中国矿大版矿山电工学课件第一章 矿山供电系统和负荷

主要学习内容CH1矿山供电系统和负荷CH2矿山供电系统故障分析CH3矿井电网三大保护CH4矿山供电系统设备及选择CH5矿山电气设备的控制主要参考书1.矿山电工学

唐轶等编中国矿业大学出版社2011.22.矿山电工学

赖昌干等编煤炭工业出版社1991.113.工矿企业供电

张学成等编煤炭工业出版社2005.5CH1矿山供电系统和负荷学习要求1.一般掌握：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额定电压的确定、矿山电力负荷及计算、矿用变压器的选择。2.熟练掌握：电力负荷分级及对供电系统的要求、供电系统的连接方式、矿山供电系统。第一节电力系统概述一电力系统二电力系统的额定电压三电力负荷对供电的基本要求及分级

一、电力系统电力系统的概念：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一个发电、输电、变电、配电和用电的整体

。图1一个简单的电力系统典型电力系统图交流发电机(G)电力变压器(T)断路器(QF)隔离开关(QS)熔断器(FU)刀开关(QK)熔断断式式开开关关(Q)负荷荷开开关关(Q)电流流互互感感器器(TA)电压压互互感感器器(TV)阀型型避避雷雷器器(F)电抗抗器器(L)电容容器器(C)线路路、、母母线线(W)电缆缆及及终终端端(X)2.电电力力系系统统的的主主要要环环节节（（1））（1）发电厂（站站）：指将将其他形式的的能量转换成成电能的场所所。一般根据所使使用的能源的的不同，将电电厂分为火力力发电厂、水水力发电站、、核电站、潮潮汐电站、风风力发电站等等。2.电力系系统的主要环环节（2）（2）变电所：是汇集电能、、变换电压的的中间环节，，它由各种电电力变压器和和配电设备组组成。按用途分：升升（降）压压变电所、联联络变电所、、工矿企业变变电所、农村村变电所、整整流变电所等等。按地位分：枢枢纽变电所、、穿越变电所所、终端变电电所。按供电范围分分：区域（一一次）变电所所、地区（二二次）变电所所。2.电力系统统的主要环节节（3）（3）电力网：是是指在电力系系统中，变电电所与各种不不同电压的电电力线路组成成的网。是电电力系统的重重要组成部分分，担负着输输送、变换和和分配电能的的任务。根据电压等级级的不同，电电力网可分为为：低压电网网：1.2kV及以下高压电网网：3kV~330kV超高压电网：：330kV~1000kV特高压电网：：1000kV以上二、电力系统统的额定电压压（1）1.额定电压：是是指发电机、、变压器和电电气设备等在在正常运行时时具有最大经经济效益时的的电压。2.额定电压等级级：由国家规规定的各种标标准额定电压压。作用：便于各种电力力设备生产制制造标准化和和系列化。第一章直流单相交流三相交流受电设备供电设备受电设备供电设备受电设备供电设备1.51.5

