煤矿机电安全知识.docx

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煤矿机电安全知识

知识要点：

1.井下特殊的环境；

2.煤矿企业对供电的基本要求；

3.电力负荷的分类；

4.电力系统中性点的运行方式；

5.电力系统额定电压等级；

6.电力网各种结线方式分类。

7.井下局部通风机的供电8、变电所位置确定及设备布置

、井下特殊环境1．煤矿井下的空气中含有瓦斯及煤尘，在其含量达到一定量时，如遇到电气设备或线路产生电弧、电火花和局部高温时，就会燃烧和爆炸。

2．井下采掘工艺需要用电雷管，电气设备对地的漏泄电流可能会将电雷管引爆。

3．井下硐室、巷道、采掘工作面等需要安装电气设备的空间都比较狭窄，对电气设备的体积应受到一定限制，且使人体接触电气设备的机会较多，容易发生触电事故。

4．井下由于岩石和煤层的压力，常会发生冒顶和片邦事故，使电气设备（特别对电缆）很容易受到这些外力的砸、碰、挤、压。

5．井下空气比较潮湿，湿度一般在90％以上，并且机电硐室和巷道经常有滴水及淋水，使电气设备很容易受潮。

6．井下有些机电硐室和巷道的温度较高，因而使井下电气设备的散热条件较差。

7．采掘工作面的电气设备移动频繁，且经常启动。

生产中由于受自然条件变化的影响，使用电设备的负荷变化较大，有时会产生短时过载。

8.由于井下地质条件发生变化，及雨季期间，井下有发生突水事故的可能，其出水量往往为正常涌水量的几倍甚至几十倍。

旦突然出水，要求排水设备迅速开动，以保证矿井安全。

此时应有足够大的供电系统，以保证全部排水设备正常工作。

9．井下如发生全部停电事故，超过一定的时间后，可能发生采区或全井被淹的重大事故。

同时井下停电停风后，还会造成瓦斯积聚，引起瓦斯和煤尘爆炸危险。

由于存在以上特殊条件，因此在考虑煤矿井下供电系统时，除必须严格遵守煤炭部颁发的

煤矿安全规程》及《煤炭工业设计规范》中有关的规定外，还应注意安全可靠、经济合理性。

二、煤矿企业对供电的基本要求

控等；3）采用双回独立线路供电。

淹井等严重问题。

所以必须保证矿井可靠的供电。

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。

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。

3.供电质量：

1）要求用电设备在额定参数下运行；2）反映供

电质量的指标主要有两个：

频率和电压。

频率50Hz，要求偏差

小于±0.5Hz，即额定频率的1%，一般由发电厂决定。

电压，

电压偏差±5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。

线路额定电压UN

电压允许变化范围

35kV及以上

5%UN

10kV及以下

7%UN

低压照明

+5%UN〜-10%UN

4.供电经济在保证供电安全、可靠，质量的前提下:

1）尽量降低基本建设投资；

2）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗

3）尽量降低电能消耗和维修费用等。

三、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、立井提升机、通风机、瓦斯泵等。

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：

两个独立电源供电或专线。

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。

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。

四、电力系统中性点的运行方式

．电力系统中性点的运行方式决定了单相接地后的运行情况，供电可靠性、保护方法及人身安全等问题。

2.中性点运行方式

）中性点不接地系统

1）中性点不接地系统（见图1-5）

2）优缺点：

优点：

单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，提高供电的可靠性；且接地电流小；缺点：

单相接地时，非接地相对地电压升高3倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短。

（3）适用范围：

煤矿井下

图1-5中性点对地绝缘系统

（a）电Kf图；（W相a图

约为30A,2〜63kV（35kV）电网约为10A时，易产生断续电弧。

断续电弧将在电网产生L、C震荡，在系统中产生（3

4）Ue的过电压，可能使绝缘薄弱处击穿，造成短路故障。

应对措施:

A.限时：

单相接地时间不应超过0.5〜2h;井下要求立即断电

B.装设绝缘监视、接地保护装置。

C.转换线路。

2）中性点经消弧线圈接地系统

（1）中性点接地电容电流超过限度时，可采用中性点经消弧线圈接地系统。

（2）

（2）接法（图1-7）。

（3）消弧线圈的结构、工作状态。

结构：

消弧线圈是一个有铁心的可调电感线圈，有5〜9个插头，可调节匝数，减小间隙。

线圈电阻很小，感抗很大，可看成纯电感元件。

工作状态：

工作在补偿状态。

若消弧线圈的感抗调节合适，将使接地电流降到很小，达到不起弧的程度。

（4）优缺点：

优点：

单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，单相接地时，运行不允许超过2h，提高供电的可靠性。

缺

点：

单相接地时，非接地相对地电压升高3倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。

中性点直接接地系统

（1）中性点直接接地系统（见图1-8）

（2）优缺点：

（对应中性点不接地）

优点：

单相接地时，其他两相对地电压不会升高。

接地电流大，提高了保护装置的可靠性。

缺点：

单相接地时，构成短路，电流大（称为大接地电流系统）。

（3）适用：

A.110kV及以上电压等级的电网上（绝缘只按相电压考虑）。

B.地面380/220V三相四线制供电系统，获得两种电压等级。

五、煤矿常用交流电压等级及用途

电压（kV）

用途

供电

受电

0.036

0.036

井下电气设备的控制回路与

局部照明

0.133

0.127

井下照明及手持式电钻

0.23

0.22

矿井地面照明

0.40

0.38

地面及井下低压动力

0.69

0.66

井下采区低压动力

1.2

1.14

井下综合机械化采区低压动

3.15

3

井下综合机械化采区低压动

6.3

6

井上下咼压电动机及配电电

10.5

10

井上下咼压电动机及配电电

38.5

35

矿区内部的配电电压

供电电压等级的确定

线路电压高低与输送功率和

距离有关。

在确定供电电压时，

应将两种可用的电压方案，作经

济比较。

当经济指标相差不大

时，应优先采用等级较高的方

案。

对单回路输电架空线电压等

级的确定，可参考下式估算:

U=5.5

千伏

六、电力网各种结线方式分类。

1.电力网的分类

1）电力网：

由变电所及各种不同电压等级的输电、配电线路组

成。

2）任务：

输电配电。

3）分类：

以电压高低、负荷性质、线路结构和中性点运行方式

来进行分类。

2.电力网的结线方式

1）放射式电网（图1-2）.

（2）主要优点:

放射式电网

（a）单回路放射式;（b）双回路放射式

优点：

线路独立、可靠性高、继电保护整定简单。

路长、不经济。

（3）适用：

负荷容量大或孤立的重要用户

2）干线式电网（图1-3）

（1）分类：

单回路、双回路。

短、节资。

缺点：

用户相互影响、可靠性低、保护整定误差大。

使用对象:

单回路干线式一般使用三类负荷供电，如居住区、宿舍楼，双回

3）环式电网（图1-4）

（1）分类：

开环、闭环。

负荷容量相差太大时不经济，继电保护整定复杂。

（3）适用对象：

负荷容量相差不太大，彼此之间相距较近，而

七、井下局部通风机的专用供电问题:

（1）低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机应采用装有选择性漏电

保护的专用开关和专用线路供电;

（专用开关和专用线路）；

2）高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井掘进工作面的局部通风机必须采用双电源供电。

注：

高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井掘进工作面的局部通风机供电要求达到双电源供电，且主供电电源应达到“三专”（专用变压器、专用开关和专用线路）；备用电源允许引自其他动力变压器的低压母线段，但其供电回路应采用装有选择性漏电保护的专用开关和专用线路供电。

3）使用局部通风机供风的地点，其配电设备必须实行风电和瓦斯电闭锁，保证在停风和瓦斯超限后切断该区域内全部非本质安全型电气设备的电源。

注：

（1）在实际应用中，有些矿井（特别是一些小型矿井）的掘进工作面之所以频繁发生停风、瓦斯超现和积聚现象，都是因为局部通风机没有实行专用线路供电，而是与工作面其他动力用电设备共用供电线路，在其他动力用电设备搬迁、检修或发生短路事故时，都会造成局部通风机的停电运行。

2）“关于印发《煤矿瓦斯治理经验五十条》的通知”（发改能源[2005]457）第四十五条规定：

“保证井下局部通风机的连续供

电。

局部高低压供电实现双电源供电；采区变电所或井下中央变

根据这一规定，煤（岩）与瓦斯（CO2）突出矿井掘进工作面的

机和备用风机自动切换。

确保局部通风机供电的可靠性、连续性。

八、变电所位置确定及设备布置

根据煤矿负荷的大小，分布特点及内部环境特点等因素进行

位置及变电所设备的布置。

变电所的位置及变电所设备布置方案。

1.输电电压的选择

2.

以节

统、变电所位置和数量有关。

当方案比较经济差异不大时，在设计中应尽可能采用高一级的电压，使高电压深入用户，省电耗，给系统发展留有适当的余地，保证电能的质量和安全经济地送电。

3.变电所所址选择

4.1）接近负荷中心；

6）周围环境清洁。

5.送电范围的划分

6.矿井用电负荷的分级用电负荷的等级，是选择矿区供配电系统的主要依据之一。

按照可靠性的要求，矿井用电负荷一般分为三级。

1）一级负荷

（1）矿井主要扇风机。

（3）升降人员的立井提升机。

（4）有淹没危险的井下主排水设备。

（5）矿井抽放瓦斯设备。

（6）突出、高瓦斯矿井掘进头的通风设备。

2）二级负荷

（1）煤矿企业、井上、下主要生产环节的动力和照明设备。

（2）水源缺乏地区的生产、生活水源水泵及配有备用泵的消防水泵。

（3）4t以上锅炉设备。

（4）矿灯充电设备。

（5）以电机车为主要运输方式的整流及充电设备。

（6）自动交换机，大中型监控设备及管理计管机的用电设备。

（7）电气集中的铁路运输信号设备。

3）三级负荷凡不属于一、二级负荷的均属三级负荷。

7.供配电系统的形成

矿井供配电系统对于一级负荷应有两个独立的电源供电，当发

生任何故障时，两个电源的任何部分应不致同时受到损坏，并能迅速恢复供电；对二级负荷一般由两回路供电，当同一用电单位

由两回及以上的电源线供电时，当任一回电源线故障时，应能保证一、二级负荷用电或全部负荷用电；对于三级负荷一般只设一回电源线，对几个较小的三级负荷，可共用一回电源线。

在设计供配电系统时，一般不考虑一回电源线路检修或故障

时，另一回电源线路又发生故障的可能性。

同一电压的配电级数，不宜多于二到三级。

适用于一、二级负荷的供、配电系统有

8.配出线的结线1）配电开关

（a）

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