煤矿供电系统及电气安全讲座

1煤矿供电系统及电气安全讲座万利一矿2主要内容现代化矿山供电系统基础1煤矿供配电系统基本原理2煤矿供电系统运行过程中出现的典型问题、解决方案与案例剖析34最新版《煤矿安全规程》电气部分解读3基础知识4矿井供电环境5矿井供电环境矿山企业井下的工作环境是最具特殊性的。由于环境条件恶劣和属于易燃易爆场所，故井下的负荷特性，电气设备的供电系统都和地面有较大的差异，并对安全供电与保护有更高的要求。除一般电气故障与保护外，还有其特殊的电气故障，如：静电危害，漏电故障，杂散电流等。煤矿供电环境特殊6矿井供电环境的特点对供电可靠性要求高空间狭窄、潮湿电气设备需要经常移动易燃易爆环境……7矿井供电基本要求8安全性优质性可靠性经济性9基本要求在生产过程中，发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸、火灾等重大事故。1安全性10基本要求供电系统不间断供电的可靠程度。供电一旦中断，影响生产，而且可能使设备损坏，甚至发生人员伤亡事故，严重时会造成整个矿井的毁坏。不同负荷对供电的可靠性要求不同。2可靠性11基本要求电能的电压、频率、波形等质量指标要达到一定的技术标准。3优质12基本要求供电系统在运行中尽量减少损耗、提高效率，尽量降低供电系统的基本建设和维护费用。此外，在设备的选型上应尽量选用低能耗、功率因数高的节能产品。4经济性13矿井供电电压等级14交流电36V及以下：井下电气设备的控制回路、局部照明127V：井下照明及手持式电气设备、矿井提升信号等220V：矿井地面照明380V：地面动力660V：井下采区低压动力、地面选煤厂动力3kV、1140V：井下综采工作面3、6、10kV：井下供配电电压、大型矿井固定设备动力用电35、110kV：高压输电线路15直流电2.5V：碱性矿灯4V：酸性矿灯220、110V：地面变电所二次回路250、500V：架线电机车电源电压750V、1500V：露天煤矿工业电机车16最新版《煤矿安全规程》电气部分解读第九章：电气部分，六节，共52条款17«煤矿安全规程»的有关规定主要条款：一般规定---13个条款电气设备与保护---7个条款井下机电设备硐室---6个条款井下电缆---7个条款照明，通信和信号---9个条款井下电气设备保护接地----6个条款井下电气设备、电缆的检查、维护和调整---4个条款2020/7/1418一般规定19«煤矿安全规程»的有关规定第440条煤矿地面、井下各种电气设备、电力和通信系统的设计、安装、验收、运行、检修、试验以及安全等工作，可参照有关部门的规程执行；遇有与本规程相抵触的，应按本规程执行。20«煤矿安全规程»的有关规定第441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（不含60000t）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、提升等要求，并保证主要通风机在10min内可靠启动和运行。备用电源应有专人负责管理和维护，每10天至少进行一次启动和运行试验，试验期间不得影响矿井通风等，试验记录要存档备查。21«煤矿安全规程»的有关规定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。若一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性和可靠性。带电备用电源的变压器宜热备用；若冷备用，必须保证备用电源能及时投入正常运行，保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行。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。22«煤矿安全规程»的有关规定第442条对井下变（配）电所[含井下各水平中央变（配）电所和采区变（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。向局部通风机供电的井下变（配）电所应采用分列运行方式。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。向煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井自救系统供风的压风机、井下移动瓦斯抽放泵应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路。23«煤矿安全规程»的有关规定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。24«煤矿安全规程»的有关规定第443条严禁井下配电变压器中性点直接接地；25«煤矿安全规程»的有关规定第448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。26«煤矿安全规程»的有关规定第449条井下低压配电系统同时存在2种或2种以上电压时，低压电气设备上应明显地标出其电压额定值。27电气设备和保护2020/7/1428«煤矿安全规程»的有关规定第453条井下电力网的短路电流不得超过其控制用的断路器在井下使用的开断能力，并应校验电缆的热稳定性。非煤矿用高压油断路器用于井下时，其使用的开断电流不应超过额定值的1/2。第454条硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。40kW及以上的电动机，应采用真空电磁起动器控制。29«煤矿安全规程»的有关规定第455条井下高压电动机、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。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。