前言
中华人民共和国国家标准
矿山电力设计标准
Standard for design of electric power in mine
GB 50070-2020
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
实施日期:
2021年6月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
2020年 第61号
住房和城乡建设部关于发布国家标准《矿山电力设计标准》的公告
现批准《矿山电力设计标准》为国家标准,编号为GB50070-2020,自2020年10月1日起实施。其中,第3.0.1、4.1.4、4.2.8、4.2.9、5.0.5、6.3.22、6.3.23条为强制性条文,必须严格执行。原《矿山电力设计规范》GB50070-2009同时废止。
本标准在住房和城乡建设部门户网站(www.mohurd.gov.cn)公开,并由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2020年2月27日
根据住房和城乡建设部《关于印发〈2016年工程建设标准规范制订、修订计划〉的通知》(建标函〔2015〕274号)的要求,标准编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订本标准。
本标准的主要技术内容是:总则,术语,基本规定,矿井井下,露天矿采矿场和排废场,电力牵引,选矿厂,主要固定设备。
本标准修订的主要技术内容是:删除了原规范第八章绕线转子异步电动机转子串电阻传动系统的相关内容,对井下配电电压、保护接地等重要条文做了增加和修改。
本标准中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本标准由住房和城乡建设部负责管理,由中国煤炭建设协会负责日常管理,由中煤科工集团北京华宇工程有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送中煤科工集团北京华宇工程有限公司(地址:北京市西城区安德路67号,邮编:100120)。
本标准主编单位:中煤科工集团北京华宇工程有限公司
本标准参编单位:中国恩菲工程技术有限公司
煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司
中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司
中冶北方工程技术有限公司
煤炭工业太原设计研究院
本标准主要起草人员:叶四新 祝 坚 张安林 何建平
冯 强 田 昱 许 涛 彭洪涛
胡腾蛟 张占彪 马立江 王 坚本标准主要审查人员:曾 涛 邵晓刚 李定明 于 旸
孔凡平 赵 南 燕 金
1总则
1.0.1 为在矿山电力设计中贯彻国家的法律、法规和方针政策,保障生命安全和设备安全,做到供配电可靠,节约能源、有利环保、技术先进和经济合理,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于除石油矿山外新建、改建和扩建的各类矿山电力设计。
1.0.3 矿山电力设计方案和装备水平应按矿山规模、工艺特点、负荷性质、用电容量和地区供电条件合理确定。
1.0.4 矿山电力设计应根据矿山工程规模、服务年限和发展规划,正确处理矿山电力建设近期和远期发展的关系,以近期为主,合理地兼顾远期建设。条件允许时,应使基本建设与生产用电设施相结合。
1.0.5 矿山电力设计除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语
2.0.1 矿区变电所 miningareasubstation
向整个矿区或部分矿区配电的变电所,其配电范围通常包括若干矿井、露天矿、选矿厂及其矿区行政、生产管理机构、辅助和附属企业等。
2.0.2 地面主变电所 surfacemainsubstation
设在矿井或露天矿地面,接受、汇集本企业外部电源,具有完成企业内全部或部分负荷配电功能的企业变、配电中心。又称总降压变电所。
2.0.3 井下主变电所 undergroundmainsubstation
设置在井下主要开采水平的井底车场或运输大巷,接受引自矿井地面电源,具有完成本开采水平(或有时包括邻近开采水平)全部或局部范围负荷配电功能的井下变、配电中心。又称井下中央变电所。
2.0.4 采区变电所 workingsectionsubstation
向一个或多个井下采区范围负荷配电的变电所。
