煤矿供电系统概述.docx
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煤矿供电系统概述
第1章煤矿供电系统概述
☉根据矿区范围,矿层埋藏深度,井下涌水量大小,井型大小,采煤方法,机械化程度等因素确定供电系统;
1.1深井供电系统
图1.1
图1.1典型深井供电系统
◆《煤矿安全规程》441条:
矿井应有两回电源进线,当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应能担负矿井全部负荷。
年产60000t以下（不含60000t）的矿井采用单回路供电时,必须有备用电源.备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等要求，并保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行。
备用电源应有专人负责管理和维护，每10天至少进行一次启动和运行试验，试验期间不得影响矿井通风等，试验记录要存档备查。
矿井的两回电源线路上都不得分接任何负荷。
正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式。
若一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性和可靠性。
带电备用电源的变压器宜热备用；若冷备用，必须保证备用电源能及时投入正常运行，保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行。
10kV及以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。
◆6kV或10kV母线引出电源→铠装电缆（至少2条）沿井筒→中央变电所→采区变电所（或移动变电站）→移动变电站降为3.3kV,或1140V,或660V→综采工作面供电;掘进工作面供电;
◆对一级负荷（如主扇,副井提升机,中央水泵等）,分别从分段母线上配出两条电缆线路,一工一备（热备用）;
◆对二级负荷,采用双电源供电,一工一备（热备用）;
◆《煤矿安全规程》442条：
对井下变（配）电所〔含井下各水平中央变（配）电所和采区变（配）电所〕、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电线路,不得少于两回路.当任一回路停止供电时,其余回路应能担负全部负荷.向局部通风机供电的井下变（配）电所应采用分列运行方式。
主要通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦期泵等主要设备房，应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；受条件限制时，其中一回路可以引自上述同种设备的配电装置。
向煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井自救系统供风的压风机、井下移动瓦斯抽放泵应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路。
本条供电线路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。
本条上述设备的控制回路和敷助设备，必须有与主要设备同等可靠的备用电源。
443条：
严禁井下配电变压器中性点直接接地。
严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。
◆入井电缆至少2条,接于地面变电所不同母线段上,正常工作同时运行,任一回路停止供电,其余回路能承担井下全部负荷的用电;
◆深井供电系统应用:
煤层埋藏深,倾角小,采用立井和斜井开拓,生产能力大的矿井.
1.2浅井供电系统
图1.2
图1.2浅井供电系统
◆煤层埋藏距离地表100~200m,出于经济考虑,井下电力设备多为低压.地面变电所10kV或6kV电源→架空线→地面配电所→高压电缆经钻孔→采区变电所;
→地面变电亭→低压电缆经钻孔→工作面配电点
◆井底车场的低压用电,直接由地面变电所低压→井筒→井底车场→用电设备;
◆井底车场用电负荷大→高压经井筒入井;
◆地面变电亭,图1.3
图1.3地面变电亭
第2章矿用低压电缆
2.1矿用低压电缆入井之前检测项目
1.外观检查
◆裂隙,破损,压痕等.护套损伤痕深度不超过厚度的1/2,长度不超过20mm,或沿周长1/3,无老化现象;
◆铠装电缆钢带,钢丝不松散,涂有防锈油;
2.兆欧表使用,图2.1
▼500V以下设备,使用500V兆欧表
▼1000V以下的设备使用1000V兆欧表
▼1000V以上的设备使用2500V兆欧表
图2.1MΩ表示意图
3.低压橡胶动力电缆相对相绝缘电阻,r∑=1000×UN
▼380V,绝缘电阻大于1000×380=0.38MΩ
▼660V,绝缘电阻大于1000×660=0.66MΩ
▼1140V,绝缘电阻大于1000×1140=1.14MΩ
▼3300V,绝缘电阻大于1000×3300=3.3MΩ
◆对于长度大于或小于1km,测量的绝缘电阻应换算成1km时的数值,以便比较.
◆绝缘电阻标准:
6kV,100MΩ-km;1140V,50MΩ-km;660V,10MΩ-km
【例】
（1）电缆长度400m,测量的相间绝缘电阻80MΩ,换算成1km长度的电阻时的绝缘电阻为,80MΩ×0.4km=32MΩ-km.
