1、第八章 电气安全第一节 矿井电源及送电线路一、矿井供电电源及可靠性分析本矿由三回 35kV 电源接入，35kV 工作电源和备用电源分别引自苏店220kV 变电站 35kV 侧不同母线段，线路导线选用 LGJ240/40 钢芯铝绞线，避雷线选用 GJ50 钢绞线(全线架设)，全线采用铁塔架设，送电距离约 6.8 公里，线路电压损失为 2.08%。当一回电源停止运行时，另一回电源仍能保证矿井全部负荷用电。为进一步保证矿井安全生产，本矿另设一回 35kV 保安电源，该电源引自城南 110kV 变电站 35kV 母线，电源线路导线型号为 LGJ95 钢芯铝绞线（利用原有线路） ，送电距离为 10.5
2、公里，该电源可以保证矿井的全部一级负荷。地区电力系统地理接线示意见图 811。苏店 220kV 变电站位于本矿东北方向约 6 公里处，该站 220kV 电源分别引自长治 220kV 变电站、康庄 220kV 变电站和高平北 220kV 变电站，站内设有120MVA 变压器两台。城南 110kV 变电站位于本矿北部约 9 公里处，该站110kV 电源分别引自长治 220kV 变电站和苏店 220kV 变电站，站内设31.5MVA 和 40MVA 电力变压器各一台。苏店 220kV 变电站和城南 110kV 变电站均为地区重要枢纽变电站，其供电电源可靠，安全可靠性高。二、供电线路及可靠性保障措施本
3、矿共有三回 35kV 输电线路。其中两回引自苏店 220kV 变电站 35kV 侧不同母线段，一回运行一回带电热备用，线路导线选用 LGJ240/40 钢芯铝绞线，避雷线选用 GJ50 钢绞线(全线架设)，送电距离约 6.8km，线路电压损失为 2.08%，两回电源线路均采用铁塔架设，未分接任何其他负荷，严禁装设负荷定量器。当一回线路停止运行时，另一回仍能保证全矿全部负荷用电。为进一步保证矿井安全生产，本矿另设一回 35kV 电源线路，引自城南 110kV 变电站 35kV 母线，线路导线为 LGJ95 钢芯铝绞线（利用原有线路） ，送电距离为10.5 公里，采用铁塔架设，未分接任何其他负荷，
4、该线路可以保证矿井的全部一级负荷。可能产生的事故分析：架空供电线路可能产生的事故主要有断线、倒杆、外力破坏、雷击、覆冰、污闪、线路共振等。防治措施：本矿 35kV 架空线路地处山西省长治地区，气象条件为山西省 I级气象区。针对上述线路可能产生的各种事故，本线路严格按照架空线路设计规程、规范设计：合理选择路径，避开了采空区及不良地质区；根据负荷及当地环境温度参数合理选择导线截面；确定杆塔参数时，合理选择导线、避雷线安全系数和耐张段长度，利用线路专用程序计算杆塔受力，并严格按照相关要求考虑交叉跨越距离，通过倾覆稳定性验算确定基础类型；根据电压等级及环境条件，合理确定线路绝缘配合各项参数；采用加装导
5、线防震锤或护线条等措施应对线路共振事故，力求将架空线路发生事故的概率降到最小。为进一步提高供电可靠性，线路全线架设避雷线。采用铁塔架设，每基杆塔均设接地装置，接地电阻不大于 10 欧姆。第二节 矿井主变电所一、主变电所负荷最大负荷有功功率 13691.34Kw(含选煤厂)；35kV 变电站 6KV 侧无功功率补偿 7200kvar，补偿后最大负荷无功功率 5323.83kvar(含选煤厂) ；补偿后 35kV母线功率因数 0.93；35kV 变电站视在容量 14689.99kVA；矿井年耗电量47402.01103kWh；矿井吨煤电耗 15.80kWh。电力负荷统计参见表 821。二、主变压器
