第一章__矿山供电系统和负荷

1、矿山电工学矿山电工学2绪绪 论论一、一、课程性质与任务课程性质与任务二、二、主要学习内容主要学习内容三、三、教学方式与考核教学方式与考核四、四、主要参考书主要参考书3一、课程性质与任务一、课程性质与任务1. 专业必修课专业必修课2. 课程特点：课程特点： 专业性强专业性强 理论与实际联系性强理论与实际联系性强3. 教学要求与任务教学要求与任务： 通过通过对本课程的对本课程的学习学习，对，对矿山供电系统矿山供电系统、煤矿井下煤矿井下用电安全用电安全有明确的了解，有明确的了解，掌握掌握电气设备电气设备的的防爆原理防爆原理、常用煤矿电气机械的构造及原理、常用煤矿电气机械的构造及原理、井井下三大保护的

2、原理下三大保护的原理与作用与作用，能进行一般井下供，能进行一般井下供电系统的设计与计算。电系统的设计与计算。 课程的基本要求课程的基本要求n（1） 对煤矿供电系统与电气设备、井下用对煤矿供电系统与电气设备、井下用电安全、煤矿井下机械设备的构造有明确电安全、煤矿井下机械设备的构造有明确的了解。的了解。n（2） 掌握防爆电气设备的防爆原理。掌握防爆电气设备的防爆原理。n（3） 掌握煤矿井下三大保护及其原理。掌握煤矿井下三大保护及其原理。n（4） 掌握煤矿机械设备的电气控制原理。掌握煤矿机械设备的电气控制原理。n（5） 掌握煤矿电气设备特点及其选择方法，掌握煤矿电气设备特点及其选择方法，初步掌握简单

3、井下供电系统的设计计算的初步掌握简单井下供电系统的设计计算的方法。方法。5二、主要学习内容二、主要学习内容CH1 矿山供电系统及设备矿山供电系统及设备CH2 矿山供电系统短路电流计算矿山供电系统短路电流计算 CH3 矿山供电设备矿山供电设备CH4 安全用电及保护安全用电及保护CH5 采掘械设备的电气控制采掘械设备的电气控制CH6 采区供电系统设计与计算采区供电系统设计与计算CH7 矿井照明矿井照明6三、教学方式与考核三、教学方式与考核1. 课程总计课程总计48学时学时. 2. 课程考核：课程考核： 平时成绩（平时成绩（20）+ 考试成绩（考试成绩（80）100分分7四、主要参考书四、主要参考书

4、1.矿山电工学（采矿工程专业）矿山电工学（采矿工程专业） 郭玉等编郭玉等编 煤炭工业出版社煤炭工业出版社 2.矿山电工学矿山电工学 唐唐 轶轶 等编等编 中国矿业大学出版社中国矿业大学出版社 2011.2 3. 煤矿井下用电与安全煤矿井下用电与安全 矿山电工矿山电工 王志宏编著王志宏编著 中国矿业大学出版社中国矿业大学出版社 19894. 矿山电工学矿山电工学 本溪钢院、鞍山冶金专科学校编本溪钢院、鞍山冶金专科学校编 中国工业出版社中国工业出版社 19615.工矿企业供电工矿企业供电 张学成张学成 等编等编 煤炭工业出版社煤炭工业出版社 2005.5CH1 矿山供电系统矿山供电系统学习要求学习

5、要求1. 一般掌握：一般掌握：典型电力系统的组成及有关典型电力系统的组成及有关的基本概念、矿山供电系统中的电气设备的基本概念、矿山供电系统中的电气设备额定电压的确定、矿山电力负荷及计算、额定电压的确定、矿山电力负荷及计算、矿用变压器的选择。矿用变压器的选择。2. 熟练掌握：熟练掌握：电力负荷分级及对供电系统电力负荷分级及对供电系统的要求、供电系统的连接方式、矿山供电的要求、供电系统的连接方式、矿山供电系统。系统。第一节第一节 电力系统概述电力系统概述n一一 电力系统电力系统n二二 电力系统的额定电压电力系统的额定电压n三三 电力负荷分级及对供电的要求电力负荷分级及对供电的要求一、电力系统一、电

6、力系统1.电力系统的概念：是由各种不同电压等级的电力电力系统的概念：是由各种不同电压等级的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体一个发电、输电、变电、配电和用电的整体 。图图1 一个简单的电力系统一个简单的电力系统典典型型电电力力系系统统图图交流发电机交流发电机(G)n作用：作用：n产生电能产生电能n原理：原理：n通过蒸汽通过蒸汽（水流、（水流、风等）推风等）推动叶片切动叶片切割磁力线，割磁力线，产生电势产生电势电力变压器电力变压器(T)n作用：作用：n改变电压改变电压n原理：原理：n通过电磁通过电磁感应感应S

7、9 35kv断路器断路器(QF)n作用：作用：n开关，通断电开关，通断电路路n原理：原理：n通过操作机构，通过操作机构，使触头开闭。使触头开闭。隔离开关隔离开关(QS)n作用：作用：n保证检修安全保证检修安全n原理：原理：n检修时，断开，检修时，断开，起隔离作用。起隔离作用。熔断器熔断器(FU)n作用：作用：n保护电路安全保护电路安全n原理：原理：n短路故障时，短路故障时，熔体熔断，起熔体熔断，起保护作用。保护作用。刀开关刀开关(QK)低压设低压设(380/220V)n作用：作用：n通断小电流，通断小电流，和隔离和隔离n原理：原理：n断开，起隔离断开，起隔离作用。作用。熔断式开关熔断式开关(Q

