矿井供电系统及供电安全

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1、矿井供电系统及供电安全 第一节矿井供电系统 本章节主要讨论煤矿企业对供电的要求及用户的分类矿井供电系统矿井设备布置、硐室要求采区工作面配电点的设备布置及配电系统;供电系统的拟定原则 对供电的要求 ： 1.供电可靠就是要求供电不间断。 2.供电安全必须严格遵照规程的规定进行供电作业确保安全。 3.保证充足的供电量; 4.技术经济合理 煤矿电力用户分为以下三类 1.一类用户一级负荷凡因突然中断供电会发生人身伤亡事故或损坏重要设备且难以修复或给国家经济带来很大损失者属于这一类。这一类用户有矿井主通风机、主要提升设备、主排水设备。 2.二类用户二级负荷凡因突然停电造成大量减产者属于这一类。例如造成企业

2、运输停顿、经济发生较大损失者。 3.三类用户三级负荷凡因突然停电对生产没有直接影响者属于这一类。例如机修厂及生活福利设施等。 电压等级 井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级 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。 1矿井供电系统 1)深井供电系统特点是高压电能用电缆送到井下直到采区变电所一般在井底车场设置井下中央变电所在采区设置采区变电所。 由矿井地面变电所利用沿着井筒敷设的铠装电缆把6KV的高压电能送至井下中央

3、变电所的母线上。电缆的截面与数目决定于输送功率的大小当一条电缆损坏时其余电缆必须保证100%的供电。 2)井底车场的主水泵一般用高压供电。由于主水泵为第一类用户应把它们分别联接在变电所母线的两段上。 3)井下中央变电所设置动力变压器及照明变压器供给井底车场及附近巷道和硐室的低压动力及照明用电。 4)井下电机车用的直流电可由井下中央变电所与整流后供给也可以在井底车场另设变电所供电。 5)从中央变电所高压母线上引出电缆对采区变电所供电。采区变电所设置降压变压器进行降压低压电能用电缆送至工作面配电点再分别送至采、掘工作面各个用电设备。 2浅井供电系统 第二节煤矿井下供电的安全技术 本章节主要讨论煤矿

4、井下供电的安全技术。基本内容是触电的危险及其预防方法电火花引起瓦斯、煤尘爆炸的危险及其预防方法矿井电气设备的工作条件。着重讨论预防触电危险的主要措施即向井下供电的变压器中性点禁止接地、保护接地和漏电保护。 触电的危险性及其预防方法 1、触电的危险性人身接触带电导体或因绝缘损坏而带电的设备外壳都可能造成触电事故。触电对人体组织的破坏作用是很复杂的。一般对人体的伤害大致可分为电击和电伤两种情况。电击是指触电后电流通过人体在热化学和电解作用下使呼吸器官、心脏和神经系统受到损伤和破坏。电伤是指由于强电流瞬间通过人身某一局部或电弧烧伤人体造成对人体外表器官的破坏。触电对人体的危害取决于流经人身电流的大小

5、和时间流经人身电流的大小与人身电阻有密切的关系人身电阻的数值变电幅度很大取1000欧作为人身电阻的计算值我国目前采用触电电流与时间乘积的安全允许值为30毫安*秒触电电流的安全允许值为30毫安。 2、人体触电有三种情况1.单相触电人站在地面上身体某一部位触及一相电源。在变压器中性点不接地的三相系统中如果不计对地电容且其他两相的绝缘非常好则单相触电时加在人体上的电压不高通过的电流很小。在变压器中性点不直接接地的三相系统中加于人体的电压取决于人体电阻和变压器中性点接地电阻的大小相对地中性点接地电阻很小时触电电压可达相电压。2.两相触电人的身体同时接触两相导线此时加在人体上的电压时线电压这种情况最危险

