《礦井供電係統及井下供電安全》教案

《礦井供電係統及井下供電安全》教案

一、授課人：蔡方靜

二、重點與難點：

1.煤礦企業對供電的要求

2.礦井供電係統

3.采區供電係統的擬定原則

4.觸電的危險性及預防方法

5.井下保護接地係統

6.瓦斯、煤塵爆炸的預防方法

三、具體授課內容：

（一）礦井供電係統

本章節主要討論煤礦企業對供電的要求及用戶的分類；礦井供電係統；礦井設備布置、硐室要求；采區工作麵配電點的設備布置及配電係統;供電係統的擬定原則

對供電的要求

（1）供電可靠；就是要求供電不間斷。

（2）供電安全；必須嚴格遵照01manbetx 的規定進行供電作業，確保安全。

（3）保證充足的供電量;在煤礦企業設計時，不但要考慮建井與投入生產時有充分的電能供應，而且還要考慮到將來發展時電能消耗量的增加，以及供電設備所占麵積有擴充的餘地。

（4）技術經濟合理；要求電能數量滿足生產需要而且要求電能質量好，電壓與頻率穩定在允許值的範圍內。同時經濟效果好，建設投資與運行維護費要低。

用電戶分類

根據對供電可靠性的要求不同，煤礦電力用戶分為以下三類：

（1）一類用戶（一級負荷）：凡因突然中斷供電會發生人身傷亡02manbetx.com ，或損壞重要設備且難以修複，或給國家經濟帶來很大損失者屬於這一類。這一類用戶有：礦井主通風機、主要提升設備、主排水設備。

（2）二類用戶（二級負荷）：凡因突然停電造成大量減產者，屬於這一類。例如造成企業運輸停頓、經濟發生較大損失者。

（3）三類用戶（三級負荷）：凡因突然停電對生產沒有直接影響者屬於這一類。例如機修廠及生活福利設施等。

電壓等級

井下各級配電電壓和各種電氣設備的額定電壓等級：（一）高壓不超過10000V；（二）低壓不超過1140V；（三）照明、信號、電話和手持式電氣設備的供電電壓不超過127V；（四）遠距離控製線路的額定電壓不超過36V。采區電氣設備使用3300V供電時，必須製定專門的安全措施。

礦井供電係統

根據煤層埋藏深度、井田範圍及井下湧水量的大小，對礦井供電一般可以采用兩種係統，即深井供電係統與淺井供電係統。

1）深井供電係統；特點是高壓電能用電纜送到井下直到采區變電所，一般在井底車場設置井下中央變電所，在采區設置采區變電所。

由礦井地麵變電所利用沿著井筒敷設的鎧裝電纜，把6KV的高壓電能送至井下中央變電所的母線上。電纜的截麵與數目決定於輸送功率的大小，當一條電纜損壞時，其餘電纜必須保證100％的供電。

（1）井底車場的主水泵一般用高壓供電。由於主水泵為第一類用戶，應把它們分別聯接在變電所母線的兩段上。

（2）井下中央變電所設置動力變壓器及照明變壓器，供給井底車場及附近巷道和硐室的低壓動力及照明用電。

（3）井下電機車用的直流電，可由井下中央變電所與整流後供給；也可以在井底車場另設變電所供電。

（4）從中央變電所高壓母線上引出電纜對采區變電所供電。采區變電所設置降壓變壓器進行降壓，低壓電能用電纜送至工作麵配電點，再分別送至采、掘工作麵各個用電設備。

2）在煤層埋藏不深（一般離地表100－200米）的礦井，可以采用淺井供電係統；淺井供電係統中，關於采區的用電是從采區地麵向下鑽眼供電，所以也叫做鑽眼供電係統。鑽眼中要敷設鋼管加固，在鋼管中敷設低壓電纜或高壓電纜供電。淺井供電主要分為三中方式：

（1）井下負荷不大，高壓電纜不下井，井底車場設置配電所，用低壓電向井底車場及附近巷道低壓動力及照明負荷供電。采區的供電采用鑽眼供電，通常在鑽眼附近地麵上設變電亭，把從地麵變電所用架空線路送來的高壓電能變為低壓電能，經過敷設在鑽眼鋼管中的低壓電纜送至采區配電所，以供采區用電。

