矿井供电安全与电气设备检修维护.ppt

,组织单位：机电队,矿井供电安全与电气设备检修维护,2,第一章 矿井供电安全 第一节：矿井供电系统的安全要求及分类 第二节：井下供电安全 第三节：矿井供电电网保护 第二章 煤矿电气设备检修及维护 第一节：矿用电气设备检查与维护 第二节：矿井电气设备维修操作规程,矿井供电安全与电气设备检修维护,第一章 矿井供电安全,第一节：矿井供电系统的安全要求及分类 第二节：井下供电安全 第三节：矿井供电电网保护,第一节：矿井供电系统的安全要求及分类,(一)、矿井供电系统 矿井供电系统是指由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点按照一定方式相互连接起来的一个整体。 煤矿企业对供电的基本要求 由于煤矿井下特殊的生产条件，为了保证矿工及矿山的生命、 财产安全，要求供电安全、可靠、经济和技术合理。 (1)供电安全。煤矿井下存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大自 然灾害，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、水害等各类重大事故的发生，危 及生命财产的安全，有时甚至毁掉整个矿井。因此，要求煤矿供电可靠，在任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、频率及谐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很大、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 煤矿电力负荷按用户重要性和中断供电对人身安全或在经济方 面所造成的损失和影响程度分为三类。 (1)第一类负荷。如果中断供电，会造成人员伤亡、重大设备损用心做事 追求卓越 职 工 培 训 学 校坏，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。凡第一类负荷都必须由来自不同电源的 双回路供电。 (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 1、煤矿常用电压等级 考虑到经济和技术上的合理性以及统一电气设备的电压定额和 发展趋势，特别制定了标准电压等级。由于煤矿生产条件的特殊性， 有的应用场合采用了特定的电压等级。 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 10000V。 (2)低压，不超过 1140 V。 (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 127 V (4)远距离控制线路的额定电压，不超过 36 V。 (5)采区电气设备使用 3300 V 供电时，必须制定专门的安全 措施。,2、10kV 电压直接下井供电 随着井下机械化程度的提高，采掘工作面机组容量的加大，6 kV 供电电压在某些矿井已不能满足要求，特别是一些大型矿井甚至特大 型矿井的出现，开始采用 10 kV 电压直接下井。 (1)大型矿井。在大型矿井中的表现为： 可以提高电网输送电能的能力，扩大合理供电范围。 在输送能量一定的情况下，输电所需导线的截面也越小。 (2)中小型矿井。对于中小型矿井，有相当一部分采用 10 kV 电 力系统电源供电，其优点为： 减少因设置 35kV6 kV 变电所而造成的多余容量的初装增容费。 减少了年运行费用。 简化了供电系统，减少了电网事故，提高了运行的可靠性。 (3)供电安全措施。井下供电电压越高，电网对地电容、电流越 大，接地电火花能量越大，人身触电伤亡的危险性及瓦斯、煤尘爆炸 的可能性也越大。因此，采用 10 kV 直接下井，应遵循的规定为： 采用的10 kV 矿用电气设备，必须通过指定检验机构的技术鉴定。 10 kV系统投入前，必须按有关规定进行验收、检查、试验。10 kV 系统投入运行后，必须按有关规定进行各项试验整定 工作。 必须装设 10 kV 单相接地保护、保护接地，并按有关规定进行各项试验。 矿用监视屏蔽型橡套电缆间的相互连接及与设备的连接，必须采用10kV专用的电缆终端。 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。煤层深度大于 150 m 时应采用深井 供电系统，小于 150 m 时应采用浅井供电系统。 (1)深井供电系统。深井供电系统采用三级供电方式，即地面变 电站、井下中央变电所和采区变电所。从井下中央变电所用高压电缆 将 6 kV 电能送到采区变电所，采区变电所用变压器将电压降到 1140 V、660 V(或、380 V)，用低压电缆分别送到各个工作面附近的配电点，再分别送给各动力设备。如果是综采工作面，6 kV 高压经采区 变电所的配电装置送到工作面附近的移动变电站， 移动变电站将 6 kV电压降低到 1140 V，再分配给各用电负荷。采区巷道中的照明、 信号由照明、信号综合保护装置供电。,(2)浅井供电系统。当煤层埋藏深度小于 150 m 时，应采用浅井 供电系统。