浅析煤矿供电系统

煤矿井下局部通供电系统问题浅析　于敏　（云南大理宾川县煤炭管理所云南大理６７１６００）　为了提高煤矿井下局部通风的可靠和稳定性，保证局部通风　机供电的稳定可靠，遏制因局部通风不稳定、不可靠造成瓦斯事故　的发生，修改后的《煤矿安全规程》要求：高瓦斯矿井、突出矿井、低　瓦斯矿井中高瓦斯区的掘进ｌ丁作面正常工作的局部通风机必须配　备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。正常工作的局　部通风机必须采用三专供电。其他掘进工作面和通风地点正常工　作的局部通风机可不配备安装备用局部通风机，但正常工作的局　部通风机必须采用三专供电或正常工作的局部通风机配备安装一　台同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。所有矿井的局部通　风机和备用局部通风机的电源必须取自同时带电的不同母线段的　相互独立的电源。但实际中大部分煤矿目前问题较多，与《煤矿安　全规程》差距较大，本文对此问题进行探讨，为合理进行投资改造　提供参考，以此来保证局部通风供电能够安全稳定的运行。　１煤矿局部通风供电系统的现状　１．１外部双回路电源问题。煤矿外部电源是由当地供电部门投资　架设，而煤矿用电负荷基本稳定，架设煤矿双回路供电线路投资　大，回收周期拉长，如果跨区域架设，电价不同，煤矿企业只会尽　量使用低电价电力部门供应的电源，影响现在供电部门的效益，　所以电力部门不愿架设煤矿双回路供电线路；由煤矿出资建设投　资大、协调难度大，煤矿无法实施，造成单回路加备用电源的供电　方式，备用电源为柴油发电机或利用抽采瓦斯发电，备用供电系　统极不稳定的情况。　１．２局部通风机三专供电问题。２００４年《煤矿安全规程》要求高瓦　斯、突出矿井在安装安全监控系统的同时必须安装局部通风机三　专供电系统，按要求所有高瓦斯、突出矿井均安装了局部通风机　ｌ一专供电系统，但基本上只安装有一套三专供电系统，无备用局　部通风机三专供电系统。瓦斯矿井则基本未安装局部通风机三专　供电系统。　１－３备用局部通风机问题。高瓦斯、突出矿井必须在使用三专供电　的同时安装备用局部通风机，并能自动切换；低瓦斯矿井解决局　部通风有两种方法，一是安装井下局部通风机双回路供电系统，　使用备用局部风机，能自动切换；二是安装局部通风机使用三专　供电系统。根据调查的情况，大部分煤矿到目前为止即无备用局　部风机又无局部通风机双同路供电系统。　１．４井下供电线路及控制开关问题。按《煤矿安全规程》现在要求　局部通风机双回路供电，而大部分煤矿局部通风机基本未安装双　回路供电线路。同时，使用的局部通风机控制开关基本为单电源　馈电开关，不具备双电源自动切换功能。　１．５巷道断面问题。按《煤矿安全规程》要求，煤矿主要巷道高度自　轨面起不得低于２ｍ，宽度自轨面起１．６ｍ位置达到２．１ｒｎ，但随着标　准的提高，煤矿主要巷道至少必须安装两趟排水管路、一趟防尘管　路、一趟压风自救管路以及２条主要排水供电线路、２条局部通风　机线路、ｌ条安全监控系统、１条人员定位系统线路、１条通讯线路　以及１条井下煤电钻或采煤设备供电线路，同时，各种线路悬挂必　须高于矿车高度，确保矿车掉道时不受冲击，所以只按最低标准建　设的巷道断面现已无法满足设备安装、线路敷设的需要。　２改造措施　２．１实施电网改造。南地方政府牵头，电网公司、煤矿企业共同　资完成煤矿外部电源的双回路改造，确保外部供电双汇路电源的　稳定可靠。　２．２加快设备淘汰速度。国家应尽快出台不具备双电源自动切换　功能的控制馈电开关淘汰进度，促进煤矿加快设备的升级换代。　２．３煤矿加大投资，尽快完成双回路局部通风机供电系统改造。煤　矿应尽量使用矿用变压器，淘汰隔离变压器；突出矿井尽快安装备　用局部通风机三专供电系统，淘汰单电源馈电开关；瓦斯矿升综合　考虑发展需要，建议使用局部通风机三专供电系统，现购置的控制　设备必须双电源自动切换开关，同时对未达标的煤矿主要设备双　回路供电系统一并改造达标，避免重复投资和不必要的浪费。　２．４矿井井下电压等级的改造。大多数煤矿使用设备的额定电压　为３８０Ｖ，建议改造后使用６６０Ｖ，有条件的直接使用ｌ１４０Ｖ，以减　少线路投资和设备运行损耗。　２．５加快质量标准升级改造进度。随着国家产业政策的逐步提高，　煤矿井下安全的设备越来越多，要求敷设的排水、防尘、　风管理　和井下通讯、安全监控系统、人员定位系统等管路、线路也越来越　多，原有巷道断面无法满足安装敷设的需要，煤矿必须结合质量　标准化升级建设的要求，加快建没改造进度，确保主要巷道断面　能基本满足设备安装、线路敷设的需要。　３结语　在国家安全发展、关爱生命、淘汰落后产能政策的要求以及　产业标准的提高，如不尽快按《煤矿安全规程》要求进行改造提升　能力，将面临被淘汰被关闭的危险。所以，完成煤矿供电系统改造　特别是局部通风机供电系统改造既是产业政策的要求又是煤矿　安全生产的重要保障，煤矿必须要对现有的供电系统进行充分的　了解和掌握，采取相应的措施，从而保证煤矿供电系统的稳定性。　参考文献　［１１３￣１１孟祺煤矿井下局部通风机供电系统的改进ｌＪＩ．《科技情报开发　与经济））２００５，１５（１２）　［２］国家煤矿安全监察局．煤矿安全规程，２００４．　［３］顾永辉，范廷瓒．煤矿电工手册，１９９９．　［４．张星晃．煤矿井下主用／备用局部通风机单双日交替使用技术　ＩＪＪ．科学之友・下旬刊，２０１０（１２）　《资源节约与环保》２０１　３年

