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王洼煤业有限公司皮带机司机培训——机电运输安全管理课件制作：赵强2010-6-17第四章机电运输安全管理第一节矿井供电系统及井下电网保护一矿井供电系统矿区用电由电力系统或地方发电厂供给，图4-1即电力系统一例。矿井都设有地面变电所，送到矿井地面变电所的电压一般不超过35KV。地面变电所将电压降低到3～6KV之后供矿井用电设备使用。如果矿井比较集中，矿区用电功率甚大，则输电电压要超过35KV,甚至高达110KV或220KV。需要设区域变电所。矿山供电系统是由矿内各级变电所内的变压器、配电装置、电力线路以及用户，按照一定方式连接起来的一个整体。现在我国矿山常用的供电系统有深井供电方式和浅井供电方式两大类。深井供电方式的特点是：井下所有的用电设备均由敷设在副井井筒内的高压电缆供电，通过井下中央变电所和采区变电所及工作面配电点，分别输送到各个机械设备上去。矿山地面变电所是煤矿供电的总枢纽。地面变电所的电源一般来自同一区域变电所的不同母线，通过两路架空线引来，电压一般可采用35KV。变压器将35KV的电压降为6KV,并送到其母线上。从6KV的母线上引出电源向提升机、主要通风机、井下中央变电所等设备供电。在两段母线上分别装有电压互感器、避雷器及静电电容器。电压互感器为测量仪表及继电保护的电源；避雷器用于保护变电所内电气设备免受落雷过电压的危害；静电电容器用于提高功率因数。此外，还有两台动力变压器（6000/400），以供矿井地面的低压机械及照明用用电的需要。井下中央变电所的电源是由地面变电所用沿副井井筒敷设的6KV高压电缆引进的。为了保证井下主要设备（如主排水泵）供电的可靠性，下井高压电缆应不少于两条回路。当其中一条电缆被损坏而不能送电时，其余电缆应能保证供给井下原有的全部负荷的用电量。井下中央变电所一方面向井底车场附近的高压排水泵、牵引变流所设备供电;另一方面通过变压器将6KV电压降为660V（或380V）供给井底车场附近的低压动力设备，如翻车机、小水泵、照明变压器等设备用电；同时经高压电缆，将6KV电能送到各采区变电所。采区变电所再将6KV电压降为660V或1140V向采掘工作面供电。二、井下电网的保护煤矿生产是一个由许多环节组成的系统。在煤矿井下使用电能存在一系列危险，如人身触电、电火灾以及电火花引起的瓦斯、煤尘爆炸等。因此，确保井下供电安全，对保障矿井的安全生产和加速现代化矿井建设具有重要的意义。煤矿井下电网的“三大保护”（漏电保护、过电流保护、接地保护）对保证煤矿井下低压电网和电气设备的安全运行，避免各类事故的发生，发挥着重要的作用。•在变压器中性点绝缘的低压供电系统中，发生单项接地（包括直接接地和经过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到危险值的电气故障就叫做漏电故障。由此可见，漏电故障分为单项漏电、两相漏电、三相漏电三种类型，其中前两种属于不对称漏电故障，后一种属于对称性漏电故障。按照漏电故障存在的区域特征，又可以把漏电故障分为集中性漏电和分散漏电两种。集中性漏电是指漏电故障发生在电网中的某一处或某一点，而电网其余部分的对地绝缘水平保持正常。分散型漏电是指整个电网或整条线路的对地绝缘水平均匀下降并低于允许水平的漏电。在井下供电中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故障，分散性漏电故障极为少见。漏电的主要原因有：电气设备或电缆使用时间长又得不到正常的维修，造成绝缘性能下降。电气设备长期工作在有淋水的环境中，致使设备受潮而造成漏电。在连接时，将火线与地线相连，造成直接漏电，或由于接线不牢，由于外力将电缆碰掉而造成漏电。运行中的电缆被长期埋压或掉落浸泡于水中，使电缆绝缘层老化或被井下水的酸性侵蚀而渗透、受潮产生漏电。维修电气设备时，将工具和材料等导电体遗留在设备内部，造成一相连接金属外壳而漏电。电网若发生漏电，可能导致人员触电、瓦斯与煤尘爆炸以及电雷管的先期引爆；长期存在的漏电电流，会使电缆、电气设备的绝缘进一部恶化，从而造成相间短路，甚至发生危及矿井安全的电气事故。