改由五个断路器组成的全桥接线方式（图4-4）。图4-4 全桥接线图一、矿井供电系统1、对供电的要求（1）电力用户分级一级：凡因突然中断供电可能造成人身伤亡或重大设备损坏、造成重大经济损失或在政治上产生不良影响的负荷。例：矿井通风机、主排水泵、副井提升机等，应用双回独立供电线路供电。二级：凡因突然停电造成大量减产或大重大经济损失。例：矿井主井提升机、压风机，应用双回路供电。三级：达不到一、二级要求者，可用单回路供电。（2）煤矿电力负荷对供电的要求可靠性：保证不间
6、断供电（要求双回路）；安全性：不发生触电、引爆瓦斯煤尘等事故；高质量：电压、频率稳定，谐波含量不超允许值（频率50Hz，要求偏差小于0.5Hz，即额定频率的1%，一般工作情况下电动机允许电压偏差5%）；经济性：在保证前三项的前提下力求低成本（尽量降低基本建设投资，尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗，尽量降低电能消耗和维修费用等）。2、电压等级与电压偏移（1）煤矿井下用的额定电压等级 高 压 6kV； 10kV 低 压 380V；660V；1140V； 照明、电钻等 ： 127V ； 控制线路 36V 。（2）电压偏移允许值 一般不超过10UN ； 井下大电机起动不超过30UN 。3、矿井供电
7、系统（图45、46）由井下中央变电所、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。大型矿井供电系统一般采用三级供电方式，即地面变电所、井下中央变电所、采区变电所。而小型矿井一般采用二级供电方式，即地面变电所、采区变电所。根据矿井的井田范围、煤层开采深度、地质条件、开采方法、年产量、涌水量、负荷大小等综合因素，矿井供电系统分为深井供电系统和浅井供电系统。埋藏深度大于150m的应采用深井供电系统，小于150m的应采用浅井供电系统。（1） 深井供电系统图45是典型的深井供电系统。电源从矿区35kV变电站母线经两回路架空线直接将高压引到矿井的负荷中心地面变电所，用两
8、台35kV/6（10）kV主变压器配电给地面的主要高压设备，如主、副井提升机、空压机、主通风机等。地面总变电所另设两台6（10）/0.38kV配电变压器构成三相四线制系统向地面低压动力及照明设备供电。（2）浅井供电系统图46是典型的浅井供电系统，该系统的供电方式是将井下各用电设备分区，分别由地面变电所通过井筒或钻眼供电。这种供电系统的特点是井下不设中央变电所，而是直接把地面0.38kV或0.66kV低压直接通过电缆经井筒送到井底车场配电所，供井下动力及照明使用。这种供电系统的优点是：减少了硐室的开拓量；减少了电缆、高压设备；减少了高压触电危险，即简便又经济。图4-1 典型的深井供电系统 图4-
9、2 浅井供电系统1-矿井地面变电所； 2-架空输电线； 3-采区地面变电所；3-采区地面高压配电所； 4-采区变电所； 4-采区变电所；5-工作面配电点； 6-井底车场低压配电所； 7-井筒； 8-钻孔4、供电系统的结线方式（1） 放射式（图43）图4-3 放射式电网（a）单回路放射式 （b）双回路放射式 分类：单回路、双回路。 主要优点：优点：线路独立、可靠性高、继电保护整定简单。缺点：总线路长、不经济。 适用：负荷容量大或孤立的重要用户（2）干线式电网（44） 分类：单回路、双回路和环式电网。 优、缺点；（相对于放射式的优缺点）。优点：总线路短、节资。缺点：用户相互影响、可靠性低、保护整定
10、误差大。 使用对象：单回路干线式一般使用三类负荷供电，如教学楼、宿舍楼，双回路干线式一般使用二、三类负荷供电。 图4-4 放射式电网 图4-5 放射式电网（a）单回路干线式 （b）双回路干线式（） 环式电网(图45) 分类：开环、闭环。 优缺点：优点：总设备少，投资小，可靠性高；缺点：负荷容量相差太大时不经济，继电保护整定复杂。 适用对象：负荷容量相差不太大，彼此之间相距较近，而离电源都较近，且对供电可靠性要求较高的重要用户。5、变压器中性点的运行方式变压器中性点运行方式决定了单相接地后的运行情况，供电可靠性、保护方法及人身安全等问题。（1）中性点直接接地系统（图46）优缺点：（对应中性点不接
11、地）优点：单相接地时，其他两相对地电压不会升高。接地电流大，提高了保护装置的可靠性。缺点：单相接地时，构成短路，电流大（称为大接地电流系统）。图4-6 中性点直接接地系统（a）三相三线制 （b）三相四线制适用：A110kV及以上电压等级的电网上（绝缘只按相电压考虑）。在高压电网中，为提高系统的可靠性，广泛采用自动重合闸装置。一次重合成功率60%90%左右，二次成功率15%左右，三次成功率%左右。B地面380/220V三相四线制供电系统，获得两种电压等级。（2）中性点不接地系统（图47）图4-7 中性点不接地（对地绝缘）系统（a）电路图 （b）相量图优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响
12、供电，提高供电的可靠性；且接地电流小；缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。适用范围：A、煤矿井下。B、35kV及以下高压电网：线电压仍对称（不影响供电）。单相接地电容电流：架空线路： 电缆线路：当单相接地电容电流：310kV电网约为30A，263kV（35kV）电网约为10A时，易产生断续电弧。断续电弧将在电网产生L、C震荡，在系统中产生（）e的过电压，可能使绝缘薄弱处击穿，造成短路故障。 应对措施：A限时：单相接地时间不应超过h ，井下要求立即断电！B装设绝缘监视、接地保护装置。C转换线路。（3） 中性点经消弧线圈接地系统（图48） 中性点接地电容电
13、流超过限度时，可采用中性点经消弧线圈接地系统。 接法。图4-8 中性点经消弧线圈接地系统（a）电路图 （b）相量图 消弧线圈的结构、工作状态。结构 ：消弧线圈是一个有铁心的可调电感线圈，有59个插头，可调节匝数，减小间隙。线圈电阻很小，感抗很大，可看成纯电感元件。工作状态：工作在补偿状态。若消弧线圈的感抗调节合适，将使接地电流降到很小，达到不起弧的程度。 优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，单相接地时，运行不允许超过h，提高供电的可靠性。缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。二、采区供电系统采区变电所是采区用电的中心。它的电源由中央变电所提供，其主要任务是将高电压变为低电压，并将此电压分配到本采区所有采掘工作面及其他用电设备。采区变电所的位置取决于低压供电电压、供电距离、采煤方法及其巷道布置方式、煤岩地质条件和机械化程度等因素。因此，一般情况下采区变电所设在采区用电负荷的中心，以保证采区所有用电设备（特别是大容量设备如大功率采煤机等）的端电压不低于设备额定电压的95%。对于较大的采区，考虑到供电电缆上的电压