・５８・　煤矿机电　２０１１年第２期　

煤矿井下供电系统短路保护方法浅析　

高艳，戴鹏，许朝友，程然　

（中国矿业大学信电学院，江苏徐州２２１１１６）　

摘　要：　分析了井下供电系统常用的短路保护方法，叙述了其原理，并将短路保护方法分为传统　

和先进保护两大类，指出了各种方法的优缺点，最后对煤矿井下供电系统短路保护方法进行了展　

望。　

关键词：　煤矿井下；供电系统；短路保护；相敏保护　

中图分类号：ＴＤ６１１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—０８７４（２０１１）０２—００５８—０３　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｍｉｎｅ　

Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＧＡＯ　Ｙａｎ，ＤＡＩ　Ｐｅｎｇ，ＸＵ　Ｃｈａｏ—ｙｏｕ，ＣＨＥＮＧ　Ｒａｎ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｕｓｕａｌ　ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｔ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｍｉｎｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ，　

ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ—ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎｔｏ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，　

ｐｏｉｎｔｉｎｇ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，Ｌｏｏｋｉｎｇ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔ　

ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｔ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｍｉｎｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．　

煤矿供电及井下电气的技术分析

煤矿是煤炭资源的重要产地，而煤矿电气则是煤矿生产中不可或缺的一部分。在煤矿生产中，供电系统的安全稳定与否直接关系到矿井的安全生产。对煤矿供电及井下电气进行技术分析，对保障煤矿生产的安全和高效具有重要意义。

1. 供电系统

煤矿供电系统是指将送来的电能转化为矿区所需电能的系统。一般来说，煤矿供电系统包括变电站、配电房及矿井内的配电装置等。

（1）变电站：变电站是煤矿供电系统的重要组成部分，它用来将750kV或500kV的高压电能转变为110kV、35kV、10kV、6.3kV等煤矿所需电能的中压电能。变电站主要包括变压器、断路器、隔离开关和保护设备等。

（2）配电房：配电房是用来接收变电站输送过来的电能，然后将其转变为低压电能分配给矿井所需的各种电力设备和照明等。配电房主要包括主配电柜、母线隔离开关、断路器、接地开关和避雷装置等。

2. 井下电气系统

井下电气系统是指对矿井内使用的各种电气设备进行供电的系统。井下电气系统需满足矿井内恶劣环境、辐射性、湿度、温度、压力等特殊条件，同时还需满足对爆炸性气体、粉尘、机械损伤的防护要求。

（1）井下电气设备：井下电气设备包括井下照明、井下移动设备、井下输电及配电设备、井下机电设备等。这些设备都需要满足煤矿生产中恶劣的环境条件，并且需要具有耐磨、防爆、防潮、防尘、防震等特性。

