矿山供电重点

1、主要内容:n 供配电系统和电力系统的基本知识n 工厂电力负荷的计算n 短路电流的计算n 电气主接线及电气主设备n 二次回路n 防雷与接地一、1、电力系统的额定电压，是指系统正常运行时，能获得最佳技术性能及最好经济效果的电压（额定电压一般指线电压）。分级的原因：1）、输出视在功率一定时，U越高，I越小，对导线的投资越小；但对绝缘要求越高。因此，有一最佳值存在2）、考虑实际情况（安全性等）主要分级：220V；380V；3KV；6KV；10KV；35KV；110KV；220KV；500KV2、变压器 变压器的一次绕组（接受功率）：当与发电机直接相连时，与发电机额定电压相等；当与电网相连时，额定电压与

2、电网额定电压相等。 变压器的二次绕组（输出功率）：当与用户直接相连时，比用电设备额定电压高5%，当不与用户直接相连时，比用电设备额定电压高10%（主要考虑变压器满载功率损耗及长距离输送电损耗）3、电力系统中性点运行方式电力系统中性点:星型连接的变压器或发电机的中性点。电力系统的中性点运行方式是一个综合问题，它对系统发生单相接地故障具有较大影响，从而对电压等级的选择、单相接地电流的保护、对系统绝缘水平的要求等都产生较大影响。电力系统中性点有三种运行方式：1）中性点直接接地（500KV、220KV、110KV、380V、220V)2）中性点不接地（310KV）3）中性点经消弧线圈接地1）为大电流接

3、地系统2）3）为小电流接地系统中性点不接地系统总结：u 中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍 u 单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的三倍u 中性点对地电压为相电压u 线电压依然对称 中性点不接地系统应用范围：仅用于单相接地时电容电流不大的电网310KV电网中，单相接地分布电容电流30A3560KV电网中，单相接地分布电容电流10A4、电能的质量指标n 电压 1电压偏差： 2电压波动：n 频率 我国规定，电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏差不得超过0.5Hz，容量大于3000MW的用户，频率偏差不得超过0.2Hz。n 电压波形 电

4、压波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。5、供配电系统的组成：电源系统：外部供电系统变配电系统：总降压变电所、高压配电所、低压变电所、高压配电线路、低压配电线路。二、1、电力负荷计算的目的电力负荷的计算是对供配电系统进行设计的一个必不可少的环节，是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等设备的基础，是保障供配电系统安全可靠性的重要依据。负荷计算的目的： 工厂用电设备工作时，实际负荷不等于设备的额定负荷，如果用额定容量设计会造成大量浪费。电力负荷（electric power load)：指用电设备需要的电功率。负荷的本质是功率、负载的本质是消耗电能的用电设备。电力负荷：有功负荷：

5、实际消耗的功率无功负荷：储能元件与电源间的能量交换2、负荷分级按供电可靠性要求，负荷可分为： 一级负荷：停电将造成巨大损失，包括生命、财产损失。由两个独立电源供电。 二级负荷：停电将造成较大财产损失。双回路供电，可能来自同一电源。 三级负荷：单回路供电。 3、负荷曲线（load curve）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。 负荷曲线反映了用户的用电特点和规律。 负荷曲线可帮助设计人员获取资料，有助于设计分析； 负荷曲线可帮助运行人员合理、有计划安排用户，从而降低负荷高峰，填补低谷。4

6、、负荷曲线的特点 电力负荷不等于额定功率，而是实际消耗的功率； 负荷曲线是有规律的 按负荷的功率性质分： 可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线； 按所表示的负荷变动的时间分： 可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。 日负荷曲线可分为夏季日负荷曲线和冬季日 负荷曲线5、日有功负荷曲线的绘制： 6、年有功负荷曲线的绘制：7、日负荷曲线和年负荷曲线的区别：日负荷曲线按时间先后顺序绘制；年负荷曲线按负荷的大小和累计时间绘制。8、负荷计算的意义和目的：负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。 计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电

7、线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。 正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。9、用电设备额定容量的确定用电设备的工作方式 用电设备按其工作方式可分为三种： （1）连续运行工作制（长期工作制） （2）短时运行工作制（短暂工作制） （3）断续运行工作制（重复短暂工作制） 将各种用电设备的额定功率换算成同一标准工作条件下的“额定功率”，称为设备容量。用Pe表示。10、需用系数法计算负荷1）、需要系数用系数是一个综合系数，表征了用电设备投入使用时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组的功率之比。需要系数考虑了以下的主要因素：K

