煤矿供电系统x

第一章煤矿供电系统

目前，电力已成为煤矿生产的主要甚至是唯一的能源。可靠、安全、高质 量和经济地供电，对保证安全生产、提咼产品质量及提咼经济效益具有十分重 要的意义。

第一节概述

一、电力系统

电力系统是指由发电机、电力网和电力用户组成的统一整体。电力网是由 输电线路和升（降）压变电站（所）组成，担负电力输送、分配和变换任务的 网络。图1-1是电力系统示意图。

问题：为什么要用高压、超高压输送电能?

发电机的输出电压较低(3.15 ~20kV),为能够大容量、远距离输电，必须 将发电机生产的电能经升压变压器升压后输送到负荷中心。在负荷中心附近需 设置降压变电站(所)，将电压降低后再输送至用户。电力系统中各发电厂之间 以输电线路相连，称为并网发电。并网发电可以提高供电的可靠性，同时还可 以提高发电厂和电力网的经济效益。

煤矿是电力系统的用户，是电能的消费者，处于电力网的终端

全国电网分布图

GIS变电所

ZJ

n

二、煤矿电源

煤矿企业的电源一般来自电力网，只有少数煤矿从自备电厂取得电源。煤

矿企业设有企业总变电所来接受电能，其受电电压为 6?110kV。煤矿企业总变

电所必须至少有两个独立电源，通常两个电源来自电网的两个区域变电所或发 电厂。

煤矿企业从电网取得电源的方式有以下两种：

1）双回路放射式

电网变电站

一 ■

煤矿1 煤矿2

如图2-2所示。煤矿1由电网的一个变电站（所）用两条输电线路供电，可 靠性较高；煤矿2由电网的两个变电站（所）供电，可靠性更高。双回路放射 式的特点是：每个用户由两条专用输电线路供电，每条输电线路都能负担全矿 的负荷，输电线路中间没有分支，不易发生故障，供电可靠性高。但建设和运 行费用大。

2）环式

如图2-3所示。环式适用于向两个彼此之间相距较近， 而离电源都较远，负 荷容量相差不太大的煤矿供电。可以节约线路造价。

三、额定电压等级

为了便于电网的运行管理和电气设备生产的标准化，国家标准规定了全国 统一的额定电压等级，电气设备都是按照额定电压设计和制造的，在额定电压 下电气设备可以安全、高效的运行。电力系统额定电压等级见表 1-1。

表1-1电力系统额定电压等级（kV）

类型

电网和用电设备

的额定电压

用途

供电设备的额定电

压

变压器的额定电压

原绕组

副绕组

[(0.127))

井下照明、煤电钻

(0.133)

(0.127)

(0.133)

0.22

地面小型动力、照明

0.23

0.22

0.23

交

0.38

地面中小型动力

0.40

0.38

0.4

(0.66)

井下中小型动力

(0.693)

(0.66)

(0.693)

(1.14)

综采工作面

(1.2)

(1.14)

1 (1.2) 「

(3.3)

大型综采工作面

(3.45)

(3.3)

(3.45)

6

短距离配电

6.3

6

6.3, 6.6

流

10

短距离配电

10.5

10,

10.5, 11

35

中短距离输电

35

38.5

110

中远距离输电

110

121

问题：为什么变压器的副边额定电压比电网额定电压高？

四、煤矿对供电的基本要求

鉴于电力供应在煤矿生产中的重要性，对煤矿供电提出如下要求：

1 .可靠供电

可靠供电就是要求不间断供电。在煤矿中，各种电力负荷对供电可靠性的 要求是不同的，为了能在技术经济合理的前提下满足不同负荷对供电可靠性的 要求，把电力负荷分为三类。

1） 一级负荷（一类负荷）

凡因突然中断供电，可能造成人身伤亡事故或重大设备损坏，给国民经济 造成重大损失或在政治上产生不良影响的负荷，均属一级负荷。如矿井的主通 风设备一旦停电，可能导致井下瓦斯爆炸及人身伤亡重大事故；矿井主排水设 备停电，会发生淹井事故。对一级负荷必须用两回电源线路供电，两条线路要 来自煤矿变电所不同的母线段，互不影响。对有特殊要求的一级负荷，还应设 置备用电源自动投切装置，以保证供电的绝对可靠。

煤矿的一级负荷有：矿井主通风机、副井提升机、矿井主排水泵、下山采 区的主排水泵、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯 矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面的局部通风 机、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。

一级负荷设备的控制电路和辅助设备，必须有与主要设备同等可靠的备用 电源。

矿井的瓦斯监测与环境监测系统、通信系统也必须有可靠的备用电源。

2） 二级负荷（二类负荷）

凡因停电，会造成大量减产或生产大量废品的负荷，属于二级负荷。如矿 井集中提煤设备、综采工作面等。对中、小型煤矿的二级负荷一般由专用线路 供电。为了减少长时间停电的影响，供电设备应有一定数量的库存，以备及时 更换，如图1-2中的用户1。对大型煤矿的二级负荷，也应有两个电源，两回路 电源应引自变电所不同的母线段，如图 1-2中的用户3。