（2）井底車場負荷大，采區負荷也大。這時井筒需要敷設高壓電纜下井；采區鑽眼套管也需要敷設高壓電纜下井。

（3）井底車場負荷小大，采區負荷較小。這時井筒需要敷設高壓電纜下井，采區鑽眼套管可以敷設低壓電纜下井。

礦井供電係統不限於以上幾種，在工作中應根據具體情況，經過不同方案的技術經濟比較，以確定最合理的供電係統。

礦井地麵變電所位置的選擇

礦井地麵變電所為全礦供電的樞紐，它的位置選擇直接關係到全礦供電的安全、可靠、技術的合理性和安全性。位置一般應滿足以下要求：1.位於或靠近負荷中心2.交通方便，便於運送大而重的變配電設備3.變電所四周要有足夠的開闊地方4.地勢合適，避免洪水和雷電的威脅；遠離矸子山，並位於主導風向的上方，以免集塵；遠離化工廠；有安靜的環境和可靠的水源5.地基堅固，要避開塌陷區、滑坡區、斷層區、采空區等6.充分考慮企業和變電所擴建的可能。

地麵變電所的主要設備有高、低壓配電裝置，動力、照明變壓器等。

井下中央變電所

井下中央變電所為井下供電的中心，它直接由地麵變電所供電，並向下列設備及地點配電：1.采區變電所及高壓電動機2.井底車場及附近巷道的低壓動力及照明3.井下電機車需要的直流電。

井下中央變電所應特別注意防水、通風及防火問題。

變電所硐室的主要設備有高壓配電箱及低壓配電裝置；低壓動力及照明用的變壓器。

采區變電所與移動變電站

采區變電所為采區用電的中心，其任務時將井下中央變電所送來的高壓電變為低壓電，並將此電力配送到采掘工作麵及其他設備。采區變電所的主要設備有高壓配電箱，動力變壓器，低壓隔爆自動開關，照明用綜合保護開關，監控設備等。

移動變電站是用來把煤礦井下中央變電所或采區變電所引來的6000V高壓變為低壓向采區設備供電。它由特製的高壓配電裝置、幹式變壓器及低壓配電裝置所組成的整體。放在車子上，在平巷的軌道上移動，距工作麵一般距離較近。

工作麵配電點

為了便於操作工作麵的動力設備，必須在工作麵附近巷道中設置控製開關和起動器。由這些裝置所組成的總體叫做工作麵配電點。工作麵配電點是由采區變電所或移動變電站供電，並通過控製開關及起動器把電能送到工作麵用電設備。

采區供電係統的擬定原則

采區供電係統是根據采區機械設備的配置來擬製的，采區供電係統的擬製應符合安全、經濟、操作靈活、係統簡單、保護完善、便於維修等要求。其擬定原則如下：1.在保證用電可靠的前提下，力求所用開關、起動器及電纜等設備最省2.原則上一台起動器隻控製一台設備3.當采區變電所動力變壓器多於一台時，應合理分配變壓器的負荷4.變壓器最好不並聯運行，以減少觸電的危險性，以及當發生02manbetx.com 時減少停產的範圍5.采煤機組和工作麵運輸機宜采用單獨電纜供電，自工作麵配電點到各個動力設備宜采用輻射式供電6.配電點起動器在三台以下，一般不設配電點進線自動開關7.工作麵配電點最大容量電動機用的起動器應靠近配電點進線，這樣可以減少起動器間連接電纜的截麵8.供電係統應盡量避免回頭供電。

（二）煤礦井下供電的安全技術

本章節主要討論煤礦井下供電的安全技術。基本內容是：觸電的危險及其預防方法；電火花引起瓦斯、煤塵爆炸的危險及其預防方法；礦井電氣設備的工作條件。著重討論預防觸電危險的主要措施，即向井下供電的變壓器中性點禁止接地、保護接地和漏電保護。

觸電的危險性及其預防方法

1、觸電的危險性：人身接觸帶電導體或因絕緣損壞而帶電的設備外殼，都可能造成觸電02manbetx.com 。觸電對人體組織的破壞作用是很複雜的。一般對人體的傷害大致可分為電擊和電傷兩種情況。電擊是指觸電後電流通過人體，在熱化學和電解作用下，使呼吸器官、心髒和神經係統受到損傷和破壞。電傷是指由於強電流瞬間通過人身某一局部，或電弧燒傷人體，造成對人體外表器官的破壞。觸電對人體的危害取決於流經人身電流的大小和時間，流經人身電流的大小與人身電阻有密切的關係，人身電阻的數值變電幅度很大，取1000歐作為人身電阻的計算值，我國目前采用觸電電流與時間乘積的安全允許值為30毫安*秒，觸電電流的安全允許值為30毫安。