（2）井下电气保护：井下电气保护是指对井下电气设备进行保护的措施。井下电气设备的保护主要包括过流、过压、短路、接地等故障保护，同时还需具备防爆、防潮、防尘、防震等特性。

3. 技术分析

在煤矿供电及井下电气技术中，为了保障煤矿生产的安全和高效，我们需要从以下几个方面进行技术分析。

（1）电气设备选型：在煤矿生产中，由于井下环境的特殊性，我们需要选择适合煤矿生产的特殊电气设备。这些设备需要具有防爆、防尘、防潮、防震、耐磨等特性，同时还需要具有高效、低能耗、易维护等特点。 （2）电气系统设计：在煤矿供电及井下电气系统设计中，我们需要综合考虑煤矿生产的实际需求，合理设计供电系统和井下电气系统，确保其安全可靠、高效节能。

浅谈矿山井下供电系统　史升元　（国投新集能源股份有限公司安监局）　摘要：本文主要对矿山井下供电系统进行了详细介绍。　关键词：井下供电系统　１矿山供电的基本要求　矿山企业在国民经济建设中起着重要作用，是电能的重要用户。　随着生产的迅速发展，机械化和自动化水平不断提高，矿山企业对供　电的要求也就更加严格。特别是煤矿井下作业，工作面不断移动，生　产环境非常复杂，因此对供电的要求更高。矿山企业对供电的基本要　求主要有以下几个方面：　１．１供电可靠矿山企业供电中断，不仅会造成减产，而且有可　能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，矿山企业对供电的最重　要要求是供电的可靠和不间断，即使在电力系统发生故障的情况下，　也必须保证不问断供电，至少也得供应一部分电能以保证人身安全　和设备不受损坏。　１＿２供电安全由于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸的危险，所以在　使用电气设备时必须特别注意其防爆性。另外，井下潮湿，工作空间　小，光线差，易发生人身触电事故，必须采取一系列的安全技术措施，　以确保对煤矿企业供电的安全性。　１．３供电质量在供电质量上煤矿企业要求供电电压稳定和交　流频率的稳定。煤矿中广泛使用三相异步电动机，而这种电动机的转　矩与外加电压的平方成正比：转速与交流频率成正比。若供电电压和　频率发生较大变化，就会严重影响电动机的正常运转，甚至会使生产　机械不能工作。　１．４供电经济一般考虑下列三个方面：　①尽量降低矿山变电所与电网的基本建设投资。②尽量降低设　备材料及有色金属的消耗量。③注意降低供电系统中的电能损耗反　维护费用。　２矿山供电的电压等级　所有电气设备都是按一定的标准电压设计制造的，这个标准电　压称为电气设备的额定电压。电力线路的额定电压等于其连接的用　电设备的额定电压。发电机的额定电压是指额定负荷下的输出端电　压，比同级用电设备额定电压高出５％。以补偿电网电压损失。矿区　供电的电压，一般采用３５、１１Ｏｋｖ。矿井地面和井下高压供电电压目　前一般采用６ｋｖ，条件允许时，亦可采用ＩＯｋｖ。　供电电压等级是矿山供电的主要问题之一，这是因为供电线路　的电压等级与输送功率，供电距离有密切的联系。　我国矿山地面的低压动力照明电网（３８０／２２０ｖ系统）采用中性点　直接接地的方式，并且将中性点引出，可同时供给３８０ｖ和２２０ｖ两　种电压。此时，中性点接地并不是为了防止电弧接地，而是预防高压　窜入低压系统时增加人身触电的危险性。　我国《煤矿安全规程》规定，除向架线式电机车供电的整流变压　器外，向井下供电的变压器中性点禁止接地。向井下供电的电网，不　；隹采用中性点接地方式运行的主要原因是为了保证矿井和人身安　全。因为煤矿井下空间狭窄、黑暗、潮湿，并有煤尘、瓦斯，如使用中性　点接地系统，当人身触及一相导体，便接触到相电压，有致命危险。另　外，在中性点接地系统中如出现接地故障。可能会外露电火花，有点　燃矿井内瓦斯的危险。　矿山的用电电源。一般来源于电力系统的区域变电站或发电站，　电能送到矿山后再变、配给矿山的用户，组成矿山的供电系统。　