8、同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；KL负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；wl线路供电效率；用电设备组在实际运行功率时的平均效率。2）、单个用电设备组的计算负荷（1）有功计算负荷：Pca=KdPe Kd用电设备组的需要系数； Pe用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。（2）无功计算负荷：Qca=Pcatanjwm（3）视在计算负荷：计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备。例：某企业有一组用电设备，共有电压为380V的电动机39台，其中3台10KW，8台4K

9、W，18台3KW，10台1.5KW。用需用系数法求该设备的计算负荷。 该用电设备为连续工作制，Pe=Pn。 Pe=10x3+8x4+18x3+10x1.5=131KW 查表得：Kd=0.2 cosa=0.5 tana=1.73 Pc=KdxPe=0.2x131=26.2KW Qc=Pcxtana=26.2x1.73=45.3KVar Sc=sqrt(PcxPc+QcxQc)=52.3KW3）、当Kd值有一定变动范围时，取值要作具体分析。如台数多时，一般取用较小值，台数少时取用较大值；设备使用率高时，取用较大值，使用率低时取用较小值。当一条线路内的用电设备的台数较小（n3台）时，一般是将用电设备

10、额定容量的总和作为计算负荷，或者采用较大的Kd值(0.851)。需用系数是一个长期经验数据，当设备台数较多、总容量够大时，并且没有特殊的大型用电设备时，表中查出的值才较为准确。但如果计算的组别中含有大型用电设备时，则需用二项式法确定计算负荷。例：一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW；另接通风机3台共5kW；电葫芦4个共6kW（FCN =40%）试求计算负荷。 解：电动机组： 查表可得Kd=0.160.2（取0.2），cosj=0.5， tanj=1.73，因此 Pca(1)=KdPe=0.250 =10(kW) Qca(1)= P ca(1)tanjwm=101.

11、73=17.3 (kvar) Sca(1)= P ca(1)/cosjwm=10/0.5=20(kVA)通风机组： 查附录表3可得Kd=0.70.8（取0.8），cosj=0.8，tanj=0.75，因此Pca(2)=KdPe=0.85 =4(kW)Qca(2)= P ca(2)tanjwm=40.75=3 (kvar)Sca(2)= P ca(2)/cosjwm=4/0.8=5(kVA)电葫芦： 由于是单台设备，可取Kd=1，查表可得cosj=0.5，tanj=1.73，因此电葫芦： Pca(3)= Pe=3.79 =3.79(kW) Qca(3)= Pca(3)tanjwm=3.791.7

12、3= 6.56(kvar) Sca(3)= Pca(3)/cosjwm=3.79/0.5=7.58(kVA) 取同时系数为0.9，因此总计算负荷为 Pca()Pca=0.9（10+4+3.79）=16.01(KW) Qca()Qca=0.9（17.3+3+6.56）=24.17(KVar)11、尖峰电流的计算 尖峰电流： 单台或多台设备持续1-2S的短时最大负荷电流。用Ipk表征。尖峰电流产生的原因： 主要由大容量电动机的启动、电压的波动等原因造成。计算尖峰电流的目的： 选择熔断器、继电保护装置。三、1、电气主接线的基本概念企业供电系统：1）外部供电电源（35KV）2）内部供电系统：包括总降压

13、变电所（35KV10/6KV)、总配电所、下级变电所、下级配电所、高低压配电网络、各种用电设备。变电所和配电所的区别： 变电所的功能包括受电、变电、配电 配电所的功能包括受电、配电2、电气接线图： 描述主要电气设备间的电气联系的示意图，包括一次接线图和二次接线图。 电气接线图犹如人的骨骼，描绘了供电系统的供配电系统结构，对整个系统具有重大影响。3、一次接线（电气主接线、一次回路）： 将各主要电气设备按一定顺序连接而成的接受、传输和分配电能的总电路。规定： 一般用单线表示对称的三相，特殊时标出三相。一次设备： 一次接线中所有的电气设备。 一次设备包括：变换设备：变压器、互感器控制设备：高低压开关