3） 三级负荷（三类负荷）

三级负荷是指除一级、二级负荷外的其它负荷。如煤矿的附属车间及生活 设施等，对三级负荷供电一般米用单回路供电方式，多个三级负荷还可共用一一 条输电线路，如图1-4所示。

在供电系统的结线设计、设备选择和运行中，要不惜代价确保一级负荷的 供电不间断；而对三级负荷则更多地考虑供电的经济性。当电力系统因故障必 须拉闸限电时，首先停三级负荷，必要时再停二级负荷，但必须保证一级负荷 的用电。

安全供电

安全供电就是在供电过程中，不发生人身触电、电气火灾和由电气设备引 发的瓦斯与煤尘爆炸事故。煤矿安全供电的三大任务是：电气防爆、电气防火、 防触电。一般工业企业也应特别注意防火和防触电。

高质量供电

电压和频率是衡量电能质量的主要指标。

我国电网的额定频率为50Hz,其频率偏差不允许超过士 0.2Hz。电网频率由 发电厂控制，用电企业无法改变，但用电企业有义务根据电网调度的指令调整 本企业的负荷，配合电力系统调节频率。

供电系统在运行中，送到用电设备的实际电压与额定电压总有一些偏差， 此偏差值称为电压偏移。如果电压偏移超过允许的范围，电气设备的运行状态 将显著恶化，甚至损坏电气设备。例如交流电动机，当电压过低时，电动机转 矩急剧下降，起动困难，电流增大，运行温度升高，加速绝缘的老化，甚至烧 毁电动机；电压过高时，会造成电动机空载电流和铁损的增大，温度升高，过 高的电压甚至会造成绝缘击穿，引起短路。一般电动机和照明灯的允许电压偏

移为额定电压的士 5%

煤矿常见电压问题是靠近变压器的电压过高，可达额定电压的 1.1倍以上;

离变压器远的电压过低，可低于 0.9倍的额定电压。当变压器出口处的电压偏 高时，可通过电力变压器的调压分接头来调节，调节原则是当变压器在正常负 载下运行时变压器出口处的电压等于或略高于电网额定电压。当输电线路远端 的电压偏低时，可以通过增大线路导线截面来解决，详见第七章。

经济供电

供电的经济性一般考虑三个方面：在满足技术要求的前提下，尽量降低企 业变电所与电网的基本建设投资；尽可能降低设备、材料及有色金属的消耗量； 尽量降低供电系统的电能损耗及维护费用。

第二节电网中性点运行

在三相供电系统中，发电机和变压器的中性点( N)与大地(E)的连接关 系称为中性点的运行方式。中性点运行方式决定着电网发生单相接地故障后的 状况与后果，与供电的可靠性、线路的保护方法及人身安全等密切相关。常见 的中性点运行方式有中性点不接地和中性点直接接地两种。

中性点不接地电网

Uu

UvUWCwIWCv

Uv

UW

Cw

IW

Cv

Iv

Cu

Iu

(a)电路图(b)相量图

(a)电路图

图1-5正常情况的中性点不接地电网

问题：图中的电容是人为连接的吗?

图l-5a所示为正常运行的中性点不接地三相交流电网，其中性点 N与大地

绝缘。由于电网的三相导线与地之间存在着分布电容 Cu、Cv、Cw，所以在导 线中产生了容性的附加电流Iu、Iv、lw。在三相对地绝缘良好的情况下，中 性点电位与大地电位相等，各相的对地电压分别等于各相的相电压，且由于三

U、 'V、相导线的对地电容也是对称的，因此各相对地电容电流 Iu、Iv、

U、 'V、

超前对应相电压90。，如图l-5b所示。

（a）电路图图1-6 单相接地时的中性点不接地电网U

（a）电路图

图1-6 单相接地时的中性点不接地电网

UUW

Uu

U VW

lE Uv

设如图1-6a所示，电网W相发生金属性接地（即对地阻抗为零），则W相 对地电压为零，即大地与 W相等电位；其它两个非故障相对地电压变为电网的 线电压（Uuw、Uvw），电压值为正常情况的V3倍，相位如图1-6b所示。这时 两非故障相对地电容电流（Iu、Iv ）也随之增大为正常时的\3倍，其相位超 前于相应的线电压（Uuw、Uvw）90。。以地为节点，根据基尔霍夫电流定律， 接地点的接地电流为Ie （ Iu Iv），其数值为正常情况下相对地电容电流（、 Iv ）的3倍，相位超前于接地相的相电压（Uw）90。。

