矿井供电与安全管理

LOGO14February2020工学院机电工程系煤矿机电安全管理第二章矿井供电及安全管理第二章矿井供电及安全管理矿山供电井下用电安全井下电气保护一、煤矿企业对供电的基本要求:供电可靠供电安全有良好的供电质量末端电压、频率、三相电压平衡、波形等§2-1矿山供电有足够的供电能力供电经济二、电力用户的分类1、第一类负荷（一级、Ⅰ类）2、第二类负荷（二级、Ⅱ类）3、第三类负荷（三级、Ⅲ类）电压/kV应用范围35矿井地面变电所受电电压10井上、下高压电机及配电电压6井上、下高压电机及配电电压3.3井下综合机械化采区动力1.14井下综合机械化采区动力0.66井下低压动力0.38地面和小型矿井井下低压动力O.22地面照明0.127井下照明及手持式煤电钻0.036井下设备控制及局部照明0.25直流架线电机车0.55直流架线电机车三、矿井供电电压等级《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。四、煤矿供电系统(一）矿井供电系统1、深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采区距地表100~200m2、浅井供电系统《煤矿安全规程》第四百四十一条矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性。10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。《煤矿安全规程》第四百四十二条对井下各水平中央变（配）电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。主要通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房，应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；受条件限制时，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。本条上述供电线路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。本条上述设备的控制回路和辅助设备，必须有与主要设备同等可靠的备用电源。《煤矿安全规程》第四百五十条矿井必须备有井上、下配电系统图，井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面辐射示意图，并随着情况变化定期填绘。图中应注明：（一）电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。（二）每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。（三）馈出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值。（四）线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。（五）保护接地装置的安设地点。（二）采区供电系统采区变电所高、低压接线方式图2－2单电源进线接线方式（－）图2－3单电源进线接线方式（二）图2－4双电源进线接线方式（一）图2－5双电源进线接线方式（二）图2－6典型低压供电系统图图2－7用移动电站供电的接线方式综合机械化采掘工作面的供电掘进工作面供电的特殊要求“三专”：专用变压器、专用开关、专用线路“两闭锁”：风电闭锁与瓦斯电闭锁(a)面两台局部通风机(b)两面各一台局部通风机图2－8“三专”供电系统示意图一、触电的的危险性及预防（一）、触电的危险性1）电击2）电伤§2-2井下用电安全（二）、造成人触电危险的主要因数1）流过人体的电流的大小2）触电时间的长短3）触电电压的高低4）人体电阻5）电流频率极限安全电流：30mA.s井下人体电阻：1000Ω（三）、触电的一般预防方法1、供电系统结构及保护要合理①井下配电变压器及向井下供电的变压器或发电机，中性点禁止直接接地。②井下电气设备必须有保护接地。③井下变电所的高压馈电线及井下低压馈电线，应装设漏电保护装置。④供电系统应有完善的过电流保护装置。2、防止人身接触或接近带电导体①将电气设备的裸露带电部分安装在一定高度，或围以遮拦。如电机车架空导线的高度从轨道平面算起，井下不得低于2米，井底车场不得低于2．2米。②井下各种电气设备的导电部分都必须封闭在坚固的外壳中，并在操作手柄和盖子之间设置机械闭锁装置，保证电气设备接通电源后不能打开盖子，盖子打开后，不能接通电源。井下电缆敷设应符合《规程》规定，电缆破损必须及时更换或进行冷、热补。电缆连接须经隔爆接线盒，坚决消灭“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头。③各变（配）电所的入口或门口都悬挂“非工作人员，禁止入内”警示牌；无人值班的变（配）电所，必须关门加锁，井下硐室内有高压电气设备时，入口处和室内都应在明显地点加挂“高压危险”警示牌。3、降低使用电压对人员经常接触的电气设备，采用降低的工作电压。例如井下照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，都不应超过127V，控制回路电压不应超过36V等。4、严格遵守各项安全用电作业制度①井下不得带电检修、搬迁电气设备。检修或搬迁前，必须切断电源，并用同电源电压相适应的验电笔检验；检验无电并对地放电后，才允许检修或搬迁。放电前必须先检查周围环境的瓦斯，只有当其巷道风流中的瓦斯浓度在1％以下时，方可将导体对地完全放电。②在切断电源后，应将开关操作手柄闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”的警示牌。