煤矿电工学第二章煤矿供电系统汇编

1、第二章 煤矿供电系统乡宁县煤炭工业技工学校 刘成平主要内容 1、煤矿供电系统 2 、煤矿各级变电所 1 煤矿供电系统1.1 供电系统结线方式1.1.1 供电系统结线：是指由各种电气设备及其联接线构成的电路，其功能是汇集和分配电能。 结线方式按布置方式分：放射式、干线式、环式、 双电源（独立）供电式基本概念 按运行方式分：开式网络、闭式网络 按可靠性分：无备用网络、有备用网络1 煤矿供电系统1）放射式（1）单回放射式：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）或用电设备供电。各条引出线之间无联系，其沿线不分支接其他负荷。系统简单、运行维护方便；缺点是使用的开关

2、、线路多，供电可靠性差。 2）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。双电源双回路：是在上级变电所设置2套电源, 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、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浪费。2 煤矿供电系统1.1.2 干线式供电 直接联络式：从一路高压配电干线上直接引出分支线

3、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。 （1）直接树干式接线方式 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。 这种接线又分为单回路树干式和双回路树干式2种单回路树干式接线这种接线在每个用户的进、出线上均装有隔离开关QS。当干线上N点发生故障时，干线总开关QF将跳闸。2 煤矿供电系统为提高单回路树干式接线方式的可靠性

4、，可采用备用干线的方式供电。当干线上任一处或任一干线发生故障或需要检修时，可通过开关切换由备用干线从另一侧供电，从而进一步缩小停电范围。双回路树干式接线 是每个用户或用电设备分别从2条干线上引入电源，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。所以这种接线供电可靠性较高，可向二、三级负荷供电。（3）环状接线方式 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环网全部负荷考虑，故有色金属材料用量较多。 适用于电源对

5、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。1.1.2 供电系统结线 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）： 1）用电户对供电可靠性要求的影响； 2）电压高低的影响； 3）负荷大小的影响； 4）负荷数目的影响； 5）负荷位置的影响 变电所常用一次结线方式： 桥形结线:用于有备用供电系统 线路变压器组结线：用于无备用供电系统 线路变压器组结线依据其容量的大小、二次出线数的多少主要有三种形式： 1）进线为隔离开关（二次回路必须装断路器） 2）进线为跌落式熔断器（二次回路必须装断路器） 3）进线为断路器

6、1）线路-变压器组结线 2）桥式结线 对具有两回电源进线、两台变压器的变电所，可采用桥式结线。 “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，桥式结线可分为“内桥式”、“外桥式”和“全桥式”。外桥式结线 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。 内桥式结线 跨接桥在变压器断路器QF1和QF2的靠变压器侧，变压器电源端只有隔离开关。 提高对电源线路运行的可靠性和倒闸操作的灵活方便性。 2 煤矿供电系统全桥式结线具有适应性强，操作方便、运行灵活、可靠性高等优点，但使用设备多、占地面积

7、大、投资高，故用于供电可靠性要求较高的变电所。对于电压在35kV、容量在7500kVA以上，或电压为110kV、容量在31500kVA以上的变压器，当隔离开关切断空载电流能力不足时采用。2 煤矿供电系统2.1.3 供电系统结线 变电所常用二次结线方式： 单母线、双母线、单母线加旁母1）单母线：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结线。 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 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

8、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。1.2 矿山供电系统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。典型的供电方式： 深井供电系统 浅井供电系统 平硐供电系统1、深井供电系统 适用矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓

9、，生产能力大的矿井。1）特征：*高压电能用电缆送到井下，并直接送到采区。2）一般模式：*地面变电所-井下中央变电所-采区变电所（或移动变电站）-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

10、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 42、浅井供电系统对矿层埋藏不深（距地表100200m内）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。1）特征：*采区用电是从地面向井下钻眼来提供的。2）一般模式：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（1）对于采区距井底车场较远（2km）、井下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空线路，将610kV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380或660V，再沿钻眼送至井下采区变电所。（高压电能不下井）（2）当采区负荷小而井底车场

