第1章矿山供电系统及设备1

1、1 矿山电工学矿山电工学课程性质：必修课程性质：必修总学时：总学时：4040学时。学时。 其中：讲课其中：讲课3434学时；实验学时；实验6 6学时。学时。 考试方式：闭卷考试方式：闭卷考试分值：考试分值：100100分。分。 其中：试卷其中：试卷7070分；分； 作业作业1515分；分； 考勤考勤5 5分；分； 实验实验1010分。分。3目目 录录第一章第一章 矿山供电系统及设备矿山供电系统及设备第二章第二章 安全用电及保护安全用电及保护 第三章第三章 煤矿机械设备的电气控制煤矿机械设备的电气控制 第五章第五章 节电及电气化指标节电及电气化指标 第六章第六章 井下供电设计及计算井下供电设计及

2、计算4第一章第一章 矿山供电系统及设备矿山供电系统及设备 l电力系统的组成，介绍有关的基本概念；电力系统的组成，介绍有关的基本概念；l矿山供电系统的结线方式；矿山供电系统的结线方式；l典型矿山供电系统的分析；典型矿山供电系统的分析；l矿山变电所及配电点位置选择与布置；矿山变电所及配电点位置选择与布置；l供电设备：变压器、高低压开关、电缆等。供电设备：变压器、高低压开关、电缆等。本章学习内容：本章学习内容：567891011第一章第一章 矿山供电系统及设备矿山供电系统及设备 定义：由发电厂、电力网及电能用户组定义：由发电厂、电力网及电能用户组 成的统一成的统一 整体称为电力系统。整体称为电力系统

3、。发电厂：发电厂： 生产电能的工厂，把非电形式的能量转换成生产电能的工厂，把非电形式的能量转换成电能。电能。发电的形式有水利、火力、核电等。发电的形式有水利、火力、核电等。 （发电机产生的电能电压较低，需经变压器升（发电机产生的电能电压较低，需经变压器升压送到高压电网。）压送到高压电网。） 电力系统电力系统额定电压额定电压电力负荷等级电力负荷等级 1-1 概述概述一、电力系统一、电力系统12 1-1 概述概述 一、电力系统一、电力系统变电所变电所汇集能量、变换电压的场所。汇集能量、变换电压的场所。 由变压器及配电装置组成。由变压器及配电装置组成。 按变电所在电力系统的作用，分为枢纽变电按变电所

4、在电力系统的作用，分为枢纽变电所、地区变电所、终端变电所等。所、地区变电所、终端变电所等。 在矿山供电系统中，矿区变电所属地区变电在矿山供电系统中，矿区变电所属地区变电所，矿山变电所属终端变电所。所，矿山变电所属终端变电所。13 1-1 概述概述 一、电力系统一、电力系统电力网电力网实现电能的输送、变换、分配。实现电能的输送、变换、分配。 由各种不同电压等级的变电站和电力由各种不同电压等级的变电站和电力 线路组成。线路组成。 电力网依据电压的高低，分为低压、高压、超电力网依据电压的高低，分为低压、高压、超高压、特高压电网。高压、特高压电网。 1kV1kV以下为低压电网；以下为低压电网；3 33

5、30kV330kV为高压电网；为高压电网； 3303301000kV1000kV为超高压电网；为超高压电网； 1000kV1000kV以上为特高压电网。以上为特高压电网。14 1-1 概述概述 一、电力系统一、电力系统电能用户电能用户使用和消耗电能的用户或设备。使用和消耗电能的用户或设备。 （又称为电力负荷）（又称为电力负荷）矿山、钢厂、化工厂、居民区等。矿山、钢厂、化工厂、居民区等。电动机、加热炉、各种机械车床、电动机、加热炉、各种机械车床、吊车、照明等。吊车、照明等。电力负荷电力负荷电力系统概貌图电力系统概貌图电力系统示意图电力系统示意图输电线路电能用户电力网电力系统发电机升压变压器降压变

6、压器电力系统接线图电力系统接线图表表11主要电气设备符号表主要电气设备符号表QL（QL）20电力系统运行的特点电力系统运行的特点a.a.发电机在某一时刻发出的电能，经过输电线路发电机在某一时刻发出的电能，经过输电线路立刻送给了用电设备，而用电设备立刻又转换立刻送给了用电设备，而用电设备立刻又转换为其他形式的能量，为其他形式的能量，发电供电用电的全过发电供电用电的全过程是在一瞬间完成的。程是在一瞬间完成的。b.b.发电量随用电量的变化而变化，生产量和消费发电量随用电量的变化而变化，生产量和消费量是严格平衡的。电能用户如何用电、用多少量是严格平衡的。电能用户如何用电、用多少电，电网及电气设备的工作

7、状态等都会影响系电，电网及电气设备的工作状态等都会影响系统运行。统运行。21电力系统运行的特点电力系统运行的特点c.c.电力系统的暂态过程非常迅速，电力系统的暂态过程非常迅速， 以以10103 3s s计。计。d.d.对电能质量（电压和频率）要求非常严格。对电能质量（电压和频率）要求非常严格。e.e.一旦中断供电可能给国民经济和人民生活造成一旦中断供电可能给国民经济和人民生活造成重大损失。重大损失。f.f.电能目前还不能大量存储。电能目前还不能大量存储。22电力系统运行的要求电力系统运行的要求a.运行安全可靠：运行安全可靠：电网结构强壮、运行稳定、一定的电网结构强壮、运行稳定、一定的 余量。余

8、量。b.电能质量好：电能质量好：频率、电压、波形是三个基本要素频率、电压、波形是三个基本要素（ 规程规定：我国采用额定频率是规程规定：我国采用额定频率是50Hz。允许偏差。允许偏差(0.20.5)Hz。电压允许偏差。电压允许偏差(57)。波。波形用畸变率是否超过规定值来衡量。）形用畸变率是否超过规定值来衡量。）c.运行经济：运行经济：设备利用率、发电利用率、损耗率设备利用率、发电利用率、损耗率24二、二、 电力系统的额定电压电力系统的额定电压 什么是什么是 额定电压？额定电压？定义：电气设备的额定电压是能使发电机、变定义：电气设备的额定电压是能使发电机、变 压器和用电设备正常工作的电压。压器和

