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矿井供电系统及井下供电安全,二〇〇六煤矿井

时间:2019-11-29 23:17来源:新闻中心
GB 50417-2007煤矿井下供配电设计规范条文说明 《矿井供电系统及井下供电安全》教案 中华人民共和国国家标准 一、授课人:蔡方静 煤矿井下供配电设计规范GB 50417—2007条文说明 二、重

GB 50417-2007煤矿井下供配电设计规范条文说明

《矿井供电系统及井下供电安全》教案

中华人民共和国国家标准

一、授课人:蔡方静

煤矿井下供配电设计规范GB 50417—2007条文说明

二、重点与难点:

为便于各单位和有关人员在使用本规范时能正确理解和执

1.煤矿企业对供电的要求

行,特按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明,供使用者参考。

2.矿井供电系统

在使用中如发现本条文说明有不妥之处,请将意见函告中煤国际工程集团武汉设计研究院。

3.采区供电系统的拟定原则

本规范主要审查人:

4.触电的危险性及预防方法

曾涛吴文彬何国伟郭均生孟融康忠佳

5.井下保护接地系统

李庚午.陈建平鲍魏超刘毅石强高建国

6.瓦斯、煤尘爆炸的预防方法

邢国仓王普舟霍磊

三、具体授课内容:

1总则…………………………………………………(2 9)

矿井供电系统

2井下供配电系统与电压等级……………………………(3 o)

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

4井下电缆选择与计算……………………………………(3 3)

对供电的要求

4.1电缆类型选择……………………………………………(3 3)

供电可靠;就是要求供电不间断。

4.2电缆安装及长度计算……………………………………(3 4)

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。

5井下主变电所设计………………………………(3 6)

保证充足的供电量;在煤矿企业设计时,不但要考虑建井与投入生产时有充分的电能供应,而且还要考虑到将来发展时电能消耗量的增加,以及供电设备所占面积有扩充的余地。

5.1变电所位置选择及设备布置……………………………(3 6)

技术经济合理;要求电能数量满足生产需要而且要求电能质量好,电压与频率稳定在允许值的范围内。同时经济效果好,建设投资与运行维护费要低。

6采区供配电设计…………………………………………(3 7)

根据对供电可靠性的要求不同,煤矿电力用户分为以下三类:

6.1采区变电所设计…………………………………………(3 7)

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。

6.3采区低压网络设计………………………………………(3 8)

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。例如造成企业运输停顿、经济发生较大损失者。

7井下电气设备保护及接地………………………………(3 9)

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。

7.1电气设备及保护……………………………………··…·(3 9)

井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级:高压不超过10000V;低压不超过1140V;照明、信号、电话和手持式电气设备的供电电压不超过127V;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。

7.2电气设备保护接地………………………………………(4 3)

矿井供电系统

1.0.1 本条明确了《煤矿井下供配电设计规范》(以下简称“本规

根据煤层埋藏深度、井田范围及井下涌水量的大小,对矿井供电一般可以采用两种系统,即深井供电系统与浅井供电系统。

范”)的指导思想和制定本规范的目的。

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。

1.0.2 本条规定了本规范的适用范围。

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。

1.0.3 技术创新是工程设计的灵魂,只有不断创新和进步,在矿井建设中使用安全可靠的新设备、新器材,才能不断促进矿井的安全生产,不断提高矿井建设的经济效益。

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。

2井下供配电系统与电压等级

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。

2.0.1 本条文对突然中断供电可能造成重大的人身伤亡或经济财产损失的井下主排水设备、人员提升设备等规定按一级负荷要求供电。为一级负荷供电的两个电源及线路,要求在任何情况下都不至于同时受到损坏,以确保供电的连续性,从而保证主排水设备、人员提升设备等的正常运转,这是必须满足的条件。

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。

2.0。2本条文对突然中断供电可能造成生产秩序混乱或较大经济财产损失的井下主要生产设备等规定按二级负荷要求供电。二级负荷要求在条件许可时应尽量采用两回电源线路供电,但并不要求回电源线路必须来自两个电源;在条件不具备时,第二路电源线路可引自其他二级负荷用电设备处。