中性点不接地电网中单相接地电容电流，可按下列经验公式估算：

TOC \o "1-5" \h \z Ie Un（ 5 亘） （1-1）

E N 10 350 （ ）

式中Ie—接地点的接地电容电流，A；

Un —电网的额定电压，kV；

Li —同一电压等级电气连接的电缆线路总长度， km；

L2—同一电压等级电气连接的架空线路总长度， km。

煤矿井下的高低压电网采用中性点不接地运行方式，其目的是减小单相接

地电流和人体触电电流，有利于防火和防触电。在煤矿井下电网的高低压开关 中安装有漏电保护装置，当发生单相接地、人触电或电网绝缘不足时，开关立 即跳闸切断电源。

中性点不接地电网出现单相接地时，接地点的接地电流通常在几安以下， 不会立即损坏设备，系统的线电压仍保持对称，用电设备的运行不受影响。地 面3kV?63kV高压电网是直接给用户输电的电网，采用中性点不接地的运行方 式，可以减少用户因单相接地造成的停电，提高供电的可靠性。中性点不接地 电网单相接地时，非接地相对地电压升高到电网的线电压，易使绝缘薄弱处击 穿，造成严重的两相接地短路。因此，在地面中性点不接地电网中装有绝缘监 视装置或接地保护装置，当发生单相接地故障时及时发出报警信号，值班人员 尽快查找并排除故障，如有备用线路，应尽快将负荷转移到备用线路上去。规 定单相接地后运行时间不应超过 2小时，经2小时仍未消除故障时，应切除故 障线路。

中性点经消弧线圈接地

中性点不接地电网，当接地电流超过一定限度(3kV?6kV电网约为30A , 10kV电网约为20A, 35kV电网约为10A),接地点会产生断续电弧。断续电弧 含有丰富的高次谐波，会在电网的电感与电容中产生高次谐波谐振过电压，其 电压值可达额定电压的3?4倍，使绝缘击穿，造成短路故障。因此，接地电流 超过一定限度的中性点不接地电网，宜采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。

中性点经消弧线圈接地电网如图1-7a所示EUVWW

中性点经消弧线圈接地电网如图1-7a所示

E

U

V

W

W

(b)相量图

(a)电路图

图1-7单相接地时的中性点经消弧线圈接地电网

消弧线圈是一个有铁心的可调电感线圈，其电感量可通过改变线圈匝数或

调节铁心空气间隙的大小来调节。在正常情况下，三相系统对称，各相对地电 压与相电压相等，此时中性点与大地电位相等，中性点对地电压 U NE为零，消

弧线圈中无电流。

如图1-7b所示，当W相发生接地时，中性点对地电压 U NE和U w大小相 等，相位相反。此时在消弧线圈中有电流Il通过，其相位滞后于U ne约90。，与 非接地相对地电容电流的相量和（Iu Iv ）反相，可以互相抵消，使接地电流 Ie （ lu Iv I』数值减小。若消弧线圈的电感量调节合适，能使接地电流降

到不起电弧的程度。

中性点不接地运行方式和中性点经消弧线圈接地运行方式的电网接地电流 都很小、所以称为小接地电流电网。

中性点直接接地电网

我国110kV及以上电压等级的电网采用三相三线制的中性点直接接地电 网；煤矿地面380/220V低压动力与照明电网采用三相四线制或三相五线制的 中性点直接接地电网。图1-8所示为三相四线制的中性点直接接地电网。

Uu

U

V

Uv

V

N

礼 U w

W

N

/K

/ / / / 7 7

/////// / / /

/ 7

图1-8

中性点直接接地电网

中性点直接接地电网发生单相接地故障时，其它两相对地电压并不升高， 因此电网中电气设备的对地绝缘水平只需按相电压设计。这对 110kV及以上的

超高压电网具有很高的技术经济价值。

地面380/220V低压动力与照明电网，也采用中性点直接接地的运行方式。

　其目的是当高、低压电网间绝缘损坏，高电压窜入低压电网时，降低电网对地 电压，是防止触电和保护低压设备的一项安全措施。

当中性点直接接地电网发生单相接地时，故障相由接地点通过大地与中性 点形成单相接地短路故障，将产生很大的短路电流，故称为大接地电流电网。

短路电流会在短时间内损坏电气设备，引发火灾，必须立即切断电源

第三节工矿企业变电所

煤矿变电所担负着从电网接受、分配电能和变换电压的任务，是煤矿供电 系统的枢纽。正确选择变电所的结线方式和变电所的位置，对煤矿供电系统的 供电可靠性、经济性、供电质量和经济运行至关重要。

一、变电所的主结线

变电所的主结线是指担负接受、分配电能和变换电压任务的各种电气设备 之间的连接方式。主结线与供电的可靠性、操作运行的安全性、灵活性和经济 性有着密切的关系。

由于电网三相的对称性，主结线采单线图形式绘制，只在必须表示二相

由于电网三相的对称性，主结线采

单线图形式绘制，只

在必须表示二相

之间的差别时才采用三相图形式。煤矿变电所常用的主结线如下:

电源

6(10)kV

电源 矿广田高压

QS 6(%矿用电压

QS

F

T

(a)