6、。3.跨步电压触电当带电体接地时有电流流入地下电流在接地点周围土壤中产生电压降。人接近接地点时如两脚距接地中点有远近则两脚之间就有电压称跨步电压。跨步电压严重时也会造成触电。 3、触电的预防方法 预防触电的方法主要有以下几点 1井下变压器及向井下供电的变压器或发电机中性点禁止接地 2井下电气设备采用保护接地3、井下电网采用漏电保护装置 4、把带电裸导线安装在一定的高度避免人身接触的可能。煤矿安全规程规定在大巷中自轨道平面至架空导线的高度不得低于2米在井底车场其高度不得小于2.2米。 5将各种矿井用电气设备、电缆接头等都封闭在坚固的外壳内。 6加强电动工具把手的绝缘。 7对于接触机会非常多的电气

7、设备采用较低的额定电压。 4、防止人员发生触电事故的主要措施 1.严格执行煤矿安全规程第423条的规定操作井下电气设备应遵守一非专职人员或非值班人员不得擅自操作电气设备二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三手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好的绝缘。2.对低压供电系统应加强电气设备的检查维护确保运行中供电系统的漏电保护这种功能灵敏可靠3.在正常工作中注意不带电作业保持作业地点的设备和电缆系统的接地装置处于完好状态4.严格执行停电作业制度不采用约时停电等不合理的停电方法。 5、井下供电必须做到“十不准”的内容 一不准带电检修、搬迁电气设

8、备、电缆和电线二不准甩掉无压释放器、过电流保护装置三不准甩掉漏电继电器、煤电钻综合保护和局部通风机风电、瓦斯电闭锁装置四不准明火操作、明火打点、明火放炮五不准用铜、铝、铁丝等代替保保险丝六停风、停电的采掘工作面未经瓦斯检查不准送电七有故障的供电线路不准强行送电八电气设备的保护装置失灵后不准送电九失爆设备、失爆电器不准使用十不准在井下拆卸矿灯。 煤矿安全规程规定 第四百四十五条 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其巷道风流中瓦斯浓度低于1.0%时再用与电源电压相适应的验电笔检验检验无电后方可进行导体对地放电。控制设备内部安有放电装置的不受此限。所有开关

9、的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电防止擅自开盖操作开关把手在切断电源时必须闭锁并悬挂“有人工作不准送电”字样的警示牌只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。 第四百四十六条 操作井下电气设备应遵守下列规定一非专职人员或非值班电气人员不得擅自操作电气设备。二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。三手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好绝缘。 第四百四十七条 容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。第四百四十九条 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

10、四百五十条 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。第四百五十一条 电气设备不应超过额定值运行。井下防爆电气设备变更额定值使用和进行技术改造时必须经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验合格后方可投入运行。 第四百五十二条 防爆电

11、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。 井下供电的变压器中性点禁止接地的分析 井下变压器中性点是否接地是影响触电危险程度的因素之一也是影响井下电火灾与瓦斯、煤尘爆炸危险的因素之一。煤矿井下变压器中性点为什么不能直接接地一中性点接地容易造成人身触电的直接回路二容易引起相间、单相短路三中性点不接地触电时无回路四可以适当调节系统绝缘使人员接触的带电设备或电源电流量能控制在安全数值之内。 变压器中性点绝缘的供电系统在变压器中性点绝缘的供电系统中若人体触及一相带电导体时则通过人身的电流的途径时从电网一相经过人身入地再经过其他两相线路回到其他

12、两相。变压器中性点绝缘的供电系统比中性点接地的供电系统在人触及一相带电导体时通过人身的电流要小得多。同时在中性点绝缘的供电系统中当发生一相接地时入地电流也很小从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。这些就是井下变压器禁止中性点接地的原因。在电网对地电容较大的情况下如果单纯强调提高网路对地绝缘电阻其结果不但不能减少通过人身的触电电流而且还会使通过人身的电流增加。为了弥补变压器中性点绝缘的供电系统中存在的上述问题井下电网必须装设漏电保护装置。 井下电气设备的保护接地 1、保护接地的作用 保护接地就是用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的外露金属部分和埋在地下的接地极连接起来。它是预