矿山受电电压为６—１１Ｏｋｖ，视矿山并型及所在地区的电力系统　的电压而定，一般为３５—１　１Ｏｋｖ的双电源受电，经总降压站以高压向　车间，井下变电所及高压用电设备等配电，组成煤矿的高压供电系　统。各变电所经变压器向低压用电设备配电，组成低压供电系统。　３矿山供电系统的接线方式　按网络接线布置方式可分为放射式、干线式、环式及两端供电式　等接线系统。按其网络接线运行方式可分为开式和闭式接线系统。按　对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用接线系统。在有备　用接线系统中，其中一回路发生故障时，其余回路能保证全部供电的　称为完全备用系统：如果只能保证对重要用户供电的，则称为不完全　备用系统。备用系统的投入方式可分为手动投入、自动投入和经常投　入等几种。　３．１无备用系统接线无备用系统接线简单，运行方便，易于发　现故障；缺点是供电可靠性差。所以这种接线主要用于对三级负荷和　部分次变的二级负荷供电。　放射式接线的主要优点是供电线路独立，线路故障互不影响，易　于实现自动化，停电机会少，继电保护简单且易于整定，保护动作时　间短，缺点是电源出线回路较多，设备和投资也多。　干线式接线的主要优点是线路总长度较短，造价较低，可节约有　色金属：由于最大负荷一般不同时出现，系统中的电压波动和电能损　失较小；电源出线回路数少，可节省设备。缺点是前段线路公用，增多　了故障停电的可能性。串联型干线式接线因干线的进出侧均安装隔　离开关，当发生事故时，可在找到故障点后，拉开相应的隔离开关继　续供电，从而缩小停电范围。干线式接线为了有选择性地切除线路故　障，各段需设断路器和继电保护装置，使投资增加，而且保护整定时　间增长，延长了故障的存在时间，增加了电气设备故障时的负担。　以上接线方式的优缺点，根据系统具体条件而有所不同。在确定　供电系统接线方案时，主要取决于起主导作用的优缺点。　３＿２有备用系统的接线有备用系统的接线方式有双回路放射　式，双回路干线式，环式和两端供电式等。它们的主要优点是供电可　靠性高，正常时供电电压质量好，但是设备多，投资大。　３－２．１双回路放射式双回路供电这种供电方式，线路总长度　长，电源出线回路数和使用开关设备多，投资大，如果负荷不大，常会　造成有色金属的浪费。优点是当双回路同时工作时，可减少线路上的　功率损失和电压损失。这种接线适用于负荷大或单独供电的重要用　户。　对于容量大，而且特别重要的用户，可采用母线用断路器分段接　线，从而可以实现自动切换，以提高供电的可靠性。　３－２＿２环式环式接线系统所用设备少，各线路途径不同，不易　同时发生故障，故可靠性较高且运行灵活。因负荷由两条线路负担，　故负荷波动时电压比较稳定。缺点是故障时供电线路较长。电压损失　大（特别是靠近电源附近段故障Ｂ，－／）。因环式线路的导线截面应按故　障情况下能担负环网全部负荷考虑，所以有色金属消耗量增加，两个　负荷大小相差越悬殊，其消耗就越大。故这种系统适于负荷容量相差　不大，所处地点离电源都较远，而彼此又较近的情况。　环式接线平常可以开环运行（或称联络式），也可以闭环运行。但　闭环运行继电保护较复杂，因此一般采用开环式运行方式。　３＿２．３两端式两端供电式网络和环式只有大致相同的特点，比　较经济，但必须具有两个以上独立电源且与各负荷点的相对位置合　适。　在矿山供电系统中，有备用系统接线一般多采用双回路放射式　或环式接线。　４矿井供电系统　大、中型矿井的供电电源多取自１１Ｏｋｖ或３５～６０ｋｖ的电力网　经两回架空线路迭到矿井总降压站。比如一次电压为３５～６０ｋｖ两　台主变压器的内桥式接线的典型变电所主接线，其断路器外侧设两　组隔离开关组成跨条（ＫＴ），上面接有３５～６０／０．４ｋｖ的所用变压器，供　变电所直流操作电源等用。　在一次侧进行计量的变电所，进线和母线应设准确等级符合要　求的电流互感器（ＬＨ）和电压互感器（ＹＨ）。　为了防止雷电波的侵袭，母线和架空进线处接避雷器，主突压器　二次６ｋｖ侧多采用单母线分段，用成套配电装置配电。矿井一、二级　负荷如通风机，主、副井提升机等由接在不同母线上的双回路供电，　以保证可靠性。