新版 礦山電工 第一章 chapter2

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貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院礦山電工礦山電工2目錄

第一章礦山供電系統(tǒng)

第二章礦山供電系統(tǒng)短路電流計算

第三章礦山供電設(shè)備

第四章安全用電及保護

第五章

采掘機械設(shè)備的電氣控制

第六章采區(qū)供電設(shè)計計算

第七章

礦井照明

3第一章礦山供電系統(tǒng)作業(yè)P39：3、4、

6、9、12（選擇型號和容量）[教學(xué)目標與要求]掌握什么是電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)的額定電壓等級及應(yīng)用范圍；2.掌握電力負荷分級3.掌握供配電系統(tǒng)的構(gòu)成4.掌握煤礦電力系統(tǒng)組成5.掌握煤礦各級變電所6.掌握電力系統(tǒng)的中性點運行方式及應(yīng)用范圍7.掌握功率因數(shù)補償4第一章

礦山供電系統(tǒng)第一節(jié)概述一、電力系統(tǒng)：圖1-1典型的電力系統(tǒng)1.發(fā)電廠：發(fā)電廠是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的場所，它是電能的生產(chǎn)者，有火力、水力、風力、太陽能、核能等發(fā)電廠。3.輸電線:擔負輸送、變換和分配電能的任務(wù)，主要由變電所和各種等級的電力線路組成。4.用：用戶高壓(3～330)KV，超高(330～1000)KV，特高（1000kv以上），低壓（1kv以下、1.140kv）2.變（配）電所:匯集電能、變換電壓的中間環(huán)節(jié)，它由各種電力變壓器和配電設(shè)備組成。5由圖可看出，該廠的高壓配電所有兩條6～10KV的電源進線，分別接在高壓配電所的兩段母線上。這兩段母線間裝有一個分段隔離開關(guān)，形成所謂”單母線分段制“。在任一條電源進線發(fā)生故障被切除后，可以利用分段隔離開關(guān)來恢復(fù)對整個配電所的供電，即隔離開關(guān)閉合后，另一條線路供電。6

1.1.1電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)：電力由各種形式的發(fā)電廠生產(chǎn)，經(jīng)過輸送、變換和分配，到達分散的電能用戶，這些生產(chǎn)一傳輸一分配一消費的環(huán)節(jié)，組成了一個有機的整體叫做電力系統(tǒng)。

為保證供電的可靠性和安全連續(xù)性，電力系統(tǒng)將各地區(qū)、各種類型的發(fā)電機變壓器、輸電線、配電和用電設(shè)備等連成一個環(huán)形整體。7電力系統(tǒng)及動力系統(tǒng)示意圖8二、電力系統(tǒng)的額定電壓

額定電壓

能使受電器(電動機、白熾燈等)、發(fā)電機、變壓器等正常工作的電壓，稱為它們的額定電壓。當電力設(shè)備按額定電壓運行時，一般可使其技術(shù)性能和經(jīng)濟效果為最好。1.額定電壓等級

根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟的合理性、電力設(shè)備制造工業(yè)的水平等因素，由國家統(tǒng)一規(guī)定額定電壓等級，具有非常重要的意義。它可使電力設(shè)備的生產(chǎn)實現(xiàn)標準化及系列化，有利于電網(wǎng)的建設(shè)和運行。1.1概述9表1-23kv以下電氣設(shè)備與系統(tǒng)額定電壓（v）直流單相交流三相交流受電設(shè)備供電設(shè)備受電設(shè)備供電設(shè)備受電設(shè)備供電設(shè)備1.51.522336666121212122424242436363636363642424242484860607272100+100+100+100+110110127**133**127**133**220220220230220/380230/400400Δ,440400Δ,440380/660400/690800800100010001140**1200**10表1-33kV及以上的設(shè)備與系統(tǒng)額定電壓和其對應(yīng)的設(shè)備最高電壓

及輸送容量和輸送距

受電沒備與系統(tǒng)額定電壓供電設(shè)備額定電壓設(shè)備最高電壓輸送容量(kw)輸送距(km)適應(yīng)范圍

0.38

0.40.4100以下0.6

33.15100～10001～3

6

6.3

6.91000～1200送電距離4～20左右的城鎮(zhèn)和工業(yè)與民用建筑供電

1010.511.5200～2000

3538.5

40.52000～10000送電距離20～50左右用于電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)或大型工廠的內(nèi)部供電