2.0.5 矿山资源综合利用电厂 plantofutilizingcastofforby-productinmineforgeneratingelectricity
利用矿山生产和加工过程中产生的低热值废物以及煤层气等采矿副产品作为燃料生产电力、热力的企业。
2.0.6 矿用一般型电气设备 miningelectricapparatusfornon-explosiveatmospheres
满足矿山特定安全要求,适用于井下正常无爆炸危险环境场所的电气设备。
2.0.7 井下主接地极 undergroundmainearthedelectrode
设置在井下主、副水仓内的金属板式接地极。
2.0.8 井下局部接地极 undergroundlocalearthedelectrode
除主接地极外在井下集中或单个装有电气设备的地点设置的接地极。
2.0.9 井下保护导体 undergroundprotectiveconductor
为了井下电气安全设置的导体。
2.0.10 井下接地装置 undergroundearthdevice
井下接地极、井下接地导体和井下接地母线的总和。其中含有井下主接地极的接地装置称为主接地装置,含有井下局部接地极的接地装置称为局部接地装置。
2.0.11 井下接地网 undergroundgeneralearthnetwork
将井下多处分散的主接地装置、局部接地装置用接地导体连接,在井下一个或多个开采水平或井下局部区域范围构成相互间有良好导电性贯通的全部接地系统。
2.0.12 井下约定接触电压限值 undergroundconventionalprospectivetouchvoltagelimit
为保证人身安全,在井下环境允许无限定时间持续存在的预期接触电压的最大值。
条文说明
2.0.2~2.0.5 依据现行国家标准《电工术语 发电、输电及配电 变电站》GB/T2900.59,没有变(配)电所的术语,为保持标准的统一,变(配)电所均改为变电所。
2.0.9、2.0.10 依据现行国家标准《低压电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置和保护导体》GB/T16895.3,对井下保护联结导体、井下PE导体和井下接地导体分别定义。用于电击防护时,井下保护导体包括井下保护联结导体、井下PE导体和井下接地导体。
2.0.12 本条为新增术语。依据现行国家标准《特低电压(ELV)限值》GB/T3805、《电击防护 装置和设备的通用部分》GB/T17045、《低压电气装置 第4-41部分:安全防护 电击防护》GB16895.21的相关规定,增加井下约定接触电压限值的术语。
3基本规定
3.0.1 矿山电力负荷应划分为一级负荷、二级负荷和三级负荷,负荷划分应符合下列规定:
1 下列情况应划分为一级负荷:
1)井下有淹没危险环境矿井的主排水泵及下山开采的采区排水泵;
2)井下有爆炸或对人体健康有严重损害的危险环境矿井的主通风机;
3)矿井经常升降人员的立井提升机;
4)有淹没危险环境露天矿采矿场的排水泵或用井巷排水的排水泵;
5)根据国家现行有关标准规定应视为一级负荷的其他设备。
2 下列情况应划分为二级负荷:
1)大型矿山中除一级负荷外与矿物开采、运输、提升、加工及外运直接有关的单台设备或互相关联的成组设备;
2)没有携带式照明灯具的井下固定照明设备,或地面一级负荷、大型矿山二级负荷工作场所用于确保正常活动继续进行的应急照明设备;
3)矿井通信和安全监控装置的电源设备;
4)大型露天矿的疏干排水泵;
5)铁路车站的信号电源设备;
6)根据国家现行有关标准规定应视为二级负荷的其他设备。
3 不属于一级负荷和二级负荷的电力设备应划分为三级负荷。
3.0.2 矿山供电电源宜取自地区电力系统的变电所、矿区变电所、煤电联营的发电厂或矿区(矿山)自备电厂。当难以从上述变电所或电厂取得时,亦可从邻近企业变电所取得。
3.0.3 矿山供电电源和电源线路应符合下列规定:
1 有一级负荷的矿山应由双重电源供电;当一电源中断供电,另一电源不应同时受到损坏,且电源容量应至少保证矿山全部一级负荷电力需求,并宜满足矿山二级负荷电力需求。
2 大、中型矿山宜由两回电源线路供电;两回电源线路中的任一回中断供电时,另一回电源线路应保证供给全部一、二级负荷电力需求。
3 无一级负荷的小型矿山,可由一回电源线路供电。
3.0.4 矿区(矿山)自备电源的设置,应依据地区电力发展规划、矿区总体规划、综合利用规划、国家有关产业政策、行业准入政策和环境、水资源保护等政策,经技术经济比较确定,并应符合下列条件之一:
1 矿山处于远离电力系统的位置,或难以从电力系统取得全部所需电源;
