矿井供电设备及井下供电安全

第一节  矿井供电系统

【板书】

矿井地面变电所

井下中央变电所

矿井供电系统

采区变电所

工作面配电点

一、煤矿企业对供电的基本要求

（1）供电安全。煤矿井下存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大灾害，自然条件恶劣，生产环境复杂，容易发生触电、爆炸等恶性事故。因此必须严格遵守《煤矿安全规程》的规定，采取防爆、防触电、防潮、各种电气保护等一系列措施，确保煤矿供电安全。

（2）供电可靠。煤矿供电中断，不仅影响产量，而且会因为停电而停止通风、排水，从而引发爆炸、水等各类重大事故的发生，危及生命财产的安全，与时甚至毁掉整个矿井。因此，要求煤矿供电可靠，在如何情况下都必须保证提供一部分的电能，确保矿工及矿井的安全。

（3）供电技术合理。技术合理性也指保证供电质量好，即供电的电压、频率及谱波成分达到一定的技术标准。电压波动范围不超过额定值的±5%。

（4）供电经济。由于煤矿电气设备耗电量恒大、输电功率大，如果设计不合理会造成许多电能的浪费。因此，在保证安全、提高供电质量的前提下，力求优化供电系统，合理选型，以保证供电的经济性。

二、电力负荷的分类

（1）煤矿电力负荷按用户重要性和中断供电，会造成人员伤亡、重大设备损坏，产生巨大经济损失，所以要求供电必须可靠。如主要通风机、主要提升机、主要排水设备等。

（2）第二类负荷。如果中断供电，会严重减少产量，造成重大经济损失，应尽量保证可靠供电。如压风设备、采区变电所等。

（3）第三类负荷。中断供电对生产无直接影响，也不会造成特别大的经济损失。

根据对煤矿电力负荷的分类，当供电系统出现故障或检修，需要限制用电负荷时，就能分轻重缓急，停止对第三级负荷的供电，对第二类负荷全部或部分供电，确保对第一类负荷的安全供电。

三、矿井供电电压等级

为了保证煤矿井下供电安全，《煤矿安全规程》对井下各级电压等级进行了具体的规定。据《煤矿安全规程》第448条规定，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：

（1）    高压，不超过10 000V。

（2）    低压，不超过1 140V。

（3）    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。

（4）    远距控制线路的额定电压，不超过36V。

（5）    采区电气设备使用3 300V供电时，必须制定专门的安全措施。

四、矿井供电系统的类型

根据矿井的井田范围、煤层深度和地质条件，矿井供电系统分为深井供电系统和浅井供电系统。煤层厚度大于150  m时应采用深井供电系统，小于150m时应采用深井供电系统，小于150m时应采用浅井供电系统。

五、变压器中性点的运行方式

1.变压器中性点

变压器接入三相正弦交流电是按正弦规律随时间作周期性变化的电量，其最大值、角频率、初相角称为正弦交流电的三要素。三相正弦交流电则是频率相同、最大值相等、相位互差120?的三个交流电。各相电压相等且对称即Ua=Ub=uc。各相对地的绝缘电阻等相即ra=rb=rc,可看成是星型负载。

2.变压器中性点的运行方式

变压器中性点直接接地，变压器中性点不接地和变压器中性点采用灭弧线圈接地。

3.变压器中性点直接接地的危害

（1）人体触及一相带电体。在中性点直接接地时，人触及一相带电体时，通过人身的触电电流远远大于通过人身的安全电流（30mA）,是非常危险的。

（2）电网一相接地。在变压器中性点直接接地系统中，一相接地即为单相短路，必将产生接地短路电流及电弧，如果接替周围瓦斯浓度在爆炸的浓度范围内，则会引起瓦斯爆炸，造成更为严重的恶性事故。

《煤矿安全规程》第443条规定：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动机直接向井下供电。

4.变压器中性点不接地运行方式

变压器中性点不接地系统中必须同时考虑电网电容和绝缘电阻的共同影响，采取必要的安全措施。

5．变压器中性点采用消弧线圈接地]

变压器中性点采用消弧线圈接地是通过消弧线圈产生感性电流来补偿电网电容电流的。《煤矿全规程》第457条规定：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。