9、用电设备正常工作的电压。 电力设备在额定电压下运行时，能获得最佳电力设备在额定电压下运行时，能获得最佳技术和经济效果。技术和经济效果。 受电设备的额定电压值与电网额定电压相同。受电设备的额定电压值与电网额定电压相同。 直直 流流单单 相相 交交 流流 三三 相相 交交 流流受电设备受电设备供电设供电设 备备受电设备受电设备供电设供电设 备备受电设备受电设备供电设供电设 备备1.51.522336122461224612246122436363642364236423642486072486072110 220115230 100+ 127* 220 100+ 133* 230100+ 127*

10、 220/380100+133* 230/400400, 4408001000400, 4408001000380/630 1140*400/690 1200* 表表1-21-2（单位（单位V V）3kV以下电气设备与系统额定电压等级以下电气设备与系统额定电压等级表表1-3 3kV及以上设备与系统额定电压及以上设备与系统额定电压（单位（单位kVkV） 受电设备与受电设备与系统额定电压系统额定电压 供电设备供电设备 额定电压额定电压设备最高电压设备最高电压33.1566.36.91010.511.53540.56069110126220252330363500550750- 为什么受电设备为什么

11、受电设备的额定电压与供电设的额定电压与供电设备的额定电压不同？备的额定电压不同？ 由于输电线路的长度，电网中有电压损失，即由于输电线路的长度，电网中有电压损失，即使在同一个额定电压等级下，各处电压是不一样的，使在同一个额定电压等级下，各处电压是不一样的，另外负荷的变化，也影响到电压的损失，所以实际另外负荷的变化，也影响到电压的损失，所以实际上加到设备上的电压不是恒定额定电压值。上加到设备上的电压不是恒定额定电压值。T1GMT2+5 %+ 1 0 %UNUNUNUN是电网额定电压281. 受电设备，其额定电压等同电网额定电压。受电设备，其额定电压等同电网额定电压。2. 发电机是供电设备，其额定电

12、压比电网额定电发电机是供电设备，其额定电压比电网额定电压高压高5，以补偿发电机的电压损失。，以补偿发电机的电压损失。3. 变压器一次侧是受电设备，其额定电压等同电变压器一次侧是受电设备，其额定电压等同电网额定电压。网额定电压。 变压器二次侧是供电设备，其额定电压比电网变压器二次侧是供电设备，其额定电压比电网 额定电压高额定电压高10或高或高5。（原因：变压器额定电压是空载电压，当通过额（原因：变压器额定电压是空载电压，当通过额定负荷电流时，变压器内部约损失定负荷电流时，变压器内部约损失5电压，）电压，）同级电网各环节的额定电压规定如下：同级电网各环节的额定电压规定如下：例：已知电网电压，确定各

13、用电设备的额定电压。例：已知电网电压，确定各用电设备的额定电压。GT110kVD1220kV110kV6kV35kV3kV10.5kV10.5/242kV10/3.15kV220/121/38.5kV35/6.6kVT2T3T43kVn 32三、电力负荷等级及对供电的要求三、电力负荷等级及对供电的要求 1 1、电力负荷分级、电力负荷分级 1)1)一级负荷：一级负荷： 中断供电将造成人身伤亡危险，中断供电将造成人身伤亡危险， 或重大设备或重大设备损坏且难以修复，给国民经济带来重大损失者。损坏且难以修复，给国民经济带来重大损失者。这类负荷有：这类负荷有：矿井主通风机、主要提升设备、主排矿井主通风机

14、、主要提升设备、主排 水设备。水设备。对电源要求：对电源要求：由两个独立电源供电。由两个独立电源供电。 有特殊要求的一级负荷，两个独立电有特殊要求的一级负荷，两个独立电 源应来自不同的地点。源应来自不同的地点。331 1、电力负荷分级、电力负荷分级2)2)二级负荷：二级负荷：中断供电将产生大量废品、大量原中断供电将产生大量废品、大量原 材料报废、大量减产材料报废、大量减产, ,造成较大经济损失造成较大经济损失这类负荷有：空压机、采区变电所、井底车场的这类负荷有：空压机、采区变电所、井底车场的 整流设备等。整流设备等。对电源要求：对电源要求：由两回线路供电，若取得两回线路由两回线路供电，若取得两

15、回线路 有困难，可由一回专用线路供电。有困难，可由一回专用线路供电。 应尽量做到常见故障时不中断供电应尽量做到常见故障时不中断供电 ( (或中断后能迅速恢复或中断后能迅速恢复) )。 341 1、电力负荷分级、电力负荷分级3)3)三级负荷：三级负荷：不属于一二级负荷的用电设备。不属于一二级负荷的用电设备。对电源要求：对电源要求：三级负荷对供电电源无特殊要求。三级负荷对供电电源无特殊要求。 可单一回路供电。可单一回路供电。 35电力负荷分级的意义电力负荷分级的意义 对煤炭企业电力负荷进行分级，便于合理供对煤炭企业电力负荷进行分级，便于合理供电。对于重要负荷，可靠安全供电应居首位，供电。对于重要负

16、荷，可靠安全供电应居首位，供电的经济性则居次要地位；电的经济性则居次要地位； 对于次要负荷则更多考虑供电的经济性。运对于次要负荷则更多考虑供电的经济性。运行中一旦出现故障需要停部分负荷时，应根据实行中一旦出现故障需要停部分负荷时，应根据实际情况先停第三类负荷，有必要时再停第二类负际情况先停第三类负荷，有必要时再停第二类负荷。荷。以确保第一类负荷以确保第一类负荷( (保安负荷保安负荷) )用电。用电。362. 电力负荷对供电的基本要求电力负荷对供电的基本要求 1)供电可靠供电可靠 所谓供电可靠就是要求供电不间断。所谓供电可靠就是要求供电不间断。 对煤矿企业的重要负荷，例如主要排水与通风对煤矿企业