6060

69

110110

12610000～50000用于輸送50～150km左右

220220

252100000～500000220kV以上的電壓等級用于主干線，輸送距離150km以上

330330

363

500500

550

75075011表1—4煤礦常用電壓等級及應(yīng)用范圍（kV）受電設(shè)備

額定電壓供電設(shè)備

額定電壓應(yīng)用范圍

0.036井下電氣設(shè)備的控制及局部照明

0.127

0.133井下照明及手持式電鉆0.22

0.23礦外地面照明

0.38

0.40

地面低壓動力

0.66

0.69井下低壓動力1.143.3

1.20

井下綜合機械化采區(qū)動力6

6.3井上下高壓電機及配電電壓10

10.5井上下高壓電機及配電電壓3538.5一般用于礦區(qū)配電110

主要作礦區(qū)受電電壓，大型礦區(qū)也作配電電壓1.1概述電機220v200v電源210v230v平均電壓220v平均電壓210v

1).一般規(guī)定：在同一電壓等級中，受電器與系統(tǒng)的額定電壓相同。

1.1.2.2.額定電壓等級(關(guān)于供電設(shè)備額定電壓規(guī)定)

2).考慮電網(wǎng)壓降：發(fā)電機比同級受電器的電壓高5%；3).對於變壓器：變壓器一次測(原邊即輸入)與系統(tǒng)額定電壓相同；變壓器二次測(副邊即輸出)高出系統(tǒng)額定電壓5～10%。例：10.5KVP79圖1-7314《煤礦安全規(guī)程》第四百四十八條井下各級配電電壓和各種電氣設(shè)備的額定電壓等級，應(yīng)符合下列要求：（一）高壓，不超過10000V。（二）低壓，不超過1140V。（三）照明、信號、電話和手持式電氣設(shè)備的供電額定電壓，不超過127V。（四）遠距離控制線路的額定電壓，不超過36V。采區(qū)電氣設(shè)備使用3300V供電時，必須制定專門的安全措施15三電力負荷分級及對供電的要求1.1概述

1.電力負荷分級

電力負荷是決定電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、運行以及發(fā)電、送電、變電布局的重要依據(jù)。根據(jù)對供電可靠性（重要性）要求的不同，電力負荷可分成以下1、2、3級(類)負荷。負荷分類的目的：確保一級負荷供電不間斷，保證二級負荷用電，考慮三級負荷供電。16電力負荷分級1）.一級負荷（一類負荷）

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)濟損失或在政治上產(chǎn)生不良影響的負荷。

舉例：主排水泵、通風機、瓦斯泵、壓風機、立井提人的提升機等。

供電要求：兩個獨立電源供電。2）.二級負荷（二類負荷）

定義：凡因突然停電造成大量減產(chǎn)或大量廢品的負荷。

舉例：井下采、掘工作面、機電運輸、地面生產(chǎn)系統(tǒng)等。

供電要求：單電源雙數(shù)回路供電或?qū)＞€。3）.三級負荷（三類負荷）

定義：指除一、二類負荷以外的其它負荷。

舉例：學(xué)校宿舍、地面附屬車間及礦山機修廠等。

供電要求：單回路供電、多負荷共用一條輸電線路。17負荷對供電要求2.電力負荷對供電的基本要求

（一級負荷不允許停電）可靠：指供電系統(tǒng)不間斷供電的可能程度。安全：在電能供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故（采取防觸電、漏電、過流、防潮、防爆、抗摩損等一系列措施，以確保人身與設(shè)備安全）。優(yōu)質(zhì)：滿足電能用戶對電壓的頻率等質(zhì)量的要求【電壓：35KV以上±5%、10KV以上±7%、低壓(+5～-10)%；頻率：3KV以上±0.2Hz、3KV以下±0.5Hz】在保證安全可靠前提下，力求系統(tǒng)簡單、操作方、效率高、投資少，運行費用低、損耗小、、使建設(shè)成本和維護費用最少。經(jīng)濟18第二節(jié)供電系統(tǒng)一、接線方式供電系統(tǒng)結(jié)線是指由各種電氣設(shè)備及其連接線構(gòu)成的電路.分為放射式、干線式。功能：高壓：匯集和分配電能；低壓：連接用戶.