22

33

6666

12121212

24242424

363636363636

424242424848

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7272

100100100100110115127133127133220230220230220/380230/400400*440400*460

380/660400/690800*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33.15

66.36.91010.511.535

40.560

69110

126220

252330

363500

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--表1--3（（线电压，kV)二、电力系统统的额定电压压（2）电气设备额定定电压的确定定我国国家标准准规定：一般般供电设备的额额定电压应高高出系统和用用电设备的额额定电压的5％，用以补偿正常常负荷时线路路上的电压损损失，使设备备获得近似额额定的电压。。受电设备的额额定电压与系系统额定电压压相对应。二、电力系统统的额定电压压（2）3.电气设备额定定电压的确定定(1)确定电气设备备额定电压的的一般规律：：A.发电机：额定电压VGN=1.05××系统额定电压压（VN）B.变压器：受电侧额定电电压VTN1①与发电机相连连时，VTN1=VGN②与线路（系统统）相连时，，VTN1=VN3.电气设备额定定电压的确定定(2)B.变压器输出侧额定电电压VTN2①与35kV及以上线路相相连VTN2=1.1×VN②与35kV以下线路相连连，但变压器器的短路电压压百分比VS%>7.5%，或连接长线线路时VTN2=1.1×VN③其他情况VTN2=1.05×VN3.电气设备额定定电压的确定定(3)C.系统额定电压压与设备额定定电压系统VN=用电设备VN系统额定电压压和设备额定定电压值根据据表1---2、1---3确定．下面举例说明明电力系统中中电气设备额额定电压的确确定方法.请根据下面系系统图已知参参数确定各电电气元件的额额定电压.6.3kV6.3/363/121kV110/10.5kV330/38.5kV6/0.4kV4.煤矿常用电压压等级及应用用范围36V及以下：井下下电气设备控控制及局部照照明127V：井下下照明明及手手持式式电钻钻220V：矿井井地面面照明明250V(DC)：电机机车380V：小型型矿井井井下下使用用500V(DC)：井下下电机机车660V：井下下低压压动力力750V(DC)：露天天煤矿矿工业业电机机车1140V：井下下综采采动力力1500V(DC)：露天天煤矿矿工业业电机机车6kV:井上、、下高高压电电机及及配电电电压压10kV：特大大型矿矿井井井上、、下高高压电电机及及配电电电压压35、60、110kV：矿区区受电电电压压或配配电电电压三、电电力负负荷对对供电电的基基本要要求及及分级级供电系系统是是煤矿矿生产产的主主要环环节。。它由由各种种电气气设备备及配配电线线路按按一定定接线线方式式组成成。供电系系统的的作用用就是是从电电力系系统获获取高高压电电能，，通过过变换换、分分配、、输送送将电电能安安全、、可靠靠地送送到各各种不不同的的动力力设备备上，，以满满足煤煤矿现现代化化生产产的要要求。。（一））、电电力负负荷对对供电电的基基本要要求1）保证证供电电的安安全性性；2）保证证供电电的可可靠性性；3）保证证电能能的良良好质质量；；4）保证证供电电系统统的技技术经经济合合理。。1）供供电的的安全全性安全性性：*指在在电能能的供供应、、分配配和使使用中中不应应发生生人身身触电电伤亡亡事故故和设设备毁毁坏事事故。。人身触触电伤伤亡：：触电电保护护、架架线选选择等等设备毁毁坏：：继电电保护护、结结线方方式、、接地地保护护等对煤矿矿生产产的含含煤尘尘、瓦瓦斯、、高湿湿度等等特殊殊环境境，为为确保保供电电安全全，还还必须须采取取防触触电、、防潮潮、防防爆、、抗磨磨损等等措施施，正正确选选择设设备、、确定定供电电系统统方案案，并并加强强保护护措施施，经经常进进行检检修。。2）供供电的的可靠靠性可靠性性：指指应满满足用用电户户对供供电的的连续续性要要求。。即供供电的的不间间断性性。煤矿供供电（（尤其其是井井下））绝对对可靠靠，即即无论论在任任何情情况下下，都都必须须保证证能提提供一一部分分电能能，保保证人人身与与设备备不受受危害害。电力负负荷是是决定定电力力系统统规划划、设设计、、运行行及发发电、、送电电、变变电布布局的的主要要依据据，按用户户的重重要性性和中中断供供电对对人身身安全全或在在经济济等方方面所所造成成的损损失和和影响响程度度分为为三级级。电力负负荷分分级及及对供供电结结线的的要求求电力负负荷的的分级级：根据不不同负负荷对供电电可靠靠性的的要求求分三级。一级负荷：采用两个独独立电源的双双回路）供电电。二级负荷：采采用两回线路路供电。三级负荷：不属于一、二二级负荷的所所有用电设备备，对供电无无特殊要求，，一般采用单单一回路供电电。1）、一级负负荷对突然中断供供电将造成生生命危害、导导致重大设备备破坏且难以以修复、打乱乱复杂生产过过程并使大量量产品报废，，给国民经济济造成重大损损失的负荷为为一级负荷。。如矿井的通风风、排水、提提升（载人））等负荷。