煤矿安全供电系统基本知识

煤矿安全供电系统基本知识——西安科技大学矿井供电系统组成地面变电所井下中央变电所采区变电所工作面配电点地面变电所井下中央变电所采区变电所工作面配电点矿井供电系统地面变电所井下中央变电所采区变电所工作面配电点移动变电站现代矿井供电-信息化地面供电系统双电源供电电源较近时，采用平行回路供电电源较远时，采用环形供电–任一电源失效，仍有电源能给整个网络供电电源电源电源电源井下供电系统母线:指用高导电率的铜、铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力的产品。电站或变电站输送电能用的总导线。工作面供电方式1、干线式供电工作面供电方式2、辐射式供电（专线式、放射式）干线式VS辐射式干线式更经济辐射式更可靠工作面供电方式混合式电源电源负载负载负载负载负载负载工作面供电方式4.移动变电站额定电压《煤矿安全规程》第四百四十八条井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求：(一)高压，不超过10000V。(二)低压，不超过1140V。(三)照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V。(四)远距离控制线路的额定电压，不超过36V。采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。矿用电气设备额定电压，标准电压，平均电压额定电压：就是电器长时间工作时所适用的最佳电压。通俗的讲，电器正常工作（如灯泡正常发光，电机正常运转等）时两端的电压值。标准电压：通常指的是开路输出电压，也就是不接任何负载，没有电流输出的电压值。因此也可以认为这是该电源的输出电压上限。平均电压：平均电压是一个为方便计算而规定的参数，为标准电压的1.05倍。额定电压，标准电压，平均电压标准电压、平均电压都是针对系统而言。三相三线制时，标准电压在指的是线电压而额定电压是针对电气设备而言。额定电压，标准电压，平均电压若某矿山供电系统的标准电压U标为380V，那么此三相交流系统的线电压和相电压分别为多少？电力系统的平均电压是多少？380V:U220V3相相电压:UU380V线标线电压:U1.05U1.05380V=400V平均标平均电压矿井供电的一般规定矿井应该有两回路–两电源互为备用，并采用带电热备用–要保证至少有一个电源可以负载整个网络的负载。–一旦停车，要进行进入检修状态迅速查明原因–故障时，应能快速更换电源–两个电源应来自不同区域的变电所和发电站–小矿井可采用单电源，但备用电源必须能供给最重要的负载倒闸操作电气设备分为运行、备用、检修三种状态。将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，所进行的操作叫倒闸操作。矿井供电的一般规定负荷相关的规定–严禁安装负荷定量器–分接负荷必须经过批准共杆架设–多回路时，才允许部分线路共杆架设–线路不能通过塌陷区–共杆部分，一回路运行时，其它回路必须能正常维护–共杆部分任一条回路能负担整个矿井全部负荷事先限定用户的用电量（功率）。当用户用电量（功率）超过限定值时，负荷定量器将切断供电线路。矿井供电的一般规定电气设备的相关规定–同时存在多种电压时，低压设备一定要标明额定电压。–井下必须备有配电图并标明：地点设备型号线路保护的技术指标线路电缆的型号地线的位置风流方向–技术改造后要经批准后才能使用矿井供电的一般规定合闸的相关要求–严禁装自动重合闸–手动合闸之前必须先通知井下–安装检漏装置时，可使用1次自动复电系统–通风机故障时严禁在停风区或瓦斯超限巷道处理事故。矿井供电的一般规定避雷装置–地面引入矿井的电线必须避雷–入井的轨道必须接地–通信设备入井处装熔断器，和避雷装置。雷电现象1．直击雷雷云——雷电先导——迎雷先导——主放电阶段——余辉放电主放电电流很大，高达几百千安，但持续时间极短，一般只有50～100μs。余辉放电阶段电流较小，约几百安，持续时间约为0.03～0.15s。雷电现象2．感应雷过电压所谓感应雷过电压，是指当架空线或建筑物金属部件附近出现对地雷击时，在输电线路上或建筑物金属部件感应的雷电过电压。避雷针矿井供电的一般规定煤电钻：煤层中回采及掘进时钻炮眼用的矿用隔爆型电动工具。煤电钻必须有检漏，漏电闭锁，过负荷保护等功能。每班使用前要进行1次跳闸实验矿井供电的一般规定严禁中性节点接地机器外露转动和传动部分必须加防护罩和护栏。井下变压器中性节点接地的危害–增大了人体的触电电流–单相接地时会形成单相短路)(2210220ARUIzxa)(220)(22.01000220mAARUIrxa中性点不接地系统《煤矿安全规程》第四百四十三条严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。输电线和大地相当于两块极板，构成一个分布电容中性点不接地系统运用戴维南定律中性点不接地系统Ima=2222(6)19(1)mamamaVrrRRRCr相经过人的触电电流I0maVRR相1/3/31/3/3maVjCrRjCr相MN==中性点不接地系统①.