供电技术教案

第一章煤矿供电系统

煤矿供电系统的定义：由各种电气设备及配电线路按一定的接线方式组成的

系统。

煤矿供电系统的主要作用：从电力系统中获取高压电能，通过变换、分配、

将电能安全、可靠的送到各种不同的动力设备上，以满足煤矿生产的要求。

第一节概述

一、供电要求

1、可靠性

指供电系统不间断供电的可靠程度。

2、安全性

指在生产过程中，不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸、火灾等

重大事故。

3、技术合理性

指电能的电压、频率、波形质量指标达到一定的技术标准。

4、经济性

指在保证安全可靠供电的前提下，应力求供电网络接线简单，操作方便，建

设投资和维护费用低。

二、电力负荷分级

1、一级负荷

凡供电中断会造成人员伤亡或在经济方面造成重大损失者，均为一级负荷。

一级负荷应由2个独立的电源供电，并满足以下要求：

(1)当发生任何一种故障时，2个电源的任何部分应不致同时受到损坏。

(2)当发生任何一种故障且保护装置动作正常时，应有一个电源不中断供

电。

(3)当发生任何一种故障且主保护装置失灵，以至所有电源军中断供电

后，应该再有人值班的处所经必要的操作，迅速恢复一个电源的供电。

2、二级负荷

凡中断供电将在经济等方面造成较大损失或影响重要用户的正常工作者，均

为二级负荷。

二级负荷应有两回电源线路供电。

3、三级负荷

凡供电中断不会在经济上或其他方面造成较大影响者为三级负荷。

三级负荷只需要一回电源线路。

三、电力系统的基本概念

电力系统：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

联系起来的发电、变电、输电、配电和用电的整体，叫做电力系统。

电力网：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，叫电

力网。

四、供电电压等级

1、交流电

36V井下电气设备的控制及局部照明。

127V井下照明及手持式电器设备、矿井提升信号。

220V矿井地面照明和井下大巷照明

380V地面低压动力

660V井下采区低压动力、地面选煤厂动力

1140V,3KV井下综采工作面动力

3KV,6KV,10KV井上、下大型固定设备及供、配电

35KV,60KV高压输电线路

110KV,220KV,330KV超高压供电线路

2、直流电

250V,550V架线式电机车

750V,1500V露天煤矿工业电机车

220V,110V地面变电所二次回路

4V酸性矿灯

2.5V碱性矿灯

第二节供电系统的接线方式

煤矿供电系统对接线方式的基本要求:

1、供电可靠

2、操作方便

3、经济合理

一、配电网络的接线方式

（-）放射式接线

1、单回路放射式接线

2、双回路放射式接线

（1）单电源双回路放射式接线

（2）双电源双回路放射式接线

（-）树干式接线

1、直接树干式接线

2、串联型树干式接线

（1）单回路树干式接线

（2）双回路树干式接线

（三）环形接线

二、变电所的主接线

变电所的主接线是将变电所的各种开关设备、电力变压器、母线及各类互感

器等主要电器设备按一定顺序用到线连接而成，用于接收和分配电能。

（-）线路-变压器组接线

优点：线路简单，所用设备少

缺点：供电可靠性低，

使用场合：二、三级负荷。

（-）桥式接线

1、外侨接线

优点：切换变压器方便

缺点：切换电源不方便，

使用场合：负荷变化大，电源进线短，线路导闸次数少且具有一、二次负荷的变

电所。

2、内桥接线

优点：切换线路方便

缺点：切换变压器不方便，

使用场合：供电线路厂和变压器不需要经常切换的变电所。

3、全桥接线

优点：适应性强，对线路、变压器操作方便、运行灵活、可靠性高。

缺点：使用设备多、占地面积大、投资高。

使用场合：可靠性要求较高的场合。

（三八单母线分段接线

优点：运行灵活，两段母线可分段运行也可并列运行。分段时，各段母线互不干

扰。

缺点：当一段母线需要检修或发生故障时，接在该段母线上的全部进出线都将停

止运行。

（四）双母线接线

优点：无论哪段母线和电源同时发生故障，都不影响对用户的供电，所以具有运

行灵活，供电可靠性高的特点。

缺点：所用设备多，投资大，线路复杂。

使用场合：负荷容量大，可靠性高、进出线回路多的重要变电所。

第三节煤矿供电系统

煤矿供电系统的组成：矿区降压站、各类地面变电所、井下中央变电所、采

取变电所、移动变电站、配电电、和相应的供电设备及供电线路组成。

一、地面变电所

1、地面总变电所

电源取自电力系统的区域变电所，使全矿供电的总枢纽。担负受电、变电及

配电的任务。

2、具有一、二级负荷的车间变电所

二、井下供电系统

决定井下供电方式的主要因素：井田范围的大小、煤的埋藏深度、年生产能

力、开采方式、井下用水量、矿井瓦斯等级、机械化程度等。

（-）深井供电系统

（二）浅井供电系统

特点：井下不设中央变电所，而根据负荷的大小，由地面变电所通过井筒或地面

钻孔，直接向井下高低压设备或采区工作面供电。

1、对井底车场的供电

2、对采区的供电

三、井下变电所

主要作用：对电能进行变换、集中和分配的场所

分类：主变电所、采区变电所、移动变电站、工作面配电点。

（一）井下主变电所

1、主要任务向戈采区变电所、主排水泵的高压电动机、井底车场及其附近巷道

的低压动力设备和照明、井下电机车需要的变流设备供电。

2、井下主变电所的位置确定和设备布置

（1）位于负荷的中心，节省配电网路的材料，减少电能与电压的损失。

（2）便于设备的运输和供电电缆的引入。

（3）通风良好

一般设在井底车场并直接与中央水泵房相连。

（二）整流变电所

是向电机车供电的井下整流和配电中心。

1、设备组成

整流变压器、照明变压器、高低压开关柜、整流柜或充电设备、检漏继电器、照

明灯具等。

2、电源路径

3、接线系统

4、碉室构造

5、设备布置

（三）采区变电所

1、变电所的位置确定和设备布置

（1）主要作用：经高压电变为低压电，并将此电压配送到被采取所有的采掘工

作面及其他用电设备。

(2)位置取决于低压供电电压、供电距离、采煤方法及其航道布置方式、煤岩

地质条件和机械化程度等因素。要保证用电设备电压不低于额定电压的95%。

(3)主要设备有：高压配电箱、动力变压器、低压馈电开关、低压变压器、检

漏继电器和接地装置。

2、采区变电所的接线

(1)一路电源进线接线

无总开关的多电源进线

有总开关的多电源进线

第二章供电线路

供电线路的任务：输送分配电能

分类：架空线路、电缆线路

第一节架空线路

一、架空线路的结构

组成：导线、绝缘子、金具、电杆、横担、拉线及避雷线。

1、导线

分类：(1)铜绞线

(2)铝绞线

(3)钢绞线

(4)铝合金绞线

(5)钢芯铝绞线

2、电杆

作用：支撑架空导线，使导线和大地之间保持一定的距离以确保人身和架空

线路的安全。

按材料分类：木杆、水泥杆、铁塔。

按作用和装设位置分类：直线杆、耐张杆、转角杆、分支杆、跨越杆、换位

杆。

3、拉线

作用：为了平衡电杆各方向上的拉力，用于稳固电杆、防止电杆倾倒。

组成：拉线抱箍、拉线绝缘子、花兰螺栓、拉线地盘和拉线。

按结构和结构的不同分类：普通拉线、人字拉线、高桩拉线、自身拉线

4、横担

作用：用于固定绝缘子及导线，使导线保持一定的距离，以防止风吹导线或

其他作用力使导线摆动而造成相间短路。

分类;瓷质横担和铁质横担。

5、绝缘子

作用：固定导线有是导线和横担的绝缘物。

分类：高压绝缘子，低压绝缘子。

针式绝缘子、蝶式绝缘子、悬式绝缘子

6、金具

作用：用于连接和固定导线、横担、绝缘子以及紧固和调整拉线所用的各种

金属附件。

二、架空线路的敷设

1、路径的选择

基本原则：（1）线路短、转角小、尽可能较少与道路、河流的交叉跨越。

（2）尽量避开河道及雨水冲刷地带和滚石滑坡地带。

（3）尽量避开有爆炸危险的地区、有化学腐蚀的地区、有工业污染的地区

和重要工业区。

（4）尽量靠近能通车的道路，以便运输架线设备，同时便于施工和线路维

修。

（5）线路的转角点不宜设在山顶、和河岸、堤坝及坡度较大的山坡上，应

设在较平坦的地段，并考虑有足够的施工紧线位置。

（6）线路跨越河流时，尽量垂直交叉，以缩短跨越距离，并选择有利地形

尽量降低杆塔的高度。

2、线路的架设

（1）电杆

对如下参数有要求：杆顶距，弧垂，档距，埋深，导线对地和跨越物的安全

距离。

（2）导线在电杆上的排列方式

（3）架空导线的间距

（4）横担的长度和距离

（5）架空导线的最小截面

三、架空导线的截面距离

1、导线截面的选择原则

（1）按经济电流密度选择

（2）按长时允许电流选择

（3）按允许电压损失选择

（4）按导线的机械强度选择

对高压架空线按经济电流密度选择，按其他条件校验，

对低压线路按电压损失选择，按其他条件校验，但不进行经济电流密度选择。

2、按经济电流密度选择截面

按表2-7选择

3、按长时允许电流选择导线截面

需要进行折算。

4、按允许电压损失选择导线截面

表2-9

△U=/(PR°+QX)

