礦井供電系統(tǒng)及井下供電安全

井下電氣工

---礦井供電系統(tǒng)及井下供電安全趙莊煤業(yè)培訓(xùn)中心第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）礦井供電系統(tǒng)是指由礦井地面變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所、工作面配電點按照一定方式相互連接起來的一個整體。一、煤礦企業(yè)對供電的基本要求二、電力負(fù)荷的分類煤礦電力負(fù)荷按用戶重要性和中斷供電對人身安全或在經(jīng)濟(jì)方面所造成的損失和影響程度分為三類。供電安全供電可靠供電技術(shù)合理供電經(jīng)濟(jì)第一類負(fù)荷第二類負(fù)荷第三類符合第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）三、礦井供電電壓等級1．煤礦常用電壓等級

第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）《煤礦安全規(guī)程》第448條規(guī)定，井下各級配電電壓和各種電氣設(shè)備的額定電壓等級，應(yīng)符合下列要求：(1)高壓，不超過10000V。(2)低壓，不超過1140V。(3)照明、信號、電話和手持式電氣設(shè)備的供電額定電壓，不超過127V。(4)遠(yuǎn)距離控制線路的額定電壓，不超過36V。(5)采區(qū)電氣設(shè)備使用3300V供電時，必須制定專門的安全措施。2．10kV電壓直接下井供電(1)大型礦井。(2)中小型礦井。(3)供電安全措施。第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）四、礦井供電系統(tǒng)的類型根據(jù)礦井的井田范圍、煤層深度和地質(zhì)條件，礦井供電系統(tǒng)分為深井供電系統(tǒng)和淺井供電系統(tǒng)。煤層深度大于150m時應(yīng)采用深井供電系統(tǒng)，小于150m時應(yīng)采用淺井供電系統(tǒng)。（1）深井供電系統(tǒng)。（2）淺井供電系統(tǒng)。第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）五、變壓器中性點的運行方式1．變壓器中性點第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）變壓器接入三相正弦交流電。正弦交流電是按正弦規(guī)律隨時間作周期性變化的電量，其最大值、角頻率、初相角稱為正弦交流電的三要素。三相正弦交流電則是頻率相同、最大值相等、相位互差120°的三個交流電。各相電壓相等且對稱即Ua＝Ub＝Uc，其矢量圖如圖所示。各相對地的絕緣電阻等相即ra＝rb＝rc，可看成是星形負(fù)載，有以下關(guān)系因此，0點稱為變壓器中性點。中性點對地電位用U0表示。在正常情況下電源電壓對稱、線路負(fù)荷對稱時，變壓器中性點對地電位為零，即U0＝0。第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）2．變壓器中性點的運行方式變壓器中性點的運行方式其實就是變壓器中性點與地的連接方式，一般有三種：變壓器中性點直接接地、變壓器中性點不接地和變壓器中性點采用消弧線圈接地。3．變壓器中性點直接接地的危害(1)人體觸及一相帶電體。(2)電網(wǎng)一相接地。《煤礦安全規(guī)程》第443條規(guī)定：嚴(yán)禁井下配電變壓器中性點直接接地。嚴(yán)禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機(jī)直接向井下供電。