因此，对于矿井电网必须装设漏电保护装置。漏电保护的主要作用有：防止人身触电。漏电保护可以缩短人身触电的时间，减小通过人身的电流，从而保证人身安全。防止漏电电流烧损电气设备。在电网中出现漏电故障后，漏电保护装置会及时的将故障线路或设备从电网中切除，避免漏电电流长期存在。防止漏电火花引爆瓦斯和煤尘。对于380V或660V电网，漏电电流达88MA或42MA时，产生的火花就能引爆瓦斯。目前采用的漏电保护还无法保证完全杜绝漏电电流点燃瓦斯。但是，由于漏电保护可以缩短漏电故障存在的时间及降低漏电电流的数值，因此，它大大降低了漏电火花引爆瓦斯、煤尘的可能性。附加直流检测式漏电保护电网若发生漏电故障，最容易检测到的是故障相对地绝缘电阻下降。这样，如果在三相电网与大地之间附加一独立的直流电源，则在三相对地的绝缘电阻将有一直流电流通过，该电流的大小变化就直接反应了电网对地绝缘电阻的变化。有效地检测和利用该电流，就可以构成附加电源直流检测式漏电保护。这种保护的电气原理如图4-3所示。过电流保护所谓过电流，是指流过电气设备和电缆的电流超过了它的额定值。煤矿井下常见的过电流故障有短路、过负荷和断相3种。短路是指电流不流过负载，而是经过电阻很小的导体直接形成回路，其特点是电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大。因此，它能够在极短的时间内烧毁电气设备，甚至引起火灾或引燃井下瓦斯、煤尘，造成瓦斯、煤尘爆炸事故。短路电流还会产生很大的电动力，使电气设备遭到机械损坏、还会引起电网电压急剧下降，影响电网中其他用电设备的正常工作。过负荷过负荷是指流过电气设备和电缆的实际电流超过其额定电流，而且过流的延续时间还超过了允许时间。电气设备和电缆出现过负荷后，它们的温度将超过所用绝缘材料的最高允许温度，损坏其绝缘，如果不及时切断电源，将会发展成漏电和短路事故。过负荷是井下烧毁中、小型电动机的主要原因之一。引起电气设备和电缆过负荷的主要原因，一是电气设备和电缆的容量选择小，致使正常工作时负荷电流超过了额定电流；二是对生产机械的误操作，例如在刮板输送机机尾压煤的情况下，连续点动启动，就会在启动电流的连续冲击下引起电动机过热，甚至烧毁。此外，电源电压过低或电动机堵转都会引起过负荷。断相断相是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线。此时，运行中的电动机叫单相运行。由于其转矩比三相运行时小得多，在其所带负荷不变负荷不变的情况下，必然过负荷，甚至烧毁电动机。造成断相得主要原因有：熔断器有一相熔断；电缆与电动机或开关的接线端子线接不牢而松动脱落；电缆芯线一相断线；电动机定子绕组与接线端子连接不牢而脱落。综上所述，由于井下发生过电流的机会多而且造成的危害巨大，所以对于电气设备和电缆都必须加以相应的过流保护。保护接地井下低压电网采取保护接地的目的保护接地对保证人身触电安全是非常重要的。由于接地电阻的数值被控制在规定的范围内，因此，通过接地装置的有效分流作用，就可以把流经人身的触电电流降低到安全值以内，确保人身的安全。此外，由于装设了保护接地装置，带电导体外壳处的接触不良而产生电火花，但由于接地装置的分流作用，也可以使电火花能量大大减小，从而避免了引爆瓦斯、煤尘的危险。保护接地原理如图4-4所示。井下保护接地网的构成沿着供电线路还埋没了许多局部接地极。利用铠装电缆的铅皮、钢带（或钢丝）以及橡套电缆的接地芯线，把分布在井底车场、运输大巷、采区变电所以及工作面配电点的电气设备（36V以上）的金属外壳在电气上连接起来，这样就使各处埋设的接地极（局部接地极）也并联起来，形成一个井下保护接地系统，这就是井下保护接地网。组成井下保护接地网的原因有以下两个：多个接地极并联后，总接地电阻为单个接地电阻的并联值，它远小于一个接地极的接地电阻，分流作用越大，通过人身电流越小。若某局部接地失效，附近电气设备外壳带电，由于设备外壳与接地网连接，故不会发生危险。