礦井供電與安全管理.ppt

1、礦井供電系統(tǒng)及供電安全 技術(shù)管理,主講：劉紅軍,礦山供電 井下用電安全 井下電氣保護,第一章 礦井供電及安全管理,一、煤礦企業(yè)對供電的基本要求: 供電可靠 供電安全 有良好的供電質(zhì)量,末端電壓、頻率、三相電壓平衡、波形等,2-1 礦山供電,有足夠的供電能力 供電經(jīng)濟,二、電力用戶的分類,1、第一類負荷 （一級、類） 2、第二類負荷 （二級、類） 3、第三類負荷 （三級、類）,三、礦井供電電壓等級,煤礦安全規(guī)程第四百四十八條 井下各級配電電壓和各種電氣設(shè)備的額定電壓等級，應(yīng)符合下列要求： (一)高壓，不超過10000V。 (二)低壓，不超過1140V。 (三)照明、信號、電話和手持式電氣設(shè)備的供

2、電額定電壓，不超過127V。 (四)遠距離控制線路的額定電壓，不超過36V。 采區(qū)電氣設(shè)備使用3300V供電時，必須制定專門的安全措施。,四、煤礦供電系統(tǒng)(一）礦井供電系統(tǒng),1、深井供電系統(tǒng),地面變電所,井下中央變電所,采區(qū)變電所,工作面配電點,采區(qū)距地表100200m,2、淺井供電系統(tǒng),煤礦安全規(guī)程第四百四十一條 礦井應(yīng)有兩回路電源線路。當(dāng)任一回路發(fā)生故障停止供電時，另一回路應(yīng)能擔(dān)負礦井全部負荷。年產(chǎn)60000t以下的礦井采用單回路供電時，必須有備用電源；備用電源的容量必須滿足通風(fēng)、排水、提升等的要求。 礦井的兩回路電源線路上都不得分接任何負荷。 正常情況下，礦井電源應(yīng)采用分列運行方式，一回

3、路運行時另一回路必須帶電備用，以保證供電的連續(xù)性。 10kV及其以下的礦井架空電源線路不得共桿架設(shè)。 礦井電源線路上嚴禁裝設(shè)負荷定量器。,煤礦安全規(guī)程第四百四十二條 對井下各水平中央變（配）電所、主排水泵房和下山開采的采區(qū)排水泵房供電的線路，不得少于兩回路。當(dāng)任一回路停止供電時，其余回路應(yīng)能擔(dān)負全部負荷。 主要通風(fēng)機、提升人員的立井絞車、抽放瓦斯泵等主要設(shè)備房，應(yīng)各有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路；受條件限制時，其中的一回路可引自上述同種設(shè)備房的配電裝置。 本條上述供電線路應(yīng)來自各自的變壓器和母線段，線路上不應(yīng)分接任何負荷。 本條上述設(shè)備的控制回路和輔助設(shè)備，必須有與主要設(shè)備同等可靠的

4、備用電源。,煤礦安全規(guī)程第四百五十條 礦井必須備有井上、下配電系統(tǒng)圖，井下電氣設(shè)備布置示意圖和電力、電話、信號、電機車等線路平面輻射示意圖，并隨著情況變化定期填繪。圖中應(yīng)注明： （一）電動機、變壓器、配電設(shè)備、信號裝置、通信裝置等裝設(shè)地點。 （二）每一設(shè)備的型號、容量、電壓、電流種類及其他技術(shù)性能。 （三）饋出線的短路、過負荷保護的整定值，熔斷器熔體的額定電流值以及被保護干線和支線最遠點兩相短路電流值。 （四）線路電纜的用途、型號、電壓、截面和長度。 （五）保護接地裝置的安設(shè)地點。,（二）采區(qū)供電系統(tǒng),采區(qū)變電所高、低壓接線方式,圖22 單電源進線接線方式（）,圖23單電源進線接線方式（二）,

5、圖24雙電源進線接線方式（一）,圖25雙電源進線接線方式（二）,圖26典型低壓供電系統(tǒng)圖,圖27用移動電站供電的接線方式,綜合機械化采掘工作面的供電,掘進工作面供電的特殊要求,“三 專”：專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路 “兩閉鎖”：風(fēng)電閉鎖與瓦斯電閉鎖,(a)面兩臺局部通風(fēng)機 (b)兩面各一臺局部通風(fēng)機 圖28“三?！惫╇娤到y(tǒng)示意圖,一、觸電的的危險性及預(yù)防 （一）、觸電的危險性 1）電擊 2）電傷,2-2 井下用電安全,（二）、造成人觸電危險的主要因數(shù) 1）流過人體的電流的大小 2）觸電時間的長短 3）觸電電壓的高低 4）人體電阻 5）電流頻率,極限安全電流：30 mA.s 井下人體電阻：1