()

电源

QF 6(10)kV ? TA

T

(c)

b)

图1-9线路变压器组结线 (a)进线开关为跌开式熔断器 (b)进线开关为高压开关柜 (c)进线开关为矿用高压配电箱

1.线路变压器组结线

线路变压器组结线如图1-9所示。

根据变压器一次侧使用的开关不同，线路变压器组结线可有三种型式：一 是采用跌开式熔断器 作为进线开关；投资少，但操作不方便，只能用于室外； 二是采用内装 隔离开关和断路器的高压开关柜作为进线开关；三是煤矿井下采 用矿用防爆高压配电箱 作为进线开关。后两者操作方便，安全性好。

线路变压器组结线的供电可靠性差。只适用于向三级负荷供电的变电所。

2.单母线结线

单母线结线如图1-10所示。母线是一段用来分支线路的导体，通过母线一 个电源可以向多个用户配电。

Fl

电源

QS

QF

TA

母线

6(10)kV

FU

TV

用户

图1-10用高压开关柜组成的

单母线结线

单母线结线简单，但供电可靠性差，一旦母线和电源进线出现故障或需要

检修时，用户全部停电。因此，它只适用于对供电可靠性要求不高的变电所。

用矿用防爆电气设备组成的单母线结线如图 1-11所示

3.单母线分段结线

WL1

WL2

母线［段

IV1?QU所用电

d\

0

()

OCX)

<><)<)

图1-12单母线分段结线

用户四

所用电

电源I 电源U

6(10)kV母线I段 母联 母线U段 6(10)kV LJ5WV

? I I

图1-13用矿用高压配电箱和矿用低压开关

组成的单母线分段结线

单母线分段结线如图1-12所示。电源进线至少有两路，分别接于不同的母 线段上。母线的段数与电源进线个数相同，各段母线之间用开关连接，称为母 线联络开关，简称母联。变电所的一级负荷，用双回路或环形供电方式，其两 条配出线必须分别接在两段母线上，以防因母线故障中断供电。只有一回电源 线路的其它负荷，均匀分配在两段母线上。这种结线能保证重要负荷的供电可 靠性，但当母线发生故障或检修时，将会有一半的单回路用户停电。适用于出 线回路不太多、母线故障较少的变电所。大中型煤矿变电所多采用这种结线方 式。用矿用防爆电气设备组成的单母线分段结线如图 1-13所示。

单母线分段结线有三种运行方式：一是母线联络开关处于断开状态，每个 电源各带一半负荷，称为分列运行方式；当一个电源或一段母线发生故障时有 一半配出线停电，但双回路供电的用户不会停电；二是将母线联络开关闭合， 一个电源工作，另一个电源带电备用（热备用），系统处于单母线运行方式；当 工作电源或母线发生故障时会造成全部负荷短时停电；三是两个电源都工作， 母线联络开关闭合，称为并列运行方式；并列运行必须有配套的继电保护装置， 才能在发生故障时，准确地切除故障，避免全所停电。井下的开关上没有此类 保护装置。

煤矿变电所正常工作采用分列运行方式，特殊情况下采用单母线运行方式, 只有在倒闸操作时短时间采用并列运行方式。

4.桥式结线

桥式结线是单母线分段结线的特例。桥式结线的特殊之处是电源进线为两 个或两个以上，而负荷侧的出线数目与进线数目相同，且负荷多为变压器。煤 矿广泛采用如图1-14所示两路电源进线和两台主变压器的桥式结线，线路侧、 变压器侧和母线联络开关上都装有断路器，操作运行灵活、适应性强，不论是 切换变压器还是切换线路都很方便，并易发展成单母线分段结线。

WLt WL

T1 T2

图1-14 桥式接线

上述几种常用结线以可靠性衡量，单母线和线路变压器组结线最差，单母 线分段和桥式结线已能满足一般煤矿的要求。

6.变电所的配出线结线

配出线结线是指企业变电所向其负荷供电时，配电线路的设备配置与连接 方式。对容量较小、不重要的负荷，为了节省投资，可采用负荷开关配合熔断 器进行控制和保护；对容量较大或重要的负荷应采用断路器和隔离开关组合。

　为了保证检修线路和断路器时的人身安全，在配出线断路器的母线侧必须装设 隔离开关。具有双电源的重要负荷的配出线，为了防止在检修时发生负荷侧反 送电事故，在断路器的两侧都需装设隔离开关。目前，广泛使用的移开式和手 车式高压开关柜以及矿用高压防爆配电箱均采用双隔离插销结构，与双隔离开

关有相同作用

1QS

电源

QF

2QS

QS

QF

在停、送电操作时，必须严格按照顺序操作，即断路器与隔离开关之间： 送电时，先合隔离开关，后合断路器；停电时，先分断断路器，后分断隔离开 关。否则，会在操作隔离开关时发生弧光短路，危及人身和设备安全。

