煤矿井下供配电设计规范GB504172007强制性条文及说明

关于发布国家标准《煤矿井下供配电设计规范》的公告第646号现批准《煤矿井下供配电设计规范》为国家标准，编号为GB50417－2007，自2007年12月1日起实施。其中，第2.0.1、2.0.3、2.0.5、2.0.6、2.0.9、4.1.1、4.2.1、4.2.9、5.1.3、5.1.4（4、5、6）、6.1.4、6.3.1（4）、7.1.1、7.1.2、7.1.3、7.1.4、7.1.5、7.2.1、7.2.8条（款）为强制性条文，必须严格执行。本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。中华人民共和国建设部二○○七年五月二十一日煤矿井下供配电设计规范强制性条文2.0.1下列用电设备应按一级用电负荷设计，其配电装置必须由两回路或两回路以上电源线路供电。电源线路应引自不同的变压器和母线段，且线路上不应分接任何其他负荷。1井下主排水泵；2下山采区排水泵；3兼作矿井主排水泵的井下煤水泵；4经常升降人员的暗副立井绞车；5井下移动式瓦斯抽放泵站。2.0.3井下主（中央）变电所应由矿井地面主变（配）电所直接供电。电源电缆不应少于两回路，并应引自地面变电所的不同母线段，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担其供电范围内全部负荷的用电要求。2.0.5井下配电变压器低压侧严禁采用中性点直接接地系统，地面中性点直接接地的接地变压器或发电机严禁直接向井下供电。2.0.6井下局部通风机供配电，必须遵守下列规定：1低瓦斯矿井挖掘进工作面局部通风机应采用装有选择性漏电保护的专用开关和专用线路供电；2低瓦斯矿井挖掘进工作面局部通风机应采用专用变压器、专用开关和专用线路的“三专”供电；3煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、瓦斯喷出区域、掘进工作面局部通风机应采用双电源供电。其中，主供电源应采用“三专”供电，备供电设备允许引自其他动力变压器的低压母线段，但其供电回路应采用装有选择性漏电保护的专用开关和专用线路供电；4使用局部通风机供风的地点，其配电设备必须实行风电和瓦斯电闭锁，保证在停风和瓦斯超限后能切断该区域内全部非本质安全型电气设备的电源。2.0.9采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。4.1.1下井电缆必须选用有煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。电缆应采用铜芯，严禁采用铝包电缆。4.2.1在总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆。在有机械提升的进风斜巷（不包括带式输送机上、下山）和使用木支架的立井井筒中敷设电缆时，必须有可靠的安全保护措施。溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。4.2.9风管或水管上不应悬挂电缆，不得遭受淋水。电缆上严禁悬挂任何物体。电缆与压风管、水管在巷道同一侧敷设时，电缆必须敷设在风管、水管上方，二者并应保持0.3m以上的距离。在有瓦斯抽放管路的巷道内，电缆必须与瓦斯抽放管路分挂在巷道两侧。5.1.3井下主（中央）变电所内的动力变压器不应少于2台，当1台停止运行时，其余变压器应能保证一、二级负荷用电。5.1.4井下主（中央）变电所硐室，应满足下列要求：4硐室的地面应比其出口处井底车场或大巷的底板高出0.5m；5硐室通道上必须装设向外开的栅栏防火两用铁门；6硐室内应设置固定照明及灭火器材。6.1.4采区变电所硐室的长度大于6m时，应在硐室的两端各设一个出口，并必须有独立的通风系统。6.3.19（4）采区低压电缆严禁采用铝芯。7.1.1经由地面架空线路引入井下的供电电缆，必须在入井处装设防雷电装置。7.1.2向井下供电的电源线路上不得装设自动重合闸装置。7.1.3井下变电所高压馈出线上装设的保护装置，应符合下列规定：1高压馈出线上必须设有选择性的单相接地保护装置，并应作用于信号。当单相接地故障危及人身、设备及供配电系统安全时，保护装置应动作于跳闸；2供移动变电站的高压馈出线上，除必须设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置外，还应设有作用于信号的电缆绝缘监视保护装置；3井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。