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。

2.0.3 井下主变电所主要向井下主排水泵房的一级用电负荷和主要生产负荷供电,要求供电可靠、电能充足。所以,要求供电电源线路不少于两回,且当任一回路停止供电时,其余回路的供电能力应能承担井下全部负荷的用电要求。

2)在煤层埋藏不深(一般离地表100-200米)的矿井,可以采用浅井供电系统;浅井供电系统中,关于采区的用电是从采区地面向下钻眼供电,所以也叫做钻眼供电系统。钻眼中要敷设钢管加固,在钢管中敷设低压电缆或高压电缆供电。浅井供电主要分为三中方式:

2.0.5 本条文之所以规定井下供电的变压器或向井下供电的变压器或发电机中性点不直接接地,是因为变压器或发电机中性点直接接地系统存在以下问题:

井下负荷不大,高压电缆不下井,井底车场设置配电所,用低压电向井底车场及附近巷道低压动力及照明负荷供电。采区的供电采用钻眼供电,通常在钻眼附近地面上设变电亭,把从地面变电所用架空线路送来的高压电能变为低压电能,经过敷设在钻眼钢管中的低压电缆送至采区配电所,以供采区用电。

1人身触电电流太大。在变压器中性点直接接地系统中,人身触电电流为:

井底车场负荷大,采区负荷也大。这时井筒需要敷设高压电缆下井;采区钻眼套管也需要敷设高压电缆下井。

在人身电阻Rz(1000Ω)不变情况下,由于井下环境潮湿,中性点接地电阻R:一般都小于2Ω,因此,井下人身触电电流k都远大于30mA的安全触电电流。由此可见,在井下采用变压器中性点直接接地系统,将会对人身安全造成重大威胁。

井底车场负荷小大,采区负荷较小。这时井筒需要敷设高压电缆下井,采区钻眼套管可以敷设低压电缆下井。

2单相接地短路电流太大,容易引起供配电设备和电缆损坏或爆炸着火事故;同时,接地点会产生很大电弧,容易引起煤尘或瓦斯爆炸事故。

矿井供电系统不限于以上几种,在工作中应根据具体情况,经过不同方案的技术经济比较,以确定最合理的供电系统。

3容易引起电雷管先期超前引爆。

矿井地面变电所位置的选择

以上问题对煤矿的安全生产威胁太大。采用变压器中性点不直接接地供电系统,再配合安装漏电保护装置和使用屏蔽电缆,可以较好地避免漏电和相间短路故障。我国从1955年起即采用变压器中性点不直接接地供电系统,实践证明是可以实现安全运行的。

矿井地面变电所为全矿供电的枢纽,它的位置选择直接关系到全矿供电的安全、可靠、技术的合理性和安全性。位置一般应满足以下要求:1.位于或靠近负荷中心2.交通方便,便于运送大而重的变配电设备3.变电所四周要有足够的开阔地方4.地势合适,避免洪水和雷电的威胁;远离矸子山,并位于主导风向的上方,以免集尘;远离化工厂;有安静的环境和可靠的水源5.地基坚固,要避开塌陷区、滑坡区、断层区、采空区等6.充分考虑企业和变电所扩建的可能。

2.0.6 本条文规定了井下局部通风机的专用供电问题,低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机供电要求达到“二专”(专用开关和专用线路);高瓦斯矿井掘进工作面局部通风机要求达到“三专”(专用变压器、专用开关和专用线路);煤与瓦斯(二氧化碳)突出矿井掘进工作面局部通风机要求达到双电源供电,且主供电源应达到“三专”(专用变压器、专用开关和专用线路)。这主要是因为:

地面变电所的主要设备有高、低压配电装置,动力、照明变压器等。

1在调查中发现,有些矿井(特别是一些中小型矿井)的掘进工作面之所以频繁发生停风、瓦斯超限和积聚现象,都是因为局部通风机没有实行专用线路供电,而是与掘进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。

井下中央变电所

2“关于印发《煤矿瓦斯治理经验五十条》的通知”(发改能源[20053457号)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;采区变电所电源从地面变电所或井下中央变电所直供,且做到至少两个电源;采区变电所分段运行……”。根据这一规定,煤与瓦斯(二氧化碳)突出矿井掘进工作面局部通风机必须双电源供电。为确保局部通风机供电的可靠性、连续性,特制定本条文。