UN

AUy=bAJR+A[/y

PL

□N

△3必

2uN

pj

△Uy可查，AU*可求，NUR=----=AUy-A0*，从而可求S。

论L

S>SY

第二节电缆线路

一、电缆的结构

按绝缘材料可分为：铠装电缆、橡套电缆和塑料电缆。

（一）铠装电缆

油浸纸绝缘铅包（铝包）电力电缆，全塑铠装电力电缆。

1、油浸纸绝缘铅包（铝包）电力电缆

铠装电缆具有较强的绝缘性能，适用于做高压电缆，同时具有机械强度高、

耐热性能好、使用安全可靠的优点。但弯曲半径大，移动不方便，敷设困难，

电缆接头和封端要求工艺水平高，多用于固定设备和半固定设备的供电。

2、塑料铠装电力电缆

（-）橡套电缆

分为普通型和屏蔽型

1、普通橡套电缆

可分为可燃型、非延燃性和加强型。

可燃型：护套由天然橡胶制成，起绝缘和抗磨防腐的作用。

非延燃型：护套由氯丁橡胶制成，起绝缘和抗磨防腐和不使火势蔓延的作用。

使用于有瓦斯煤尘爆炸危险的场所。

加强型：护套中加有镀锌软钢丝，因此抗机械损伤能力强。

2、屏蔽电缆

屏蔽层接地，当任一主芯线绝缘破坏时，首先通过屏蔽层之间造成接地故障,

使检漏继电器动作，切断故障电源，从而即可防止严重的相间短路发生和损坏，

又可有效的防止漏电火花或短路电弧所引起的瓦斯煤尘爆炸。

（三）塑料电缆

二、地面电缆的敷设

（-）电缆的选择

（二）敷设方式

1、电缆架的敷设

2、直埋敷设

3、电缆沟道敷设

4、电缆隧道敷设

(三)地面电缆敷设的注意事项

三、井下电缆的敷设

1、电缆的选择

2、电缆长度的确定

3、电缆芯数的确定

四、电缆截面的选择

1、确定电缆截面的条件

(1)实际流过电缆的长时工作电流必须小于或等于电缆允许的负荷电流。

(2)端电压不得低于额定电压的95%。

(3)启动时的端电压不低于额定电压的75%

(4)电缆的机械强度必须满足要求。

(5)当电路发生短路时，所选电缆必须经得起短路电流的冲击，即电缆要

满足保护装置灵敏度的要求。

2、按长时允许负荷电流选择电缆截面

电缆长时允许电流应大于或等于实际流过电缆的工作电流。

42八

j'K》PN

3—瓜NCOS%

3、按电压损失确定电缆主截面

要求线路上的总电压损失不大于所规定的电压损失。

(1)支线电压损失

△U7=6]N—COS。=-—

筑"NUN隹

⑵干线电压损失

△UG=\/3/c—cos°=KX£PNU

婚“nNuNjs

（3）变压器的电压损失

UT=（UBCOS伪、+Uxsin勿）

（4）按电缆最远点的最小两项短路电流检验所选电缆是否能满足保护装置

要求的最小截面。

第三章地面供电设备

第一节开关电弧

一、电弧的产生

游离：指物质中的电子在外界作用下获得足够大的能量，挣脱原子核的吸引

力而形成的自由电子，而原来中性的原子因失去电子变成带正电荷的离子，这种

正负电荷的分离现象称为游离。

游离的种类：碰撞游离和热游离

电弧的形成过程

1、热发射和强电场发射形成导电初期的离子。

2、碰撞游离形成电弧。

3、热游离维持电弧的燃烧。

二、电弧的熄灭和重燃

1、电弧的熄灭

去游离：自由电子和正离子在运动的过程中重新结合而使带电粒子消失或失

去电荷变为中性粒子的游离，称为去游离。

游离大于去游离，电弧加强；

游离小于去游离，电弧减弱；

电弧要想熄灭就必须加强去游离作用。

去游离的主要形式：复合和扩散。

复合：两个带有异性电荷的离子相遇后失去电性的现象。复合的快慢主要取

决于弧隙中带电离子的浓度和速度。

扩散：弧柱中带电离子由于热运动，从浓度高的区域向浓度低的区域移动的

现象。扩散的快慢主要取决于带电粒子的浓度和弧柱的直径。

2、交流电弧的重燃

交流电弧是否重燃取决于弧隙电压的恢复情况和弧隙中介质强度恢复情况。

弧隙电压恢复是指电流过零时，电弧熄灭，电路断开，弧隙间的电压按照一

定的规律由息弧时的电压恢复到电源电压，这一过程称为电压恢复过程。

介质强度恢复是指电流过零时，介质温度下降，弧隙中的去游离使介质由导

电状态恢复到绝缘状态，这一过程为介质强度恢复过程。

开关灭弧以及防止电弧重燃的关键是加强电弧的冷却，保证弧隙内的介质击

穿电压在灭弧过程中总是高于弧隙间的恢复电压。

3、灭弧的方法

(1)气吹灭弧

(2)金属栅片灭弧

(3)狭缝灭弧

(4)绝缘油灭弧

(5)真空灭弧

防止开关产生操作过电压的方法：采用阻容吸收电路，采用压敏电阻保护电

路。

(6)六氟化硫灭弧。

第二节高压设备

