第6章矿井与采区供电

目录第六章矿井与采区供电........................................................................1第一节电力系统概述....................................................................1一、电力系统..............................................................................1二、电压等级..............................................................................1三、电力负荷分类：..................................................................2四、煤矿企业对供电的要求......................................................3第二节矿区电网简介及供电特点................................................4第三节井下中央变电所及采区供电..........................................11一、井下中央变电所供电........................................................11二、采区供电............................................................................11三、采掘工作面的供电............................................................16第四节常用矿用供电设备基本原理.........................................20一、矿用一般型高低压配电柜................................................20二、矿用隔爆型高压开关及移动变电站高压开关.................26三、矿用隔爆型干式变压器....................................................30四、矿用隔爆型真空馈电开关................................................33五、矿用隔爆型真空电磁起动器............................................37六、矿用隔爆型照明综合保护器............................................39第五节电气防爆..........................................................................41一、防爆电气设备的防爆型式..............................................41二、防爆电气产品分类和温度组别.........................................46第六节矿用电缆及安全管理......................................................48一、矿用电缆的型号和用途....................................................48二、矿用电缆的选择................................................................51三、电缆的连接、敷设、维护和检查.....................................55四、电缆故障的原因及判定....................................................60第七节机电设备完好标准..........................................................64一、通用部分............................................................................64二、常用设备专属要求............................................................691第六章矿井与采区供电第一节电力系统概述一、电力系统煤矿用电来自地方电力系统。电力系统是由发电厂发电机、输电线路、升压或降压变电设备所组成的整体。电力系统主要环节:1、发电厂：水力发电、火力发电、核电站。2、变电所：22万、11万、35KV、10KV、6KV等；3、电力网：由变电所和电力线路组成。电力网分为低压（1kv以下）、高压（3-330kv）、超高压（330-1000kv）、特高压（1000kv以上）；二、电压等级1、额定电压能使受电器、发电机、变压器等设备正常工作的电压。2、额定电压等级：煤矿电压等级及应用范围电压（kv）应用范围备注0.036及以下井下电气设备的控制电压0.127井下照明及手持式设备电压20.22矿井地面照明电压0.25电机车工作电压直流0.38地面低压动力电压0.5电机车工作电压直流0.66井下低压动力设备电压0.75露天煤矿工业电机车电压直流1.14井下综合机械化采区动力电压我矿区连采设备1.5露天煤矿工业电机车电压直流3.3井下综合机械化采区动力电压我矿区综采设备6井、上下高压电机及配电电压10井、上下高压电机及配电电压35及60一般用于矿区配电及受电电压110主要用于矿区受电电压大型矿区也做配电电压三、电力负荷分类：矿山电力负荷分为三类：第一类负荷（一级负荷）：突然中断供电，将造成生命危害；导致重大设备破坏且难以修复；打乱复杂的生产过程，给经济造成重大损失者。