6、选择矿井 35/6KV 变电站内主变选用 SZ1120000/35 3532.5%/6.3kV 20000kVA 低损耗有载调压变压器两台，一台检修或故障停运后，另一台主变能保证矿井所有用电负荷正常运行，两台主变均室外布置。正常工作时一用一热备，负荷率为 73.4%，保证率为 100%。三、电气主接线及主要电气设备1、矿井 35kV 变电站本矿工业场地东侧现有一座 35/6kV 变电站，站内 35kV、6kV 及 380V 母线均为单母线分段接线方式，主变压器选用 SZ1120000/35 3532.5%/6.3kV 20000kVA 低损耗有载调压电力变压器两台，正常工作时一用一备，室外安装
7、，变压器负荷率为 73.4%，保证率为 100%；站内另设S9630/6 6/0.4kV 630kVA 变压器两台，室内安装，两台变压器同时工作，变压器负荷率为 57.9%，一台变压器故障停运后，另一台变压器可以保证其所带的一、二级负荷用电。35kV 配电装置选用 JYN140.5(Z)型间隔移开式金属封闭开关设备，6kV 配电装置选用 KYN28A7.2(Z)型金属铠装抽出式开关设备；低压配电装置选用 GGD2 型低压开关柜。除选煤厂 6kV 变电所采用就地补偿外，在 35kV 站内 6kV 侧选用高压电容器成套装置进行无功功率集中补偿。35/6kV变电站内设 35kV 高压配电室、6kV
8、高压配电室、电容器室、配电变压器室、380V 低压配电室、控制室及值班室等。本站选用微机综合自动化保护装置，完成对变电所主设备的控制、保护、测量、信号等功能。35kV 及 6kV 配电装置采用直流操作，操作电源选用一套高频开关直流系统（100Ah ） 。根据煤炭安全规程第 457 条规定，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。经计算，矿井投产后高压电网的单相接地电容电流约为 67A，因此，在工业场地机修间 6kV 侧设 1 套消弧线圈补偿装置。2、短路计算及继电保护由于苏店 220kV 变电站准确的短路参数不详，故上级站的短路参数只能推算。经推算，本设计暂按苏店 220
9、kV 变电站 35kV 侧最大短路容量 1500MVA和最小短路容量为 400MVA 计算，待将来收集到详细参数后再以实际值计算。本设计进行了最大及最小两种运行方式下的短路计算。最大运行方式下短路电流计算系统及等值线路见图 821；最小运行方式下短路电流计算系统及等值线路见图 822。待将来收集到详细参数后再以实际值计算。最大运行方式下短路计算结果见下表（基准容量 100MVA） 。节点编号 R标么值 X标么值 短路电流 (kA) 短路容量 (MVA) ish(kA) Ish(kA)矿井 35/6kV 变电站 35kV 母线 d1 0.0323 0.1583 9.658 618.92 24.6
10、27 14.583矿井 35/6kV 变电站 6kV 母线 d2 0.0323 0.3583 25.473 277.96 64.957 38.465工业场地 6kV 变电所 6kV 母线 d30.1658 0.3999 21.170 231.00 53.983 31.966井底主变电所 0.1358 0.4210 20.714 226.03 52.822 31.2796kV 母线 d4一采区变电所6kV 母线 d5 0.5566 0.6758 10.468 114.22 26.692 15.806二采区 1 号变电所6kV 母线 d6 0.2568 0.4944 16.451 179.51 4
