工矿企业供电系统11

第一章工矿企业供电系统本章重点内容：电力负荷的分类；供电系统的结线方式；矿井供电方式与矿井井下变电所，教学方法：多媒体课件、教学模型、现场教学相结合。第一节概述本节主要介绍煤矿企业对供电的基本要求、电力负荷的分类、电力系统的一些基本概念、供电电源和电压的确定。一、供电的重要性及基本要求（一）井下特殊的环境（二）煤矿企业对供电的基本要求1、供电可靠：1）要求供电不间断。2）对重要负荷供电应绝对可靠：如主排水泵、副井提升机等。3）采用双回独立线路供电。2、供电安全：（1）供电安全就是包括人身和设备安全。（2）我们依《煤矿安全规程》和有关技术规程规定，进行工作，确保供电安全。3、供电质量（1）要求用电设备在额定参数下运行，因为此时性能最好。（2）反映供电质量指标主要有两个：频率和电压。频率50Hz，要求偏差小于±0.5Hz，即额定频率的1%，一般由发电厂决定。电压，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般工作情况下电动机允许电压偏差±5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。４．供电经济：在保证供电安全、可靠，质量的前提下（１）尽量降低基本建设投资。（２）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗。（３）尽量降低电能消耗和维修费用等。二．电力负荷的分类（依据重要性）：1、一类负荷（一级负荷）（1）定义：凡因突然中断供电可能造成人身伤亡或重大设备损坏、造成重大经济损失或在政治上产生不良影响的负荷。例：矿井通风机、主排水泵、副井提升机等。（2）供电要求：两个独立电源供电。2、二类负荷：（1）定义：凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷。例：煤矿主井提升机、压风机。（2）供电：两个独立电源供电。3、三类负荷：（1）定义：指除一、二类负荷以外的其它负荷。例：学校宿舍、地面附属车间及矿井机修厂等。（2）供电：单回路供电、多负荷共用一条输电线路。（三）负荷分类的目的确保一类负荷供电不间断，保证二类负荷用电，考虑三类负荷供电三、电力系统１、电力系统：是指发电厂、各输电线路和升降变电所以及电力网用户组成的统一整体。即电能的产生—变换—传输—分配—消耗。２、高压输电比较经济，因为U1IcosUI3P３、并网发电：1）将电力系统中各发电厂之间以输电线路相连。2）优点：供电可靠、经济。四、工矿企业电源1、电源来源：1）电力系统。2）地方发电厂。3）自备发电厂。2、有一类负荷的矿山总变电所应有两个独立电源。五、供电电压等级１、额定电压：电气设备运行状态最佳，效益最好时的电压。２、煤矿常用的电压等级：127V、220V、380V、660V、1140V……。３、电源电压的选择：１）系统电压等级．２）供电容量．３）供电距离。第二节电网本节主要介绍电力网的分类，结线方式和中性点的运行方式。一、电力网的分类１．电力网：由变电所及各种不同电压等级的输电、配电线路组成。２．任务：输电配电。３．分类：以电压高低、负荷性质、线路结构和中性点运行方式来进行分类。二．电力网的结线方式1.放射式电网.１）分类：单回路、双回路。２）主要优点：优点：线路独立、可靠性高、继电保护整定简单。缺点：总线路长、不经济。３）适用：负荷容量大或孤立的重要用户２．干线式电网（1—3）１）分类：单回路、双回路和环式电网。２）优，缺点；（相对于放射式的优缺点）。优点：总线路短、节资。缺点：用户相互影响、可靠性低、保护整定误差大。使用对象：单回路干线式一般使用三类负荷供电，如教学楼、宿舍楼，双回路干线式一般使用二、三类负荷供电。３．环式电网图1—4１）分类：开环、闭环。２）优缺点：优点：总设备少，投资小，可靠性高；缺点：负荷容量相差太大时不经济，继电保护整定复杂。３）适用对象：负荷容量相差不太大，彼此之间相距较近，而离电源都较近，且对供电可靠性要求较高的重要用户。三．电网中性点的运行方式１．运行方式决定了单相接地后的运行情况，供电可靠性、保护方法及人身安全等问题。２．