第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）4．變壓器中性點不接地運行方式變壓器中性點不接地運行比中性點直接接地運行安全得多，但是如果線路對地絕緣電阻下降太多或線路對地電容不可忽略，則仍存在一定的危險，因此還必須采取措施對線路的絕緣進(jìn)行監(jiān)視。第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）5．變壓器中性點采用消弧線圈接地在電網(wǎng)對地電容電流較大時，即使線路對地絕緣電阻很高，也不能減少通過人身的觸電電流，反而會增加觸電電流。為此，可用電感電流來補(bǔ)償電容電流。變壓器中性點采用消弧線圈接地就是通過消弧線圈產(chǎn)生感性電流來補(bǔ)償電網(wǎng)電容電流的。《煤礦安全規(guī)程》第457條規(guī)定：礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過20A。第二十一學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（上）第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）六、井下中央變電所井下中央變電所是井下供電樞紐，是電能配送的中心。單一水平生產(chǎn)的礦井設(shè)一個井下中央變電所；多水平的生產(chǎn)礦井，每個水平各設(shè)一個井下中央變電所。1．井下中央變電所的位置井下中央變電所一般設(shè)在井底車場附近、負(fù)荷的中央，與水泵房相連。井下中央變電所與水泵房硐室最好成直線，在一條水平線上鋪一條相通的軌道，同時為了保證設(shè)備運輸?shù)姆奖悖轮醒胱冸娝c井底車場運輸巷道開有相通的聯(lián)巷，如圖所示。第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）2．井下中央變電所的配電范圍井下中央變電所主要向下列設(shè)備及地點配電：(1)各采區(qū)變電所。(2)主排水泵房的高壓電動機(jī)。(3)井下電機(jī)車需要的變流設(shè)備。(4)井下中央變電所通過動力變壓器將高壓6kV降低到660V(或380V)，向井底車場及其附近巷道的低壓動力設(shè)備供電。3．井下中央變電所的設(shè)備井下中央變電所主要設(shè)備有：高壓配電裝置，動力變壓器，低壓饋電開關(guān)，低壓電磁啟動器，檢漏繼電器，照明、信號綜合保護(hù)裝置及照明燈具等。動力變壓器至少有兩臺，保證供電的可靠性、安全性。七、采區(qū)供電隨著采掘機(jī)械化程度的提高以及工作面電氣設(shè)備總?cè)萘康脑黾樱瑢虏蓞^(qū)供電提出了新的要求。①采區(qū)供電電壓已普遍提高，采用660V或1140V。②為了縮短低壓供電距離，一般使用隔爆移動變電站；為了配合采煤機(jī)組快速推進(jìn)的需要，廣泛采用組合式電氣設(shè)備。③在采區(qū)電氣安全方面，廣泛采用阻燃移動式橡套屏蔽電纜，使用了漏電閉鎖、有選擇性漏電保護(hù)裝置，使用照明、信號綜合保護(hù)裝置和煤電鉆綜合保護(hù)裝置。第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）1．采區(qū)變電所的功能采區(qū)變電所是采區(qū)用電的中心，其主要功能是：將高電壓變?yōu)榈碗妷?，并分配到本采區(qū)所有采掘工作面及其他用電設(shè)備；同時采區(qū)變電所還將部分高壓直接分配給本采區(qū)的移動變電站。2．采區(qū)變電所接線方式(1)采區(qū)變電所高壓接線方式。其因電源進(jìn)線路數(shù)的不同而異。①單電源進(jìn)線。第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）②雙電源進(jìn)線。（2）采區(qū)變電所低壓接線方式?！睹旱V安全規(guī)程》第455條規(guī)定：井下由采區(qū)變電所、移動變電站或配電點引出的饋電線上，應(yīng)裝設(shè)短路、過負(fù)荷和漏電保護(hù)裝置。每條低壓配出線都設(shè)有自動饋電開關(guān)作為配電開關(guān)，控制和保護(hù)配出線路；各變壓器采用分列運行。由照明、信號綜合保護(hù)裝置提供照明所需要的127V電壓。所有設(shè)備均采用隔爆型。