6、000,（三）、觸電的一般預(yù)防方法 1、供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及保護要合理 井下配電變壓器及向井下供電的變壓器或發(fā)電機，中性點禁止直接接地。 井下電氣設(shè)備必須有保護接地。 井下變電所的高壓饋電線及井下低壓饋電線，應(yīng)裝設(shè)漏電保護裝置。 供電系統(tǒng)應(yīng)有完善的過電流保護裝置。,2、防止人身接觸或接近帶電導(dǎo)體 將電氣設(shè)備的裸露帶電部分安裝在一定高度，或圍以遮攔。如電機車架空導(dǎo)線的高度從軌道平面算起，井下不得低于2米，井底車場不得低于22米。 井下各種電氣設(shè)備的導(dǎo)電部分都必須封閉在堅固的外殼中，并在操作手柄和蓋子之間設(shè)置機械閉鎖裝置，保證電氣設(shè)備接通電源后不能打開蓋子，蓋子打開后，不能接通電源。井下電纜敷設(shè)應(yīng)符合規(guī)

7、程規(guī)定，電纜破損必須及時更換或進行冷、熱補。電纜連接須經(jīng)隔爆接線盒，堅決消滅“雞爪子”、“羊尾巴”、明接頭。 各變（配）電所的入口或門口都懸掛“非工作人員，禁止入內(nèi)”警示牌；無人值班的變（配）電所，必須關(guān)門加鎖，井下硐室內(nèi)有高壓電氣設(shè)備時，入口處和室內(nèi)都應(yīng)在明顯地點加掛“高壓危險”警示牌。,3、降低使用電壓 對人員經(jīng)常接觸的電氣設(shè)備，采用降低的工作電壓。例如井下照明、手持式電氣設(shè)備的額定電壓和電話、信號裝置的額定供電電壓，都不應(yīng)超過127V，控制回路電壓不應(yīng)超過36V等。 4、嚴格遵守各項安全用電作業(yè)制度 井下不得帶電檢修、搬遷電氣設(shè)備。檢修或搬遷前，必須切斷電源，并用同電源電壓相適應(yīng)的驗電筆

8、檢驗；檢驗無電并對地放電后，才允許檢修或搬遷。放電前必須先檢查周圍環(huán)境的瓦斯，只有當(dāng)其巷道風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛仍?以下時，方可將導(dǎo)體對地完全放電。,在切斷電源后，應(yīng)將開關(guān)操作手柄閉鎖，并懸掛“有人工作，不準送電”的警示牌。只有執(zhí)行這項停電操作的工作人員，才有權(quán)取下此牌并送電。即在進行停送電操作時，必須嚴格執(zhí)行誰停電就由誰送電的停送電制度，中間不得換人。嚴禁采用約時停送電。 非專職或值班電氣人員，不得擅自操作電氣設(shè)備；操作高壓電氣設(shè)備主回路時、操作人員必須戴絕緣手套，穿電工絕緣靴或站在絕緣臺上；操作千伏級電氣設(shè)備主回路時，操作人員必須戴絕緣手套或穿電工絕緣靴。 127V手持式電氣設(shè)備的操作手柄和工作

9、人員必須接觸的部分，應(yīng)有良好絕緣。 電工必須經(jīng)過培訓(xùn)，持證上崗。嚴禁非電氣作業(yè)人員操作或擺弄電氣設(shè)備。嚴禁醉酒上崗，疲勞上崗。,1、中性點直接接地系統(tǒng)存在的問題,二、中性點不直接接地系統(tǒng),2、中性點不接地系統(tǒng),煤礦安全規(guī)程第四百四十三條 嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。 嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發(fā)電機直接向井下供電。,3、中性點不接地系統(tǒng)存在的問題,地面低壓供電系統(tǒng)為什么要采用中性點直接接地系統(tǒng)？,短路故障的危害及其預(yù)防 過負荷故障的危害及其預(yù)防 斷相故障的危害及其預(yù)防,三、電氣火災(zāi)及其預(yù)防,一、電氣保護裝置的任務(wù) 二、井下電氣保護的類型 1）過電流保護。包括短路保護、過流（過負荷

