煤矿电工学(第一、二章)

1、2022年3月18日星期五1 讲课：苏吉佩讲课：苏吉佩2022年3月18日星期五2第一章第一章 煤矿供电系统煤矿供电系统2022年3月18日星期五3知识点：v煤矿供电系统的基本要求、电力用户的分类v煤矿供电系统的组成、特点和电压等级v地面供电系统v煤矿供电系统技能点：v能看懂煤矿供电系统图v会判断煤矿供电系统中的电力用户分级，能识别各级变电所或配电点的电压等级。2022年3月18日星期五4 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的危害，这

2、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。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，包括类型和供电接线方式等，包括井下和地面煤矿的供电系统。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，

3、而且关联着他人和周围设施的安全，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。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。具备良好的电气安全意识。2022年3月18日星期五5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。一、电力负荷的分类一、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

4、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、提升机、通风机、瓦斯泵、压风机等。 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：两个独立回路供电或专线。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。 2022年3月18日星期五6二、电能质量的指标v 使电压幅值和频率保持在一定允许范围内，并使波形畸变不超

5、过允许值。v 电压幅值允许变化范围：线路额定电压电压允许变化范围35kV及以上5%VN10kV及以下7%VN低压照明+5%VN10%VN2022年3月18日星期五7v 频率变化范围一般为500.2Hzv 电压和频率超出允许范围的危害：影响电力系统的稳定运行，设备运行及出力恶化，生产质量受到较大影响。v 波形畸变：交流电压波形畸变，表示电网含有高次谐波，谐波含量过高，会使继电保护、自动装置、计算机等不能正常工作，所以一般波形畸变不允许超过5%，矿山610kV母线上不允许超过10%。2022年3月18日星期五8三三 煤矿供电的基本要求煤矿供电的基本要求1. 电力负荷对供电的基本要求 1）保证供电的

6、可靠性； 2）保证电能的安全性 3）供电的技术合理性； 4）保证供电系统的经济性。 2022年3月18日星期五92、煤矿企业对供电的基本要求、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

7、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。2022年3月18日星期五103.供电质量：供电质量：v 电压允许偏差电压允许偏差v（实际电压（实际电压-额定电压）额定电压）/额定电压额定电压100%v35kV及以上：及以上：+5%-5%v10kV及以上：及以上：+7%-7%v低压照明用户：低压照明用户：+5%-10%v 电网频率电网频率v标准：标准：50Hzv偏差：偏差：0.2/0.5/0.1v 供电可靠性供电可靠性v全年平均供电时间全年平均供电时间/全年时间全年时间100%2022年3月18日星期五11v 4.供电经济供电经济 v 在保证供电安全、可靠，质

8、量的前提下：在保证供电安全、可靠，质量的前提下：v ）尽量降低基本建设投资）尽量降低基本建设投资; ）尽可能降低设备、）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗材料、有色金属的消耗; ）尽量降低电能消耗和维）尽量降低电能消耗和维修费用等。修费用等。 v 三相电压不平衡度三相电压不平衡度v2%v4%v 波形波形v标准：正弦波标准：正弦波v畸变畸变v谐波谐波2022年3月18日星期五12第二节 电网的种类v 在在电力系统电力系统中，联系发电和用电的设施和设备的统称。中，联系发电和用电的设施和设备的统称。属于输送和分配电能的中间环节，它主要由联结成网属于输送和分配电能的中间环节，它主要由联结成网的送电线

9、路、变电所、配电所和的送电线路、变电所、配电所和配电线路配电线路组成。组成。 通常通常把由输电、变电、配电设备及相应的把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统辅助系统组成的组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。简称联系发电与用电的统一整体称为电力网。简称电网电网。v 电网按照电压的高低和供电范围的大小可分为区域电电网按照电压的高低和供电范围的大小可分为区域电网和地方电网。网和地方电网。v 110kv以下，电压低、范围小、距离短、输送功率小，以下，电压低、范围小、距离短、输送功率小，供本地负荷使用，称为地方网。供本地负荷使用，称为地方网。v 110kv以上，电压高、范围大、距离长、输送功率大

10、，以上，电压高、范围大、距离长、输送功率大，供大型区域变电所使用，称为区域网。供大型区域变电所使用，称为区域网。2022年3月18日星期五13高压电网的分类v输配电电压等级中，6、10、20千伏为中压，35、110、220千伏为高压，330、500、750千伏为超高压，直流800、交流1000千伏及以上为特高压。 电力网的分类低压（1kV以下）高压（3330kV）超高压（3301000kV）特高压（1000kV）2022年3月18日星期五141. 1. 接地的概念接地的概念电气设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接，称之为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地体， 连接接地体和电气设

11、备接地部分的导线称为接地线。接地线和接地体合称为接地装置。 第三节 地面供电系统2022年3月18日星期五152. 2. 接地的种类接地的种类 工厂供电系统和电气设备的接地按其功能分为工作接地、 保护接地以及重复接地三大类。 1） 工作接地工作接地是为了电力系统和用电设备正常工作而进行的接地, 如变压器、发电机、中性点接地以及防雷接地等都属该类接地。 2022年3月18日星期五162） 保护接地保护接地是为了人身安全、防止间接触电而对设备的外露可导电部分进行的接地，如设备外壳的直接接地，电流、电压互感器二次线圈的接地以及配电屏、控制柜框架的接地等。 我国220/380 V低压配电系统采用的是中