8、)负荷开关负荷开关(Q)n作用：作用：n通断较大电流通断较大电流n原理：原理：n检修时，断开，检修时，断开，起隔离作用。起隔离作用。电流互感器电流互感器(TA)n作用：作用：n大电流变换成小大电流变换成小电流电流n原理：原理：n电磁转换电磁转换电压互感器电压互感器(TV)n作用：作用：n高压变低压，用于高压变低压，用于测量测量n原理：原理：n电磁转换。电磁转换。阀型避雷器阀型避雷器(F)n作用：作用：n保护过电压保护过电压n原理：原理：n电压高时，间电压高时，间隙被击穿，起隙被击穿，起泄漏高压作用。泄漏高压作用。电抗器电抗器(L)n作用：作用：n限流限流n原理：原理：n利用绕组阻抗利用绕组阻抗

9、电容器电容器( C )n作用：作用：n提高功率因提高功率因数数n原理：原理：n补偿无功补偿无功线路、母线线路、母线(W)电缆及终端电缆及终端(X)2. 电力系统的主要环节（电力系统的主要环节（1）（1）发电厂（站）：）发电厂（站）： 指将其他形指将其他形式的能量转换成电能的场所。式的能量转换成电能的场所。n 一般根据所使用的能源的不同，一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、水力发将电厂分为火力发电厂、水力发电站、核电站、潮汐电站、风力电站、核电站、潮汐电站、风力发电站等。发电站等。27火力发电厂火力发电厂28水力发电厂水力发电厂29大亚湾核电站大亚湾核电站30风力发电场风力发电场2

10、. 电力系统的主要环节（电力系统的主要环节（2）（2）变电所）变电所：是汇集电能、变换电压的中是汇集电能、变换电压的中间环节，它由各种电力变压器和配电设备间环节，它由各种电力变压器和配电设备组成。组成。 n 按用途分：按用途分： 升（降）压变电所、联络变电升（降）压变电所、联络变电所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变电所等。电所等。n 按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终端变电所。端变电所。n 按供电范围分：区域（一次）变电所、地按供电范围分：区域（一次）变电所、地区（二次）变电所。区（二次）变电所。2005-02-0

11、8中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系32变电所图变电所图2.电力系统的主要环节（电力系统的主要环节（3）（3）电力网：是指在电力系统中，变电所与各种不）电力网：是指在电力系统中，变电所与各种不同电压的电力线路组成的网。是电力系统的重要同电压的电力线路组成的网。是电力系统的重要组成部分，担负着输送、变换和分配电能的任务。组成部分，担负着输送、变换和分配电能的任务。n 根据电压等级的不同，电力网可分为：根据电压等级的不同，电力网可分为： 低低 压压 电电 网：网：1 kV （1.2 kV ）及以下及以下 高高 压压 电电 网：网：3kV330kV 超高压电网：超高压电网：330kV100

12、0kV 特高压电网：特高压电网：1000kV以上以上中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系34高压输电线高压输电线二、电力系统的额定电压（二、电力系统的额定电压（1）1. 额定电压：是指发电机、变压器和电气额定电压：是指发电机、变压器和电气设备等在正常运行时具有最大经济效益时设备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。的电压。2. 额定电压等级：由国家规定的各种标准额定电压等级：由国家规定的各种标准额定电压。额定电压。n作用作用：便于各种电力设备生产制造标准便于各种电力设备生产制造标准化和系列化。化和系列化。第一章第一章直流直流单相交流单相交流三相交流三相交流受电设备受电设备供电设备供电

13、设备受电设备受电设备供电设备供电设备受电设备受电设备供电设备供电设备1.51.522336666121212122424242436363636363642424242484860607272100100100100110115127133127133220230220230220/380230/400400*440400*460380/660400/690800*800*1000*1000*11401200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33.1566.36.91010.511.53540.56069110126220252330363500550750-二、电力

14、系统的额定电压（二、电力系统的额定电压（2）3.电气设备额定电压的确定电气设备额定电压的确定 我国国家标准规定：一般我国国家标准规定：一般供电设备供电设备的额定电压应高出系统和用电设备的的额定电压应高出系统和用电设备的额定电压的额定电压的5，用以补偿正常负荷用以补偿正常负荷时线路上的电压损失，使设备获得近时线路上的电压损失，使设备获得近似额定的电压。似额定的电压。受电设备的额定电压受电设备的额定电压与系统额定电压相对应。与系统额定电压相对应。二、电力系统的额定电压（二、电力系统的额定电压（2）- -5 5% %+ +5 5% %G GT T1 1W WL L1 1T T2 2L Ld d电电力

