煤礦供電 電子教案 第一章

1、 煤礦供電 電子教案 第一章第一章 工礦企業(yè)供電系統(tǒng)本章重點(diǎn)內(nèi)容：電力負(fù)荷的分類；供電系統(tǒng)的結(jié)線方式；礦井供電方式與礦井井下變電所布置教學(xué)方法：多媒體課件、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)相結(jié)合。概述本節(jié)主要介紹煤礦企業(yè)對(duì)供電的基本要求、電力負(fù)荷的分類、電力系統(tǒng)的一些基本概念、供電電源和電壓的確定。一、供電的重要性及基本要求（一）井下特殊的環(huán)境（二）煤礦企業(yè)對(duì)供電的基本要求1、供電可靠：（1）要求供電不間斷。（2）對(duì)重要負(fù)荷供電應(yīng)絕對(duì)可靠：如主排水泵、副井提升機(jī)等。（3）采用雙回獨(dú)立線路供電。2、供電安全：（1）供電安全就是包括人身和設(shè)備安全。（2）我們依煤礦安全規(guī)程和有關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行工作，確保供電安全。（寫規(guī)

2、程的依據(jù)）3、供電質(zhì)量：（1）要求用電設(shè)備在額定參數(shù)下運(yùn)行，因?yàn)榇藭r(shí)性能最好。（2）反映供電質(zhì)量指標(biāo)主要有兩個(gè)：頻率和電壓。頻率50Hz，要求偏差小于，即額定頻率的1%，交流電的頻率一般由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定（）。因此，保持發(fā)電量與用電量的相對(duì)平衡是保證電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的重要條件。電壓：，各種電氣設(shè)備要求電壓偏差也不一樣，一般工作情況下電動(dòng)機(jī)允許電壓偏差5%，過高或過低都有燒壞電動(dòng)機(jī)的可能。電力系統(tǒng)的電壓取決于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流（、電網(wǎng)的電壓損失和負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng)。、供電經(jīng)濟(jì)：在保證供電安全、可靠，質(zhì)量的前提下（）盡量降低基本建設(shè)投資。（）盡可能降低設(shè)備、材料、有色金屬的消耗。（）盡量降低電能消

3、耗和維修費(fèi)用等。二電力負(fù)荷的分類（依據(jù)重要性）：1、一類負(fù)荷（一級(jí)負(fù)荷）（1）定義：凡因突然中斷供電可能造成人身傷亡或重大設(shè)備損壞、造成重大經(jīng)濟(jì)損失或在政治上產(chǎn)生不良影響的負(fù)荷。例：礦井通風(fēng)機(jī)、主排水泵、副井提升機(jī)等。（2）供電要求：兩個(gè)獨(dú)立電源供電。2、二類負(fù)荷： （1）定義：凡因突然停電造成大量減產(chǎn)或大量廢品的負(fù)荷。例：煤礦主井提升機(jī)、壓風(fēng)機(jī)。（2）供電：兩個(gè)獨(dú)立電源供電（針對(duì)大型工礦企業(yè)）。3、三類負(fù)荷：（1）定義：指除一、二類負(fù)荷以外的其它負(fù)荷。例：學(xué)校宿舍、地面附屬車間及礦井機(jī)修廠等。（2）供電：?jiǎn)位芈饭╇姟⒍嘭?fù)荷共用一條輸電線路。（三）負(fù)荷分類的目的 確保一類負(fù)荷供電不間斷，保證二

4、類負(fù)荷用電，考慮三類負(fù)荷供電三、電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)：是指發(fā)電廠、各輸電線路和升降變電所以及電力網(wǎng)用戶組成的統(tǒng)一整體。即電能的產(chǎn)生變換傳輸分配消耗。、高壓輸電比較經(jīng)濟(jì)，因?yàn)椤⒉⒕W(wǎng)發(fā)電：1）將電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間以輸電線路相連。（按照我國(guó)的電力發(fā)展規(guī)劃，2010年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繉⒂?000年的億KW增加到5億KW，2020年達(dá)到7-8億KW。在實(shí)現(xiàn)水電、火電、核電和新能源四者結(jié)構(gòu)合理的基礎(chǔ)上，形成全國(guó)的統(tǒng)一電網(wǎng)，）2）優(yōu)點(diǎn)：供電可靠、經(jīng)濟(jì)。四、工礦企業(yè)電源1、電源來源：1）電力系統(tǒng)。2）地方發(fā)電廠。3）自備發(fā)電廠。2、有一類負(fù)荷的礦山總變電所應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源。五、供電電壓等級(jí)、額定電壓：電氣