对属于一级负负荷的设备，，为使其可靠靠运行，必须须采用完全备备用系统供电电，即采用两两个独立电源源的双回路供供电。独立电源：指不受其他他电源故障影影响或干扰的的电源。如分段母线的的电源来自不不同发电机，，且其输变配配各环节为分分列运行的。。或母线之间无无联系，或有有联系，但当当其中一个故故障时其联系系会自动断开开，不影响其其他供电的。。2）、二级负负荷指突然中断供供电时将造成成大量减产，，产生大量废废品，大量原原材料报废，，使工业企业业内部交通生生产停顿的负负荷为二级负负荷。如矿井的地面面空压机、提提升运输运设设备、井底车车场的整流设设备等。3）、三级负负荷凡中断供电不不会在经济上上或其他方面面造成较大影影响者，为三三级负荷。负荷有：机械械修理厂、生生活福利设施施等。此类负负荷一般对供供电可靠性无无特殊要求，，不需要备用用电源和设备备,一般采用无备备用系统结线线方式。3）保证电能能的良好质量量电能质量：*主要指满足足用电户对电电压和频率质质量的要求，，也包括电压压波形。即要要求电压幅值和频率保持在一定允允许范围内，，并使波形畸变不超过允许值值。电压幅值允许许变化范围：：线路额定电压电压允许变化范围35kV及以上±5%VN10kV及以下±7%VN低压照明+5%VN～－10%VN3）保证良好好的电能质量量频率变化范围围一般为50±0.2Hz电压和频率超超出允许范围围的危害：影影响电力系统统的稳定运行行，设备运行行及出力恶化化，生产质量量受到较大影影响。波形畸变：交交流电压波形形畸变，表示示电网含有高高次谐波，谐谐波含量过高高，会使继电电保护、自动动装置、计算算机等不能正正常工作，所所以一般波形畸变变不允许超过过5%。4）技术经济济合理技术经济合理理：*指供电系系统在满足用用电户对用电电的安全性、、可靠性、电电能质量要求求的前提下，，供电系统的的投资要尽量量少、运行费费用尽量低。。包括使供电电系统建设成成本降低、提提高设备运行行效率，降低低损耗，使系系统有较好的的运行效益。。应该在满足用用电负荷对供供电的前3个技术要求的的条件下尽量量使供电系统统设计技术经经济合理。第二节矿矿山供电系统统一、供电系统接线线方式二、矿井供电电系统三、矿井各级级变电所及配配电点一、供电系统统结线方式（（1）基本概念供电系统结线线：是指由各种电电气设备及其其联接线构成成的电路，其其功能是汇集集和分配电能能。结线方式按布布置方式分：放射式、干线线式、环式、双电源源（独立）供供电式按运行方式分分：开式网络、闭式网络按可靠性分：无备用网络、有备用网络（一）、供电电电源系统结结线1）放射式（1）单回放射式式：是在上一级降降压站（变电电所）的馈出出母线上引出出多条回路，，直接向下级级降压站（变变电所）或用用电设备供电电。各条引出出线之间无联联系，其沿线线不分支接其其他负荷。系系统简单、运运行维护方便便；缺点是使使用的开关、、线路多，供供电可靠性差差。（2）双回路放射射式单电源双回路路：从一段母母线上并列引引出两回线路路，每回线路路有单独的开开关控制。适适用二级负荷荷。供电可靠靠性高，运行行可采用并列列运行，也可可一路运行一一路备用，运运行灵活。（2）双回路放射射式双电源双回路路：是在上级变电电所设置2套电源,分别接在不同同的母线上，，向下级变电电站或用电设设备供电。当当任一路电源源或线路发生生故障时，可可通过另一路路电源或线路路向负载供电电。由于这种种接线从电源源到负载都是是双套设备投投入工作，并并且互为备用用，所以供电电可靠性高，，适用于容量量较大的一、、二级负荷。。但所用设备备多、用线长长、投资大，，若负荷不大大时将造成有有色金属材料料的浪费。（2）双回路放射射式2、干线式供供电直接联络式：：从一路高压配配电干线上直直接引出分支支线向用户供供电，分支线线一般不超过过5，且配电变压压器容量不超超过3000kVA。一般适用于架架空线上对三三级负荷分散散用户供电，，也可用于井井下电缆线路路对多台顺槽槽输送机供电电。优点：回路少少，高压配电电装置数量减减少、造价低低。缺点：当公用用干线故障全全部断电，可可靠性较差。。（1）直接树树干式接线方方式（2）串联型型树干式接线线为提高干式接接线的可靠性性，各用户采采用进、出线线均装隔离开开关的方式引引接分支线，，形成串联型型树干式接线线，也称为链链串型树干式式接线。这种接线又分分为单回路树树干式和双回回路树干式2种。①单回路树干式式接线这种接线在每每个用户的进进、出线上均均装有隔离开开关QS。当干线上N点发生故障时时，干线总开开关QF将跳闸。备用干线的干干绕式接线方方式为提高单回路路树干式接线线方式的可靠靠性，可采用用备用干线的的方式供电。。当干线上任任一处或任一一干线发生故故障或需要检检修时，可通通过开关切换换由备用干线线从另一侧供供电，从而进进一步缩小停停电范围。②双回路树干式式接线是每个用户或或用电设备分分别从2条干线上引入入电源，当任任一条干线出出现故障或需需要检修时，，可用另一干干线恢复供电电。所以这种种接线供电可可靠性较高，，可向二、三三级负荷供电电。3、环状式接接线适用于电源对对矿区用户相相对位置居中中或较远，而而用户间距较较近，且负荷荷相差不太悬悬殊的供电。。供电可靠性性高，运行、、保护整定困困难。