要求：系統(tǒng)簡單方便、運行靈活、操作安全、經(jīng)濟合理。（一）系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)的基本形式

1.放射式2.干線式

19圖1-3放射式結(jié)線1.放射式a一單電源單回路；b-單電源雙回路；c一雙電源雙回路20圖1-4干線式結(jié)線2.干線式1-4(a)直接連接式（1-4b貫穿連接式）圖1-5環(huán)狀式結(jié)線211.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

分類

放射式

干線式

單回路單電源雙回路雙電源雙回路直接連接式貫穿連接式環(huán)狀式結(jié)線適用于

三級負荷或二級小負荷二級負荷一級負荷三級負荷三級負荷二級負荷

優(yōu)點系統(tǒng)簡單，運行維護方便，用戶線路互不干擾供電可靠性有所提高供電可靠性高

回路少、造價低經(jīng)濟簡單缺點

缺少備用回路，供電可靠性差

開關(guān)和線路多供電可靠性比放射式低22（二）各級變電所常用結(jié)線方式

各級變電所主結(jié)線分單母線、橋式、雙母線、線路一變壓器組4種。

1.單母線1).單母線結(jié)線：適用于：容量小，可靠性不高的二、三級負荷。2).單母線分段式結(jié)線：適用于：負荷對稱、兼顧平衡一、二級負荷（大多數(shù)煤礦用的是這種）.2.雙母線結(jié)線：適用于：大容量變電所、220KV以上的線路。1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

231.2.2.礦山各級變電所常用結(jié)線方式241.2.2.礦山各級變電所常用結(jié)線方式251.2.2.礦山各級變電所常用結(jié)線方式3.橋式結(jié)線：可靠性高，兩個電源，兩臺變壓器。a、外橋結(jié)線：接線、優(yōu)缺點及適用對象，圖１－7a。（P13）b、內(nèi)橋結(jié)線：接線、優(yōu)缺點及適用對象，圖１－7b。（P13）C．全橋結(jié)線：接線、優(yōu)缺點及適用對象，圖１－7c（P14）

圖1-7橋式接線a一外橋結(jié)線；b一內(nèi)橋結(jié)線；c一全橋結(jié)線261.2.2.礦山各級變電所常用結(jié)線方式4.線路-變壓器組結(jié)線：適用：三類負荷有三種形式：a、用隔離開關(guān)作為進線開關(guān)：適用線路短，變壓器容量小的情況。b、用熔斷器作為進線開關(guān)：適用線路長，容量小。如：農(nóng)村、小型企業(yè)。c、用隔離開關(guān)、斷路器作為進線開關(guān)：適用線路長，容量大。如：大、中型煤礦企業(yè)。

27*變電所結(jié)線方式方案選擇：1）雙回電網(wǎng)上的中途變電所→單母線分段2）雙回電網(wǎng)上的終端變電所→內(nèi)、外橋、擴大外橋式結(jié)線3）單回電網(wǎng)上的終端變電所→線路—變壓器組4）環(huán)網(wǎng)上的終端變電所→外橋、擴大外橋*配出線的結(jié)線：a.配電開關(guān)的種類：隔離開關(guān)、負荷開關(guān)、熔斷器和斷路器。b.隔離開關(guān)布置及適應(yīng)對象：負荷開關(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。1.2.2.礦山各級變電所常用結(jié)線方式28礦山各級變電所內(nèi)常用結(jié)線方式，用途及優(yōu)缺點

變電所內(nèi)結(jié)線用途、優(yōu)缺點1.2.2.1單母線單母線不分段用于三級小負荷單母線分段QS分段:二級負荷；QF分段:一級負荷1.2.2.2橋式連接外橋結(jié)線①供電線路較短，線路切換少的變電所。②由于某種原因(如負荷變化)要經(jīng)常切換變壓器的變電所。③有穩(wěn)定穿越功率的變電所。④處于環(huán)網(wǎng)中的變電所。⑤向一、二級負荷供電的情況。內(nèi)橋結(jié)線①電源線路較長(線路故障概率較大)的變電所。②不需經(jīng)常切換變壓器且負荷穩(wěn)定的變電所。③沒有穿越功率的變電所。④處于電網(wǎng)終端的變電所。⑤向一、二級負荷供電的情況。全橋結(jié)線全橋結(jié)線操作方便、運行靈活，但它會使占地面積加大，投資增加1.2.2.3線路—變壓器組向三級負荷供電的情況a、用隔離開關(guān)作為進線開關(guān)級：適用線路短，變壓器容量小的情況。b、用熔斷器作為進線開關(guān)：適用線路長，容量小。如：農(nóng)村、小型企業(yè)。c、用隔離開關(guān)、斷路器作為進線開關(guān)：適用線路長，容量大。如：大、中型煤礦企業(yè)1.2.2.4.雙母線適用情況：大容量變電所、220KV以上的線路1.2.2.5方案選擇：1）雙回電網(wǎng)上的中途變電所→單母線分段