17、的重要负荷，例如主要排水与通风设备一旦中断其供电，可能发生矿井淹没或其他设备一旦中断其供电，可能发生矿井淹没或其他大的事故。大的事故。 通常把重要负荷定为保安负荷。对这类负荷即通常把重要负荷定为保安负荷。对这类负荷即使在电源发生故障时，也必须保证供电。在做供使在电源发生故障时，也必须保证供电。在做供电设计、施工及运行中，都要特别注意其供电的电设计、施工及运行中，都要特别注意其供电的可靠性。可靠性。可靠、安全、质量、经济可靠、安全、质量、经济372. 电力负荷对供电的基本要求电力负荷对供电的基本要求2)供电安全供电安全 煤矿生产主要是地下作业，工作环境特殊。煤矿生产主要是地下作业，工作环境特殊。

18、 在供电工作中不注意安全，将会引起火灾、瓦在供电工作中不注意安全，将会引起火灾、瓦斯或煤尘爆炸以及人身触电的严重事故。斯或煤尘爆炸以及人身触电的严重事故。 因此，必须严格遵照规程的规定进行供电作因此，必须严格遵照规程的规定进行供电作业，确保安全。业，确保安全。382. 电力负荷对供电的基本要求电力负荷对供电的基本要求 3)保证充足的供电量保证充足的供电量 在煤矿企业设计时，不但要考虑到建井与投入在煤矿企业设计时，不但要考虑到建井与投入生产时有充分的电能供应，而且要考虑到将来发生产时有充分的电能供应，而且要考虑到将来发展时展时(例如矿井延深例如矿井延深)电能消耗量的增加以及供电电能消耗量的增加以

19、及供电设备所占面积有扩充的余地。设备所占面积有扩充的余地。392. 电力负荷对供电的基本要求电力负荷对供电的基本要求4)良好的电能质量：良好的电能质量：a.电压电压要稳定要稳定。 不超过额定电压的不超过额定电压的5。（影。（影响设备的寿命、效率、增大损耗）响设备的寿命、效率、增大损耗） b.频率频率要稳定要稳定。国家规定频率是国家规定频率是50HZ50HZ，一般不得，一般不得超过超过0.0.。 （影响系统稳定性、（影响系统稳定性、设备效率设备效率、产品质量等）、产品质量等） 5）运行的经济性）运行的经济性 经济性涉及的范围很广，比如使系统在运行中尽经济性涉及的范围很广，比如使系统在运行中尽量减

20、少损耗、提高效率，使系统尽可能做到成本低，量减少损耗、提高效率，使系统尽可能做到成本低，节约建设投资等。节约建设投资等。线路额定电压线路额定电压VN电压允许变化范围电压允许变化范围35KV及以及以 5 5 VN10KV及以下及以下 7 7 VN低压照明低压照明5 5VN - -0 0VN411-2 矿山供电系统矿山供电系统一、供电系统结线方式一、供电系统结线方式定义：定义：供电系统结线，是指由各种电气设供电系统结线，是指由各种电气设 备及连接线构成的电路，其功能是备及连接线构成的电路，其功能是 汇集和分配电能。汇集和分配电能。421.电力系统的基本接线方式电力系统的基本接线方式单电源双回放射式

21、单电源双回放射式1) 放射式放射式放射式放射式干线式干线式环线式环线式 单电源单回放射式单电源单回放射式电源电源1电源电源2双电源双回放射式双电源双回放射式 与单回放射式相比有与单回放射式相比有2个个独立回路独立回路44 2) 干线式干线式 直接连接直接连接负荷直接连负荷直接连接在干线上接在干线上直接连接式直接连接式贯穿连接式贯穿连接式 45 2) 干线式干线式 贯穿连接贯穿连接负荷串接连负荷串接连接在干线上接在干线上46 3)环状式环状式n电能从两段电能从两段母线或同一母线或同一电源引出，电源引出，经过不同路经过不同路径，由不同径，由不同方向和地点，方向和地点，引入矿山地引入矿山地面变电所或

22、面变电所或某负荷点某负荷点。 472. 矿山各级变电所常用接线方式矿山各级变电所常用接线方式母线母线 : 结线中的母线，又称汇流排，它实质上是电结线中的母线，又称汇流排，它实质上是电源线路或变压器与多个用户馈出线的连接处，表源线路或变压器与多个用户馈出线的连接处，表现为电路中的一个节点，起集中和分配电能作用。现为电路中的一个节点，起集中和分配电能作用。 两回路进线两台变压器接线两回路进线两台变压器接线T16kV10kV进线进线T2常用的接线方式有常用的接线方式有4种：种： 单母线单母线 双母线双母线线路变压器组线路变压器组桥式接线桥式接线 482.矿山各级变电所常用接线方式矿山各级变电所常用接

23、线方式单母线单母线单母线不分段单母线不分段特点：特点：只一段母线，只一段母线，进线与出线均来自进线与出线均来自同一段母线。同一段母线。优点：优点：结构简单。结构简单。缺点：缺点：可靠性差。可靠性差。49单母线分段单母线分段特点：特点：两段母线，两段母线，优点：优点：灵活可靠。灵活可靠。适用：适用：一般矿山变电站。一般矿山变电站。50 双母线双母线WL1W1W2WL2WL3WL4QFCQF1QF2QF3QS31QS32 特点：特点：两条母线。两条母线。优点：优点：灵活可靠。灵活可靠。适用：适用：大型变电站大型变电站 变电所每回进、出线通变电所每回进、出线通过开关可以接在任何一段母过开关可以接在任