2 矿山生产和加工过程中产生有足量可供发电的低热值废物或煤层气等采矿副产品作为燃料,适宜兴建矿山资源综合利用电厂;
3 矿山或矿山附近有可靠的热负荷,具备集中供热条件,适合发展热电联产工程;
4 具备发展其他分布式电源的条件。
3.0.5 矿山电源的供电电压宜采用10kV~110kV;经技术经济比较确定合理时,可采用其他等级电压。当两种电压经济技术指标相差不大时,宜采用较高等级电压。
3.0.6 矿山供电电压大于或等于20kV的矿山工程,矿山的一级配电电压宜采用10kV;经技术经济比较确定合理时,也可采用6kV或局部采用20kV及以上电压。
3.0.7 矿山地面主变电所的主变压器台数确定,应符合下列规定:
1 大、中型矿山工程宜采用2台及以上;
2 矿山一级负荷的两个电源均需经主变压器变压时,应采用2台及以上;
3 无一级负荷的小型矿山工程可采用1台。
3.0.8 矿山地面主变电所的主变压器为2台及以上时,其中1台停止运行,其余变压器容量应能保证一级负荷和二级负荷的供电。
3.0.9 矿山6kV或10kV系统中性点接地方式,应根据矿山对供电不间断的要求、单相接地故障电压对人身安全的影响、单相接地电容电流大小、单相接地过电压和对电气设备绝缘水平的要求等条件选择,并应符合下列规定:
1 当6kV或10kV系统发生单相接地故障不要求立即切除故障回路而需要维持故障回路短时期运行时,应采用不接地、高电阻接地或消弧线圈接地方式,并应将流经单相接地故障点的电流限制在10A以内;
2 当6kV或10kV系统发生单相接地故障要求迅速切除故障回路时,可采用低电阻接地方式,且应将流经单相接地故障点的电流限制在200A以内;
3 向井下或露天矿采矿场和排废场供电的6kV或10kV系统不得采用中性点直接接地方式。
3.0.10 矿井和露天矿地面主变电所和向井下或露天矿采矿场和排废场配电的其他变电所每回6kV或10kV馈出线上,应按下列规定装设单相接地保护:
1 矿山6kV或10kV系统中性点采用不接地、高电阻接地或消弧线圈接地方式时,应装设有选择性的单相接地保护,保护应动作于信号或跳闸;
2 矿山6kV或10kV系统中性点采用低电阻接地方式时,应配置二段零序电流保护;第一段应为时限不超过0.5s的零序电流速断;第二段应为零序过电流保护,时限应与相间过电流保护相同。
3.0.11 矿山供配电系统内部耦合点的电磁兼容水平宜符合现行国家标准《电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的兼容水平》GB/T18039.4对第3类工厂电磁环境的电磁兼容水平要求。
当配电系统内部耦合点供给对电源骚扰较敏感的设备、装置使用时,宜采取措施改善其局部电磁环境或使该设备、装置与符合现行国家标准《电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的兼容水平》GB/T18039.4对第1类或第2类工厂电磁环境的电磁兼容水平要求的电源连接。
3.0.12 矿山地面主变电所的位置选择,应符合下列规定:
1 应靠近负荷中心、进出线便利;
2 应节约用地;
3 不宜压占地下资源;
4 应远离污秽及火灾、爆炸危险环境和噪声、振动环境;
5 宜避开断层、滑坡、低洼、沉陷区等不良地质地带;
6 距露天矿采矿场开采边界的距离不应小于200m;与标准轨距铁路的距离不应小于40m。
3.0.13 在选择矿山固定式高压架空电力线路的路径时,除应符合国家和电力行业的有关规定外,尚应符合下列规定:
1 不应架设在爆破作业区和未稳定的排废区内,并应与其保持适当安全距离。
2 宜利用井(矿)田境界、断层矿柱或其他矿柱;当无矿柱可利用时,线路宜减少通过矿井地表的路段长度和避免通过初期沉陷区。
3 当受条件限制必须通过沉陷区时,应减少通过沉陷区的路段长度,并应使通过沉陷区两回电源线路之间有足够的安全距离和采取其他必要的安全措施;同杆(塔)架设的矿井电源线路不宜通过可能产生沉陷的地区和尚未稳定的沉陷地区。
条文说明
3.0.1 本条为强制性条文,必须严格执行。本条是依据国家现行标准《供配电系统设计规范》GB50052关于负荷划分的有关规定制订的。负荷分级主要是从安全和经济损失两个方面来确定,安全包括了人身生命安全和生产过程、生产装备安全。对于中断供电将会产生人身伤害及在经济上造成重大损失的用电负荷视为一级负荷;而对于中断供电将在经济上造成较大损失,例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等的负荷视为二级负荷。