第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）3．綜采工作面供電系統(tǒng)(1)綜采工作面對供電系統(tǒng)的要求：①綜采工作面各生產(chǎn)機(jī)械宜采用輻射式單獨電纜供電。②刮板輸送機(jī)由多臺電動機(jī)驅(qū)動，容量都不太大時，可以采用干線式供電；容量都較大時，可以采用輻射式單獨供電。③采用移動變電站。④力求減少電纜的長度，減少電纜的截面積。⑤綜采工作面照明燈間距不得大于15m。(2)綜采工作面供電系統(tǒng)的組成：①6kV高壓系統(tǒng)。②1140kV低壓系統(tǒng)。第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）八、工作面配電點工作面配電點是工作面及其附近巷道供電的中心，隨著工作面的推進(jìn)而移動。1．配電點的設(shè)備組成工作面配電點的設(shè)備一般有低壓配電開關(guān)、電磁啟動器等。2．配電點的位置一種是將開關(guān)設(shè)備安裝在工作面平巷壁的專用巷道，一般距工作面50～100m，如掘進(jìn)工作面的配電點大都設(shè)在掘進(jìn)巷道的進(jìn)風(fēng)側(cè)或掘進(jìn)巷道的貫通巷道內(nèi)，一般距工作面80～100m；另一種是將開關(guān)設(shè)備等裝在移動變電站平車上，在運輸槽一側(cè)敷設(shè)軌道，平車隨著工作面的推進(jìn)而移動。第二十二學(xué)時礦井供電系統(tǒng)（下）第二十三學(xué)時井下供電安全（上）一、《煤礦安全規(guī)程》對井下供電的要求參見本教材第119-120頁。二、《煤礦安全規(guī)程》對機(jī)電硐室的要求參見本教材第120-121頁。第二十四學(xué)時井下供電安全（中）三、安全用電作業(yè)制度1．工作票制度凡井下高壓電氣設(shè)備的檢修都要使用工作票。依據(jù)原水力電力部頒發(fā)的《電工安全作業(yè)規(guī)程》的規(guī)定，工作票分為三種：第一種工作票、第二種工作票和口頭或電話命令。井下高壓電氣設(shè)備的檢修采用第一種工作票。第一種工作票包括以下內(nèi)容：工作負(fù)責(zé)人、工作人員、工作內(nèi)容和工作地點、計劃工作時間、安全措施、許可開工時間(年、月、日、時、分)、工作負(fù)責(zé)人變動、工作票延期、工作終結(jié)。第二十四學(xué)時井下供電安全（中）2．工作許可制度對地面變電站電源進(jìn)線及與進(jìn)線有關(guān)的電氣設(shè)備進(jìn)行操作檢修時，必須得到主管部門調(diào)度的批準(zhǔn)。對地面和井下高壓電氣設(shè)備操作檢修時，必須經(jīng)礦生產(chǎn)調(diào)度的許可方可進(jìn)行。許可開始的命令，必須通知到工作負(fù)責(zé)人，其方式可采用當(dāng)面通知、電話傳達(dá)、派人傳遞等。第二十四學(xué)時井下供電安全（中）3．高壓倒閘、試驗操作票和工作監(jiān)護(hù)制度高壓倒閘操作和高壓試驗必須執(zhí)行操作票和工作監(jiān)護(hù)制度，必須由兩人執(zhí)行，其中一人監(jiān)護(hù)，一人操作。由對操作現(xiàn)場和設(shè)備比較熟悉、級別較高的人做監(jiān)護(hù)人；特別重要和復(fù)雜的倒閘操作，應(yīng)由熟練的值班員操作，由值班班長或值班負(fù)責(zé)人監(jiān)護(hù)；進(jìn)行倒閘操作時，應(yīng)由操作人填寫操作票。操作票中應(yīng)寫明被操作線路編號和操作順序：停電拉閘必須按斷路器→負(fù)荷側(cè)隔離開關(guān)→母線(電源)側(cè)隔離開關(guān)的順序依次操作，送電合閘操作順序與此相反。在進(jìn)行高壓試驗時，應(yīng)由兩人執(zhí)行，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。專職監(jiān)護(hù)人員不得兼做其他工作。檢修、操作高壓電氣設(shè)備的整個過程中，監(jiān)護(hù)人必須始終在現(xiàn)場監(jiān)護(hù)。第二十四學(xué)時井下供電安全（中）4．停送電制度井下不得帶電檢修、搬遷電氣設(shè)備、電纜和電線。檢修或搬遷前，必須切斷電源，檢查瓦斯。在無人值班的變電所，停電后應(yīng)設(shè)專人看守。嚴(yán)禁約時停、送電，嚴(yán)禁約定信號停、送電。5．驗電、放電、接地、掛牌制(1)停電后驗電前，應(yīng)先檢查周圍的瓦斯?jié)舛?，?dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?％時，用與電源電壓相適應(yīng)的驗電筆驗電。(2)當(dāng)驗明確實停電后，先用短路接地線接地，然后將被檢修的設(shè)備、導(dǎo)線三相短路對地放電。(3)工作前，應(yīng)將電氣設(shè)備的閉鎖裝置鎖好，并掛上“禁止合閘，有人工作”的警示牌。