这种种接接线线一一般般是是在在同同电电压压之之间间的的变变电电所所构构成成环环形形，，每每个个变变电电所所都都有有两两路路进进线线，，当当其其中中一一路路发发生生故故障障时时，，可可由由另另一一路路线线路路供供电电，，因因而而具具有有可可靠靠性性高高、、运运行行灵灵活活的的特特点点，，适适用用于于一一、、二二级级负负荷荷的的供供电电系系统统。。但但环环形形供供电电线线路路的的导导线线截截面面是是按按故故障障情情况况下下能能承承担担环环网网全全部部负负荷荷考考虑虑，，故故有有色色金金属属材材料料用用量量较较多多。。环状状式式接接线线供电电系系统统结结线线方方式式的的选选择择合理理的的供供电电系系统统结结线线方方式式选选择择的的决决定定因因素素(从用用电电户户对对供供电电系系统统的的基基本本要要求求考考虑虑):1）用用电电户户对对供供电电可可靠靠性性要要求求的的影影响响；；2）电电压压高高低低的的影影响响；；3）负负荷荷大大小小的的影影响响；；4）负负荷荷数数目目的的影影响响；；5）负负荷荷位位置置的的影影响响。。一、、供供电电系系统统结结线线方方式式（（2））变电电所所常常用用一一次次结结线线方方式式：：桥形形结结线线:用于于有有备备用用供供电电系系统统线路路变变压压器器组组结结线线：：用于于无无备备用用供供电电系系统统（三三））、、变变电电所所（（主主变变一一次次侧侧））结结线线线路路变变压压器器组组结结线线依依据据其其容容量量的的大大小小、、二二次次出出线线数数的的多多少少主主要要有有三三种种形形式式：：1）进进线线为为隔隔离离开开关关（（二二次次回回路路必必须须装装断断路路器器））2）进进线线为为跌跌落落式式熔熔断断器器（（二二次次回回路路必必须须装装断断路路器器））3）进进线线为为断断路路器器1、、线线路路-变变压压器器组组结结线线2、桥桥式式结结线线对具具有有两两回回电电源源进进线线、、两两台台变变压压器器的的变变电电所所，，可可采采用用桥桥式式结结线线。。“桥桥””为为一一条条由由断断路路器器和和隔隔离离开开关关组组成成的的用用以以进进行行线线路路的的横横联联和和跨跨接接。根据跨接接桥横联联位置的的不同，，桥式结结线可分分为“内桥式”、“外桥式”和“全桥式”。（1）外桥式式结线跨接桥在在变压器器断路器器QF1和QF2的外线路侧侧，进线回路路只有隔隔离开关关。对变压器器的切换换操作方方便，对对电源进进线操作作不便。（2）内内桥式结结线跨接桥在在变压器器断路器器QF1和QF2的靠变压器器侧，变压器电电源端只只有隔离离开关。。提高对电电源线路路运行的的可靠性性和倒闸闸操作的的灵活方方便性。。（3）全全桥式结结线具有适应应性强，，操作方方便、运运行灵活活、可靠靠性高等等优点，，但使用用设备多多、占地地面积大大、投资资高，故故用于供供电可靠靠性要求求较高的的变电所所。对于电压压在35kV、容量在在7500kVA以上，或或电压为为110kV、容量在在31500kVA以上的变变压器，，当隔离离开关切切断空载载电流能能力不足足时采用用。一、供电电系统结结线方式式（3））3.变电所常常用二次次结线方方式：单母线、、双母线线、单母母线加旁旁母1）单母线线：进出线均均有断路路器以及及与母线线相连的的母线隔隔离开关关，与负负荷线路路相连的的线路隔隔离开关关。一般有单母线不不分段和单母线分分段两种典型型结线。。（1）单单母线不不分段单母线不不分段特点：母母线系统统故障或或检修须须全线路路断电。。结构简简单，造造价低，，运行不不够灵活活可靠。。适于小小容量用用户。（2）单单母线分分段A.隔离开关关分段（（QS分段）－－适用由双双回路供供电、允允许短时时间停电电的二级级负荷B.断路器分分段（QF分段）－－适用一级级负荷较较多情况况，可切切断负荷荷和故障障电流。。在采用断断路器分分段时，，除能实实现切断断负荷或或故障电电流外，，也可在在继电保保护下实实现自动动分合闸闸。在其其中一条条线路故故障或需需要检修修时，可可以将负负荷转到到另外一一条线路路，避免免全部停停电。在检修母母线或电电源故障障时，不不能避免免故障母母线用户户的停电电。为避避免长时时间停电电，可以以采用加加装旁路路母线或或采用双双母线解解决。单母线分分段结线线图二、矿山山供电系系统矿井供电电系统的的选择，，取决于于矿区范范围、煤煤层倾角角、埋藏藏深度、、设计年年产量、、开采方方式、涌涌水量大大小以及及机械化化、电气气化程度度等因素素。。典型的供供电方式式：深井供电电系统浅井供电电系统平硐供电电系统1、深井供供电系统统适用矿层层埋藏深深、倾角角小，采采用立井井和斜井井开拓，，生产能能力大的的矿井。。1）特征：：*高压电能能用电缆缆送到井井下，并并直接送送到采区区。2）一般模模式：*地面变电电所----井下中央央变电所所----采区变电电所（或或移动变变电站））----工作面配配电点2、浅井供供电系统统对矿层埋埋藏不深深（距地地表100～200m内）的情情况，处处于经济济和运行行方便的的考虑，，一般采采用浅井井供电系系统。1）特征：：*采区用电电是从地地面向井井下钻眼眼来提供供的。2）一一般般模模式式：：依据据用用电电情情况况和和井井深深，，从从供供电电的的技技术术经经济济合合理理考考虑虑有有三三种种模模式式（1）对对于于采采区区距距井井底底车车场场较较远远（（>2km）、、井井下下负负荷荷小小、、涌涌水水量量不不大大的的矿矿井井，，可可经经架架空空线线路路，，将将6～10kV高压压电电由由地地面面变变电电所所送送至至与与采采区区位位置置相相应应的的地地面面变变电电亭亭，，再再降降压压至至380或660V，再再沿沿钻钻眼眼送送至至井井下下采采区区变变电电所所。。