5、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)最佳，效益最好時(shí)的電壓。、煤礦常用的電壓等級(jí)： 127V、220V、380V、660V、1140V、3300V、6KV、10KV、35KV。、電源電壓的選擇：）系統(tǒng)電壓等級(jí)）供電容量）供電距離。六、10KV電壓直接下井供電的意義根據(jù)1986年版煤礦安全規(guī)程中規(guī)定，井下配電電壓高壓不應(yīng)超過7000V。而這一規(guī)定與電力部門采用10kV作為城鄉(xiāng)及工礦企業(yè)和農(nóng)業(yè)排灌的供電電壓相矛盾。1992年版煤礦安全規(guī)程中規(guī)定，井下配電電壓高壓不應(yīng)超過10000V，為發(fā)展10kV電壓直接下井供電創(chuàng)造了條件。由于目前煤礦井下供電絕大多數(shù)采用6kV電壓供電，因此很有必要在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上分析一下發(fā)展煤礦10k

6、V電壓直接下井供電的意義。1 從技術(shù)上分析10kV電壓下井的意義提高輸電能力 即在線路阻抗與負(fù)荷功率因數(shù)相等的條件下，10kV線路的輸電能力是6kV線路的倍。降低電能損耗 即在輸送功率、線路阻抗與負(fù)荷功率因數(shù)相等的條件下，10kV線路的有功損耗僅為6kV線路的36%，且同理可得兩種線路的無功損耗比較結(jié)果。簡(jiǎn)化電氣接線簡(jiǎn)化電氣接線，可提高供電可靠性，減少投資和運(yùn)行等費(fèi)用，且能和電力系統(tǒng)采用的供電電壓保持一致。對(duì)一些中小型礦井，由于負(fù)荷較小，一般可不設(shè)35kV變電所，電源就近取自電力系統(tǒng)的10kV電網(wǎng)。因而供電系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，且提高了供電可靠性，同時(shí)節(jié)約了大量投資和運(yùn)行費(fèi)用。特別是近幾年來，煤礦第三

7、產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起，很多礦井辦起了熱電廠，其宗旨是：自發(fā)自用，多余上網(wǎng)，但往往在熱電廠接入系統(tǒng)的問題上與電力部門發(fā)生矛盾，他們有時(shí)要求我們的熱電廠采用10kV系統(tǒng)并網(wǎng)，因而我們礦井只能再新建10kV升壓站，這樣就增加了變電環(huán)節(jié)，造成了大量浪費(fèi)。比如，我們?cè)O(shè)計(jì)并已投運(yùn)的嶺子熱電廠和臨沂礦務(wù)局熱電廠，根據(jù)礦井熱電廠“自發(fā)自用”的原則，我們?cè)O(shè)計(jì)了6kV系統(tǒng)；又根據(jù)礦井熱電廠“多余上網(wǎng)”的原則，我們?cè)O(shè)計(jì)了10kV上網(wǎng)系統(tǒng)。這樣就增加了許多電器設(shè)備及土建設(shè)施，經(jīng)粗略計(jì)算，多投資約500萬元，這還不包括這些設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用及其它。減少電網(wǎng)短路電流即在同一地點(diǎn)和相同短路容量的條件下，10kV電網(wǎng)的短路電流只是6k

8、V電網(wǎng)短路電流的60%，這使得10kV系統(tǒng)的電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)都優(yōu)于6kV系統(tǒng)的電氣設(shè) 備。對(duì)于單相接地電容電流的分析根據(jù)煤礦安全規(guī)程中規(guī)定 ：礦井高壓電網(wǎng)的單相接地電容電流不得超過20A。因此，這個(gè)電流值越大，對(duì)井下安全越是不利。這在大型礦井中尤為突出。由于單相接地電容電流與電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)中電纜和架空線路的長(zhǎng)度近似成正比。如果在相同負(fù)荷條件下，一回10kV線路可以代替幾回6kV線路，從而使電網(wǎng)中線路長(zhǎng)度減少，抵消了由于電壓升高所引起的單相接地電容電流的增加。但是，計(jì)算10kV系統(tǒng)的單相接地電容電流還應(yīng)包括10kV電源進(jìn)線的對(duì)側(cè)10kV母線所帶的其它10kV線路，因此，要根據(jù)不同情況