10、）保護。 2）漏電保護。包括選擇性和非選擇性漏電保護、漏電閉鎖。 3）接地保護。包括局部接地保護、保護接地系統(tǒng)。 4）電壓保護。包括欠電壓保護、過電壓保護。 5）單相斷線（斷相）保護。 6）風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖。 7）綜合保護。電動機綜保和煤電鉆（照明）綜保等。,“三大保護”,2-3 井下電氣保護,三、對電氣保護裝置的要求 1、選擇性 2、快速性 3、靈敏性 4、動作可靠性,保護范圍末端最小兩相短路電流,短路保護裝置一次動作電流值,對于主保護Kr1.5；對于后備保護Kr1.2；對于熔斷器保護Kr1.5；,四、礦井低壓電網(wǎng)電流保護,1、井下低壓電網(wǎng)短路電流計算 （1）公式法,或：,井下電纜的平均

11、電抗。高低壓電纜均取x0=0.081 井下變壓器的阻抗計算,變壓器二次額定電壓kV,變壓器短路電壓百分數(shù),變壓器短路損耗（銅損）W,系統(tǒng)電抗 XX,已知電源母線上的短路容量,已知電源線出口斷路器的斷流容量,三相短路電流與兩相短路電流關(guān)系：,三相短路電流與兩相短路電流：,用表格法計算短路電流的步驟： 1）選定短路計算點。 2）繪制等值計算圖。 3）求出各段電纜換算長度。 4）求短路點至變壓器二次側(cè)的全部電纜總換算長度。 5）查表求出該點兩相短路電流。算出三相短路電流。,（2）圖表法,該段電纜的實際長度,附表1 變壓器二次側(cè)額定電壓為400V及690V，兩相短路電流計算表,例： 資料如圖2.14所

12、示，計算出d1點的兩相短路電流（用圖表法）。,圖2.14 短路計算電路圖,L1hL2h600286.5886.5（m） 查附表1、附表2可知d1點的兩相短路電流為 681（A） 該點的三相短路電流為 1.15 783（A）,解： L1的換算電纜長度為L1h600m，屬于標準截面電纜。L2的換算電纜長度為 L2h1501.91286.5（m） d1點至變壓器之間的電纜換算長度之和為,2. 低壓電網(wǎng)過流保護裝置的整定 （1）熔斷器額定電流的選擇 （2）熔體的選擇,保護電力干線時的選擇,保護范圍內(nèi)容量最大的電動機的額定起動電流,其余電動機的額定電流之和,熔體不熔化系數(shù)，對于不經(jīng)常起動和輕載起動的可取

13、2.5，對于頻繁起動和帶負載起動的可取l.82。,保護支線時的選擇,保護照明裝置時,熔體可靠性的校驗,（3）電磁式過電流繼電器的整定,用于保護電纜干線的電磁式過流保護的整定,用于保護電動機或電纜支架的裝置選擇,整定值的校驗,（4）過流過熱繼電器的整定計算 電磁元件的整定方法與電磁式電流繼電器一樣；熱元件與熱繼電器整定方法一樣,表2.2 JR9型繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù),（5）電子保護器的電流整定 饋電開關(guān)中電子保護器的短路保護整定原則、計算方法和校驗與電磁式過流保護相同。整定保護范圍大，為310倍的饋電開關(guān)額定電流；其過載長延時保護電流整定值按實際負荷電流整定，其整定范圍為0.41倍的饋電開關(guān)的額定電

14、流。 磁力起動器中電子保護器的過流整定,電子保護器在電流達到整定電流的8倍及其以上時，視為短路，將瞬時動作。,電動機的額定電流,五、低壓電網(wǎng)電壓保護,1、欠電壓保護 煤礦井下高低壓防爆開關(guān)都具有欠電壓保護功能。 磁力起動器的控制回路就兼有欠電壓裝置的功能,2、過電壓保護 1）內(nèi)部過電壓保護 主要采用壓敏電阻（高壓隔爆配電箱）、阻容吸收裝置（饋電開關(guān)、磁力起動器）進行防護。 2）外部過電壓保護 主要采用避雷針、避雷器、接地等措施進行防護。,煤礦安全規(guī)程第四百五十九條 井上、下必須裝設(shè)防雷電裝置，并遵守下列規(guī)定： （一）經(jīng)由地面架空線路引入井下的供電線路和電機車架線，必須在入井處裝設(shè)防雷電裝置。