当漏电保护装置发生故障，系统中一台设备的一相接地，而另一台设备的另一相又有接地故障时，系统便形成两相接地短路。若电网没有保护接地网，两相短路电流便通过两个局部接地极流通。由于局部接地极电阻较大，接地短路电流较小，不能使过流保护装置动作。如果电网已组成保护接地网，两相接地短路电流直接通过接地母线（干线）形成回路。此时，短路电流的数值得以提高，保证过流保护装置可靠动作，不致使故障进一步扩大。由此可见，保护接地网的形成，进一步提高了保护接地的安全性和可靠性。对保护接地的要求凡是电气设备绝缘损坏时，而可能带有36V以上电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮和橡套（塑料）电缆的接地芯线或屏蔽护套等均必须设有保护接地。每班必须由电气维护人在工作前进行一次外壳检查。接地电阻都不得超过2Ω。5、井下保护接地装置的检查与维护凡有值班人员的机电硐室和有专职司机的电气设备。在交接班时，必须由值班人员和专职司机对局部接地极，接地导线及连接到线等进行一次表面检查。对于其他电气设备的保护接地，则由维护人员每周至少进行一次表面检查。检查的重点是整个接地网的连接情况，使其保持完好状态。一旦发生接触不良或有严重锈蚀等情况，应当立即处理，以免使接地电阻值增大。此外，每年至少要将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出来，详细检查一次。对于主接地极，应对其中一个进行检查，另一个正常工作，而不能两个同时提出来，以免影响安全。为了降低接地电阻值，对于钢管接地极，应经常灌注盐水，以保持良好的导电状态。电气设备在每次安装，检查或搬迁后，应详细检查其接地装置的完善情况。对那些震动较大及经常移动的电气设备，（采煤机电控箱等），应特别注意加强检查，使其接地良好。三、矿用电缆的选择电缆的种类及性能井下常用电缆分为三大类，即铠装电缆，橡胶电缆和塑料电缆。1、铠装电缆：主要用于井下供电干线或固定设备供电，其结构如图4—8所示。2、橡胶电缆：橡胶电缆主要用于向采区移动设备供电，可分为普通橡胶电缆与屏蔽电缆。普通橡胶电缆的构造如图4---9所示。3、塑料电缆，是煤矿使用的一种新型电缆，它的芯线绝缘和外护套都用塑料制造，因而敷设的垂直落差不受限制。﹝二﹞电缆的选择（1）电缆的选用原则；向固定设备供电的电缆应尽量采用铠装电缆；向移动变电站供电的高压电缆，应选用UGSP型矿用电缆向千伏极采煤机等供电的电缆应选用UCPJB（或UCP）系列电缆；向660V电压等级的采煤机，掘进机，刨煤机供电的电缆，应选用UCP系列电缆。向综采刮板输送机，转载机，泵站，带式输送机，防滑纹车等不经常移动的用电设备供电的电缆，均选用UC系列不燃性橡套电缆。向煤电钻供电的电缆，选用UZ型电缆照明，通讯和控制电缆，应选用橡套或塑料绝缘的专用电缆，（2）电缆长度的确定，铠装电缆的实际选用长度，应比敷设电缆的巷道设计长度增加5﹪固定敷设的橡套软电缆的实际选用长度，应不敷设电缆的巷道设计长度增加10﹪。移动设备用的橡套软电缆的实际选用长度，按树勇最远点的计算长度，另加3～5M机头部分的活动长度，（3）电缆芯线数的选择；动力干线电缆，一般选4芯电缆，向采掘机械供电的电缆，要根据具体生产控制方式，性号系统的要求相应增加控制芯线数。专用通讯线电缆的芯线数，要按通讯，信号及控制系统的实际要求数选取，同时要留有一定数量的备用线数，电缆接地芯线除用作监测接地回路外，不得兼做他用。电缆截面的选择，电缆截面（指主芯线截面）的选择应满足下列要求：电缆正常工作负荷电流应等于会小于电缆允许持续电流；为了保证供电距离最远，容量最大的电动机（如采煤机，输送机等）在重载下起动，要求电动机起动时的端电压不得低于额定电压的75﹪。正常运行时，要求最远处电动机的端电压下降值不超过额定电压的7﹪～10﹪。电缆末端的最小两相短路电流应大于馈电开关（或起动器）整定动作电流值的1.5倍。电缆的机械强度要满足生产的要求。第二节矿井供电管理一、矿井供电的基本要求（一）供电可靠煤矿的某些机械要求供电十分可靠，即要求供电不间断。为了保证对煤矿供电的可靠性，电力网应采用双电源。双电源可以是来自不同的