（高高压压电电能能不不下下井井））2、浅浅井井供供电电系系统统（2）当当采采区区负负荷荷小小而而井井底底车车场场负负荷荷大大时时，，对对井井底底车车场场的的供供电电，，可可沿沿井井筒筒敷敷设设高高压压下下井井电电缆缆供供电电；；对对采采区区的的供供电电，，可可沿沿钻钻眼眼敷敷设设低低压压电电缆缆提提供供。。（井井底底车车场场高高压压供供电电））（3）对对采采区区巷巷道道很很长长、、负负荷荷又又大大，，为为保保证证正正常常电电压压，，可可经经高高压压架架空空线线路路，，将将电电能能送送至至与与采采区区对对应应位位置置的的配配电电点点，，沿沿钻钻眼眼敷敷设设高高压压电电缆缆，，向向井井下下采采区区变变电电所所供供电电，，再再由由该该变变电电所所降降压压，，向向工工作作面面提提供供低低压压电电力力。。（井井下下均均为为高高压压供供电电））2、、浅浅井井供供电电系系统统深井井与与浅浅井井供供电电系系统统的的不不同同：：在于于浅浅井井井井底底车车场场的的配配电电所所代代替替了了深深井井系系统统中中的的井井下下变变电电所所，，以以及及采采用用钻钻眼眼向向采采区区供供电电的的方方式式。。钻眼眼供供电电的的优优点点（1）将将由由矿矿井井地地面面变变电电所所至至采采区区变变电电所所的的电电缆缆线线路路换换成成可可靠靠的的架架空空线线路路，，节节约约有有色色金金属属和和投投资资；；（2）井井下下巷巷道道中中没没有有高高压压电电缆缆，，人人员员设设备备更更安安全全。。2、、浅浅井井供供电电系系统统钻眼眼供供电电的的优优点点（3）减减少少井井下下变变电电所所硐硐室室的的开开拓拓；；（4）再再由由沼沼气气煤煤尘尘突突出出的的采采区区，，由由于于使使用用变变电电亭亭，，使使防防爆爆高高压压配配电电箱箱和和矿矿用用变变压压器器的的使使用用大大大大降降低低；；缺点点（1）需要要进行行钻孔孔、下下套管管，且且套管管不能能回收收；（2）需要要加设设架空空线路路、修修建变变电亭亭；（3）冬季季施工工维护护困难难。浅井供供电系系统地地面变变电所所3、平平硐供供电系系统对矿层层埋藏藏较浅浅（低低于100m）、分分布范范围广广的矿矿井一一般采采用平平硐开开采的的供电电系统统。对深部部的用用电设设备，，可利利用小风井井、斜斜井或或钻孔孔附近设设置的的地面面变电电亭提提供低低压电电力。。当需需要向向平硐硐提供供直流流电时时，可可先经经地面面变电电所整整流，，再用用电缆缆下送送。对对平硐硐开拓拓且井井深在在150m的用电电设备备供电电，其其系统统与深深井供供电相相同。。三、矿矿井各各级变变电所所及配配电点点煤矿供供电系系统是是由各各类地地面变变电所所，以以及井井下的的中央央变电电所、、采区区变电电所、、移动动变电电站、、配电电点和和相应应的供供电设设备及及供电电线路路组成成。（一））、矿井地地面变变电所所是全矿矿供电电的总总枢纽纽，担担负受受电、、变电电、配配电的的任务务。地地面变变电所所接受受电网网馈来来的35kV或60kV电压，，降压压以后后，把把6（10）kV电压分分配给给矿山山的高高压用用电设设备，，如主主通风风机及及井下下中央央变电电所等等，把把660/380V电压分分配给给地面面低压压动力力及照照明设设备。。地面面变电电所，，如果果以35kV受电，，则称称为35kV变电所所；如如果以以60kV受电，，则称称为60kV变电所所。1．地地面变变电所所主接接线系系统电源电电压从从发电电厂或或矿区区变电电所的的35kV母线上上取得得，35kV双回路路架空空线直直接将将高压压引至至煤矿矿地面面变电电所。。变电电所两两台变变压器器，将将35kV电压降降至6（10）kV，在配配给地地面的的一些些高压压电气气设备备，如如主副副井提提升机机、风风压机机、主主通风风机等等。该该系统统采用用分段段母线线系统统，具具有较较高的的供电电可靠靠性和和灵活活性。。1．地地面变变电所所主接接线系系统两段母母线的的联络络开关关，由由两个个隔离离开关关和一一个断断路器器组成成。联联络开开关的的安装装便于于检修修母线线、倒倒换负负荷、、加装装继电电保护护。用用断路路器对对母线线检修修分段段，可可以保保证在在任何何情况况下，，都有有一段段母线线正常常工作作，使使矿山山一、、二类类用户户有可可靠供供电。。2、位置选择（1）靠近主要要负荷和入入井电缆井井筒，减少少金属导线线消耗，降降低电能损损耗。（2）架空线与与所址同时时确定，一一边为各级级电压线路路进出变电电所留出走走廊。（3）设在常年年主导风向向上风侧，，避开污染染源。（4）具有适宜宜的地形和和地质条件件。（5）避开危险险区和排废废场，与铁铁路距离>40m。（6）交通方便便，有扩展展空间。3.地面变电所所的布置一般10kV及以下电压压等级的配配电装置采采用户内式式成套配电电装置；35kV及以上电压压的采用户户外架构式式配电装置置。对特殊殊地区或场场合应用时时35kV~110kV变电所也采采用户内式式配电装置置。为保证运行行时电气设设备和人员员的安全以以及检修维维护和搬运运的方便，，对室内外外的配电装装置的各个个部件，规规定了最小小的电气绝绝缘间距。。（二）.井井下中央央变电所它是井下供供电的枢纽纽，担负着着向井下供供电的重要要任务。根据《煤矿安全规规程》的规定，对对井下中央央变电所和和主排水泵泵房的供电电线路，不不得少于两两回路，当当任一回路路停止供电电时，其余余回路也能能担负矿井井全部负荷荷。