井下中央变电所为井下供电的中心,它直接由地面变电所供电,并向下列设备及地点配电:1.采区变电所及高压电动机2.井底车场及附近巷道的低压动力及照明3.井下电机车需要的直流电。

2·0.9本条文规定了采区电气设备使用3300V供电时,必须制定专门的安全措施。这主要是因为,井下变压器或移动变电站采用中性点不接地供电系统的运行方式,在这种运行方式下,随着高产高效工作面装机容量的不断增大,工作面所配移动变电站容量也不断增大,过大的变电站容量将产生较大的单相接地电流,而过大的单相接地电流将增大人身触电的可能性,容易引起电气火灾和电雷管超前引爆等事故发生。安全隐患远比采取1140V供电时大得多,因此特制定本条文。

井下中央变电所应特别注意防水、通风及防火问题。

4井下电缆选择与计算

变电所硐室的主要设备有高压配电箱及低压配电装置;低压动力及照明用的变压器。

4.1电缆类型选择

采区变电所与移动变电站

4.1.1 阻燃电缆是遇火点燃时燃烧速度非常缓慢,离开火源后即自行熄灭的特制电缆,对阻止或减少火灾事故非常有好处。

采区变电所为采区用电的中心,其任务时将井下中央变电所送来的高压电变为低压电,并将此电力配送到采掘工作面及其他设备。采区变电所的主要设备有高压配电箱,动力变压器,低压隔爆自动开关,照明用综合保护开关,监控设备等。

因此,本条文规定下井必须选用煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。

移动变电站是用来把煤矿井下中央变电所或采区变电所引来的6000V高压变为低压向采区设备供电。它由特制的高压配电装置、干式变压器及低压配电装置所组成的整体。放在车子上,在平巷的轨道上移动,距工作面一般距离较近。

1电缆应采用铜芯,而不采用铝芯,主要有以下原因:

工作面配电点

1)隔爆型电气设备的安全间隙铜电极为 0.43mm ,铝电极为 0.05mm 。煤矿井下隔爆型电气设备采用法兰问隙隔爆结构都是按照铜芯材料设计的,所以一旦接入铝芯电线后,电气设备也就失去了防爆性能。

为了便于操作工作面的动力设备,必须在工作面附近巷道中设置控制开关和起动器。由这些装置所组成的总体叫做工作面配电点。工作面配电点是由采区变电所或移动变电站供电,并通过控制开关及起动器把电能送到工作面用电设备。

2)铝与氧气发生化合反应释放的氧化热是铜的5.5倍,铝产生的电火花或电弧的温度比铜高得多。

采区供电系统的拟定原则

3)铝的线性膨胀系数是铜的1.41倍,铜铝接头受热膨胀不一致,必然会导致接头松动,电阻增加,造成电缆接头放炮、漏电、短路等事故发生。

采区供电系统是根据采区机械设备的配置来拟制的,采区供电系统的拟制应符合安全、经济、操作灵活、系统简单、保护完善、便于维修等要求。其拟定原则如下:1.在保证用电可靠的前提下,力求所用开关、起动器及电缆等设备最省2.原则上一台起动器只控制一台设备3.当采区变电所动力变压器多于一台时,应合理分配变压器的负荷4.变压器最好不并联运行,以减少触电的危险性,以及当发生事故时减少停产的范围5.采煤机组和工作面运输机宜采用单独电缆供电,自工作面配电点到各个动力设备宜采用辐射式供电6.配电点起动器在三台以下,一般不设配电点进线自动开关7.工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线,这样可以减少起动器间连接电缆的截面8.供电系统应尽量避免回头供电。

2严禁采用铝包电缆,主要有以下原因:

煤矿井下供电的安全技术

1)电缆铝包皮极易发生氧化、腐蚀,一旦腐蚀严重,将失去电缆的保护性能,可能引发电气及其他事故。

本章节主要讨论煤矿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。

2)当电路发生漏电、断相等故障,使三相电流不平衡时,铝包中将流过很大的电流,使铝包皮中电位升高,造成人身触电事故。

触电的危险性及其预防方法

3)由于铝的膨胀系数大,极易发生氧化,如果断点发生电火花,铝与氧迅速化合,放出大量的热量,烧坏电缆,引爆瓦斯和煤尘,威胁矿井的安全。因此,严禁采用铝包电缆。

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

定专门的安全措施。这主要是因为,井下变压器或移动变电站采用中性点不接地供电系统的运行方式,在这种运行方式下,随着高产高效工作面装机容量的不断增大,工作面所配移动变电站容量也不断增大,过大的变电站容量将产生较大的单相接地电流,而过大的单相接地电流将增大人身触电的可能性,容易引起电气火灾和电雷管超前引爆等事故发生。安全隐患远比采取1140V供电时大得多,因此特制定本条文。