浅井供电系统不是将 6 kV 电能送至井下中央变电所进行 电能的分配和输送，而是由地面变电所直接将 6 kV 电能送到与采区 变电所位置相对应的地面变电亭，变电亭再将 6 kV 降低到 660 V(或380 V)，经钻孔向井下采区变电所供电。 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。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，可看成是星形负 载，有以下关系： Ua +Ub +Uc=0 因此，0 点称为变压器中性点。中性点对地电位用 U表示。在 正常情况下电源电压对称、线路负荷对称时，变压器中性点对地电位为零，即 U=O。 2 .变压器中性点的运行方式 变压器中性点的运行方式其实就是变压器中性点与地的连接方式，一般有三种：变压器中性点直接接地、变压器中性点不接地和变 压器中性点采用消弧线圈接地。 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，如果接地点周围瓦斯 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。 根据以上两种情况的分析 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 压器或发电机直接向井下供电。,4.变压器中性点不接地运行方式 图4-6所示为变压器中性点不接地、人触及一相带电体状况。此时电流从电网一相经过人身入地，再经过其他两相对地绝缘电阻rb、rc和对地电容Cb、Cc对地回到电网。,变压器中性点不接地运行比中性点直接接地运行安全得多，但是如果线路对地绝缘电阻下降太多或线路对地电容不可忽略，则仍存在一定的危险，因此还必须采取措施对线路的绝缘进行监视。 随着供电线路的延长，电网对地电容也在增大，由此产生的危害不容忽视。因此，在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 在电网对地电容电流较大时，即使线路对地绝缘电阻很高，也不能减少通过人身的触电电流，反而会增加触电电流。为此，可用电感 电流来补偿电容电流。变压器中性点采用消弧线圈接地就是通过消弧 线圈产生感性电流来补偿电网电容电流的。煤矿安全规程第 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 20 A。 六、井下中央变电所 井下中央变电所是井下供电枢纽，是电能配送的中心。单一水平生产的矿井设一个井下中央变电所；多水平的生产矿井，每个水平各设一个井下中央变电所。 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。井下中央变电所与水泵房硐室最好成直线，在一条水平线上铺 一条相通的轨道，同时为了保证设备运输的方便。井下中央变电所与井底车场运输巷道开有相通的联巷。如图4-8所示。 2.井下中央变电所的配电范围 井下中央变电所主要向下列设备及地点配电： (1)各采区变电所。 (2)主排水泵房的高压电动机。 (3)井下电机车需要的变流设备。 (4)井下中央变电所通过动力变压器将高压 6 kV 降低到 660 V (或 380 v)，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 井下中央变电所主要设备有：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。对井下中央变电所的设备应加强维修和保养，对运行中的变压 器、高低压配电装置应定期进行检查、调整，设立设备的 “运行日志” 和定期检查记录、故障记录，设备运转过程中要坚持巡回检查制度，发现问题及时处理和汇报，使设备经常保持整洁、安全、正常运转。,图4-8 井下中央变电所位置示意图,七、采区供电 随着采掘机械化程度的提高以及工作面电气设备总容量的增加，对井下采区供电提出了新的要求。 采区供电电压已普遍提高，采用 660 V 或 1140 V。 为了缩短低压供电距离，一般使用隔爆移动变电站；为了配合 采煤机组快速推进的需要，广泛采用组合式电气设备。 在采区电气安全方面，广泛采用阻燃移动式橡套屏蔽电缆，使 用了漏电闭锁、有选择性漏电保护装置，使用照明、信号综合保护装 置和煤电钻综合保护装置。 1采区变电所的功能 采区变电所是采区用电的中心，其主要功能是：将高电压变为低 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区的移动变电站。 2采区变电所接线方式 (1)采区变电所高压接线方式。其因电源进线路数的不同而异。 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，可不设电源进线开关。有高压出线的采区变电所，为便于操作，可设电源进出线开关。 双电源进线。双电源进线一般用于综采工作面或接有下山排 水设备的采区变电所。分两种情况： a电源进线一回路供电，一回路备用，两回路均设进线开关， 由于出线及变压器台数较少，母线可不分段 (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。