12、性点直接接地运行方式，引出中性线N、保护线PE和保护中性线PEN。中性线N的作用是用来接单相设备，传导三相系统不平衡电流和单相电流并减少中性点偏移；保护线PE的作用是将设备外壳、外露可导电部分连接到电源的接地点去，当设备发生单相接地故障时形成单相短路，使设备或系统的保护装置动作，切除故障设备， 保护人身安全；PEN线具有中性线N和保护线PE的双重功能。 2022年3月18日星期五17保护接地的形式有两种：一种是设备的外露可导电部分经各自的PE线直接接地；另一种是设备的外露可导电部分经公共的PE线或PEN线接地。根据供电系统的中性点及电气设备的接地方式， 保护接地可分为三种不同类型： IT类、T

13、N类以及TT类。 2022年3月18日星期五18（2) TN系统。TN系统是中性点直接接地的三相四线制系统中采用的保护接地方式。根据电气设备的不同接地方法，TN系统又分为以下三种形式。TNC系统：配电线路中性线N与保护线PE接在一起，电气设备不带电金属部分与之相接，如图11.7.3(a)所示。在这种系统中，当某相线因绝缘损坏而与电气设备外壳相碰时，形成较大的单相对地短路电流，引起熔断器熔断切除故障线路，从而起到保护作用。该接线保护方式适用于三相负荷比较平衡且单相负荷不大的场所，在工厂低压设备接地保护中使用相当普遍。 2022年3月18日星期五19TNS系统：配电线路中性线N与保护线PE分开，电

14、气设备的金属外壳接在保护线PE上，如图11.7.3(b)所示。在正常情况下，PE线上没有电流流过，不会对接在PE线上的其它设备产生电磁干扰。这种接线适用于环境条件较差、安全可靠要求较高以及设备对电磁干扰要求较严的场所。 TNCS系统：该系统是TNC与TNS系统的综合。电气设备大部分采用TNC系统接线，在设备有特殊要求的场合， 局部采用专设保护线接成TNS形式，如图11.7.3(c)所示。 2022年3月18日星期五20图11.7.3 低压配电的TN系统(a) TN-C系统； （b) TN-S系统； (c) TN-C-S系统 2022年3月18日星期五21v“TN”系统与系统与“TNC”系统系统

15、v 凡含有中性线的三相系统，通称为三相四线制系统，凡含有中性线的三相系统，通称为三相四线制系统，即即“TN”TN”系统系统v 380380220V220V低压配电系统：中性点直接接地且引出中性线（低压配电系统：中性点直接接地且引出中性线（N N）v用于取出用于取出220V220V相电压相电压v用于传导相电流和不平衡电流用于传导相电流和不平衡电流v减小中性点点电位偏移减小中性点点电位偏移v 中性点引出保护线（中性点引出保护线（PEPE）v通过保护线，将电气设备外露的可导电部分与中性点相连，防止通过保护线，将电气设备外露的可导电部分与中性点相连，防止发生人身触电事故发生人身触电事故v “TNC”系

16、统：系统： N N与与PEPE线共用一根线共用一根v “TNS”系统：系统： N N与与PEPE线各用一根（三相五线）线各用一根（三相五线）v “TN CS”系统：系统： N N与与PEPE线混用线混用2022年3月18日星期五22v36V及以下：井下电气设备控制及局部照明v127V：井下照明及手持式电钻v220V：矿井地面照明v250V(DC)：电机车v380V：小型矿井井下使用v500V(DC)：井下电机车第四节第四节 煤矿供电系统煤矿供电系统一、煤矿常用电压等级及应用范围一、煤矿常用电压等级及应用范围2022年3月18日星期五23煤矿常用电压等级及应用范围煤矿常用电压等级及应用范围v66

17、0V：井下低压动力v750V(DC)：露天煤矿工业电机车v1140V：井下综采动力v1500V(DC)：露天煤矿工业电机车v6kV: 井上、下高压电机及配电电压v10kV：特大型矿井井上、下高压电机及v 配电电压v35、60、110kV：矿区受电电压或配电电压2022年3月18日星期五246 6.310 10.52022年3月18日星期五25电压等级电压等级用途用途交交流流电电36V36V127V127V220V220V380V380V660V660V1140V1140V3 3、6 6、10kV10kV3535、60kV60kV110110、220220、330kV330kV以上以上矿用低压隔

18、爆磁力起动器的控制回路及信号回路矿用低压隔爆磁力起动器的控制回路及信号回路井下照明、信号、煤电钻井下照明、信号、煤电钻地面照明、低压动力地面照明、低压动力地面或井下低压动力地面或井下低压动力井下低压动力井下低压动力采区大型采煤机组等采区大型采煤机组等大型机械的电动机或输电大型机械的电动机或输电高压输电高压输电超高压输电超高压输电直直流流电电110110、220220、440V440V250250、550V550V4040、8080、110110、120V120V2.52.5、4V4V一般动力一般动力架线式电机车架线式电机车蓄电池电机车蓄电池电机车矿灯矿灯矿井电压等级矿井电压等级 2022年3月

19、18日星期五26 煤矿安全规程煤矿安全规程第四百四十八条第四百四十八条 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1000010000V。 (二)低压，不超过11401140V。 (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127127V。 (四)远距离控制线路的额定电压，不超过3636V。 采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。2022年3月18日星期五27地面变电所地面变电所井下中央变电所井下中央变电所采区变电所采区变电所工作面配电点工作面配电点煤矿供电系统图煤矿供电系统图2022年3月18日星期五28矿山供电系统

