中國礦大版礦山電工學(xué)礦山供電系統(tǒng)和負(fù)荷學(xué)習(xí)課件

1、主要學(xué)習(xí)內(nèi)容,CH1 礦山供電系統(tǒng)和負(fù)荷 CH2 礦山供電系統(tǒng)故障分析 CH3 礦井電網(wǎng)三大保護(hù) CH4 礦山供電系統(tǒng)設(shè)備及選擇 CH5 礦山電氣設(shè)備的控制,主要參考書,1.礦山電工學(xué) 唐 軼 等編 中國礦業(yè)大學(xué)出版社 2011.2 2.礦山電工學(xué) 賴昌干 等編 煤炭工業(yè)出版社 1991.11 3.工礦企業(yè)供電 張學(xué)成 等編 煤炭工業(yè)出版社 2005.5,CH1 礦山供電系統(tǒng)和負(fù)荷,學(xué)習(xí)要求 1. 一般掌握：典型電力系統(tǒng)的組成及有關(guān)的基本概念、礦山供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備額定電壓的確定、礦山電力負(fù)荷及計(jì)算、礦用變壓器的選擇。 2. 熟練掌握：電力負(fù)荷分級及對供電系統(tǒng)的要求、供電系統(tǒng)的連接方式、礦山

2、供電系統(tǒng)。,第一節(jié) 電力系統(tǒng)概述,一 電力系統(tǒng) 二 電力系統(tǒng)的額定電壓 三 電力負(fù)荷對供電的基本要求及分級,一、電力系統(tǒng),電力系統(tǒng)的概念：是由各種不同電壓等級的電力線路將發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體 。,圖1 一個(gè)簡單的電力系統(tǒng),典型電力系統(tǒng)圖,交流發(fā)電機(jī)(G),電力變壓器(T),斷路器(QF),隔離開關(guān)(QS),熔斷器(FU),刀開關(guān)(QK),熔斷式開關(guān)(Q),負(fù)荷開關(guān)(Q),電流互感器(TA),電壓互感器(TV),閥型避雷器(F),電抗器(L),電容器( C ),線路、母線(W) 電纜及終端(X),2. 電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)（1）,（1）發(fā)電廠（站

3、）： 指將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的場所。 一般根據(jù)所使用的能源的不同，將電廠分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電站、核電站、潮汐電站、風(fēng)力發(fā)電站等。,2. 電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)（2）,（2）變電所：是匯集電能、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。 按用途分： 升（降）壓變電所、聯(lián)絡(luò)變電所、工礦企業(yè)變電所、農(nóng)村變電所、整流變電所等。 按地位分：樞紐變電所、穿越變電所、終端變電所。 按供電范圍分：區(qū)域（一次）變電所、地區(qū)（二次）變電所。,2.電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)（3）,（3）電力網(wǎng)：是指在電力系統(tǒng)中，變電所與各種不同電壓的電力線路組成的網(wǎng)。是電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著輸送、變換和分配電能的

4、任務(wù)。 根據(jù)電壓等級的不同，電力網(wǎng)可分為： 低 壓 電 網(wǎng)：1.2kV及以下 高 壓 電 網(wǎng)：3kV330kV 超高壓電網(wǎng)：330kV1000kV 特高壓電網(wǎng)：1000kV以上,二、電力系統(tǒng)的額定電壓（1）,1. 額定電壓：是指發(fā)電機(jī)、變壓器和電氣設(shè)備等在正常運(yùn)行時(shí)具有最大經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的電壓。 2. 額定電壓等級：由國家規(guī)定的各種標(biāo)準(zhǔn)額定電壓。 作用：便于各種電力設(shè)備生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。,第一章,表1-3（線電壓，kV),二、電力系統(tǒng)的額定電壓（2）,電氣設(shè)備額定電壓的確定 我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：一般供電設(shè)備的額定電壓應(yīng)高出系統(tǒng)和用電設(shè)備的額定電壓的5，用以補(bǔ)償正常負(fù)荷時(shí)線路上的電壓損失，使設(shè)備

5、獲得近似額定的電壓。受電設(shè)備的額定電壓與系統(tǒng)額定電壓相對應(yīng)。,二、電力系統(tǒng)的額定電壓（2）,3.電氣設(shè)備額定電壓的確定(1),確定電氣設(shè)備額定電壓的一般規(guī)律： A. 發(fā)電機(jī)： 額定電壓 VGN=1.05系統(tǒng)額定電壓（VN） B. 變壓器： 受電側(cè)額定電壓VTN1 與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，VTN1=VGN 與線路（系統(tǒng)）相連時(shí)，VTN1=VN,3.電氣設(shè)備額定電壓的確定(2),B. 變壓器 輸出側(cè)額定電壓VTN2 與35kV及以上線路相連 VTN2=1.1 VN 與35kV以下線路相連，但變壓器的短路電壓百分比 VS%7.5%，或連接長線路時(shí) VTN2=1.1 VN 其他情況 VTN2=1.05 VN,