中性点运行方式（3种）１）中性点不接地系统（图１―５）（1）解释：中性点不接地系统（见图）（2）优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，提高供电的可靠性；且接地电流小；缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高3倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。（3）适用范围：A、煤矿井下。B、35KV及以下高压电网：线电压仍对称（不影响供电）。（4）单相接地电容电流：架空线路：3501ULIE电缆线路：;102ULIE21EEIII当单相接地电容电流：3～10KV电网约为30A，2～63KV（35KV）电网约为10A时，易产生断续电弧。断续电弧将在电网产生L、C震荡，在系统中产生（３～４）Ｕe的过电压，可能使绝缘薄弱处击穿，造成短路故障。应对措施：A．限时：单相接地时间不应超过２h，井下要求立即断电！B．装设绝缘监视、接地保护装置。C．转换线路。２）中性点经消弧线圈接地系统（1）中性点接地电容电流超过限度时，可采用中性点经消弧线圈接地系统。（2）接法。（3）消弧线圈的结构、工作状态。结构：消弧线圈是一个有铁心的可调电感线圈，有5～9个插头，可调节匝数，减小间隙。线圈电阻很小，感抗很大，可看成纯电感元件。工作状态：工作在补偿状态。若消弧线圈的感抗调节合适，将使接地电流降到很小，达到不起弧的程度。（4）优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，单相接地时，运行不允许超过２h，提高供电的可靠性。缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高3倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。3）中性点直接接地系统（1）引入：介绍接线方法。（2）优缺点：（对应中性点不接地）优点：单相接地时，其他两相对地电压不会升高。接地电流大，提高了保护装置的可靠性。缺点：单相接地时，构成短路，电流大（称为大接地电流系统）。（3）适用：A．110KV及以上电压等级的电网上（绝缘只按相电压考虑）。在高压电网中，为提高系统的可靠性，广泛采用自动重合闸装置。一次重合成功率60%～90%左右，二次成功率15%左右，三次成功率３%左右。B．地面380/220V三相四线制供电系统，获得两种电压等级。第三节矿井地面变电所本节主要介绍：变电所的接线方式（电源与变压器、母线与配出线的接线的接线方法、特点及适应范围）和变电所位置的确定。一、矿井地面变电所１、矿井地面变电所的任务：受电、变电、配电。２、地面变电所主结线．包括：一次结线二次结线、配出线的结线。１）地面变电所的主结线：（１）变电所一次结线：是指受电线路与主变压器之间的结线．Ａ、线路-变压器组结线：图１－９适用：三类负荷有三种形式：a、用隔离开关作为进线开关：适用线路短，变压器容量小的情况。b、用熔断器作为进线开关：适用线路长，容量小。如：农村、小型企业。c、用隔离开关、断路器作为进线开关：适用线路长，容量大。如：大、中型煤矿企业。Ｂ、桥式结线：可靠性高，两个电源，两台变压器。a、全桥结线：接线、优缺点及适用对象，图１－１1a。b、内桥结线：接线、优缺点及适用对象，图１－１1b。C．外桥结线：接线、优缺点及适用对象，图１－１1c（２）二次母线：接线图1—10，包括一次母线和二次母线的接法。变电所二次母线：主变压器出线侧所联结的母线．a、单母线结线：图１－１0a，适用情况：容量小，可靠性不高的负荷。b、双母线结线：图１－１0b，适用情况：大容量变电所、220V以上的线路。c、单母线分段式结线：图１－１0c，适用情况及要求，负荷对称、兼顾平衡（大多数煤矿用的是这种）.（３）配出线的结线：图１－１２a.配电开关的种类：隔离开关、负荷开关、熔断器和断路器。b.隔离开关布置及适应对象：负荷开关+熔断器：适用于容量小不重要的用户；隔离开关＋断路器：适用于容量大比较重要的用户，单回路；隔离开关＋断路器＋隔离开关：容量大的重要用户，双回路。c.停送电操作。停送电操作顺序。２）总配电所的主结线（１）单母线：对三类负荷供电（２）单母线分段：可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一、二类负荷供电。非独立电源：对二、三类负荷供电．