两个隔离开关之间：送电时，先合母线侧隔离开关，后合线路侧隔离开关; 停电时，先断开线路侧隔离开关，后断开母线侧隔离开关。防止发生隔离开关 与断路器之间的误操作时。人为扩大事故范围。

第四节煤矿供电系统

矿井供电系统由矿井地面变电所、井下中央变电所和采区变电所三级变电 所构成，地面变电所的受电电压为 6~110kV,井下输配电高压为6 kV或10 kV， 用电设备电压多为660V和1140V,大功率电动机采用6kV或10kV供电。

对矿井供电系统的主要要求是：

（1） 矿井应有两回路电源线路。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。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。矿 井电源线路上严禁装有负荷定量器。

（2） 10k V及其以下架空电源线路不得共杆架设。

（3） （2009年新煤矿安全规程）井下各水平中央变（配）电所、采区变（配） 电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房的供电线路，不得少于两回路。

当任一回路停止供电时，其余回路应能承担全部负荷的供电。向局部通风机供 电的井下变（配）电所应采用分列运行方式。

（4） 主通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵房等主要设备机房，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，其中的一回路

可引自上述同种设备房的配电装置。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。上述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。上述设备的控制回路和辅助设备，必须有与主要设备同等可靠 的备用电源。

（5）（2009年新煤矿安全规程）高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳） 突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进 工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（专用开关、专用电缆、专用 变压器）供电，备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工 作的局部通风机故障时，备用局部通风机能自动启动。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备用局部通风机，但必须采用三专供电。

煤矿地面总变电所主结线与位置确定

1）煤矿地面总变电所主结线

WLi6 (10) kV I 段6 (10) kV □段

WLi

6 (10) kV I 段

6 (10) kV □段

下井一路 副井提升机一路 主井提升机一路 主通风机一路 低压变压器 补偿电容 机修厂

所用电

所用电 农电

补偿电容 低压变压器 主通风机二路 主井提升机二路 副井提升机一 一路 下井二路

图1-15Bb典型小型煤地面面变电所主结线图

图1-15为一典型的小型煤矿地面总变电所的主结线图。为了保证供电可靠 性，变电所有两条6kV或10kV电源进线，采用单母线分段结线。一、二级负 荷由接在不同母线上的双回路或环形回路供电。变电所内设置两台低压变压器 供应地面380/220V电网用电，变压器低压侧也采用单母线分段结线（图中省略）

WL

WL1 WL2

WL

WL1 WL2

下井一路 副井提升机一路 主井提升机一路 主通风机一路 低压变压器 补偿电容 机修厂所用电所用电 农电补偿电容 低压变压器 主通风机二路 主井提升机二路 副井提升机二路下井二路

下井一路 副井提升机一路 主井提升机一路 主通风机一路 低压变压器 补偿电容 机修厂

所用电

所用电 农电

补偿电容 低压变压器 主通风机二路 主井提升机二路 副井提升机二路

下井二路

图I-图1-1典型典型煤矿地面面变变电所主结线图

图I-16为一典型的大型煤矿地面总变电所的主结线图。为了保证供电可靠 性，变电所有两条35kV电源进线，35kV侧采用桥式结线，设置两台主变压器 Ti、T2，主变压器二次侧电网额定电压为 6kV，采用单母线分段结线。一、二级 负荷由接在不同母线上的双回路或环形回路供电。变电所内设置两台低压变压 器供应地面380/220V电网用电，变压器低压侧也采用单母线分段结线（图中省 略）。为了防止雷电入侵对电气设备的危害，架空进出线和各段母线均装有避雷 器。为了提高功率因数，在两段 6kV母线上分别装有补偿电容器组。为了测量 和保护，在两段母线上均装有电压互感器，各进出线均装设电流互感器（图中 省略）。煤矿地面总变电所通常采用分列运行方式； 也可以采用单母线运行方式，

但备用电源线路必须采用带电备用（热备用），主变压器一般采用不带电备用（冷 备用）。

I=1p]小 ＜恤即..|沪

I

=1

p]

小 ＜恤

即..|沪

1

供I

2）煤矿地面总变电所的位置确定

确定煤矿地面总变电所位置时一般遵循以下几项原则:

（1） 变电所位置应尽量靠近负荷中心，进出线路要方便，大型设备的运输 和消防车辆进出要方便；

（2） 具有适宜的地质条件，有防止地下水、雨水和洪水浸淹措施；应与其 它工业建筑物保持足够的防火间距；

8

8

8

8

（3）应考虑与邻近设施的相互影响，远离震动大的设备和易燃易爆的场所， 应尽量避开污染源。

因此，煤矿地面总变电所一般设置在矿井工业广场边沿，离井口较近，远 离储煤场和矸石山的地方。

煤矿井下中央变电所结线与硐室布置

1）中央变电所主结线

中央变电所是井下供电的枢纽，其主结线如图 1-17所示。

根据《煤矿安全规程》的规定，对井下中央变电所、主排水泵房和下山开 采的采区排水泵房的供电线路，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。所以，为了保证井下供电的可靠性，由地面变电所 引至中央变电所的电缆数目至少应有两条， 并分别引自地面变电所的两段6（ 10） kV母线。

