第一章-工矿企业供电系统课件

2023年7月29日工矿企业供电山西大同大学张学成2023年7月29日2第一章工矿企业供电系统本章知识要点工矿企业对供电的要求；电力负荷的分类及各类负荷对供电可靠性的要求；电力系统与电力网的概念；企业供电电压的确定；供电系统的结线方式及确定原则；变电所位置的确定原则和矿井井下变电所的防火、防水和通风问题等知识。本章培养的能力与技能能够根据电源的原始资料合理确定企业供电电源；能够根据负荷的分布情况、地理交通、水文地质等资料确定变电所位置；能够根据电源、负荷资料确定企业的供电电压、确定主结线方案和整个企业的供电方案。2023年7月29日3第一节概述一、供电的重要性及基本要求二、电力系统三、工矿企业电源四、供电电压等级2023年7月29日4一、供电的重要性及基本要求_11.供电可靠不间断供电。负荷分三类：1）一类负荷（一级负荷）应有两个独立电源。2）二类负荷（二级负荷）应有两个电源。中小企业可一个电源。3）三类负荷（三级负荷）不考虑备用电源2023年7月29日5一、供电的重要性及基本要求_22.供电安全人身和设备安全。防爆、防火、防触电。3.供电质量频率稳定：允许偏差±0.5Hz，±1％。电压稳定：一般允许偏移±5%。电压偏移：用电设备端电压与其额定值的偏差值。4.供电经济降低基建投资、设备材料消耗、年运行费用。2023年7月29日6二、供电系统电力系统：由发电机、各种输电线路和升降压变电所以及电力用户组成的整体。电力网：发电厂址：高压输电：并网发电：2023年7月29日7三、工矿企业电源电源多来自电力网，只有在尚未建成电力网的地区，才由地方发电厂或自备发电厂供电。企业总变电所，6kV～35kV。具有一类负荷的企业总变电所应有两个独立电源。采用平行双回路或环形供电。2023年7月29日8四、供电电压等级标准额定电压等级，见表l-l。2023年7月29日9

2023年7月29日10四、供电电压等级标准额定电压等级，见表l-l。发电机高5％。变压器一次侧等于UN或1.05UN；二次侧等于1.05UN或1.1UN。企业供电电压的选择：取决于电源电压，用电设备电压、容量及供电距离。2023年7月29日11第二节电网一、电网的分类二、电力网的结线方式三、电网中性点运行方式2023年7月29日12一、电网的分类电力网：任务：输送、分配电能。电力网分类：电流种类：交流、直流电网；电压高低：低压（≤1200V）和高压（≥3kV）电网；负荷性质：照明、动力电网；线路结构：架空、电缆线路；中性点运行方式：中性点接地、中性点不接地系统。2023年7月29日13二、电力网的结线方式1．放射式电网2．干线式电网3．环式电网2023年7月29日141．放射式电网优点：供电线路独立，故障互不影响，可靠性高；保护简单，易整定，动作时间短。缺点：线路多，负荷不大时，造成有色金属浪费。双回路：比单回路可靠性高，但所用设备多1倍，投资大，用于一类负荷或重要的二类负荷。单回路：用于三类负荷或只有一个电源的二类负荷。图1-22023年7月29日152．干线式电网优点：线路短，造价低，节省有色金属；出线少，节省设备，降低投资。缺点：前段线路共用，故障时相互影响，可靠性低；保护动作时限长。双回路：比双回路放射式电网所用设备少，但继电保护复杂，供电可靠性略低。单回路干线式一般用于三类负荷供电，双回路干线式一般用于供电给二、三类负荷。图1-32023年7月29日163．环式电网优点：比双回路放射式所用设备少，投资少；对每一负荷，可从两个方向供电，线路路径不同，故供电可靠性较高。缺点：负荷容量相差悬殊时，有色金属消耗量大。工矿企业均采用开环运行方式。环式电网用于：负荷容量相差不太大，彼此之间相距较近，而离电源都较远，对供电可靠性要求较高的重要用户的供电。图1-42023年7月29日17三、电网中性点运行方式1．中性点不接地系统2．中性点经消弧线圈接地系统3．中性点直接接地系统2023年7月29日181．中性点不接地系统_1正常时：三相对地电容相等，中性点与地等电位；各相对地电压等于各相的相电压，且三相对称。各相对地电容电流也对称，且超前对应相电压90º；地中无容性电流流过，。2023年7月29日191．中性点不接地系统_2一相接地时：接地相对地电压为零，其它两相为线电压。非故障相对地流为正常时的倍，相位超前线电压90°，接地点的接地电流为正常时的3倍，超前接地相电压90°。优点：单相接地时，线电压对称，不影响设备运行，可靠性高。用于：35kV及以下的高压电网。2023年7月29日20单相接地电容电流计算架空线路电缆线路

