煤矿供电系统

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。一旦突然出水，要求排水设备迅速开动，
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，双回路干线式
一般使 用二、三类负荷供电。
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３）环式电网（图 1-4） （１）分类：开环、闭环。 （２）优缺点： 优点：总 设备少，投资小，可靠性高； 缺点：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，而离电源都较近，且 对供电可 靠性要求较高的 重要用户。
2.变电所所址选择
1）接近负荷中心；
五、煤矿常用交流电压等级及用途
电压(kV)
供电
受电
0.036 0.036
0.133 0.23 0.40 0.69 1.14 3.15 6.3 10.5 38.5
0.127 0.22 0.38 0.66 1.14
3 6 10 35
用途
供电电压等级的确定
井下电气设备的控制回路与局 线路电压高低与输送功率和距
电工是特殊工种，又是危险工种。首先，其作业过程和
工作质量不但关联着其本身的安全，而且关联着他人和周围设施的
安全，电工工作点分散、工作性质不专一，不便于跟班检查和追踪
检查。因此，煤矿电气相关工作人员必须掌握必要的电气安全技能，
必须具备良好的电气安全意识。
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第二章 煤矿供电系统
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
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。
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、提升机、通风机、瓦斯泵、压风机等。 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。
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一、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
线路额定电压UN 35kV及以上 10kV及以下 低压照明
电压允许变化范围
5%UN 7%UN +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。
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三、电力负荷的分类（依据重要性进行分类）
部照明
离有关。在确定供电电压时，应
井下照明及手持式电钻
将两种可用的电压方案，作经济
矿井地面照明
比较。当经济指标相差不大时，
地面及井下低压动力
应优先采用等级较高的方案。对
井下采区低压动力
单回路输电架空线电压等级的确
井下综合机械化采区低压动力 井下综合机械化采区低压动力 井上下高压电动机及配电电压
定，可参考下式估算：
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。
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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，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般情况下电 动 机允许电压偏差±5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。
（4）单相接地电容电流： 架空线路：I E1=UL/350 ，电缆线路： I E2=UL/10 ; I= I E1+I E2当单相接地电容电流：3～10kV电网约为 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。
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
２．中性点运行方式 １）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： A.煤矿井下。 B.66kV 及以下高压电网：线电压仍对称。
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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； 注：低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机供电要求达到“二 专”（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2020用/4/装25 有选择性漏电保护的专用开关和专用线路供电。 14
U=5.5
0.6L P 100
千伏
井上下高压电动机及配电电压
矿区内部的配电电压
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ห้องสมุดไป่ตู้
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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
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。
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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）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。
（CO2）突出矿井掘进工作面的局部通风机必须双电源供电。
（贵州[2008]83）并要求运行风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。
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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综合分析，经技术
经济比较后确定 地面变电所与井下变电所的
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
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。
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四、电力系统中性点的运行方式
１．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。
（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。
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3）中性点直接接地系统