涌水量大的矿井的主排水泵；矿井主要通风机；具有瓦斯及水患的立井载人提升机等均为第一类负荷。一级负荷要用双回路独立电源供电。3第二类负荷（二级负荷）：突然中断供电，造成大量减产。如大型矿井地面空压机，提升运输设备，向综采工作面供电的采区变电所等。二级负荷一般由双回路供电，也可用一回专用线路供电。第三类负荷（三级负荷）：不属于一、二类负荷的用电设备。对供电无特殊要求。四、煤矿企业对供电的要求a)供电可靠1）要求供电不间断；2）对重要负荷供电应绝对可靠：如主排水泵、提升机、通风机、瓦斯泵、压风机、监测监控等；3）采用双回独立线路供电。煤矿井下中断供电会导致通风中断、瓦斯积聚，水泵停开可能会淹井等严重问题。所以必须保证矿井可靠的供电。b)供电安全1）供电安全包括人身和设备安全；2）依据《煤矿安全规程》和有关规定，进行操作，确保供电安全。井下潮湿、空间侠窄、光照不足是构成用电不安全的客观条件；同时井下存在瓦斯、煤尘爆炸危险，电气设备必须采取防爆措施。这些都对井下安全提出了较高的要求。c)供电质量：1）要求用电设备在额定参数下运行；2）反映供电质量的指标主要有两个：频率和电压。频率50Hz，要求偏差小于±0.5Hz，4即额定频率的1%，一般由发电厂决定。电压，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般情况下电动机允许电压偏差±5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。4.供电经济在保证供电安全、可靠，质量的前提下：１）尽量降低基本建设投资;２）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗;３）尽量降低电能消耗和维修费用等。第二节矿区电网简介及供电特点由煤矿地面变电所的变压器、配电装置、供电线路将电能输送给中央变电所或采区变电所，经过变配电供给用电负荷，这种运行方式相互联结起来所构成的供电网称为矿井供电系统。供电系统中还包括漏电检测保护、保护接地装置和短路保护装置，它们一并构成一个完善的供电系统。矿井供电系统可根据矿井的井田范围、矿层结构、煤层埋藏深度和井下涌水量的情况分为两种基本类型：(1)深井供电系统当矿井的井田范围大、涌水量较大、煤层埋藏深度超过150m时，可考虑采用深井供电方式，如图所示。线路额定电压UN电压允许变化范围35kV及以上5%UN10kV及以下7%UN低压照明+5%UN～-10%UN5从图上可看出，地面变电所的电源电压是35kv，为双回电源线路，互为备用，满足了矿井一类用户的需要。(2)浅井供电系统当煤层的埋藏深度较浅(一般不超过150m)矿井涌水量较小，采区距井口或井底车场较远时，如矿井开拓形式不同的平硐、斜井或部分立井，可采用浅井供电系统。6浅井供电系统较深井供电系统简单，一般由矿井地面变电站或配电所直接向采区变电所、井底车场变电所(或配电所)供电，不需由中央变电所向所有井下用电负荷集中配电，减少了中间供电控制设备，节约了成本。变压器中性点不直接接地供电系统在交流供电系统中，变压器的中性点有两种接地方式，即直接接地或不接地。变压器中性点的不同接地方式，井下供电的安全有直接影响，因此以下就各种不同接地方式的特点作简要分析。1．变压器中性点直接接地的危险性图1是在变压器中性点直接接地的供电系统中。人触及一相带电导体时的情况。从图中看出，此时加于人体的电压是电网的相电压Uφ，若电网的线电压为380v或660V，触电后通过人体的电流足以致人死亡。图1变压器中性点直接接地，人触及一相带电导体时的情况7图2是在变压器中性点直接接地的供电系统中．发生一相线路接地故障时的情况。由于变压器中性点的工作接地电阻和接地处的接触电阻一般都不大，因而流过接地故障点的电流很大，故又称这种情况为单相接地短路故障；单相接地短路电流在接地故障点所产生的电弧．足以引起矿井下瓦斯、煤尘爆炸。图2变压器中性点直接接地，一相线路接地时的情况鉴于以上两方面的原因，《规程》规定：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。2．变压器中性点不接地供电系统这种供电系统如图3所示，是我国目前井下规定使用供电系统。图中的r代表每相线路的对地绝缘电阻；C代表每相线路的对地分布电容。在变压器中性点不接地系统中，人触及一相线路导体时，流过人体的电流要经过其他两相线路的对地绝缘电阻和分布电容形成回路．电流的大小也主要取决于绝缘电阻的大小和分布电容的大小。所8以在计算通过人体的电流时，必须考虑线路对地的绝缘电阻和分布电容。电网对地的分布电容和线路的总长度不超过1km时，分布电容很小，可以忽略不计。应此，为了分析方便，下面分两种情况加以讨论。图3变压器中性点不接地，供电系统和人触及一相带电导体时的情况(1)忽略电网对地分布电容忽略电网对地分布电容，在人体触及一相(如a相)带电导体时的电流通路如图4所示．a相电源→a相线路→人体→地→r→b、c相电源。由上述电流通路可以得知，此时加于人体电流通路的电压是电网的线电压，但此时的人体与其他两相线路的对地绝缘电阻相串联。当其他两相线路的绝缘状态良好时，它们的绝缘电阻值很高，从而可以限制流过人体的电流，使它远小于中性点直接接地时相应电流9图4变压器中性点不接地，忽略电网对地分布电容，人触及一相带电导体时的情况在变压器中性点不接地并忽略电网对地分布电容时，在660v的供电系统中，只要每根线路对地的绝缘电阻值不低于35kΩ．就能够保证人体触及—根线路导体时的安全。同理，为使人体触及一相带电导体时通过人体的电流不超过30mA，在380v的供电系统中，每相线路的对地绝缘电阻值应不低于19kΩ，在1140V供电系统中，应不低63kΩ、在127V供电系统中，应不低于4．4kΩ。如果低于了上述相应的数值，触电时仍有危险。因此，在变压器中性点不接地的供电系统中，为减小人身触电时的危险，必须加强对电网绝缘的维护。提高电