第二十四學(xué)時井下供電安全（中）6．工作中防止送電的措施(1)高壓防爆配電裝置停電后，必須把開關(guān)拉出，使插銷脫離電源。拔出插銷后，電源側(cè)要用專用的擋板擋住，以防觸電和誤推入開關(guān)。(2)可能從兩側(cè)送電的設(shè)備，必須可靠地斷開各方電源，拔出插銷或拉開刀閘。(3)低壓防爆開關(guān)在開蓋進(jìn)行檢修時，嚴(yán)禁解除閉鎖，不蓋蓋進(jìn)行送電試驗或進(jìn)行其他帶電檢查工作。第二十四學(xué)時井下供電安全（中）第二十四學(xué)時井下供電安全（中）7．井下用電十不準(zhǔn)制度2、不準(zhǔn)甩掉無壓釋放器、過電流保護(hù)裝置3、不準(zhǔn)甩掉漏電繼電器、煤電鉆綜合保護(hù)裝置和局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)電、瓦斯電閉鎖裝置。4、不準(zhǔn)明火操作、明火打點、明火爆破。7、有故障的線路不準(zhǔn)強(qiáng)行送電。8、電氣設(shè)備的保護(hù)裝置失靈后，不準(zhǔn)送電。9、失爆的設(shè)備、電器，不準(zhǔn)使用。10、不準(zhǔn)在井下拆卸和敲打礦燈。6、停風(fēng)、停電的采掘工作面，未檢查瓦斯，不準(zhǔn)送電。1、不準(zhǔn)帶電檢修、搬遷電氣設(shè)備、電線、電纜5、不準(zhǔn)用銅絲、鋁絲、鐵絲等代替保險絲。8．井下供電要實行“三無”和“三堅持”井下供電要實行三無；必須做到“三堅持”。

無“雞爪子”無“羊尾巴”無明接頭“三無”堅持使用風(fēng)電和瓦斯電閉鎖堅持使用煤電鉆堅持使用檢漏繼電器“三堅持”第二十四學(xué)時井下供電安全（中）第二十四學(xué)時井下供電安全（中）第二十五學(xué)時井下供電安全（下）四、觸電的危害及防治措施(一)觸電的概念及分類1．觸電的概念人觸及帶電導(dǎo)體或觸及因絕緣損壞而帶電的電氣設(shè)備金屬外殼，或接近高壓帶電體而成為電流通路的現(xiàn)象稱為觸電。2．觸電的分類觸電對人體組織的破壞過程是很復(fù)雜的，按照觸電時人體的傷害程度分類，觸電可分為電擊和電傷。電擊，是指觸電電流對人體內(nèi)部組織的損傷；電傷，是指電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)對人造成的傷害。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）3．觸電的方式按照人體觸及帶電體的方式和電流通過人體的途徑，觸電可分為單相觸電、兩相觸電和跨步電壓觸電。(二)安全電流和安全電壓1．安全電流安全電流是指發(fā)生觸電時不會使人致死、致傷的通過人體的最大觸電電流。我國規(guī)定安全電流為30mA。其含義是：對于任何供電系統(tǒng)，必須保證當(dāng)發(fā)生人員觸電時，觸電電流不得大于30mA，否則必須設(shè)置觸電保護(hù)裝置。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）2．安全電壓安全電流與人體電阻的乘積稱為安全電壓。在我國，對于人員可能經(jīng)常接觸的電氣設(shè)備，在沒有高度危險的條件下(如干燥潔凈的場所)，安全電壓采用65V；在有高度危險的條件下(如煤礦井下)，安全電壓采用36V。那么，從觸電的危險性看，36V以上為危險電壓。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）(三)預(yù)防人身觸電的措施1．煤礦井下發(fā)生觸電事故的原因(1)高壓電網(wǎng)觸電事故的主要原因：①帶電清掃，帶電檢查，帶電搬運，帶電作業(yè)。②沒有工作票，沒有安全措施，沒有執(zhí)行高壓電網(wǎng)作業(yè)中停電、驗電、放電等規(guī)程和要求。③誤操作，誤停、送電，錯誤辨認(rèn)開關(guān)和電纜，沒有執(zhí)行作業(yè)監(jiān)護(hù)制度，沒有懸掛“有人工作，不準(zhǔn)送電”的作業(yè)牌。④沒有設(shè)置高壓漏電保護(hù)裝置。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）(2)低壓電網(wǎng)觸電事故的主要原因：①違章帶電安裝、帶電檢修、帶電檢查。②不執(zhí)行停送電制度，停錯、送錯電。③用電制度安全技術(shù)管理有漏洞，如設(shè)備及電纜漏電，保護(hù)裝置失靈而沒有及時修理或更換。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）(3)直流觸電事故的原因。①架線高度低，不符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。②帶電修理電機(jī)車集電弓。③工人違章乘坐礦車。④礦聿掉道后，使用長鐵器處理時觸及架線。⑤工人在有架線的巷道里扛釬子、管子等觸及架線。⑥架線漏電或沒裝直流漏電保護(hù)裝置。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）2．防止觸電的措施(1)井下不得帶電檢修、搬遷電氣設(shè)備、電纜和電線。(2)操作井下電氣設(shè)備必須遵守相關(guān)規(guī)定。(3)加強(qiáng)對電氣設(shè)備、供電線路的管理。(4)防止人體接觸或接近帶電體。(5)對人員經(jīng)常接觸的電氣設(shè)備，采用低工作電壓。(6)井下電氣設(shè)備必須有保護(hù)接地。(7)設(shè)置漏電保護(hù)系統(tǒng)，一旦發(fā)生人體觸電，應(yīng)立即切除電源，保證人身安全。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）3．防止觸電應(yīng)注意的事項(1)加強(qiáng)對觸電危害性的教育。(2)任何人無權(quán)自行停、送電。(3)攜帶較長的金屬工具、金屬管材料在架空線下行走時，嚴(yán)禁扛在肩上。(4)乘坐平巷人車或?qū)Ａ腥塑?，上、下車時必須切斷該區(qū)段架空線電源，嚴(yán)禁帶電扒車。(5)上、下山行走，不能手扶電纜，防止電纜漏電后觸電。(6)嚴(yán)禁在電氣設(shè)備、電纜上躺坐，以防觸電。