15、（二）由地面直接入井的軌道及露天架空引入（出）的管路，必須在井口附近將金屬體進行不少于2處的良好的集中接地。 （三）通信線路必須在入井處裝設(shè)熔斷器和防雷電裝置。,1、漏電故障的類型原因和危害 集中性漏電：供電系統(tǒng)中某一處或某一點的絕緣受到破壞，其絕緣阻值低于規(guī)定值，而供電系統(tǒng)中其余部分的對地絕緣仍保持正常。 分散性漏電：供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)或某條線路的對地絕緣阻值均勻下降到規(guī)定值以下。 井下供電中遇到的大多數(shù)漏電故障是集中性漏電故障。,六、井下低壓電網(wǎng)的漏電保護,常見漏電故障的原因: 電纜和設(shè)備長期過負荷運行，促使絕緣老化。 電纜芯線接頭松動后碰到金屬設(shè)備外殼。 運行中的電纜和電氣設(shè)備受潮或進水，使供

16、電系統(tǒng)絕緣性能降低。 在電氣設(shè)備內(nèi)部隨意增設(shè)電氣元件，使元器件間的電氣間隙小于規(guī)定值，導(dǎo)致放電而接地。 導(dǎo)電芯線與地線錯接。 電纜和電氣設(shè)備受到機械性沖擊或炮崩。 人身直接觸及一相導(dǎo)電芯線。,2、漏電故障的危害:,當(dāng)漏電電流的電火花能量達到瓦斯、煤塵最小點燃能量時，能引起瓦斯、煤塵燃燒或爆炸； 當(dāng)漏電電流超過50 mA時，可能引起電雷管的超前起爆； 當(dāng)漏電故障不能及時發(fā)現(xiàn)和排除時，就可能擴大為相間短路事故； 若人身觸及一相帶電導(dǎo)體或漏電設(shè)備外殼時，流經(jīng)人身電流超過30mA的極限電流時，就有傷亡的危險。 電網(wǎng)對地電容電流隨著電網(wǎng)的增大而增大。,3、漏電保護原理 （1）利用附加直流電源的保護原理,

17、（2）零序電壓和電流式漏電保護,當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生非對稱性漏電故障，則必然產(chǎn)生零序電壓和零序電流。通過對其數(shù)值判斷，可對漏電故障進行保護 。,圖 2.16零序電流漏電保護原理示意圖,零序電流方向保護原理,（3）零序功率方向式漏電保護,（4）旁路接地式漏電保護,（5）漏電閉鎖,圖 2.18 旁路接地式漏電保護原理示意圖,圖 2.17 零序功率方向式漏電保護原理示意圖,4漏電保護裝置的組合應(yīng)用,檢漏繼電器能保護所有漏電故障，但無選擇性，一旦動作會導(dǎo)致整個低壓電網(wǎng)停電； 零序功率方向式漏電保護選擇性好，停電范圍小，卻不能保護對稱性漏電故障。 旁路接地式漏電保護方式安全性較高，但保護范圍單一，只能保護單相漏

18、電或人體觸電。 漏電閉鎖只在開關(guān)斷開時對負荷一側(cè)進行檢測，開關(guān)合閘后不起作用。,各種漏電保護裝置的優(yōu)點和存在的缺限：,旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案,附加電容器組，防止只剩一條支路運行時方向保護不起作用。0.20.25F/相，星形點聯(lián)于接地網(wǎng)。,直流檢測式漏電保護插件，延時1.22s,旁路接地式漏電繼電器，50ms,零序功率方向式漏電保護插件，“零壓零流起動，零壓維持”,直流檢測式漏電閉鎖插件,5、JY82型檢漏繼電器,（1）作用 能連續(xù)檢測電網(wǎng)的對地絕緣電阻。 當(dāng)電網(wǎng)絕緣水平降低到規(guī)定值，或人觸及一相帶電導(dǎo)體時能使自動開關(guān)跳閘切電源。 當(dāng)人觸及一相帶電導(dǎo)體，或發(fā)生一相線路接地漏電故障