14、、断路器保护设备：熔断器、避雷器补偿设备：并联电容器成套设备：高低压开关柜、照明配电箱配电线路：母线、电缆、架空线路4、二次接线（二次回路）： 用来测量、控制、信号指示、保护、自动调节一次设备运行的电路，主要为一次回路服务，并不直接参与电能的输送、分配。二次设备： 二次回路中所有的电气设备，包括仪表、测量元件、继电器等。注意： 一次设备和二次设备通过互感器连接，但一般将互感器归属于一次设备。 5、供电电压： 供配电系统从电力系统取得的电源电压。（电源进线的电压等级）供电电压等级的确定考虑三个因素：电力部门提供的电源电压企业负荷的大小及距离电源线路的远近企业内部大型设备的额定电压注意： 一般情况

15、下，大中型企业采用35KV/110KV电压等级，中小型企业采用10KV/6KV电压。6、变电所的分类：总降压变电所 地面变电所车间变电所 中央变电所独立变电所 采区变电所车间变电所作用：10KV/6KV380V/220V，供给用电设备设置：车间附设变电所，优点是占用空间小车间内变电所，处于负荷中心，损耗较小。变压器（transformer）：是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电、供电、配电或用电的需要。变压器分类：按相数分类：有三相变压器和单相变压器。按绕组导电材料分类：有铜绕组变压器和铝绕组变压器。按绝缘介质分类：有油浸式变压器和干式变压器7、

16、变压器的额定容量在标准规定的环境温度下和使用年限内，所能连续输出的最大视在功率。变压器的实际容量计算：一般规定，如变压器安装地点的年平均温度不等于时，则温度每升高，容量减少，每降低，则升高。变压器的实际容量计算：对于室内变压器，由于其温度一般要高出室外8左右，可采用下列公式计算其实际容量8、变电所电气主接线：安全性 必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。可靠性 能满足各级用电负荷供电可靠性要求。灵活性 主接线应在安全、可靠的前提下，力求接线简单运行灵活，应能适应各种可能的运行方式的要求。经济性 在满足以上要求的条件下，力求达到最少的一次投资与最低的年运行费用最低。9、倒

17、闸操作： 当电气主接线从一种运行状态转换到另一种运行状态时，需要按照一定顺序对隔离开关和断路器进行接通和断开的操作。原则： 送电时，先合隔离开关，后合断路器； 停电时，先分断断路器，后分断隔离开关。 。10、隔离开关（QS）和断路器（QF）的区别：隔离开关： 起电气隔离作用，具有明显的断开点，不具灭弧装置，不能带负荷操作。断路器： 不具明显的断开点，具有灭弧装置，能带负荷操作。两者一般配合使用。11、供配电网络的接线方式：电源端向负荷端输送电能时采用的接线方式。供配电网络接线方式：放射式、树干式、环形式四、1、无穷大容量系统三相短路的暂态过程 无穷大容量系统（无穷大系统）端电压恒定无内阻抗容量

18、无限大无穷大容量只是一个相对概念，指电源系统的容量相对于用户容量大得多，在发生三相短路时电源系统的阻抗远远小于短路回路的总阻抗，以致无论用户负荷如何变化甚至发生短路，系统的母线电压都能基本维持不变。在工程计算中，当电源系统的阻抗不大于短路回路总阻抗的5%10%，或者电源系统的容量超过用户容量的50倍时，可将其视为无穷大容量电源系统。 2、短路电流的热效应 因为短路以后继电保护装置很快动作，切除故障，因此短路持续时间很短，短路电流产生的大量热量来不及散发到周围介质中，可以认为全部热量被导体吸收，用来使导体的温度升高。 常用的不同金属导体材料均有规定的短时发热最高允许温度。 热稳定校验实质上就是比

19、较短路后导体的最高发热温度与其短时发热的最高允许温度，若前者不超过后者则该设备热稳定性满足要求，否则不满足要求。3、假想时间 在工程计算中常常用短路电流的稳态值代替实际的短路电流来计算Qk，假定一个时间tima，称为假想时间，短路电流稳态值在内产生的热量与实际短路电流在短路持续时间内所产生的热量相等。五、1、电弧的基本知识电弧的危害：延长了切断时间；温度高，易烧坏电气设备，严重时可发生火灾；弧光会影响人的视力。电弧的熄灭去游离。游离 去游离，电弧增强。游离、去游离平衡，电弧维持。游离去游离，电弧熄灭。去游离形式：复合、扩散。4、长弧切短法5、狭缝灭弧法6、粗弧分细灭弧法（改善散热条件、降温）。