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。

4井下电缆选择与计算

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。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。

4.1电缆类型选择

3、触电的预防方法

4.1.1 阻燃电缆是遇火点燃时燃烧速度非常缓慢,离开火源后即自行熄灭的特制电缆,对阻止或减少火灾事故非常有好处。

预防触电的方法主要有以下几点:

因此,本条文规定下井必须选用煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。

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;

1电缆应采用铜芯,而不采用铝芯,主要有以下原因:

井下电气设备采用保护接地;

1)隔爆型电气设备的安全间隙铜电极为 0.43mm ,铝电极为 0.05mm 。煤矿井下隔爆型电气设备采用法兰问隙隔爆结构都是按照铜芯材料设计的,所以一旦接入铝芯电线后,电气设备也就失去了防爆性能。

井下电网采用漏电保护装置;

2)铝与氧气发生化合反应释放的氧化热是铜的5.5倍,铝产生的电火花或电弧的温度比铜高得多。

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。

3)铝的线性膨胀系数是铜的1.41倍,铜铝接头受热膨胀不一致,必然会导致接头松动,电阻增加,造成电缆接头放炮、漏电、短路等事故发生。

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。

2严禁采用铝包电缆,主要有以下原因:

加强电动工具把手的绝缘。

1)电缆铝包皮极易发生氧化、腐蚀,一旦腐蚀严重,将失去电缆的保护性能,可能引发电气及其他事故。

对于接触机会非常多的电气设备,采用较低的额定电压。

2)当电路发生漏电、断相等故障,使三相电流不平衡时,铝包中将流过很大的电流,使铝包皮中电位升高,造成人身触电事故。

4、防止人员发生触电事故的主要措施

3)由于铝的膨胀系数大,极易发生氧化,如果断点发生电火花,铝与氧迅速化合,放出大量的热量,烧坏电缆,引爆瓦斯和煤尘,威胁矿井的安全。因此,严禁采用铝包电缆。

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。

4.2电缆安装及长度计算

5、井下供电必须做到“十不准”的内容

4.2.1 在总回风巷和专用回风巷中敷设电缆存在以下问题:

不准带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线;不准甩掉无压释放器、过电流保护装置;不准甩掉漏电继电顺、煤电钻综合保护和局部通风机风电、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、铁丝等代替保险丝;停风、停电的采掘工作面,未经瓦斯检查,不准送电;有故障的供电线路,不准强行送电;电气设备的保护装置失灵后,不准送电;失爆设备、失爆电器,不准使用;不准在井下拆卸矿灯。

1在总回风巷和专用回风巷中不得敷设电缆,原因如下:

《煤矿安全规程》规定

1)煤矿总回风巷和专用回风巷的风流中瓦斯浓度都相对较高,尤其是高瓦斯矿井、瓦斯突出矿井的回风流中瓦斯浓度还相当高。如果当总回风巷和专用回风巷中瓦斯含量达到爆炸浓度时,一旦敷设电缆出现故障、产生电火花,则会引起瓦斯爆炸事故。同时,如果当总回风巷和专用回风巷中煤尘沉积量较大,瓦斯爆炸后更可能引起煤尘爆炸,将造成更大的事故。

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,

2)煤矿总回风巷和专用回风巷的风流中瓦斯浓度较高,一旦达到瓦斯断电浓度值时,敷设在其中的电缆必须停电,导致停电区域无法生产,当发生灾变时,也无法抢险救灾。

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。

3)煤矿总回风巷和专用回风巷的相对湿度较大,腐蚀性气体含量高,使得电缆使用寿命缩短、故障率增高,不利于安全生产。

第四百四十六条 操作井下电气设备应遵守下列规定:非专职人员或非值班电气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手柄和工作中必须接触的部分必须有良好绝缘。

