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下一页总目录章目录返回上一页煤矿供电系统•2011年5月下一页总目录章目录返回上一页电力是煤矿企业生产的主要能源，由于井下特殊的环境，为了减少井下自然灾害对人身和设备的危害，这就要求我们对煤矿企业采取一些特殊的供电要求和管理方法。作为一个煤矿企业的技术人员都应该知道具体的详细情况。本任务从煤矿井下特殊的环境入手，进一步分析煤矿企业对供电电源和电压的基本要求、负荷类型和供电接线方式等，包括井下和地面煤矿的供电系统。电工是特殊工种，又是危险工种。首先，其作业过程和工作质量不但关联着其本身的安全，而且关联着他人和周围设施的安全，电工工作点分散、工作性质不专一，不便于跟班检查和追踪检查。因此，煤矿电气相关工作人员必须掌握必要的电气安全技能，必须具备良好的电气安全意识。下一页总目录章目录返回上一页第二章煤矿供电系统知识要点：1.井下特殊的环境；2.煤矿企业对供电的基本要求；3.电力负荷的分类；4.电力系统中性点的运行方式；5.电力系统额定电压等级；6.电力网各种结线方式分类。7.井下局部通风机的供电下一页总目录章目录返回上一页9．井下如发生全部停电事故，超过一定的时间后，可能发生采区或全井被淹的重大事故。同时井下停电停风后，还会造成瓦斯积聚，引起瓦斯和煤尘爆炸危险。由于存在以上特殊条件，因此在考虑煤矿井下供电系统时，除必须严格遵守煤炭部颁发的《煤矿安全规程》及《煤炭工业设计规范》中有关的规定外，还应注意安全可靠、经济合理性。一、井下特殊环境1．煤矿井下的空气中含有瓦斯及煤尘，在其含量达到一定量时，如遇到电气设备或线路产生电弧、电火花和局部高温时，就会燃烧和爆炸。2．井下采掘工艺需要用电雷管，电气设备对地的漏泄电流可能会将电雷管引爆。3．井下硐室、巷道、采掘工作面等需要安装电气设备的空间都比较狭窄，对电气设备的体积应受到一定限制，且使人体接触电气设备的机会较多，容易发生触电事故。4．井下由于岩石和煤层的压力，常会发生冒顶和片邦事故，使电气设备(特别对电缆)很容易受到这些外力的砸、碰、挤、压。5．井下空气比较潮湿，湿度一般在90％以上，并且机电硐室和巷道经常有滴水及淋水，使电气设备很容易受潮。6．井下有些机电硐室和巷道的温度较高，因而使井下电气设备的散热条件较差。7．采掘工作面的电气设备移动频繁，且经常启动。生产中由于受自然条件变化的影响，使用电设备的负荷变化较大，有时会产生短时过载。8.由于井下地质条件发生变化，及雨季期间，井下有发生突水事故的可能，其出水量往往为正常涌水量的几倍甚至几十倍。一旦突然出水，要求排水设备迅速开动，以保证矿井安全。此时应有足够大的供电系统，以保证全部排水设备正常工作。下一页总目录章目录返回上一页二、煤矿企业对供电的基本要求1.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。2.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。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。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。下一页总目录章目录返回上一页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。3.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，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。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%UN下一页总目录章目录返回上一页负荷分类的目的：确保一类负荷供电不间断，保证二类负荷用电，考虑三类负荷供电。三、电力负荷的分类（依据重要性进行分类）1.一类负荷（一级负荷）1）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。2）举例：主排水泵、立井提升机、通风机、瓦斯泵等。3）供电要求：两个独立电源供电。2.二类负荷（二级负荷）1）定义：凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷。2）举例：井下采、掘工作面、机电运输、地面生产系统等。3）供电要求：两个独立电源供电或专线。3.三类负荷（三级负荷）1）定义：指除一、二类负荷以外的其它负荷。2）举例：学校宿舍、地面附属车间及矿山机修厂等。3）供电：单回路供电、多负荷共用一条输电线路。下一页总目录章目录返回上一页１．电力系统中性点的运行方式决定了单相接地后的运行情况，供电可靠性、保护方法及人身安全等问题。２．中性点运行方式１）中性点不接地系统（1）中性点不接地系统（见图1-5）（2）优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，提高供电的可靠性；且接地电流小；缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高3倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短。应对措施：A．限时：单相接地时间不应超过0.5～2h；井下要求立即断电。B．装设绝缘监视、接地保护装置。C．转换线路。（4）单相接地电容电流：架空线路：IE1=UL/350，电缆线路：IE2=UL/10;I=IE1+IE2当单相接地电容电流：3～10kV电网约为30A，2～63kV（35kV）电网约为10A时，易产生断续电弧。断续电弧将在电网产生L、C震荡，在系统中产生（３～４）Ｕe的过电压，可能使绝缘薄弱处击穿，造成短路故障。（3）适用范围：A.煤矿井下四、电力系统中性点的运行方式下一页总目录章目录返回上一页（1）中性点接地电容电流超过限度时，可采用中性点经消弧线圈接地系统。（2）接法（图1-7）。（3）消弧线圈的结构、工作状态。