2、人體觸電有三種情況：1.單相觸電，人站在地麵上，身體某一部位觸及一相電源。在變壓器中性點不接地的三相係統中，如果不計對地電容，且其他兩相的絕緣非常好，則單相觸電時加在人體上的電壓不高，通過的電流很小。在變壓器中性點不直接接地的三相係統中，加於人體的電壓取決於人體電阻和變壓器中性點接地電阻的大小（相對地），中性點接地電阻很小時，觸電電壓可達相電壓。2.兩相觸電，人的身體同時接觸兩相導線，此時，加在人體上的電壓時線電壓，這種情況最危險。3.跨步電壓觸電，當帶電體接地時，有電流流入地下，電流在接地點周圍土壤中產生電壓降。人接近接地點時，如兩腳距接地中點有遠近，則兩腳之間就有電壓，稱跨步電壓。跨步電壓嚴重時也會造成觸電。

3、觸電的預防方法

預防觸電的方法主要有以下幾點：

（1）井下變壓器及向井下供電的變壓器或發電機中性點禁止接地；

（2）井下電氣設備采用保護接地；

（3）井下電網采用漏電保護裝置；

（4）把帶電裸導線安裝在一定的高度，避免人身接觸的可能。《煤礦安全01manbetx 》規定：在大巷中，自軌道平麵至架空導線的高度不得低於2米；在井底車場，其高度不得小於2.2米。

（5）將各種礦井用電氣設備、電纜接頭等都封閉在堅固的外殼內。

（6）加強電動工具把手的絕緣。

（7）對於接觸機會非常多的電氣設備，采用較低的額定電壓。

4、防止人員發生觸電02manbetx.com 的主要措施

1.嚴格執行《煤礦安全01manbetx 》第423條的規定操作井下電氣設備應遵守（一）非專職人員或非值班人員不得擅自操作電氣設備；（二）操作高壓電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套，並穿電工絕緣靴或站在絕緣台上；（三）手持式電氣設備的操作手柄和工作中必須接觸的部分必須有良好的絕緣。2.對低壓供電係統應加強電氣設備的檢查維護，確保運行中供電係統的漏電保護這種功能靈敏可靠；3.在正常工作中注意不帶電作業，保持作業地點的設備和電纜係統的接地裝置處於完好狀態；4.嚴格執行停電作業製度，不采用約時停電等不合理的停電方法。

5、井下供電必須做到“十不準”的內容

（一）不準帶電檢修、搬遷電氣設備、電纜和電線；（二）不準甩掉無壓釋放器、過電流保護裝置；（三）不準甩掉漏電繼電順、煤電鑽綜合保護和局部通風機風電、瓦斯電閉鎖裝置；（四）不準明火操作、明火打點、明火放炮；（五）不準用銅、鋁、鐵絲等代替保險絲；（六）停風、停電的采掘工作麵，未經瓦斯檢查，不準送電；（七）有故障的供電線路，不準強行送電；（八）電氣設備的保護裝置失靈後，不準送電；（九）失爆設備、失爆電器，不準使用；（十）不準在井下拆卸礦燈。

《煤礦安全01manbetx 》規定

第四百四十五條 井下不得帶電檢修、搬遷電氣設備、電纜和電線。檢修或搬遷前，必須切斷電源，檢查瓦斯，在其巷道風流中瓦斯濃度低於1.0%時，再用與電源電壓相適應的驗電筆檢驗；檢驗無電後，方可進行導體對地放電。控製設備內部安有放電裝置的，不受此限。所有開關的閉鎖裝置必須能可靠地防止擅自送電，防止擅自開蓋操作，開關把手在切斷電源時必須閉鎖，並懸掛“有人工作，不準送電”字樣的警示牌，隻有執行這項工作的人員才有權取下此牌送電。

第四百四十六條 操作井下電氣設備應遵守下列規定：（一）非專職人員或非值班電氣人員不得擅自操作電氣設備。（二）操作高壓電氣設備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套，並穿電工絕緣靴或站在絕緣台上。（三）手持式電氣設備的操作手柄和工作中必須接觸的部分必須有良好絕緣。

第四百四十七條 容易碰到的、裸露的帶電體及機械外露的轉動和傳動部分必須加裝護罩或遮欄等防護設施。第四百四十九條 井下低壓配電係統同時存在2種或2種以上電壓時，低壓電氣設備上應明顯地標出其電壓額定值。