为了保保证井下供供电的可靠靠性，由地地面变电所所引至中央央变电所的的电缆数目目至少应有有两条，并并分别引自自地面变电电所的两段段6（10）kV母线上。1．井下中中央变电所所的接线井下中央变变电所的高高压母线采采用单母线线分段接线线方式，母母线段数与与井下电缆缆对应，各各段母线通通过高压开开关联络。。正常时联联络开关断断开，母线线采用分列列运行方式式；当某条条下井电缆缆发生故障障退出运行行时，母线线联络开关关合闸，保保证对负荷荷的供电。。水泵是井下下中央变电电所的重要要负荷，应应保证其供供电可靠，，由于水泵泵总数中已已包括备用用水泵，因因此每台水水泵可用一一条专用电电缆供电。。2.井下下中央变电电所的位置置和硐室布布置（1）位置选择择应尽量靠近近负荷中心心，并根据据通风良好好、交通方方便、进出出线易于敷敷设、顶底底板条件及及保安煤柱柱的位置等等因素，综综合加以考考虑。一般设在靠靠近副井的的井底车场场范围内。。井下主变电电所的位置置示意图1－副井井筒筒；2－主井井筒筒；3－井下主（（配）变电电所；4－主水泵房房；5－井底车场场巷道（2）硐室要求求A.硐室用非燃燃性材料支支护，尺寸寸取决于硐硐室内的电电气设备的的数量、大大小及它们们之间的通通道，并考考虑留有20％的余地。。B.硐室长度超超过6m时，应在两两端各设一一出口，一一个与井底底车场大巷巷相通，并并安有栅栏栏、防火两两用门。另另一个与水水泵房相连连，彼此间间应有装栅栅栏、防火火两用门的的隔墙。（2）硐室要求求C.泵房应有单单独通至巷巷道的通路路，在通道道设向外开开的栅栏防防火两用门门。硐室长长超过30m时，应在中中间增设一一个出口。。硐室内温温度不应超超过35℃。硐室地面面应高出其其出口大巷巷的底板标标高0.5m。从硐室出出口的防火火门起，5m内的巷道采采用非可燃燃性材料支支护。（3）设备布布置①布置原原则在进行设设备布置置时，应应将变压压器和配配电装置置分开布布置，高高、低压压配电装装置分开开布置。。分为低低瓦斯矿矿井井下下中央变变电所设设备布置置图和煤煤（岩））与瓦斯斯（二氧氧化碳））突出矿矿井井下下中央变变电所设设备布置置图两种种方式。。（3）设备布布置②布置方方式。设设备和墙墙壁之间间、各设设备之间间应留有有足够的的维护与与检修通通道，完完全不需需要从两两侧或后后面维护护检修的的设备，，可互相相紧靠和和靠墙放放置。考考虑发展展余地，，变电所所的高压压配电设设备的备备用位置置应按设设计最大大数量的的20%考虑，且且不少于于两台。。低压设设备的备备用回路路，也按按最多馈馈出回路路数的20%考虑。设备布置置方式（（一）井下主变变电所的的布置方方式，由由井下条条件和所所采用的的高低压压配电装装置的类类型来决决定。①对于低低沼气矿矿井，高高压开关关柜台数数不太多多，且采采用矿用用一般型型手车式式（GKFC-1型）、低低压开关关采用矿矿用低压压配电屏屏设备时时，井下下主变电电所的布布置，采采用图示示的单列列布置形形式。当当用电负负荷较大大、高压压开关柜柜台数较较多时，，高压开开关柜也也可用双双列布置置。低沼气矿矿井接线线示意图图低沼气矿矿井井下下主变电电所设备备示意图图设备布置置方式（（二）②对于高沼气、、煤与沼沼气突出出的矿井井，其井下下主变电电所采用用图示的的布置方方式。硐硐室的长长度L由下井电电缆的条条数以及及高压隔隔爆配电电箱的型型号与台台数决定定。图中变电电所高压压开关柜柜采用PB2-6或PB2-6GA型隔爆配配电箱，，低压开开关柜采采用DW80型隔爆自自动馈电电开关，，高低压压设备均均为双列列布置。。高沼气矿矿井接线线示意图图高沼气矿矿井井下下主变电电所电气气设备设置示意意图（三）.采区区变电所所采区变电电所接受受中央变变电所的的高压电电能，变变换电压压，配出出高低压压电能。。1、采区区变电所所的接线线采区变电电所的主主接线应应根据电电源进线线回路数数、负荷荷大小、、变压器器台数等等因素确确定。①单电源源进线。。单电源源进线适适用于负负荷小的的工作面面、炮采采工作面面。②双电源源进线。。双电源源进线适适用于有有综采工工作面或或下山采采区有排排水泵的的采区变变电所。。变电所每每台动力力变压器器都应装装有一个个高压配配电箱进进行控制制和保护护。变压器采采用分列列运行，，每台变变压器的的低压侧侧各装有有一个总总馈电开开关，各各变压器器形成独独立的供供电系统统。2．采区区变电所所的位置置和硐室室布置（1）．位置置确定原原则①位于负负荷中心心，并保保证向采采区内最最远距离离、最大大容量设设备供电电。②一个采采区尽量量采用一一个采区区变电所所位置。。③尽量设设在顶底底板稳定定、无淋淋水的地地点。④通风、、运输方方便。2．．采采区区变变电电所所的的位位置置和和硐硐室室布布置置为满满足足上上述述①①、、②②项项原原则则，，必必须须选选择择合合适适的的采采区区低低压压供供电电电电压压（（对对炮炮采采工工作作面面，，用用380/660V电压压；；对对一一般般机机械械化化工工作作面面，，用用660V电压压；；对对综综合合机机械械化化工工作作面面，，用用1140V电压压））。。最最大大容容量量电电动动机机（（采采煤煤机机电电动动机机））的的最最大大供供电电距距离离见见属属表表1-6所列列。。