当电缆长1km时C=0μf3/3/rRVmal3/103510003/6603803Ima===17.3mA（30mA）30mA∴安全解：•设电网电缆每相(橡胶)对地电阻r=35kΩ；供电系统采用380V（660V）电压时（线电压Vl）；当电缆长L1km时，电缆对地电容C=0μf；当电缆长L1km，电缆对地电容C=0.5μf，求流过人身触电电流Ima=？中性点不接地系统②.当电缆线路1km时C=0.5μf=2Лf=2*3.14*50=314Ima=2222(6)19(1)mamamaVrrRRRCr相=88.7mA（154mA）30mA∴不安全中性点不接地系统③能否增大r，降低Imaa).电网长度1km时，可不考虑电容影响C=0Ima=r↑→Ima↓可行=b).电网长度1km时，C不可忽略Ima=222319macVRc相=93.3mA（162mA）88.7mA（154mA）--更不安全/3maVRr相/3/3lmaVRr中性点不接地系统结论：–若单纯增大绝缘电阻:1.当电缆长度1km时：绝缘电阻增加r↑→则Ima↓；2.当电缆长度1km时：当绝缘电阻(r↑)增加到一定程度时，Ima相反会增加；3.当r→∞时，Ima仅与电容C、Rma有关，而与r无关矿井供电的一般规定双回路供电时：–必须经过两台高压开关后才能与母线相连。–高压开关应使用隔离开关矿井供电的一般规定第一类负荷必须分别按台数均匀的分别接在2段母线上井底车厂必须分别按台数均匀的分别接在2段母线上电力负荷电力负荷是决定电力系统规划、没计、运行以及发电、送电、变电布局的重要依据。根据对供电可靠性（重要性）要求的不同，电力负荷可分成以下1、2、3级(类)负荷。负荷分类的目的：确保一级负荷供电不间断，保证二级负荷用电，考虑三级负荷供电。负荷分类一级负荷（一类负荷）–定义：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。–举例：主排水泵、立井提人的提升机、通风机、瓦斯泵、压风机等。–供电要求：两个独立电源供电。二级负荷（二类负荷）–定义：凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷。–举例：井下采、掘工作面、机电运输、地面生产系统等。–供电要求：两个回路电源供电或专线。三级负荷（三类负荷）–定义：指除一、二类负荷以外的其它负荷。–举例：地面附属车间及矿山机修厂等。–供电要求：单回路供电、多负荷共用一条输电线路。负荷与接线方式分类放射式干线式单回路单电源双回路双电源双回路单回路单电源双回路双电源双回路适用于三级负荷或二级小负荷二级负荷一级负荷三级负荷三级负荷二级负荷优点系统简单，运行维护方便，用户线路互不干扰供电可靠性有所提高供电可靠性高回路少、造价低经济简单缺点缺少备用回路，供电可靠性差线路多供电可靠性比放射式低中央变电所中央变电所的高压负荷一般都是一、二类负荷。–使用高压配电箱–采用分段母线，高压配电箱作为联络开关–主排水要均匀分布在两条母线上–其他设备也尽可能分布在两条母线上小结双回路–每条回路要能独立供电–快速恢复共杆架设–架设位置–检修要方便设备–不得随意添加负载–表明参数–高压严禁自动重合，低压可以–防雷电–煤电钻需要综合保护–需加防护小结中性点不能接地中性点不接系统–分布电容可忽略绝缘电阻越大越安全–分布电容不可忽略增大绝缘电阻不能保证安全母线–设备尽量均匀分布在两条母线上–负荷的分类–要确保一、二类负荷的供电三相vs单相380V工业供电系统–每根火线和零线之间的电压为220V，每两根火线之间的电压是380V–三相供电–也可以另接地线220v民用系统–单相供电–火线和零线之间的电压为220V–有的家电还有一根“地线”单相电机VS三相电机制造三相发电机、变压器都较制造单相发电机、变压器省材料，而且构造简单、性能优良。用同样材料所制造的三相电机，其容量比单相电机大50%；在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线，可节省有色金属25%。而且电能损耗较单相输电时少。单相交流电可以从三相交流电中获得。辽宁胜利煤矿3.16火灾事故1.14时47分，变电所发现A相接地。断开10号线路后，A相故障消失。并派遣工程师前往井下10号线路检修。2.10号线路停电期间，地面某技术人员擅自闭合10号与12号之间的联络开关，并利用12号线为整个井下供电。3.15时30分，检修工程师再次发现A相接地，并排除10号线路的故障可能。通知调度室向10号线路送电。4.16点58分，水泵二号电容器起火爆炸。5.起火后，两名当班工人，出于惊慌擅离岗位。任火势发展。泵房邻近入风巷口，火势发展迅速6.十几分钟后火势蔓延至距水泵房48m处的火药库。7.同时，火势沿入风向，蔓延至采区入风口。8.致使两采区浓烟弥漫。9.井下大量人员一氧化碳中毒，死亡110人，伤31人。若引爆火药库后果将可能炸毁整个中央地区。