结构：消弧线圈是一个有铁心的可调电感线圈，有5～9个插头，可调节匝数，减小间隙。线圈电阻很小，感抗很大，可看成纯２）中性点经消弧线圈接地系统电感元件。工作状态：工作在补偿状态。若消弧线圈的感抗调节合适，将使接地电流降到很小，达到不起弧的程度。（4）优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，单相接地时，运行不允许超过２h，提高供电的可靠性。缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高3倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。下一页总目录章目录返回上一页（1）引入：介绍接线方法（图1-8）。（2）优缺点：（对应中性点不接地）优点：单相接地时，其他两相对地电压不会升高。接地电流大，提高了保护装置的可靠性。缺点：单相接地时，构成短路，电流大（称为大接地电流系统）。（3）适用：A．110kV及以上电压等级的电网上（绝缘只按相电压考虑）。B．地面380/220V三相四线制供电系统，获得两种电压等级。3）中性点直接接地系统下一页总目录章目录返回上一页电压(kV)用途供电电压等级的确定供电受电0.0360.036井下电气设备的控制回路与局部照明线路电压高低与输送功率和距离有关。在确定供电电压时，应将两种可用的电压方案，作经济比较。当经济指标相差不大时，应优先采用等级较高的方案。对单回路输电架空线电压等级的确定，可参考下式估算：U=5.5千伏0.1330.127井下照明及手持式电钻0.230.22矿井地面照明0.400.38地面及井下低压动力0.690.66井下采区低压动力1.21.14井下综合机械化采区低压动力3.153井下综合机械化采区低压动力6.36井上下高压电动机及配电电压10.510井上下高压电动机及配电电压38.535矿区内部的配电电压五、煤矿常用交流电压等级及用途1006.0PL下一页总目录章目录返回上一页２）干线式电网（图1-3）（１）分类：单回路、双回路。（２）优，缺点；（相对于放射式的优缺点）优点：总线路短、节资。缺点：用户相互影响、可靠性低、保护整定误差大。使用对象：单回路干线式一般使用三类负荷供电，如居住区、宿舍楼，双回路干线式一般使用二、三类负荷供电。六、电力网各种结线方式分类。2.电力网的结线方式1）放射式电网（图1-2）.（１）分类：单回路、双回路。（２）主要优点：优点：线路独立、可靠性高、继电保护整定简单。缺点：总线路长、不经济。（３）适用：负荷容量大或孤立的重要用户1.电力网的分类１）电力网：由变电所及各种不同电压等级的输电、配电线路组成。２）任务：输电配电。３）分类：以电压高低、负荷性质、线路结构和中性点运行方式来进行分类。下一页总目录章目录返回上一页３）环式电网（图1-4）（１）分类：开环、闭环。（２）优缺点：优点：总设备少，投资小，可靠性高；缺点：负荷容量相差太大时不经济，继电保护整定复杂。（３）适用对象：负荷容量相差不太大，彼此之间相距较近，而离电源都较近，且对供电可靠性要求较高的重要用户。下一页总目录章目录返回上一页（1）低瓦斯矿井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；注：低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机供电要求达到“二专”（专用开关和专用线路）；（2）高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井掘进工作面的局部通风机必须采用双电源供电。注：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井掘进工作面的局部通风机供电要求达到双电源供电，且主供电电源应达到“三专”（专用变压器、专用开关和专用线路）；备用电源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。七、井下局部通风机的专用供电问题：下一页总目录章目录返回上一页3）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切断该区域内全部非本质安全型电气设备的电源。注：（1）在实际应用中，有些矿井（特别是一些小型矿井）的掘进工作面之所以频繁发生停风、瓦斯超现和积聚现象，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[2005]457）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（CO2）突出矿井掘进工作面的局部通风机必须双电源供电。（贵州[2008]83）并要求运行风机和备用风机自动切换。确保局部通风机供电的可靠性、连续性。下一页总目录章目录返回上一页根据煤矿负荷的大小，分布特点及内部环境特点等因素进行综合分析，经技术经济比较后确定地面变电所与井下变电所的位置及变电所设备的布置。分析煤矿各生产机械的分布情况，以及对供电电源的要求、安全保护要求，确定结线方式，进一步确定地面变电所与井下变电所的位置及变电所设备布置方案。八、变电所位置确定及设备布置下一页总目录章目录返回上一页1）接近负荷中心；2）节约用地；3）进出线方便；4）变电所所址有适宜的地质条件；5）交通方便；6）周围环境清洁。1.输电电压的选择矿井用电负荷和用电点确定后，接着需要确定的是矿井的输电电压。矿井电压在某些情况下是比较容易选择的，而在某些情况下不进行方案比较就很难确定，而这些比较又往往与供电系统、变电所位置和数量有关。当方案比较经济差异不大时，在设计中应尽可能采用高一级的电压，使高电压深入用户，以节省电耗，给系统发展留有适当的余地，保证电能的质量和安全经济地送电。2.变电所所址选择3.送电范围的划分下一页总目录章目录返回上一页4.矿井用电负荷的分级用电负荷的等级，是选择矿区供配电系统的主要依据之一。按照可靠性的要求，矿井用电负荷一般分为三级。1）一级负荷(1)矿井主要扇风机。(2)升降人员的立井提升机。(3)有淹没危险的井