因此本条文规定:在总回风巷和专用回风巷中不得敷设电缆。

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。

溜放煤、矸、材料的溜道中敷设电缆时,电缆容易被碰撞、挤压和掩埋,容易引发短路、断线等故障。因此,溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。

第四百五十条 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:电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。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。线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。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。

2在有机械提升的进风斜巷(不包括带式输送机上、下山)和使用木支架的立井井筒中敷设电缆,一旦发生火灾将会迅速蔓延,危及区域较大。因此,必须有可靠的安全保护措施,并应符合下列要求:

第四百五十二条 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。

1)不应设接头,需设接头时,必须用防爆的金属接线盒保护壳,并可靠的接地。

井下供电的变压器中性点禁止接地的分析

2)短路、过负荷和检漏等保护应安设齐全、整定准确、动作灵敏可靠。

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?中性点接地容易造成人身触电的直接回路;容易引起相间、单相短路;中性点不接地,触电时无回路;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。

3)保证电缆敷设质量,并指定专人对其接头、绝缘电阻、局部温升和电缆吊钩等项进行定期检查。

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。

4)支护必须完好。

井下电气设备的保护接地

5)纸绝缘电缆的接线盒应使用非可燃性填充物。

1、保护接地的作用

6)电缆应敷设在发生断绳跑车事故时不易砸坏的场所或增设电缆沟槽、隔墙以防砸坏电缆。

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。它是预防人身触电的一相极其重要的措施。保护接地的作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。

7)定期清扫巷道和电缆上的落煤。

2、井下保护接地系统

4.2.9 本条文对电缆在井下巷道内的悬挂作出了规定,理由如下:

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。

1电缆不应悬挂在风管或水管上的原因有二:其一,一旦管路漏风或漏水,电缆将直接受到压风的吹袭或雨淋,同时,沿电缆的渗油或渗水也容易进入电缆接线盒,使电缆和接线盒绝缘受到破坏,发生短路或接地的故障;其二,在电缆漏电保护失灵的情况下,风管或水管将带有高电位,容易发生人身触电事故

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:采区变电所(包括移动变电站和移动变压器);装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备;低压配电点或装有三台以上

2电缆悬挂在风管或水管的上方是为了避免管子下落砸坏电缆,保持 0.3m 以上距离是为了方便管路检修时不影响电缆的供电。

电气设备的地点;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;连接高压动力电缆的金属连接装置。

3在有瓦斯抽放管路的巷道内,电缆与瓦斯抽放管路分挂在巷道两侧是为了避免电缆漏电电流产生的火花引爆或引燃瓦斯。

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接地导线。

5井下主变电所设计

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。

5.1变电所位置选择及设备布置

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。

5.1.3 本条文规定井下主变电所内的动力变压器不应少于2台(包括2台)的理由:

《煤矿安全规程》规定

1满足对一级和二级负荷供电的要求。

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。

2系统接线简单。

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。

3正常时双回路供电,发生单一故障时不致于全部停电。

第四百五十四条 硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。

5.1.4 本条文规定理由如下:

40kW及以上的电动机,应采用真空电磁起动器控制。

4规定井下主变电所硐室的地面应比其出口处井底车场或大巷的底板高出 0.5m ,是为了防止由井底车场或大巷等处向主变电所硐室内倒灌水。如经常发生倒灌水事故,将会加剧电气设备锈蚀,降低电气设备绝缘性能,从而容易引起电气设备失爆、接地、短路事故,并造成全矿井井下停电。

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。

5规定硐室通道上必须装设向外开的栅栏防火两用铁门,是为了一旦硐室内发生电气火灾,便于人员撤离,并防止人员拥挤在风口处而打不开防火门的情况发生。在设置防火两用铁门时,铁门上应装设便于关严的通风孔,在正常情况下便于控制硐室通风量,而在意外火灾情况下便于隔绝通风。

第四百五十六条 井下配电网路(变压器馈出线路、电动机等)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。

6规定硐室必须有足够的固定照明和灭火器材是因为,若照明不足,可见度低,则不能及时观察设备的运行状态和周围环境的变化,不利于及时发现问题或提前采取措施,使事故扩大或失去最佳处理时机。同时,若照明不足容易产生视觉疲劳,造成误操作和人为事故。

