井下供电系统论文.doc

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1、井下供电系统专 业: 机电一体化 姓 名: 准考号: 日 期: 山西省高等教育自学考试指导委员会第一章 矿井供电概述一、煤矿对供电的基本要求电力是煤矿的主要能源，为确保安全供电和生产，煤矿对供电有四个基本要求。(一) 供电可靠煤矿供电必须连续，不能中断。煤矿一旦中断供电，不仅造成全矿停产，而且由于主排水泵、主通风机、瓦斯抽放泵、主提升机等机电设备停运，就将危及井下工作人员甚至全矿井的安全。因此，为了保证矿井安全生产，煤矿要求供电必须可靠。(二) 供电安全 、 由于煤矿井下特殊的环境条件，使供电线路和电气设备易受损坏，可能造成人身触电和电火花引起的火灾和瓦斯、煤尘爆炸等严重事故。因此，煤矿井下供

2、电必须采取安全技术措施，严格遵守煤矿安全规程的有关规定，确保供电安全。(三) 供电质量供电质量是指供电电压、频率基本稳定为额定值。我国煤矿一般要求电压允许偏差不超过额定电压的5%，频率允许偏差不超过（0.2-0.5）Hz。频率的质量是由发电厂保证的；电压的质量是靠调整变压器分接头、降低电源内阻抗和输电线路上的电压损失保证的。(四) 供电经济 在满足以上要求的基础上，应尽量做到供电系统简单、设备选型合理、安装操作方便、基本建设投资和运行费用低，从而节约开支，降低成本，提高经济效益。二、 电力负荷分类(一) 一类负荷凡停电会造成人身伤亡或重大经济损失者。要求：供电绝对可靠，采用双电源双回路供电。(

3、二) 二类负荷凡停电造成较大经济损失者。要求：供电相对可靠，采用专线供电。(三) 三类负荷凡停电不会造成直接经济损失者。要求：供电经济，采用一条线路向多个负荷供电。三、煤矿常用的电压等级交流： 127v 井下照明、煤电钻用电电压；220v 地面照明、单相电路用电电压；380v 地面低压、小型矿井下低压动力；660v 中型矿井下低压动力；1140v 大型矿井下综采低压动力；3.3kv 特大型矿井综采高压动力；6kv 地面高压动力、下井电压；35kv 煤矿电源进线电压。直流：110（220）v操作电压；250（550）v井下架线电机车。第二章 矿井供电系统的组成 由矿井的各级变电所、各电压等级的配

4、电线路共同构成了矿井供电系统。对矿井的供电一般采用两种典型方式：深井供电系统和浅井供电系统。一、深井供电系统当煤层埋藏较深、井田范围较大、井下用电量较大时一般采用深井供电系统。其特征为：由地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、移动变电站、工作面配电点构成三级供电。图2.1所示为典型的深井供电系统。图2.1(一) 地面变电所的双电源为双回路，电源进线电压为35KV，经主变压器将电压变为6KV或10KV，再经6（10）KV母线将电能分配给地面各高压用电设备，其中一、二类负荷分别由两段母线供电；并用双回路高压电缆通过井筒向井下中央变电所供电。地面变电所还设有低压变压器，将6（10）KV电压变380

5、V220V向地面低压动力及照明负荷供电。(二) 井下中央变电所的分段母线和高压配电箱将6（10）KV高压电能分配给井底车场附近的高压用电设备和各采区变电所，主排水泵、电机车的变流设备等一、二类负荷分别由两段母线供电。井下中央变电所设有动力变压器，将6（10）KV电压变为660V或380V，向井底车场附近的低压动力设备供电；还设有照明变压器综合装置，将电压变为127V，向井底车场及附近巷道和硐室中的照明设备供电。(三) 采区变电所电源为双回路。采区水泵、瓦斯泵、自救系统压风机、局部通风机分别由两段母线供电。动力变压器将电压变到660V，通过低压电缆分送到各用电设备。采区变电所及附近巷道中的照明由

6、设在采区变电所中的照明信号综合装置供电。若采区内有综采和综掘工作面，6（10）KV电能由采区变电所中的高压配电箱配送到工作面附近平巷中的移动变电站，经移动变电站将电压变为1140V送到工作面配电点，再由工作面配电点分送到工作面附近巷道的各用电设备。二、浅井供电系统浅井供电系统适用于煤层埋藏较浅且井下负荷较小的中、小型矿井。图2.2所示为一个较典型的浅井供电系统。图2.2我国的浅井供电主要有以下三种方式：(一) 井底车场及其附近巷道的低压用电设备，可由设在地面变电所配电变压器的低压母线引出的低压母线引出的低压电缆通过井筒送到井底车场配电所供电。井下架线式电机车所用的直流电源，可由地面变电所整流后