2）雙回電網(wǎng)上的終端變電所→內(nèi)、外橋、擴大外橋式結(jié)線

3）單回電網(wǎng)上的終端變電所→線路—變壓器組4）環(huán)網(wǎng)上的終端變電所→外橋、擴大外橋29高壓側(cè)采用隔離開關(guān)－斷路器的變電所主電路

一臺主變壓器的小型變電所主電路圖1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

30高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路

兩臺主變壓器的小型變電所主電路圖1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

31高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的變電所主電路

1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

32一次側(cè)采用內(nèi)橋形接線、二次側(cè)采用單母線分段的 總降壓變電所主電路

1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

33一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路

1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

34低壓供配電線路的接線方式低壓放射式接線1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

35低壓樹干式接線(a)低壓母線放射式接線；

(b)“變壓器－干線組”接線

1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

36低壓環(huán)形接線

1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

371.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

38高壓配電出線1.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

391.2.1.供電系統(tǒng)結(jié)線方式

40

下面介紹小型工廠變電所的幾種較常見的主結(jié)線方案：1、只裝有一臺主變壓器的小型變電所主接線圖只有一臺主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的結(jié)線。根據(jù)其高壓側(cè)采用的開關(guān)電器不同，有以下三種比較典型的主結(jié)線方案：圖4-61高壓側(cè)采用隔離開關(guān)—熔斷器或圖4-62高壓側(cè)采用負荷開關(guān)斷器

跌開式熔斷器的變電所主接線圖的變電所主接線圖

41高壓側(cè)采用隔離開關(guān)一斷路器的變電所主接線圖42高壓雙回路進線的一臺主變壓器變電所主接線圖43二、供電系統(tǒng)礦井供電方式取決于礦區(qū)范圍、礦層埋藏深淺、井下涌水量大小、井型大小、采煤方法、機械化程度等因素主要分為深井、淺井兩種供電方式.

1．深井供電系統(tǒng)對于礦層埋藏深、傾角小，采用立井和斜井開拓，生產(chǎn)能力大的礦井，多采用如圖P16l—10所示的深井供電系統(tǒng).（P14圖1-10）該供點方式同樣適用于工廠44P16圖1-11452．淺井供電系統(tǒng)對礦層埋藏不深(距地表100～200m內(nèi))的情況，如圖1-11示。

1）.電纜下井方式礦井地變電所→(1)沿井筒下井→井底車場變電所→工作面配電點（<2km）.

(2)沿地面架空線到采區(qū)上方地面變電所（亭）→鉆孔下井→采區(qū)變電所→工作面配電點。（>2km）

.

2）.電壓等級選擇：負荷大，高壓下井；負荷小，低壓下井。1.2礦山供電系統(tǒng)圖1-11淺井供電系統(tǒng)46高壓深入負荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，簡化了供電系統(tǒng)接線，節(jié)約投資和有色金屬，降低了電能損耗和電壓損耗，提高了供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠(礦)區(qū)的環(huán)境條件是否滿足高壓線路深入負荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用。高壓配電的優(yōu)勢47三、礦井各級變電所及配電點1.2礦山供電系統(tǒng)1.變電所