11、1.949 24.841最小运行方式下短路计算结果见下表（基准容量 100MVA） 。节点编号 R标么值 X标么值 短路电流 (kA) 短路容量 (MVA) ish(kA) Ish(kA)矿井 35/6kV 变电站 35kV 母线 d1 0.0646 0.4333 3.562 228.27 9.083 5.378矿井 35/6kV 变电站 6kV 母线 d2 0.0645 0.8333 10.965 119.64 27.960 16.557工业场地 6kV 变电所 6kV 母线 d30.3321 0.9164 9.402 102.59 23.974 14.196井底主变电所6kV 母线 d4
12、0.2716 0.9588 9.196 100.35 23.450 13.886一采区变电所6kV 母线 d5 1.1132 1.4683 4.974 54.27 12.683 7.510二采区 1 号变电所6kV 母线 d6 0.5138 1.1054 7.518 82.03 19.171 11.352继电保护：（1）35kV 电源进线设电流速断和过电流保护。 （2）主变压器设差动保护、过电流保护、过负荷保护、温度保护和瓦斯保护。 （3）6KV 馈出线设电流速断保护和过电流保护。 （4）电容器馈出线设过电流保护、过电压保护、欠电压保护、不平衡电流保护和不平衡电压保护。 （5）6KV 系统装设
13、小电流接地选线装置，在所有 6kV 馈出线上均安装零序电流互感器，构成单相接地保护。根据短路计算结果，35/6kV 变电站 6kV 馈出电缆（铜芯）的最小截面为95mm2；35kV 电流互感器的一次额定电流应100A；6kV 电流互感器的一次额定电流应300A。四、接地方式及接地网设置本矿地面 35kV 系统为中性点不接地方式，6kV 系统为中性点经消弧线圈接地方式，0.4kV 系统为中性点直接接地方式。矿井 35kV 变电站、工业场地 6kV 变电所、锅炉房户内成套变电站、机修间户内成套变电站和水源井户外组合变电站均设有保护接地及防雷接地装置，其中保护接地电阻不大于 1 欧姆，防雷接地电阻不
14、大于 10 欧姆。其它各配电点均设有接地保护装置，其接地电阻不大于 4 欧姆。各电气设备正常不带电的金属外壳、铠装电缆的金属外皮及金属管路等均按规程可靠接地。接地装置由水平接地极及垂直接地极构成，环绕变电站（所）建筑物或户外变配电装置敷设。接地网中所有金属构件均作防腐处理，接地网边缘经常有人出入的通道处铺设砾石、沥青路面或在地下装设两条与接地网相连的均压带。五、防止矿井突然停通电的措施本矿三回 35kV 电源分别架空引自苏店 220kV 变电站 35kV 侧不同母线段和城南 110kV 变电站 35kV 侧母线。为进一步提高供电可靠性，35kV 输电线路全线架设避雷线。线路全线无地质不良区，均
15、采用铁塔架设，每基铁塔均设接地装置，接地电阻不大于 10 欧姆。35kV 变电站院内设置了独立的避雷针保护，架空进出线均设置了避雷器。矿井 35kV 变电站的控制室、高压配电室、电容器室、消弧线圈室、及主要通道等场所设事故照明，事故照明采用直流 220V 供电，在直流屏内设交直流转换回路；站内设有 UPS 不间断电源，当变电站停电时为综自后台设备提供交流电源。地面其它各变电所内高低压配电室、控制室和通风机房、提升机房、空压机房、矿总调度室、锅炉房等重要设施均设置了事故照明灯具作为事故抢修和人员疏散照明。通过采取上述各种措施，再在运行中健全必要的规章制度，加强日常巡视、维护、管理，将矿井突然停电