7、用电缆沿井筒送到井底车场配电所获得。(二) 当采区负荷不大且没有高压用电设备时，采区用电由地面变电所经高压架空线路，将高压电能送到设在采区上方的地面变电室或变电亭，然后把电压变为660V或380V后，用低压电缆经钻孔送到采区配电所，由采区配电所再送给工作面配电点和低压用电设备。(三) 当采区负荷较大或有高压用电设备时，用高压电缆经钻孔将高压电能送到井下采区变电所，然后变压给采区负荷供电。在浅井供电系统中，为防止受到钻孔孔壁塌落的挤压，电缆应穿钢管敷设。采用浅井供电系统，可节省昂贵的井下高压电气设备和电缆，减少井下变电所硐室的开拓量和触电的危险，比较经济、安全。其不足是需要钻孔和敷设钢管，且钢管

8、不能回收。矿井究竟采用哪种供电方式，应根据具体情况进行比较后确定。第三章 矿用电气设备及其防爆一、矿用电气设备分类矿用电气设备是指使用在煤矿井下条件的各种电气设备，通常分为矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备。矿用一般型电气设备铸有“KY”字样，具有防机械损伤、防潮、防锈、防触电、防过载等功能，但不具有防爆性能，所以只适用于没有沼气、煤尘爆炸危险的井下。如低瓦斯矿井的井底车场、总进风巷道或主要进风巷道等处。矿用防爆型设备铸有“Ex”字样，具有矿用一般型的功能外，还具有防爆功能，故用于井下有爆炸危险的场所,其种类较多，但使用最多的是矿用隔爆型设备和本质安全型设备。二、隔爆型电气设备隔爆型电气设

9、备的外壳上标注有Ex d I ，其外壳具有耐爆性和隔爆性。(一) 隔爆外壳的耐爆性 隔爆外壳的耐爆性是指当壳内的爆炸性气体混合物爆炸时，在最大爆炸压力作用下，外壳不会变形、损坏，因而爆炸产生的高温、高压气体和火焰不会直接点燃壳外的爆炸性气体混合物。为此，隔爆外壳必须具有足够的机械强度。(二) 隔爆外壳的隔爆性 隔爆外壳的隔爆性是指壳内的爆炸性气体混合物爆炸时产生的高温气体或火焰，通过外壳各接合面的间隙向壳外喷泄过程中能得到足够的冷却，使之不会点燃周围的爆炸性混合物。隔爆外壳的隔爆性是靠严格控制各接合面的间隙、长度和粗糙度来实现的，这种隔爆性的接合面，称为隔爆接合面。三、本质安全型电气设备本质安

10、全型（简称本安型）电气设备又称安全火花型电气设备，外壳上标注Ex iI其特点是采用本质安全电路。(一) 本质安全电路本质安全电路就是要合理地选择电路的参数，使电路在正常和故障情况下产生的电火花或电弧，都不能点燃瓦斯和煤层，故又称为安全火花电路。试验表明，当瓦斯浓度为8.2%8.5%时最容易爆炸，所需点燃瓦斯的最小能量为0.28mJ。只要将电路中的能量限制在点燃瓦斯的最小能量之内，就可实现安全火花。因此，在设计本质安全电路时，常采用以下措施来降低电火花的能量：在合理选择继电器等电气元件的基础上，尽量降低供电电压；在电路中串接限流电阻或利用导线本身电阻来限制电路的电流；电感元件两端并联二极管，消耗

11、电感元件释放出来的磁场能量；电容元件两端并联二极管或电阻，消耗电容元件释放出来的电场能量。(二) 本安型设备本安型设备只能用于低压、小电流的电路中，如信号、仪表、控制等回路。本安型电气设备分为单一式和复合式两种形式。单一式本安型电气设备是指电气设备的全部电路都是由本安电路组成的，如便捷式仪表；复合式本安型电气设备是指电气设备的辅助回路是本质安全电路，主回路是非本安电路，本安电路必须与主回路之间隔离，以保证本安特性。采用光电耦合器也可以实现与主回路的隔离。光电耦合器是把发光器件和光敏器件集成在一起，通过光线实现耦合构成电光和光点的转换器件。第四章 井下人身触电及其预防一、触电的危险因素 人的身体