13、防人身触电的一相极其重要的措施。保护接地的用是降低裸人身触电的可能性减少裸瓦斯、煤尘爆炸的可能性。 2、井下保护接地系统 为了提高保护接地的安全性和可靠性通常利用供电的高、低压铠装的金属外皮和橡套电缆的接地芯线或屏蔽护套把分布在井底车场、运输大巷、采用变电所以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这样就使各处埋设的接地极也并联起来形成一个井下保护接地系统。这样做不仅降低裸接地电阻而且也防止了不同电气设备的不同相同时碰壳所带来的危险因而提高了两相短路电流的数值保证过流保护装置可靠动作。 井下保护接地系统由主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线等组成。设置在井

14、底主、副水仓或集水井内的接地极称为主接地极。 为加强接地系统的可靠性在装有电气设备的地点独立埋设的接地极称为局部接地极。需要装设局部接地极的地点有一采区变电所包括移动变电站和移动变压器二装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备三低压配电点或装有三台以上电气设备的地点四无低压配电点的采煤机工作在的运输巷、回风巷、集中运输巷胶带运输巷以及由变电所单独供电的掘进工作面至少应分别设置一个局部接地极五连接高压动力电缆的金属连接装置。 连接井底主、副水仓内主接地极的母线称为接地母线。井下各机电硐室、采区变电所内与局部接地极、电气设备外壳、电缆的接地部分连接的母线称为辅助接地母线。从局部接地极引出的导线称

15、接地导线。 对矿井接地系统的总接地电阻一般均不进行计算但必须定期测定。要求从任意一个局部接地装置处所测得的接地系统总接地电阻不得超过2欧姆。每一移动式电气设备与接地系统或局部接地极之间的接地芯线的电阻不得小于1欧姆。 井下保护接地网的作用保护接地对保证人身触电安全是非常重要的。由于接地电阻的数字被控制在规定的范围内因此通过接地装置的有效分流作用就可以把流经人身的触电电流降低到安全值以内确保人身安全。此外由于装设了保护接地装置带电导体碰壳处的漏电电流经接地装置流入大地即使设备外壳与大地接触不良而产生电火花但由于接地装置的分流作用可以使电火花能量大大减小从而避免了引爆瓦斯、煤尘的危险。 煤矿安全规

16、程规定 第四百五十三条 井下电力网的短路电流不得超过其控制用的断路器在井下使用的开断能力并应校验电缆的热稳定性。 非煤矿用高压油断路器用于井下时其使用的开断电流不应超过额定值的1/2。 第四百五十四条 硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。 40kW及以上的电动机应采用真空电磁起动器控制。 第四百五十五条 井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。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。低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。 第四百五十六条 井下配电网路变压器馈出线路、电动

17、机等均应装设过流、短路保护装置必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须正确选择熔断器的熔体。 必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。 第四百五十七条 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20A。 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。 每天必须对

18、低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。 煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置。每班使用前必须对煤电钻综合保护装置进行1次跳闸试验。 第四百五十八条 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。 第四百五十九条 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。

19、三通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷电装置。 电火灾产生的原因及预防方法 1、电火灾产生的原因 在煤矿井下由于电火花、电弧以及高温的导电部分往往会引起可燃物质的燃烧造成电火灾。 产生这种电火花、电弧及导电部分温度升高的原因如下 1灼热的导线。 2电路中导电部分各元件接触不紧密时接触电阻增大。 3变压器油绝缘水平降低。 4井下照明灯覆盖着煤尘使电灯散热不良温度升高导致煤尘点燃而造成火灾。 2、预防电火灾的方法 针对电火灾产生的原因可以采取如下预防措施 1按照允许温升的条件来正确选择、使用和安装电气设备及电缆 2为了防止电路发生短路及过负荷必须在电路中使用保护装置 3电气设备与电缆联接部分的接点经常检查和修理 4井下照明灯必须有保护罩或使用日光灯。 瓦斯、煤尘爆炸的预防方法 1将瓦斯和煤尘的含量严格控制在非爆炸的范围内。 2对电气设备采取严格的防爆措施使电气设备设置在有爆炸性混合物的煤矿井下不会引起矿井瓦斯、煤尘爆炸。 3完善井下供电系统的保护装置预防电气设备及电缆线路产生短路故障。 4建立和健全各种有效的安全制度及操作制度保证井下电气设备及系统正常运行