地面變電所井下主變電所采區(qū)變電所工作面配電點2.電壓等級

35kv、110kv、10kv

10kv

10kv

660v，1140v3.位置選擇原則P161.靠近主要負荷和電纜下井井簡，

2.架空線與所扯同時確定，預(yù)留架空線走廊3.設(shè)在上風處，避開污染源4地質(zhì)條件好5.不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險區(qū)、排廢場、鐵道附近6.交通方便，應(yīng)有擴展余地P181.盡量負荷中心2.綜合考慮：通風、交通、進出線敷設(shè)、頂?shù)装鈼l件、保安煤柱、經(jīng)濟等因素（一個水平只設(shè)一個變電所，3.靠近主排水泵、牽引變流所組成聯(lián)合硐室P211.位于負荷中心，保證向采區(qū)內(nèi)距離最遠、容量最大設(shè)備供電

2.只采用一個所址3.地質(zhì)條件好4通風、運輸方便P24距采煤工作面50～70M距掘進工作面80～100M48采煤機組工作面電氣設(shè)備布置示意圖1一采煤機起動器；2、3一輸送機起動器；4一泵站起動器；5一轉(zhuǎn)載機起動器；6-煤電鉆變壓器；7一水泵起動器；8一備用起動器；9一載波接收機；10_一乳化液泵站；11一水泵；l2一轉(zhuǎn)載機；13一煤電鉆；14、15一輸送機；16一采煤機；17--回柱絞車；18一煤電鉆變壓器；19-回柱絞車起動器；A一饋電開關(guān)49表1-7不同容量采煤機的最大供電距離采煤機功率／kW采煤機電纜截面／mm2干線允許供電距離／m備注

380V

660V

1140V

60

355070232315——13701470——48504950——允許供電距離為變壓器饋電開關(guān)至起動器間用一根電纜時的距離。如用兩根截面相同的電纜并聯(lián)，則允許供電距離增加一倍

80

35507075158——890970——33003360——

100

355070——57——580660——24702550——130

355070

308

382

——16201660——

150

355070186265——12601360——

170

355070101182230

960

1050

——

200

355070——66112

640

720

770

250

355070

278

350

390

300

355070

89

116

16250四、硐室布置

(P18-24)1）.布置原則：應(yīng)將變壓器與配電裝置分開布置。高、低壓配電裝置分開布置。（考慮防火、防水、通風）2）.布置方式：設(shè)備與墻壁之間，各設(shè)備之間應(yīng)留有足夠的維護與檢修通道，完全不需要從兩側(cè)或后面維護檢修的設(shè)備，可互相靠緊和靠墻放置?？紤]發(fā)展余地，變電所的高壓配電設(shè)備的備用位置應(yīng)按設(shè)計最大數(shù)量的20％考慮，且不少于兩臺。低壓設(shè)備的備用回路，也按最多饋出回路數(shù)20％考慮51《煤礦安全規(guī)程》第三節(jié)井下機電設(shè)備碉室第四百六十條永久性井下中央變電所和井底車場內(nèi)的其他機電設(shè)備硐室，應(yīng)砌碹或用其他可靠的方式支護。采區(qū)變電所應(yīng)用不燃性材料支護。硐室必須裝設(shè)向外開的防火鐵門。鐵門全部敞開時，不得妨礙運輸。鐵門上應(yīng)裝設(shè)便于關(guān)嚴的通風孔。裝有鐵門時，門內(nèi)可加設(shè)向外開的鐵柵欄門，但不得妨礙鐵門的開閉。從硐室出口防火鐵門起5m內(nèi)的巷道，應(yīng)砌碹或用其他不燃性材料支護。硐室內(nèi)必須設(shè)置足夠數(shù)量的撲滅電氣火災(zāi)的滅火器材。第四百六十一條采掘工作面配電點的位置和空間必須能滿足設(shè)備檢修和巷道運輸、礦車通過及其他設(shè)備安裝的要求，并用不燃性材料支護。第四百六十二條變電硐室長度超過6m時，必須在硐室的兩端各設(shè)1個出口。52《煤礦安全規(guī)程》第三節(jié)井下機電設(shè)備碉室