12、触及裸露的带电导体或因绝缘损坏而带电的电气设备的外壳、构架等，都会造成人身触电事故。触电对人体会造成严重危害，其直接危害可分为电伤和电击两种。(一) 电伤是电流通过人体某一局部时电弧烧伤人体，造成人体外部局部性的伤害，一般容易治愈，严重时可使人致残，但一般不会致人死亡。(二) 电击是指触电时电流流过人体内部器官和中枢神经，使内部器官的生理功能受到损害，如使心脏功能紊乱，使呼吸活动变慢，使肌肉强烈收缩造成窒息等。发生电击，若抢救不及时或抢救方法不当，多数会致人死亡。 电击对人体的危害程度与多种因素有关，其中最主要的是通过人体电流的大小和电流持续的时间。试验资料表明，人体触电电流在交流35-50m

13、A，直流50mA以上就有生命危险。我国规定触电的安全极限交流电流值为30mA。二、触电的预防措施 井下发生触电事故的原因，一般是因为电气设备的安装、维修不当，以及工作中疏忽大意或违章操作。预防人身触电主要应做好以下几方面的工作：(一) 防止人身触电或靠近带电导体 1.裸露的电气设备带电部分安装在一定高度。如井下电机车架空线按煤矿安全规程规定的高度悬挂； 2.对裸露的高压电气设备带电部分必须围以遮挡，防止人员靠近； 3.井下各种电气设备带电部分都必须装入封闭的外壳内，并有完善的机械闭锁装置，保证不切断电源打不开外盖； 4.手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分，应有良好的绝缘； 5.各变

14、(配)电所入口处都要悬挂“非工作人员，禁止人内”的牌子。无人值班的变(配)电所，必须关门加锁；(二) 降低使用电压 对人员经常接触的电气设备采用较低的工作电压。煤矿安全规程规定：井下照明、信号、电话和手持式电气设备的电压，不得超过127V；远距离控制线路的电压，不得超过36V。(三) 遵守各项安全用电作业制度 井下各项安全用电作业制度是预防人身触电的有效措施。如井下严禁带电检修和搬迁电气设备的规定、非专职电气人员不得擅自摆弄和操作电气设备的规定、停送电制度的规定、坚持使用漏电继电器及井下电气设备保护接地的规定等，这些安全作业制度都必须严格遵照执行。三、触电的急救 触电的急救要求把握两点，即动作

15、迅速和救护得法。当发现有人触电时，不要惊慌失措，首先应尽快使触电者脱离电源，然后再根据触电者的具体情况尽快进行抢救。(一) 尽快使触电者脱离电源触电急救的第一项工作，首先是使触电者尽快脱离电源。如果触电者所触及的带电体的电源开关就在附近，就应立即断开电源开关。如果电源开关较远或一时找不到电源开关，则应用绝缘物品，如干燥的木棍、电工绝缘手套或其他绝缘物等将触电者与带电导体脱离开来。在使触电者脱离电源的救护中，救护人员必须注意防止自身触电，同时注意防止触电人员在脱离电源的瞬间摔倒碰伤。(二) 对触电者进行现场急救 触电者脱离电源后，要立即在现场进行急救。急救方法，应根据触电人员的具体情况决定。如伤

16、员有自主呼吸和心跳，只是昏迷，应立即将其抬到空气流通的安全地点，平放地上，解开衣扣、裤带，但应注意保暖，让其休息恢复；如伤员停止呼吸但心跳存在，应立即进行口对口人工呼吸；如呼吸、心跳全停，则应立即进行心肺复苏，即人工呼吸和胸外心脏按压同时兼用进行急救。前言我国的煤炭事业发展较为迅速，也是一个煤业大国。这样就要求煤矿企业要有一个完整、且合理的供电系统。好的供电系统，对于企业来说，可以更好的利用和合理分配电力资源，促进安全生产和降低生产成本等等。煤矿井下供电尤其重要。因为它涉及到煤矿企业的生产、安全及效率。由于井下环境的特殊性，这样就对供电系统提出更高的要求。所有的设计方案都要以煤矿安全规程、煤矿

17、井下供电设计规范、煤矿电工手册等为准则。本说明书是根据煤矿的实际情况而定制的，在设计时满足了对供电的基本、电气设备的选择、以及触电急救等。总之，所有的供电系统都是以井下安全生产所服务为目的。设计一套完整、完善的井下供电系统，对煤矿安全生产是必不可缺少的。目录第一章 矿井供电概述（1）一、煤矿对供电的基本要求（1）二、 电力负荷分类（2）三、煤矿常用的电压等级（2）第二章 矿井供电系统的组成（2）一、深井供电系统（2）二、浅井供电系统（3）第三章 矿用电气设备及其防爆（3）一、矿用电气设备分类（4）二、隔爆型电气设备（4）三、本质安全型电气设备（4）第四章 井下人身触电及其预防（5）一、触电的危险因素（5）二、触电的预防措施（5）三、触电的急救（5）8