20、分类v矿井供电方式取决于矿区范围、机械化方式、矿层结构、采煤方法、矿层埋藏深度、矿井涌水量大小等因素。v典型的供电方式：v 深井供电系统v 浅井供电系统v 平硐供电系统2022年3月18日星期五29深井供电系统v 适用矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井。v 如下页图6kV高压电能从矿井地面变电所母线引出，先由沿井筒敷设的铠装电缆送至井下主变电所，再送到采区变电所或移动变电站降压，得到660V或1140V低压电，然后经过采掘工作面配电点，向采掘机械等设备供电。2022年3月18日星期五30地面部分2022年3月18日星期五31由由井井筒筒电电缆缆接接入入6 61 10 0k

21、 kV V西西翼翼采采区区东东翼翼采采区区主主水水泵泵变变流流设设备备备备用用主主水水泵泵变变流流设设备备备备用用S SL L7 7 6 6/ /0 0. .4 4T TT T井井底底车车场场低低压压动动力力井井底底车车场场低低压压动动力力井井下下主主变变电电所所采采区区变变电电所所K KS SG GB B K K/ /Y Y- -1 12 2 6 6/ /0 0. .6 69 9工工作作面面配配电电点点工工作作面面配配电电点点K KS SG GZ ZY Y6 6/ /0 0. .6 69 91 1. .1 14 4井下部分2022年3月18日星期五32矿井地面变电所区 域 变 电 站地 方

22、发 电 厂6 K V至西冀变流设备主水泵至东冀母线联络主水泵变流设备其他井 下 中 央 变 电 所同 右井 筒 电 缆提通空升风压机机机地面低压用电G K W - 1大 巷 铠 装 电 缆工 作 面 配 电 点工 作 面 配 电 点工 作 面 负 荷工 作 面 负 荷6 K V移 动 变 电 站K S G Z Y1 1 4 0 VP B 3 - 6P B 3 - 6K S G6 0 0 0 / 6 9 0 VD W 8 0采 区 变 电 所图 3 - 1典 型 深 井 供 电 系 统至 其它 用电 设备2022年3月18日星期五332022年3月18日星期五34浅井供电系统浅井供电系统v对矿层

23、埋藏不深（距地表100200m内）的情况，处于经济和运行方便的考虑，一般采用浅井供电系统。v（1）对于采区距井底车场较远（2km）、井下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空线路，将610kV高压电由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭，再降压至380或660V，再沿钻眼送至井下采区变电所。2022年3月18日星期五35v（2）当采区负荷小而井底车场负荷大时，对井底车场的供电，可沿井筒敷设高压下井电缆供电；对采区的供电，可沿钻眼敷设低压电缆提供。v（3）对采区巷道很长、负荷又大，为保证正常电压，可经高压架空线路，将电能送至与采区对应位置的配电点，沿钻眼敷设高压电缆，向井下采区变电所供电，再由该

24、变电所降压，向工作面提供低压电力。浅井供电系统浅井供电系统2022年3月18日星期五36v深井与浅井供电系统的不同：在于浅井井底车场的配电所代替了深井系统中的井下变电所，以及采用钻眼向采区供电的方式。v钻眼供电的优点v（1）将由矿井地面变电所至采区变电所的电缆线路换成可靠的架空线路，节约有色金属和投资；v（2）井下巷道中没有高压电缆，人员设备更安全。浅井供电系统浅井供电系统2022年3月18日星期五37浅井供电系统浅井供电系统v 钻眼供电的优点v（3）减少井下变电所硐室的开拓；v（4）再由沼气煤尘突出的采区，由于使用变电亭，使防爆高压配电箱和矿用变压器的使用大大降低；v 缺点v（1）需要进行钻

25、孔、下套管，且套管不能回收；v（2）需要加设架空线路、修建变电亭；v（3）冬季施工维护困难。2022年3月18日星期五38a、井底车场及其附近巷道的低压用电设备，可由设在地面、井底车场及其附近巷道的低压用电设备，可由设在地面变电所的配电变压器降压后，用低压电缆通过井筒送到井底变电所的配电变压器降压后，用低压电缆通过井筒送到井底车场配电所，再由井底车场配电所将低压电能送至各低压用车场配电所，再由井底车场配电所将低压电能送至各低压用电设备。井下架线式电机车所用直流电源，可在地面变电所电设备。井下架线式电机车所用直流电源，可在地面变电所整流，然后将直流电用电缆沿井筒送到井底车场配电所后供整流，然后将

26、直流电用电缆沿井筒送到井底车场配电所后供给。给。b、当采区负荷不大或无高压用电设备时，采区用电、当采区负荷不大或无高压用电设备时，采区用电由地面变电所用高压架空线路，将电能送到设在采由地面变电所用高压架空线路，将电能送到设在采区地面上的变电室或变电亭，然后把电压降为区地面上的变电室或变电亭，然后把电压降为380V或或660V后，用低压电缆经钻孔送到井下采区配电所后，用低压电缆经钻孔送到井下采区配电所，再送给工作面配电点和低压用电设备。，再送给工作面配电点和低压用电设备。c、当采区负荷较大或有高压用电设备时，用高压电缆经钻、当采区负荷较大或有高压用电设备时，用高压电缆经钻孔将高压电能送到井下采区