一、隔离开关

隔离开关没有灭弧装置，所以不能用于开断较大的电流。

1、隔离开关的作用

隔离开关主要用于隔离电源，保证电气设备与供电线路在检修或故障处理

时，为工作人员提供明显、可见的电源断口。在进行道闸操作时，利用隔离开关

将供电设备从一组母线切换到另一组母线。

由于隔离开关不能切断较大的电流，所以必须与灭弧能力较强的断路器配合

使用。

隔离开关可以通断小电流电路。

2、隔离开关的分类和型号

3、户内型隔离开关

4、户外型隔离开关

二、负荷开关

是一种可以带负荷分离电路的开关电器。

负荷开关具有简单的灭弧装置，但断流容量小，故不能切断短路电流，仅使

用于小容量负荷电流的手动控制。

负荷开关与熔断器配合使用时，也可以切断电路的过载电流和短路电流，所

以可以代替价格昂贵的断路器。

负荷开关的型号

三、断路器

断路器是电力系统中最重要的控制设备之一，它不仅能在正常情况下断开和

接通负荷电流，而且还能在系统发生短路故障时，自动将故障电路从电网中切除,

以保证电力系统的正常运行。

分类：油断路器，六氟化硫断路器，真空断路器。

（-）油断路器

1、多油断路器

绝缘油的作用：（1）熄灭电弧，（2）作为断路器箱内导电部分和接地油箱之

间的绝缘介质。

2、少油断路器

绝缘油仅作为触头间的绝缘和灭弧介质。

基本结构：框架、油箱、操作传动系统。

灭弧原理

（二）真空断路器

特点：1、动静触头开距小，所以体积小，重量轻。

2、燃弧时间短，开断特性好。

3、触头不易烧损，使用寿命长。

4、适用于频繁操作的场合，且特别适用于开断容性负载电流。

5、操作功率小，动作快，噪声小，运行维护简单。

6、灭弧室不用维修，无爆炸和发生火灾的危险。

（三）六氟化硫断路器

特点：1、介质强度恢复快，故灭弧能力较强。

2、可重复使用。

3、触头烧损轻，可延长设备的检修期，提高触头的电寿命。

4、不会出现过电压的情况。

（四）断路器的主要参数及型号

参数：

1、额定电压：指断路器正常工作的线电压。

2、额定电流：环境温度在40度时，断路器允许长期通过的最大工作电流。

3、额定开断电流：断路器能可靠开断的最大电流。额定开断电流应大于系统的

最大短路电流。

4、额定断流容量：三相断路器5郎=凤3楙

单相断路器SNK=UN【NK

5、热稳定电流：断路器能承受短路电流热效应的能力，即在该短路电流作用下，

断路器各部分温升不超过其短路允许的最高稳度。热稳定电流常以1S,4S,5S,1OS

等时间对应的热稳定电流值表示。

6、动稳定电流：指断路器能承受短路电流所产生的电动力效应的能力，即断路

器在该力作用下，其各部分机构不至发生永久性变形或破坏。此短路电流指短路

后第一个波峰电流值。

7、断路器的分、合时间：指从分闸线圈通电到电弧熄灭为止的这段时间。包括

固定分闸时间与灭弧时间两部分。

型号：

四、电力变压器

（一）电力变压器的结构

1、分类：按相数分为单相变压器，三相变压器

按绕组数目分为双绕组，三绕组和多绕组变压器

按调压方式分为有载调压和无载调压变压器

按冷却方式分为油浸自冷，油浸水冷，和空气自冷变压器

2、组成：主要分为绕组、铁心、油箱、油枕、呼吸器、散热器、安全气管道、

绝缘套管、瓦斯继电器、分接头开关。

（二）变压器的技术参数和型号

技术参数

1、额定电压：指原边应加的额定电压，指副边空载时的电压。

2、额定电流：是指变压器一、二次绕组长期允许通过的电流。三相变压器指线

电流。

3、额定容量：指变压器的二次绕组的额定视在功率，反应变压器的输出能力。

4、短路电压：变压器的二次侧短路，一次侧施加的电压慢慢升高到等于二次侧

的额定电流时，一次侧施加的电压称为短路电压。

Ud%="xlOO%

UN\

5、空载电流：将变压器一次侧加额定电压，当二次侧开路时，流过一次绕组的

电流，一般为额定电流的3%-5%。

yo%=AxlOO%

g

6、额定温升：环境温度为40度时，规定在运行中允许变压器的温度超出参考环

境温度的最大温升。绕组温升上限为65度，上层油面的温升上限为35度。

7、冷却方式：

8、连接组别：是表示变压器各绕组间的连接方式及一、二次绕组之间极性关系

的一种代号。它反映变压器的一、二次绕组对应的线电压之间的相位关系。

时钟表示法：将一次侧线电压定为钟表的分针，二次线电压定为钟表的时针，所

指时间就是变压器的连接组别号。相位差等于时钟数乘以30度。

接线组标号法：一、二次绕组对应端与中性点的电压向量角度差。