第四百六十三條硐室內(nèi)各種設(shè)備與墻壁之間應(yīng)留出0.5m以上的通道，各種設(shè)備相互之間，應(yīng)留出0.8m以上的通道。對不需從兩側(cè)或后面進行檢修的設(shè)備，可不留通道。第四百六十四條帶油的電氣設(shè)備必須設(shè)在機電設(shè)備硐室內(nèi)。嚴禁設(shè)集油坑。硐室不應(yīng)有滴水。硐室的過道應(yīng)保持暢通，嚴禁存放無關(guān)的設(shè)備和物件。帶油的電氣設(shè)備溢油或漏油時，必須立即處理。第四百六十五條硐室入口處必須懸掛“非工作人員禁止入內(nèi)”字樣的警示牌。硐室內(nèi)必須懸掛與實際相符的供電系統(tǒng)圖。硐室內(nèi)有高壓電氣設(shè)備時，入口處和硐室內(nèi)必須在明顯地點懸掛“高壓危險”字樣的警示牌。采區(qū)變電所應(yīng)設(shè)專人值班。無人值班的變電硐室必須關(guān)門加鎖，并有值班人員巡回檢查。硐室內(nèi)的設(shè)備，必須分別編號，標明用途，并有停送電的標志。53方式一：

圖1-15采區(qū)變電所一工作面配電點供電方式五.采區(qū)變電所到工作面的供電方式方式一:在井下主變電所或采區(qū)變電所將高壓降為低壓后→直接送至工作面配電。54方式二：圖1—16采區(qū)變電所一移動變電站一工作面配電點供電方式方式二:在井下主變電所或采區(qū)變電所將高壓→送至移動變電站后→再降為低壓后→送至工作面配電。55圖１-２０采區(qū)變電所56第三節(jié)電力系統(tǒng)的中性點運行方式

電力系統(tǒng)電源中性點的不同運行方式，對電力系統(tǒng)的運行特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時有明顯的影響，而且將影響系統(tǒng)二次側(cè)的繼電保護及監(jiān)測儀表的選擇與運行，因此有必要予以研究。?中性點直接接地（或者低阻接地

）→用于地面380V系統(tǒng)?中性點不接地→用于煤礦井下?中性點經(jīng)消弧線圈接地（高阻接地）→用于110KV供電系統(tǒng)

在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機和變壓器的中性點有三種運行方式：57★1中性點直接接地或低阻接地的電力系統(tǒng)正常運行：

三相電壓、電流對稱單相接地：另外兩相對地電壓不變，單相接地后即通過接地中性點形成單相短路。用于:我國地面220／380V低壓配電系。58★

2、中性點不接地方式

?用于:3～66kV系統(tǒng)，特別是3～10kV系統(tǒng)。

?用于煤礦井下供電系統(tǒng)。59★

3、中性點經(jīng)消弧線圈接地

消弧線圈正常運行：三相電壓、電流對稱;單相接地：另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍，減小了接地電流。用于:110kV及以上的系統(tǒng)(單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中)60Rgr一、人在不同變壓器中性點接地中觸電電流計算P26-r1、r2、r3----分別為三相電纜對地電阻c1、c2、c3----分別為三相電纜對地電容NL1L3L2VL1VL2VL3r1r2r3c1c2c3P25圖1-20611、變壓器中性點可靠接地供電系統(tǒng)1).當系統(tǒng)額定電壓為380V或660V時,人體單相觸電時觸電電流Ima=?

=220(380)mA>30(mA)電網(wǎng)→人體→大地→接地極→電網(wǎng)=Ima=解:電流回路：2).當電網(wǎng)一相落地（單相短路）：情況很危險，產(chǎn)生短路電流IS，引發(fā)火災(zāi)，瓦斯、煤塵爆炸等事故。不安全Ima622.變壓器中性點絕緣的供電系統(tǒng)1).在該系統(tǒng)(P94圖2-3)中人體單相觸電時,觸電電流Ima=?NL1L3L2VL1VL2VL3r1r2r3c1c2c3Ima631).在該系統(tǒng)(P94圖2-3)中人體單相觸電時,觸電電流Ima=?解:（1）畫出等效電路圖(運用戴維南定律）②、其余部份可看作一有源二端網(wǎng)絡(luò)③.電動勢E(M、N之間開路電壓Voc.MN)

有源二端網(wǎng)絡(luò)→簡化為一等效電源=理想電動勢E+串聯(lián)內(nèi)阻R0；①、取出Ima分支（MN）；E=Voc.MN=VL1MNRma64④.內(nèi)阻R0(M、N之間入端阻抗Zin)

=∥（-j3Xc）==⑤、外電路阻抗Zex：Ro=Zin=除去有源二端網(wǎng)絡(luò)電源后的等效電阻Zin=Ro

=(r1∥r2∥r3)∥(C1∥C2∥C3)

