礦井供電系統(tǒng)與井下供電安全

1、煤礦特種作業(yè)類別：井下電鉗工培訓班主講：何英太單位：大土河安全技術培訓中心內(nèi)容提要一、礦井供電系統(tǒng)，包括煤礦對供電的要求、供電電壓等級、深井與淺井供電系統(tǒng)、變壓器的中性點運行方式；二、采區(qū)供電系統(tǒng)，包括采區(qū)變電所、工作面配電點、移動變電站；三、井下供電安全，包括井下供電的規(guī)定及要求、用電安全作業(yè)制度、觸電的危害及預防措施、井下電氣事故及防治措施等；四、雜散電流的危害及防治措施；五、“三專兩閉鎖（專用變壓器、專用開關、專用線路，風電閉鎖、瓦斯電閉鎖）”的構成、作用及使用范圍。一、礦井供電系統(tǒng)（一）煤礦對供電的要求及分類1、煤礦對供電的要求（1）供電安全 煤礦井下存在水、火、瓦斯、煤塵、頂板五大自

2、然災害，自然條件惡劣，生產(chǎn)環(huán)境復雜，容易發(fā)生觸電、爆炸等惡性事故。（2）供電可靠 煤礦井供電中斷，不僅影響產(chǎn)量，而且會因為停電而停止通風、停止排水，從而引起爆炸、水害等重大事故的發(fā)生，危及生命財產(chǎn)安全，有時甚至毀掉整個礦井。（3）供電技術合理 技術合理也指保證供電質(zhì)量好。即供電電壓、頻率及諧波成分達到一定技術標準。電壓波動范圍不超過額定值的5%。（4）供電經(jīng)濟 由于煤礦電氣設備耗電量很大，輸電功率大，如果設計不合理，會造成許多電能浪費。2、電力負荷分類（1）一級負荷 如果中斷供電，會造成人員傷亡、重大設備損壞，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟損失。如主要通風機、主要排水設備、主要提升機的供電等。均是雙回路供電。（

3、2）二級負荷 如果中斷供電，會嚴重減少產(chǎn)量，造成重大經(jīng)濟損失，應盡量保證供電安全。如壓風設備、采區(qū)變電所等。（3）三級負荷 中斷供電對生產(chǎn)無直接影響，也不會造成特別大的經(jīng)濟損失。3、礦井供電安全措施（1）煤礦安全規(guī)程第441條規(guī)定：礦井應有兩回路電源線路。當任一回路發(fā)生故障停止供電 時，另一回路應能擔負礦井全部負荷。年產(chǎn)6萬t以下礦井采用單回路供電時，必須有備用電源；備用電源的容量必須滿足通風、排水、提升等的要求。礦井的兩回路電源線路上都不得分接任何負荷。10Kv及其以下的礦井架空電源線路不得共桿架設。礦井電源線路上嚴禁裝設負荷定量器。（2） 煤礦安全規(guī)程第442條規(guī)定：主要通風機、提升機人員

4、的立井絞車、抽放瓦斯泵等主要設備房，應各有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路；受條件的限制，其中的一回路可引自上述同種設備房的配裝置。上述供電 線路應來自各自的變壓器和母線段，線路上不得分接任何負荷。（二）礦井供電電壓等級1、煤礦井下常用的電壓等級及其用途見下表1所示表1：煤礦井下常用的電壓等級及其用途交流電種類直流電標準電壓/V用 途井下電氣設備的控制回路井下照明、信號、電話和手持式電氣設備低壓動力用電電壓井下綜采工作面電氣設備用電電壓部分采區(qū)電氣設備用電電壓高壓電動機及供電電壓部分礦井向井下供電電壓架線式電機車3612738066011403300600010000250550 井下各

5、級配電電壓和各種電氣設備的額定電壓等級，應符合下列要求：（1）高壓，不得超過10000V。（2）低壓，不得超過1140V。（3）照明、信號、電話和手持式電氣設備的供電額定電壓， ，不得超過127V。（4）遠距離控制線路的額定電壓，不得超過36V。（5）采區(qū)電氣設備使用3300V供電時，必須制定專門的安全措施。2、10KV電壓直接向井下供電 目前，一些大型礦井甚至特大型礦井，由安全生產(chǎn)的需要，已采用10KV電壓直接向下井。 由于井下供電電壓越高，電網(wǎng)對地電容電流越大，接地電火花能量越大，人身觸電傷亡的危險性及瓦斯、煤塵爆炸的可能性也越大。因此，必須采取以下供電安全措施及規(guī)定：（1）采用10KV礦