24、何一段母线上。线上。 两母线之间用断路器联络。两母线之间用断路器联络。 51特点特点: 一回线路，一台变压一回线路，一台变压器。器。 适用：适用： 三级或不太重要的三级或不太重要的二级负荷的变电所二级负荷的变电所 。35110kV610kVQFQS线路线路变压器组接线变压器组接线 供电电源只有一回线路，供电电源只有一回线路，且变电站只装设一台变压器且变电站只装设一台变压器时，采用线路时，采用线路变压器组接变压器组接线方式。线方式。 52 桥式接线桥式接线桥式接线桥式接线 ？ 两回电源进线、两台变压器、断路器、隔离两回电源进线、两台变压器、断路器、隔离开关等可以组成桥式接线。开关等可以组成桥式接

25、线。 实质上是将两个实质上是将两个“线路线路变压器组变压器组”高压侧，高压侧，用一条由断路器和隔离开关组成的用一条由断路器和隔离开关组成的“桥桥”，联接，联接起起来的结线方式。来的结线方式。桥式接线有桥式接线有3种：种： 外桥外桥内桥内桥 全桥全桥 外桥式接线外桥式接线特点：特点： 断路器断路器QF3及及两侧的隔离开关犹如桥两侧的隔离开关犹如桥一样将两条进线回路连一样将两条进线回路连在一起。又因桥位于在一起。又因桥位于QF1和和QF2的外侧，故的外侧，故称为外桥接线称为外桥接线 。优点：优点：切换变压器切换变压器方便。方便。缺点：缺点：切换线路不便。切换线路不便。适用：适用： 进线距离短、经常

26、切换进线距离短、经常切换变压器的终端变电所。变压器的终端变电所。T1T2L1L2配电装置配电装置外桥外桥QF3QF1QF254内桥式接线内桥式接线特点：特点：断路器断路器QF3及两侧及两侧的隔离开关犹如桥一的隔离开关犹如桥一样将两条进线回路连样将两条进线回路连在一起。因桥位于在一起。因桥位于QF1和和QF2的内侧，故称为的内侧，故称为内桥接线内桥接线 。优点：优点：切换线路方便，设切换线路方便，设备投资与占地面积均较备投资与占地面积均较全桥接线少。全桥接线少。缺点：缺点：切换变压器不便。切换变压器不便。适用：适用：进线距离长、变压进线距离长、变压器切换少的终端变电所器切换少的终端变电所。 QF

27、1T1QF2T2QF3L1L2配电装置配电装置内桥内桥55QF1T1QF2T2QF3L1L2QF3QF4配电装置配电装置全桥全桥特点：桥位于特点：桥位于中间中间，称为全桥接线称为全桥接线优点：优点：对线路、对线路、变压器的操作均变压器的操作均方便，运行灵活，方便，运行灵活，适应性强。适应性强。缺点：缺点：所需设备所需设备多，投资大，变多，投资大，变电所占地面积大。电所占地面积大。2) 桥式接线桥式接线56矿山变电所的接线方式？矿山变电所的接线方式？ 一般矿山变电所都是两路电源进线，两台变压一般矿山变电所都是两路电源进线，两台变压器，以桥式接线为多。器，以桥式接线为多。 变压器一次侧为变压器一次

28、侧为35kV110kV的电压，二次的电压，二次则为则为6kV10kV的电压。的电压。n进线线路较长时，一般采用内桥接线；进线线路较长时，一般采用内桥接线；n进线线路短、需经常切换变压器时，采用外桥进线线路短、需经常切换变压器时，采用外桥接线；接线；n如上述不能满足需要，则采用全桥。如上述不能满足需要，则采用全桥。 对于对于 一回进线一台变压器的变电所，一般选用一回进线一台变压器的变电所，一般选用线路变压器组。线路变压器组。中途变电所中途变电所58二、供电系统二、供电系统 为了把远程输来的高压电能降低为用户适用为了把远程输来的高压电能降低为用户适用的较低电压的电能需要设置降压变电站的较低电压的电

29、能需要设置降压变电站(或称变或称变电所电所)。对矿山企业来说，一般：对矿山企业来说，一般：有供数个矿井用的矿山区域变电站有供数个矿井用的矿山区域变电站(所所)；供一个矿井用的矿井地面变电所；供一个矿井用的矿井地面变电所；供井下用电的井下中央变电所；供井下用电的井下中央变电所；供采区用电的采区变电所。供采区用电的采区变电所。 矿山供电系统的构成矿山供电系统的构成：矿井地面变电所矿井地面变电所井下中央变电所井下中央变电所采区变电所采区变电所采区变电所采区变电所移动变电站移动变电站工作面配电站工作面配电站工作面配电站工作面配电站工作面配电站工作面配电站矿山区域变电矿山区域变电站站60某采区布置示意图

30、某采区布置示意图井下供电系统布置概图井下供电系统布置概图1下井高压电缆；下井高压电缆；2井下主变（配）电所；井下主变（配）电所；3高压电缆；高压电缆；4分区变（配）电所分区变（配）电所5防爆移动变电站；防爆移动变电站；6采区配电站；采区配电站；7采区高压配电站；采区高压配电站；8采区变电所采区变电所风井风井风井风井绞车房绞车房绞车房绞车房地面地面主主井井付付井井二水平二水平123456787562对供电系统的基本要求：对供电系统的基本要求：n1.1.保证安全生产，满足用电设备对供电可靠性保证安全生产，满足用电设备对供电可靠性 n 和电能质量的要求。和电能质量的要求。n2.2. 接线方式力求简捷