27、变电所，然后降压向采区低压孔将高压电能送到井下采区变电所，然后降压向采区低压负荷供电。在浅井供电系统中，由于采区用电是通过采区负荷供电。在浅井供电系统中，由于采区用电是通过采区地表直通井下的钻孔向采区供电的，所以也称为钻孔供电地表直通井下的钻孔向采区供电的，所以也称为钻孔供电系统。为防止钻孔孔壁塌落挤压电缆，钻孔中敷设有钢管系统。为防止钻孔孔壁塌落挤压电缆，钻孔中敷设有钢管，电缆穿过钢管送至井下采区。，电缆穿过钢管送至井下采区。2022年3月18日星期五39 浅井浅井供电系供电系统地面统地面变电所变电所2022年3月18日星期五40 浅井供电系统图2022年3月18日星期五411.矿井地面变电

28、所v1）位置选择原则v （1）靠近主要负荷和入井电缆井筒，减少金属导线消耗，降低电能损耗。v （2）架空线与所址同时确定，一边为各级电压线路进出变电所留出走廊。v （3）设在常年主导风向上风侧，避开污染源。v （4）具有适宜的地形和地质条件。v （5）避开危险区和排废场，与铁路距离40m。v （6）交通方便，有扩展空间。2022年3月18日星期五421.矿井地面变电所v2）地面变电所的布置v 一般10kV及以下电压等级的配电装置采用户内式成套配电装置；35kV及以上电压的采用户外架构式配电装置。对特殊地区或场合应用时35kV110kV变电所也采用户内式配电装置。v 为保证运行时电气设备和人员的

29、安全以及检修维护和搬运的方便，对室内外的配电装置的各个部件，规定了最小的电气绝缘间距。2022年3月18日星期五43v为全矿供电的枢纽为全矿供电的枢纽地面变电所位置一般应满足以下要求地面变电所位置一般应满足以下要求位于或靠近负荷中心位于或靠近负荷中心交通方便，便于运送大而重的变配电设备交通方便，便于运送大而重的变配电设备进出供配线方便，变电所四周要有足够的开阔地方；进出线避免跨进出供配线方便，变电所四周要有足够的开阔地方；进出线避免跨越主要人行道互相交叉越主要人行道互相交叉地势合适，避免洪水和雷电的威胁地势合适，避免洪水和雷电的威胁远离矸子山，并位于主导风向的上方，以免集尘远离矸子山，并位于主

30、导风向的上方，以免集尘远离化工厂，避免酸碱气的侵蚀远离化工厂，避免酸碱气的侵蚀有安静的环境；有可靠的水源有安静的环境；有可靠的水源地基坚固，要避开塌陷区、滑坡区、断层区、采空区等地基坚固，要避开塌陷区、滑坡区、断层区、采空区等少占农田，不占良田，少伐树木，少开土方量少占农田，不占良田，少伐树木，少开土方量充分考虑企业和变电所扩建的可能充分考虑企业和变电所扩建的可能设置在工业广场内，距主、辅井不太远的地方设置在工业广场内，距主、辅井不太远的地方主要设备有高、低压配电装置，动力、照明变压器主要设备有高、低压配电装置，动力、照明变压器2022年3月18日星期五44地面变电所设备布置图地面变电所设备布

31、置图2022年3月18日星期五45地面变电所一次系统模拟图2022年3月18日星期五462. 井下主变电所v1）位置选择原则v 应尽量靠近负荷中心，并根据通风良好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板条件及保安煤柱的位置等因素，综合加以考虑。v 一般设在靠近副井的井底车场范围内。2022年3月18日星期五47二、井下中央变电所二、井下中央变电所（1）单母线分段结线）单母线分段结线 可靠性高，负荷大（独立双电可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一二类负荷供电独立源）：对一二类负荷供电独立电源：对二三类负荷供电电源：对二三类负荷供电（）运行方式：母线采用（）运行方式：母线采用分列运行（）适用情况；分列运

32、行（）适用情况；可靠性高、负荷大（独立双可靠性高、负荷大（独立双电源）、对一二类负荷供电电源）、对一二类负荷供电1 1、井下中央变电所的主结线、井下中央变电所的主结线2022年3月18日星期五482. 井下主变电所v 井下主变电所的位置示意图。v 1副井井筒；2主井井筒；v 3井下主（配）变电所；4主水泵房；v 5井底车场巷道2022年3月18日星期五49 井下变电所位置确定井下变电所位置确定 （1）位置选择原则）位置选择原则 位于负荷中心，位于负荷中心， 以节省电缆减少电以节省电缆减少电 能与电压损失能与电压损失电缆进出线和电缆进出线和 设备的运输要方便设备的运输要方便变电所通风要良好变电所

33、通风要良好变电所的顶、变电所的顶、 底板坚固，无淋水底板坚固，无淋水2022年3月18日星期五50v2）硐室要求v A. 硐室用非燃性材料支护，尺寸取决于硐室内的电气设备的数量、大小及它们之间的通道，并考虑留有20的余地。v B. 硐室长度超过6m时，应在两端各设一出口，一个与井底车场大巷相通，并安有栅栏、防火两用门。另一个与水泵房相连，彼此间应有装栅栏、防火两用门的隔墙。2. 井下主变电所2022年3月18日星期五51v2）硐室要求v C. 泵房应有单独通至巷道的通路，在通道设向外开的栅栏防火两用门。硐室长超过30m时，应在中间增设一个出口。硐室内温度不应超过35。硐室地面应高出其出口大巷的