Zex=Rma=1000Ω=MNR0RmaE圖2-4人身觸及一相時的等效電路圖65⑥該支路電流

MN

==

）在帶j算式中，用數(shù)學(xué)方式想方設(shè)法將j→j2=－1若變不成j2也要變成加減形式如

(a)

－j(b-c+d)

帶j算式的有效值=(實數(shù)項2+慮數(shù)項2)再根號=66分母：同乘

公式2-6演算公式：a2-b2=（a+b）*（a-b）

j2=－167

上式中負號提出(-/-)消掉，“分母”中同乘27ω2c2對2-5式取有效值

68(2).對公式2-6討論：設(shè)電網(wǎng)電纜每相(橡膠)對地電阻r=35kΩ；供電系統(tǒng)采用380V（660V）電壓時（線電壓VCL）；當電纜長L<1km時，電纜對地電容C=0μf；當電纜長L>1km，電纜對地電容C=0.5μf，求流過人身觸電電流Ima=？69①.當電纜長<1KM時C=0μfIma==

=17.3mA（30mA）<30mA②.當電纜線路>1KM時C=0.5μf

=2Лf=2*3.14*50=314Ima=

=88.7mA（154mA）>30mA∴安全∴不安全解：7071③能否增大r，降低Ima

a).電網(wǎng)長度<1km時，可不考慮電容影響C=0從公式2-8可知：Ima==r↑→Ima↓可行=b).電網(wǎng)長度>1km時，C不可忽略Ima=-------2-7

=93.3mA（162mA）>88.7mA（154mA）--更不安全結(jié)論：1.當電纜長度<1KM時：絕緣電阻增加r↑→則Ima↓；若單純增大絕緣電阻r2.當電纜長度>1KM時：公式2—7說明：當絕緣電阻(r↑)增加到一定程度時，Ima相反會增加；3.當r→∞時，Ima僅與電容C、Rma有關(guān)，而與r無關(guān)。72

變壓器380V660V

流過人身觸電電流（mA)地面可靠接地系統(tǒng)220380

井下禁止接地系統(tǒng)禁止接地系統(tǒng)

C=0μf17.330

C=0.5μf88.7154

r→∞98.3162變壓器中性點可靠接、禁止接地時，有人觸電時流過人身觸電電流73第四節(jié)電力負荷計算與功率因數(shù)補償一、電力負荷計算1、用需用系數(shù)（Kde）法統(tǒng)計負荷Sca

4）電網(wǎng)損耗即電網(wǎng)效率ηm=0.9～0.955）同時性系數(shù)（同時率）KSi

=0.8～0.95按p33表1-9

按p30表1-8，按p286表6-2取只有一臺設(shè)備時不考慮需用系數(shù)和功率因數(shù)74二、提高功率因數(shù)

3）.能提高企業(yè)用電設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備潛力。4）.可減少線路的功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率。5）.因發(fā)電機的發(fā)電容量的限定，故提高cos?也就使發(fā)電機能多出有功功率。

1）.提高用電質(zhì)量，改善設(shè)備運行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。2）.可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費開支。例如：當cos?=0.5時的損耗是cos?=1時的4倍。1.提高功率因數(shù)的意義：752.提高功率因數(shù)的方法自然功率因數(shù)法、人工補償法（1）.提高自然功率因數(shù)法：1).恰當選擇電動機容量，減少電動機無功消耗，防止“大馬拉小車”。2).對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機，可將線圈改為三角形接法（或自動轉(zhuǎn)換）。3).避免電機或設(shè)備空載運行。4).合理配置變壓器，恰當?shù)剡x擇其容量。5).調(diào)整生產(chǎn)班次，均衡用電負荷，提高用電負荷率。6).改善配電線路布局，避免曲折迂回等。76（2）.采用人工補償法1）.個別補償：用于低壓網(wǎng)絡(luò)，將電容器直接接在用電設(shè)備附近。優(yōu)點：補償效果好，缺點：電容器利用率低2）.分組補償：將電容器分別安裝在各用電戶配電盤的母線上。優(yōu)點：電容器利用率較高且補嘗效果也較理想。3）.集中補償：將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上，電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇.