式中——接地点的接地电容电流，A；

——电网的线电压，kV；

——线路总长度，km。2023年7月29日212.中性点经消弧线圈接地系统正常时：系统对称，中性点与地等电位，消弧线圈中无电流。一相接地时：中性点对地电压，相位相反。消弧线圈中有电流，相位滞后90°，与（）反相，使接地电流减小。达不起弧程度。优点：称为小接地电流系统。2023年7月29日223.中性点直接接地系统单相接地时：其它两相对地电压不升高，设备对地绝缘按相电压设计。110kV及以上超高压系统用。单相接地时，为单相接地短路，称大接地电流系统。采用自动重合闸装置，减少停电次数，提高可靠性。380／220V系统，当高电压窜入低压系统时，避免人体触及高电压，是降低人身接触电压的一项安全措施。2023年7月29日23第三节工矿企业变电所企业变电所的任务：接受电能、变换电压和分配电能。是工矿企业供电的枢纽。*********************************************一、工矿企业变电所的主结线二、工矿企业变电所结线实例三、企业变电所的位置确定2023年7月29日24一、工矿企业变电所的主结线主结线：担负接受、变换、分配电能任务的各种电气设备之间的连接方式。*********************************************1．线路变压器组结线2．单母线结线3．单断路器双母线结线4．单母线分段结线5．桥式结线6．变电所配出线的结线2023年7月29日25高压开关性能与用途隔离开关无灭弧装置，但有明显断点。不能通断有负荷的电路，只用来在检修时隔离电源。断路器灭弧能力强，但无明显断点。不仅可通断负荷电路，还可切断短路电流。用于电路的通断控制。负荷开关有灭弧能力，但不强。有明显断点。只能通断负荷电路，不能切断短路电流。检修时可隔离电源。2023年7月29日26高压开关的使用隔离开关与断路器必须配合使用。隔离开关装于电源一侧。分合闸顺序合闸：先QS，后QF。分闸：先QF，后QS。负荷开关与熔断器配合使用。2023年7月29日271．线路变压器组结线三种形式：隔离开关进线：电源侧保护能保护变压器低压侧短路时用，应能切断空载变压器。跌落式熔断器进线：短路电流小，熔断器能切断时用。断路器进线：切断能力大，操作方便。优缺点：结构简单、设备少、投资省‘供电可靠性差。用于：三类负荷的中、小变电所。若能取得低压备用电源时，也可对小容量的二类负荷供电。2023年7月29日282．单母线结线优缺点：结线简单，设备少，投资小。供电可靠性差，母线和进线故障，用户全停电。用于：容量小、供电可靠性要求不高的变电所。2023年7月29日293．单断路器双母线结线特点：进、出线，通过隔离开关分别接到两条母线上，母线间用开关相连。两母线互为备用。优缺点：供电可靠性高、操作灵活。设备多，投资大，结线复杂。用于：可靠性要求高的大型变电所和区域变电所。2023年7月29日304．单母线分段结线特点：进线分别接不同的母线段。各段母线用联络开关连接。出线多时，用断路器作联络开关。重要负荷分别接两段母线，其它负荷，分散接在各段母线上。优缺点：能保证重要负荷的供电可靠性，用于：出线不太多、母线故障少的变电所。大中型企业变电所多用。2023年7月29日315．桥式结线两个及以上进线，出线数与进线数相同。企业多用两进线和两台变压器的桥式结线。根据联络开关桥的位置不同，可分为全桥、外桥、内桥三种。2023年7月29日32全桥结线特点：线路侧、变压器侧和母线桥上都装断路器。优缺点：操作运行灵活、适应性强，切换变压器和线路都方便，易发展成单母线分段结线。设备多，投资大，占地面积大。2023年7月29日33内桥结线特点：母线与变压器之间无断路器。优缺点：投资、占地比全桥少，切换线路方便。切换变压器不方便。用于：电源线长，故障可能性大，变压器负荷较平稳切换次数少的变电所。2023年7月29日34外侨结线特点：进线端无断路器。优缺点：比内桥少两隔离开关，投资、占地更少，切换变压器方便，易过渡到全桥结线。切换线路不方便。用于：电源线短，故障与检修机会少，变压器负荷变化大且需经常切换的变电所。2023年7月29日356．变电所配出线的结线⑴配电开关的种类容量较小、不重要的负荷，可采用负荷开关配合熔断器进行控制和保护；容量较大或重要的负荷应采用断路器和隔离开关组合。⑵隔离开关的配置为保证检修安全，断路器电源侧须装隔离开关。双电源的配出线，为防止发生反送电，断路器两侧都装隔离开关。2023年7月29日36开关操作顺序送电时，依次合上：1QS、2QS、QF停电时，依次断开：QF、2QS、1QS2023年7月29日37二、工矿企业变电所结线实例2023年7月29日38三、企业变电所的位置确定2023年7月29日39三、企业变电所的位置确定1．企业总变电所的位置确定2．车间变电所的位置确定2023年7月29日401．企业总变电所的位置确定位置确定原则⑴尽量靠近负荷中心；⑵不占或少占农田；⑶进出线要方便，尽量避免线路相互交叉和跨越；⑷交通运输要方便；⑸有适宜的地质条件，有防止地下水、雨水和洪水浸淹措施；⑹考虑与邻近设施的相互影响，远离震动、易燃、易爆的场所，避开污染源，否则采取防污措施；⑺与其它工业建筑物保持足够的防火间距；⑻留有扩建的余地，不妨碍工厂或车间的发展。矿井地面变电所，所址选选在工业广场的边缘。2023年7月29日412．车间变电所的位置确定1）车间附设变电所墙与车间共用，图中l、2、3所示。用于一般车间。2）车间内变电所位于车间内，并尽量靠近负荷中心，用于负荷大而集中且布置较稳定的大型车间厂房。3）独立变电所在车间外单独建立，图中5、6所示。用于负荷小而分散的中小型工厂或生活区，或为了远离易燃、易爆及腐蚀性场所。2023年7月29日42第四节矿山供电系统一、矿井供电系统二、露天矿供电系统2023年7月29日43一、矿井供电系统1．矿井供电的类型1）深井供电系统2）浅井供电系统2．井下中央变电所3．采区变电所4．综采工作面供电与工作面配电点2023年7月29日441）深井供电系统所适用场合煤层埋藏深，用电负荷大，涌水大的矿井。供电特点6kV高压下井，设三级变电所。2023年7月29日452）浅井供电系统适用场合煤层埋藏浅，用电负荷小的矿井。供电特点低压或高压两级变电所供电。2023年7月29日46浅井供电优缺点优点节省井下高压电缆和高压电气设备，硐室开拓量少。比较经济、安全。缺点变电亭安装、维护、检修困难。低压供电范围小，可供负荷小。2023年7月29日472．井下中央变电所井下中央变电所是井下供电的枢纽，它担负着向井下供电的重要任务。***************************************1）井下中央变电所的结线2）井下中央变电所的位置3）井下中央变电所的硐室布置4）井下中央变电所的设备布置2023年7月29日481）井下中央变电所的结线下井电缆最少两根，一根故障其余担负井下全部负荷。分段单母线，段数与下井电缆数对应，母线间设联络开关，正常时母线分列运行。各类负荷均匀分配在各段母线上。2023年7月29日492）井下中央变电所的位置确定原则：