15、力网网中中的的电电压压变变化化示示意意图图3.电气设备额定电压的确定电气设备额定电压的确定(1) 确定电气设备额定电压的一般规律：确定电气设备额定电压的一般规律： A. 发电机发电机： 额定电压额定电压 UGN=1.05系统额定电压（系统额定电压（UN） B. 变压器变压器： 受电侧额定电压受电侧额定电压UTN1 与发电机相连时，与发电机相连时，UTN1=UGN 与线路（系统）相连时，与线路（系统）相连时，UTN1=UN3.电气设备额定电压的确定电气设备额定电压的确定(2) B. 变压器变压器 输出侧额定电压输出侧额定电压UTN2 与与35kV及以上线路相连及以上线路相连 UTN2=1.1 U

16、N 与与35kV以下线路相连，但变压器的以下线路相连，但变压器的短路电压百分比短路电压百分比 US%7.5%，或连接长，或连接长线路时线路时 UTN2=1.1 UN 其他情况其他情况 UTN2=1.05 UN3.电气设备额定电压的确定电气设备额定电压的确定(3) C. 系统额定电压与设备额定电压系统额定电压与设备额定电压 系统系统UN=用电设备用电设备UN 系统额定电压和设备额定电压值根系统额定电压和设备额定电压值根据表据表1-2、1-3确定确定 下面举例说明电力系统中电气设备额定下面举例说明电力系统中电气设备额定电压的确定方法电压的确定方法. 请根据下面系统图已知参数确定各电气元请根据下面系

17、统图已知参数确定各电气元件的额定电压件的额定电压.6.3kV6.3/363/121kV110/10.5kV330/38.5kV6/0.4kV4. 煤矿常用电压等级及应用范围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：井下照明及手持式电钻220V：矿井地面照明：矿井地面照明250V(DC)：电机车：电机车380V：小型矿井井下使用：小型矿井井下使用500V(DC)：井下电机车：井下电机车660V：井下低压动力：井下低压动力750V(DC)：露天煤矿工业电机车：露天煤矿工业电机车1140V：井下综采动力：井下综

18、采动力1500V(DC)：露天煤矿工业电机车：露天煤矿工业电机车6kV: 井上、下高压电机及配电电压井上、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：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：矿区受电电压或配电电压三、电力负荷对供电的基本要求及分级三、电力负荷对供电的基本要求及分级 供电系统是煤矿生产的主要环节。它由各种供电系统是煤矿生产的主要环节。它由各种电气设备及配电线路按一定接线方式组成。电气设备及配电线路按一定接线方式组成。 供电系统的作用就是从电力系统获取高压供电系统的作用就是从电力系统获取高压电能，通过变换、分配、输

19、送将电能安全、可电能，通过变换、分配、输送将电能安全、可靠地送到各种不同的动力设备上，以满足煤矿靠地送到各种不同的动力设备上，以满足煤矿现代化生产的要求。现代化生产的要求。 电力负荷是指用电设备或设备所消耗的电能。电力负荷是指用电设备或设备所消耗的电能。电力负荷对供电的基本电力负荷对供电的基本要求要求 1. 保证供电的安全性；保证供电的安全性； 2. 保证供电的可靠性；保证供电的可靠性； 3. 保证电能的良好质量；保证电能的良好质量； 4. 保证供电系统的技术经济合理。保证供电系统的技术经济合理。1.供电的安全性供电的安全性n 安全性：安全性：*指在电能的供应、分配和使用中不指在电能的供应、分

20、配和使用中不应发生人身触电伤亡事故和设备毁坏事故。应发生人身触电伤亡事故和设备毁坏事故。 预防触电措施：触电保护、架线选择等预防触电措施：触电保护、架线选择等 预防设备毁坏：继电保护、结线方式、接地保预防设备毁坏：继电保护、结线方式、接地保护等护等n 对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊环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、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。系统方案，并加强保护措施，经常进行检修。2.供电的可靠性

21、供电的可靠性n 可靠性：指应满足用电户对供电的连续性要可靠性：指应满足用电户对供电的连续性要求。即供电的不间断性。求。即供电的不间断性。n 煤矿供电（尤其是井下）绝对可靠，即无论煤矿供电（尤其是井下）绝对可靠，即无论在任何情况下，都必须保证能提供一部分电能，在任何情况下，都必须保证能提供一部分电能，保证人身与设备不受危害。保证人身与设备不受危害。 n依据用电户对供电的可靠性要求对用电负荷分三依据用电户对供电的可靠性要求对用电负荷分三级级:1）一级负荷）一级负荷n 对突然中断供电将造成生命危害、导致重大设备破坏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

22、报废，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。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（载人）等负荷。如矿井的通风、排水、提升（载人）等负荷。对属于对属于一级负荷的设备，为使其可靠运行，必须采用完全备一级负荷的设备，为使其可靠运行，必须采用完全备用系统供电，即采用两个独立电源的双回路供电。用系统供电，即采用两个独立电源的双回路供电。n 独立电源独立电源：指不受其他电源故障影响或干扰的电源。：指不受其他电源故障影响或干扰的电源。 如分段母线的电源来自不同发电机，且其输变配各环如分段母线的电源来自不同发电机，且其输变配各环节为

23、分列运行的。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。其联系会自动断开，不影响其他供电的。 2）二级负荷）二级负荷 指突然中断供电时将造成大量减产，指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工业企业内部交通生产停顿的负荷为二级负荷。二级负荷。 如矿井的地面空压机、提升运输运如矿井的地面空压机、提升运输运设备、井底车场的整流设备等。设备、井底车场的整流设备等。3）、三级负荷）、三级负荷 凡中断供电不会在经济上