34、底板标高0.5m。从硐室出口的防火门起，5m内的巷道采用非可燃性材料支护。2. 井下主变电所2022年3月18日星期五52井下中央变电所应特别注意防水、通风及防火问井下中央变电所应特别注意防水、通风及防火问题。为了防水，变电所地面应比井底车场的轨面题。为了防水，变电所地面应比井底车场的轨面标高高出标高高出0.5m0.5m。为了使变电所有良好的通风条件。为了使变电所有良好的通风条件，当硐室长度超过，当硐室长度超过6m6m时，应设两个出口，保证硐时，应设两个出口，保证硐室内的温度不超过附近巷道室内的温度不超过附近巷道55。（2）硐室要求）硐室要求 变电所的出口装设两重门，即铁板门和铁栅栏变电所的出

35、口装设两重门，即铁板门和铁栅栏门。平时铁栅栏门关闭，铁板门打开，以利于门。平时铁栅栏门关闭，铁板门打开，以利于通风。在发生火灾时，将铁门关闭以隔绝空气通风。在发生火灾时，将铁门关闭以隔绝空气，便于灭火和防止火灾蔓延。，便于灭火和防止火灾蔓延。 为了防火，硐室用耐火材料建成，其出口为了防火，硐室用耐火材料建成，其出口5m5m以以内巷道也用耐火材料建成；硐室内的电缆须采用内巷道也用耐火材料建成；硐室内的电缆须采用不带黄麻保护层的；硐室内还必须设有砂箱及灭不带黄麻保护层的；硐室内还必须设有砂箱及灭火器材。火器材。2022年3月18日星期五53v3）设备布置v（1）布置原则v A. 井下主变（配）电所

36、内设备间的电气连接，除在开关柜内可以采用硬母线外，均需要采用电缆。高压电缆一般应敷设在电缆沟中，低压电缆可悬挂在墙上。v B. 为缩短硐室长度，一般采用双列布置，但当设备台数较少、低压开关采用配电盘时，也可采用单列布置。2. 井下主变电所2022年3月18日星期五54v C. 硐室内分成变压器室、配电室两间，以防火门相隔；配电室的高低压设备应分开布置。 v D. 硐室尺寸按设备最大数量及布置方式确定，并满足如下条件：v高压配电设备备用位置按设计最大数量的20考虑，且不少于两台；v低压设备的备用回路，按最多馈出线路数的20考虑；v主变压器为两台以上时，不需留备用位置。2. 井下主变电所2022年

37、3月18日星期五55v E. 高压开关柜在布置时，操作走廊宽度不小于1.5m（单列布置）或2.0m（双列布置）；维护走廊不小于0.8m；靠墙布置时离墙距离不小于0.05m（背面）和0.2m（侧面），对于隔爆配电箱为0.50.8m、0.81m。v F. 所有电气设备外壳必须接地。接地母线距地0.30.5m，且沿硐室内壁敷设。由于井下主接地极距井下主变电所很近，故除检漏继电器的辅助接地极外，一般不再另设局部接地极。2022年3月18日星期五56（2）井下主变电所设备布置方式v井下主变电所的布置方式，由井下条件和所采用的高低压配电装置的类型来决定。v对于低沼气矿井，高压开关柜台数不太多，且采用矿用一

38、般型手车式（GKFC-1型）、低压开关采用矿用低压配电屏设备时，井下主变电所的布置，采用图114所示的单列布置形式。当用电负荷较大、高压开关柜台数较多时，高压开关柜也可用双列布置。2022年3月18日星期五576 61 10 0k kV V动动力力变变压压器器采采区区水水泵泵水水泵泵MM整整流流变变压压器器M动动力力变变压压器器采采区区采采区区M水水泵泵整整流流变变压压器器采采区区水水泵泵低沼气矿井接线示意图低沼气矿井接线示意图2022年3月18日星期五58A A- -A AB B- -B BC C- -C CA AA AB BC C泵泵房房动动力力变变压压器器矿矿用用低低压压开开关关柜柜高高

39、压压开开关关柜柜硅硅整整流流器器B B照照明明变变压压器器低沼气矿井变电所设备布置示意图低沼气矿井变电所设备布置示意图2022年3月18日星期五59（2）井下主变电所设备布置方式v对于高沼气、煤与沼气突出的矿井，其井下主变电所采用115所示的布置方式。硐室的长度L由下井电缆的条数以及高压隔爆配电箱的型号与台数决定。v 图中变电所高压开关柜采用PB2-6或PB2-6GA型隔爆配电箱，低压开关柜采用DW80型隔爆自动馈电开关，高低压设备均为双列布置。2022年3月18日星期五60MMM进线水泵采区变压器进线变压器采区水泵水泵水泵 采区变压器进线高沼气矿井接线示意图高沼气矿井接线示意图2022年3月

40、18日星期五61AAA-AB-BBB泵房4照明变压器2低压隔爆开关1高压隔爆开关3-动力变压器5-隔爆检漏继电器高沼气矿井井下主变电所电气设备设置示意图2022年3月18日星期五623. 采区变电所v1）供电方式v传统方式采区变电所工作面配电点方式v 这种供电方式以低压向全采区负荷供电，较安全。但由于所用电缆、开关较多，供电系统相对复杂，且电能和电压损失较大。同时低压电缆长，供电容量受限制。一般用于炮采和普通机械化采煤。2022年3月18日星期五63MMMMMMMMMD DB B1 1D DB B2 2井井 下下 中中 央央 主主 变变电电 所所 来来T T1 1T T2 2Q QA A1 1