中央变电所的高压母线采用单母线分段结线方式，母线段数与下井电缆根 数对应，各段母线通过高压开关联络。正常时联络开关断开，母线采用分列运 行方式；当某条下井电缆故障退出运行时，合上母线联络开关，恢复对该段母 线负荷的供电。

主水泵是井下中央变电所的一级负荷，但由于水泵总数中已包括备用水泵 和检修水泵，因此每台水泵可用一条专用电缆供电，但所有水泵必须平均分配 在各段母线上。当主水泵为低压时，配电变压器最少应有两台，变压器低压侧 亦采用单母线分段结线，每台变压器的容量均应满足最大涌水期时需开动的全 部负荷的供电要求。

下井

一路6( 10 )kV 母联6(10)kV下井

二路T1西O翼低井采

下井

一路

6( 10 )kV 母联

6(10)kV

下井

二路

T1西

O翼

低井采

压底区 负车一 荷场路

UH东翼采区一路

—■备用

■主排水泵

主排水泵

B■西翼采区二路

主排水泵

东

翼

采

区

路

T2

660V

图1-17中央变电所主结线图

井底车场低压负荷

2）井下中央变电所的位置和硐室布置

通常井下中央变电所设置在井底车场副井井底附近，与中央水泵房相邻。

有条件时还应与电机车用的变流所联合建筑。井下中央变电所应特别注意防水、 通风及防火问题。为了防水，变电所地面应比其出口与井底车场或大巷连接处 的底板标高高出0.5m。为了使变电所有良好的通风条件，当硐室长度超过6m时, 必须在硐室的两端各设一个出口。硐室用砌碹或其他可靠方式支护，硐室必须

装设向外开的防火铁门，铁门上应装设便于关严的通风孔，铁门内可加设向外 开的铁栅栏门，平时铁栅栏门关闭，防火铁门打开，以利于通风，在发生火灾 时，将防火铁门关闭，便于灭火和防止火灾蔓延；从硐室出口防火铁门起 5m以

内巷道应用砌碹或其他不燃性材料支护；硐室内还必须设置足够数量扑灭电气 火灾的灭火器材。

应将变压器与配电装置分开布置，高、低压配电装置分开布置。设备与墙 壁之间，各设备之间应留有足够的维护与检修通道，完全不需要从两侧或后面 维护检修的设备，可互相靠紧或靠墙放置。考虑发展余地，变电所的高压配电 设备的备用位置应按设计最大数量的 20%考虑，且不少于两台。低压设备的备 用回路，也按最多馈出回路数的20%考虑。

采区变电所主结线与硐室布置

采区变电所是采区供电的中心，由井下中央变电所送来的高压电力，经采 区变电所直接配送或降压后配送至采掘工作面及采区其他用电设备。

绞车房

；丨T米区回风石门7

1

L

20

~30m

采区斜长

回风大巷

掘进工作面

-轨道上山

川区段

f F - - ■ -

20?30m

r ~y）

f运输大巷

J

Y

奄—「采区煤仓

1

!

采区走向长

1）采区变电所的结线

根据《煤矿安全规程》的规定， 采区变（配）电所的供电线路，不得少于两 回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能承担全部负荷的供电。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。向局部通风机供电 的井下变（配）电所应采用分列运行方式。

高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦 斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工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（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电，备用局部通风

机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工作的局部通风机故障时，备用 局部通风机能自动启动。其他掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可 不配备备用局部通风机，但必须采用三专供电。

图1-18是为采区变电所主结线图。双回路电源、单母线分段结线，采用分 列运行方式。下山采区且主排水泵为低压电动机的变电所，为水泵供电的变压 器低压侧也应采用单母线分段结线，参见图 1-13。

东翼米区

一路6(10)kV综采工作面备用IO-水泵8其他负荷局扇专用 变压器水泵

水泵综掘工作面东翼米区 二路图1-18米区变电所王结线

东翼米区

一路

6(10)kV

综采工作面

备用

IO-水泵

8其他负荷

局扇专用 变压器

水泵

水泵

综掘工作面

东翼米区 二路

图1-18米区变电所王结线 图

集中运输

f备用局扇

照明

掘进通风用的局部通风机（简称局扇），必须使用专用变压器、专用开关和 专用线路。

2）采区变电所的位置和硐室布置

采区变电所通常设置在两个上（下）山巷道之间的联络巷中或运输大巷采 区装车站附近。

采区变电所的防水、防火、通风等安全措施，除底板标高没有严格规定外， 其它与中央变电所相同。变压器可与配电设备布置在同一硐室内；变电所的高、 低压设备应分开布置；各设备之间、设备与墙壁之间均应留有维护和检修通道， 不从侧面和背后检修的设备不留通道。