第四百五十條 礦井必須備有井上、下配電係統圖，井下電氣設備布置示意圖和電力、電話、信號、電機車等線路平麵敷設示意圖，並隨著情況變化定期填繪。圖中應注明：（一）電動機、變壓器、配電設備、信號裝置、通信裝置等裝設地點。（二）每一設備的型號、容量、電壓、電流種類及其他技術性能。（三）饋出線的短路、過負荷保護的整定值，熔斷器熔體的額定電流值以及被保護幹線和支線最遠點兩相短路電流值。（四）線路電纜的用途、型號、電壓、截麵和長度。（五）保護接地裝置的安設地點。第四百五十一條 電氣設備不應超過額定值運行。井下防爆電氣設備變更額定值使用和進行技術改造時，必須經國家授權的礦用產品質量監督檢驗部門檢驗合格後，方可投入運行。

第四百五十二條 防爆電氣設備入井前，應檢查其“產品合格證”、“煤礦礦用產品安全標誌”及安全性能；檢查合格並簽發合格證後，方準入井。

井下供電的變壓器中性點禁止接地的03manbetx

井下變壓器中性點是否接地，是影響觸電危險程度的因素之一，也是影響井下電火災與瓦斯、煤塵爆炸危險的因素之一。煤礦井下變壓器中性點為什麼不能直接接地？（一）中性點接地容易造成人身觸電的直接回路；（二）容易引起相間、單相短路；（三）中性點不接地，觸電時無回路；（四）可以適當調節係統絕緣，使人員接觸的帶電設備或電源電流量能控製在安全數值之內。

變壓器中性點絕緣的供電係統：在變壓器中性點絕緣的供電係統中，若人體觸及一相帶電導體時，則通過人身的電流的途徑時從電網一相經過人身入地，再經過其他兩相線路回到其他兩相。變壓器中性點絕緣的供電係統比中性點接地的供電係統，在人觸及一相帶電導體時，通過人身的電流要小得多。同時，在中性點絕緣的供電係統中，當發生一相接地時，入地電流也很小，從而使引燃瓦斯、煤塵的可能性大大減少。這些就是井下變壓器禁止中性點接地的原因。在電網對地電容較大的情況下，如果單純強調提高網路對地絕緣電阻，其結果不但不能減少通過人身的觸電電流，而且還會使通過人身的電流增加。為了彌補變壓器中性點絕緣的供電係統中存在的上述問題，井下電網必須裝設漏電保護裝置。

井下電氣設備的保護接地

1、保護接地的作用

保護接地：就是用導體把電氣設備中所有正常不帶電、當絕緣損壞時可能帶電的外露金屬部分和埋在地下的接地極連接起來。它是預防人身觸電的一相極其重要的措施。保護接地的作用是降低裸人身觸電的可能性，減少裸瓦斯、煤塵爆炸的可能性。

2、井下保護接地係統

為了提高保護接地的安全性和可靠性，通常利用供電的高、低壓鎧裝的金屬外皮和橡套電纜的接地芯線或屏蔽護套，把分布在井底車場、運輸大巷、采用變電所以及工作麵配電點的電氣設備的金屬外殼在電氣上連接起來，這樣就使各處埋設的接地極也並聯起來，形成一個井下保護接地係統。這樣做不僅降低裸接地電阻，而且也防止了不同電氣設備的不同相同時碰殼所帶來的危險，因而提高了兩相短路電流的數值，保證過流保護裝置可靠動作。

井下保護接地係統由主接地極、局部接地極、接地母線、輔助接地母線、接地導線和連接導線等組成。設置在井底主、副水倉或集水井內的接地極稱為主接地極。

為加強接地係統的可靠性，在裝有電氣設備的地點獨立埋設的接地極稱為局部接地極。需要裝設局部接地極的地點有：（一）采區變電所（包括移動變電站和移動變壓器）；（二）裝有電氣設備的硐室和單獨裝設的高壓電氣設備；（三）低壓配電點或裝有三台以上電氣設備的地點；（四）無低壓配電點的采煤機工作在的運輸巷、回風巷、集中運輸巷（膠帶運輸巷）以及由變電所單獨供電的掘進工作麵，至少應分別設置一個局部接地極；（五）連接高壓動力電纜的金屬連接裝置。

連接井底主、副水倉內主接地極的母線稱為接地母線。井下各機電硐室、采區變電所內與局部接地極、電氣設備外殼、電纜的接地部分連接的母線稱為輔助接地母線。從局部接地極引出的導線稱接地導線。

對礦井接地係統的總接地電阻，一般均不進行計算，但必須定期測定。要求從任意一個局部接地裝置處所測得的接地係統總接地電阻不得超過2歐姆。每一移動式電氣設備與接地係統或局部接地極之間的接地芯線的電阻，不得小於1歐姆。