20、7、真空灭弧法8、特殊气体灭弧法对电气设备触头的基本要求：1、满足正常负荷的发热要求，需要附加特殊材料；2、具有足够的机械强度；3、具有足够的动稳定度和热稳定度；4、具有足够的断流能力2、高压断路器作用：n 正常运行时，能够通断正常负荷电流；n 系统故障时，能配合继电保护装置，切除故障电路（一般与继电保护装置配合使用）。特点：n 具有较完善的灭弧装置。断流能力强。 高压断路器分类:n 少油断路器n 真空断路器n SF6（六氟化硫）断路器1）少油断路器：n 以绝缘油（变压器油）作为灭弧介质。绝缘油一方面起灭弧作用，另一方面起静、动触点间的绝缘作用。其缺点是熄弧时间长，重合性能差。n 优点：n 重

21、量轻、体积小、节约油、价格低；n 缺点：n 不能频繁操作，主要用于635KV的室内配电装置。3、高压隔离开关作用： 隔离电源。便于工作人员检修。 切断小电流。 防止反方向送电（对双回路电源供电而言）。分类： 户外式 户内式 运行中需注意的问题： 合闸时，静、动触头接触要紧密； 分闸时，静、动触头距离远； 绝缘子保持清洁； 操作时，要严格按操作顺序执行。3、高压负荷开关作用： 有简单灭弧装置，可通断负荷电流和过负荷电流，但不能通断短路电流； 有明显断开点； 与熔断器配合使用，可完成断路器的功能。特点：静触头有气囊，有吹弧灭弧作用。注意事项： 定期检查灭弧腔的完好情况； 分闸时张开角大于58； 合

22、闸时接触良好； 绝缘子和操作杆保持清洁； 垂直安装，分闸加速弹簧不能拆除。4、高压熔断器定义： 熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器。作用： 广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护。分类：户外式户内式5、互感器互感器： 是一种特殊的变压器，用于一次回路与二次回路间的联络，属于一次设备。分类：电压互感器电流互感器作用：变换：将一次回路中的大电流、高电压,变为小电流、低电压供二次设备使用使测量仪表标准化、小型化隔离：使二次设备与一次侧电气隔离，保证设备和人身安全6、高压电流互感器电流互感器: 将主回路的大电流变换成小电流，供计量和继电保

23、护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A。特点：一次绕组串接于一次回路，匝数少、阻抗小，其一次侧电流由负荷电流决定；二次侧所接表计阻抗小；使用时二次侧严禁开路电流互感器的使用注意事项：电流互感器二次侧不允许开路；电流互感器二次侧必须一点接地；注意电流互感器二次绕组的极性。7、高压电压互感器电压互感器： 由两个或者三个互相绝缘的线圈绕在同一个铁芯上构成的，二次侧额定电压为100V。 特点：一次绕组并接于一次回路，阻抗大，其一次侧电压由母线电压决定；二次侧所接表计阻抗大；使用时二次侧严禁短路。电压互感器的使用注意事项：电压互感器在使用时，二次侧不能短路；为了安全起见，电压互感器二次侧必须有一

24、端接地。8、母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择母线的选择母线材料和类型选择 母线的材料有铜和铝。母线的截面形状有矩形、槽形和管形。三相母线有水平布置和垂直布置两种布置方式，有立放和平放放置方式。支柱绝缘子与穿墙套管的选择 支柱绝缘子与穿墙套管的选择方法分别为：（1）对支柱绝缘子，按额定电压条件选择，校验短路时动稳定性。 （2）穿墙套管按额定电压和额定电流条件选择，校验短路时热稳定性和动稳定性。 （3）母线型穿墙套管不需按额定电流条件选择，只需保证套管与母线的尺寸相配合。9、矿用电气设备矿用电气设备的特点井下环境：空间狭窄、冒顶、片帮、涌水、淋水、潮湿、瓦斯、煤电、负荷变大等。 矿用电气设备的特点：

25、适应于在井下环境工作。 瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的条件及预防瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的条件：1）浓度 2）高温热源预防方法：1）降低浓度、通风洒水 2）限制高温热源 防爆原理 隔爆外壳： 1）耐爆性能；2）隔爆结合面。本质安全型电路 1）本质安全型电路。 2）引爆瓦斯最小能量：0.28mJ。 3）火花能量：0.02mJ。 4）限制火花能量的主要方法。 5）应用：低电压、小电流。 6）特点：体积小、重量轻、安全可靠等。矿用电气设备的类型矿用一般型（标志符号为“KY”） 应用（非防爆设备）在无瓦斯、煤尘场所。 矿用防爆型（标志符号为“Ex”） 类型：防爆型电气设备、安全型电气设备、本质安全型电气设备、防爆