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。

足够的灭火器材能为电气火灾初期提供及时有效的灭火保证,避免火灾事故的蔓延。

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。

6采区供配电设计

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。

6.1采区变电所设计

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。

6.1.1 本条文规定采区严禁选用带油电气设备,其理由是:

每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。

1采区通风条件相对较差,瓦斯浓度相对较高,人员密集,电气设备离瓦斯和煤尘等爆炸源最近,一旦发生因电气设备漏油、溢油等故障所引发的火灾事故,将对矿井的安全生产带来巨大威胁。

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。

2油浸式电气设备较易发生漏油、溢油等故障,当电气设备工作电流较大,油温升高,油压增大,有造成电气设备喷油或爆炸着火的可能性,从而对矿井的安全生产带来巨大威胁。

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。

3油浸式电气设备(断路器)体积相对较大,占用空间大,分断能力低(在井下要折半使用),安全性能不如真空断路器,但综合造价(包括柜体和安装硐室)却高于真空断路器。6·1.4本条文规定采区变电所硐室的长度大于 6m 时,应在硐室的两端各设一个出El,并必须有独立的通风系统。其理由是:

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:

1变电所硐室的长度大于 6m 时,靠扩散通风已不能完全有效地排放和稀释硐室内释放出来的瓦斯和其他有毒有害气体。应在硐室的两端各设一个出口,以构成完整的通风系统,连续地补充新鲜空气,保证变电所硐室内瓦斯和其他有毒有害气体不致积聚和超限,从而保障工作人员的身体健康和电器设备的安全运行。

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。

2规定采区变电所硐室必须有独立的通风系统,是为了防止和控制采区变电所一旦发生火灾时的灾情扩大,使火灾产生的烟雾能通过独立的风道直接排至总回风巷,并直至地面,而不危害其他地点乃至全矿井的安全,从而达到减小灾情的目的。

由地面直接入井的轨道及露天架空引入的管路,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。

6.3采区低压网络设计

通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷电装置。

6·3.1本条文第4款规定采区低压电缆严禁采用铝芯的理由,同本规范第 4.1.1 条的条文说明。

电火灾产生的原因及预防方法

7井下电气设备保护及接地

1、电火灾产生的原因

7.1电气设备及保护

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。

7.1.1 本条文规定经由地面架空线路引入井下的供电电缆,必须在入井处装设防雷电装置。其理由是:经由地面架空线路引入井下的供电电缆是雷电电磁波、行波传导的良好路径。而雷电波所产生的强大的雷电电流将会引起井下火灾,并进而引起瓦斯和煤尘爆炸。因此,经由地面架空线路引入井下的供电电缆,必须在人井处装设防雷电装置。

产生这种电火花、电弧及导电部分温度升高的原因如下:

7.1.2 自动重合闸装置是指装在馈电线路上的馈电开关因线路故障自动跳闸后,能使馈电开关重新合闸,迅速恢复送电的一种自本条文规定向井下供电的电源线路上不得装设自动重合闸装置,其理由是:在馈电线路上装设自动重合闸装置,当线路发生短暂性故障使开关跳闸后,如果故障没有得到及时排除或排除需要一定时间时,自动重合闸装置的动作,将会使故障进一步扩大,造成电气火灾,损坏电气设备,危及检修人员安全,更有可能引起瓦斯和煤尘爆炸,严重威胁矿井供电安全和矿井安全。

灼热的导线。

7.1.3 条文根据煤矿井下常见的电气故障及危害,对井下变电所向压馈出线上装设的保护装置作出规定。

电路中导电部分各元件接触不紧密时接触电阻增大。

煤矿井下常见的几种电气故障及危害如下:

变压器油绝缘水平降低。

一是短路故障。短路是指具有电位差的两点,通过电阻值很小的导电体直接短接的一种电气事故。当发生短路事故时,短路回路中的短路电流值比正常运行情况下的额定电流值大几倍,几十倍,甚至上百倍,这样大的电流在极短的时问内就可能造成电缆和电气设备的损坏、供电中断,从而引发着火事故和爆炸事故。

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。

二是过负荷。过负荷是指供配电回路中实际工作电流值超过了额定电流值,过电流时间也超过了规定的允许时间,如果过负荷现象较长时间存在,就可能造成电缆和电气设备的损坏,从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。