对于大容量的采 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。每条低压配出线都设有自动馈电 开关作为配电开关，控制和保护配出线路；各变压器采用分列运行。 由照明、信号综合保护装置提供照明所需要的 127 V 电压。所有设备 均采用隔爆型。,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。对于综采工作面，由于用电容量大、开采速度快等特点， 其供电方式可依据具体情况选用。 (1)综采工作面对供电系统的要求： 综采工作面各生产机械宜采用辐射式单独电缆供电。 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。采用移动变电站。移动变电站的优点是缩短低压供电距离 减少电压损失。移动变电站可随着工作面的推进而移动，移动变电站 一般设置在工作面平巷，距工作面 150300 m，工作面每推进 100 200 m，移动变电站就向前移动一次，保持低压供电距离不超过 500 m 力求减少电缆的长度，减少电缆的截面积。 综采工作面照明灯间距不得大于 15 m。 (2)综采工作面供电系统的组成： 6 kV 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。 1140 kV 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 工作面配电点是工作面及其附近巷道供电的中心，随着工作面的 推进而移动。 1配电点的设备组成 工作面配电点的设备一般有低压配电开关、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 50100 m，如掘进工作面的配电点大都设在掘进巷道的进风侧或 掘进巷道的贯通巷道内，一般距工作面 80100 m；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。,第二节：井下供电安全,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：对井下各中央变(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，其余回路应担负全部负荷。两回路电源应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。 (2)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。 (3)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。图中应说明： 电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。 每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。 馈出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器熔体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。 线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。 保护接地装置的安设地点。 (4)煤矿安全规程第 451 条规定：电气设备不应超过额定值 运行。 (5)煤矿安全规程第 458 条规定：直接向井下供电的高压馈用心做事 追求卓越 职 工 培 训 学 校电线上，严禁装设自动重合闸。 (6)煤矿安全规程第 459 条规定：井上、下必须装设防雷电 装置，并遵守下列规定： 经由地面架空线路引入井下的供电线路和电机车架线，必须 在入井处装设防雷电装置。 由地面直接入井的轨道及露天架空引入(出)的管路，必须在 井口附近将金属体进行不少于 2 处的良好的集中接地。 通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷电装置。,二、煤矿安全规程对机电硐室的要求 (1)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，用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。从硐室出口防火铁门起 5 m 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 0.5 m。 (2)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。 (3)煤矿安全规程第 462 条规定：变电硐室长度超过 6 m 时，必须在硐室的两端各设 1个出口。 (4)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 0.5 m 以上的通道各种设备相互之间，应留出 0.8 m 以上的通道。 (5)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。硐室内不应有滴水。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。 (6)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，并有停送电标志。 (7)煤矿安全规程第 473 条规定：井底车场及其附近，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，使用机车的主要运输巷道、兼作人行道的巷道等都必须有足够的照明。 (8)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。,三、安全用电作业制度 1.工作票制度 凡井下高压电气设备的检修都要使用工作票。依据原水力电力部颁发的电工安全作业规程的规定，工作票分为三种：第一种工作票、第二种工作票和口头或电话命令。井下高压电气设备的检修采用第一种工作票。第一种工作票包括以下内容： (1)工作负责人。也称监护人，负责此项工作。其安全责任是：正确地进行组织工作，结合实际进行安全教育，工作前对工作组成人员交待安全措施和技术措施，严格执行工作票所列安全措施和技术措施，督促和监护工作人员遵守规程规定。 (2)工作人员。所有参加此项工作的人员。 (3)工作内容和工作地点。 (4)计划工作时间。包括年、月、日、时、分。 (5)安全措施。包括两部分：一部分由工作票签发人填写，由工作票签发人签字；另一部分由工作许可人填写，由工作许可人签字。工作票签发人可由矿机电部门熟悉设备情况的主管领导、技术负责人员或经批准的人员担任。工作票签发人员不得担任该项工作的工作负责人。工作票签发人的安全责任有：工作的必要性，工作是否安全，工作票上所填写的安全措施是否正确完备，所派的工作负责人和工作人员是否适当和充足。工作许可人，由值班调度员、井下中央变电所值班人员担任。安全责任是：审查工作必要性， 线路停送电和许可工作的命令是否正确，安全措施是否正确完备。 (6)许可开工时间(年、月、日、时、分)。一旦确定后，由工作负责人和工作许可人分别签名。 (7)工作负责人变动。当工作负责人临时变动时，列出新工作负责人姓名，注明变动时间，由工作票签发人签名。 (8)工作票延期。注明延期的时间，由工作负责人签名，值班负责人签字。 (9)工作终结。注明工作完成的时间，由工作负责人签名，工作许可人签名，值班负责人签名。 在工作期间，工作票应始终保留在工作负责人手中，工作结束后交工作票签发人保存 3个月。 事故紧急处理可以不填工作票，但应履行许可手续，做好安全措施。,2工作许可制度 对地面变电站电源进线及与进线有关的电气设备进行操作检修时，必须得到主管部门调度的批准。对地面和井下高压电气设备操作检修时，必须经矿生产调度的许可方可进行。许可开始的命令，必须通知到工作负责人，其方式可采用当面通 知、电话传达、派人传递等。 3高压倒闸、试验操作票和工作监护制度 高压倒闸操作和高压试验必须执行操作票和工作监护制度，必须由两人执行，其中一人监护，一人操作。由对操作现场和设备比较熟悉、级别较高的人做监护人；特别重要和复杂的倒闸操作，应由熟练的值班员操作，由值班班长或值班负责人监护；进行倒闸操作时，应由操作人填写操作票。操作票中应写明被操作线路编号和操作顺序： 停电拉闸必须按断路器一负荷侧隔离开关一母线(电源)侧隔离开关的顺序依次操作，送电合闸操作顺序与此相反。在进行高压试验时，应由两人执行，一人操作，一人监护。专职监护人员不得兼做其他工作。检修、操作高压电气设备的整个过程中，监护人必须始终在现场监护。 4停送电制度 井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯。在无人值班的变电所，停电后应设专人看 守。严禁约时停、送电，严禁约定信号停、送电。 5验电、放电、接地、挂牌制 (1)停电后验电前，应先检查周围的瓦斯浓度，当瓦斯浓度低于 1时，用与电源电压相适应的验电笔验电。 (2)当验明确实停电后，先用短路接地线接地，然后将被检修的设备、导线三相短路对地放电。 (3)工作前，应将电气设备的闭锁装置锁好，并挂上“禁止合闸，有人工作”的警示牌。 6工作中防止送电的措施 (1)高压防爆配电装置停电后，必须把开关拉出，使插销脱离电源。拔出插销后，电源侧要用专用的挡板挡住，以防触电和误推入开关。 (2)可能从两侧送电的设备，必须可靠地断开各方电源，拔出插 销或拉开刀闸。 (3)低压防爆开关在开盖进行检修时，严禁解除闭锁，不盖盖进 行送电试验或进行其他带电检查工作。,7井下用电十不准制度 (1)不准带电检修、搬迁电气设备、电线、电缆。 (2)不准甩掉无压释放器、过电流保护装置。 (3)不准甩掉漏电继电器、煤电钻综合保护装置和局部通风机风电、瓦斯电闭锁装置。 (4)不准明火操作、明火打点、明火爆破。 (5)不准用铜丝、铝丝、铁丝等代替保险丝。 (6)停风、停电的采掘工作面，未检查瓦斯，不准送电。 (7)有故障的线路不准强行送电。 (8)电气设备的保护装置失灵后，不准送电。 (9)失爆的设备、电器。不准使用。 (10)不准在井下拆卸和敲打矿灯。 