6、用電氣設備，必須通過指定檢驗機構的技術鑒定。（2）10KV系統(tǒng)投入前，必須按有關規(guī)定進行驗收、檢查、試驗。（3）10KV系統(tǒng)投入運行后，必須按有關規(guī)定進行各項試驗整定工作。（4）必須裝設10KV單相接地保護、保護接地，并按有關規(guī)定進行各項試驗。（5）礦用監(jiān)視屏蔽型橡套電纜間的連接及與設備的連接，必須采用10KV專用的電纜終端。（三）深井與淺井供電系統(tǒng) 根據(jù)礦井的井田范圍、煤層深度、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應采用深井供電系統(tǒng)；小于150m應采用淺井供電系統(tǒng)。1、深井供電系統(tǒng) 深井供電系統(tǒng)采用三級供電方式，即地面變電站、井下中央變電所、采區(qū)變電所。

7、（1）從地面變電站兩段不同的6KV母線上引出兩條高壓輸電電纜，通過井筒入井送到井下中央變電所。在井下中央變電所通過高壓配電裝置將電能分配給井底車場附近的高壓用電設備。如主排水泵、變流設備，并向各采區(qū)變電所供電。同時在井下中央變電所還設置了動力變壓器將6KV電壓降到660V，向井底車場附近巷道、硐室的低壓動力設備供電。此外，還設置了照明、信號綜合保護裝置，將660V電壓進一步降到127V，供井底車場及附近硐室照明、信號專用。（2）從井下中央變電所用高壓電纜將6KV電能送到采區(qū)變電所，采區(qū)變電所用變壓器將電壓降到1140V、660V（或380V），用低壓電纜分別送到各個工作面附近的配電點，再分別送

8、給各動力設備。2、淺井供電系統(tǒng) （1）淺井供電系統(tǒng)是由地面變電所直接將6KV電能送到與采區(qū)變電所位置相對應的地面變電亭，變電亭再將6KV降低到660V（或380V）經(jīng)鉆孔向井下采區(qū)變電所供電。（2）井底車場的低壓供電，是由地面變電站引出的低壓線路經(jīng)井筒入井的。（3）由地面變電站到采區(qū)地面變電亭的供電，采用高壓架空線路（也可采用電纜線路），在架空線兩端需裝設避雷裝置。圖1：淺井供電系統(tǒng)圖35KV6KV地面低壓空壓機通風機提升機提升機通風機空壓機12384548376圖例：1、礦井地面變電站2、架空輸電線3、采區(qū)地面變電所3、采區(qū)地面高壓配電所4、采區(qū)配電所4、采區(qū)變電所地面低壓5、工作面配電點6

9、、井底車場低壓配電所7、井筒8、鉆孔深井供電系統(tǒng)示意圖（四）變壓器的中性點運行方式1、變壓器中性點 變壓器接入正弦交流電、正弦交流電是按正弦規(guī)律隨時間做周期性變化的電量，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，相位差120的三個交流電。各相電壓相等且對稱Ua=Ub=Uc 其矢量如圖1所示。各相對地的絕緣電阻等相 ra=rb=rc ，可看成是星形負載，有以下關系： Ua+Ub+Uc=0 因此，0點稱為變壓器中性點。中性點對地電位用 表示，在正常情況下電源電壓對稱、線路負荷對稱時，變壓器中性點對地電位為零，即U0=0圖2：正常情況線路等效電路圖和相電

10、壓矢量圖 （a）等效電路圖；（b）相電壓矢量圖rarbrcIaIbIc00U0abcUaUcUb2、變壓器中性點運行方式 變壓器中性點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。如圖2 所示。 若取人體電阻Rr=1000，則按公式Ir=Ux/ Rr可計算通過人身的觸電電流。 A、當電網(wǎng)電壓為Ux=380V時， Ir=380 / 1000=220mA。 B、當電網(wǎng)電壓為Ux=660V時， Ir=660/ 1000=380mA。 C、當電網(wǎng)電壓為Ux=114