41、Q QA A5 5Q QA A6 6S SH H2 2Q QA A2 2Q QA A3 3Q QA A4 4S SH H1 1T T3 3Q QA A8 8S SM M4 4S SH H3 3T T5 5煤煤电电钻钻输输 送送 机机 头头Q QA A7 7S SM M1 1S SM M2 2S SM M3 3S SM M4 4T T4 4煤煤电电钻钻回回柱柱绞绞车车输输送送机机尾尾采采煤煤机机Q QA A9 9S SM M5 5S SM M6 6S SM M7 7顺顺 槽槽 输输 送送 机机 线线上上 山山 绞绞 车车掘掘 进进 配配 电电 点点采采区区变变电电所所回回 风风 巷巷 配配 电电

42、 点点运运 输输 顺顺 槽槽配配 电电 点点采采 区区 变变 电电 所所 工工 作作 面面 配配 电电 点点 供供 电电 方方 式式2022年3月18日星期五643.采区变电所（供电方式）v 综采矿井常用方式：6kV采区变电所移动变电站工作面配电点方式 v 优点：v （1）与传统方式相比，由高压直接深入工作面，简化了低压供电系统，缩短了低压供电距离，减少了电能损耗，保证了电压质量，可满足正常运转和启动的需要。系统简单，电网安全可靠程度增加，同时减少了电缆截面和低压开关数量。 2022年3月18日星期五65v（2）采用了干式变压器，提高了采区供电的防爆性能，利于安全，便于检修。v（3）移动变电站

43、可根据需要移动或固定，不需建造变电所硐室。3.采区变电所（供电方式）2022年3月18日星期五66DB1 DB2 DB3QAMSMSMSMSHQMQASMSMSHQASMSMSMSHQASMSMSHSMSMMMMMMMMMMMMMMMMM6kV由 井 下 主 变 来PS1PS2PS3采煤机液压泵转载机水泵小绞车输送机头照 明煤 电钻 变皮 带输 送机皮 带输 送机水泵小绞车水泵照明变照 明 煤电 钻 变回柱绞车小绞车输送机尾2022年3月18日星期五671：馈电开关：馈电开关2：磁力启动器：磁力启动器3：照明综保器：照明综保器4：高压配电装置：高压配电装置5：检漏继电器：检漏继电器2022年3

44、月18日星期五682022年3月18日星期五693.采区变电所（供电方式）v缺点：v（1）6kV高压直接送入采区动作面附近，且低压侧电压为1140V，对安全不利。v（2）采用了移动变电站，需要拓宽巷道，铺设轨道。同时因地质条件的不同，使移动变电站的安装、运输和维护受到空间的限制。2022年3月18日星期五70v2）位置确定原则v（1）位于负荷中心，并保证向采区内最远距离、最大容量负荷供电；v（2）一个采区尽量采用一个采区变电所；v（3）尽量设在顶底板稳定，无淋水地点；v（4）通风、运输方便。2022年3月18日星期五71v 3）采区变电所硐室v 工作两年以上的采区变电所硐室，视为永久性建筑，应

45、采用不燃性材料支护；工作时间较短时，可不设硐室，利用上山间或顺槽间联络巷，应用不燃性材料支护。v 硐室的面积取决于设备的数量和布置形式，防火门、通风口、设备布置等于井下主变电所相同。2022年3月18日星期五72v 4）采区变电所的布置方式及设备v 采区变电所设备的布置：一般高压设备与低压设备分开，变电设备、配电设备分开的原则。各设备布置的尺寸需满足规程要求。硐室内不设电缆沟，高低压电缆沿墙敷设，硐室门的两侧及顶端，预埋内径为电缆外径1.5倍的电缆套管，且离地面0.30.5m敷设。2022年3月18日星期五73 采区变电所的位置和硐室布置图采区变电所的位置和硐室布置图2022年3月18日星期五

46、74采区变电所硐室布置图采区变电所硐室布置图2022年3月18日星期五75AA-AA检漏继电器隔爆自动开关高压配电箱矿用变压器隔爆手动启动器照明变2022年3月18日星期五764. 工作面配电点v 1）工作面配电点的设置）工作面配电点的设置v 工作面配电点接受由采区变电所或移动变电站工作面配电点接受由采区变电所或移动变电站送来的低压电能，通过控制开关、磁力启动器，用软送来的低压电能，通过控制开关、磁力启动器，用软电缆向回采或掘进工作面的设备供电。并利用干式变电缆向回采或掘进工作面的设备供电。并利用干式变压器或煤电钻变压器综合装置，将电压降为压器或煤电钻变压器综合装置，将电压降为127V，向，向

47、电钻、照明和通信设备供电。电钻、照明和通信设备供电。v 由于经常需要随工作面移动搬迁，一般不设由于经常需要随工作面移动搬迁，一般不设专用硐室。回采工作面配电点常设在邻近的运输平巷专用硐室。回采工作面配电点常设在邻近的运输平巷内，距工作面内，距工作面5070m。非沼气煤尘突出矿井，机采。非沼气煤尘突出矿井，机采工作面配电点可设在回风巷内，掘进工作面配电点多工作面配电点可设在回风巷内，掘进工作面配电点多设在掘进巷的一侧，距掘进工作面设在掘进巷的一侧，距掘进工作面80100m。配电。配电点附近应用非燃性材料支护。点附近应用非燃性材料支护。2022年3月18日星期五77（1 1）引入：停送电方便，设备