30«煤矿安全规程»的有关规定第456条井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置；必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须正确选择熔断器的熔体。必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够启动。31«煤矿安全规程»的有关规定有关整定细则规定：电磁式过电流继电器，kr≥1.5；熔断器保护，kr≥4~7；电压为380V、660V，熔体额定电流100A及以下时，取kr=7；熔体额定电流125A时，kr=6.4；熔体额定电流160A时，kr=5；熔体额定电流200A及以上时，kr=4；电压为127V时，kr一律取4。32«煤矿安全规程»的有关规定第457条矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。33«煤矿安全规程»的有关规定每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置。每班使用前，必须对煤电钻综合保护装置进行1次跳闸试验。34«煤矿安全规程»的有关规定解读：1防止人体触电的极限安全电流值30mA·s远远小于引爆瓦斯、煤尘的极限安全电流。电网额定电压V127220380660安全火花电流A1.在线电压下2.在相电压下-0.240.41-0.140.24-0.080.14-0.050.08极限安全火花电流值35«煤矿安全规程»的有关规定2人体触电电流漏电保护基本参数kk额定电压/V单相漏电动作电阻值/三相漏电动作电阻值/经1电阻单相接地动作时间/ms网路电容为0.22-1.0时相补偿效率，/%3803.510.5≤100≥606601133≤8011402060≤50k36«煤矿安全规程»的有关规定第458条直接向井下供电的高压馈电线上，严禁装设自动重合闸。手动合闸时，必须事先同井下联系。井下低压馈电线上有可靠的漏电、短路检测闭锁装置时，可采用瞬间1次自动复电系统。37井下电气设备保护接地38«煤矿安全规程»的有关规定第482条电压在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、构架，铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。第483条接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2欧姆。每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1欧姆。39«煤矿安全规程»的有关规定第484条所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。主接地极应在主、副水仓中各埋设1块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。在钻孔中敷设的电缆不能与主接地极连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得超过2。40«煤矿安全规程»的有关规定第485条下列地点应装设局部接地极：(一)采区变电所(包括移动变电站和移动变压器)。(二)装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。(三)低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。(四)无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷(胶带运输巷)以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。(五)连接高压动力电缆的金属连接装置。41«煤矿安全规程»的有关规定局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6m2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。42«煤矿安全规程»的有关规定第486条橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作他用。43煤矿供配电系统基本原理44深井供电系统浅井供电系统45深井供电系统适用于：煤层埋藏较深大于150m、井下涌水量大及井田范围较大的矿井。三级供电方式：地面变电所、井下中央变电所、采区变电所。46浅井供电系统适用于：煤层埋藏较浅小于150m、井下涌水量不大，井田范围较小的矿井或小井群。二级供电方式：地面变电所、采区地面变电所。低压电缆从井筒或从地面钻孔送到井下配电所。矿井供电系统不限于以上2种，在实际工作中应根据矿井具体条件考虑。但无论采用哪种供电方式，都必须符合供电可靠、安全和经济的原则。47浅井供电系统48将井下各用电设备分区，分别由地面变电所通过井筒或钻孔供电。井下不设中央变电所，把地面变电所的380(660)V低压电能直接通过电缆经井筒送到井底车场配电所，供给车场动力及照明使用。采区供电：由地面变电所的架空线将高压电能送到采区地面变电所后，再经钻孔将高压电缆穿管送到采区变电所，降压后再供给采掘动力设备；或直接供给采区地面高压变电所，降压后经钻孔直接把低压电缆穿管送到采区配电所。优点:减少了硝室的开拓量;减少了电缆、高压设备;减少了高压触电的危险,简单、经济。4950深井供电系统51矿井地面变电所井下中央变电所采区变电所移动变电站综采工作面配电点521、矿井地面变电所包括：地面总变电所、各类车间变电所(1)矿井地面变电所全矿供电的总枢纽，它担负着受电、变电及配电的任务，也称为降压站。一般设在负荷中心受电电压：35~110kV独立双电源供电531、矿井地面变电所煤矿地面总变电所主接线图541、矿井地面变电所(2)各类车间变电所55深井井下供电系统2020/7/1456(3)井下中央