26、本质安全型电气设备等。 矿用高压配电箱是将高压隔离开关、高压断路器、互感器、测量仪表以及保护装置组装在封闭外壳内的一种成套配电装置，用于接受和分配高压电能，控制和保护高压线路或高压电气设备。矿用低压自动馈电开关是将隔离开关、断路器、保护装置组装在隔爆外壳内的一种成套配电装置，用于接受和分配低压电能、控制和保护低压线路。六、1、二次回路变电所二次回路用于保障一次回路正确、安全、可靠运行所必备的系统。本章主要介绍继电器相关知识、高压断路器控制回路及中央信号回路。2、继电器3、电磁继电器（一）电磁继电器（electromagnetic relay)是利用电磁力使触点具有开闭功能的装置的总称。当它的电

27、磁线圈中有电流流过时就会产生电磁场，利用电磁力来吸引可动铁片从而使联动机构进行开和闭。4、时间继电器 继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器称为时间继电器。 对于电磁式时间继电器，当电磁线圈通电或断电后，经一段时间，延时触都头状态才发生变化，即延时触头才动作。 分类：空气式、电动式、晶体管式及直流电磁式等几大类。 延时方式：通电延时和断电延时两种。5、热继电器n 热继电器的测量元件通常采用双金属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属碾压而成。主动层采用膨胀系数较高的铁镍铬合金，被动层采用膨胀系数很小的铁镍合金。当双金属片受热后将向被动层方向弯曲，当弯曲到一定程度时，通过动作机构使

28、触点动作。如下图所示，（a）图是热继电器的结构中感受部分的示意图，（b）图为图文符号。n 在图（a）中发热元件2通电发热后，主双金属片1受热向左弯曲，推动导板3向左推动执行机构发生一定的运动。电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机构发生跃变，即触点发生动作从而切断主电路。 6、二次回路的概念一次设备(也称主设备)是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送、分配电能的电气设备。二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备。一次回路指一次设备及其相互连接的回路 (又称主回路或主系统或主电路)。二次回路指二次设备及其相互连接的回路。 7、二次回路作用：二次回路是电

29、力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，它是发电厂和变电站中不可缺少的重要组成部分。 8、二次回路的内容 控制回路 信号回路 测量回路 调节回路 继电保护及自动装置回路 操作电源系统9、七、1、继电保护继电保护是供配电系统二次回路的重要组成部分，其作用是防止因短路故障或设备运行造成电气设备或供配电系统损坏，提高供电可靠性，是供电设计的主要内容。主要讲述继电保护的基本知识和理论、电气设备的继电保护相关内容。概念：继电保护装置是能反应供电系统中的电气设备发生故障或不正常工作状态，并能动作于断路器跳闸或启动信号装置发出预报信号的一种自动装置。继电保护的任务：u 自动地、迅速地、有选择性地将故障

30、元件从供电系统切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电；u 能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号 ；u 继电保护装置与供电系统的自动装置(如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等)配合，可以大大缩短事故停电时间，从而提高供电系统的运行可靠性。2、1）继电保护的基本原理2）对继电保护的基本要求 选择性当供电系统发生短路故障时，继电保护装置动作，只切除故障元件，并使停电范围最小，以减小故障停电造成的损失。保护装置这种能挑选故障元件的能力称为保护的选择性。 速动性为了减小由于故障引起的损失，减少用户在故障时低电压下的工作时间，以及提高电力系统运行的稳定性，要求继电保护在发生故障

31、时尽快动作将故障切除。注意：必须在满足选择性的基础上 灵敏性指在保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置的反应能力。继电保护装置的灵敏性以灵敏系数KS来衡量。可靠性继电保护装置在其所规定的保护范围内发生故障或不正常工作时，一定要准确动作，即不能拒动；不属其保护范围的故障或不正常工作时，一定不要动作，即不能误动。另外：还要考虑经济性目标：技术上安全可靠，经济上合理3、反时限过电流速断保护工作原理反时限过电流保护是动作时限与被保护线路中电流大小有关的一种保护。当电流大时，保护的动作时限短，而电流小时动作时限长。特点：为一种不带时限的过电流保护，相当于去掉了时间继电器；短路电流越大，动作时间越短，起到了很好的短路电流保护作用。4、定时限过电流保护工作