11、负荷大时，对井底车场的供电，可沿井筒敷设高压下井电缆供电；对采区的供电，可沿钻眼敷设低压电缆提供。（井底车场高压供电）（3）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，再由该变电所降压，向工作面提供低压电力。（井下均为高压供电）深井与浅井供电系统的不同：在于浅井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的方式。钻眼供电的优点（1）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，节约有色金属和投资；（2）井下巷道中没有高压电缆，人员设备更安全。 钻眼供电的优点（3）减

12、少井下变电所硐室的开拓；（4）再由沼气煤尘突出的采区，由于使用变电亭，使防爆高压配电箱和矿用变压器的使用大大降低； 缺点（1）需要进行钻孔、下套管，且套管不能回收；（2）需要加设架空线路、修建变电亭；（3）冬季施工维护困难。浅井供电系统地面变电所3、平硐供电系统 对矿层埋藏较浅（低于100m）、分布范围广的矿井一般采用平硐开采的供电系统。 对深部的用电设备，可利用小风井、斜井或钻孔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电时，可先经地面变电所整流，再用电缆下送。对平硐开拓且井深在150m的用电设备供电，其系统与深井供电相同。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

13、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备及供电线路组成。（一）、矿井地面变电所 是全矿供电的总枢纽，担负受电、变电、配电的任务。地面变电所接受电网馈来的35kV或60kV电压，降压以后，把6（10）kV电压分配给矿山的高压用电设备，如主通风机及井下中央变电所等，把660/380V电压分配给地面低压动力及照明设备。地面变电所，如果以35kV受电，则称为35kV变电所；如果以60kV受电，则称为60kV变电所。1地面变电所主接线系统 电源电压从发电厂或矿区变电所的35kV母线上取得，35kV双回路架空线直接将高压引至煤矿地面变电所。变电所两台变压器，将35kV电压降

14、至6（10）kV，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。该系统采用分段母线系统，具有较高的供电可靠性和灵活性。1地面变电所主接线系统 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。 2、位置选择 （1）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。 （2）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。 （3）设在常年主导风向上风侧，避开污染源。 （4）具有适宜的地形和地质条件。 （5）

15、避开危险区和排废场，与铁路距离40m。 （6）交通方便，有扩展空间。3.地面变电所的布置 一般10kV及以下电压等级的配电装置采用户内式成套配电装置；35kV及以上电压的采用户外架构式配电装置。对特殊地区或场合应用时35kV110kV变电所也采用户内式配电装置。 为保证运行时电气设备和人员的安全以及检修维护和搬运的方便，对室内外的配电装置的各个部件，规定了最小的电气绝缘间距。（二）. 井下中央变电所 它是井下供电的枢纽，担负着向井下供电的重要任务。 根据煤矿安全规程的规定，对井下中央变电所和主排水泵房的供电线路，不得少于两回路，当任一回路停止供电时，其余回路也能担负矿井全部负荷。为了保证井下供

16、电的可靠性，由地面变电所引至中央变电所的电缆数目至少应有两条，并分别引自地面变电所的两段6（10）kV母线上。1井下中央变电所的接线 井下中央变电所的高压母线采用单母线分段接线方式，母线段数与井下电缆对应，各段母线通过高压开关联络。正常时联络开关断开，母线采用分列运行方式；当某条下井电缆发生故障退出运行时，母线联络开关合闸，保证对负荷的供电。 水泵是井下中央变电所的重要负荷，应保证其供电可靠，由于水泵总数中已包括备用水泵，因此每台水泵可用一条专用电缆供电。2. 井下中央变电所的位置和硐室布置（1）位置选择 应尽量靠近负荷中心，并根据通风良好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板条件及保安煤柱的位置