9、作具體的分析計(jì)算。能提高供電質(zhì)量頻率和電壓是標(biāo)志電能質(zhì)量的兩個(gè)基本指標(biāo)，雖然它們主要是由電網(wǎng)來調(diào)整，但對(duì)用戶來說，供電質(zhì)量主要是指供電末端的電壓質(zhì)量，即線路電壓損失百分值要小，末端電壓與首端電壓的相位差要小。假設(shè)兩種系統(tǒng)在線路阻抗、負(fù)荷電流、負(fù)荷功率因數(shù)都相等的條件下，則兩種系統(tǒng)的電壓損失有效值相等， 10kV線路的電壓損失百分值是6kV線路的60%，從而相對(duì)來說減少了線路的電壓損失。2 從經(jīng)濟(jì)上分析10kV電壓下井的意義從以上分析可以看出，10kV系統(tǒng)供電比6kV系統(tǒng)供電有著許多優(yōu)點(diǎn)，尤其在節(jié)能和供電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)上更顯示其優(yōu)越性。當(dāng)然，10kV系統(tǒng)的電氣設(shè)備要比6kV系統(tǒng)電氣設(shè)備費(fèi)用高約1

10、0%15%；10kV的用電設(shè)備費(fèi)用比6kV的用電設(shè)備高約20%30%?？梢姂?yīng)根據(jù)實(shí)際情況做經(jīng)濟(jì)技術(shù)方案比較。綜上所述，10kV系統(tǒng)在可靠性、經(jīng)濟(jì)投資、輸送容量、電能損耗、電壓質(zhì)量、與電力部門的電網(wǎng)并網(wǎng)等諸方面均優(yōu)于6kV系統(tǒng)。整套用于礦井的10kV礦用成套電氣設(shè)備，1986年列入國(guó)家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目，于1991年2月通過能源部技術(shù)鑒定。1990年能源部以能源技(1990)176號(hào)文，向全國(guó)煤礦通報(bào)推廣10kV下井供電技術(shù)?？梢姡捎?0kV電壓直接下井供電將是煤礦井下供電的發(fā)展方向，礦井采用10kV下井供電不僅是必要的，也是完全可行的。小結(jié)：供電要求（四個(gè)方面）：可靠、安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。電力負(fù)

11、荷：意義、分類、供電方式。電力系統(tǒng)的概念供電電源（三個(gè)方面）電力系統(tǒng)、地方發(fā)電廠、自備發(fā)電廠。供電電壓等級(jí)：系統(tǒng)電壓等級(jí)、供電容量、供電距離。作業(yè)：P28： 1、 2、3。電 網(wǎng)本節(jié)主要介紹電力網(wǎng)的分類，結(jié)線方式和中性點(diǎn)的運(yùn)行方式。一、電力網(wǎng)的分類電力網(wǎng)：由變電所及各種不同電壓等級(jí)的輸電、配電線路組成。任務(wù)：輸電配電。分類：以電壓高低、負(fù)荷性質(zhì)、線路結(jié)構(gòu)和中性點(diǎn)運(yùn)行方式來進(jìn)行分類。二電力網(wǎng)的結(jié)線方式1.放射式電網(wǎng).）分類：?jiǎn)位芈贰㈦p回路。）主要優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：線路獨(dú)立、可靠性高、繼電保護(hù)整定簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：總線路長(zhǎng)、不經(jīng)濟(jì)。）適用：負(fù)荷容量大或孤立的重要用戶干線式電網(wǎng)（13）分類：?jiǎn)位芈?、雙回路和環(huán)式