工作面配电方式

1）综采工作面配电

1/上 山 皮 带10 口6 10 八 口 5可伸缩皮带输送机2210 5 厂 3I jmFk-"4

1

/

上 山 皮 带

10 口6 10 八 口 5

可伸缩皮带输送机

2

2

10 5 厂 3

I jmFk-"4

6 n

rrr 「「二 8

2号移变 10 " 1号移变配电点

<30

图1-19 综采工作面机电设备布置示意图

1—采煤机；2—刮板输送机；3—乳化液泵；4—喷雾泵；5 —回柱绞车;

6—调度绞车；7—可伸缩皮带输送机电动机； 8—小水泵；9 —转载机

10—矿用低压防爆开关

综合机械化采煤工作面，单机功率和总功率大，输电距离长，回采速度快， 必须采用移动变电站供电。图1-19是综采工作面机电设备布置图（图中未画出

液压支架，指示线所指为该设备电动机所在位置，前头所指为煤流方向)综采工作面设备的额定电压通常为 1140V,

液压支架，指示线所指为该设备电动机所在位置，前头所指为煤流方向)

综采工作面设备的额定电压通常为 1140V,大型高产高效工作面已使用

3300V。

综采工作面配电结线如图1-20所示。工作面内的生产设备由1号移动变电 站供电；1号移动变电站离工作面150~300米。电动机在运输巷口的可伸缩皮带 输送机和其他小型设备由2号移动变电站供电。也可以不用 2号移动变电站， 由采区变电所内的变压器直接供电。

来自采区变电所6(10)kV660(1140)V2号移动 变电站皮综 带米 输工 送作 机面其他

小型设备81

来自采区变电所

6(10)kV

660(1140)V

2号移动 变电站

皮综 带米 输工 送作 机面

其他

小型设备

8

1号移动变电站

CTO

1140V

cr-cy-o

O喷雾泵 O转载机

O乳化液泵

乳化液泵 IO刮板输送机 ^<3采煤机

图1-20 综采工作面配电结线图

2)普通工作面配电

□4O^1上山皮带101...-OO

□

4

O

^1

上山皮带

10

1...-

OO

6

口

5

配电点

图1-21炮采工作面机电设备布置示意图

1 —低压防爆开关；2—工作面刮板输送机；3—乳化液泵；4—小水泵;

5—回柱绞车；6—调度绞车；7—顺槽刮板输送机；8 —煤电钻综保装置;

9—煤电钻

煤电钻

来自采区变电所 工作面配电点 综保装置

660V

127V

O第一部刮板第二部刮板工作面刮板

O第一部刮板

第二部刮板

工作面刮板

煤电钻

O回柱绞车

乳化液泵

图1-22 普通工作面配电结线图

图1-21是炮采采煤工作面机电设备布置图。炮采和普通机采工作面设备功 率较小，通常由采区变电所用 660V低压直接供电；当工作面离采区变电所太远 时，也可采用移动变电站供电，移动变电站可安放在下顺槽口附近。为了安全 操作工作面的机械设备，必须在工作面附近集中设置控制开关和起动器，这些 设备的放置地点即为工作面配电点。采煤工作面配电点，一般设在距采煤工作 面50mr 100m处；掘进工作面配电点，一般距掘进工作面 80叶100m,工作面配 电点随工作面的推进而移动。图1-22为炮采采煤工作面运输巷的配电结线图， 回风巷配电结线与此类似。