六、井下中央变电所

1. 井下中央变电所的位置

井下中央变电所一般设在井底车场附近、负荷的中央，与水泵房相连。

2. 井下中央变电所的配电范围

（1）各采区变电所。

（2）主排水泵房的高压电动机。

（3）井下电机车需要的交流设备。

（4）井下中央变电所通过动力变压器将高压6KV降低到660V（或380V），向井底车场及其附近巷道的低压动力设备供电。

3. 井下中央变电所的设备

高压配电装置、动力变压器、低压馈电开关、低压电磁启动器，检漏继电器，照明、信号综合保护装置及照明灯具等。动力变压器至少有两台，保证供电的可靠性、安全性。

七、采区供电

1. 采区变电所的功能

采区变电所是采区用电的中心，是将搞电压变为低电压，并分配到本采区所有采掘工作面及其他用电设备；同时采区变电所还将部分高压直接分配给本采取的移动变电站。

2. 采区变电所接线方式

（1）采区变电所高压接线方式、

① 单电源进线。无高压出线且变压器不超过两台的采区变电所，可设电源进线开关。有高压出线的采区变电所，设电源进出线开关。

② 双电源进线。一般用于综采工作面或接有下排水设备的采区变电所。

（2）采区变电所低压接线方式。

每台变压器的低压侧都装有1台自动馈电开关作为总开关，并且配有漏电保护装置。对于大容量采区变电所，低压侧总馈电开关都采用真空自动馈电开关，将漏电保护和其他保护共同形成一个综合保护插件。

《煤矿安全规程》第455条规定：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、

3. 综采工作面供电系统

井下采煤工作面供电方式主要有干线式、辐射式、混合式和移动变压器等。

（1）综采工作面对供电系统的要求：

① 综采工作面各生产机械宜采用辐射式单独电缆供电。

② 刮板输送机由多台电动机驱动，容量都不太大时，可以采用干线式供电；容量都较大时，可以采用辐射式单独供电。

③ 采用移动变电站。移动变电站一般设置在工作面平巷，距工作面150～300m，工作面每推进100～200m，移动变电站就向前移动一次，保持低压供电距离不超过500m。

④ 力求减少电缆的长度，减少电缆的截面积。

⑤ 综采工作面照明灯间距不得大于15m。

（2）综采工作面供电系统的组成：

① 6KV高压系统。由高压隔爆配电箱、移动变电站、高压屏蔽电缆等组成。

② 1140KV低压系统。由低压馈电开关（设有漏电、过流、短路保护装置）、真空电磁启动器、低压屏蔽电缆等组成。

八、工作面配电点

1. 配电点的设备组成

低压配电开关、电磁启动器等。

2. 配电点的位置

一种是将开关设备安装在工作面平巷壁的专用巷道，一般距工作面50～100m；另一种是将开关设备等装在移动变电站平车上，在运输槽一侧敷设轨道，平车随着工作面的推进而移动。

【讲述】变压器中性点的运行方式

【设问】煤矿常用电压等级

【分析】采区供电的方式

【小结】通过本节的学习学员掌握了矿井供电的类型、工作地点及工作方式

第二节  井下供电安全

【板书】一、《煤矿安全规程》对井下供电的要求

（1）《煤矿安全规程》第442条规定：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449条规定：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。

《煤矿安全规程》第450条规定：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、电机车等线路平面敷设示意图，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。

《煤矿安全规程》第451条规定：电气设备不应超过额定值运行。

井下防爆电气设备变更额定值使用和进行技术改造时，必须经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验合格后，方可投入运行。

《煤矿安全规程》第458条规定：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。

二、《煤矿安全规程》对机电硐室的要求

《煤矿安全规程》第460条规定：永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备硐室，应砌碹或用其他可靠的方式支护。采区变电所应用不燃性材料支护。

硐室必须装设向外开的防火铁门。铁门全部敞开时，不得妨碍运输。铁门上应装设便于关严的通风孔。装有铁门时，门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的开闭。

从硐室出口防火铁门起5m内的巷道，应砌碹或用其他不燃性材料支护。硐室内必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材。

井下中央变电所和主要排水泵房的地面标高，应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的底板标高高出0.5m。

《煤矿安全规程》第461条规定：采掘工作面配电点的位置和空间必须能满足设备检修和巷道运输、矿车通过及其他设备安装的要求，并用不燃性材料支护。

《煤矿安全规程》第462条规定：变电硐室长度超过6m时，必须在硐室的两端各设1个出口。

《煤矿安全规程》第463条规定：硐室内各种设备与墙壁之间应留出0.5m以上的通道，各种设备相互之间，应留出0.8m以上的通道。对不需从两侧或后面进行检修的设备，可不留通道。

《煤矿安全规程》第464条规定：带油的电气设备必须设在机电设备硐室内。严禁设集油坑。

硐室不应有滴水。硐室的过道应保持畅通，严禁存放无关的设备和物件。带油的电气设备溢油或漏油时，必须立即处理。

《煤矿安全规程》第465条规定：硐室入口处必须悬挂“非工作人员禁止入内”字样的警示牌。硐室内必须悬挂与实际相符的供电系统图。硐室内有高压电气设备时，入口处和硐室内必须在明显地点悬挂“高压危险”字样的警示牌。