井下保護接地網的作用：保護接地對保證人身觸電安全是非常重要的。由於接地電阻的數字被控製在規定的範圍內，因此通過接地裝置的有效分流作用，就可以把流經人身的觸電電流降低到安全值以內，確保人身安全。此外，由於裝設了保護接地裝置，帶電導體碰殼處的漏電電流經接地裝置流入大地，即使設備外殼與大地接觸不良而產生電火花，但由於接地裝置的分流作用，可以使電火花能量大大減小，從而避免了引爆瓦斯、煤塵的危險。

《煤礦安全規程》規定

第四百五十三條 井下電力網的短路電流不得超過其控製用的斷路器在井下使用的開斷能力，並應校驗電纜的熱穩定性。

非煤礦用高壓油斷路器用於井下時，其使用的開斷電流不應超過額定值的1/2。

第四百五十四條 硐室外嚴禁使用油浸式低壓電氣設備。

40kW及以上的電動機，應采用真空電磁起動器控製。

第四百五十五條 井下高壓電動機、動力變壓器的高壓控製設備，應具有短路、過負荷、接地和欠壓釋放保護。井下由采區變電所、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。低壓電動機的控製設備，應具備短路、過負荷、單相斷線、漏電閉鎖保護裝置及遠程控製裝置。

第四百五十六條 井下配電網路（變壓器饋出線路、電動機等）均應裝設過流、短路保護裝置；必須用該配電網路的最大三相短路電流校驗開關設備的分斷能力和動、熱穩定性以及電纜的熱穩定性。必須正確選擇熔斷器的熔體。

必須用最小兩相短路電流校驗保護裝置的可靠動作係數。保護裝置必須保證配電網路中最大容量的電氣設備或同時工作成組的電氣設備能夠起動。

第四百五十七條 礦井高壓電網，必須采取措施限製單相接地電容電流不超過20A。

地麵變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，必須裝設有選擇性的單相接地保護裝置；供移動變電站的高壓饋電線上，必須裝設有選擇性的動作於跳閘的單相接地保護裝置。

井下低壓饋電線上，必須裝設檢漏保護裝置或有選擇性的漏電保護裝置，保證自動切斷漏電的饋電線路。

每天必須對低壓檢漏裝置的運行情況進行1次跳閘試驗。

煤電鑽必須使用設有檢漏、漏電閉鎖、短路、過負荷、斷相、遠距離起動和停止煤電鑽功能的綜合保護裝置。每班使用前，必須對煤電鑽綜合保護裝置進行1次跳閘試驗。

第四百五十八條 直接向井下供電的高壓饋電線上，嚴禁裝設自動重合閘。手動合閘時，必須事先同井下聯係。井下低壓饋電線上有可靠的漏電、短路檢測閉鎖裝置時，可采用瞬間1次自動複電係統。

第四百五十九條 井上、下必須裝設防雷電裝置，並遵守下列規定：

（一）經由地麵架空線路引入井下的供電線路和電機車架線，必須在入井處裝設防雷電裝置。

（二）由地麵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於2處的良好的集中接地。

（三）通信線路必須在入井處裝設熔斷器和防雷電裝置。

電火災產生的原因及預防方法

1、電火災產生的原因

在煤礦井下，由於電火花、電弧以及高溫的導電部分，往往會引起可燃物質的燃燒，造成電火災。

產生這種電火花、電弧及導電部分溫度升高的原因如下：

（1）灼熱的導線。

（2）電路中導電部分各元件接觸不緊密時接觸電阻增大。

（3）變壓器油絕緣水平降低。

（4）井下照明燈覆蓋著煤塵，使電燈散熱不良，溫度升高，導致煤塵點燃而造成火災。

2、預防電火災的方法

針對電火災產生的原因，可以采取如下預防措施：

（1）按照允許溫升的條件來正確選擇、使用和安裝電氣設備及電纜；

（2）為了防止電路發生短路及過負荷，必須在電路中使用保護裝置；

（3）電氣設備與電纜聯接部分的接點經常檢查和修理；

（4）井下照明燈必須有保護罩或使用日光燈。

瓦斯、煤塵爆炸的預防方法

（1）將瓦斯和煤塵的含量嚴格控製在非爆炸的範圍內。

（2）對電氣設備采取嚴格的防爆措施，使電氣設備設置在有爆炸性混合物的煤礦井下，不會引起礦井瓦斯、煤塵爆炸。

（3）完善井下供電係統的保護裝置，預防電氣設備及電纜線路產生短路故障。

（4）建立和健全各種有效的安全製度及操作製度，保證井下電氣設備及係統正常運行。

作 業：

1.煤礦企業對供電的要求及用戶的分類

2.采區變電所的主要設備

3.觸電的預防方法

4.保護接地及作用

5.瓦斯、煤塵爆炸的預防方法