24、或其他方凡中断供电不会在经济上或其他方面造成较大影响者，为三级负荷。面造成较大影响者，为三级负荷。 负荷有：机械修理厂、生活福利设负荷有：机械修理厂、生活福利设施等。此类负荷一般对供电可靠性无施等。此类负荷一般对供电可靠性无特殊要求，不需要备用电源和设备，特殊要求，不需要备用电源和设备，一般采用无备用系统结线方式。一般采用无备用系统结线方式。 电力负荷分级及对供电结线的要求电力负荷分级及对供电结线的要求 一级负荷一级负荷：采用两个独立电源的双采用两个独立电源的双回路供电。回路供电。 二级负荷：采用两回线路供电。二级负荷：采用两回线路供电。 三级负荷三级负荷：不属于一、二级负荷的不属于一、二级负

25、荷的所有用电设备，对供电无特殊要求，所有用电设备，对供电无特殊要求，一般采用单一回路供电。一般采用单一回路供电。3.保证电能的良好质量保证电能的良好质量（1） n 电能质量：电能质量：*主要指满足用电户对电压和频率主要指满足用电户对电压和频率质量的要求，也包括电压波形。即要求质量的要求，也包括电压波形。即要求电压幅电压幅值值和和频率频率保持在一定允许范围内，并使保持在一定允许范围内，并使波形畸波形畸变变不超过允许值。不超过允许值。n （1） 电压幅值允许变化范围：电压幅值允许变化范围：线路额定电压线路额定电压电压允许变化范围电压允许变化范围35kV及以上及以上5%UN10kV及以下及以下7%U

26、N低压照明低压照明+5%UN10%UN3. 保证良好的电能质量保证良好的电能质量（2）n（2）频率变化范围一般为频率变化范围一般为500.2Hzn 电压和频率超出允许范围的危害：影响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。恶化，生产质量受到较大影响。n (3)波形畸变：交流电压波形畸变，表波形畸变：交流电压波形畸变，表示电网含有高次谐波，谐波含量过高，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、计算机等不会使继电保护、自动装置、计算机等不能正常工作，所以能正常工作，所以一般波形畸变不允许一般

27、波形畸变不允许超过超过5%。4. 技术经济合理技术经济合理n技术经济合理技术经济合理：*指供电系统在满足用电户对指供电系统在满足用电户对用电的安全性、可靠性、电能质量要求的前提用电的安全性、可靠性、电能质量要求的前提下，供电系统的投资要尽量少、运行费用尽量下，供电系统的投资要尽量少、运行费用尽量低。包括使供电系统建设成本降低、提高设备低。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运行效率，降低损耗，使系统有较好的运行效益。益。n应该在满足用电负荷对供电的前应该在满足用电负荷对供电的前3个技术要求个技术要求的条件下尽量使供电系统设计技术经济合理。的条件下尽量使供

28、电系统设计技术经济合理。第二节第二节 矿井供电系统矿井供电系统一、一、供电系统接线方式供电系统接线方式二、矿井供电系统二、矿井供电系统三、矿井各级变电所及配电点三、矿井各级变电所及配电点一、供电系统结线方式（一、供电系统结线方式（1）基本概念基本概念 供电系统结线供电系统结线：是指由各种电气设备是指由各种电气设备及其联接线构成的电路，其功能是汇及其联接线构成的电路，其功能是汇集和分配电能。集和分配电能。 按系统组成分：电源结线，变电所主接线，按系统组成分：电源结线，变电所主接线，变电所低压侧结线变电所低压侧结线通常用单线系统图表示。通常用单线系统图表示。（一）、供电电源系统结线（一）、供电电源

29、系统结线系统结线方分类：系统结线方分类： 按布置方式分按布置方式分：放射式、干线式、放射式、干线式、环式、环式、双电源（独立）供电式双电源（独立）供电式 按运行方式分按运行方式分：开式网络开式网络、闭式网络闭式网络 按可靠性分按可靠性分：无备用网络无备用网络、有备用网络有备用网络（一）、供电电源系统结线（一）、供电电源系统结线 1、 放射式（放射式（1）单回放射式）单回放射式：是在上一级降压站（变电所）：是在上一级降压站（变电所）的馈出母线上引出多条回路，直接向下级降压站（变电所）的馈出母线上引出多条回路，直接向下级降压站（变电所）或用电设备供电。各条引出线之间无联系，其沿线不分支接或用电设备

30、供电。各条引出线之间无联系，其沿线不分支接其他负荷。其他负荷。特点特点：系统简单、运行维护方便；：系统简单、运行维护方便；缺点缺点是使用的开关、线路多，是使用的开关、线路多，供电可靠性差。供电可靠性差。（2）双回路放射式）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，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。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。列运行，也可一路运行一路备用，运行灵活。（2）双回路放射式）双回路放射式双电源双回路：双电源双回路：是