根据矿山行业的负荷特点,本标准对矿山通用负荷中的一级负荷做了较明确的规定,而对二级负荷只做了原则上的划定分级。不同行业矿山还可根据其自身特点,在本标准规定的基础上,进一步具体地对负荷进行分类。
矿山的一级负荷是指那些在危险环境下维持矿山人身生命安全和生产装备安全所必需的矿井主排水泵及采区排水泵、主通风机及载人立井提升机。矿井淹没事故将导致重大设备损失,且需很长时间才能恢复,故排水泵电力负荷应按最大涌水时的负荷考虑。当井下存在有爆炸性气体、爆炸性粉尘危险环境(例如煤矿井下)或存在当较长时间停止通风在井下可能形成对人体健康有严重损害环境时,矿井的主通风机和载人立井提升机因中断供电停止工作,容易引起滞留井下人员和因事故受困于立井提升容器内的人员心理恐慌并导致秩序混乱,增加了危险程度;而矿井的主通风机和载人立井提升机的电力负荷通常亦是维持排水作业正常进行所必要的电力负荷。
各级负荷中维持其运行所必需的辅助用电设备亦属同级负荷。
3.0.3 这里矿山的双重电源是指分别来自不同电网的电源,或来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱,或者来自同一个电网但其间的电气距离较远,一个电源系统任意一处出现异常运行或发生短路故障时,另一个电源仍能不中断供电,这样的电源都可视为双重电源。双重电源可同时工作,亦可一用一备。
3.0.4 利用煤矸石、煤泥等采矿废物或低热值燃料或煤层气发电是资源综合利用的重要形式。一般说来,可按照就近利用的原则,发展与资源总量相匹配的资源综合利用电厂。这可有效减少采矿废物排放,改善矿区及其周边环境,从而可以较低成本发电,获取较好的企业和社会效益。但兴建此类电厂应符合国家有关产业政策和行业准入政策、国家环境保护政策和水资源保护政策。兴建此类电厂还应以相关地区制定的完整、可行的煤矸石等综合利用规划为依据,并将资源综合利用发电项目与电力规划中各类电源项目统筹安排。综合利用发电厂的设备选型应根据燃料特性确定,按照集约化、规模化和就近消化的原则,优先建设大中型循环流化床锅炉—汽轮发电机组;限制分散建设以煤矸石为燃料的小型资源综合利用发电厂。
热电联产应以集中供热为前提,在此基础上,可以建设热电联产工程,取代分散供热的锅炉,以改善环境和节省能耗。
分布式电源是指布置在电力负荷附近,能源利用效率高并与环境兼容,可提供电、热(冷)的发电装置。
3.0.8 矿山地面主变电所,亦称矿山总降压变电所,是作为整个矿井、露天矿的变配电中心。对于大型矿山,根据矿山接受外部电源地点是否集中,地面主变电所的数量有可能不止一个。
3.0.9 矿山6kV或10kV系统中性点接地方式的选择是具有综合性的技术问题,需经技术经济比较确定。
矿山6kV或10kV系统中性点采用不接地方式时且单相接地故障电流不大于10A时,电缆接地电弧电流自熄灭条件较好,单相接地故障不易转变为相间短路故障,对设备的损害程度低。而当单相接地故障电流大于10A时,需采取限制单相接地故障电流的措施,如采用消弧线圈接地方式、限制单台主变压器供电范围等措施。当发生单相接地故障且流经接地故障点的电流不大于10A时,故障电压(外露可导电部分和外界可导电部分与大地之间在故障情况下出现的电压)较低,可不切除故障回路而保持短时期运行,以提高供电连续性。我国矿山长期以来采用不接地、高电阻接地和消弧线圈接地方式,已具有较成熟运行经验。
20世纪80年代后许多国家(包含中国)城市配电网结构发展和运行环境发生很大变化,配电网多条电缆同沟并行形成环网的馈电方式较为普遍。对用户供电可靠性不再需要依赖带单相接地故障长期运行来保障,而是要求快速、准确开断单相接地故障线路,避免单相接地电弧引发多相短路。
低电阻接地方式的优点之一是减低单相间歇性弧光过电压、降低对电气设备和电缆绝缘水平的要求,提高网络和设备的可靠性等。采用不接地方式和消弧线圈接地方式,其间隙性弧光过电压倍数为3.5倍~4倍相电压(峰值),该弧光过电压对正常(标准)绝缘是无危险的,但由于种种原因会使电气设备绝缘老化,变为弱绝缘,并常将电缆线路的单相接地故障转化为相间故障。而采用低电阻接地方式,间隙性弧光过电压倍数为2倍~2.5倍。此外,采用低电阻的中性点接地方式,使得灵敏而有选择性地单相故障接地保护易于实现。由于矿山电网以电缆为主,单相接地故障多为持续性的,迅速切除故障回路同样有利电网安全运行。如采用双电源供电、设置备用电源自动投入装置等措施,仍可保持系统的高供电可靠性。多年来,一些国家已在地面和矿山电气工程中,采用低电阻的中性点接地方式。