48、多或）引入：停送电方便，设备多或距离采区变电所较远。距离采区变电所较远。（2 2）组成：采区变电所）组成：采区变电所-工作面配电工作面配电点方式。工作面配电点可分为采煤与掘点方式。工作面配电点可分为采煤与掘进两种。采煤工作面配电点，一般距采进两种。采煤工作面配电点，一般距采煤工作面煤工作面505080m80m；掘进工作面配电；掘进工作面配电点，一般距掘进工作面点，一般距掘进工作面8080100 m100 m，工，工作面配电点随工作面推进而定期前移。作面配电点随工作面推进而定期前移。2 2、工作面配电点的布置、工作面配电点的布置2022年3月18日星期五78采煤工作面配电点的布置及配电示意图采煤

49、工作面配电点的布置及配电示意图播放2022年3月18日星期五79v 2）配电点控制开关的设置v 对由工作面配电点直接控制的工作面上的各种电气设备，应用经直接接在该配电点母线上的专用磁力启动器控制。v 由于工作面配电点距采区变电所较远，并因采掘工作面电气设备经常移动、负荷重、启动频繁、工作条件差、维护量大，一般应在每个配电点加设一台电源进线自动馈电开关。该开关与配电点的其他磁力启动器设在一起，以便于停送电操作和管理、维护。且磁力启动器出现机构失灵或节点粘连时，可借其切断电源。另外，还能增加过流保护系统的可靠性和选择性。2022年3月18日星期五80v3）对顺槽和工作面输送机的供电方式v根据具体情

50、况，可选择：v（1）顺槽输送机线的供电方式。如图所示的干线供电方式，一般适用于顺槽输送机巷道较长、输送机台数较多、工作面只有一台输送机的情况。v（2）高沼气矿井煤层、急倾斜V型长壁采区顺槽工作面输送机供电方式。2022年3月18日星期五81QAQMQMQMQMQMQM工工作作面面输输送送机机第第五五台台输输送送机机第第四四台台输输送送机机第第三三台台输输送送机机第第二二台台输输送送机机第第一一台台输输送送机机来来自自采采区区变变电电所所2022年3月18日星期五822022年3月18日星期五83v优点: 安全可靠、不占空间、不受外界影响 v缺点: 投资大、查找故障困难、维护检修不便 v适用:

51、有火灾和瓦斯爆炸危险、潮湿和地下淋水、空间狭窄和人机拥挤的井下输电 v重要性: 矿井供电系统的大动脉 v要求: 正确的选择、安装、使用和精心维护矿用电缆 2022年3月18日星期五84矿用电缆的分类和使用场所矿用电缆的分类和使用场所v 煤矿井下常用动力电缆包括：v 铠装电缆v 橡套电缆v 塑料电缆v 铠装电缆主要在井筒和巷道中作井下输电干线向固定设备供电用。v 橡套电缆主要在采掘工作面供移动机械连线用。2022年3月18日星期五85分类 2. 2.矿用电缆矿用电缆的类型、适用场所的类型、适用场所动力电缆动力电缆向电动机供电向电动机供电照明、控制、通信等电缆照明、控制、通信等电缆向井下向井下 照

52、明、控制、通信设备供电照明、控制、通信设备供电按用途按用途按电压按电压低压电缆低压电缆1200v1200v电网电网高压电缆高压电缆大于大于1200v1200v电网电网按结构按结构铠装电缆铠装电缆 用于固定敷设用于固定敷设橡套电缆橡套电缆 给移动设备供电给移动设备供电塑料电缆塑料电缆 铠装、橡套换代产品铠装、橡套换代产品2022年3月18日星期五86（1 1）动力电缆结构、类型动力电缆结构、类型监视芯线监视芯线 动力芯线动力芯线1 1 ) )导电芯线导电芯线 按芯线按芯线作用作用不同可以不同可以分分为：为：动力芯线：动力芯线：有二芯、三芯，有二芯、三芯，输送单相或三相电能输送单相或三相电能；中性

53、线：中性线：为一芯，用于为一芯，用于三相四线制三相四线制系统；系统；接地芯线：接地芯线：为一芯，用来实现为一芯，用来实现电气设备的接地电气设备的接地；控制芯线：控制芯线：可多芯，用来实现可多芯，用来实现远控、联控制远控、联控制等电路连接等电路连接监视芯线：监视芯线：监视接地监视接地芯线连续性，监视外界破坏物体侵入作用芯线连续性，监视外界破坏物体侵入作用2022年3月18日星期五87按芯线的材料不同可分为： 铜绞线：导电性能、韧性和强度均好于铝绞线，但价格较高； 铝绞线：价格虽低，但由于铝的化学性能活泼，接头容易氧化造成接触不良，产生断续电弧高温，尤其在短路时电弧产生的铝粉温度远远高于铜，易引燃

54、引爆瓦斯和煤尘。井下限用。 煤矿安全规程规定：在进风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间，可以采用铝芯电缆；其它地点必须采用铜芯电缆。2022年3月18日星期五882 2 ) )电缆的绝缘层电缆的绝缘层 按作用不同芯线绝缘: 分包在每个导电芯线外，以防止相间短路统包绝缘：统包在所有相间绝缘的外面以防止对地短路。2022年3月18日星期五89芯线绝缘统包绝缘按绝缘材料不同可分为1:橡胶绝缘。橡胶绝缘分为天然丁苯橡胶、乙丙橡胶两种。天然橡胶易燃，已被耐高温、耐高压耐潮性好的乙丙橡胶取代.2:塑料绝缘。塑料绝缘又分为聚氯乙烯绝缘、交联聚乙烯绝缘。3:聚氯乙烯绝缘具有耐油、耐酸碱耐腐蚀、