8井下供电要实行“三无”和“三坚持” 井下供电要实行“三无” ，即无“鸡爪子” ，无“羊尾巴” ，无明 接头；必须做到“三坚持” ，即坚持使用检漏继电器，坚持使用煤电 钻、照明、信号综合保护，坚持使用风电和瓦斯电闭锁。 四、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 人触及带电导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 触电对人体组织的破坏过程是很复杂的，按照触电时人体的伤害程度分类，触电可分为电击和电伤。 电击，是指触电电流对人体内部组织的损伤；电伤，是指电流的热效应、化学效应和机械效应对人造成的伤害。 3触电的方式 按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，触电可分为 单相触电、两相触电和跨步电压触电。,单相触电当人体直接接触带电设备的一相， 电流通过人体 流入大地，这种触电现象称为单相触电。 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，这种触电的 方式称为两相触电。 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，用心做事 追求卓越 职 工 培 训 学 校其两脚之间的电位差，就是跨步电压。由跨步电压引起的触电称为跨 步电压触电。 (二)安全电流和安全电压 1安全电流 安全电流是指发生触电时不会使人致死、致伤的通过人体的最大触电电流。我国规定安全电流为 30mA。其含义是：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。在我国对于人员可能经常接触的电气设备，在没有高度危险的条件下(如干燥洁净的场所)，安全电压采用 65 V；在有高度危险的条件下(如煤矿井下)。安全电压采用 36 V。那么，从触电的危险性看，36 v 以上为危险电压。 (三)预防人身触电的措施 由于煤矿井下特殊的工作环境，极易发生人身触电事故，因此，必须分析触电发生的原因，采取有效的措施，预防触电事故的发生。 1煤矿井下发生触电事故的原因 (1)高压电网触电事故的主要原因： 带电清扫，带电检查，带电搬运，带电作业。 没有工作票，没有安全措施，没有执行高压电网作业中停电、验电、放电等规程和要求。 误操作，误停、送电，错误辨认开关和电缆，没有执行作业监护制度，没有悬挂“有人工作，不准送电”的作业牌。 没有设置高压漏电保护装置。 (2)低压电网触电事故的主要原因： 违章带电安装、带电检修、带电检查。 不执行停送电制度，停错、送错电。 用电制度安全技术管理有漏洞，如设备及电缆漏电，保护装置 失灵而没有及时修理或更换。,【案例】 某采区电钳工检修 QC83 一一 120 电磁启动器。未申办停电擅自开盖检修两手碰触电源接线柱，造成左手严重烧伤。该采区电钳工违反了井下不 得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线的规定。 检修前必须切断电源，检查瓦斯、验电、放电。 (3)直流触电事故的原因。架线高度低，不符合煤矿安全规程的要求。带电修理电机车集电弓。 工人违章乘坐矿车。矿车掉道后，使用长铁器处理时触及架线。 工人在有架线的巷道里扛钎子、管子等触及架线。 架线漏电或没装直流漏电保护装置。 2防止触电的措施 (1)井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。用心做事 追求卓越 职 工 培 训 学 校检修、搬迁前，必须切断电源；检查瓦斯，只有当工作地点的瓦 斯浓度低于 1时，再验电(与电源电压相适应的验电笔)；确认无电后，进行导体的对地放电。 【案例】 某矿发生一起特大瓦斯爆炸事故。经事故调查，瓦斯积聚原因为采空区的隔离煤柱出现多个孔洞：火源为正在检修的电磁启动器，电钳工打开了接线盒盖板煤及矸石落入，造成火花。此事故的原因是在设备检修中违章带电检修设备，造成电气失爆并且 在检修前没有检查瓦斯。 (2)操作井下电气设备必须遵守下列规定： 非专职人员或非值班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，并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。 手持式电气设备的操作把手和工作中必须接触的部分必须有 良好的绝缘效果。 普通型携带式电气测量仪表，必须在瓦斯浓度1以下的地点 使用，并实时监测使用地点的瓦斯浓度。 操作电气设备要有工作票和施工措施。停、送电的操作，要根 据书面申请或其他可靠的联系方式。由专职电工执行。 (3)加强对电气设备、供电线路的管理。 电气设备安装使用合理，严禁甩掉各种保护装置；电缆线路不准 有“鸡爪子”、“羊尾巴” 、 “明接头”，对地绝缘电阻符合要求；井下巷道内的电缆，沿线每隔一定的距离、拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线盒两端、穿墙电缆的墙的两边都应设置注有编号、用途、电压和截面的标志牌。 (4)防止人体接触或接近带电体。 