31、可靠、操作安全、运行灵接线方式力求简捷可靠、操作安全、运行灵n 活、检修方便。活、检修方便。n3.3. 投资少、运行费用低。投资少、运行费用低。n4.4. 适应今后的发展。适应今后的发展。63矿井供电方式矿井供电方式n 矿井供电方式要根据矿层的深度、井下涌矿井供电方式要根据矿层的深度、井下涌水量、生产能力、采掘方式、机械化程度等水量、生产能力、采掘方式、机械化程度等因素而定。因素而定。n n 目前主要有深井、浅井、平硐三种典型的供目前主要有深井、浅井、平硐三种典型的供电方式。电方式。采区采区变电站变电站地面地面变电站变电站变变电所电所配电所配电所井下井下中央中央变电站变电站工作面工作面配配电站

32、电站采区采区变电站变电站电源进线电源进线35(110)kV6kV采区采区变电站变电站工作面工作面配配电站电站1、深井供电系统、深井供电系统深井供电系统深井供电系统 适用于适用于 矿层埋藏深、倾角小，矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井。产能力大的矿井。651、深井供电系统、深井供电系统深井供电的特征深井供电的特征 地面高压电能地面高压电能 井下中央变电所井下中央变电所 井下采区变电所井下采区变电所 采区采区 工作面配电点工作面配电点 两条下井电缆分别引自地面变电所的两段两条下井电缆分别引自地面变电所的两段6kV母线。沿着井筒敷设铠装电缆，把母线。沿着井

33、筒敷设铠装电缆，把6干伏的高干伏的高压电能送至井下中央变电所的母线上。压电能送至井下中央变电所的母线上。电缆电缆1）深井供电系统）深井供电系统下下井井1#下下井井2#矿井地面矿井地面变电所变电所67井下采区井下采区变电所变电所井下主井下主变电所变电所工作面工作面配电点配电点68深井供电系统特点1）井下用电）井下用电： 6kV高压电能从矿山地面变电所的母线高压电能从矿山地面变电所的母线引出，沿井筒敷设的铠装电缆传送至井下引出，沿井筒敷设的铠装电缆传送至井下中央变电所，再送到采区变电所或移动变中央变电所，再送到采区变电所或移动变电站降压，所得电站降压，所得660V(或或380V)、1140V低低压

34、电能，送采掘工作面配电点，向采掘机压电能，送采掘工作面配电点，向采掘机械等设备供电。械等设备供电。2）地面用电）地面用电： 从矿山地面变电所的母线引出从矿山地面变电所的母线引出 6kV高压电高压电能，供给大容量高压用电设备能，供给大容量高压用电设备(如主、副井提如主、副井提升机、通风机、压气机等升机、通风机、压气机等)。 小容量用电设备小容量用电设备(如机修车间、锅炉房等如机修车间、锅炉房等)及照明装置等，从矿山地面变电所的母线引出及照明装置等，从矿山地面变电所的母线引出 6kV高压电能，再经降压变压器提供高压电能，再经降压变压器提供220380V的低压电能。的低压电能。3）在井下一、二级负荷

35、一般占大部分，依据）在井下一、二级负荷一般占大部分，依据煤矿安全规程煤矿安全规程规定，井下中央变电所的规定，井下中央变电所的电源引入线至少要用两条电缆，它们应分接电源引入线至少要用两条电缆，它们应分接于地面变电所的不同母线段上；在正常工作于地面变电所的不同母线段上；在正常工作时，诸段同时运行，而在任一回路停止供电时，诸段同时运行，而在任一回路停止供电时，其余回路应能承担井下全部负荷的供电。时，其余回路应能承担井下全部负荷的供电。 为便于在井筒中安装和敷设，一般要求下为便于在井筒中安装和敷设，一般要求下井电缆的截面不超过井电缆的截面不超过120mm2。如果采用两。如果采用两条满足前述要求的下井电

36、缆仍不能达到供电条满足前述要求的下井电缆仍不能达到供电要求时要求时(例如因井下涌水量大，排水设备多，例如因井下涌水量大，排水设备多，负荷大时负荷大时)，则可采用三条甚至更多条电缆，则可采用三条甚至更多条电缆 。采区采区变电站变电站地面地面变电站变电站变变电所电所井下井下主主变电站变电站工作面工作面配配电站电站采区采区变电站变电站电源进线电源进线35(110)kV6kV采区采区变电站变电站工作面工作面配配电站电站2、浅井供电系统、浅井供电系统浅井供电系统浅井供电系统 适用于适用于矿层埋藏不深(距地表100200m)的情况，出于经济和运行方便的考虑，井下电力设备多为低压，此时可采用由地面变电所通过

37、井筒、钻孔或辅助风井将低压（局部高压）电能送至井下的浅井供电系统，702、浅井供电系统的特征、浅井供电系统的特征 从采区上方的地面向下钻眼，从采区上方的地面向下钻眼，为采区用电设备供电。为采区用电设备供电。 采区的用电多是在钢管中敷设采区的用电多是在钢管中敷设低压电缆或高压电缆供电。低压电缆或高压电缆供电。浅井供电系统浅井供电系统矿井地面矿井地面变电所变电所井下配井下配电所电所井下采区井下采区变电所变电所1）采区距井底车场较远）采区距井底车场较远(超过超过2km)、井下负荷、井下负荷 小、涌水量不大的矿井。小、涌水量不大的矿井。 由架空线路，将由架空线路，将6-10kV高压电能由地面变电高压电

38、能由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭所送至与采区位置相应的地面变电亭(或移动变或移动变电亭电亭)；经该亭降至；经该亭降至380V或或660V后，再借沿钻孔后，再借沿钻孔敷设的低压电缆，向井下采区变电所供电。敷设的低压电缆，向井下采区变电所供电。 此时，对井底车场的低压用电，可直接由地此时，对井底车场的低压用电，可直接由地面变电所的低压母线提供。面变电所的低压母线提供。 2）采区负荷小而井底车场负荷大）采区负荷小而井底车场负荷大 对井底车场的供电，可借沿井筒敷设对井底车场的供电，可借沿井筒敷设的高压下井电缆提供；的高压下井电缆提供； 对采区的供电，可借沿钻孔套管敷设对采区的供电，可借沿钻