高压系统接地故障时产生的故障电压等于变电所外露可导电部分的接地极电阻和高压系统中流经该接地极部分的接地故障电流的乘积。根据专家对3kV~66kV电网采用中性点经低电阻接地方式时若干问题的研究结果,对于电缆线路,当发生单相接地故障,实际流经变电所外露可导电部分接地极部分接地故障电流只是全部系统单相接地故障电流的一少部分,引起的电位升高较小。采用计算机仿真技术对矿井保护接地网中单相接地电流电压分布规律的研究得出的结论也证明单相接地电流大部分从电缆外皮返回电网,从而使高压系统接地故障时故障电压大为降低。针对北京四环以内地区10kV配电网接地方式对用户的影响问题进行研究,华北电力科学研究院在其编制的《北京城区10kV配电网中性点经小电阻接地方式可行性研究》报告中,总结数年运行经验得出的评估结论是:北京供电公司10kV配电系统用小电阻接地系统在人身安全方面优于不接地或消弧线圈接地系统。
根据全国电气工程标准技术委员会导体和电气设备选择分委员会的决定编制的“选型指南”草案推荐:对于6kV或10kV以电缆为主构成的工矿企业和公共设施的配电网,中性点宜采用接地电阻值为10Ω~500Ω,接地故障电流为15A~600A。
在矿山6kV或10kV供配电网,中性点接地采用的是阻值为30Ω~500Ω的接地电阻。为了在故障时减少间隙性弧光过电压,应使故障点的阻性电流略大于电网容性电流,通常宜保持阻性和容性电流比为1.5~2.0。在此前提下,电阻不宜过小,以免产生的故障电流过大,同时也不至使产生的故障电压过大。考虑到井下和露天矿作业环境较差,且无论井下和露天矿采场的高、低压保护接地通常连在一起,在我国矿山6kV或10kV供配电网应用低阻接地系统尚缺少运行经验,故目前仍宜对单相接地电流的上限予以规定。本标准规定系统单相接地电流不超过200A,是从安全考虑。
由于井下总接地网通常由数公里至数十公里长电力电缆外皮(或专用接地线)连接数量众多接地装置构成,加上采取等电位联结、快速切除单相接地故障等措施,当高压系统发生单相接地故障时,只要故障电流和故障切除时间不超过本条和第3.0.10条、第4.2.8条的有关规定,产生的故障电压、接触电压和故障持续时间之间的关系是能保障人身安全的。即可以满足现行国家标准《低压电气装置 第4-44部分:安全防护 电压骚扰和电磁骚扰防护》GB/T16895.10中高压系统接地故障时故障电压、接触电压与允许故障持续时间曲线规定的要求。如系统单相接地电容电流不超过100A,一般不需按上述曲线进行校核。如系统单相接地电容电流很大(超过100A),可在中性点接地电阻旁并联补偿电抗器,即采用阻抗接地方式。
20kV系统的中性点接地方式,由于没有相关的规程规范也没有成熟的运行经验,本标准暂不做规定。
3.0.11 电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰(劣化器件、设备或系统性能的电磁现象)的能力。电磁兼容水平是指预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最高电磁骚扰水平。
根据现行国家标准《电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的兼容水平》GB/T18039.4,将电磁环境分为3类,当内部耦合点连接有频繁启动的大型电动机、变化迅速的负荷、焊接设备或大部分负荷经换流器供电,这类环境可视为3类工业环境。矿山供配电系统内部耦合点大体上符合该类工业环境条件,因而矿山配电系统内部耦合点电压与期望的理想正弦电压参数(幅值、频率、相位平衡及波形)偏移宜按现行国家标准《电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的兼容水平》GB/T18039.4对第3类工厂电磁环境的电磁兼容水平(电压变化、电压暂降和短时中断、电压不平衡、谐波和谐间波电压)的要求执行。由于矿山电气设备和装置对于各种类型的骚扰具有不同的敏感性,所以特定设备和装置,如地面照明设备,可根据实际骚扰水平,必要时可采取措施改善其局部电磁环境,有条件的采用第3类工厂电磁环境的电磁兼容水平;对于各种类型的骚扰特别敏感的个别设备可局部采用2类,甚至1类工厂电磁环境的电磁兼容水平。
矿山接入公用电网的连接处谐波的允许值应按现行国家标准《电能质量 公用电网谐波》GB/T14549的规定执行。矿山接入公用电网的连接处电压波动和闪变的允许值应按现行国家标准《电能质量 电压波动和闪变》GB/T12326的规定执行。
4矿井井下
4.1 供配电系统
4.1.1 井下变电所的设置应根据地面配电系统、井下生产规模和配电范围、排水方式和开采方法等因素确定,并应符合下列规定:
1 井下主变电所应设置在主要开采水平,作为该水平或若干个相邻开采水平的变、配电中心;井下主变电所宜设在主要开采水平井底车场且与主排水泵房相毗邻。