（2）如电缆长度1.5km,绝缘电阻测量值为60MΩ,换算成1km长,绝缘电阻为60MΩ×1.5km=90MΩ-km.
4.从漏电闭锁的理念分析低压电缆相对地绝缘电阻
漏电跳闸值
380V,3.5kΩ+20%误差
660V,11kΩ+20%误差
1140V,20kΩ+20%误差
3300V,50kΩ+20%误差→
漏电闭锁值（2倍漏电跳闸值）
380V,7kΩ+20%误差
660V,22kΩ+20%误差
1140V,40kΩ+20%误差
3300V,100kΩ+20%误差→
转换为每一相对地值:
380V,3×7kΩ+20%误差=25.2kΩ
660V,3×22kΩ+20%误差=79.2kΩ
1140V,3×40kΩ+20%误差=144kΩ
3300V,3×100kΩ+20%误差=360kΩ
1MΩ=1000kΩ=1000000Ω=106Ω
漏电闭锁解锁值:
漏电闭锁电阻值的1.5倍:
380V,25.2kΩ×1.5=37.8kΩ,要求r＞0.04MΩ
660V,79.2kΩ×1.5=119kΩ,要求r＞0.12MΩ
1140V,144kΩ×1.5=216kΩ,要求r＞0.22MΩ
3300V,360kΩ×1.5=540kΩ,要求r＞0.54MΩ
▼结论
矿用低压电缆绝缘电阻:
（1）每相对地绝缘电阻,380V,660V,1140V应大于0.5MΩ;3300V应大于1MΩ.
（2）相间绝缘电阻:
应大于1000UN.
▼测试完毕,应放电
2.2矿用千伏级以下电缆允许载流量（橡套）
▼指环境温度为25℃,电缆芯线温度为65℃,长时允许电流值
▼3×95mm2,Ip=260A
3×70mm2,Ip=215A
3×50mm2,Ip=173A
3×35mm2,Ip=138A
3×25mm2,Ip=113A
3×16mm2,Ip=85A
3×10mm2,Ip=64A
3×6mm2,Ip=46A
3×4mm2,Ip=36A
◆低压橡胶电缆最小弯曲半径,6倍电缆直径.
◆1140V以下橡胶工频耐压值:
3kV,5min（分钟）
◆电缆载面验算:
千分尺测一丝,乘丝数,计算面积
作业:
1.写出漏电跳闸,漏电闭锁电阻值.
2.写出矿用低压电缆允许载流量（环境温度25℃,芯线温度65℃,长时允许值）
3.矿用高压低橡胶电缆最小允许弯曲半径（低压6D,高压10D）
4.千伏级以下橡胶电缆工频耐压标准（3kV,5min）
5.低压电缆入井前相对地绝缘电阻,相对相绝缘电阻（>0.5MΩ,1000（Ω）×UN（V）→Ω）
2.3井下电缆敷设
1.3.1选择电缆敷设的原则
▼长度最短
▼便于敷设
▼便于维修
1.3.2运送电缆
1.电缆盘装在矿车上
▼适用于小盘电缆或截面小的电缆
2.用矿车或架子车运送电缆
▼单8字方式
▼双8字方式
▼三8字方式
1.3.3水平及倾斜45°以下巷道中悬挂电缆的挂钩
1.在木支架及金属支架的巷道中电缆挂钩
▼电缆挂钩:
组合式“聚合物制品阻燃抗静电”电缆挂钩.
如:
上海翔洲电气设备有限公司生产的XZ86系列矿用挂接式电缆挂钩.型号含义XZ86/16-38,XZ挂接式电缆挂钩代号,86设计序号,16所挂电缆最大规格mm2,38所挂电缆最大外径mm
▼电缆遭到掉下的东西砸压时,要求能将挂钩刮落到地上,保护电缆.
