矿山电工学.

矿山电工学2019/12/202主要学习内容CH1矿山供电系统及设备CH2安全用电及保护CH3煤矿机械设备的电气控制2019/12/203主要参考书1.矿山电工学/赖昌干等编煤炭工业出版社20062.矿山电工学/赖昌干等编煤炭工业出版社19913.矿山电工学（采矿工程专业）/郭玉等编煤炭工业出版社19844.供电技术/王崇林等编煤炭工业出版社19972019/12/204CH1矿山供电系统及设备学习要求1.一般掌握：典型电力系统的组成及有关的基本概念、供电系统的连接方式、矿山供电系统。2.熟练掌握：矿山供电系统中的电气设备额定电压、矿山供电系统中常用的高、低压开关电气设备。2019/12/205第一节概述一电力系统二电力系统的额定电压三电力负荷分级及其对供电的要求2019/12/206一、电力系统1.电力系统的概念：是指进行生产、传输、分配、消费电能的各个环节构成的一个整体。图1一个简单的电力系统GT1T2W1W2W3L1电力网电力系统2019/12/207主要电气设备符号（1）交流发电机(G)电力变压器(T)断路器(QF)隔离开关(QS)熔断器(FU)刀开关(QK)熔断器式开关(Q)2019/12/208主要电气设备符号（2）负荷开关(Q)线路、母线(W)电流互感器(TA)电压互感器(TV)阀型避雷器(F)电抗器(L)电容器(C)电缆及终端(X)提示：课本中此处有小错误！2019/12/2092.电力系统的主要环节（1）（1）发电厂（站）：指将其他形式的能量转换成电能的场所。一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、水力发电站、核电站、潮汐电站、风力发电场、太阳能发电场、地热发电厂等。2019/12/20102.电力系统的主要环节（2）（2）变电所：指进行电压变换和汇集、分配电能的场所，由电力变压器、配电设备组成。配电所：不含电力变压器。按用途分：升（降）压变电所、联络变电所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变电所等。按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终端变电所。按供电范围分：区域（一次）变电所、地区（二次）变电所。矿区变电所属于？？？2019/12/20122.电力系统的主要环节（3）（3）电力网：将输送、变换、分配电能的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。根据电压等级的不同，电力网可分为：低压电网：1kV及以下高压电网：3kV~330kV超高压电网：330kV~1000kV特高压电网：1000kV以上2019/12/2013中国电力市场化改革2002年11月国家电力监管委员会2家电网公司国家电网公司中国南方电网有限公司5家发电公司中国华能集团公司中国大唐集团公司中国华电集团公司中国国电集团公司中国电力投资集团公司4家辅业公司中国电力工程顾问集团公司中国水电工程顾问集团公司中国水利水电建设集团公司中国葛洲坝集团公司2019/12/2014二、电力系统的额定电压（1）1.额定电压：能使各种电气设备、电器等正常工作的电压，此时其技术性能和经济效果最好。2.额定电压等级：由国家规定的各种标准额定电压。作用：便于各种电力设备生产制造标准化和系列化。直流单相交流三相交流受电设备供电设备受电设备供电设备受电设备供电设备1.51.522336666121212122424242436363636363642424242484860607272100100100100110115127133127133220230220230220/380230/400400*440400*460380/660400/690800*800*1000*1000*11401140受电设备与系统额定电压供电设备额定电压（发电机）设备最高电压33.1566.36.91010.511.53540.56069110126220252330363500550750--2019/12/2017二、电力系统的额定电压（2）3.