11、0V時， Ir=1140/ 1000=660mA。 通過以上計算，通過人身的觸電電流遠大于通過人身的安全電流30mA，是非常危險的。3333ABCabc圖3：變壓器中性點直接接地系統(tǒng)中人體觸及一相帶電體（2）電網(wǎng)一相接地。在變壓器中性點直接接地系統(tǒng)中，一相接地即為單相短路。此時，必將產(chǎn)生接地短路電流及電弧，如果接地點周圍瓦斯?jié)舛仍诒ń缦薹秶鷥?nèi)，會引起瓦斯爆炸事故。 煤礦安全規(guī)程第443條規(guī)定：嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機直接向井下供電。4、變壓器中性點不接地的運行方式 （1） 經(jīng)計算，得出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

12、果線路對地絕緣電阻下降太多或線路對地電容不可忽略時，仍存在一定的危險。因此還必須采取措施對線路的絕緣進行監(jiān)視。（2）隨著供電線路的延長，電網(wǎng)對地電容也在增大，由此產(chǎn)生的危害不容忽視。因此，在變壓器中性點不接地系統(tǒng)中必須考慮電網(wǎng)電容和絕緣電阻的共同影響，采取必要的措施。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)生感性電流補償電網(wǎng)電容電流。煤礦安全規(guī)程規(guī)定第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20

13、A。二、采區(qū)供電系統(tǒng)（一）采區(qū)變電所1、井下中央變電所 井下中央變電所是井下供電樞紐，電能配送的中心。單一水平生產(chǎn)的礦井設一個井下中央變電所；多水平的生產(chǎn)礦井，每個水平各設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在井底車場附近，負荷的中央與水泵房連接。（2）井下中央變電所的配電范圍A、各采區(qū)變電所。B、主排水泵房的高壓電動機。C、井下電機車需要的變流設備。D、井下中央變電所通過動力變壓器將高壓6KV降低到660V（380V）向井底車場及其附近巷道的低壓動力設備供電。（3）井下中央變電所的設備 井下中央變電所的主要設備有：高壓配電裝置，動力變壓器（至少要有2臺），低壓

14、電磁啟動器，檢漏繼電器、照明、信號綜合保護裝置及照明燈具等。(二）采區(qū)供電1、采區(qū)變電所高壓接線方式（1）單電源進線。無高壓出線且變壓器不超過兩臺的采區(qū)變電所，可不設電源進線開關。有高壓出線的采區(qū)變電所，為了便于操作，可設進出線開關。如圖3所示。（2）雙電源進線。一般用于綜采工作面或接有下山排水設備的采區(qū)變電所。 電源進線一回路供電，一回路備用，兩回路均設進線開關，由于出線及變壓器臺數(shù)較少，母線可不分段； 電源進線兩回路同時供電，由于出線及變壓器臺數(shù)較多，兩回路均設進線開關，且母線設分段開關，正常情況下分段開關斷開，保持電源為分列運行狀態(tài)，如圖4所示。2、采區(qū)變電所低壓接線方式（1）每臺變壓器

15、的低壓側都 裝有1臺自動饋電開關作為總開關，并且配有漏電保護裝置。（2）“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，應裝設短路、過負荷和漏電保護裝置。3、綜采工作面供電系統(tǒng) 井下采煤工作面供電方式主要有干線式、輻射式、混合式和移動變壓器等。（1）綜采工作面對供電系統(tǒng)的要求A、綜采工作面各生產(chǎn)機械宜采用輻射式單獨電纜供電。B、刮板輸送機由多臺電動機驅(qū)動，容量都不大時，可采用干線式供電；容量都較大時，可以采用輻射式單獨供電。C、采用移動式變電站。該變電站一般設置在工作面平巷，距工作面150300m，工作面每推進100200m，移動變電站就向前移動一次，保持低壓供電距

16、離不500m。D、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A、6KV高壓系統(tǒng)由高壓隔爆配電箱，移動變電站，高壓屏蔽電纜等組成。B、1140KV低壓系統(tǒng)由低壓饋電開關（設有漏電、過流、短路保護裝置）、真空電磁啟動器、低壓屏蔽電纜等組成 。（三）工作面配電點的位置 工作面配電點是工作面及其附近巷道供電中心，隨著工作面的推進而移動。1、配電點的設備組成工作面配電點的設備一般有低壓配電開關，電磁啟動器等。2、配電點的位置 （1）一種是將開關設備安裝在工作面平巷壁的專用巷道，一般距工作面50100m，如掘進工作面的配電點大都設在掘進巷道的進風側或掘進巷道的巷道貫通巷道內(nèi)，一般距