1.3.4悬挂点
▼在水平或倾斜巷道内两悬挂点之间的距离不大于3m;在立井井筒内两悬挂点不超6m;沿钻孔敷设的电缆必须绑紧在钢丝绳上,钻孔应加装钢管;
▼高低压电缆在巷道同一侧,高低压电缆之间距离应大于100mm,负荷大的挂在上方（散热）;高压电缆之间距离应大于50mm;低压电缆之间距离应大于50mm;
▼电缆不得挂在水管、风管上;
▼电缆与水管挂在巷道两侧;条件所限时,电缆可挂在水管上方300mm处;
▼通信,信号电缆应与电力电缆挂在巷道两侧;条件所限时,可设在动力电缆上方300mm以外地方;
▼电缆穿过墙壁部分应用护套保护,并严密封堵管口;
1.3.5电缆连接
▼电缆芯线必须使用齿形压线板（卡爪）或线鼻子与电气设备连接;
▼电缆护套伸入接线腔（器壁）5~15mm,小于5mm者为失爆,大于15mm为不完好;
▼密封圈内径不大于外径1mm,但如果4mm2及以下电缆者,密封圈内径不大于电缆外径,否则为失爆.
▼密封圈宽度小于电缆外径的0.7倍,或在使用外径不到14mm的电缆时,密封圈厚度小于10mm,密封圈厚度小于电缆外径0.3倍（70mm2的电缆除外）或最小厚度小于4mm的均为失爆;
▼动力芯线绝缘层不能与接线腔接触;压线的卡爪不得压住绝缘层;电缆压线板压缩电缆约为直径的1/10;电缆下应垫有橡胶绝缘层,压线板直接压电缆,以防拨出电缆;接地线应比动力线长,当拨脱动力线时接地线仍应连接;胶圈孔应比电缆外径小,装配后从电缆轴向往接线腔看,不得有间隙;
▼不同型号电缆严禁直接连接,必须经接线盒/连接器/母线盒连接
《煤矿安全规程》井下电缆:
▼466条在总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆.在机械提升的进风的倾斜巷道（不包括输送机上、下山）和使用木支架的立井井筒中敷设电缆时,必须有可靠的安全措施.
溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆.
▼467条井下电缆的选用应遵守下列规定:
（一）电缆敷设地点的水平差应与规定的电缆允许敷设水平差相适应.
（二）电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体.
（三）严禁采用铝包电缆.
（四）必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阴燃电缆.
（五）电缆主芯线的截面应满足供电线路负荷的要求.
（六）对固定敷设的高压电缆:
1.在立井井筒或倾角在45°及以上的井巷内,应采用聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆.
2.在水平巷道或倾角在45°以下的井巷内,应采用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚乙烯钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆.
3.在井风斜井、井底车场及其附近、中央变电所至采区变电所之间,可以采用铝芯电缆;其他地点必须采用铜芯电缆.
（七）固定敷设的低压电缆,应采用MVV铠装或非铠装电缆或对应电压等级的移动橡套软电缆.
（八）非固定敷设的高低压电缆,必须采用符合MT818标准的橡胶软电缆.移动式和手持式电气设备应使用专用橡套电缆.
（九）照明、通信、信号和控制用电缆,应采用铠装或非铠装通信电缆、橡套电缆或MVV型塑力缆.
（十）低压电缆不应采用铝芯,采区低压电缆严禁采用铝芯.
▼468条敷设电缆（与手持式或移动式设备连接的电缆除外）应遵守下列规定:
（一）电缆悬挂:
1.在水平巷道或倾角在30º以下的井巷中,电缆应用吊钩悬挂;
2.在立井井筒或倾角在30º及其以上的井巷中,电缆应用夹子、卡箍或其他夹持装置进行敷设.夹持装置应能承受电缆重量,并不得损伤电缆.
（二）水平巷道或倾斜井巷中悬挂电缆应有适当的弛度,并能在意外受力时自由坠落.其悬挂高度应保证电缆在矿车掉道时不受撞击,在电缆坠落时不落在轨道或输送机上.
（三）电缆悬挂点距离,在水平巷道或倾斜井巷内不得超过3m,在立井井筒内不得超过6m.
（四）沿钻孔敷的电缆必须绑紧在钢丝绳上,钻孔必须加装套管.