7.1.4井下低压馈出线上装设的保护装置，应符合下列规定：1井下变电所低压馈出线上，除应装设短路和过负荷保护装置外，还必须装设检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置（包括人工旁路装置），应保证在漏电事故发生时能自动切断漏电的馈电线路；2井下移动变电站或配电点引出的馈出线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置；3低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置与远方控制装置；4煤电钻必须设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止煤电钻的综合保护装置。7.1.5用于控制保护的断路器的断流容量，必须大于其保护范围内电网在最大运行方式下的三相金属性短路容量，并应校验断路器的分断能力和动、热稳定性。7.2.1电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、金属构架，铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套必须设置保护接地。7.2.8橡套电缆的接地芯线，应用于监测接地贿赂，不得兼作他用。煤矿井下供配电设计规范GB50417—2007条文说明前言为便于各单位和有关人员在使用本规范时能正确理解和执行，特按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明，供使用者参考。在使用中如发现本条文说明有不妥之处，请将意见函告中煤国际工程集团武汉设计研究院。本规范主要审查人：曾涛吴文彬何国伟郭均生孟融康忠佳李庚午.陈建平鲍魏超刘毅石强高建国邢国仓王普舟霍磊目次1总则…………………………………………………(29)2井下供配电系统与电压等级……………………………(3o)4井下电缆选择与计算……………………………………(33)4.1电缆类型选择……………………………………………(33)4.2电缆安装及长度计算……………………………………(34)5井下主(中央)变电所设计………………………………(36)5.1变电所位置选择及设备布置……………………………(36)6采区供配电设计…………………………………………(37)6.1采区变电所设计…………………………………………(37)6.3采区低压网络设计………………………………………(38)7井下电气设备保护及接地………………………………(39)7.1电气设备及保护……………………………………··…·(39)7.2电气设备保护接地………………………………………(43)1总则1.0.1本条明确了《煤矿井下供配电设计规范》(以下简称“本规范”)的指导思想和制定本规范的目的。1.0.2本条规定了本规范的适用范围。1.0.3技术创新是工程设计的灵魂，只有不断创新和进步，在矿井建设中使用安全可靠的新设备、新器材，才能不断促进矿井的安全生产，不断提高矿井建设的经济效益。2井下供配电系统与电压等级2.0.1本条文对突然中断供电可能造成重大的人身伤亡或经济财产损失的井下主排水设备、人员提升设备等规定按一级负荷要求供电。为一级负荷供电的两个电源及线路，要求在任何情况下都不至于同时受到损坏，以确保供电的连续性，从而保证主排水设备、人员提升设备等的正常运转，这是必须满足的条件。2.0。2本条文对突然中断供电可能造成生产秩序混乱或较大经济财产损失的井下主要生产设备等规定按二级负荷要求供电。二级负荷要求在条件许可时应尽量采用两回电源线路供电，但并不要求回电源线路必须来自两个电源；在条件不具备时，第二路电源线路可引自其他二级负荷用电设备处。2.0.3井下主(中央)变电所主要向井下主排水泵房的一级用电负荷和主要生产负荷供电，要求供电可靠、电能充足。所以，要求供电电源线路不少于两回，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担井下全部负荷的用电要求。2.0.5本条文之所以规定井下供电的变压器或向井下供电的变压器或发电机中性点不直接接地，是因为变压器或发电机中性点直接接地系统存在以下问题：1人身触电电流太大。