19、時能補償流過人體的電容電流和接地漏電電流中的電容電流。,（2）原理,（3）檢漏繼電器的安裝 下井安裝前應(yīng)在地面對檢漏繼電器進行全面檢查和試驗，確認它們的隔爆性能和絕緣性能符合要求，線路完整無缺，并經(jīng)模擬電網(wǎng)和整組開關(guān)跳閘試驗，證明動作準確、靈敏、可靠后，方可下井安裝。 檢漏繼電器一般安裝在井下中央變電所和采區(qū)變電所中。為保證動作可靠，應(yīng)將它水平放置在特設(shè)的架子上，或吊架在硐室的墻壁上，以便觀察和檢查，并應(yīng)避免淋水。 檢漏繼電器在井下裝卸、搬運的過程中，應(yīng)將其直流繼電器先固定起來，安裝完畢再松開，使之自由下垂，否則將影響它的動作電流值。, 檢漏繼電器應(yīng)和帶有分勵脫扣線圈的DW系列饋電自動開關(guān)配合

20、使用，并裝設(shè)在開關(guān)的負荷側(cè)。 當(dāng)一臺變壓器的低壓側(cè)有數(shù)臺自動饋電開關(guān)時，不能在每臺自動饋電開關(guān)上都裝檢漏繼電器，而只能在變壓器低壓側(cè)的總開關(guān)上裝設(shè)一臺檢漏繼電器。這是因為JY82型和JL82型檢漏繼電器對漏電的保護都無選擇性。 當(dāng)同一地點裝設(shè)兩臺或兩臺以上檢漏繼電器時，每臺檢漏繼電器應(yīng)有各自的輔助接地極。輔助接地極應(yīng)與繼電器的主接地極（變電所的局部接地極）分開，并且相距不得小于5m，以保證各自的接地電阻值的相對獨立性。 為使檢漏繼電器能夠正常地投入運行，安裝時要求整個電網(wǎng)對地的總絕緣電阻值應(yīng)符合規(guī)程要求。 安裝完畢后應(yīng)再次進行檢查和試驗，確認安全無誤、動作可靠后，方能投入使用。,（4）檢漏繼電

21、器的運行與維護 按照規(guī)程的要求，檢漏保護裝置的動作應(yīng)靈敏可靠，嚴禁甩掉不用。 值班人員每天應(yīng)對檢漏繼電器的運行情況進行一次檢查和動作試驗。檢查時，除進行一般外觀檢查外，還應(yīng)觀察歐姆表的指示數(shù)值是否正常。當(dāng)電網(wǎng)的絕緣電阻值低于規(guī)定值時，應(yīng)及時采取措施，提高電網(wǎng)絕緣水平，以免跳閘。 維修工至少每個月對檢漏繼電器進行一次詳細檢查，每年應(yīng)上井檢修一次。 在瓦斯檢查員的配合下，每月至少對檢漏繼電器進行一次遠方人工漏電試驗，即在最遠端的隔爆磁力啟動器的一根線路與地之間，按不同電壓等級接入相應(yīng)的試驗電阻，觀察饋電自動開關(guān)是否跳閘。如立即跳閘，說明檢漏繼電器動作可靠。試驗完畢，應(yīng)將試驗電阻拆除。,煤礦安全規(guī)程

22、第四百五十七條 礦井高壓電網(wǎng)，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過20A。 地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，必須裝設(shè)有選擇性的單相接地保護裝置；供移動變電站的高壓饋電線上，必須裝設(shè)有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護裝置。 井下低壓饋電線上，必須裝設(shè)檢漏保護裝置或有選擇性的漏電保護裝置，保證自動切斷漏電的饋電線路。 每天必須對低壓檢漏裝置的運行情況進行1次跳閘試驗。,七、井下電網(wǎng)的保護接地,保護接地的作用： 1、漏電電流大部分經(jīng)接地極入地，降低了人體觸電的危險； 2、避免了設(shè)備外殼與大地接觸不良而產(chǎn)生的火花。,1. 保護接地及其作用,局部接地極應(yīng)采用面積不小于0.6平方米，厚度不小于3毫米的鋼板平放在水溝深處。每年至少提出來，詳細檢查一次,設(shè)置在其他地點的局部接地極，可用直徑不小于35mm、長度不小于15m的鋼管制成、管上應(yīng)至少鉆20個直徑不小于5mm的透孔，并全部垂直埋入底板。,主接地極應(yīng)采用面積不小于0.75平方米，厚度不小于5毫米的鋼板制成。每年至少提出來，詳細檢查一次,2. 井下保護接地系統(tǒng),煤礦安全規(guī)程第四百八十二條 電壓在36V 以上和由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼、構(gòu)架，鎧裝電纜的鋼帶（或鋼絲）、鉛皮或屏蔽護