将电气设备裸露带电部分安装到一定的高度。如煤矿安全 规程第 356 条规定了井下电机车架空线的悬挂高度：在行人的巷道内、车场内以及人行道与运输巷道交叉的地方不小于 2 m；在不行人的巷道内不小于 1.9m井底车场内，从井底到乘车场不小于2.2 m。容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。 各种电气设备的导电部分和电缆接头都必须封闭在坚固的外壳中，并保证闭锁装置完好。,(5)对人员经常接触的电气设备，采用低工作电压。如井下照明、 信号、电话、手持式电气设备额定电压都不超过 127 V，控制回路电 压不超过 36 V。 (6)井下电气设备必须有保护接地。 (7)设置漏电保护系统一旦发生人体触电，应立即切除电源， 保证人身安全。 3防止触电应注意的事项 (1)加强对触电危害性的教育。 (2)任何人无权自行停、送电。 (3)携带较长的金属工具、金属管材料在架空线下行走时，严禁扛在肩上。 (4)乘坐平巷人车或专列人车，上、下车时必须切断该区段架空线电源，严禁带电扒车。 (5)上、下山行走，不能手扶电缆，防止电缆漏电后触电。 (6)严禁在电气设备、电缆上躺坐，以防触电。 五、杂散电流 （一)杂散电流的定义及安全值 1杂散电流的定义 杂散电流是指任何不按指定通路而流动的电流(引自 MT 670 1997)。直流架线电机车电流的一部分，没有经过钢轨回路的全程，而是通过大地或其他设备流回变流所，叫直流杂散电流。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缘电阻、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： 采区内各巷道中的轨道对总接地网间。 采煤工作面内的金属网假顶对总接地网间。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连接的轨道对总接地网间。掘进工作面与掘进巷道内任何地点的轨道对总接地网间。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间。采区煤仓对轨道间。井下爆炸材料库铁门对轨道间。 (二)杂散电流过大的危害 (1)在井下，杂散电流可能引起电雷管的误爆炸。因为一般电雷管只需要 11.5 V 的电压就可以引爆，而在杂散电流影响下，轨道与大地之间的电位差可达到 ll.5 V，因此两根爆破导线的一根与 轨道接触，另一根与接地装置接触，就可能引起先期引爆。 (2)对井下金属管道和铠装电缆外皮造成腐蚀，缩短金属铠装电 缆和金属管路的使用寿命。 (3)杂散电流可能产生电火花，引起瓦斯、煤尘爆炸，引起火灾。 (4)杂散电流可能使漏电保护、高压隔爆配电装置发生误动作。,(三)杂散电流的防治 1. 直流杂散电流的防治措施 (1)牵引电网对架线的要求： 当有两个以上牵引变流所向架空线供电时牵引变流所供电区域之间应设绝缘和分段联络开关。当电机车为双弓时，架线上要装设两处绝缘，其间距离应大于电机车双弓之间的距离。架线每隔 500 m 左右应设分段绝缘和分段开关。 馈电线与架线应用不少于 2个铜质馈电夹子连接， 每个夹子与 导线的接触面积应不小于导线截面的15倍，连接应紧固、可靠。 多水平生产的矿井，每个生产水平要有单独的直流供电系统，严禁一个牵引变流所向多个水平供电。牵引变流所电源的正极经馈电线接架线，负极经回电线接轨道。为了减少回电点附近电缆外皮的腐蚀宜将电源的负极经馈电线接架线，正极经回电线接轨道。如果有几个牵引变流所向架线供电时，必须采取相同极性的接线方法。 牵引变流所应设在架线区间的中央，最佳供电半径不宜大于 15 km。 (2)对轨道的要求：回电轨道的接缝应进行电气连接，连接方法为：采用长度不小 于 600 mm、截面积不小于 50 mm2 的铜线进行焊接，焊接点的面积不小于 255 mm2。 不同规格的轨道接缝电阻值，不大于教材表 62 的要求。 回电的平行钢轨间，每隔 50m应用截面积不小于 30mm2 的 钢板进行电气连接。 回电轨道在道岔处导轨和主轨道之间应进行电气连接，连接 电阻值与轨道接缝电阻值的要求相同。 不回电的轨道和回电的轨道相连时，必须加以绝缘。 平巷与斜巷间的轨道分别设置两道绝缘。两道绝缘间的距离应不大于一列串车的长度，并保证在任何情况下，第二道绝缘处不回 电侧轨道与回电侧轨道之间不得被串车等形成电气连接。 2.交流杂散电流的防治措施 对交流杂散电流的防治措施：一是提高交流电网的绝缘水平，二是采取屏蔽电缆。,第三节 三专两闭锁 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的电源。 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。 风电闭锁的作用：保证掘进工作面动力设备工作前，局部通风机 先工作；由于任何原因使局部通风机停止工作时，切断掘进工作面动 力设备的电源；防止由于电火花、机械火花引起瓦斯爆炸。 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。