第三节熔断器

熔断器主要作用是对各类线路和设备进行短路保护，以避免短路电流对电器

设备和电网的损害。

组成：金属熔体，连接熔体的触头装置，和外壳等部分组成。

使用方法：熔断器与被保护电路串联，当电路发生短路时，虽然熔体和电路

设备同时过热，但由于熔体熔点较低，被保护设备温升没有达到破坏的温度之

前，，熔体就被熔断，断开电路，从而使设备得到保护。

熔断器在切断电流的过程中分为2各阶段：一是熔体通过大电流时，自身的

融化和气化过程，二是熔断器熔断时产生的电弧熄灭阶段。所用时间是两个阶段

之和。

熔断器对过负荷电流不起保护作用。

分类：高压熔断器和低压熔断器。有填料式和无填料式。

一、高压熔断器

（-）户内式高压熔断器

（二）户外式高压熔断器

（三）高压熔断器的型号及其含义

二、低压熔断器

1、RM系列无填料管式熔断器

2、RTo型有填料封闭管式熔断器

3、RGA型瓷插式熔断器

4、RL型螺旋式熔断器

5、低压熔断器的型号及其含义

三、熔断器的技术参数和保护特性

（一）熔断器的技术参数

1、熔断器的额定电流：指长期通过熔断器壳体载流部分和接触部分的工作

电流，即长期通过额定电流时，保证熔断器的各部分不受损坏。

2、熔体的额定电流

长期通过融件而不使其熔断的最大电流

熔体的额定电流只能小于等于熔断器的额定电流。

3、熔断器的极限通断能力

指熔断器所能切断的最大电流，如果电路的电流大于此电流，可能使熔断器

损坏或由于电弧不能熄灭而引起相间短路。

4、熔断器的额定电压

指熔断器长期所能承受的最高电压。

（二）熔断器的保护特性

指熔断器的熔断时间与流过熔体电流之间的关系，反应了不同熔体在一定电

流下被熔断所用的时间。

第四节互感器

互感器是一种把高电压、大电流分别变为低电压、小电流的装置。

分类：电压互感器和电流互感器

一、电流互感器

（一）电流互感器原理和结构

电流互感器的一次绕组串接在电力系统中，一次侧绕组匝数较少，绕组导线

截面较粗，二次绕组接在测量仪表或保护装置的电流线圈，故二次绕组匝数较多,

导线截面较细。

电流互感器在运行中，其负载阻抗很小，相当于二次短路的变压器，二次侧

电流4=*心

（二）电流互感器的参数：

1、电流互感器的变流比

指电流互感器的一次绕组额定电流与二次绕组额定电流之比。

二次侧额定电流为5Ao

2、电流互感器的误差

（1）电流误差：折算后的二次电流与一次额定电流相对值之比。

（2）相位误差：电流互感器的二次相位与一次电流相位之间的夹角。

3、电流互感器的10%误差曲线

4、额定容量

指互感器的二次额定电流和二次额定负载阻抗下运行时，二次绕组的输出

容量。因为电流互感器的二次额定电流是标准值，所以额定容量也可用额定阻抗

表示。

5、热稳定倍数和动稳定倍数

热稳定电流指电流互感器一次侧所能承受的最大短路电流。

热稳定倍数指热稳定电流与电流互感器的一次电流的比值。

动稳定电流指电流互感器一次侧能承受的最大冲击短路电流。

动稳定倍数指电流互感器动稳定电流与一次侧额定电流的比值。

（三）电流互感器的接线

1、单相接线

2、三相接线

3、两相接线

4、两相差接接线

（四）电流互感器的类型

单匝式，多匝式；

母线式，芯柱式，套管式；

高压电流互感器，低压电流互感器；

测量用电流互感器，保护用电流互感器；

空气绝缘式，瓷绝缘式，浇注绝缘式；

户内式电流互感器，户外式电流互感器。

（五）电流互感器的型号和含义

（六）电流互感器在使用时的注意事项

1、电流互感器二次侧不允许开路。

2、电流互感器二次侧一端必须接地。

3、互感器接入电路时应注意绕组的极性。

二、电压互感器

（一）电流互感器的原理和结构

其一次绕组并联在一次系统的线电压或相电压上，绕组匝数较多，其绝缘

等级与供电线路一致，二次绕组接测量仪表或继电保护装置的电压线圈，绕组的

匝数较少，其额定电压为100V。

电压互感器二次侧所接负载阻抗很大，所以二次侧电流很小，相当于一个

空载运行的降压变压器。

（二）电压互感器的误差

（1）电压误差：折算后的二次电压与一次额定电压的相对值的比值。

（2）角误差：二次侧向量旋转180度后于一次侧向量之间的夹角。

（三）额定容量

指对应于最高精度等级时的容量

（四）电压互感器的接线

（I）单相电压互感器接线

（2）两台单相电压互感器接线

（3）三台单相电压互感器接线

（4）三相五柱式电压互感器接线

（五）电压互感器的类型