17、工作面80100m （2）另一種是將開關設備安裝在移動變電站平車上，在運輸槽一側敷設軌道，平車隨著工作面的推進而移動。三、井下供電安全（一）井下供電的規(guī)定及要求1、煤礦安全規(guī)程對井下供電的要求（1）第442條，對井下各水平中央變（配）電所、主排水泵房和下山開采的采區(qū)排水泵供電線路，不得少于兩回路。（2）第449條，井下低壓配電系統(tǒng)同時存在2種或2種以上電壓時，低壓電氣設備上應用明顯地標出其電壓額定值。（3）第450條，礦井必須備有井上、下配電系統(tǒng)圖，井下電氣設備布置示意圖和電力、電話、信號、電機車等線路平面敷設示意圖，并隨著情況變化定期繪制。（4）第451條，電氣設備不應超過額定值運行。（5）

18、第458條，直接向井下供電的高壓饋電線上，嚴禁裝設自動重合閘。（6）第459條，井上、下必須裝設防雷電裝置，并遵守由地面直接入井的軌道及露天架空引入（出）的管路，必須在井口附近將金屬體進行不少于2處的良好的集中接地。2、煤礦安全規(guī)程對機電硐室的要求（1）第462條，變電硐室長度超過6m時，必須在硐室的兩端各設1個出口。（2）第463條，硐室內(nèi)各種設備與墻壁之間應留有0.5m以上的通道，各種設備之間，應留出0.8m以上的通道。（3）第464條，帶油的電氣設備必須設在機電設備硐室內(nèi)，嚴禁設集油坑。（二）用電安全作業(yè)制度1、工作票制度其內(nèi)容：（1）工作負責人；（2）工作人員；（3）工作內(nèi)容和工作地點

19、；（4）計劃工作時間；（5）安全措施；（6）許可開工時間；（7）工作負責人變動；（8）工作票延期；（9）工作終結。2、工作許可制度3、高壓倒閘、試驗操作票和工作監(jiān)護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)護制度，必須由兩人執(zhí)行，其中一人監(jiān)護，一人操作。4、停送電制度5、驗電、放電、接地、掛牌制6、工作防止送電的措施（1）高壓防爆配電裝置停電后，必須把開關拉出，使插銷脫離電源。（2）從兩側送電的設備，必須可靠地斷開各方面電源，撥出插銷或拉開閘。（3）低壓防爆開關在開蓋進行檢修時，嚴禁解除閉鎖，不蓋蓋進行送電試驗或進行其他帶電檢查工作。7、井下用電十不準制度（1）不準帶電檢修、搬遷電氣設備

20、、電線、電纜。（2）不準甩掉無壓釋放器、過流保護裝置。（3）不準甩掉漏電繼電器、煤電鉆綜合保護裝置和局部通風機風電、瓦斯電閉鎖裝置。（4）不準明火操作，明火打點，明火爆破。（5）不準用銅絲、鋁絲、鐵絲等代替保險絲。（6）停風、停電的采掘工作面，未檢查瓦斯，不準送電。（7）有故障的線路不準強行送電。（8）電氣設備的保護裝置失靈后，不準送電。（9）失爆的設備、失爆的電器，不準使用。（10）不準在井下拆卸和撞擊礦燈。8、井下供電要實行“三無”即無“雞爪子”，“羊尾巴”，無明接頭。必須堅持使用檢漏繼電器，堅持使用煤電鉆、照明、信號綜合保護，堅持使用風電和瓦斯電閉鎖。（三）觸電的危害及預防措施1、觸電的

21、概念及分類（1）概念人觸及帶電導體或觸及因絕緣損壞而帶電的電氣設備金屬外殼，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A、電擊是指觸電電流對人體內(nèi)部組織的損傷。在觸電事故中，85%以上是電擊死亡事故。B、電傷是指電流的熱效應、化學效應和機械效應對人造成造成的傷害。（3）觸電的方式A、單相觸電；B、兩相觸電；C、跨步電壓觸電。2、影響觸電危險的因素（1）觸電電流的影響A、感知電流（成年男性：1.1mA；成年女性：0.7mA）。B、擺脫電流（男性:9mA；女性:6mA)。C、極限電流（當觸電電流大于30mA時，才有發(fā)生心室纖顫的危險）。（2）觸電電流持續(xù)時間的影響觸電持續(xù)時間是