第二十五學(xué)時井下供電安全（下）五、雜散電流(一)雜散電流的定義及安全值1．雜散電流的定義雜散電流是指任何不按指定通路而流動的電流(引自MT670—1997)。直流架線電機(jī)車電流的一部分，沒有經(jīng)過鋼軌回路的全程，而是通過大地或其他設(shè)備流回變流所，叫直流雜散電流。在井下變壓器中性點不接地的供電系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)三相對地的絕緣電阻、電容不相等時，出現(xiàn)零序電流，從地線或大地經(jīng)絕緣電阻流回電網(wǎng)，該電流叫交流雜散電流。

第二十五學(xué)時井下供電安全（下）2．雜散電流的安全值下列地點的雜散電流值應(yīng)不大于60mA:①采區(qū)內(nèi)各巷道中的軌道對總接地網(wǎng)間。②采煤工作面內(nèi)的金屬網(wǎng)假頂對總接地網(wǎng)間。③采區(qū)內(nèi)上、下山的軌道與運輸大巷連接處的第二道絕緣夾板相連接的軌道對總接地網(wǎng)間。④掘進(jìn)工作面與掘進(jìn)巷道內(nèi)任何地點的軌道對總接地網(wǎng)間。⑤掘進(jìn)巷道的軌道與運輸大巷連接處的第二絕緣夾板處的軌道對總接地網(wǎng)間。⑥采區(qū)煤倉對軌道間。⑦井下爆炸材料庫鐵門對軌道間。(二)雜散電流過大的危害(1)在井下，雜散電流可能引起電雷管的誤爆炸。(2)對井下金屬管道和鎧裝電纜外皮造成腐蝕，縮短金屬鎧裝電纜和金屬管路的使用壽命。(3)雜散電流可能產(chǎn)生電火花，引起瓦斯、煤塵爆炸，引起火災(zāi)。(4)雜散電流可能使漏電保護(hù)、高壓隔爆配電裝置發(fā)生誤動作。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）(三)雜散電流的防治1．直流雜散電流的防治措施(1)牽引電網(wǎng)對架線的要求。(2)對軌道的要求。2．交流雜散電流的防治措施對交流雜散電流的防治措施：一是提高交流電網(wǎng)的絕緣水平，二是采取屏蔽電纜。第二十五學(xué)時井下供電安全（下）第二十五學(xué)時井下供電安全（下）第二十六學(xué)時三專兩閉鎖高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區(qū)的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面正常工作的局部通風(fēng)機(jī)必須配備安裝同等能力的備用局部通風(fēng)機(jī)，并能自動切換。正常工作的局部通風(fēng)機(jī)必須采用三專（專用開關(guān)、專用電纜、專用變壓器）供電，專用變壓器最多可向4套不同掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)供電；備用局部通風(fēng)機(jī)電源必須取自同時帶電的另一電源，當(dāng)正常工作的局部通風(fēng)