单相和三相；

单相绕组，双相绕组和三相绕组；

油浸式，浇注式和干式

户内式和户外式

（六）电压互感器的型号及其含义

（七）电压互感器使用中注意事项

1、电压互感器二次侧不允许短路

2、电压互感器二次侧一端必须接地

3、互感器接入电路时应该注意绕组极性。

第五节绝缘子和母线

一、绝缘子

绝缘子的主要作用是支撑和固定带电导体，以保证导体与导体之间、导体

与地之间的绝缘。

分类：变电站用绝缘子，电器绝缘子和供电线路绝缘子。

1、支柱绝缘子

2、套管绝缘子

二、母线

母线具有汇聚、分配和传输电能的作用。

（-）母线的分类

铜母线：具有导电能力强，机械强度高，抗腐蚀能力强的特点，但价格较高

一般用于大电流和有化学腐蚀的场合。

铝母线：导电性能和机械强度方面比铜母线略低一些，但有质量轻，加工方

便，价格便宜的特点，多数变电所都采用铝母线。

钢母线；具有机械强度高，价格低廉的特点，但电阻率较高，电能损坏大并

有较强的肌肤效应，所以只能用于小电流和不重要的配电系统。

矩形母线：与同截面的圆形母线相比，具有散热条件好，肌肤效应小，允许

通过的电流大的特点，从散热的条件看厚度越小越好，容易出现电晕现象

圆形母线可以避免电场集中现象，不会引起电晕现象。

管形母线不仅防电晕，而且具有很好的散热性能。

（二）母线的固定

（三）母线的涂色

直流装置：正极涂红色，负极涂蓝色。

交流装置：A相涂黄色，B相涂绿色，C相涂红色。

中性线：不接地的中性线涂白色，接地的中性线涂紫色。

第六节低压电器

一、闸刀开关

是手动操作中结构最简单的一种，用于不频繁操作的电路中。

1、闸刀开关的结构，

2、闸刀开关的型号和含义

二、接触器

是一种用电磁铁带动触头动作的开关装置，具有操作方便，动作迅速、灭弧

性能好的特点，主要用于远距离频繁通断主电路的大容量控制电路。

（-）接触器的结构与工作原理

分类：交流接触器和直流接触器

1、交流接触器

主要有电磁系统和触头系统几部分组成。

为了避免在电流过零时引起的震动，在铁心中加装短路环。

2、直流接触器

（二）接触器的主要技术参数

1、额定工作电压：指主触头的额定电压。

2、额定工作电流：指触头连续工作时，触头温升不超过规定温升二允许通

过的最大电流。

3、铁心线圈的额定电压：指铁心线圈正常工作时加的电压。

4、操作频率

（三）接触器型号及其含义

三、自动空气开关

（一）工作原理

（二）自动开关的操作机构

第七节成套配电装置

一次回路：主电路中的各种开关电器、互感器等元器件构成的回路。

二次回路：由测量、保护、信号灯装置构成的电路。

一、高压成套配电装置

要具有五防

1、防止对断路器的误操作

2、防止带负荷分合隔离开关

3、防止带电挂接地线

4、防止带地线合闸

5、防止误入带电间隔

（-）高压成套配电装置的分类和型号

（二）移开式高压配电柜

1、手车室

2、母线室和电缆室

3、继电器仪表室

4、连锁装置

（三）固定室高压配电柜

二、低压成套配电装置

（-）开启式低压配电装置

（二）抽出式低压配电装置

第四章继电保护

第一节继电保护的基本知识

一、继电保护的任务和原理

继电保护装置的主要作用：

防止电力系统故障的发生和扩大，限制事故的蔓延，提高故障的可靠性。

(-)继电保护的任务

1、当被保护的设备和装置发生故障时，保护装置应迅速动作，有选择的将

故障部分断开，以保证非故障部分继续工作。

2、当设备出现不正常状态时，保护装置将发出相应的信号，以便通知值班

人员及时采取措施。

3、继电保护装置与自动重合闸装置配合，可在供电线路发生暂时性故障时,

能迅速恢复故障线路的运行，从而提高供电系统的可靠性。

(二)继电保护的基本原理

1、测量部分

主要由测量元件构成，其作用是反映和转换被保护对象的电气参数。

2、逻辑部分

作用主要是根据测量部分输出的结果进行逻辑判断。

3、执行部分

作用是根据逻辑部分的判断，最后完成保护装置的使命，即跳闸、发信号

或不动作。

二、对保护装置的基本要求

1、选择性

当系统发生故障时，要求保护装置只切除故障部分，保证无故障部分继续

运行。

2、速动性

要求继电保护装置具有快速的动作性能，以尽可能短的时间将故障从系统

中切除，从而可限制事故的扩大，减少对供电系统的危害程度，提高系统的稳定

性和供电的可靠性。

3、灵活性

是指保护装置对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。