17、等因素，综合加以考虑。 一般设在靠近副井的井底车场范围内。井下主变电所的位置示意图1副井井筒；2主井井筒；3井下主（配）变电所；4主水泵房；5井底车场巷道（2）硐室要求 A. 硐室用非燃性材料支护，尺寸取决于硐室内的电气设备的数量、大小及它们之间的通道，并考虑留有20的余地。 B. 硐室长度超过6m时，应在两端各设一出口，一个与井底车场大巷相通，并安有栅栏、防火两用门。另一个与水泵房相连，彼此间应有装栅栏、防火两用门的隔墙。（2）硐室要求 C. 泵房应有单独通至巷道的通路，在通道设向外开的栅栏防火两用门。硐室长超过30m时，应在中间增设一个出口。硐室内温度不应超过35。硐室地面应高出其出口大巷

18、的底板标高0.5m。从硐室出口的防火门起，5m内的巷道采用非可燃性材料支护。（3）设备布置布置原则在进行设备布置时，应将变压器和配电装置分开布置，高、低压配电装置分开布置。分为低瓦斯矿井井下中央变电所设备布置图和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井井下中央变电所设备布置图两种方式。（3）设备布置布置方式。设备和墙壁之间、各设备之间应留有足够的维护与检修通道，完全不需要从两侧或后面维护检修的设备，可互相紧靠和靠墙放置。考虑发展余地，变电所的高压配电设备的备用位置应按设计最大数量的20%考虑，且不少于两台。低压设备的备用回路，也按最多馈出回路数的20%考虑。设备布置方式（一）井下主变电所的布置方式，

19、由井下条件和所采用的高低压配电装置的类型来决定。对于低沼气矿井，高压开关柜台数不太多，且采用矿用一般型手车式（GKFC-1型）、低压开关采用矿用低压配电屏设备时，井下主变电所的布置，采用图示的单列布置形式。当用电负荷较大、高压开关柜台数较多时，高压开关柜也可用双列布置。低沼气矿井接线示意图610kV610kV动动力力变变压压器器采采区区水水泵泵水水泵泵MM整整流流变变压压器器M动动力力变变压压器器采采区区采采区区M水水泵泵整整流流变变压压器器采采区区水水泵泵低沼气矿井井下主变电所设备示意图A-AA-AB-BB-BC-CC-CA AA AB BC C泵泵房房动动力力变变压压器器矿用低压开关柜矿用

20、低压开关柜高压开关柜高压开关柜硅整流器硅整流器B B照明变压器照明变压器设备布置方式（二）对于高沼气、煤与沼气突出的矿井，其井下主变电所采用图示的布置方式。硐室的长度L由下井电缆的条数以及高压隔爆配电箱的型号与台数决定。 图中变电所高压开关柜采用PB2-6或PB2-6GA型隔爆配电箱，低压开关柜采用DW80型隔爆自动馈电开关，高低压设备均为双列布置。高沼气矿井接线示意图MMM进线水泵采区变压器进线变压器采区水泵水泵水泵采区变压器进线高沼气矿井井下主变电所电高沼气矿井井下主变电所电气设备气设备设置示意图设置示意图AAA-AB-BBB泵房4照明变压器2低压隔爆开关1高压隔爆开关3-动力变压器5-隔

21、爆检漏继电器（三）. 采区变电所采区变电所接受中央变电所的高压电能，变换电压，配出高低压电能。1、采区变电所的接线采区变电所的主接线应根据电源进线回路数、负荷大小、变压器台数等因素确定。单电源进线。单电源进线适用于负荷小的工作面、炮采工作面。双电源进线。双电源进线适用于有综采工作面或下山采区有排水泵的采区变电所。变电所每台动力变压器都应装有一个高压配电箱进行控制和保护。变压器采用分列运行，每台变压器的低压侧各装有一个总馈电开关，各变压器形成独立的供电系统。2采区变电所的位置和硐室布置 （1）位置确定原则 位于负荷中心，并保证向采区内最远距离、最大容量设备供电。 一个采区尽量采用一个采区变电所位

22、置。 尽量设在顶底板稳定、无淋水的地点。 通风、运输方便。2采区变电所的位置和硐室布置 为满足上述、项原则，必须选择合适的采区低压供电电压（对炮采工作面，用380/660V电压；对一般机械化工作面，用660V电压；对综合机械化工作面，用1140V电压）。最大容量电动机（采煤机电动机）的最大供电距离见属表1-6所列。采区变电所工作面配电点供电方式 1）供电方式传统方式采区变电所工作面配电点方式这种供电方式以低压向全采区负荷供电，较安全。但由于所用电缆、开关较多，供电系统相对复杂，且电能和电压损失较大。同时低压电缆长，供电容量受限制。一般用于炮采和普通机械化采煤。MMMMMMMMMD DB B1