2 井下主变电所宜由地面主变电所直接供电。
3 负荷较大或距井下主变电所较远的采区变电所、主排水泵房变电所等,可由矿井地面主变电所或设在矿井地面的其他变电所直接供电。
4.1.2 井下配电电压和电气设备电压的选择应符合下列规定:
1 井下电力网的高压配电电压宜采用和地面高压电力网相同等级的配电电压,且应满足下列条件:
1)井下有爆炸危险环境,不得大于10kV;
2)井下无爆炸危险环境,宜采用10kV;当超过10kV时,应采取专门安全措施。
2 井下电力网的低压配电电压宜采用380/660V或1140V,小型矿山可采用220/380V。
3 综合机械化采掘工作面配电电压可采用1140V或3300V,超过3300V时应采取专门安全措施。
4 手持电气设备电压不应大于127V。
5 当安全需要时,可采用不大于36V电压。
4.1.3 井下低压配电系统接地型式应符合下列规定:
1 井下有爆炸危险环境,应采用IT系统。
2 井下无爆炸危险环境,宜采用IT系统;当采用220/380V时,也可采用TN-S系统。
3 当采用IT系统时,配电系统电源端的带电部分应不接地或经高阻抗接地,且配电系统相导体和外露可导电部分之间第一次出现阻抗可忽略的故障时,故障电流不应大于5A。
4.1.4 井下变电所的电源及供电回路设置应符合下列规定:
1 由地面引至井下主变电所和其他井下变电所的电力电缆,其总回路数不应少于两回路;当任一回路停止供电时,其余回路的供电能力应能承担井下全部负荷。
2 有一级负荷的井下主变电所、主排水泵房变电所和其他变电所,应由双重电源供电。
3 向大型矿井井下矿物开采、运输负荷配电的变电所,应采用双回路供电。
4.1.5 经由地面架空线路引入井下变电所的供电电缆,应在架空线与电缆连接处装设避雷装置。
4.1.6 由地面向井下配电的线路和其他井下线路不得装设自动重合闸装置。
4.1.7 属于下列情况之一,宜采用移动变电站配电:
1 综合机械化采掘工作面配电;
2 由采区变电所等固定式变电所配电有困难或不经济时;
3 独头大巷掘进配电、附近无适宜低压电源可利用时。
4.1.8 井下照明电压,应符合下列规定:
1 主要巷道的固定式照明电压可采用220V或127V;
2 天井以及天井至回采工作面之间应采用36V;
3 采掘工作面应采用36V,当选择矿用防爆型灯具时可采用127V;
4 行灯电压不应大于36V。
条文说明
4.1.2 由于现代金属非金属矿山向大规模、高井深发展,大规模带来的是用电负荷增加,大型单体用电设备增加,高井深带来的是供电距离加大,6kV或10kV供电的质量及能力已经不能满足用电负荷增加及距离增加的要求,现在电气设备的发展小型化,已经可以制造出适应井下环境的设备,美国矿山的设计手册上为25kV,欧洲规范规定为33kV,因此规定最高井下电压为35kV,符合节能、经济供电要求。金属和非金属矿山属于无爆炸危险的矿山,所以本标准对无爆炸危险矿山的井下供电电压允许超过10kV,但需采取专门的安全措施。
当前,由于井下综采工作面的产量增大,负荷越来越大,采用1140V已无法满足要求,3300V已在井下大量使用,现在3300V在有些矿井已无法满足要求,所以本标准规定,在井下配电电压超过3300V时应采取专门的安全措施。
4.1.3 本条对矿井井下低压系统的接地方式做出规定。井下具有潮湿、多尘、空间狭窄、有冒顶片帮危险等严酷环境条件,许多电气设备和系统具有移动性,因而井下低压配电系统接地型式采用IT系统较为安全。对于矿井井下低压系统,还应有限制接地故障电流的要求,以降低接触电压。
(1)一台变压器可以输出两种电压,即线电压和相电压,使低压配电系统简单;
(2)三相对地电压不大于相电压。
例如,由中国恩菲设计的赞比亚谦比西铜矿的主西矿体地下采矿的配电系统中性点接地方式为:11kV系统接地方式为直接接地系统,550V系统为直接接地系统,以及由沈阳有色冶金设计研究院设计的赞比亚谦比西铜矿的东南矿体地下采矿的配电系统中性点接地方式为:11kV系统接地方式为直接接地系统,550V系统为直接接地系统。
4.1.4 本条为强制性条文,必须严格执行。向井下馈电的线路不应少于两回路,并非单指某一个变电所直接从地面引接的电源回路数,而是包含井下主变电所和直接从地面引接电源的其他变电所全部下井电源线回路的总数。井下排水负荷,有的引自井下主变电所(如主排水泵),有的引自再下一级变电所(如下山排水泵)。当有一级负荷时,这些变电所均应由双重电源供电。
4.1.6 井下为电缆网络,不论电缆或设备的故障,往往不是瞬时性的,一般重合成功率不高。井下环境较复杂,重合在故障线路上,可能造成事故扩大,对有爆炸危险的矿井尤其危险。故规定不得装设重合闸装置。