3.掘进工作面配电

掘进工作面分为综合机械化掘进工作面和钻爆法掘进工作面两种。

综合机械化掘进工作面的配电方式同综合机械化采煤工作面，用移动变电 站供电。钻爆法掘进工作面的配电方式同炮采工作面， 由采区变电所用660V低

压供电。掘进工作面配电点，一般距掘进工作面 80m ~ 100m。

煤矿供电系统的监察

1.矿井地面供电线路监察应按表 7-2进行。

7-2 矿井地面线路检查表

单位： 检查地点 年 月 日

序号

检查项目及内容

检查情况

备注

1

应有两回电源线路

2

两回电源线路分别来自区域变电所或发电厂

3

任一回路均能担负矿井全部负荷

4

电源线路上均不得接任何负荷

5

严禁装负荷定量器

6

两回路架空电源线不能共杆架设

7

防断线检查巡线记录

8

防倒杆事故检查巡视记录

2.矿井供电必须符合下列要求：

(1)矿井应有两回路电源。在正常情况下应在运行状态下互为备用。当任一回电源发生故障时，不影

响矿井供电。当由于电源系统或继电保护等原因不能长期并联运行时，必须采用带电热备用方式。

地面供电线路发生任何故障，至少应有一路电源不中断供电，即两路电源和线路不得同时受到损 害，并且任一回路都能担负矿井全部负荷。

采用一个回路运行时，另一回路应带电热备用，保证已运行回路停电时，能迅速查明停电原因并 进行必要的倒闸操作。

在发生任何故障时，应由值班人员进行必要的操作，迅速恢复一个电源供电，并能担负矿井的全 部负荷。

机电设备硐室是设置供电设备的重要场所。机电设备硐室应满足下列要求：

机电设备硐室是设置供电设备的重要场所。机电设备硐室应满足下列要求：

（5） 矿井地面变电所的电能应分别来自电力网中的两个区域变电所和发电厂。

（6） 矿井的两回路电源线路上，不得分接其他负荷。但经有关部门批准后，其中一个回路可不受分接 负荷的限制。

（7） 矿井电源线路上严禁装有负荷定量器。

（8） 小型矿井采用 10kV 以下电压作为矿井架空电源进线时，两回路电源线路不得共杆架设。

（9） 矿井多回路 （ 多于 2路） 电源供电，部分线路可共杆架设，但应报局总工程师批准，并遵守下列规 定：①线路不得通过塌陷区；②共杆架设部分，在任一回路正常运行情况下，另一回路必须具有正常维护 和检修条件；③共杆架设的线路发生故障停止供电时，其他电源线路仍能担负矿井全部负荷。

（10） （2009年新规程） 井下各水平中央变 （配）电所、采区变 （配）电所、主排水泵房和下山开采的采区 排水泵房的供电线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能承担全部负荷的供电。向 局部通风机供电的井下变 （ 配） 电所应采用分列运行方式。

主通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵房等主要设备机房，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，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。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。上述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。上述设备的控制回路 和辅助设备，必须有与主要设备同等可靠的备用电源。

（2009 年新规程） 高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤 巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工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（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电， 备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工作的局部通风机故障时，备用局部通风机能 自动启动。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备用局部通风机，但必须采用三专 供电。

（11） 每一矿井必须备有地面、井下配电系统图，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：①电动机、变压器、配电设备、信 号装置、通信装置等装设地点；②每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能；③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；④ 线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度；⑤保护接地装置的地点；⑥风流方向。

（12） 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。

（13） 直接向井下供电 （ 包括经过钻孔的供电电缆 ） 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。在井下低压馈电线上装有可靠的漏电、短路检测闭锁装置时，可采用瞬间 1 次

自动复电系统。如果在局部通风机线路上发生故障而停风时，首先必须排除故障，但严禁在停风区内或瓦 斯超限的巷道中处理故障，然后必须按照规程的有关规定执行。

（14） 为了防止地面雷电波及井下引起瓦斯、煤尘以及火灾等灾害，必须遵守下列规定：①经由地面 架空线路引入井下的供电线路 （包括电机车架线 ），必须在人井处装设避雷装置； ②由地面直接人井的轨道， 露天架空引入 （出）的管路，都必须在井口附近将金属体进行不少于两处的良好的集中接地； ③通信线路必 须在人井处装设熔断器和避雷装置。

（15） 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。煤电钻综合保护装置在每班使用前必须进行 1 次跳闸试验。

（16） 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向井下供 电。

机电设备硐室及监察

永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备硐室，应砌碹或用其他可靠的构筑方式支护。

采区变电所应用不燃性材料支护。

硐室必须装设向外开的防火铁门。铁门全部敞开时，不得妨碍巷道交通。铁门上应装设便于关严 的通风孔，以便必要时隔绝通风。装设铁门时，门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的关闭。

⑷ 从硐室出口防火铁门起 5m内的巷道，应砌碹或用其他不燃性材料支护。

井下中央变电所和主要排水泵房的地面，应比其出口同井底车场或大巷连接处的底板标高高出

0．5m。

采掘工作面配电点 ( 不包括移动变电站 )的位置和空间，必须能满足设备检修和巷道运输、矿车通 过及其他设备安装的要求，并用不燃性材料支护。

变电硐室长度超过 6m时，必须在硐室的两端各设一个出口。

硐室内各种设备同墙壁之间应留出 0. 5m以上的通道，各种设备相互之间应留出 0. 8m以上的通

道。如果不需从两侧或后面进行检修的设备，可不留通道。

带油的电气设备必须设在机电设备硐室内，并严禁设集油坑。

所有硐室内不应有滴水现象。

硐室的过道应保持畅通，严禁存放无关的设备和物件，妨碍行人和搬运。

硐室高度和宽度应满足搬运最大设备的要求。

带油的电气设备，如果溢油或漏油，必须立即处理。

硐室入口处必须悬挂“非工作人员禁止人内”牌；硐室内有高压电气设备时，入口处和硐室内都 必须在明显地点悬挂“高压危险”牌。

采区变电所应设专人值班，否则必须经矿总工程师批准。无人值班的硐室必须关门加锁，并有巡 回检查值班人员。

硐室内的设备必须分别编号，标明用途，并有停送电的标志。

硐室内必须备有灭火砂、电气火灾灭火器等灭火工具器材。

硐室内必须备有高压绝缘手套、绝缘台、绝缘靴。