31、在上级变电所设置是在上级变电所设置2套套电源，分别接在不同的母线上，向下级变电源，分别接在不同的母线上，向下级变电站或用电设备供电。当任一路电源或线电站或用电设备供电。当任一路电源或线路发生故障时，可通过另一路电源或线路路发生故障时，可通过另一路电源或线路向负载供电。由于这种接线从电源到负载向负载供电。由于这种接线从电源到负载都是双套设备投入工作，并且互为备用，都是双套设备投入工作，并且互为备用，所以供电可靠性高，适用于容量较大的一、所以供电可靠性高，适用于容量较大的一、二级负荷。但所用设备多、用线长、投资二级负荷。但所用设备多、用线长、投资大，若负荷不大时将造成有色金属材料的大，若负荷不大时

32、将造成有色金属材料的浪费。浪费。（2）双回路放射式）双回路放射式2、干线式供电、干线式供电n直接联络式：直接联络式：从一路高压配电干线上直接从一路高压配电干线上直接引出分支线向用户供电，分支线一般不超引出分支线向用户供电，分支线一般不超过过5，且配电变压器容量不超过，且配电变压器容量不超过3000kVA。n 一般适用于架空线上对三级负荷分散用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户供电，也可用于井下电缆线路对多台顺槽输送机供电。槽输送机供电。n 优点：回路少，高压配电装置数量减少、优点：回路少，高压配电装置数量减少、造价低。造价低。n 缺点：当公用干线故障全部断

33、电，可靠缺点：当公用干线故障全部断电，可靠性较差。性较差。 （1）直接树干式接线方式）直接树干式接线方式（2）串联型树干式接线）串联型树干式接线n为提高干式接线的可靠性，各用户为提高干式接线的可靠性，各用户采用进、出线均装隔离开关的方式采用进、出线均装隔离开关的方式引接分支线，形成串联型树干式接引接分支线，形成串联型树干式接线，也称为链串型树干式接线。线，也称为链串型树干式接线。n这种接线又分为单回路树干式和双这种接线又分为单回路树干式和双回路树干式回路树干式2种。种。单回路树干式接线单回路树干式接线n这种接线在每个用户的进、出线上均装有这种接线在每个用户的进、出线上均装有隔离开关隔离开关QS

34、。当干线上。当干线上N点发生故障时，点发生故障时，干线总开关干线总开关QF将跳闸。将跳闸。 备用干线的干绕式接线方式备用干线的干绕式接线方式n为提高单回路树干为提高单回路树干式接线方式的可靠式接线方式的可靠性，可采用备用干性，可采用备用干线的方式供电。当线的方式供电。当干线上任一处或任干线上任一处或任一干线发生故障或一干线发生故障或需要检修时，可通需要检修时，可通过开关切换由备用过开关切换由备用干线从另一侧供电，干线从另一侧供电，从而进一步缩小停从而进一步缩小停电范围。电范围。双回路树干式接线双回路树干式接线 n是每个用户或用电设备分别从是每个用户或用电设备分别从2条干线上条干线上引入电源，当

35、任一条干线出现故障或需要引入电源，当任一条干线出现故障或需要检修时，可用另一干线恢复供电。所以这检修时，可用另一干线恢复供电。所以这种接线供电可靠性较高，可向二、三级负种接线供电可靠性较高，可向二、三级负荷供电。荷供电。 3、环状式接线、环状式接线 适用于电源对矿区用户相对位置居中或较远，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。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。供电可靠性高，运行、保护整定困难。n这种接线一般是在同电压之间的变电所构这种接线一般是在同电压之间的变电所构成环形，每个变电所都有两路进线，当其成环形，

36、每个变电所都有两路进线，当其中一路发生故障时，可由另一路线路供电，中一路发生故障时，可由另一路线路供电，因而具有可靠性高、运行灵活的特点，适因而具有可靠性高、运行灵活的特点，适用于一、二级负荷的供电系统。但环形供用于一、二级负荷的供电系统。但环形供电线路的导线截面是按故障情况下能承担电线路的导线截面是按故障情况下能承担环网全部负荷考虑，故有色金属材料用量环网全部负荷考虑，故有色金属材料用量较多。较多。环状式接线环状式接线 供电系统结线方式的选择供电系统结线方式的选择合理的供电系统结线方式选择的决定因素合理的供电系统结线方式选择的决定因素(从用电户对供电系统的基本要求考虑从用电户对供电系统的基本

37、要求考虑):n1）用电户对供电可靠性要求的影响；）用电户对供电可靠性要求的影响；n2）电压高低的影响；）电压高低的影响；n3）负荷大小的影响；）负荷大小的影响；n4）负荷数目的影响；）负荷数目的影响；n5）负荷位置的影响。）负荷位置的影响。一、供电系统结线方式（一、供电系统结线方式（2）（二）变电所常用主结线方式（高压）：（二）变电所常用主结线方式（高压）： 1 线路变压器组结线：线路变压器组结线：用于无备用供电系用于无备用供电系统统2 桥形结线桥形结线:用于有备用供电系统用于有备用供电系统1、线路变压器组结线线路变压器组结线线路变压器组结线依据其容量的大小、线路变压器组结线依据其容量的大小、