39、孔套管敷设的低压下井电缆提供。的低压下井电缆提供。3）采区巷道很长、负荷又大采区巷道很长、负荷又大 （有时不能靠由地面变电亭送低压（有时不能靠由地面变电亭送低压电至采区和工作面，保证正常电压的电至采区和工作面，保证正常电压的情况，）可先经高压架空线路，将电情况，）可先经高压架空线路，将电能送至与采区地面位置相应的配电点，能送至与采区地面位置相应的配电点，并借经钻孔敷设的高压电缆，向井下并借经钻孔敷设的高压电缆，向井下采区变电所供电，然后再由该变电所采区变电所供电，然后再由该变电所降压，向工作面提供低压电能。降压，向工作面提供低压电能。 对于有高压排水泵的井底车场，一对于有高压排水泵的井底车场，

40、一般均需敷设上述高压下井电缆般均需敷设上述高压下井电缆 。三种浅井供电方式：三种浅井供电方式：73地面变电亭地面变电亭 当矿层埋藏较浅当矿层埋藏较浅(低于低于100m)、分布范围较广时，、分布范围较广时，往往采用平硐开采的供电系统。往往采用平硐开采的供电系统。 对于其浅部的用电设备，可利用在小风井、斜对于其浅部的用电设备，可利用在小风井、斜井或钻孔附近设置的地面变电亭提供低压电能。井或钻孔附近设置的地面变电亭提供低压电能。 当需要向平硐提供直流电时，可先经地面变电当需要向平硐提供直流电时，可先经地面变电所整流，再用电缆下送。所整流，再用电缆下送。 对井深在对井深在150m的用电设备供电，其系统

41、则与深的用电设备供电，其系统则与深井供电的相同，此时往往在盲井口附近设立一个地井供电的相同，此时往往在盲井口附近设立一个地面变面变(配配)电所，其各道电所，其各道(段段)，是否设置井下中央变，是否设置井下中央变(配配)电所，需视具体情况而定。电所，需视具体情况而定。 3）平硐开采的供电系统）平硐开采的供电系统75三、矿井各级变电所及配电点三、矿井各级变电所及配电点采区采区变电站变电站地面地面变电站变电站变变电所电所配电所配电所井下井下主主变电站变电站工作面工作面配配电站电站采区采区变电站变电站电源进线电源进线35(110)kV6kV采区采区变电站变电站工作面工作面配配电站电站1矿井地面变电所矿

42、井地面变电所作用：作用：是全矿供电的枢纽，担负着接受上级来电、是全矿供电的枢纽，担负着接受上级来电、 向井上及井下变电、向井上及井下变电、 配电的任务。配电的任务。负荷等级：负荷等级：矿山企业属于一类用户，必须具有两个矿山企业属于一类用户，必须具有两个 独立电源。独立电源。供电设备：供电设备：设有两台及以上主变压器及配电装置。设有两台及以上主变压器及配电装置。变电所位置选择变电所位置选择变电所设备布置变电所设备布置 761矿井地面变电所矿井地面变电所1) 1) 位置选择原则位置选择原则 尽量靠近负荷中心，以减少损耗。尽量靠近负荷中心，以减少损耗。 便于电源的进出线。便于电源的进出线。 选择合适

43、地形及地质条件。选择合适地形及地质条件。（考虑滑坡、压煤、采空区、塌陷区、地势低（考虑滑坡、压煤、采空区、塌陷区、地势低 洼）洼） 避开有腐蚀气体、爆炸危险的环境；有剧烈避开有腐蚀气体、爆炸危险的环境；有剧烈震动和高温的场所。震动和高温的场所。 交通方便。留有扩展余地。交通方便。留有扩展余地。 772)2)地面变电所的布置地面变电所的布置布置的依据：布置的依据： 根据电压等级、配电装置的形式、母线的种类、根据电压等级、配电装置的形式、母线的种类、进出线的条件及地形环境等因素而决定。进出线的条件及地形环境等因素而决定。布置内容：布置内容： 变压器、室内外配电装置、主控室等。变压器、室内外配电装置

44、、主控室等。 一般情况，一般情况，10kV及以下电压等级的配电装置及以下电压等级的配电装置采用室内成套配电装置；采用室内成套配电装置；35kV及以上电压等级及以上电压等级的配电装置采用室外架构式配电装置。的配电装置采用室外架构式配电装置。 规范规程中严格的规范规程中严格的规定了电气设备的最规定了电气设备的最小安全距离。小安全距离。 782 2井下主变电（配）所井下主变电（配）所 井下主变电所井下主变电所 (又称井下中央变电所又称井下中央变电所)是井下供是井下供电的中心，它直接由地面变电所供电。电的中心，它直接由地面变电所供电。 根据根据煤矿安全规程煤矿安全规程规定：对井下中央变电规定：对井下中

45、央变电所供电的线路不得少于两回路，当任一回路停止所供电的线路不得少于两回路，当任一回路停止供电时，其余回路应能担负井下全部负荷的供电供电时，其余回路应能担负井下全部负荷的供电。主要供电负荷有：主要供电负荷有： 中央泵房的主排水泵，各采区变电所、整流装中央泵房的主排水泵，各采区变电所、整流装置和井底车场附近巷道的动力、照明变压器等。置和井底车场附近巷道的动力、照明变压器等。位置选择位置选择硐室要求硐室要求设备布置设备布置791 1） 位置选择原则位置选择原则 a.a.应尽量靠近负荷中心。应尽量靠近负荷中心。 综合考虑通风良好、交通方便、进出线易于综合考虑通风良好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板