2、预防电火灾的方法

三是欠电压。欠电压是指电动机所接电网点实际工作电压低于电动机额定工作电压,并低于电动机允许的最低工作电压值。

针对电火灾产生的原因,可以采取如下预防措施:

在这种低电压状况下,电动机工作电流增大、温度升高,如果低电压现象较长时问存在,就可能造成电机绝缘损坏,从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。

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;

四是单相接地故障。单相接地故障是指相线对地或与地有联系的导电体之间的短路,是短路事故的一种。它包括相线与大地、配电和用电设备的金属外壳、金属接线盒、金属管道或构件、水沟等之间的短路。对于高压电网,过大的电网将产生较大的单相接地电容电流。接地故障短路电流虽然较小,但与它有联系的电气设备和管道的外露可导电部分对地和装置外的可导电部分之间存在故障电压,此电压可使触摸到的人身遭到电击,也可因其对地所产生的电弧或电火花引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。

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;

五是漏电故障。漏电故障是指电气设备的绝缘受到损坏或老化,使绝缘电阻降低,从而形成电气设备对地之间的放电或电弧现象,漏电故障是接地故障的一种。漏电故障的结果,不仅会使电气设备进一步损坏,形成短路事故,而且还可能导致人身触电和瓦斯煤尘爆炸事故。

电气设备与电缆联接部分的接点经常检查和修理;

六是单相断线故障。单相断线是指三相供电系统中有一相断线。电动机在运行中发生一相断线还能保持运行,但功率减小,只有三相运行时的1/2~1/3,随着负荷力矩的下降,电动机转速也相应降低,电流增大,一般比正常电流增大30%~40%,使电动机绕组烧坏,从而引发电气事故。

井下照明灯必须有保护罩或使用日光灯。

本条文规定原因分析:

瓦斯、煤尘爆炸的预防方法

1本条文规定井下变电所的高压馈出线上,必须设有选择性的单相接地保护装置,其原因是:矿井高压电网中的变压器都采用中性点不接地的运行方式,此种运行方式下,当变压器的容量较大、电缆长度总量较长时,将产生较大的单相接地电容电流,而过大的单相接地电容电流可能引起人身触电、电气火灾和雷管超前引爆等事故。

将瓦斯和煤尘的含量严格控制在非爆炸的范围内。

根据相关实验及计算分析,当井下电缆单相接地电容电流Io≥ 0.5A 时,电网因漏电电流所产生的电火花就会引起瓦斯爆炸。

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。

而当单相接地电容电流Io≥ 5A 时,接地电容电流在接地网络中所产生的残余电压U》36V,这时一旦人体触到井下接地网络中的任何一点,流经人体的漏电电流就会超过人体所允许的30mA’s的极限安全电流值。因此,规定井下变电所的高压馈出线上,必须设有选择性的单相接地保护装置,且在单相接地电容电流Io< 5A 时作用于信号,而当单相接地电容电流Io≥ 5A 时,保护装置应动作于跳闸。

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。

之所以要求具备“选择性”,是为了快速判断故障地点、减小故障范围、提高处理故障效率的目的。

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。

2规定供移动变电站的高压馈出线上,除必须设有选择性

1.煤矿企业对供电的要求及用户的分类

的、动作于跳闸的单相接地保护装置外,还应设有作用于信号的电缆绝缘监视保护装置是因为:移动变电站一般都深入到采、掘工作面,距离瓦斯和煤尘爆炸源较近,一旦单相接地电容电流过大或电缆绝缘被破坏,都可能引起电气火灾、雷管超前引爆、瓦斯和煤尘爆炸等事故发生。因此,供移动变电站的高压馈出线,一旦发等单相接地或电缆绝缘破坏事故,就应切断其供电电源,停止工作。

2.采区变电所的主要设备

3本条文规定井下高压电动机、动力变压器的高压侧应有短路、过负荷、接地和欠压释放保护是因为:电气设备在运行中极易发生短路、过负荷、单相断线和接地等故障,如不能将这些故障及时排除,就会造成电气设备损坏、供电中断、着火等事故。

3.触电的预防方法

7.1.4 本条文规定原因分析:

4.保护接地及作用

1规定井下变电所低压馈出线上,除应装设短路和过负荷保护装置外,还必须装设检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置(包括人工旁路装置),保证在漏电事故发生时能自动切断漏电的馈电线路是因为:电气设备在运行中极易发生短路、过负荷和漏电等故障,如不能将这些故障及时排除,则会造成电气设备损坏、供电中断、着火、人身触电等事故。因此,要求高、低压控制设备应装备有上述保护的综合保护装置,以确保安全供电。之所以要求检漏保护装置具备“选择性”,是为了快速判断故障地点、缩小了漏电故障的停电范围、提高处理故障效率的目的。

5.瓦斯、煤尘爆炸的预防方法

2规定井下移动变电站或配电点引出的馈出线上,应装设短路、过负荷和漏电保护装置。原因基本同上。

3规定低压电动机的控制设备,应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置与远方控制装置。其原因分析基本同上,不同之处在于电动机在运行中经常发生一相断线运行故障,也称单相断线故障。单相断线故障所造成的危害同本规范第 7.1.3 条的条文解释。

设置漏电闭锁保护装置,可以检测并闭锁不送电线路和设备的漏电故障,减少了漏电保护装置的动作次数,缩小了漏电故障的停电范围。

4规定煤电钻必须设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止煤电钻的综合保护装置是因为:煤电钻一般都工作在环境恶劣、瓦斯和煤尘积聚较严重的采、掘工作面。而且,煤电钻是手持式电动工具,振动大、移动频繁,是最容易发生触电、短路、引起瓦斯和煤尘爆炸事故的电气设备。煤电钻的综合保护装置有适应煤电钻短时工作的自动停送电功能,可以确保煤电钻在不工作时处于自动停电的安全状态;同时,煤电钻的综合保护装置还有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相等保护功能,所以规定煤电钻必须使用煤电钻的综合保护装置。

7.1.5 本条文规定用于控制保护的断路器的断流容量,必须大于其保护范围内电网在最大运行方式下的三相金属性短路容量,并校验断路器的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性是因为:最大三相短路电流是在断路器或接触器出口处发生三相金属性短路而产生的电流。当电网发生短路故障时,不仅要求装在故障线路上的开关能及时跳闸,还要求开关有能力将跳闸时产生的电弧迅速熄灭。如果电弧不能被熄灭,不仅故障电流没有消失,甚至将开关设备的隔爆外壳烧穿,产生严重的电气火灾事故,威胁矿井供电和人身安全。因此,在选择开关设备时必须验算其切断短路电流的能力。为了避免高压电网发生短路时将高压开关、电缆、母线等损坏,还须验算高压电气设备的短路热稳定性和动稳定性。

对于煤矿井下配电网路的短路保护装置要求动作灵敏可靠。

动作灵敏可靠是指线路和电气设备中通过最大的正常电流时,保护装置不动作,即不发生误动作。当线路或电气设备出现最小两相短路电流时,短路保护装置能可靠动作。短路保护装置动作灵敏性校验应按现行《煤下供电矿井的三大保护细则》(合订本)执行。

当短路校验不能满足要求时,可根据具体情况,分别采取以下措施:

1加大干线或支线电缆截面;

2通过优化路径,减少电缆长度;

3适当增大变压器容量;

4对有分支的供电线路可增设分段保护开关。

7.2电气设备保护接地

7.2.1 本条文规定电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、金属构架,铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套必须有保护接地。其理由是:

1保护接地是漏电保护的后备保护,是将因绝缘破坏而带电的金属外壳或构架同接地体之间做良好的电气连接,称为保护接地。保护接地是将设备上的故障电压限制在安全范围内的一种安全措施。

2井下安全电压为36V,人体触及36V带电导体时不会有触电死亡的危险,因而电压在36V以上的电气设备的金属外壳、金属构架,铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套必须有保护接地。

7.2.8 本条文规定橡套电缆的接地芯线,除用作监测接地回路外,不得兼作他用。其理由是:橡套电缆的接地芯线作他用时,接地芯线上会有电流通过,电气设备之间就会产生电位差,此电位差容易引起人身触电或产生电火花,引发瓦斯和煤尘爆炸事故。因此,规定橡套电缆的接地芯线不得兼作他用。

编辑:新闻中心 本文来源:矿井供电系统及井下供电安全,二〇〇六煤矿井

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