6、3.電氣設(shè)備額定電壓的確定(3),C. 系統(tǒng)額定電壓與設(shè)備額定電壓 系統(tǒng)VN=用電設(shè)備VN 系統(tǒng)額定電壓和設(shè)備額定電壓值根據(jù)表1-2、1-3確定 下面舉例說明電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備額定電壓的確定方法.,請根據(jù)下面系統(tǒng)圖已知參數(shù)確定各電氣元件的額定電壓.,6.3kV,6.3/363/121kV,110/10.5kV,330/38.5kV,6/0.4kV,4. 煤礦常用電壓等級及應(yīng)用范圍,36V及以下：井下電氣設(shè)備控制及局部照明 127V：井下照明及手持式電鉆 220V：礦井地面照明 250V(DC)：電機(jī)車 380V：小型礦井井下使用 500V(DC)：井下電機(jī)車 660V：井下低壓動(dòng)力 750V(

7、DC)：露天煤礦工業(yè)電機(jī)車 1140V：井下綜采動(dòng)力 1500V(DC)：露天煤礦工業(yè)電機(jī)車 6kV: 井上、下高壓電機(jī)及配電電壓 10kV：特大型礦井井上、下高壓電機(jī)及配電電壓 35、60、110kV：礦區(qū)受電電壓或配電電壓,三、電力負(fù)荷對供電的基本要求及分級,供電系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)。它由各種電氣設(shè)備及配電線路按一定接線方式組成。 供電系統(tǒng)的作用就是從電力系統(tǒng)獲取高壓電能，通過變換、分配、輸送將電能安全、可靠地送到各種不同的動(dòng)力設(shè)備上，以滿足煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。,（一）、電力負(fù)荷對供電的基本要求,1）保證供電的安全性； 2）保證供電的可靠性； 3）保證電能的良好質(zhì)量； 4）保證供電系

8、統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。,1）供電的安全性,安全性：*指在電能的供應(yīng)、分配和使用中不應(yīng)發(fā)生人身觸電傷亡事故和設(shè)備毀壞事故。 人身觸電傷亡：觸電保護(hù)、架線選擇等 設(shè)備毀壞：繼電保護(hù)、結(jié)線方式、接地保護(hù)等 對煤礦生產(chǎn)的含煤塵、瓦斯、高濕度等特殊環(huán)境，為確保供電安全，還必須采取防觸電、防潮、防爆、抗磨損等措施，正確選擇設(shè)備、確定供電系統(tǒng)方案，并加強(qiáng)保護(hù)措施，經(jīng)常進(jìn)行檢修。,2）供電的可靠性,可靠性：指應(yīng)滿足用電戶對供電的連續(xù)性要求。即供電的不間斷性。 煤礦供電（尤其是井下）絕對可靠，即無論在任何情況下，都必須保證能提供一部分電能，保證人身與設(shè)備不受危害。 電力負(fù)荷是決定電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行及發(fā)電、送電

9、、變電布局的主要依據(jù)，按用戶的重要性和中斷供電對人身安全或在經(jīng)濟(jì)等方面所造成的損失和影響程度分為三級。,電力負(fù)荷分級及對供電結(jié)線的要求,電力負(fù)荷的分級：根據(jù)不同負(fù)荷對供電可靠性的要求分三級。 一級負(fù)荷：采用兩個(gè)獨(dú)立電源的雙回路）供電。 二級負(fù)荷：采用兩回線路供電。 三級負(fù)荷：不屬于一、二級負(fù)荷的所有用電設(shè)備，對供電無特殊要求，一般采用單一回路供電。,1）、一級負(fù)荷,對突然中斷供電將造成生命危害、導(dǎo)致重大設(shè)備破壞且難以修復(fù)、打亂復(fù)雜生產(chǎn)過程并使大量產(chǎn)品報(bào)廢，給國民經(jīng)濟(jì)造成重大損失的負(fù)荷為一級負(fù)荷。 如礦井的通風(fēng)、排水、提升（載人）等負(fù)荷。對屬于一級負(fù)荷的設(shè)備，為使其可靠運(yùn)行，必須采用完全備用系統(tǒng)

10、供電，即采用兩個(gè)獨(dú)立電源的雙回路供電。 獨(dú)立電源：指不受其他電源故障影響或干擾的電源。 如分段母線的電源來自不同發(fā)電機(jī)，且其輸變配各環(huán)節(jié)為分列運(yùn)行的。 或母線之間無聯(lián)系，或有聯(lián)系，但當(dāng)其中一個(gè)故障時(shí)其聯(lián)系會(huì)自動(dòng)斷開，不影響其他供電的。,2）、二級負(fù)荷,指突然中斷供電時(shí)將造成大量減產(chǎn)，產(chǎn)生大量廢品，大量原材料報(bào)廢，使工業(yè)企業(yè)內(nèi)部交通生產(chǎn)停頓的負(fù)荷為二級負(fù)荷。 如礦井的地面空壓機(jī)、提升運(yùn)輸運(yùn)設(shè)備、井底車場的整流設(shè)備等。,3）、三級負(fù)荷,凡中斷供電不會(huì)在經(jīng)濟(jì)上或其他方面造成較大影響者，為三級負(fù)荷。 負(fù)荷有：機(jī)械修理廠、生活福利設(shè)施等。此類負(fù)荷一般對供電可靠性無特殊要求，不需要備用電源和設(shè)備,一般采用