16、的概率和突然停电后的危害降到最小。六、地面主变电所事故及防治措施可能产生的事故分析：地面变电所可能产生的事故主要有以下几种：地质条件及洪涝灾害、大气过电压、短路、变电所火灾、误操作、保护不完善、变电所设备事故及小动物引起的短路等。防治措施：35kV 变电站设在污染源的上风侧，最高洪水位以上，其下留有保护煤柱，地质条件良好。35kV 电源线路全线架设避雷线，站内各级电压母线均安装了避雷装置防止雷电波侵入过电压；变电站院内设置了避雷针，防止变电站受直击雷侵害，设备工作接地和保护接地装置设置齐全。变电站内选用变电站综合自动化系统，各种保护设置齐全。设置了防误操作系统，将误操作的几率降到最低。选用干式
17、电容器，单独设在电容器室内，并保持室内良好的通风。在工业场地机修间设 1 套消弧线圈补偿装置，用以限制单相接地电容电流。站内按要求设置了事故油池，电缆沟、管道沟均采用混凝土修筑，其上用混凝土盖板或网纹钢盖板密封，进出电缆的预留孔洞在电缆安装完毕后，空隙用防火防水材料封堵，主电缆沟及地下室配置了自动灭火系统；可开启的窗户外均安装小格铁丝网，防止小动物进入破坏设备或引起短路。35kV 变电站内高压配电室、电容器室及值班控制室耐火等级按二级考虑，高压配电室耐火等级按三级考虑；其他诸如墙体、门窗、通风窗等设施的防火要求均按照相关规程规范设置。第三节 地面供电系统一、负荷分级及其供电地面通风机房、副立井
18、提升机房和井下主排水泵、二采区水泵房均按一级负荷考虑。通风机房和副立井提升机房的双回 6kV 电源均引自矿井 35kV 变电站 6kV 不同母线段，3 台主排水泵各自的 6KV 电源分别引自井底主变电所 6kV不同母线段，二采区水泵房两回 6kV 电源引自二采区 2 号采区变电所 6kV 不同母线段。 （地面通风机房、副立井提升机房和井下主排水泵、二采区水泵房均按一级负荷考虑。通风机房和副立井提升机房的双回 6kV 电源均引自矿井 35kV变电站 6kV 不同母线段，4 台主排水泵各自的 6KV 电源分别引自井底主变电所6kV 不同母线段，二采区水泵房两回 6kV 电源引自二采区 2 号采区变
19、电所 6kV不同母线段。 ）主立井提升机房、空压机房、选煤厂、锅炉房、空气加热室、井下采区变电所、二级泵站、井下水处理站、矿井水深度处理站、矿灯房、调度通信室等均按二级负荷考虑。上述各处配电点均采用两回路供电，且接于不同的母线段。除上述一、二级用电负荷外，其它均为三级负荷，采用一回路线路供电。二、地面供配电系统概况1、变电所分布在本矿工业场地东部设有一座 35/6kV 变电站，在矿井工业场地负荷中心设有一座工业场地 6kV 变电所，在锅炉房内设一座户内成套变电站， 1 号水源井附近设一座户外组合站，机修间内设一座户内成套变电站。工业场地 6kV 变电所：两回 6kV 电源引自矿井 35kV 变
20、电站 6kV 不同母线段，两回电源电缆采用 YJV226/6 395 交联电力电缆，送电距离为 550 米，所内设 S9800/6 6/0.4kV 800kVA 低压变压器两台； 6kV、380V 母线均为单母线分段的接线方式。由于司马矿井技术改造完成后本变电所低压侧的负荷增加较多，现有低压变压器的容量不能满足要求。根据负荷统计结果，本次设计确定工业场地 6kV 变电所低压变压器选用 SCB11 1250/6 6/0.4kV 1250kVA 低损耗干式变压器两台，室内安装，两台变压器同时工作，变压器负荷率为71.1%，一台变压器故障停运后，另一台变压器可以保证其所带的一、二级负荷用电。6kV
