2013·师资继续教育·演示课件(矿井供电系统及井下供电安全).ppt

四川内江沙湾煤业安全培训中心,谢泽崇机电工程师电话第六章：矿井供电系统及井下供电安全,授课主要内容：第一节矿井供电系统第二节井下供电安全第三节三专两闭锁,第六章：矿井供电系统及井下供电安全第一节矿井供电系统,矿井供电系统是指由矿井地面变电所、井下变电所、采区变电所、工作面配电点按照一定的方式互相连接起来的一个整体。一煤矿企业对供电的要求1供电安全2供电可靠3供电技术合理4供电经济,二电力负荷的分级,三矿井供电电压等级,1煤矿常用电压等级及应用范围标准电压平均电压应用范围10000v10500v井上、井下高压电机及配电电压6000V6300V井上、井下高压电机及配电电压3300V3460V部分矿井采区电气设备1140V1200V井下综采机械化采区动力660V690V低压动力用电380V400V低压动力用电127V133V照明、信号、电话和手持电气设备36V-井下电气设备的控制及局部照明直流250V、550V架线电机车,额定电压等级必须符合要求,煤矿安全规程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。（五）采区设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。,210KV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，6kV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10kV电压直接下井。(1)益处。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10kV电力系统电源供电，其优点为：减少因设置35kV6kV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10kV直接下井，应遵循的规定为：采用的10kV矿用电气设备，必须通过指定检验机构的技术鉴定。10kV系统投入前，必须按有关规定进行验收、检查、试验。10kV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10kV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专用电缆终端。,四矿井供电系统,1深井供电系统：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，称为矿井井供电系统。如图11所示。煤层埋藏深度大于150米时应采用深井供电系统2浅井供电系统。小于150米采用浅井供电系统,典型深井供电系统,35KV系统,6KV系统,井下配电所,采区变电所,低压负荷,五变压器中性点运行方式,1变压器中性点如图6-1,ua+ub+uc=uo当线路输入对称三相正弦交流电源，ua+ub+uc=0，O点电位为0.所以称O点为中性点。,2、变压器中性点运行方式,变压器中性点运行方式就是中性点与大地的连接方式。一般分为三种：1变压器中性点直接接地、2变压器中性点不接地、3变压器中性点采用消线圈接地。（大电流接地系统和小电流接地系统）3、变压器中性点直接接地的危害：1）人体触及一相带电体。大大增加了人体的触电电流，非常危险；2）电网一相接时形成单相短路，短路电流弧光有可能引起瓦斯爆炸。如图13所示。煤矿安全规程规定：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直接向井下供电。,变压器中性点直接接地时人体触及一相带电体的情况,中性点直接接地单相触电变压器中性点不接地运行方式（如图13所示）。设电压为380V，相电压为220V，忽略分布电容：Ra=Rb=Rc=90KR人=1000根据：Id=Ea/(g人+1/3ga)则:Id=220/(1000+1/3*90000)=7.1mA当电压为660V，相电压为380V，忽略分布电容，Ra=Rb=Rc=350000R人=1000则:Id=380/(1000+1/3*350000)=9.62mA由此可见，中性点不接地系统，单相触电是是安全的。但线路绝缘电阻下降和线路过长对地电容不容忽略时，仍然存在一定的危险。,4变压器中性点不接地系统,5变压器中性点采用消弧线圈接地变压器的中性点采用消弧电感线圈接地就是通过电感线圈电感性电流来补偿电网电容电流，减少对人体的伤害程度。（如图14所示。）煤矿安全规程第457条规定：井下高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流超过20A。,图14变压器中性点采用消弧线圈接地a人体电流途径；b电流向量图,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。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，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。设立设备的“运行日志”和定期检查记录、巡回检查记录、故障记录。,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，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。随着采掘机械化程度的提高，对井下采区供电提出了新的要求。提高电压等级，采用660V或1140V。缩短低压供电距离，使用隔爆移动变电站；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。,2采区变电所接线方式,(1)采区变电所高压接线方式。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，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。b电源进线两回路同时供电，由于出线及变压器台数较多，两回路均设进线开关，且母线设分段开关，正常情况下分段开关断开，保持电源为分列运行状态。(2)采区变电所低压接线方式。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。,3综采工作面（1）综采工作面对供电系统的要求：综采工作面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。移动变电站一般设置在工作面平巷，距工作面150300m，工作面每推进100200m，移动变电站就向后移动一次，保持低压供电距离不超过500m。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15m。(2)综采工作面供电系统的组成：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。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,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配电点的位置第一种是将开关设备安装在工作面平巷壁的专用巷道，采煤面配电点一般距工作面50100m。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80100m。第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、煤矿安全规程对矿井供电的要求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。“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。”,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。第450条矿井必须备有井上、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。第451条电气设备不应超过额定值运行。第452条防爆电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。,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。第459条井上、下必须装设防雷电装置，并遵守下列规定：（一）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。（二）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。（三）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)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。(2)第461条规定：采掘工作面配电点必须满足设备检修和巷道运输(3)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。(4)第463条规定：硐室内各种设备与墙壁之间应留出O5m以上的通道，各种设备相互之间，应留出O8m以上的通道。（5）第464条规定：带油的电气设备必须设在机电设备硐室内。(6)第465条规定：悬挂“非工作人员禁止人内”字样的警示牌。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。(7)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)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、用电安全作业制度,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。依据原水利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。其内容：(1)工作负责人。也称监护人，负责此项工作。(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（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）签字；另一部分由工作许可人填写，由工作许可人签字。(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。(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。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。,2工作许可制度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。操作票中应写明被操作线路编号和操作顺序在进行高压试验时，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。4停送电制度。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。(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，将电气设备的闭锁装置锁好，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、井下十不准制度,不准带电检修；不准甩掉无压释放器、过电流保护装置；不准甩掉漏电断路器、煤电钻综合保护装置和局部通风机风电、瓦斯电闭锁装置；不准明火操作，明火打点、明火放炮；不准用铜、铝、铁等代替保险丝；停风、停电的采掘工作面，未经瓦斯检验，不准送电。有故障的线路不准强行送电；电气设备的保护装置失灵后不准送电；失爆电器、失爆设备、不准使用。不准在井下拆卸矿灯。,8三无、四有、两齐、三全、三坚持三无：无鸡爪子、无羊尾巴、无明接头。四有：有过流和漏电保护装置，有螺钉和弹簧垫、有密封圈和挡板，有接地装置。两齐：电缆悬挂整齐，设备峒室清洁整齐。三全：防护装置全，绝缘用具全，图纸资料全。三坚持：坚持使用检漏继电器，坚持使用煤电钻综合、照明信号保护装置，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。2触电的分类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，电流通过人体流人大地，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。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。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。2安全电压,(三)预防人身触电的措施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。(3)直流触电事故的原因。,【案例】某采区电气操作工检修QBZ120/660电磁启动器，未中办停电，擅自开盖检修，两手碰触电源接柱，造成左手严重烧伤。该采区电气操作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。,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。(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。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127V，控制回路电压不超过36V。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。,第三节：矿井供电系统及供电安全第三节“三专两闭锁”一“双风机，双电源”高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机，必须配备安装同等能力的备用局部通风机（双风机），并能自动切换。备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源（双电源），当正常工作的局部通风机故障时，备用局部通风机能自动启动，保持掘进工作面正常通风。,二“三专”是指局部通风机必须采用专用开关、专用电缆、专用变压器供电，保