4、可靠性

当保护范围内发生故障和不正常状态时，保护装置能可靠动作，不应拒动

或勿动。

应注意以下几点：

（1）尽量选用质量好、结构简单、工作可靠的继电器组成保护装置。

（2）保护装置的接线应力求简单，使用最少的继电器和触点。

（3）正确调整保护装置的整定值。

（4）注意安装工作的质量，加强对继电保护装置的维护。

三、常用继电器

继电器的主要作用是传递控制信号，即通过触头的动作接通和断开相应电

路，以实现信号的传递。

（一）电流、电压继电器

（二）时间继电器

（三）中间继电器

（四）信号继电器

（五）感应式继电器

（六）电子式继电器

（七）继电器的信号意义

（八）继电器的接线方式

第二节供电线路的保护

短路故障的主要原因：架空线路的短线，碰线，绝缘子击穿，杆塔倾倒；

电缆线路的绝缘老化，长期过负荷引起的相间或相对地绝缘电阻下降而造成的短

路故障。

短路保护的原理：利用线路短路时，电流突然增大和电压突然下降的特点

够成继电保护。

一、有时限电流保护

（一）定时限电流保护

1、工作原理

2、保护装置的时限特性

（二）反时限电流保护

二、电流速断保护

电流速断保护分为无时限电流保护和有时限电流保护。

1、无时限电流速断保护

2、有时限电流速断保护

三、三段式电流保护

三段式电流保护由无时限电流保护，有时限电流保护，和定时限电流保护

三部分组成。

第三节高压设备的保护

一、电力变压器的继电保护

变压器的内部故障主要有：绕组的相间短路、绕组的匝间短路和单相接地

短路。

变压器的外部故障只要有：引出线和绝缘套管的相间短路或接地短路。

变压器的不正常状态有：由外部短路引起的过电流、过负荷及油面过低和

温度升高。

变压器应设置的保护由：对容量不大的变压器，首先考虑用熔断器保护，

其次考虑采用定时限或反时限的过流保护，当动作时限较大时，也可装设速断保

护，大容量的变压器还要装设瓦斯保护，对有可能过负荷的变压器采用过负荷保

护。两台变压器并列运行时，装设差动保护。

（-）变压器的瓦斯保护

当变压器发生内部故障时，短路电流所产生的电弧将使变压器油和其他绝

缘物分解而产生大量的气体，利用气体作为信号实现保护的装置称为瓦斯保护装

置。

瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器。当变压器发生轻微故障时，发出轻瓦

斯信号。当变压器内部发生严重故障时，瓦斯继电器动作，通过相应的控制电路

使变压器跳闸，实现重瓦斯保护。

（二）变压器的电流速断保护

（三）变压器的纵联差动保护

变压器的纵联差动保护装置作为变压器的主保护，用他来保护变压器内部

及套管和引出线上的各种短路保护。

1、纵联差动保护的工作原理

纵联差动保护简称纵差保护，他是反应变压器两侧电流之差的保护装置。

2、纵差保护中的电流不平衡现象

（1）电流互感器的影响

（2）变压器接线方式的影响

（3）变压器励磁涌流的影响

3、差动继电器

（四）变压器的其他保护

1、变压器的过电流保护

2、变压器的过负荷保护

（五）变压器的保护接线

二、高压电动机的保护

（一）电流速断保护及过负荷保护

（二）电动机的低电压保护

三、电力电容器的保护

（一）相间短路保护

（二）内部故障保护

第四节自动重合闸装置

一、自动重合闸重合闸装置

自动重合闸装置适用于线路发生瞬时性短路故障时，断路器重新合上，能

迅速的恢复供电，当系统发生永久性故障时，为避免多次短路电流的冲击，重合

闸的次数要用相应的规定。

分类：一次重合闸和二次重合闸

单侧电源重合闸和双侧电源重合闸

单相重合闸和三相重合闸

机械式、电气式和晶体管式重合闸

（一）单电源线路自动重合闸的工作原理

（二）自动重合闸装置与继电保护的配合

自动重合闸装置与继电保护的配合，可组成重合闸前加速保护和后加速保

护。

前加速保护是指重合闸装置在系统的继电保护动作之前对掉闸系统进行重

新合闸。

后加速保护是指重合闸装置在系统的继电保护动作之后对掉闸系统进行重

新合闸。

1、重合闸前加速保护

重合闸前加速保护有利于迅速消除故障，且使用设备少。

缺点是要之间断路器的动作次数，另外当重合闸拒动做时整个线路都将停

电，扩大事故的停电范围，多用于35kv以下系统。

2、重合闸后加速保护

重合闸后加速保护是当线路发生故障时，继电保护装置首先按相应的时限，

有选择性的动作而使断路器跳闸，然后重合闸装置启动，使断路器重新合闸。若