在变压器中性点直接接地系统中，人身触电电流为：在人身电阻Rz(1000Ω)不变情况下，由于井下环境潮湿，中性点接地电阻R：一般都小于2Ω，因此，井下人身触电电流k都远大于30mA的安全触电电流。由此可见，在井下采用变压器中性点直接接地系统，将会对人身安全造成重大威胁。2单相接地短路电流太大，容易引起供配电设备和电缆损坏或爆炸着火事故；同时，接地点会产生很大电弧，容易引起煤尘或瓦斯爆炸事故。3容易引起电雷管先期超前引爆。以上问题对煤矿的安全生产威胁太大。采用变压器中性点不直接接地供电系统，再配合安装漏电保护装置和使用屏蔽电缆，可以较好地避免漏电和相间短路故障。我国从1955年起即采用变压器中性点不直接接地供电系统，实践证明是可以实现安全运行的。2.0.6本条文规定了井下局部通风机的专用供电问题，低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机供电要求达到“二专”(专用开关和专用线路)；高瓦斯矿井掘进工作面局部通风机要求达到“三专”(专用变压器、专用开关和专用线路)；煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井掘进工作面局部通风机要求达到双电源供电，且主供电源应达到“三专”(专用变压器、专用开关和专用线路)。这主要是因为：1在调查中发现，有些矿井(特别是一些中小型矿井)的掘进工作面之所以频繁发生停风、瓦斯超限和积聚现象，都是因为局部通风机没有实行专用线路供电，而是与掘进工作面其他动力用电设备共用供电线路，在其他动力用电设备搬迁、检修或发生短路事故时，都会造成局部通风机的停电运行。2“关于印发《煤矿瓦斯治理经验五十条》的通知”(发改能源[20053457号)第四十五条规定：“保证井下局部通风机的连续供电。局部高低压供电实现双电源供电；采区变电所电源从地面变电所或井下中央变电所直供，且做到至少两个电源；采区变电所分段运行……”。根据这一规定，煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井掘进工作面局部通风机必须双电源供电。为确保局部通风机供电的可靠性、连续性，特制定本条文。2·0.9本条文规定了采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。这主要是因为，井下变压器或移动变电站采用中性点不接地供电系统的运行方式，在这种运行方式下，随着高产高效工作面装机容量的不断增大，工作面所配移动变电站容量也不断增大，过大的变电站容量将产生较大的单相接地电流，而过大的单相接地电流将增大人身触电的可能性，容易引起电气火灾和电雷管超前引爆等事故发生。安全隐患远比采取1140V供电时大得多，因此特制定本条文。4井下电缆选择与计算4.1电缆类型选择4.1.1阻燃电缆是遇火点燃时燃烧速度非常缓慢，离开火源后即自行熄灭的特制电缆，对阻止或减少火灾事故非常有好处。因此，本条文规定下井必须选用煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。1电缆应采用铜芯，而不采用铝芯，主要有以下原因：1)隔爆型电气设备的安全间隙铜电极为0.43mm，铝电极为0.05mm。煤矿井下隔爆型电气设备采用法兰问隙隔爆结构都是按照铜芯材料设计的，所以一旦接入铝芯电线后，电气设备也就失去了防爆性能。2)铝与氧气发生化合反应释放的氧化热是铜的5.5倍，铝产生的电火花或电弧的温度比铜高得多。3)铝的线性膨胀系数是铜的1.41倍，铜铝接头受热膨胀不一致，必然会导致接头松动，电阻增加，造成电缆接头放炮、漏电、短路等事故发生。2严禁采用铝包电缆，主要有以下原因：1)电缆铝包皮极易发生氧化、腐蚀，一旦腐蚀严重，将失去电缆的保护性能，可能引发电气及其他事故。2)当电路发生漏电、断相等故障，使三相电流不平衡时，铝包中将流过很大的电流，使铝包皮中电位升高，造成人身触电事故。3)由于铝的膨胀系数大，极易发生氧化，如果断点发生电火花，铝与氧迅速化合，放出大量的热量，烧坏电缆，引爆瓦斯和煤尘，威胁矿井的安全。因此，严禁采用铝包电缆。4.2电缆安装及长度计算4.2.1在总回风巷和专用回风巷中敷设电缆存在以下问题：1在总回风巷和专用回风巷中不得敷设电缆，原因如下：1)煤矿总回风巷和专用回风巷的风流中瓦斯浓度都相对较高，尤其是高瓦斯矿井、瓦斯突出矿井的回风流中瓦斯浓度还相当高。如果当总回风巷和专用回风巷中瓦斯含量达到爆炸浓度时，一旦敷设电缆出现故障、产生电火