46、条件及保安预留柱的位置等因素。敷设、顶底板条件及保安预留柱的位置等因素。b.b. 可建立单独硐室，也可与主排水泵房、牵引可建立单独硐室，也可与主排水泵房、牵引 变流所组成联合硐室。变流所组成联合硐室。c.c.一般每个水平设一个变电（配）所。当考虑多一般每个水平设一个变电（配）所。当考虑多水平的某一水平由邻近水平供电在计算上合理水平的某一水平由邻近水平供电在计算上合理时，也可以由附近水平的变电（配）所供电。时，也可以由附近水平的变电（配）所供电。802 2） 硐室要求硐室要求 硐室用非燃性材料支护，应考虑预留硐室用非燃性材料支护，应考虑预留2020的的设备扩充余地。设备扩充余地。 为了便于通风，

47、硐室长超过为了便于通风，硐室长超过6m6m时，应在两端时，应在两端各设一个出口。一个与井底车场大巷相通，并各设一个出口。一个与井底车场大巷相通，并装有栅栏、防火两用门，另一个与水泵房相通，装有栅栏、防火两用门，另一个与水泵房相通，应装有栅栏、防火两用门的隔墙。应装有栅栏、防火两用门的隔墙。 硐室长超过硐室长超过30m30m时，应在中间增设一个出口。时，应在中间增设一个出口。 硐室温度不应超过硐室温度不应超过30303535。 硐室应高出底板硐室应高出底板0.5m0.5m。813 3） 设备布置设备布置井下中央变电所的电气设备主要有：井下中央变电所的电气设备主要有： 矿用高压配电箱、矿用高压配电

48、箱、 矿用低压动力变压器、矿用低压动力变压器、 照明综合保护装置、照明综合保护装置、 直流配电装置、直流配电装置、 低压配电屏、低压配电屏、 隔爆低压开关和检漏继电器等。隔爆低压开关和检漏继电器等。823 3） 设备布置设备布置布置原则：布置原则：设备间的电气连接，除开关柜内可采用硬母线设备间的电气连接，除开关柜内可采用硬母线外，均要采用电缆。高压电缆敷设在地沟，低外，均要采用电缆。高压电缆敷设在地沟，低压动力电缆可悬挂在墙上。压动力电缆可悬挂在墙上。视硐室长度，开关柜可采用双列布置也可单视硐室长度，开关柜可采用双列布置也可单 列布置。列布置。n高压开关柜在布置时高压开关柜在布置时n 操作走廊

49、宽度不小于操作走廊宽度不小于1500mm(单列布置单列布置)或或2000mm(双列布置双列布置)；n 维护走廊不小于维护走廊不小于800mm；靠墙布置时的离；靠墙布置时的离墙距离不小于墙距离不小于500mm(背面背面)和和200mm(侧面侧面)，对于隔爆配电箱为对于隔爆配电箱为500800mm(背面背面)、8001000mm(侧面侧面)。n所有电气设备外壳均须接地。所有电气设备外壳均须接地。n 接地母线距地接地母线距地0.30.5m，且沿硐室内壁，且沿硐室内壁敷设。由于井下主接地极距井下主变电所很近，敷设。由于井下主接地极距井下主变电所很近，故除检漏继电器的辅助接地极外，一般不再另故除检漏继电

50、器的辅助接地极外，一般不再另设局部接地极。设局部接地极。低沼气矿布置方式：低沼气矿布置方式： a.低沼气矿，可采用矿用一般变配电设备低沼气矿，可采用矿用一般变配电设备低沼气矿供电方式：低沼气矿供电方式： 高沼气矿布置方式：高沼气矿布置方式： b.高沼气或沼气突出矿，可采用矿用防暴型变高沼气或沼气突出矿，可采用矿用防暴型变 配电设备配电设备高沼气矿供电方式：高沼气矿供电方式： 893.采区变电所采区变电所作用：作用：采区供电的采区供电的枢纽枢纽，其任务是将井下中央变，其任务是将井下中央变 电所送来的电所送来的6kV高压电能降为高压电能降为380一一660V 低压，向采掘工作面配电点及其它电气设低

51、压，向采掘工作面配电点及其它电气设 备供电。备供电。负荷类型：负荷类型：属于二类负荷，供电电源可采用单属于二类负荷，供电电源可采用单 回路专用线供电。回路专用线供电。 但是综合机械化采煤和掘进工作面的要求是但是综合机械化采煤和掘进工作面的要求是两回路电源供电，以保证矿井的原煤产量和掘进两回路电源供电，以保证矿井的原煤产量和掘进进度。进度。供电方式供电方式位置选择位置选择硐室要求硐室要求设备布置设备布置903.采区变电所采区变电所1）供电方式）供电方式 n供电功能：供电功能：接收井下主变电站送来的高压；接收井下主变电站送来的高压；n 变送出低压或分配高压。变送出低压或分配高压。n供电形式：供电形

52、式：n 采区工作面配电点采区工作面配电点n 低压低压 用电设备用电设备 n 高压高压 移动变电站移动变电站 低压低压 n 采区工作面配电点用电设备采区工作面配电点用电设备n （1）采区工作面）采区工作面 配电点供电方式配电点供电方式重点学习：设备、电路结构、用电负荷等。重点学习：设备、电路结构、用电负荷等。93（1）采区变电所）采区变电所 采区工作面配电点供电方式采区工作面配电点供电方式 特点：特点： 采区变电站直接以低压向工作面（用电设备）采区变电站直接以低压向工作面（用电设备）供电。供电。安全。安全。供电容量低。供电容量低。适用于炮采和一般机采。适用于炮采和一般机采。94 近年来，随着采掘

53、机械化程度的提高，工作面近年来，随着采掘机械化程度的提高，工作面电气设备的总容量和采煤机组的单机功率均有了电气设备的总容量和采煤机组的单机功率均有了大幅度的增加。在过去，一个一般机组采煤工作大幅度的增加。在过去，一个一般机组采煤工作面电气设备的总容量约在面电气设备的总容量约在300一一400kw，现在综，现在综合机械化采煤工作面采煤机的单机容量，已由过合机械化采煤工作面采煤机的单机容量，已由过去的去的60一一80kw提高到了提高到了300一一750kw，更大的综，更大的综采工作面总容量一般已达到采工作面总容量一般已达到700l000kW，有些，有些甚至达到甚至达到2000一一3000kw。（2