4.2 电气设备及其保护
4.2.1 井下电气设备类型选择应符合下列规定:
1 无爆炸危险环境矿井,宜采用矿用一般型电气设备;
2 有爆炸危险环境矿井,应按国家现行有关标准执行;
3 井下不应采用油浸式电气设备。
4.2.2 井下主变电所和具有低压一级负荷变电所的配电变压器不得少于2台;当其中1台停止运行时,其余变压器应能承担全部负荷。
4.2.3 井下主变电所和直接从地面受电的其他变电所的电源进线、母线分段及馈出线应装设断路器。
4.2.4 除井下主变电所和直接从地面受电的变电所外,其他变电所高压断路器的配置应符合下列规定:
1 双电源进线变电所,应设置电源进线断路器;当两回电源同时送电时,母线应分段,并应设分段断路器;
2 单电源进线的变电所,当变压器超过2台或有高压出线时,应装设进线断路器;
3 馈出线应装设断路器。
4.2.5 井下变压器一、二次侧开关的配置,应符合下列规定:
1 无爆炸危险环境矿井,变压器一次侧宜装设负荷开关;当变压器容量在315kV·A及以下时,可装设隔离开关熔断器;
2 有爆炸危险环境矿井,变压器一次侧应装设断路器;
3 变压器二次侧的总开关宜装设断路器。
4.2.6 井下高、低压线路应装设相间短路和过负荷保护。
4.2.7 当低压配电线路的短路保护电器为断路器时,被保护线路末端的最小短路电流不应低于断路器瞬时或短延时脱扣器整定电流的1.5倍。
4.2.8 井下6kV或10kV系统单相接地保护的设置应符合下列规定:
1 6kV或10kV系统中性点采用不接地、高电阻接地或消弧线圈接地方式时,井下主变电所和直接从地面受电的变电所的高压馈出线上应装有选择性的单相接地保护;接地保护应动作于跳闸或信号;向移动变电站供电的高压馈出线,应装设有选择性的单相接地保护,保护应无时限地动作于跳闸。
2 6kV或10kV系统中性点采用低电阻接地方式时,井下各级变电所高压馈线均应装设二段零序电流保护;其第一段应采用动作时限不长于0.3s的零序电流速断,直接向电动机、变压器和移动变电站供电的高压馈线应采用无时限的零序电流速断;第二段应采用零序过电流保护,时限应与相间过电流保护相同。
4.2.9 井下高、低压电气装置应设置电击防护措施,并应符合下列规定:
1 井下约定接触电压限值交流应取30V,直流应取70V。
2 有爆炸危险环境矿井,低压配电IT系统应采取自动切断电源作为电击防护措施。当发生对外露导电部分或对地的单一接地故障时,防护装置应迅速切断故障线路。
3 交流低压配电TN-S系统采取自动切断电源的电击防护措施时,供给额定电流不大于32A交流移动式设备的终端回路应装设剩余电流保护器,剩余电流保护器额定剩余动作电流不应大于30mA。
4 采用SELV和PELV特低电压作为电击防护措施时,特低电压的上限值交流不应超过25V,直流不应超过60V。
4.2.10 直接从地面接受电源的井下变电所的接地母线应与其附近的下列井下外界可导电部分做等电位联结:
1 排水、压缩空气、洒水等金属管路;
2 沿井巷装设的金属结构。
4.2.11 非直接从地面接受电源的井下变电所和移动变电站,可在局部范围内将其接地母线与本标准第4.2.10条规定的外界可导电部分就近做局部等电位联结。
条文说明
4.2.1 本条对井下电气设备类型选择做出了规定。
1 矿用一般型设备是根据井下使用环境的一般特点而制造的,为封闭式结构,有较强的防潮、防滴溅的性能,外壳机械强度较高,导电部分不敞露,宜在井下选用。
2 根据煤矿和其他有爆炸危险矿井的特点,设备选型应按现行国家标准或现行行业标准的有关规定执行,例如煤矿应按《煤矿安全规程》的规定执行。
3 井下采用带油的电气设备,增加了起火燃烧的危险。原则上只要有无油的设备供应,就不应选用带油的设备。
4.2.8 本条为强制性条文,必须严格执行。矿井6kV或10kV系统中性点一般采用不接地、高电阻接地或消弧线圈接地方式,由于井下环境恶劣,电缆线路长,发生单相接地的故障概率高。当发生单相接地故障时,将产生较大的单相接地电容电流,可能引起人身触电、电气火灾和雷管超前引爆等事故。要求单相接地保护具备选择性,是为了快速判断故障地点、减少故障范围,提高处理故障效率。
移动变电站一般都深入采掘工作面,距离瓦斯和煤尘爆炸源较近,一旦单相接地电容电流过大或电缆绝缘被破坏,可能引起人身触电、电气火灾和雷管超前引爆、瓦斯和煤尘等事故发生。因此,供移动变电站的高压馈出线,一旦发生单相接地或电缆绝缘破坏事故,就应切断电源,停止工作。