▼469条电缆不应悬挂在风管或水管上,不得遭受淋水.电缆上严禁悬挂任何物件.电缆与风管、供水管在巷道同一侧敷设时,必须设在管子上方,并保持0.3m以上的距离.在有瓦斯抽放管路的巷道内电缆（包括通信、信号电缆）必须与瓦斯抽放管路分挂在巷道两侧.盘电缆“8”字形的电缆不得带电,但给采、掘机组供电的电缆不受此限.
井筒和巷道内的通信和信号电缆应与电力电缆分挂在井巷的两侧,如果受条件所限:
在井筒内,应敷设在距电力电缆0.3m以外的地方;在巷道内,应敷设在电力电缆上方0.1m以上的地方.
高、低压电力电缆敷设在巷道同一侧时,高、低压电缆之间的距离应大于0.1m.高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm.
井下巷道内的电缆,沿线每隔一定距离、拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线盒两端、穿墙电缆的墙的两边都应设置注有编号、用途、电压和截面的标志牌.
▼470条立井井筒中所用的电缆中间不得有接头;因井筒态深需设接头时,应装接头设在中间水平巷道内.
运行中因故需要增设接头而又无中间水平巷道可利用时,可在井筒中设置接线盒,接线盒应放置在托架上,不应使接头承力.
▼471条电缆穿过墙壁部分应用套管保护,并严密封堵管口.
▼472条电缆的连接应符合下列要求:
（一）电缆与电气设备的连接,必须用与电气设备性能相符的接线盒,电缆线芯必须使用齿形压线板（卡爪）或线鼻子与电气设备进行连接.
（二）不同型电缆之间严禁直接连接,必须经过符合要求的接线盒、接线器或母线盒进行连接.
（三）同型电缆之间直接连接时必须遵守下列规定:
1.橡套电缆的修补连接（包括绝缘、护套已损坏的橡套电缆的修补）必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能的冷补.在地面热补或冷补后的橡套电缆,必须以浸水耐压试验,合格后方可下井使用.在井下冷补的电缆必须定期升井试验.
2.塑料电缆连接处的机械强度以及电气、防潮密封、老化等性能,应符合该型电缆的技术标准.
作业:
1.平板车装运电缆的方式（单8字,双8字,三8字）
2.高低压电缆在巷道同一侧悬挂时的要求（高-高大于50mm,低-低大于50mm,高-低大于100mm,负荷大的挂在上方）
3.砌碹巷道电缆悬挂卡子;木支护,金属支护卡子形式
4.电缆悬挂点之间的距高（水平巷/45º以下斜巷:
3m;竖井6m）
2.4井下运行中低压电缆漏电故障查找
1.低电阻值接地（通常指r＜10kΩ）
◆观察法:
接线处、悬挂处、变形处等发生漏电.颜色有所变化.
◆处理:
沿电缆轴线剖开处理,最后必须经冷硫化处理方可使用.
2.高电阻值接地（r为漏电跳闸的电阻值）
（1）观察法
（2）弯曲法（万用表法）
◆万用表（电阻档）接漏电相与地线,一人观察万用表,一人沿电缆弯曲,漏电处表的指针摆动幅度较大.
◆处理
（3）耐压法（相对地电压只升高倍,安检人员/瓦检人员在现场,矿调度批准）
◆用兆欧表判断漏电相.
◆从开关上拆开动力电缆.
◆将漏电相与地线接在开关的两动力线柱上.
◆开关送电5~10s,漏电处被击穿或有轻微的放电声.
（4）#电笔法（安检人员/瓦检人员在现场,矿调度批准）
◆临时摘开馈电开关三相电抗器的3根线,或保护地线.
◆启动磁力起动器,使漏电的电缆带电,电动机空转.◆用电笔沿电缆轴线滑动,漏电处指示灯较亮.
作业:
1.简述井下低压电缆低阻漏电故障的查找方法.
2.简述弯曲法查找电缆漏电故障的方法.
3.简述耐压法查找电缆漏电故障点的使用条件和操作方法
4*.简述电笔法查找电缆漏电故障点的使用方法.
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