只有执行这项停电操作的工作人员，才有权取下此牌并送电。即在进行停送电操作时，必须严格执行谁停电就由谁送电的停送电制度，中间不得换人。严禁采用约时停送电。③非专职或值班电气人员，不得擅自操作电气设备；操作高压电气设备主回路时、操作人员必须戴绝缘手套，穿电工绝缘靴或站在绝缘台上；操作千伏级电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿电工绝缘靴。④127V手持式电气设备的操作手柄和工作人员必须接触的部分，应有良好绝缘。⑤电工必须经过培训，持证上岗。严禁非电气作业人员操作或摆弄电气设备。严禁醉酒上岗，疲劳上岗。1、中性点直接接地系统存在的问题二、中性点不直接接地系统2、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。3、中性点不接地系统存在的问题地面低压供电系统为什么要采用中性点直接接地系统？短路故障的危害及其预防过负荷故障的危害及其预防断相故障的危害及其预防三、电气火灾及其预防一、电气保护装置的任务二、井下电气保护的类型1）过电流保护。包括短路保护、过流（过负荷）保护。2）漏电保护。包括选择性和非选择性漏电保护、漏电闭锁。3）接地保护。包括局部接地保护、保护接地系统。4）电压保护。包括欠电压保护、过电压保护。5）单相断线（断相）保护。6）风电闭锁、瓦斯电闭锁。7）综合保护。电动机综保和煤电钻（照明）综保等。“三大保护”§2-3井下电气保护三、对电气保护装置的要求1、选择性2、快速性3、灵敏性4、动作可靠性DZ(2)minmIIKd保护范围末端最小两相短路电流短路保护装置一次动作电流值对于主保护Kr≥1.5；对于后备保护Kr≥1.2；对于熔断器保护Kr≥1.5；四、矿井低压电网电流保护1、井下低压电网短路电流计算（1）公式法LrR0l或：ALRscl井下电缆的平均电抗。高低压电缆均取x0=0.081Ω井下变压器的阻抗计算b22sbSUvZ2b2T,NbSUpR2b2bbRZX变压器二次额定电压kV变压器短路电压百分数变压器短路损耗（铜损）W22p)2(d)X(R)(2UI)3(d)2(d866I.0I2b2b1RRKRR2b2b1XXXKXXX系统电抗XXx2pXSUXbr2pXSUX已知电源母线上的短路容量已知电源线出口断路器的断流容量22p)3(d)X()R(3UI三相短路电流与两相短路电流关系：三相短路电流与两相短路电流：用表格法计算短路电流的步骤：1）选定短路计算点。2）绘制等值计算图。3）求出各段电缆换算长度。4）求短路点至变压器二次侧的全部电缆总换算长度。5）查表求出该点两相短路电流。算出三相短路电流。（2）图表法)(LfIdLKLhh该段电缆的实际长度电缆截面（mm2）4610162535507095换算系数11.978.114.753.011.911.371.000.370.53附表1变压器二次侧额定电压为400V及690V，两相短路电流计算表钢芯电缆的换算长度LH（m）变压器二次侧额定电压为400（V）变压器二次侧额定电压为690（V）KS型变压器容量（kVA）KSJ-2型变压器容量（kVA）KSJ-2型变压器容量（kVA）5010018032050751001351802403205075100135180240320010802164389569201328197526603570475063308450763115315322060274036504870101068210537106400129219202562339044505828757075911411511203026903546470020105020503540587012621860246032304160535067907541131149220002622345245303010351990336053801234181023703070390049306090748111914731965256233604370401020193531904950120217602285292036504530549074411081454193025053262421050100518803040455011721705220027903430419049807381096143519052450316840606099018302890420011481660211526703220389345407341086142018652395308039207097517762750389011201610204025303040362041707291077140118332342300037708096017302630363010981565196524202873337038407251065138418002310291036309094516752510338010721525190023202723315035657201052136617752245282635051009321630239031701045148518402215258529703315715104313481745220027503380例：资料如图2.14所示，计算出d1点的两相短路电流（用图表法）。图2.14短路计算电路图L1h＋L2h＝600＋286.5＝886.5（m）③查附表1、附表2可知d1点的两相短路电流为＝681（A）④该点的三相短路电流为＝1.15＝783（A）)2(1dI)3(1dI)2(1dI解：①L1的换算电缆长度为L1h＝600m，属于标准截面电缆。L2的换算电缆长度为L2h＝150×1.91＝286.5（m）②d1点至变压器之间的电缆换算长度之和为2.低压电网过流保护装置的整定（1）熔断器额定电流的选择（2）熔体