優(yōu)點:

電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓缺點:不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無功負荷。原則:

必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：加至負載上的電壓和負載的有功功率不變。77M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)C1的補償區(qū)C1的未補償區(qū)C2的補償區(qū)C3的補償區(qū)C2的未補償區(qū)C3的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)C2的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)C3的未補償區(qū)C2的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)C1的補償區(qū)C2的補償區(qū)C3的補償區(qū)C3的未補償區(qū)C2的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)圖5-4無功補償?shù)脑O(shè)置地點與補償區(qū)C1的補償區(qū)C2的補償區(qū)C3的補償區(qū)C3的未補償區(qū)C2的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)C1的補償區(qū)C2的補償區(qū)C3的補償區(qū)C3的未補償區(qū)C2的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)C1的補償區(qū)C2的補償區(qū)C3的補償區(qū)C3的未補償區(qū)C2的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)C1的補償區(qū)C2的補償區(qū)C3的補償區(qū)C3的未補償區(qū)C2的未補償區(qū)M660V礦區(qū)電網(wǎng)C335KV6~10KV660VC1C2礦井電網(wǎng)井內(nèi)及井下低壓外電網(wǎng)個別補償分組補償集中補償783.并聯(lián)電容值的計算

在感性負載兩端并電容+-由相量圖可得：;ω=2πfΦ1、φ分別為補償前后的功率因數(shù)角79=72.8（μf）例1:有一感性負載其功率為10KW，功率因數(shù)cosΦ1=0.6，接在220v電網(wǎng)上，電源頻率為50HZ，①.若將功率因數(shù)提高到cosΦ2=0.95，試問須并聯(lián)多大的電容器，②.計算線路并聯(lián)電容器前后的電流。②.并聯(lián)前后的電流解:①.并C前:并C后:由于電流減少，降低了損耗值cosΦ1=0.6，tanφ1=1.333；cosΦ2=0.95，tanφ2=0.329

80例2：某礦10KV母線上全礦的有功功率P=970.91（KW），無功功率Q=1004.47（Kvar），視在功功率S=1397.01（KVA），現(xiàn)將功率因數(shù)cosΦ2提高到（0.9~0.95）之間，需要補償無功功率的容量是多少？及電容器的臺數(shù)？

解：1).確定全礦10KV母線上的自然功率因數(shù)cosφ1:

2）計算從功率因數(shù)cosφ1提高到cosφ2所需補償?shù)目側(cè)萘縌C：ａ).cosΦ2=0.9，tanφ2=0.484QC=KloP（tanφ1-tanφ2)=1*970.91(1.049-0.484)=549Kvar813）補償后負荷為

P=970.91（KW），Q/=Q-QC=1004.47-（549~699)=（455.47~305.47)Kvar4）驗算cosφ2b）．cosΦ2=0.95，tanφ2=0.329QC=KloP（tanφ1-tanφ2)=1*970.91(1.049-0.329)=699Kvar將功率因數(shù)提高到（0.9~0.95）需補償無功功率QC:549~699KvarKVA82查P249表5-1采用YY10.5-12-3電容器供電電壓10.5KV,標準容量12Kvar5）電容器的臺數(shù)

每相電容器數(shù)目定為18個，總的為54個83三、變壓器的選擇1.小型煤礦變壓器型號、最少臺數(shù)、使用地點負荷類型變壓器放置地點變壓器型號

最少臺數(shù)低瓦斯高瓦斯或突出地面負荷地面S11

2

2井下負荷地面KS11

24井下KBSG842。變壓器容量按下式計算ΣPN、Σｐ：分別為一組負荷額定總功率和有功功率（kw）

Kde：

需用系數(shù)P30表1-8P286表6-2COSφwm：補償前自然功率因數(shù)Kj：經(jīng)濟負荷率，取0.65~0.75小型煤礦電力設(shè)備配備參考(30萬噸及以下)根據(jù)變壓器計算容量查表確定額定容量Kb：故障保證系數(shù)：取0.8-185額定容量電壓組合聯(lián)結(jié)方式損耗(kW)空載電

流(%)阻抗電

壓(%)外形尺寸(mm)

(長L×寬B×高H)重量(kg)軌距(mm)空載負載50高壓10±5%低壓0.693/0.41.2/0.6931.23.45Yy0(d11)3906802.542250×800×1010145060010056010502.542400×845×116