4.2.9 根据现行国家标准《低压电气装置 第4-41部分:安全防护 电击防护》GB16895.21的规定,当发生第一次接地故障时可继续保持短时运行的前提条件是接地故障时预期接触电压不超过约定接触电压(在规定的外界影响条件下,允许无限时间持续存在的预期接触电压的最大值)50V;在连续发生故障时,必须具备按要求切断电源的保护措施;必须安装绝缘监测装置,在发生故障时,该装置应能发出可听和(或)可见的警告信号,以便迅速排除故障。如接地故障时预期接触电压超过50V,防护装置应有选择性地迅速切除单相接地故障。
依据现行国家标准《特低电压ELV限值》GB3805-2008中表1的相关内容,在潮湿等环境下发生单故障时,交流稳态电压限值为33V。由于井下工作场所空间狭小、纵深很长且不断推进,存在空气潮湿、多尘,巷道和硐室可能有滴水和积水等井下特殊环境条件,加之采用的移动式和手持式设备较多,岩石、矿物冒落导致电缆和电气设备损伤概率较大等不利因素,井下人员遭受电击的危险和危害较地面正常环境大。因此本标准选定的井下环境约定接触电压限值为30V。根据本标准第四章第一节有关条款规定,井下低压配电采用系统电源端的带电部分不接地或经高阻抗接地的IT系统,接地故障电流小于5A,且系统电气设备金属外壳、构架等均通过接地线接入井下总接地网接地,并做了等电位联结,因而发生第一次接地故障时预期接触电压不超过30V的条件通常易于满足。若系统个别电气设备金属外壳、构架等的裸露可导电部件单个地或成组地单独接地而与系统电源端的带电部分经阻抗接地点之间无金属性导体连接时,需校核接地故障时预期接触电压是否超过30V。本条为强制性条文,必须严格执行。
4.2.10、4.2.11 如本标准第4.2.9条的条文说明,井下人员遭受电击的危险和危害较大,井下空间纵深长且断面狭小,工作人员接触电缆外皮、电气设备外露导电部分和沿巷道布置的外界可导电部分的概率较多,而移动式和手持式电气设备发生单相接地的概率和受到的电击危害更大。和地面电气工程一样,在井下亦应做等电位联结,使与地有紧密接触的各种金属管路、金属构架(如运输机机架等)与电气设备外壳等处于相近电位,可显著降低人体受电击时的接触电压,降低由地面引入的高电位,提高间接接触防护水平。做局部等电位联结(在局部范围内将可触及的可导电部分连接到一起)和辅助等电位联结(将某些场所内可触及的可导电部分连接到一起)可进一步降低人体受电击时的接触电压,是有效的电击防护措施。
架线机车的回流钢轨不得用作等电位联结。
9'>《矿山电力设计标准》GB 50070-20208.6 货运架空索道
8.6.1 选择货运索道的传动方式时,应根据货运任务、电动机容量、力图、速度图等因素综合分析比较确定。当索道的力图变化复杂时,应采用可四象限运行的交流变频传动系统。
8.6.2 索道的控制系统除满足正常工作要求外,尚应满足下列运行要求:
1 检查或更换钢丝绳时低速运行;
2 消除索道线路故障时低速反转运行;
3 索道制动过程应平稳、安全。
8.6.3 索道电气控制系统的保护、联锁和信号设置应符合下列规定:
1 主电动机应设置短路、过载、接地故障及电源异常保护;
2 应设置超速保护,制动型索道应设置双重超速保护;
3 动力制动装置应设置电流失效保护;
4 变流器应设置故障保护;
5 制动系统及润滑系统应设置故障保护和联锁;
6 尾部拉紧索道装置应设置极限位置保护;
7 自动发斗装置的推动矿斗传动设备应与主电动机联锁或发出信号;
8 有两个以上传动区段直接传送物料的索道,应有联锁;
9 站口应设置事故紧急停车开关;
10 条件允许时,出站口宜设置抱索器检查装置信号。
8.6.4 索道的支架及钢丝绳应设防雷接地装置。
条文说明
8.6.1 随着技术的发展和交流,变频传动装置性价比的提高,采用绕线转子异步电动机转子串电阻传动系统已逐渐被交流变频传动系统取代。所以取消了原规范绕线转子异步电动机转子串电阻传动系统的相关内容。
8.6.2 由于货运索道要求平稳起停,特别是紧急停车时也要求平稳、安全。要满足这一要求就必须在紧急制动时分级分段逐渐施加闸力,对制动油压系统则要求自动控制液压阀。因此,制动所需电源应可靠,需要时可用设备电源,保证在主电源中断供电时仍应有控制电源。
本标准用词说明
1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《压缩空气站设计规范》GB 50029
《供配电系统设计规范》GB 50052
《通用用电设备配电设计规范》GB 50055
《带式输送机工程设计规范》GB 50431
《户外严酷条件下的电气设施》GB/T 9089
《电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的兼容水平》GB/T 18039.4