38、二次出线数的多少主要有三种形式：二次出线数的多少主要有三种形式：n1）进线为隔离开关（二次回路必须）进线为隔离开关（二次回路必须装断路器）装断路器）n2）进线为跌落式熔断器（二次回路）进线为跌落式熔断器（二次回路必须装断路器）必须装断路器）n3）进线为断路器）进线为断路器1、线路、线路-变压器组结线变压器组结线n用用QS-QS-适用适用315kVA315kVA，常出故障，常出故障的加熔断器保护的加熔断器保护; ;n用用QL+FU-QL+FU-适用适用315630kVA;315630kVA;n用用QS+QF -QS+QF -适用适用630kVA630kVA及以上。及以上。1、线路、线路-变压器组

39、结线变压器组结线n用用QS-QS-适用适用315kVA315kVA，常出故障的，常出故障的加熔断器保护加熔断器保护; ;n用用QL+FU-QL+FU-适用适用315630kVA;315630kVA;n用用QS+QF -QS+QF -适用适用630kVA630kVA及以上。及以上。1、线路、线路-变压器组结线变压器组结线n特点特点n供电可靠性低，适供电可靠性低，适用二、三级负荷用二、三级负荷n简单、便于自动化简单、便于自动化控制、控制、n无人值守的变电所无人值守的变电所常用。常用。1.线路线路-变压器组变压器组315kva315500kva2、桥式结线、桥式结线 对具有两回电源进线、两台变压器对

40、具有两回电源进线、两台变压器的变电所，可采用桥式结线。的变电所，可采用桥式结线。 “桥桥”为一条由断路器和隔离开关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，桥式根据跨接桥横联位置的不同，桥式结线可分为结线可分为“内桥式内桥式”、“外桥式外桥式”和和“全桥式全桥式”。（1）外桥式结线）外桥式结线 跨接桥在变压器跨接桥在变压器断路器断路器QF1和和QF2的的外线路侧外线路侧，进线进线回路只有隔离开关。回路只有隔离开关。 特点：特点： 对变压器的切对变压器的切换操作方便；换操作方便； 对电源进线操对电源进线操作不便作不便。 （2

41、）内桥式结线）内桥式结线 跨接桥在变压器断路跨接桥在变压器断路器器QF1和和QF2的的靠变靠变压器侧压器侧，变压器电源变压器电源端只有隔离开关。端只有隔离开关。 特点特点:提高对电源线路运行提高对电源线路运行的可靠性和倒闸操作的可靠性和倒闸操作的灵活方便性。的灵活方便性。切换变压器的操作不切换变压器的操作不方便。方便。 （3）全桥式结线）全桥式结线n具有适应性强，操作方具有适应性强，操作方便、运行灵活、可靠性便、运行灵活、可靠性高等优点，但使用设备高等优点，但使用设备多、占地面积大、投资多、占地面积大、投资高，故用于供电可靠性高，故用于供电可靠性要求较高的变电所。要求较高的变电所。n对于电压在

42、对于电压在35kV、容、容量在量在7500kVA以上，或以上，或电压为电压为110kV、容量在、容量在31500kVA以上的变压以上的变压器，当隔离开关切断空器，当隔离开关切断空载电流能力不足时采用。载电流能力不足时采用。一、供电系统结线方式（一、供电系统结线方式（3）3. 变电所常用二次侧结线方式：变电所常用二次侧结线方式： 单母线、双母线、单母线加旁母单母线、双母线、单母线加旁母 1）单母线）单母线：进出线均有断路器以及与母进出线均有断路器以及与母线相连的母线隔离开关，与负荷线路相连线相连的母线隔离开关，与负荷线路相连的线路隔离开关。的线路隔离开关。 一般有一般有单母线不分段单母线不分段和

43、和单母线分段单母线分段两种典两种典型结线。型结线。（1）单母线不分段）单母线不分段n单母线不分段单母线不分段n特点：母线系统故障或检修须全线路断电。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。结构简单，造价低，运行不够灵活可靠。适于小容量用户。适于小容量用户。（2）单母线分段）单母线分段nA.隔离开关分段（隔离开关分段（QS分段）分段）适用由双回路适用由双回路供电、允许短时间停电的二级负荷供电、允许短时间停电的二级负荷nB.断路器分段（断路器分段（QF分段）分段）适用一级负荷较适用一级负荷较多情况，可切断负荷和故障电流。多情况，可切断负荷和故障电流。n在采用断路器

44、分段时，除能实现切断负荷或故障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。到另外一条线路，避免全部停电。n在检修母线或电源故障时，不能避免故障母线用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。路母线或采用双母线解决。单母线分段结线图单母线分段结线图二、矿山供电系统二、矿山供电系统n矿井供电系统的选

45、择，取决于矿区矿井供电系统的选择，取决于矿区范围、煤层倾角、埋藏深度、设计范围、煤层倾角、埋藏深度、设计年产量、开采方式、涌水量大小以年产量、开采方式、涌水量大小以及机械化、电气化程度等因素。及机械化、电气化程度等因素。 。n典型的供电方式：典型的供电方式： 深井供电系统深井供电系统 浅井供电系统浅井供电系统 平硐供电系统平硐供电系统1、深井供电系统、深井供电系统 适用矿层埋藏深、倾角小，采用立井适用矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井。和斜井开拓，生产能力大的矿井。1）特征：）特征：*高压电能用电缆送到井下，高压电能用电缆送到井下，并直接送到采区。并直接送到采区。2）一般