12、電網(wǎng)。）優(yōu)，缺點(diǎn)；（相對(duì)于放射式的優(yōu)缺點(diǎn)）。優(yōu)點(diǎn)：總線路短、節(jié)資。缺點(diǎn)：用戶相互影響、可靠性低、保護(hù)整定誤差大。使用對(duì)象：?jiǎn)位芈犯删€式一般使用三類負(fù)荷供電，如教學(xué)樓、宿舍樓，雙回路干線式一般使用二、三類負(fù)荷供電。 環(huán)式電網(wǎng) 圖14 ）分類：開環(huán)、閉環(huán)。）優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：總設(shè)備少，投資小，可靠性高；缺點(diǎn)：負(fù)荷容量相差太大時(shí)不經(jīng)濟(jì)，繼電保護(hù)整定復(fù)雜。）適用對(duì)象：負(fù)荷容量相差不太大，彼此之間相距較近，而離電源都較遠(yuǎn)，且對(duì)供電可靠性要求較高的重要用戶。三電網(wǎng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式運(yùn)行方式?jīng)Q定了單相接地后的運(yùn)行情況，供電可靠性、保護(hù)方法及人身安全等問題。中性點(diǎn)運(yùn)行方式（3種）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（圖）（1）解釋：中

13、性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（見圖）（2）優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，線電壓仍對(duì)稱，不影響供電，提高供電的可靠性；且接地電流小；缺點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，非接地相對(duì)地電壓升高倍，易擊穿絕緣薄弱處，造成兩相接地短路。（3）適用范圍：A、煤礦井下。B、35KV及以下高壓電網(wǎng)：線電壓仍對(duì)稱（不影響供電）。（4）單相接地電容電流：架空線路： 電纜線路：當(dāng)單相接地電容電流：310KV電網(wǎng)約為30A，263KV（35KV）電網(wǎng)約為10A時(shí)，易產(chǎn)生斷續(xù)電弧。斷續(xù)電弧將在電網(wǎng)產(chǎn)生L、C震蕩，在系統(tǒng)中產(chǎn)生（）e的過電壓，可能使絕緣薄弱處擊穿，造成短路故障。應(yīng)對(duì)措施：A限時(shí)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)間不應(yīng)超過h ，井下要求立即斷電！B裝設(shè)絕緣監(jiān)視、接

14、地保護(hù)裝置。C轉(zhuǎn)換線路。）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（1）中性點(diǎn)接地電容電流超過限度時(shí)，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。（2）接法。（3）消弧線圈的結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)。結(jié)構(gòu) ：消弧線圈是一個(gè)有鐵心的可調(diào)電感線圈，有59個(gè)插頭，可調(diào)節(jié)匝數(shù)，減小間隙。線圈電阻很小，感抗很大，可看成純電感元件。工作狀態(tài)：工作在補(bǔ)償狀態(tài)。若消弧線圈的感抗調(diào)節(jié)合適，將使接地電流降到很小，達(dá)到不起弧的程度。（4）優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，線電壓仍對(duì)稱，不影響供電，單相接地時(shí)，運(yùn)行不允許超過h，提高供電的可靠性。缺點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，非接地相對(duì)地電壓升高倍，易擊穿絕緣薄弱處，造成兩相接地短路。3）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（1）引入：介紹接

15、線方法。（2）優(yōu)缺點(diǎn)：（對(duì)應(yīng)中性點(diǎn)不接地）優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，其他兩相對(duì)地電壓不會(huì)升高。接地電流大，提高了保護(hù)裝置的可靠性。缺點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，構(gòu)成短路，電流大（稱為大接地電流系統(tǒng)）。（3）適用：A110KV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)上（絕緣只按相電壓考慮）。在高壓電網(wǎng)中，為提高系統(tǒng)的可靠性，廣泛采用自動(dòng)重合閘裝置。一次重合成功率60%90%左右，二次成功率15%左右，三次成功率%左右。B地面380/220V三相四線制供電系統(tǒng)，獲得兩種電壓等級(jí)。小結(jié)：、電力網(wǎng)的定義、作用和分類。、電網(wǎng)的結(jié)線方式（3種）（放射式、干線式、環(huán)式電網(wǎng)）及它們的分類、優(yōu)缺點(diǎn)、適用對(duì)象。、中性點(diǎn)運(yùn)行方式的接法、優(yōu)缺點(diǎn)、及適用對(duì)象