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1）供供电电方方式式传统统方方式式———采区区变变电电所所工工作作面面配配电电点点方方式式这种种供供电电方方式式以以低低压压向向全全采采区区负负荷荷供供电电，，较较安安全全。。但但由由于于所所用用电电缆缆、、开开关关较较多多，，供供电电系系统统相相对对复复杂杂，，且且电电能能和和电电压压损损失失较较大大。。同同时时低低压压电电缆缆长长，，供供电电容容量量受受限限制制。。一般般用用于于炮炮采采和和普普通通机机械械化化采采煤煤。。DB：高高压压配配电电箱箱QA：自自动动馈馈电电开开关关SM：磁磁力力起起动动器器SH：手手动动起起动动器器采区区变变电电所所—移动动变变电电站站—工作作面面配配电电点点方方式式综采采矿矿井井常常用用方方式式：：6kV采区区变变电电所所移移动动变变电电站站工工作作面面配配电电点点方方式式优点：（1）与传统方方式相比，，由高压直直接深入工工作面，简简化了低压压供电系统统，缩短了了低压供电电距离，减减少了电能能损耗，保保证了电压压质量，可可满足正常常运转和启启动的需要要。系统简简单，电网网安全可靠靠程度增加加，同时减减少了电缆缆截面和低低压开关数数量。采区变电所所—移动变电站站—工作面配电电点方式（2）采用了干干式变压器器，提高了了采区供电电的防爆性性能，利于于安全，便便于检修。。（3）移动变电电站可根据据需要移动动或固定，，不需建造造变电所硐硐室。缺点：（1）6kV高压直接送送入采区动动作面附近近，且低压压侧电压为为1140V，对安全不不利。（2）采用了移移动变电站站，需要拓拓宽巷道，，铺设轨道道。同时因因地质条件件的不同，，使移动变变电站的安安装、运输输和维护受受到空间的的限制。采区变电所所位置确定定（1）位于负荷荷中心，并并保证向采采区内最远远距离、最最大容量负负荷供电；；（2）一个采区区尽量采用用一个采区区变电所；；（3）尽量设在在顶底板稳稳定，无淋淋水地点；；（4）通风、运运输方便。。（2）硐室室要求采区变电所所的防水、、防火、通通风等安全全措施与中中央变电所所相同。采采区变电所所设备的变变压器可与与配电设备备布置在同同一硐室内内；变电所所的高、低低压设备应应分开布置置；检漏继继电器放置置在固定于于硐室墙壁壁的支架上上。各设备备之间、设设备与墙壁壁之间均应应留有维护护和检修通通道，不从从侧面和背背后检修的的设备可不不留通道。。采区变电所所设备布置置图（四）.工工作面配配电点1）工作面配配电点的设设置工作面配电电点接受由由采区变电电所或移动动变电站送送来的低压压电能，通通过控制开开关、磁力力启动器，，用软电缆缆向回采或或掘进工作作面的设备备供电。并并利用干式式变压器或或煤电钻变变压器综合合装置，将将电压降为为127V，向电钻、、照明和通通信设备供供电。由于经常需需要随工作作面移动搬搬迁，一般般不设专用用硐室。回回采工作面面配电点常常设在邻近近的运输平平巷内，距距工作面50～70m。非沼气煤煤尘突出矿矿井，机采采工作面配配电点可设设在回风巷巷内，掘进进工作面配配电点多设设在掘进巷巷的一侧，，距掘进工工作面80～100m。配电点附附近应用非非燃性材料料支护。1．综采工作作面供电综合机械化化采煤工作作面，单机机容量和设设备的总容容量都很大大，其回采采速度又快快，若仍采采用固定变变电所供电电，既不经经济，又不不易保证电电压质量。。因此，必必须采用移移动变电站站供电，以以缩短低压压供电距离离，使高压压深入负荷荷中心，将将综采工作作面供电电电压提高到到1140V，以利于保保证供电的的经济性和和供电质量量。目前我我国高产高高效工作面面使用的设设备，其额额定电压已已达3300V。由采采区变变电所所—移动变变电站站—工作面面电气气设备备组成成。综采工工作面面机电电设备备布置置示意意图4.工工作作面配配电点点2）配电电点控控制开开关的的设置置（1）适用用情况况：工工作面面电气气设备备多或或距离离采区区变电电所较较远，，方便便工作作面配配电点点电气气设备备的停停送电电。（2）组成成：采采区变变电所所—工作面面配电电点的的供电电方式式。为便于于操作作工作作面的的动力力设备备，须须在工工作面面附近近巷道道中，，设置置控制制开关关和起起动器器，这这些设设备的的放置置点即即为工工作面面配电电点。。工作面面配电电点可可分为为采煤煤和掘掘进两两种。。采煤煤工作作面配配电点点，一一般距距采煤煤工作作面50~80m，掘进进工作作面配配电点点，一一般距距掘进进工作作面80~100m，工作作面配配电点点也随随工作作面的的推进进而前前移。。综采工工作面面供电电4.工工作作面配配电点点3）对顺顺槽和和工作作面输输送机机的供供电方方式根据具具体情情况，，可选选择：：（1）顺槽槽输送送机线线的供供电方方式。。如图图所示示的干干线供供电方方式，，一般般适用用于顺顺槽输输送机机巷道道较长长、输输送机机台数数较多多、工工作面面只有有一台台输送送机的的情况况。（2）高沼沼气矿矿井煤煤层、、急倾倾斜V型长壁壁采区区顺槽槽工作作面输输送机机供电电方式式。干线式式胶带带输送送机供供电方方式第三节节矿矿山电电力负负荷及及计算算目的：：就是为为了正正确地地选择择矿山山各级级变电电站的的变压压器容容量，，各种种电器器设备备的型型号、、规格格及供供电网网所用用导线线的型型号等等提供供科学学依据据。矿山负负荷计计算主主要包包括以以下三三方面面：①求计计算负负荷，，或称称需用用负荷荷。