55、阻燃、敷设高差不限等;4:交联聚乙烯绝缘电缆还耐高压，并且耐热性及耐溶剂性能都有所改善，故应优先选用。塑料绝缘电缆已取代油浸纸绝缘。芯线绝缘统包绝缘2022年3月18日星期五90 3 . 3 .电缆电缆的保护层的保护层按按作用作用不同分为：不同分为： 内护层：用于直接保护绝缘层外护层：用于保护内护层 钢铠和铅包可兼作接地线，其电缆省去接地芯线 金属套阻燃橡套-阻燃，井下用橡胶护套普通橡套-易燃，井下禁用铅包-不易引爆，井下用铝包-易引爆，井下禁用聚氯乙烯-井下用塑料护套：内衬层-保护内护层钢带铠装-抗压，用于45井巷 外被层-保护钢铠层钢丝铠装-抗拉，用于45井巷黄麻层-易燃，井下禁用塑料带-

56、不易燃，井下用 钢铠层无妨带-不易燃，井下用2022年3月18日星期五91电缆的结构电缆的结构2022年3月18日星期五921（1）普通橡套）普通橡套胶电缆：结构、胶电缆：结构、芯数、适用场所。芯数、适用场所。3（3）屏蔽橡套）屏蔽橡套电缆：结构、性电缆：结构、性能、适用场所。能、适用场所。2（2）阻燃橡套）阻燃橡套电缆：结构、芯电缆：结构、芯数、适用场所。数、适用场所。说明：说明：各屏蔽层都是接地的。屏蔽橡套电缆特别适用于具有各屏蔽层都是接地的。屏蔽橡套电缆特别适用于具有爆炸危险的场所和移动频繁的电气设备供电。爆炸危险的场所和移动频繁的电气设备供电。 2022年3月18日星期五932022年

57、3月18日星期五94（2 2）型号：）型号：ZRZR为阻为阻燃型；燃型；GZRGZR为隔氧层为隔氧层型阻燃；型阻燃；DLDL为低烟为低烟 卤型；卤型；DWDW或或WLWL为低烟为低烟无卤型；无卤型；NHNH为耐火；为耐火；M M为煤矿用阻燃；为煤矿用阻燃； V V为聚氯乙烯；为聚氯乙烯；Y Y为聚为聚乙烯；乙烯；YJYJ为交联聚乙为交联聚乙烯。烯。（1 1）种类：交联聚）种类：交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆和聚氯乙烯套电缆和聚氯乙烯 绝缘聚氯乙烯护套电绝缘聚氯乙烯护套电缆两种。缆两种。2022年3月18日星期五952022年3月18日星期五961.橡套电缆v普通橡套电缆v 矿

58、用普通橡套电缆芯线有4、6、7、8、11不等，其中3根为三相动力芯线，1根为接地线，其余芯线作控制线。如图中1动力芯线； 2绝缘层； 3护套 4、填充2022年3月18日星期五97矿用橡套电缆，主要供井下移动电器设备输配电线路之用。可分为矿用橡套电缆，主要供井下移动电器设备输配电线路之用。可分为可延燃可延燃橡套电缆橡套电缆、不延燃橡套电缆不延燃橡套电缆和和屏蔽电缆屏蔽电缆三种。该电缆柔软性好，便于弯三种。该电缆柔软性好，便于弯曲，运输和敷设方便。曲，运输和敷设方便。（1）可延燃橡套电缆）可延燃橡套电缆v 普通橡套电缆所使用的橡胶为一般橡胶，遇火后可延续燃烧，而且燃烧普通橡套电缆所使用的橡胶为一

59、般橡胶，遇火后可延续燃烧，而且燃烧时分解出的气体有助燃作用，井下使用该电缆易造成火灾。时分解出的气体有助燃作用，井下使用该电缆易造成火灾。v 最普通的橡套电缆由三根动力芯线和一根接地芯线构成，还有五芯、六最普通的橡套电缆由三根动力芯线和一根接地芯线构成，还有五芯、六芯、七芯等多芯电缆，其多出的芯线作为监测控制之用。芯、七芯等多芯电缆，其多出的芯线作为监测控制之用。（2）不延燃橡套电缆）不延燃橡套电缆v 不延燃橡套电缆的护套掺入了一定量的氯丁橡胶，遇火助燃时可以燃烧，不延燃橡套电缆的护套掺入了一定量的氯丁橡胶，遇火助燃时可以燃烧，一旦移去火焰，自身不会继续延燃，而且会很快地熄灭。一旦移去火焰，自

60、身不会继续延燃，而且会很快地熄灭。煤矿安全规煤矿安全规程程规定：固定敷设、移动和手持式电气设备的低压橡套动力电缆应采规定：固定敷设、移动和手持式电气设备的低压橡套动力电缆应采用阻燃（不延燃）电缆；照明、通信、信号和控制用的电缆应采用阻燃用阻燃（不延燃）电缆；照明、通信、信号和控制用的电缆应采用阻燃电缆或矿用其他电缆。电缆或矿用其他电缆。（3）屏蔽电缆）屏蔽电缆v 屏蔽电缆在每根主芯线的相绝缘护套外包有由导电橡胶或导电金属网制屏蔽电缆在每根主芯线的相绝缘护套外包有由导电橡胶或导电金属网制成的屏蔽层；接地芯线的外面没有绝缘橡胶，其周围是导电橡胶垫芯；成的屏蔽层；接地芯线的外面没有绝缘橡胶，其周围是