54、）采区变电所）采区变电所 移动变电站移动变电站 采区工作面采区工作面 配电点供电方式配电点供电方式95 采区变电所采区变电所 移动变电站移动变电站 采区工作面采区工作面 配电配电点供电方式适用于点供电方式适用于综采工作面。综采工作面。 综采工作面的供电系统主要由高压供电系统、综采工作面的供电系统主要由高压供电系统、变电系统和低压配电系统三部分组成变电系统和低压配电系统三部分组成。（2）采区变电所）采区变电所 移动变电站移动变电站 采区工作面采区工作面 配电点供电方式配电点供电方式98采区变电所采区变电所 移动变电站移动变电站 采区工作面配电点采区工作面配电点供电方式供电方式特点：特点：高压深入

55、工作面，电能容量大，减少电能损耗。高压深入工作面，电能容量大，减少电能损耗。安全。安全。移动变电站不需要建硐室。移动变电站不需要建硐室。适用于综采。适用于综采。992）位置选择）位置选择 采区变电所的位置取决于低压供电的电压等级、采区变电所的位置取决于低压供电的电压等级、供电距离、采煤方法、采区巷道布置方式、机供电距离、采煤方法、采区巷道布置方式、机械化程度和采煤机组的容量大小等因素。采区械化程度和采煤机组的容量大小等因素。采区变电所的位置应按以下原则确定：变电所的位置应按以下原则确定：位于负荷中心。位于负荷中心。一个采区一个变电所。一个采区一个变电所。地板稳定，无淋水。地板稳定，无淋水。通风

56、、运输方便。通风、运输方便。1003）硐室）硐室 采区变电所的硐室要符合以下安全要求：采区变电所的硐室要符合以下安全要求： (1)变电所硐室应用耐火材料砌成，硐室出口附近变电所硐室应用耐火材料砌成，硐室出口附近5m以内巷道支架，必须用耐火材料，以内巷道支架，必须用耐火材料， (2)硐室出口应设两重门，即铁板门与铁栅门。铁硐室出口应设两重门，即铁板门与铁栅门。铁栅门平时关闭，铁板门平时敞开栅门平时关闭，铁板门平时敞开(向外向外)。当硐室。当硐室内发生火灾时，铁板门应自动或手动关闭；内发生火灾时，铁板门应自动或手动关闭； (3)硐室中敷设的电缆应去掉黄麻外皮；硐室应设硐室中敷设的电缆应去掉黄麻外皮

57、；硐室应设有砂箱和干式灭火器；有砂箱和干式灭火器； (4)为通风，硐室长度超过为通风，硐室长度超过5m时应设两个出口。时应设两个出口。1014）设备布置）设备布置 采区变电所内的主要电气设备有：动力变压器，采区变电所内的主要电气设备有：动力变压器，高压配电箱，各种低压开关，照明综合保护装置，高压配电箱，各种低压开关，照明综合保护装置，及检漏继电器等。及检漏继电器等。 电气设备在变电所硐室内的布置通常是高压设电气设备在变电所硐室内的布置通常是高压设备集中布置在一侧，低压设备布置在另一侧。备集中布置在一侧，低压设备布置在另一侧。 根据具体情况，也可将高低压设备布置在同一根据具体情况，也可将高低压设

58、备布置在同一侧，各电气设备之间及设备与墙壁之间的侧，各电气设备之间及设备与墙壁之间的维护通道应不得小于维护通道应不得小于700mm。1024）设备布置）设备布置采区采区变电变电所设所设备布备布置图置图1034、工作面配电点、工作面配电点 工作面配电点的任务是接受采区变电站（移工作面配电点的任务是接受采区变电站（移动变电站）的低压电能，通过控制开关、磁力动变电站）的低压电能，通过控制开关、磁力启动器等，给回采或掘进工作面的机电设备供启动器等，给回采或掘进工作面的机电设备供电。电。 工作面配电点是分配电能，通常不设动力变工作面配电点是分配电能，通常不设动力变压器。工作面电钻和照明用的压器。工作面电

59、钻和照明用的127V电源可从电电源可从电钻或照明综合保护装置上获得。钻或照明综合保护装置上获得。104顺槽及工作面胶带运输机的供电方式顺槽及工作面胶带运输机的供电方式105107第三节第三节 高压供电设备高压供电设备 一、高压开关电器一、高压开关电器 接通、断开或转换高压电路的电器统称为接通、断开或转换高压电路的电器统称为“高高压开关电器压开关电器”。1、熔断器、熔断器2、隔离开关、隔离开关3、负荷开关、负荷开关4、断路器、断路器 1081、熔断器、熔断器 高压熔断器是在电网中一种最简单的过电流保高压熔断器是在电网中一种最简单的过电流保护装置护装置。当有过电流流过时，熔断器本身会因发当有过电流

60、流过时，熔断器本身会因发热而熔断，并借助灭弧介质的作用，使所联接的热而熔断，并借助灭弧介质的作用，使所联接的电路开断，达到保护电力线路和电气设备的目电路开断，达到保护电力线路和电气设备的目的。的。 熔断器被广泛用来保护小容量的电气设备和对熔断器被广泛用来保护小容量的电气设备和对继电保护要求不高的电路。继电保护要求不高的电路。 1091、熔断器、熔断器 构成：构成： 熔断器由金属熔体、连接熔体的触头装置和外熔断器由金属熔体、连接熔体的触头装置和外壳等组成。具有简单的灭弧装置壳等组成。具有简单的灭弧装置(如产气纤维管、如产气纤维管、石英砂等石英砂等)，用以提高熔断器的灭弧能力。，用以提高熔断器的灭