23、1D DB B2 2井井下下中中央央主主变变电电所所来来T T1 1T T2 2Q QA A1 1Q QA A5 5Q QA A6 6S SH H2 2Q QA A2 2Q QA A3 3Q QA A4 4S SH H1 1T T3 3Q QA A8 8S SM M4 4S SH H3 3T T5 5煤煤电电钻钻输输送送机机头头Q QA A7 7S SM M1 1S SM M2 2S SM M3 3S SM M4 4T T4 4煤煤电电钻钻回回柱柱绞绞车车输输送送机机尾尾采采煤煤机机Q QA A9 9S SM M5 5S SM M6 6S SM M7 7顺顺槽槽输输送送机机线线上上山山绞绞车车

24、掘掘进进配配电电点点采采区区变变电电所所回回风风巷巷配配电电点点运运输输顺顺槽槽配配电电点点采采区区变变电电所所工工作作面面配配电电点点供供电电方方式式DBDB：高压配电箱：高压配电箱QAQA：自动馈电开关：自动馈电开关SMSM：磁力起动器：磁力起动器SHSH：手动起动器：手动起动器采区变电所移动变电站工作面配电点方式 综采矿井常用方式：6kV采区变电所移动变电站工作面配电点方式 优点： （1）与传统方式相比，由高压直接深入工作面，简化了低压供电系统，缩短了低压供电距离，减少了电能损耗，保证了电压质量，可满足正常运转和启动的需要。系统简单，电网安全可靠程度增加，同时减少了电缆截面和低压开关数量

25、。 采区变电所移动变电站工作面配电点方式 （2）采用了干式变压器，提高了采区供电的防爆性能，利于安全，便于检修。（3）移动变电站可根据需要移动或固定，不需建造变电所硐室。DB1 DB2 DB3QAMSMSMSMSHQMQASMSMSHQASMSMSMSHQASMSMSHSMSMMMMMMMMMMMMMMMMM6kV由井下主变来PS1PS2PS3采煤机液压泵转载机水泵小绞车输送机头照明煤电钻变皮带输送机皮带输送机水泵小绞车水泵照明变照明煤电钻变回柱绞车小绞车输送机尾缺点：（1）6kV高压直接送入采区动作面附近，且低压侧电压为1140V，对安全不利。（2）采用了移动变电站，需要拓宽巷道，铺设轨道。

26、同时因地质条件的不同，使移动变电站的安装、运输和维护受到空间的限制。采区变电所位置确定（1）位于负荷中心，并保证向采区内最远距离、最大容量负荷供电；（2）一个采区尽量采用一个采区变电所；（3）尽量设在顶底板稳定，无淋水地点；（4）通风、运输方便。（2）硐室要求 采区变电所的防水、防火、通风等安全措施与中央变电所相同。采区变电所设备的变压器可与配电设备布置在同一硐室内；变电所的高、低压设备应分开布置；检漏继电器放置在固定于硐室墙壁的支架上。各设备之间、设备与墙壁之间均应留有维护和检修通道，不从侧面和背后检修的设备可不留通道。 采区变电所设备布置图AA-AA检漏继电器隔爆自动开关高压配电箱矿用变压器隔爆手动启动器照明变（四）. 工作面配电点 1）工作面配电点的设置 工作面配电点接受由采区变电所或移动变电站送来的低压电能，通过控制开关、磁力启动器，用软电缆向回采或掘进工作面的设备供电。并利用干式变压器或煤电钻变压器综合装置，将电压降为127V，向电钻、照明和通信设备供电。 由于经常需要随工作面移动搬迁，一般不设专用硐室。回采工作面配电点常设在邻近的运输平巷内，距工作面5070m。非沼气煤