电气设备额定电压的确定我国国家标准规定：一般供电设备的额定电压应高出系统和用电设备的额定电压的5％，用以补偿正常负荷时线路上的电压损失，使设备获得近似额定的电压．受电设备的额定电压与系统额定电压相对应．2019/12/2018电压等级、输送功率及输送距离范围电压等级kV输送功率kW输送距离km0.381000.60.66100~1500.6~13100~1,0001~36100~1,2004~1510200~2,0006~20351,000~10,00020~70633,500~30,00030~10011010,000~50,00050~1502019/12/2019-5%+5%GT1WL1T2Ld电力网中的电压变化示意图二、电力系统的额定电压（2）注：按线路允许电压损失10%，负荷允许电压波动±5%2019/12/2020二、电力系统的额定电压（4）4.煤矿常用电压等级及应用范围36V及以下：井下电气设备控制及局部照明127V：井下照明及手持式电钻220V：矿井地面照明250V(DC)：电机车380V：小型矿井井下使用500V(DC)：井下电机车2019/12/20214.煤矿常用电压等级及应用范围660V：井下低压动力750V(DC)：露天煤矿工业电机车1140V：井下综采动力1500V(DC)：露天煤矿工业电机车6kV:井上、下高压电机及配电电压10kV：特大型矿井井上、下高压电机及配电电压35、60、110kV：矿区受电电压或配电电压2019/12/2022三、电力负荷的分级及对供电的要求1.电力负荷的等级：根据不同负荷对供电可靠性的要求不同分级。一级负荷：采用两个独立电源供电。二级负荷：采用两回线路供电。三级负荷：不属于一、二级负荷的所有用电设备，对供电无特殊要求，一般采用单一回路供电。2019/12/2023一级负荷对突然中断供电将造成生命危害、导致重大设备破坏且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报废，给国民经济造成重大损失的负荷为一级负荷。如矿井的通风、排水、提升等负荷。两个独立电源：指若干电源中的任一个在突然发生停止供电时，不会影响其他电源的供电。如分段母线的电源来自不同发电机，且其输变配各环节为分列运行的。或母线之间无联系，或有联系，但当其中一个故障时其联系会自动断开，不影响其他供电的。2019/12/2024二级负荷突然中断供电时将造成大量减产，产生大量废品，大量原材料报废，使工业企业内部交通生产停顿的负荷为二级负荷。如矿井的地面空压机、提运设备、井底车场的整流设备等。2019/12/2025三、电力负荷的分级及对供电的要求2.电力负荷对供电的基本要求1）保证供电的安全可靠性；2）保证电能的良好质量；3）保证供电系统的经济性。2019/12/20261）供电的安全可靠性首先要保证系统各个设备、元器件的运行可靠。可采取进行监视、维护，定期试验检修等方法，确保设备工作可靠。同时在系统中有备用容量，以备急需。对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊环境，为确保供电安全，还必须采取防触电、防潮、防爆、抗磨损等措施，正确选择设备、确定供电系统方案，并加强保护措施，经常进行检修。2019/12/20272）保证电能的良好质量使电压幅值和频率保持在一定允许范围内，并使波形畸变不超过允许值。电压幅值允许变化范围：线路额定电压电压允许变化范围35kV及以上±5%VN10kV及以下±7%VN低压照明+5%VN～－10%VN2019/12/20中国矿业大学电气工程系282）保证良好的电能质量频率变化范围一般为50±0.2Hz电压和频率超出允许范围的危害：影响电力系统的稳定运行，设备运行及出力恶化，生产质量受到较大影响。波形畸变：交流电压波形畸变，表示电网含有高次谐波，谐波含量过高，会使继电保护、自动装置、计算机等不能正常工作，所以一般波形畸变不允许超过5%，矿山6～10kV母线上不允许超过10%。