目目的是是为了了合理理地选选择矿矿山各各级变变电站站的变变压器器容量量和电电气设设备的的型号号等。。②求尖尖峰电电流。。用于于计算算电压压损失失和电电压波波动，，选择择熔断断器和和保护护元件件等。。③求平平均负负荷。。用来来计算算矿山山电能能需要要量、、电能能损耗耗，选选择无无功补补偿装装置等等。第三节节矿矿山电电力负负荷及及计算算一、负负荷曲曲线定义：：负荷荷曲线线是表表征电电力负负荷随随时间间变化化情况况的一一种图图形，，它绘绘制在在直角角坐标标纸上上，纵纵坐标标表示示负荷荷（有有功负负荷或或无功功负荷荷），，横坐坐标表表示对对应的的时间间（一一般以以小时时为单单位））分类类：：负荷荷曲曲线线按按负负荷荷对对象象分分，，有有矿矿山山的的、、车车间间的的和和某某用用电电设设备备组组的的负负荷荷曲曲线线；；按负负荷荷的的功功率率性性质质分分，，有有有有功功负负荷荷曲曲线线和和无无功功负负荷荷曲曲线线；；按所所表表示示负负荷荷变变动动的的时时间间分分，，有有年年负负荷荷曲曲线线、、月月负负荷荷曲曲线线、、日日负负荷荷曲曲线线和和工工作作班班的的负负荷荷曲曲线线。。第三三节节矿矿山山电电力力负负荷荷及及计计算算日负负荷荷曲曲线线代代表表用用户户一一昼昼夜夜（（24h）实实际际用用电电负负荷荷的的变变化化情情况况。。图1-24日有有功功负负荷荷曲曲线线第三三节节矿矿山山电电力力负负荷荷及及计计算算年负负荷荷曲曲线线，，代代表表用用户户全全年年(8760h)内用用电电负负荷荷的的变变化化规规律律。。图1-25年负负荷荷曲曲线线的的绘绘制制第三三节节矿矿山山电电力力负负荷荷及及计计算算年每每日日最最大大负负荷荷曲曲线线：：按按全全年年每每日日的的最最大大负负荷荷(一般般取取为为每每日日最最大大负负荷荷的的半半小小时时平平均均值值)绘制制，，如如图图1-26所示示。。图1-26年每每日日最最大大负负荷荷曲曲线线第三三节节矿矿山山电电力力负负荷荷及及计计算算二、、有有关关负负荷荷计计算算的的几几个个物物理理量量1、年年最最大大负负荷荷和和年年最最大大负负荷荷利利用用小小时时年最最大大负负荷荷，，就就是是全全年年中中负负荷荷最最大大的的工工作作班班内内(这一一工工作作班班的的最最大大负负荷荷不不是是偶偶然然出出现现的的，，而而是是全全年年至至少少出出现现过过2～3次)消耗耗电电能能最最大大的的半半小小时时的的平平均均功功率率。。分分别别用用符符号号Pmax、Qmax和Smax表示示年年有有功功最最大大负负荷荷、、年年无无功功最最大大负负荷荷和和年年视视在在功功率率最最大大负负荷荷。。年最最大大负负荷荷利利用用小小时时是是一一个个假假想想时时间间，，在在此此时时间间内内，，电电力力负负荷荷按按年年最最大大负负荷荷Pmax持续续运运行行所所消消耗耗的的电电能能，，恰恰好好等等于于该该电电力力负负荷荷全全年年实实际际消消耗耗的的电电能能，，用用符符号号Tmax表示示。。第三三节节矿矿山山电电力力负负荷荷及及计计算算年最最大大负负荷荷利利用用小小时时是是反反映映矿矿山山电电力力负负荷荷是是否否均均匀匀的的一一个个重重要要指指标标。。它它在在计计算算电电能能损损耗耗和和电电气气设设备备选选择择中中均均要要用用到到。。Tmax与矿矿山山的的生生产产班班制制有有较较大大的的关关系系。。2．平平均均负负荷荷和和负负荷荷系系数数平均均负负荷荷就就是是电电力力负负荷荷在在一一定定时时间间内内消消耗耗功功率率的的平平均均值值，，也也就就是是电电力力负负荷荷在在这这段段时时间间内内消消耗耗的的电电能能除除以以这这段段时时间间t，分分别别用用符符号号Pav、Qav和Sav表示示平平均均有有功功负负荷荷、、无无功功负负荷荷和和视视在在负负荷荷。。即即：：第三节矿矿山电力负负荷及计算算对于年平均均负荷，t取8760h。因此，年年平均负荷荷为负荷系数Klo，是平均负负荷Pav与最大负荷荷Pmax的比值，即即：负荷系数也也称负荷率率，又叫负负荷曲线填填充系数，，它是表征征负荷变化化规律的一一个参数，，其值愈大大，则负荷荷曲线愈平平坦，负荷荷波动愈小小。从发挥挥整个供电电系统的效效能来说，，应尽量设设法使矿山山不平坦的的负荷曲线线“削峰填填谷”，这这就是供电电系统在运运行中应该该实行的负负荷调整。。第三节矿矿山电力负负荷及计算算对用电设备备来说，负负荷系数就就是设备在在最大负荷荷时的输出出功率P与设备额定定容量PN的比值，即即：3．需用系数数和利用系系数需用系数Kde是用电设备备组实际从从电网吸收收的最大负负荷与该用用电设备组组的额定总总容量的比比值。即第三节矿矿山电力负负荷及计算算利用系数Kc是用电设备备组实际从从电网吸收收负荷的平平均值与该该用电设备备组额定容容量的比值值。ΣPN——用电设备组组的额定总总容量，kW。4．尖峰负荷荷和低谷负负荷在一昼夜间间用户出现现的最大负负荷，称为为尖峰负荷荷，出现的的最小负荷荷，称为低低谷负荷。。各行业用用电特点的的不同，出出现尖蜂负负荷和低谷谷负荷时间间也不尽相相同。第三节矿矿山电力负负荷及计算算5．计算负荷荷计算负荷是是按发热条条件选择导导体和电器器设备时所所使用的一一个假想负负荷。通常常规定取30min平均负荷最最大值Pca、Qca和Sca作为该用户户的“计算算负荷”。。第三节矿矿山电力负负荷及计算算三．负荷计计算的方法法经常采用的的电力负荷荷计算方法法有：需要系数法法、二项系系数法、利利用系数法法、单位电电耗法和单单位面积