如教材图6-5所示，当瓦斯探头测得瓦斯浓度超限时，其常开接点K1闭合；接通断电仪电源其常开接点K2闭合；接通高压开关内的脱扣线圈TQ电路，使高压开关切断掘进工作面电源，实现瓦斯电闭锁。 瓦斯电闭锁的作用：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15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、电动机或其开关安设地点附近20 m以内风流中的瓦斯浓度达到15时，必须停止工作，切断电源，撤出人员进行处理。对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1o以下时，方可通电开动。,第三节 矿井供电电网保护,第一节 矿井供电电网保护的类型及要求 煤矿井下电气保护所指的“三大保护(漏电电保护、过流保护和保护接地)，是我国煤矿井下电气设备和线路普遍具有和使用的三种保护类型。煤矿安全规程根据井下电气设备的作用、使用电压等级、操作方式与环境。对所采用的保护作出了规定。现将保护类型介绍如下： (1)电流保护：包括短路保护、过流(过负荷)保护。 (2)漏电保护：包括非选择性、选择性漏电保护和漏电闭锁。 (3)保护接地：包括系统保护接地、局部保护接地。 (4)电压保护：包括欠电压保护、过电压保护。 (5)单相断线保护。 (6)风电、瓦斯电闭锁。 (7)综合保护：有电动机综合保护和煤电钻(照明)综合保护等。 对矿井电气保护装置的基本要求有以下几点： (1)选择性。当供电系统发生故障时，电气保护装置应能有选择地将故障段切除，即断开距离事故点最近的开关设备，从而保证供电系统的其他部分能正常运行。 为了保证电气保护装置的动作有选择性，上级开关保护的动作值应比下级开关保护的动作值大1.1倍以上，而且要求上级开关的动作时间比下级开关的动作时间长0.50.7 s。,(2)快速性。一般要求电气保护装置能快速切除故障。但有些情况下快速动作与选择性相矛盾。例如，选择性漏电保护，在线路出现漏电故障后，经一定选择时限，再通过开关的动作，这就影响了故障的快速切断。在不能同时满足以上两个要求时，一般应首先满足选择性的要求。 对用来监视电力系统不正常工作状态的保护装置，如过负荷保护，就不要需快速动作，应有一定的延时。 (3)灵敏性。电气保护装置对其保护范围内的故障和不正常运行状态的反应能力称为灵敏性。不同的保护装置和被保护设备对灵敏系数的要求也不相同。井下被保护的变压器、线路等所有电气设备，其过流保护的最低灵敏系数为15，后备保护的灵敏系数为12。 (4)动作可靠性。动作可靠性是指线路和电气设备发生故障时，保护装置应能可靠动作，不会出现拒动，也不会出现误动。 第二节 漏电保护 煤矿安全规程第157条规定：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漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。 一、漏电 在变压器中性点不接地电网中，发生单相接地(直接接地或经过渡阻抗接地)或两相、三相对地的总绝缘电阻降低到危险值的电气故障叫漏电故障，简称漏电。人体触及一相带电导体的情况，是单相经过渡电阻接地，也属于漏电。 电网漏电按性质可分为集中性漏电和分散性漏电两类。集中性漏电是指由于电网某处或某点的绝缘损伤而发生的漏电；分散性漏电则是由于整个电网或某条线路的对地绝缘电阻降低而发生的漏电。在井下电网中出现较多的是集中性漏电。,图5-1 漏电电流回路示意图,1漏电的危害 当人体触及一相带电导体或漏电设备外壳流经人身的电流超过30 mAs时，就有触电伤亡的危险。当漏电电流的电火花能量达到点燃瓦斯、煤尘的最小能量时，可能引起瓦斯、煤尘爆炸。长期漏电，会使绝缘发热、老化，还可能烧毁电气设备，引发相间短路和电气火灾事故。此外，如果漏电发生在爆破作业地点附近，由于漏电电流在它流经的路径上会产生电压降，当电雷管两端的引线接触漏电路径上具有电位差的两点时，可能造成电雷管提前引爆。由此可见，漏电故障的危害是十分严重的，必须采取漏电保护措施。 2漏电保护装置的作用 连续监视电网对地的绝缘状态，当人体触及一相带电导体或电网发生漏电时迅速切断电源，防止漏电事故发生。 3漏电的原因 井下电网尤其是低压电网的工作环境恶劣，电网对地绝缘容易遭受破坏，会经常发生漏电故障。井下发生漏电故障的主要原因是： (1)运行中的电缆或电气设备受潮或进水，使绝缘电阻下降。 (2)电气设备或电缆长期过负荷运行使绝缘老化。 (3)电缆与电气设备的连接不符合要求，造成接头松动脱落、碰触金属外壳。 (4)橡套电缆的连接不符合要求，出现“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头，并受潮气侵入。 (5)用金属丝吊挂橡套电缆，使其嵌入绝缘层内接触芯线。 (6)接线时，将导电芯线与地线接错。 (7)橡套电缆在运行中被炮崩或受挤、压、拉、砸、砍等机械作用而使护套绝缘破损。 (8)电缆因长期过度弯曲而产生裂口或缝隙，运行中受潮气或淋 水侵入。 (9)带电作业，人体接触一相带电导体。 (1O)在电气设备内随意增添电气元件，或检修时将工具等导体留 在设备内，使电气间隙小于规定值，导致一相对外壳放电。 (11)操作电气设备时产生弧光对地放电。 (12)出现严重过电压，击穿电缆或电气设备的对地绝缘。,二、漏电保护 井下供电系统常用的漏电保护方式有漏电保护(非选择性)、选择性漏电保护和漏电闭锁。目前，使用的漏电保护装置种类很多，但总体上可分为两大类：一类是安装在各种开关中的具有漏电跳闸、漏电 闭锁和选择性漏电保护功能的电子插件、微电脑综合控制保护器和漏电继电器；另一类是具有独立隔爆外壳必须与馈电开关配合使用的检漏继电器。漏电保护按原理不同可分为附加直流电源式、零序电流方向式、旁路接地式和自动复电式等。 1附加直流电源漏电保护 如图5-2所示 漏电保护采用附加直流电源，在开关合闸后对带电电网进行绝缘监测，当电网对地绝缘电阻低于动作值时，开关跳闸停止供电，起保护作用。 (1)附加直流电源漏电保护的基本原理。 在变压器中性点不接地电网中，很容易检测到电网各相对地的绝缘电阻值。若在三相电网与大地之间附加一独立的直流电源，则在三相对地绝缘电阻上将有一直流电流流过，该电流的大小直接反映了电网对地绝缘电阻的高低。附加直流电源漏电保护就是通过检测该电流来实现漏电保护的。 (2)漏电保护装置的动作电阻值。 漏电保护装置的动作电阻值是以网络允许最低绝缘电阻为基础确定的。当低压电网对地总的绝缘电阻下降到对人触电有危险的程度时，漏电保护装置动作跳闸，切断电源。这个对人体触电有危险的电网最低绝缘电阻值，即为漏电保护装置的动作电阻值。 2选择性漏电保护 在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选择性漏电继电器。选择性漏电保护具有横向选择性，弥补了漏电保护的不足，即只切断漏电故障支路的供电电源。 由变压器中性点不接地电网分析可知：当电网正常运行时，各相对地电压对称，电网无零序电压，也无零序电流；当电网发生不对称漏电时，各相对地电压不再平衡，电网出现零序电压，因而必有零序电流。选择性漏电保护的原理就是利用零序电流实现不对称漏电保护的。,图5-2 附加直流电源的保护原理图,3漏电闭锁 漏电闭锁是指在开关合闸前对电网进行绝缘监测，当电网对地绝缘电阻低于规定的漏电闭锁动作电阻值时，使开关不能合闸，起闭锁作用。目前，漏电闭锁单元都是利用附加直流电源式保护原理检测对地绝缘电阻实现漏电闭锁功能的。,保护构成原理框图如图5-3所示，当某支路发生不对称漏电故障时，各个支路都将取得I0和U0信号，经放大整形后，由相位比较电路进行相位比较鉴别，选择处故障支路后推出执行电路动作，切断故障支路的电源，从而实现了横向选择性漏电保护。,图5-3 零序电流方向式漏电保护构成原理框图,第三节 保护接地 煤矿安全规程第482条规定：电压在36 V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。 一、井下电气设备保护接地的作用与构成 保护接地是指用导体把电气设备中所有正常不带电的外露金属部分，通过接地装置与大地紧密连接起来。电气设备的金属外壳在正常情况下是不带电的，但在绝缘损坏时其外壳或构架就会带电。此时，若人体触及它们，就会造成触电事故。保护接地就是预防这类触电事故的重要措施之一。 1.保护接地的作用 保护接地可以使电气设备金属外壳意外带电时的对地电压降低到规定的安全范围以内减少人体触电电流和对地电流的大小，最大限度地降低危险程度。 井下一旦发生漏电或人体触电，漏电保护应在故障发生后动作于跳闸，尽快切断电源，将故障存在时间缩小到安全范围以内；保护接地则应起到限制裸露漏电电流和人体触电电流的作用，最大限度地降低危险程度。两种保护在煤矿井下低压电网中是相辅相成、缺一不可的重要安全保护措施。如图5-4 2.井下保护接地网 煤矿安全规程第484条规定：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，应与主接地极接成1个总接地网。 井下保护接地网(或称总接地网)是利用供电的高、低压铠装电缆的金属外皮和橡套电缆的接地芯线，把分布在井下中央变电所、井底车场、运输大巷、采区变电所及工作面配电点的电气设备的金属外壳在电气上连接起来所形成的保护接地系统。这样，就使埋设在各处的接地极并联起来不仅降低了接地电阻值，而且防止了不同设备、不同相同时碰外壳所带来的危险。,图5-4 装有保护接地的井下电网,二、煤矿安全规程对井下保护接地的要求 1对主接地极的要求 煤矿安全规程第484条规定：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. 75 m、厚度不得小于5 mm。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。 2对局部接地极的要求 煤矿安全规程第485条规定：下列地点应装设局部接地极： (1)采区变电所(包括移动变电站和移动变压器)。 (2)装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。 (3)低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。 (4)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