21、配电装置选用 KYN28A7.2(Z) 型金属铠装抽出式开关设备；低压配电装置选用 GGD3 型低压开关柜。本所选用微机综合自动化保护装置，完成对变电所主设备的控制、保护、测量、信号等功能。6kV 配电装置采用直流操作，操作电源选用免维护铅酸蓄电池直流屏。锅炉房 6kV 户内成套变电站：两回 6kV 电源引自工业场地 6kV 变电所6kV 不同母线段，电源线路选用 YJV226/6 395 钢带铠装交联电力电缆，长度约 2300m，当任一回电源电缆停止运行时，另一回仍可满足其所带全部负荷用电。所内设两台 630 kVA 干变及相应的高低压配电装置，正常工作时一用一备，变压器负荷率约为 83.8
22、%，保证率为 100%。水源井 6kV 户外组合变电站：一回 6kV 电源引自工业场地 6kV 变电所6kV 母线，电源线路选用 YJV226/6 395 钢带铠装交联电力电缆，长度约400m，选用 1 台 315 kVA 干变及相应的高低压配电装置。机修间 6kV 户内成套变电站：一回 6kV 电源引自工业场地 6kV 变电所6kV 母线，电源线路选用 YJV226/6 395 钢带铠装交联电力电缆，长度约300m，选用 1 台 500 kVA 干变及相应的高低压配电装置。2、供电范围矿井 35kV 变电站以两回 6kV 电源向主立井提升机房、副立井提升机房、工业场地 6kV 变电所、选煤厂
23、 6kV 变电所、选煤厂浮选车间、通风机房、井底主变电所、井下一采区变电所和二采区 1 号变电所供电；以两回 380V 电源向二级泵站、办公楼等负荷供电，以一回 380V 电源向单身公寓、食堂、 2 号水源井、1 号生活污水处理站和 2 号生活污水处理站等负荷供电。工业场地 6kV 变电所以两回 6kV 电源锅炉房户内成套变电站供电，以一回6kV 电源向水源井户外组合站和机修车间户内成套变电站供电；以四回 380V电源向空压机房供电，以两回 380V 电源向主立井井口房、主立井空气加热室、副立井井口房、副立井空气加热室、矿井水深度处理站、井下水处理站和联合建筑等负荷供电，以一回 380V 电源
24、向主立井提升机房（另一回引自其 380V 系统） 、副立井提升机房（另一回引自其 380V 系统） 、综采设备库、坑木加工房等负荷供电。 （工业场地 6kV 变电所以两回 6kV 电源向锅炉房户内成套变电站供电，以一回 6kV 电源向水源井户外组合站和机修车间户内成套变电站供电；以四回 380V 电源向空压机房供电，以两回 380V 电源向主立井井口房、主立井空气加热室、副立井井口房、副立井空气加热室、矿井水深度处理站、井下水处理站和联合建筑等负荷供电，以一回 380V 电源向主立井提升机房（另一回引自其 380V 系统） 、副立井提升机房（另一回引自其 380V 系统） 、综采设备库、坑木加
25、工房等负荷供电。 ）锅炉房户内成套变电站以 380V 电源向锅炉房内的用电设备供电；水源井户外组合站以 380V 电源向深井泵供电；机修间户内成套变电站 380V 电源向机修车间内的用电负荷及附近其它厂房供电。3、电缆选择与敷设地面 6kV 电缆选用 YJV226/6 型钢带铠装电力电缆；0.4kV 电缆选用YJV220.6/1 或 VV220.6/1 型钢带铠装电力电缆；照明导线选用BV0.45/0.75 或 ZRBV 0.45/0.75 型。电缆芯线截面均根据负荷大小、压降要求选择，并考虑过节能因素。电缆在室外敷设采用电缆沟和直埋相结合的方式，在户内敷设采用电缆沟、电缆桥架和电缆挂架相结合