尽量位于负荷中心；进出线和运输方便；通风良好；顶、底板坚固，无淋水。一般设在：井底车场附近，与中央水泵房相邻。有条件时应与变流所联合建筑。2023年7月29日503）井下中央变电所的硐室布置1）防火铁板门和铁栅栏门；所内及出口5m以内巷道耐火材料建筑；硐室内设砂箱及灭火器材。2）通风硐室长度超过6m时，两端各设一个出口，保证温度不超过附近巷道5℃。3）防水地面比井底车场或大巷连接处底板标高高出0.5m。2023年7月29日514）井下中央变电所的设备布置变、配电分开；高、低压分开。设备与墙，设备之间留维护与检修通道。不需维护检修一侧，设备可互相靠紧或靠墙放置。考虑发展，高压20％，且不少于两台。低压备用回路，按总回路数的20％考虑。2023年7月29日523．采区变电所采区变电所是采区供电的中心，将高压变为低压，配送至采掘工作面及附近用电设备。***************************************1）采区变电所变电所的结线2）采区变电所的位置3）采区变电所的硐室布置2023年7月29日531）采区变电所变电所的结线单电源进线两台变压器，无高压出线，可不设电源进线开关。变压器超过两台或有高压出线，设电源进线开关。双电源进线两电源一路工作，一路备用。不设联络开关。两电源同时工作。母线设联络开关，正常分列运行。

低压接线低压设总自动馈电开关，并配漏电保护；配出线设自动馈电开关。每台变压器用一台高压配电箱。2023年7月29日542）采区变电所的位置确定原则：最好只设一个变电所，如不可能，也应尽量少少建、少迁移变电所，其他同中央变电所。一般设在：设在采区装车站附近，或在上（下）山与运输平巷交叉处，或两个上（下）山之间的联络巷中。2023年7月29日553）采区变电所的硐室布置防水、防火、通风除底板标高没有严格规定外，其它与中央变电所相同。设备布置变、配电可在同一硐室内；高、低压应分开布置；检漏继电器固定于墙上。设备与墙壁，设备之间留维护与检修通道。不从侧面和背后检修的设备不留通道。2023年7月29日564.1）综采工作面供电供电特点采用移变供电，使高压深入负荷中心。供电电压采用1140V，利于保证供电的经济性和供电质量。高产高效工作面额定电压已达3300V。位置与设备布置移变设在距工作面150m～300m的顺槽中，工作面每推进100m～200m，变电站向前移动一次。2023年7月29日574.2）工作面配电点工作面配电点分配电能给工作面各用电设备。不设专用硐室，设在工作面附近巷道一侧。位置与及设备布置采煤：距工作面50～100m；掘进：距工作面80～100m，电缆长度不超过100m。2023年7月29日58二、露天矿供电系统地面供电一般与前述矿山地面变电所相似。矿坑内配电主要考虑：容易架设；移动方便；受爆破作业影响小等***************************************1．横式配电系统2．纵式配电系统3．边缘式配电系统4．放射式配电系统2023年7月29日