t（s）us（V）2019/12/20293）保证供电系统运行的经济性经济性包括使供电系统建设成本降低、提高设备运行效率，降低损耗，使系统有较好的运行效益。在保证供电安全可靠前提下，使用户获得优质的供电，在此基础上考虑使系统运行经济合理。2019/12/2030第二节矿山供电系统一、供电系统的接线方式二、供电系统三、矿井各级变电所及配电点2019/12/2031一、供电系统接线方式（1）1.基本概念供电系统接线：各电气设备及其联接线构成的电路，进行汇集和分配电能。母线（汇流排）：电源（或变压器）与多个用户馈出线的连接处。接线方式按布置方式分：放射式、干线式、环式、两端供电式2.系统网络结构1）放射式（1）单回路放射式：适用三级负荷、二级小负荷或某些专用设备的供电。系统简单、运行维护方便；缺点是使用的开关、线路多，供电可靠性差。6～10kVMBQSQFQSQSQSQSQSQSQFQFQFQFT放射式接线－－－－－单电源单回路（2）双回路放射式单电源双回路：从一段母线上并列引出两回线路，每回线路有单独的开关控制。适用二级负荷。供电可靠性高，运行可采用并列运行，也可一路运行，一路备用，运行灵活。6～10kVMBQSQFQSQSQSQSQSQSQFQFWL1WL2双电源双回路：从两段母线上各引出一回线路对用户供电。适用较大容量或一级负荷的供电。供电可靠性相对更高。缺点是设备投资相对较大，继电保护设置相对难。QSQSQSQSQSQFQFWL2WL1QSQFQSQFQSQFQSQSQS（2）双回路放射式2）干线式供电直接连接式：从一路高压配电干线上直接引出分支线向用户供电，分支线一般不超过5，且配电变压器容量不超过3000kVA。一般适用于架空线上对三级负荷分散用户供电，也可用于井下电缆线路对多台顺槽输送机供电。优点：回路少，高压配电装置数量减少、造价低。缺点：当公用干线故障全部断电，可靠性较差。2）直接连接式干线式供电接线图6～10kVMBQSQFQST3QFQST2T1FFU贯穿连接式：各用户为串联方式，连接各用户的干线的进出两端均采用隔离开关，可减少某段干线故障而引起的停电范围，设备投入增加。6～10kVMBQSQFQSQSWLT3T2T1WL2WL1QSQFQSQFQSQFQSQSQS3）环式：线路将电能从两段母线或同一电源引出，经过不同线路接入变电所或负荷点。适用于电源对矿区用户相对位置居中或较远，而用户间距较近，且负荷相差不太悬殊的供电。供电可靠性高，运行、保护整定困难。2019/12/2039一、供电系统接线方式（3）3.矿山各级变电所常用接线方式：变电所主接线分为：单母线、桥式、双母线、线路－变压器式1）单母线：进出线均有断路器（可切断负荷与故障电流），以及与母线相连的“母线隔离开关”，与负荷线路相连的“线路隔离开关”。一般有单母线不分段和单母线分段两种典型接线。（1）单母线不分段单母线不分段特点：母线系统故障或检修须全线路断电。结构简单，造价低，运行不够灵活可靠。适于小容量用户。QSQFQSQSQSQSQSQFQFQFQF（2）单母线分段A.隔离开关分段（QS分段）－－适用由双回路供电、允许短时间停电的二级负荷B.断路器分段（QF分段）－－适用一级负荷较多情况，可切断负荷和故障电流。在采用断路器分段时，除能实现切断负荷或故障电流外，也可在继电保护下实现自动分合闸。在其中一条线路故障或需要检修时，可以将负荷转到另外一条线路，避免全部停电。在检修母线或电源故障时，不能避免故障母线用户的停电。为避免长时间停电，可以采用加装旁路母线或采用双母线解决。单母线分段接线图QFQSWL1WL22019/12/20432）桥式接线对具有两回电源进线、两台变压器的变电所，可采用桥式接线。“桥”为一条由断路器和隔离开关组成的用以进行线路的横联和跨接。根据跨接桥横联位置的不同，桥式接线可分为“内桥式”、“外桥式”和“全桥式”。2）桥式接线（外桥）跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的外线路侧，进线回路只有隔离开关。对变压器的切换操作方便，对电源进线操作不便。适用变电所：A.供电线路短、切换线