26、的方式，照明导线穿保护管采用沿墙、沿柱、沿顶明敷或暗敷的方式。三、主通风机房主通风机电动机采用真空断路器、直接起动方式。通风机房高压 6kV 系统采用微机综合自动化保护系统，设有电流速断、过负荷、低电压、接地等完善的电气保护。选用高性能的 PLC 控制系统，并配备上位机，通过操作台按钮对通风机起、停进行操作。计算机对通风机各种运行参数和信号的数据采集，储存、分析和判断，自动对风机故障预先报警，确保风机运转更加安全可靠。四、瓦斯抽放站本矿井为低瓦斯矿井，不需建立抽放瓦斯系统。（本矿井为低瓦斯矿井，地面未装设瓦斯抽放站。在井下二采区设有瓦斯抽放泵站，泵站由二采区 2#变电所两回线路供电）第四节 地
27、面建（构）筑物防雷及防雷电波侵入井下一、建（构）筑物的防雷分级矿井 35kV 变电站为一类防雷建筑物，通风机房、选煤厂主厂房按二类防雷建筑物考虑，除一、二类外其他按三类考虑。二、各级建（构）筑物的主要防雷措施各级建（构）筑物的防雷采用设置避雷针、避雷网（带）或两种混合组成接闪器，具体装置参数及所采取的相应措施严格按照建筑物防雷设计规范执行并实施。三、地面防雷电波及井下措施由地面直接入井的金属构件及各种露天架空引入（出）的管路等，在井口附近将金属体做不少于 2 处的良好的集中接地，接地电阻不大于 5 欧姆，两接地极的距离大于 20 米；通信线路在入井处装设熔断器和防雷电装置，接地电阻不大于 1
28、欧姆。第五节 应急照明设施的设置矿井 35kV 变电站的控制室、高压配电室、电容器室、低压配电室及主要通道等场所设事故照明，事故照明采用直流 220V 供电，在直流屏内设交直流转换回路；站内设有 UPS 不间断电源，当变电站停电时为综自后台设备提供交流电源。地面其它各变电所内高低压配电室、控制室和通风机房、提升机房、空压机房、矿总调度室、锅炉房等重要设施均设置了事故照明灯具作为事故抢修和人员疏散照明。第六节 井下供电系统一、井下电力负荷和电压等级用电设备总台数：93 台；用电设备工作台数：79 台；用电设备总容量：13603kW；用电设备工作容量：11880kW ；最大负荷有功功率： 6330
29、.51kW；最大负荷无功功率：6518.37kVar。 （用电设备总台数：93 台；用电设备工作台数：79 台；用电设备总容量：13603kW；用电设备工作容量：11880kW ；最大负荷有功功率：6330.51kW ；最大负荷无功功率： 6518.37kVar。 ）井下高压为 6kV, 综采工作面和掘进机为 1140V，其它低压动力为 660V，照明及电钻为 127V。二、井下电缆井下均选用具有煤矿矿用标志的阻燃电缆，其主芯线截面均根据负荷大小要求选择，并校验过设备的正常压降、起动压降及动热稳定性。井下一律采用铜芯电缆。下井电缆共 6 回，井底主变电所下井电缆 2 回，经副立井井筒敷设至井底
30、主变电所；一采区下井电缆 2 回，经副立井井筒敷设至一采区变电所，二采区下井电缆 2 回，经钻孔敷设至二采区 1 号变电所。立井井筒及钻孔中电缆选用粗钢丝铠装型，井下大巷中电缆选用钢带铠装型，非固定敷设的高低压电缆选用符合 MT818 标准的橡套软电缆，移动式或手持式电气设备使用专用的橡套电缆。根据井下的负荷统计情况，经计算确定：至井底主变电所的两回下井电缆选用 MYJV426/6 3240 煤矿用阻燃粗钢丝铠装型电力电缆，长度约2830m；至一采区变电所的两回下井电缆选用 MYJV426/6 3185 煤矿用阻燃粗钢丝铠装型电力电缆，长度约 24200m。至二采区 1 号变电所的两回下井电缆选用 MYJV426/6 3185 煤矿用阻燃粗钢丝铠装型电力电缆，长度约21800m。各变电所的两回电源电缆除保证供电质量外，当任一回电源电缆停止运行时，另一回仍可满足其所带全部负荷用电。井下其它 6kV 电缆选用 MYJV226/6 型煤矿用电力电缆及 MYPTJ3.6/6煤矿用监视型屏蔽电缆（至移变） ；1140V 电缆选用 MCP0.66/1.14 （采煤机）