重合于永久性故障，可通过重合闸控制电路使断路器重新瞬时跳闸，迅速切除故

障。

二、备用电源自动投入装置

第五节过电压及其保护

过电压：对电气设备有破坏性的电压称为过电压。

分类：大气过电压和内部过电压。

一、大气过电压及其防护

（-）大气过电压的种类

直击雷过电压和感应雷过电压

1、直击雷过电压：当雷电直击供电系统及电气设备时，所产生的过电压称为直

击雷过电压。

2、感应雷过电压：自由电荷以电磁波的速度向导线两端急速涌去，在线路上形

成感应冲击波，从而使冲击波所到之处的电压升高，就称为感应雷过电压。

（二）避雷针和避雷线

避雷针和避雷线主要用于对直接雷击进行防护。

由接闪器，接闪器支撑体，接地引线和接地极等部分组成。

（三）避雷器

避雷器的作用是防止感应雷对电气设备产生危害避雷器的放电电压低于所

有被保护电气设备正常的耐压值，而且具有良好的接地，感应冲击波到来时，避

雷器首先被击穿并对地放电，从而使被保护电器设备的绝缘免受损害。当过电压

消失后，避雷器又能恢复到原来的对地绝缘状态。

避雷器有管形避雷器、阀型避雷器、压敏避雷器

I、放电保护间隙和管形避雷器

（1）放电保护间隙

1）管形避雷器

2）阀型避雷器

3）其他避雷器

磁吹型避雷器，压敏型避雷器

二、变电所的防雷保护

防雷保护主要有：对直击雷过电压的防护和感应雷过电压的防护以及避雷针

落雷时的反击过电压。

（-）直击雷的防护

主要是装设避雷针，将需要保护的设备和建筑物置于避雷针的保护范围之

内。

（二）雷电入侵波的防护

在母线各段上装设阀型避雷器

（三）进出线的防雷保护

三、电网的内部过电压及其防护

（―）操作过电压

1、截流过电压

截流：当开关断开电路或切断空载变压器时，由于变压器的激磁电流较小，而开

关的灭弧能力较强，在电流未过零时，就被强迫切断，导致电弧提前熄灭，这种

现象称为截流。

2、电弧重燃过电压

（­）电弧接地过电压

减小线路长度或采用多台变压器单独供电，以减少对地电容，使接地电流降

低，是消除这种过电压的方法之一。

（三）谐振过电压

当电路的电容和电感的参数不合适时，由于某种原因可能引起谐振，此时出

现的过电压叫做谐振过电压。

（四）防护过电压

控制变压器的开关设备处装设阀型避雷器加以保护。

真空断路器切断感性负载产生过电压的方法是在电路中装设压敏电阻或阻

容吸收电路。

谐振过电压通过调整电路参数或装设电容器破坏LC参数。

第五章井下安全供电

第一节过流保护装置

过电流：凡是流过电气设备或线路的电流，如果超过其额定电流值或允许值,

都叫做过电流。

过电流的原因：短路、过载、电动机单相运行

过电流的危害：导致井下电气设备和井下电缆的迅速破坏甚至发生严重的安

全事故。

过流保护的内容：短路保护，过载保护、断相保护

对过流保护装置的要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。

灵敏系数是检验保护装置在其保护范围内出现最小短路电流时能否可靠动

作的重要指标。

灵敏系数K,=4皿，也就是灵敏系数等于保护装置保护范围的最小短路电

流除以保护装置动作电流的整定值。

井下常用的过流保护装置有：熔断器、过电流继电器、热继电器、晶体管断

相保护装置。

一、低压熔断器的选择计算

熔体的选择原则：必须保证其所保护的线路在通过尖峰工作电流时不被熔

断，而在最小电流电流时必须迅速熔断。在对熔断器的分断能力进行校验时，应

保证熔断器能熄灭该电路最大电流电流产生的电弧。

(-)熔体额定电流的选择计算

1、电缆支线的保护

(1)单台或多台同时启动的鼠笼型电动机

1=—^—

“1.8~2.5

心：熔体的额定电流。

//；电动机的额定启动电流。(一般取电机额定电流的5~7倍，对多台同时

启动的电动机，因为各台电动机的启动电流之和)

1.8-2.5：保证熔断器不熔断的系数。

(2)绕线式电动机熔体额定电流的选择

【re—1N

熔体的额定电流大于等于绕线式电动机的额定电流。

2、电缆干线的保护

其余电动机额定电流之和。

3、照明变压器和电钻变压器的保护

X2XA

变压器一次侧保护：Ire=--I

kT

/,v:变压器的额定电流，

心：变压器的变比，

变压器二次侧保护/“=

L214leq

电钻变压器一次侧保护：ire=~-(+y/,v)

kT1.8~2.5

电钻变压器二次侧保护：/+£/,v

(-)按最小两相短路电流进行校验