16、。作業(yè)：P28： 7礦井地面變電所本節(jié)主要介紹：變電所的接線方式（電源與變壓器、母線與配出線的接線的接線方法、特點(diǎn)及適應(yīng)范圍）和變電所位置的確定。一、礦井地面變電所、礦井地面變電所的任務(wù)：受電、變電、配電。、地面變電所主結(jié)線包括：一次結(jié)線二次結(jié)線、配出線的結(jié)線。）地面變電所的主結(jié)線：（）變電所一次結(jié)線：是指受電線路與主變壓器之間的結(jié)線、線路-變壓器組結(jié)線：圖適用：三類負(fù)荷有三種形式：a、用隔離開關(guān)作為進(jìn)線開關(guān)：適用線路短，變壓器容量小的情況。b、用熔斷器作為進(jìn)線開關(guān)：適用線路長(zhǎng)，容量小。如：農(nóng)村、小型企業(yè)。c、用隔離開關(guān)、斷路器作為進(jìn)線開關(guān)：適用線路長(zhǎng)，容量大。如：大、中型煤礦企業(yè)。、橋式結(jié)線

17、：可靠性高，兩個(gè)電源，兩臺(tái)變壓器。a、全橋結(jié)線：接線、優(yōu)缺點(diǎn)及適用對(duì)象，圖1a。b、內(nèi)橋結(jié)線：接線、優(yōu)缺點(diǎn)及適用對(duì)象，圖1b。C外橋結(jié)線：接線、優(yōu)缺點(diǎn)及適用對(duì)象，圖1c（）二次母線：接線圖110，包括一次母線和二次母線的接法。變電所二次母線：主變壓器出線側(cè)所聯(lián)結(jié)的母線a、單母線結(jié)線：圖0a，適用情況：容量小，可靠性不高的負(fù)荷。b、雙母線結(jié)線：圖0b， 適用情況：大容量變電所、220KV以上的線路。c、單母線分段式結(jié)線：圖0c，適用情況及要求，負(fù)荷對(duì)稱、兼顧平衡（大多數(shù)煤礦用的是這種）.（）配出線的結(jié)線：圖a.配電開關(guān)的種類：隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器和斷路器。b.隔離開關(guān)布置及適應(yīng)對(duì)象：負(fù)荷開

18、關(guān)+熔斷器：適用于容量小不重要的用戶；隔離開關(guān)斷路器：適用于容量大比較重要的用戶，單回路；隔離開關(guān)斷路器隔離開關(guān)：容量大的重要用戶，雙回路。c.停送電操作。停送電操作順序。）總配電所的主結(jié)線（）單母線：對(duì)三類負(fù)荷供電（）單母線分段：可靠性高，負(fù)荷大（獨(dú)立雙電源）：對(duì)一、二類負(fù)荷供電。非獨(dú)立電源：對(duì)二、三類負(fù)荷供電二、礦井地面變電所接線實(shí)例簡(jiǎn)介1、煤礦總變電所接線實(shí)例：電源數(shù)目、變壓器、負(fù)荷、接線方式、電壓等級(jí)、可靠性、圖三、礦井地面變電所的位置確定1、礦井地面變電所的位置確定（1）要求：布局合理、供電可靠、供電質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性。考慮負(fù)荷性質(zhì)、大小和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等。（2）確定原則：P19。小結(jié)：1、

19、煤礦企業(yè)變電所：主結(jié)線，二次結(jié)線，配出線；接法、特點(diǎn)、適用對(duì)象。2、煤礦企業(yè)變電所接線實(shí)例：結(jié)合實(shí)例講解圖中各電氣元件作用。3、煤礦變電所的位置確定：基本要求、確定位置原則、類型。作業(yè)：P28： 10礦山供電系統(tǒng)本節(jié)主要通過礦井供電系統(tǒng)圖講解礦井供電的類型、井下中央變電所、采區(qū)變電所、綜采工作面配電點(diǎn)的接線、位置選擇和設(shè)備布置等以及露天供電系統(tǒng)。主要講解深井供電系統(tǒng)。1、礦井供電的類型1）礦井供電方式的決定因素：井田范圍、煤層開采深度、開采方法、年產(chǎn)量、涌水量、負(fù)荷大小等綜合因素進(jìn)行。2）分類：深井和淺井兩種類型A、特點(diǎn)：設(shè)立中央變電所。B、決定因素：煤層深，井下負(fù)荷大、涌水量大等。如平煤各生產(chǎn)礦。C、組成：地面變電所、井下中央變電所和采區(qū)變電所。D、供電回路數(shù)：兩路或兩路以上。2、井下中央變電所1）井下中央變電所的結(jié)