46、模式：）一般模式：*地面变电所地面变电所-井下中央井下中央变电所变电所-采区变电所（或移动变电站）采区变电所（或移动变电站）-工作面配电点工作面配电点四、煤矿供电系统(一）矿井供电系统1、深井供电系统、深井供电系统地面变电所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工作面配电点工作面配电点由由井井筒筒电电缆缆接接入入6 61 10 0k kV V西西翼翼采采区区东东翼翼采采区区主主水水泵泵变变流流设设备备备备用用主主水水泵泵变变流流设设备备备备用用S SL L7 7 6 6/ /0 0. .4 4T TT T井井底底车车场场低低压压动动力力井井底底车车场场低低压压动动力力井井下

47、下主主变变电电所所采采区区变变电电所所K KS SG GB B K K/ /Y Y- -1 12 2 6 6/ /0 0. .6 69 9工工作作面面配配电电点点工工作作面面配配电电点点K KS SG GZ ZY Y6 6/ /0 0. .6 69 91 1. .1 14 4n对大型和特大型矿井，综采工作面设备采用大功对大型和特大型矿井，综采工作面设备采用大功率高压率高压3300V，因此综采的供电由地面直接下井，因此综采的供电由地面直接下井，不经中央变电所。见图不经中央变电所。见图1-112、浅井供电系统、浅井供电系统n对矿层埋藏不深（距地表对矿层埋藏不深（距地表100200m内）内）的情况，

48、处于经济和运行方便的考虑，一的情况，处于经济和运行方便的考虑，一般采用浅井供电系统。般采用浅井供电系统。1）特征：）特征：*采区用电是从地面向井下钻眼来采区用电是从地面向井下钻眼来提供的。提供的。2）一般模式：）一般模式：依据用电情况和井深，从供电依据用电情况和井深，从供电的技术经济合理考虑有三种模式的技术经济合理考虑有三种模式对于采区距井底车场较远（对于采区距井底车场较远（2km）、井）、井下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空线路，将线路，将610kV高压电由地面变电所送高压电由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭，再降压至与采区位置相应的地面变电亭，

49、再降压至至380或或660V，再沿钻眼送至井下采区变，再沿钻眼送至井下采区变电所。电所。（高压电能不下井）（高压电能不下井）2、浅井供电系统、浅井供电系统当采区负荷小而井底车场负荷大时，对当采区负荷小而井底车场负荷大时，对井底车场的供电，可沿井筒敷设高压下井底车场的供电，可沿井筒敷设高压下井电缆供电；对采区的供电，可沿钻眼井电缆供电；对采区的供电，可沿钻眼敷设低压电缆提供。敷设低压电缆提供。（井底车场高压供（井底车场高压供电）电）对采区巷道很长、负荷又大，为保证正对采区巷道很长、负荷又大，为保证正常电压，可经高压架空线路，将电能送常电压，可经高压架空线路，将电能送至与采区对应位置的配电点，沿钻

50、眼敷至与采区对应位置的配电点，沿钻眼敷设高压电缆，向井下采区变电所供电，设高压电缆，向井下采区变电所供电，再由该变电所降压，向工作面提供低压再由该变电所降压，向工作面提供低压电力。电力。（井下均为高压供电）（井下均为高压供电）采区距地采区距地表表100200m2、浅井供电系统、浅井供电系统浅井供电系统地面变电所浅井供电系统地面变电所2、浅井供电系统、浅井供电系统n深井与浅井供电系统的不同：深井与浅井供电系统的不同：在于浅井在于浅井井底车场的配电所代替了深井系统中的井底车场的配电所代替了深井系统中的井下变电所，以及采用钻眼向采区供电井下变电所，以及采用钻眼向采区供电的方式。的方式。n钻眼供电的优

51、点钻眼供电的优点（1）将由矿井地面变电所至采区变电所）将由矿井地面变电所至采区变电所的电缆线路换成可靠的架空线路，节约的电缆线路换成可靠的架空线路，节约有色金属和投资；有色金属和投资；（2）井下巷道中没有高压电缆，人员设）井下巷道中没有高压电缆，人员设备更安全。备更安全。2、浅井供电系统、浅井供电系统 钻眼供电的优点钻眼供电的优点（3）减少井下变电所硐室的开拓；）减少井下变电所硐室的开拓；（4）再由沼气煤尘突出的采区，由于使用）再由沼气煤尘突出的采区，由于使用变电亭，使防爆高压配电箱和矿用变压器变电亭，使防爆高压配电箱和矿用变压器的使用大大降低；的使用大大降低； 缺点缺点（1）需要进行钻孔、下

52、套管，且套管不能）需要进行钻孔、下套管，且套管不能回收；回收；（2）需要加设架空线路、修建变电亭；）需要加设架空线路、修建变电亭；（3）冬季施工维护困难。）冬季施工维护困难。3、平硐供电系统、平硐供电系统 对矿层埋藏较浅（低于对矿层埋藏较浅（低于100m）、分布）、分布范围广的矿井一般采用平硐开采的供范围广的矿井一般采用平硐开采的供电系统。电系统。 对深部的用电设备，可利用对深部的用电设备，可利用小风井、小风井、斜井或钻孔斜井或钻孔附近设置的地面变电亭提附近设置的地面变电亭提供低压电力。当需要向平硐提供直流供低压电力。当需要向平硐提供直流电时，可先经地面变电所整流，再用电时，可先经地面变电所整