采区变电所应设专人值班。无人值班的变电硐室必须关门加锁，并有值班人员巡回检查。

硐室内的设备，必须分别编号，标明用途，并有停送电的标志。

《煤矿安全规程》第473条规定：井下下列地点必须有足够的照明：

（一）井底车场及其附近。

（二）机电设备硐室、调度室、机车库、爆炸材料库、候车室、信号站、瓦斯抽放泵站等。

（三）使用机车的主要运输巷道、兼作人行道的集中带式输送机巷道、升降人员的绞车道以及升降物料和人行交替使用的绞车道，其照明灯的间距不得大于30m。

（四）主要进风巷的交岔点和采区车场。

（五）从地面到井下的专用人行道。

（六）综合机械化采煤工作面，照明灯间距不得大于15m。

地面的通风机房、绞车房、压风机房、变电所、矿调度室等必须设有应急照明设施。

《煤矿安全规程》第478条规定：主副井绞车房、井底车场、运输调度室、采区变电所、上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室和采掘工作面，应安装电话。井下主要水泵房、井下中央变电所、矿井地面变电所和地面通风机房的电话，应能与矿调度室直接联系。

井下电话线路严禁利用大地作回路。

三、触电的危害及防治措施

（一）触电的概念及分类

1. 触电的概念

人触及带电体或触及因绝缘损坏而带电的电气设备金属外壳，或接近高压带电体而称为带电体

三、触电的危害及防治措施

（一）触电的概念及分类

1. 触电的概念

人触及带电体或触及因绝缘损坏而带电的电气设备金属外壳，或接近高压带电体而成为电流通路的现象称为触电。

触电是事故，在煤矿井下，由于空气潮湿，空间狭窄，照明不足，电气设备容易被砸、压而使绝缘损坏，因而容易发生触电事故。

2. 触电的分类

电击，触电电流对人体内部组织的损伤；

电伤，电流的热效应、化学效应和机械效应对人造成的伤害。

3.触电的方式

单相触电— 当人体直接接触带电体设备的一相，电流通过人体流入大地。

两相触电— 人体同时接触带电设备或线路中的两相导体，或在高压系统中，人体同时接近两相带电导体，发生电弧放电，电流从一相导体通过人体流入另一相导体，构成一个闭合回路。

跨步电压触电— 当电气设备发生接地故障，接地电流通过接地体向大地流散，在地面上形成电位分布时，若人在接地点周围行走，其两脚之间的电位差，就是跨步电压。

（二）安全电流

1. 安全电流

对于任何供电系统，必须保证当发生人员触电时，触电电流不得大于30mA，否则必须设置触电保护装置。

2. 安全电压

安全电流与人体电阻的乘积称为安全电压。有高度危险的条件下，安全电压采用36V。

五、杂散电流

1. 杂散电流的定义

任何不按指定通路而流动的电流。在井下变压器中性点不接地的供电系统中，当电网三相对地的绝艳电阻、电容不相等时，出现零序电流，从地线或大地经绝缘电阻流回电网，该电流叫交流杂散电流。

2. 杂散电流的安全值

下列地点的杂散电流值应不大于60mA。

① 采区内各巷道中的轨道对总接地网间。

② 采煤工作面内的金属网假顶对总接地网间。

③ 采区内上、下山的轨道与运输大巷连接处的第二道绝缘夹板相间连接的轨道对总接地网间。

④ 掘进工作面的与掘进巷道内任何地点的轨道对总接地网间。

⑤ 掘进巷道的轨道与运输大巷连接处的第二绝缘夹板处的轨道对总接地网。

⑥ 采区煤仓对轨道间。

⑦ 井下爆炸材料库铁门对轨道间。

【讲述】安全用电作业制度

【设问】触电的危害

【分析】杂散电路的防治

【小结】通过本节的学习学员掌握了安全用电作业制动

第三节  三专两闭锁

【板书】瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机应采用“三专”（专用变压器、专用开关、专用线路）供电。

使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证停风后切断停风区内全部非本质安全型电气设备电源。

一、“三专”供电

“三专”供电的作用：通过对掘进工作面局部通风机实行“三专”供电，保证供电的连续性、可靠性，可以不间断地向掘进工作面通风。

二、风电闭锁

风电闭锁是用控制局部通风机的电磁启动器闭锁掘进工作面电气设备的供电，实现先通风后送电，风机停转时，掘进工作面电源也同时被切断。

三、瓦斯电闭锁

瓦斯电闭锁由瓦斯探头、监控系统、断电仪和高压开关构成。

当瓦斯浓度达到1%时，瓦斯监控器发出报警；当瓦斯浓度达到1.5%时，立即切断掘进工作面的电源并闭锁，以免因电火花、机械火花引起瓦斯爆炸。

《煤矿安全规程》第138条规定：采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0％时，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0％时，严禁爆破。

采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5％时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。

采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m³的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。

【讲述】“三专两闭锁”

【设问】“三专两闭锁”

【分析】“三专两闭锁”

【小结】通过本节的学习学员掌握了“三专两闭锁”