二、矿井地面变电所接线实例简介1、煤矿总变电所接线实例：电源数目、变压器、负荷、接线方式、电压等级、可靠性、图１－１３三、矿井地面变电所的位置确定1、矿井地面变电所的位置确定（1）要求：布局合理、供电可靠、供电质量、经济性。考虑负荷性质、大小和技术经济比较等。（2）确定原则：P19。第四节矿山供电系统本节主要通过矿井供电系统图讲解矿井供电的类型、井下中央变电所、采区变电所、综采工作面配电点的接线、位置选择和设备布置等以及露天供电系统。主要讲解深井供电系统。1、矿井供电的类型1）矿井供电方式的决定因素：井田范围、煤层开采深度、开采方法、年产量、涌水量、负荷大小等综合因素进行。2）分类：深井和浅井两种类型。A、特点：设立中央变电所。B、决定因素：煤层深，井下负荷大、涌水量大等。如平煤各生产矿。C、组成：地面变电所、井下中央变电所和采区变电所。D、供电回路数：两路或两路以上。2、井下中央变电所1）井下中央变电所的结线图1-18（１）单母线分段结线：可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一二类负荷供电．独立电源：对二三类负荷供电．（２）运行方式：母线采用分列运行。（３）适用情况；可靠性高、负荷大（独立双电源）、对一二类负荷供电。2）井下中央变电所的位置和硐室布置（1）位置选择原则：负荷中心、通风、交通、运输、进出线、顶板、无淋水等。（2）硐室要求：耐火材料、尺寸、大小、通道、20%余地。出口、栅栏门、防火门、外开门、标高等。（3）设备布置（图1—19）Ａ、布置原则：安全、方便、留有余地。Ｂ、布置方式：①高压、低压设备分开②留有检修间距③留有备用设备余地是总回路数量的20%。3、采区变电所任务：接受中央变电所高压电能、变压、配出低压电能。1）采区变电所的结线考虑因素：电源回路数、负荷大小、变压器台数等。（1）单电源进线。接线图（1—20），适用于：负荷小的工作面，炮采工作面。（2）双电源进线。接线、分列运行。适用对象；综采工作面或下山采区、有排水泵的采区变电所。2）采区变电所的位置和硐室布置图1—20与井下中央变电所的位置和硐室布置类同。4、综采工作面供电与工作面配电点1）综采工作面供电。图（1—21）①高压深入负荷中心。②组成：采区配电所—移动变电站—工作面。③设备布置；图1—21。2）工作面配电点①引入：停送电方便，设备多或距离采区变电所较远。②组成：采区变电所---工作面配电点方式。小结：煤矿供电系统：类型：深井、浅井供电；特点：选用；结线：单母线分段；变电所：井下中央变电所、采区变电所及综采工作面、配电点的位置与设备布置。第二节功率因数的提高本课主要讲提高功率因数的目的、意义及方法，并联补偿电容器的选择及接线方法。一、提高功率因数的意义1、提高电力系统的供电能力2、减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。3、降低供电网络中的功率损耗。4、降低企业产品的成本电费的收取方法：“两部电价制”：基本电价、电度电价（包括调整电价）。COSφ大于等于0.9奖，低于此值罚。二、提高功率因数的方法1、提高负荷的自然功率因数：1选、2调、3换。1）选：正确的选择、合理的使用电动机和变压器，在条件允许的条件下，尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。2）调：合理选择变压器的容量，尽量空载、轻载运行。3）换：更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的矿井通风机采用同步电动机，使其工作在过激状态。2、人工补偿提高功率因数引入：当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。三、电容器的选择1、电容器无功容量的计算图2—1Qc=Pi(tanφANT－tanφac)2、电容器（柜）台数的确定需电容器台数：2NCWnccUUqQN式2-10：每相所需电容器台数：3Nn取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。3、电容器的补偿方式和联接方式1）电容器的补偿方式（1）单独就地补偿方式：接线、优缺点、适用对象。（2）分散补偿方式：接线、优缺点、适用对象。（3）集中补偿方式：接线、优缺点、