22、指從觸電瞬間開始到人體脫離電源或電源被切斷的時間。我國規(guī)定觸電的安全電流與觸電的安全時間為30mA.s。（3）人體電阻的影響人體電阻是觸電電流流經(jīng)人體各部分組織的電阻。包括體內(nèi)電阻和皮膚電阻兩部分。 其中，體內(nèi)電阻是由肌肉組織、血液、淋巴和神經(jīng)等組成。其電阻值一般不低于50。（4）接觸電壓是指人站在地上，身體某一部分碰到帶電體或帶電金屬外殼時，人體接觸部分與站立點的電位差。（5）電流頻率的影響（6）觸電電流流經(jīng)途徑的影響3、安全電流和安全電壓（1）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（30mA）。（2）安全電壓是安全電流與人體電阻的乘積稱為安全電壓（36V）。（四）

23、井下電氣事故及防治措施1、煤礦井下觸電事故的原因（1）高壓電網(wǎng)觸電事故的主要原因A、帶電清掃，帶電檢查、帶電搬運，帶電作業(yè)。B、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、放電等要求。C、誤操作，誤停、送電，錯誤辨認開關和電纜，沒有執(zhí)行作業(yè)監(jiān)護制度，沒有懸掛“有人工作，不準送電”警示。D、沒有設置高壓漏電保護裝置。（2）低壓電網(wǎng)觸電事故的主要原因A、違章帶電安裝，帶電檢修，帶電檢查。B、不執(zhí)行停送電制度，停錯、送錯電。C、用電安全技術管理有漏洞，如設備及電纜漏電，保護裝置失靈而沒有及時修理或更換。（3）直流觸電事故的原因A、架線高度低不符合要求；B、帶電修理電機車集電弓；C、

24、工人違章乘坐礦車；D、礦車掉道后，使用長鐵器處理時觸及架線；E、人在有架線的巷道里扛釬子、管子等觸及架線；F、架線漏電或沒裝直流漏電保護裝置。2、井下電氣事故防治措施（1）井下不得帶電檢修、搬遷電氣設備、電纜和電線。（2）嚴格按規(guī)程及規(guī)定操作電氣設備。（3）加強對電氣設備、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)常接觸的電氣設備，采用低工作電壓。（6）井下電氣設備必須有保護接地。（7）設置漏電保護系統(tǒng)，一旦發(fā)生人體觸電，應立即切除電源，保證人身安全。（8）上、下行走，不能手扶電纜，防止電纜漏電。（9）嚴禁在電氣設備上躺坐，以防觸電。（10）加強安全教育培訓。四、雜散電流的

25、危害及防治措施（一）雜散電流的概念及安全值1、概念是指任何不按指定通路而流動的電流。2、安全值雜散電流值應不大于60mmA。（二）雜散電流的危害（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，縮短了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)生火花，引起瓦斯、煤塵爆炸，引起火災。（4）雜散電流可能使漏電保護、高壓隔爆配電裝置發(fā)生誤動作。（三）雜散電流的防治措施1、直流雜散電流的防治措施（1）當有兩個以上牽引變注所向架空線供電 時，牽引變電所供電區(qū)域之間應設絕緣和分段聯(lián)絡開關。（2）架線約隔500m應設絕緣和分段聯(lián)絡開關。（3）饋電線與架線應用不少于2個銅質(zhì)饋電夾子連接，每個夾子與導線的接觸面積應不小于導線截面的1.5倍，連接應堅固、可靠。（4）多水平生產(chǎn)的礦井，每個生產(chǎn)水平要有單獨的直流供電系統(tǒng)，嚴禁一個牽引變流所向多水平供電。（5）牽引變流所電源的正極經(jīng)饋電線接架線，負極經(jīng)回路電線接軌道。（6）牽引變流所應設在架線區(qū)間的中央，最佳供電半徑不宜大于1.5Km。（7）回電軌道的接縫應進行電氣連接。（8）不同規(guī)格的軌道科縫電阻值不大于表2的要求。（9）回電的平行鋼軌間，每隔50m應用截面不小于30mm的鋼板進