煤 矿 总 工 程 师 技 术 手 册
2009 05 16
第9篇 矿井供电、排水、压风
目 录
1
矿井供电 ...................................................... 1
1.1
矿井供电标准及规范 ............................................................................................... 1
1.1.1 煤矿供电相关标准 ........................................................................................... 1 1.1.2 电能质量相关标准 ........................................................................................... 1 1.1.3 无功相关规范 ................................................................................................... 1 1.2 矿井供电技术 ........................................................................................................... 1
1.2.1 矿井供电结线方式 ........................................................................................... 1
1.2.1.1 系统网络结构的基本方式 ............................................................... 1 1.2.1.2 矿井变电所常用接线方式 ............................................................... 3 1.2.2 矿井电网中性点接线方式 ............................................................................... 8
1.2.2.1 中性点不接地方式 ........................................................................... 8 1.2.2.2 中性点经消弧线图接地方式 ......................................................... 10 1.2.2.3 中性点直接接地方式 ..................................................................... 11 1.2.3 负荷计算 ......................................................................................................... 12
1.2.3.1 负荷曲线 ......................................................................................... 12 1.2.3.2 负荷估算的方法 ............................................................................. 14 1.2.3.3 负荷计算的方法 ............................................................................. 29 1.2.3.4 矿井负荷的确定及主变容量的选择 ............................................. 34 1.2.3.5 无功补偿容量计算 ......................................................................... 36 1.2.4 短路计算 ......................................................................................................... 38
1.2.4.1 短路电流的基本概念 ..................................................................... 38 1.2.4.2 短路电流的暂态过程 ..................................................................... 39 1.2.4.3 无限大容量电源系统短路电流计算 ............................................. 49 1.2.4.4 有限大容量电源系统短路电流计算 ............................................. 61 1.2.4.5 大容量电动机对短路电流的影响 ................................................. 64 1.2.4.6 不对称短路电流计算 ..................................................................... 67 1.2.4.7 短路电流的电动力效应和热效应 ................................................. 80 1.2.5 高压电器设备选择原则 ................................................................................. 82
1.2.5.1 概述 ................................................................................................. 82 1.2.5.2 母线的选择 ..................................................................................... 97 1.2.5.3 母线支柱绝缘子及穿墙套管选择 ............................................... 109 1.2.5.4 高压开关设备的选择 ................................................................... 114 1.2.5.5 限流电抗器的选择 ....................................................................... 119 1.2.5.6 电流互感器的选择 ....................................................................... 123 1.2.5.7 电力架空线路与电力电缆截面的选择 ....................................... 134 1.2.5.8 变压器的选择 ............................................................................... 145 1.2.6 低压设备选择原则 ....................................................................................... 149
1.2.6.1 刀开关、熔断器与低压断路器的选择 ....................................... 152 1.2.6.2 接触器、磁力起动器及热继电器的选择 ................................... 163
1.3 矿井地面供电 ....................................................................................................... 165
1.3.1 矿井地面供电系统 ....................................................................................... 165
1.3.1.1 供电电压的选择 ........................................................................... 166 1.3.1.2 电力负荷分级及对供电的要求 ................................................... 167 1.3.1.3 电力负荷对供电的基本要求 ....................................................... 169 1.3.1.4 矿井地面变电所 ........................................................................... 170 1.3.2 地面供电设备 ............................................................................................... 171
1.3.2.1 开关设备 ....................................................................................... 171 1.3.2.2 电力变压器 ................................................................................... 179 1.3.2.3 导线 ............................................................................................... 181 1.3.2.4 互感器 ........................................................................................... 182 1.3.3 继电保护 ....................................................................................................... 185
1.3.3.1 继电保护运行设置的基本原则 ................................................... 185 1.3.3.2 35kV、110kV矿区主变保护 .............................................................. 188 1.3.3.3 3-10kV配电变压器保护 ...................................................................... 193 1.3.3.4 6kV线路保护 ....................................................................................... 196 1.3.3.5 6kV电力电容器保护 ........................................................................... 202 1.3.3.6 6k母线与联络开关保护 ...................................................................... 207 1.3.3.7 高压电动机保护 ........................................................................... 209 1.3.4 自动装置（重和闸和备用电源自动投入） ............................................... 214
1.3.4.1 自动重合闸在电力系统中的作用 ............................................... 214 1.3.4.2 对自动重合闸装置的基本要求 ................................................... 216 1.3.4.3 自动重合闸的动作时限应符合以下要求： ............................... 216 1.3.4.4 110kV及以下双侧电源线路的自动重合闸装置，按下列规定装设： 216 1.3.4.5 双侧电源送电线路置合闸的方式及选择原则 ........................... 217 1.3.4.6 备用电源自动投入 ....................................................................... 219 1.3.5 无功补偿与谐波治理设备 ........................................................................... 221
1.3.5.1 无功补偿介绍 ............................................................................... 221 1.3.5.2 并联电容器补偿无功功率的原理 ............................................... 222 1.3.5.3 静止无功补偿装置 ....................................................................... 224 1.3.5.4 谐波的危害介绍 ........................................................................... 231 1.3.5.5 LC滤波器 ............................................................................................. 231 1.3.5.6 有源滤波器（APF）滤波 ............................................................ 233 1.3.5.7 混合谐波滤波器（AHF+PHF）滤波 ......................................... 235 1.3.6 过电压及其保护（大气过电压、操作过电压、内部过电压） ............... 235
1.3.6.1 外部过电压 ................................................................................... 236 1.3.6.2 内部过电压 ................................................................................... 237 1.3.6.3 过电压的抑制 ............................................................................... 239 1.3.7 变电所与线路的防雷 ................................................................................... 240
1.3.7.1 输电线路防雷 ............................................................................... 240 1.3.7.2 变配电所防雷 ............................................................................... 243
1.4 矿井井下供电 ....................................................................................................... 246
1.4.1 井下供电系统 ............................................................................................... 246 1.4.2 防爆电器选择 ............................................................................................... 257 1.4.3 井下供电设备 ............................................................................................... 261
1.4.3.1 矿用变压器 ................................................................................... 261 1.4.3.2 矿用隔爆型高压配电箱 ............................................................... 264 1.4.3.3 矿用低压配电开关 ....................................................................... 269 1.4.3.4 矿用隔爆型移动变电站 ............................................................... 275 1.4.3.5 矿用电缆 ....................................................................................... 283 1.4.4 继电保护 ....................................................................................................... 290
1.4.4.1 井下漏电保护 ............................................................................... 290 1.4.4.2 矿井过流保护 ............................................................................... 309 1.4.4.3 井下监视线保护 ........................................................................... 334 1.4.5 保护接地 ....................................................................................................... 338 1.4.6 杂散电流的危害与防治 ............................................................................... 344
1.4.6.1 杂散电流的概念 ........................................................................... 344 1.4.6.2 杂散电流的危害 ........................................................................... 345 1.4.6.3 与煤矿杂散电流防治相关的标准 ............................................... 350 1.4.6.4 杂散电流的防治措施 ................................................................... 350 1.4.6.5 杂散电流的监测 ........................................................................... 352 1.4.6.6 杂散电流自动监测系统 ............................................................... 360 1.4.7 静电的危害及预防 ....................................................................................... 360