53、流，再用电缆下送。对平硐开拓且井深在电缆下送。对平硐开拓且井深在150m的用电设备供电，其系统与深的用电设备供电，其系统与深井供电相同。井供电相同。三、矿井各级变电所及配电点三、矿井各级变电所及配电点 煤矿供电系统是由各类地面变电所，煤矿供电系统是由各类地面变电所，以及井下的中央变电所、采区变电所、以及井下的中央变电所、采区变电所、移动变电站、配电点和相应的供电设移动变电站、配电点和相应的供电设备及供电线路组成。备及供电线路组成。四、煤矿供电系统(一）矿井供电系统1、深井供电系统、深井供电系统地面变电所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工作面配电点工作面配电点（一）、（

54、一）、矿井地面变电所矿井地面变电所 是全矿供电的总枢纽，担负受电、是全矿供电的总枢纽，担负受电、变电、配电的任务。地面变电所接受变电、配电的任务。地面变电所接受电网馈来的电网馈来的35kV或或60kV电压，降压电压，降压以后，把以后，把6（10）kV电压分配给矿山电压分配给矿山的高压用电设备，如主通风机及井下的高压用电设备，如主通风机及井下中央变电所等，把中央变电所等，把660/380V电压分电压分配给地面低压动力及照明设备。地面配给地面低压动力及照明设备。地面变电所，如果以变电所，如果以35kV受电，则称为受电，则称为35kV变电所；如果以变电所；如果以60kV受电，则受电，则称为称为60k

55、V变电所。变电所。煤矿安全规程煤矿安全规程第四百四十一条第四百四十一条 矿井应有矿井应有两回路两回路电源线路。当任一回路发生故障电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产60000t60000t以下的矿井采用单回路供电时，以下的矿井采用单回路供电时，必须必须有备用电有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。要求。 矿井的两回路电源线路上都不得分接矿井的两回路电源线路上都不得分接任何任何负荷。负荷。 正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一正常情况下，矿

56、井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性。续性。 10kV10kV及其以下的矿井架空电源线路不得及其以下的矿井架空电源线路不得共杆共杆架设。架设。 矿井电源线路上矿井电源线路上严禁严禁装设负荷定量器。装设负荷定量器。煤矿安全规程煤矿安全规程第四百五十条第四百五十条 矿井必须备有井上、下配电系统图，井下电气设矿井必须备有井上、下配电系统图，井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面辐备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面辐射示意图，并随着情况变化定期填绘。射示意图，并随着情况变化定期填绘

57、。图中应注明：图中应注明： （一）电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信（一）电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。装置等装设地点。 （二）每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其（二）每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。他技术性能。 （三）馈出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器（三）馈出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值。电流值。 （四）线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。（四）线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。 （五）保护接地装置的安设

58、地点。（五）保护接地装置的安设地点。1地面变电所主接线系统地面变电所主接线系统n 电源电压从发电厂或矿区变电所的电源电压从发电厂或矿区变电所的35kV母线上取得，母线上取得，35kV双回路双回路架空线直架空线直接将高压引至煤矿地面变电所。变电所接将高压引至煤矿地面变电所。变电所两两台变压器台变压器，将，将35kV电压降至电压降至6（10）kV，在配给地面的一些高压电气设备，如主副在配给地面的一些高压电气设备，如主副井提升机、风压机、主通风机等。该系统井提升机、风压机、主通风机等。该系统采用采用分段母线系统分段母线系统，具有较高的供电可靠，具有较高的供电可靠性和灵活性。性和灵活性。1地面变电所主

59、接线系统地面变电所主接线系统n两段母线的联络开关，由两个隔离开关和两段母线的联络开关，由两个隔离开关和一个断路器组成。联络开关的安装便于检一个断路器组成。联络开关的安装便于检修母线、倒换负荷、加装继电保护。用断修母线、倒换负荷、加装继电保护。用断路器对母线检修分段，可以保证在任何情路器对母线检修分段，可以保证在任何情况下，都有一段母线正常工作，使矿山一、况下，都有一段母线正常工作，使矿山一、二类用户有可靠供电。二类用户有可靠供电。 举例举例n煤矿深井供电煤矿深井供电系统示意图系统示意图测量：电压互感器、电测量：电压互感器、电流互感器流互感器避雷器：过电压保护避雷器：过电压保护补偿电容补偿电容用

60、电设备的配出用电设备的配出一、二级负荷双电源，一、二级负荷双电源，双变压器双变压器双回路配出用双侧隔离双回路配出用双侧隔离开关开关 2、位置选择位置选择 （1）靠近主要负荷和入井电缆井筒，减少）靠近主要负荷和入井电缆井筒，减少金属导线消耗，降低电能损耗。金属导线消耗，降低电能损耗。 （2）架空线与所址同时确定，一边为各级）架空线与所址同时确定，一边为各级电压线路进出变电所留出走廊。电压线路进出变电所留出走廊。 （3）设在常年主导风向上风侧，避开污染）设在常年主导风向上风侧，避开污染源。源。 （4）具有适宜的地形和地质条件。）具有适宜的地形和地质条件。 （5）避开危险区和排废场，与铁路距离）避开