11、無備用系統(tǒng)結(jié)線方式。,3）保證電能的良好質(zhì)量,電能質(zhì)量：*主要指滿足用電戶對電壓和頻率質(zhì)量的要求，也包括電壓波形。即要求電壓幅值和頻率保持在一定允許范圍內(nèi)，并使波形畸變不超過允許值。 電壓幅值允許變化范圍：,3）保證良好的電能質(zhì)量,頻率變化范圍一般為500.2Hz 電壓和頻率超出允許范圍的危害：影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行及出力惡化，生產(chǎn)質(zhì)量受到較大影響。 波形畸變：交流電壓波形畸變，表示電網(wǎng)含有高次諧波，諧波含量過高，會(huì)使繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)等不能正常工作，所以一般波形畸變不允許超過5%。,4）技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理：*指供電系統(tǒng)在滿足用電戶對用電的安全性、可靠性、電能質(zhì)量要求

12、的前提下，供電系統(tǒng)的投資要盡量少、運(yùn)行費(fèi)用盡量低。包括使供電系統(tǒng)建設(shè)成本降低、提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低損耗，使系統(tǒng)有較好的運(yùn)行效益。 應(yīng)該在滿足用電負(fù)荷對供電的前3個(gè)技術(shù)要求的條件下盡量使供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。,第二節(jié) 礦山供電系統(tǒng),一、供電系統(tǒng)接線方式 二、礦井供電系統(tǒng) 三、礦井各級變電所及配電點(diǎn),一、供電系統(tǒng)結(jié)線方式（1）,基本概念 供電系統(tǒng)結(jié)線：是指由各種電氣設(shè)備及其聯(lián)接線構(gòu)成的電路，其功能是匯集和分配電能。 結(jié)線方式按布置方式分：放射式、干線式、環(huán)式、雙電源（獨(dú)立）供電式 按運(yùn)行方式分：開式網(wǎng)絡(luò)、閉式網(wǎng)絡(luò) 按可靠性分：無備用網(wǎng)絡(luò)、有備用網(wǎng)絡(luò),（一）、供電電源系統(tǒng)結(jié)線,1）放射式（1）

13、單回放射式：是在上一級降壓站（變電所）的饋出母線上引出多條回路，直接向下級降壓站（變電所）或用電設(shè)備供電。各條引出線之間無聯(lián)系，其沿線不分支接其他負(fù)荷。系統(tǒng)簡單、運(yùn)行維護(hù)方便；缺點(diǎn)是使用的開關(guān)、線路多，供電可靠性差。,（2）雙回路放射式,單電源雙回路：從一段母線上并列引出兩回線路，每回線路有單獨(dú)的開關(guān)控制。適用二級負(fù)荷。供電可靠性高，運(yùn)行可采用并列運(yùn)行，也可一路運(yùn)行一路備用，運(yùn)行靈活。,（2）雙回路放射式,雙電源雙回路：是在上級變電所設(shè)置2套電源, 分別接在不同的母線上，向下級變電站或用電設(shè)備供電。當(dāng)任一路電源或線路發(fā)生故障時(shí)，可通過另一路電源或線路向負(fù)載供電。由于這種接線從電源到負(fù)載都是雙套

14、設(shè)備投入工作，并且互為備用，所以供電可靠性高，適用于容量較大的一、二級負(fù)荷。但所用設(shè)備多、用線長、投資大，若負(fù)荷不大時(shí)將造成有色金屬材料的浪費(fèi)。,（2）雙回路放射式,2、干線式供電,直接聯(lián)絡(luò)式：從一路高壓配電干線上直接引出分支線向用戶供電，分支線一般不超過5，且配電變壓器容量不超過3000kVA。 一般適用于架空線上對三級負(fù)荷分散用戶供電，也可用于井下電纜線路對多臺(tái)順槽輸送機(jī)供電。 優(yōu)點(diǎn)：回路少，高壓配電裝置數(shù)量減少、造價(jià)低。 缺點(diǎn)：當(dāng)公用干線故障全部斷電，可靠性較差。,（1）直接樹干式接線方式,（2）串聯(lián)型樹干式接線,為提高干式接線的可靠性，各用戶采用進(jìn)、出線均裝隔離開關(guān)的方式引接分支線，形

15、成串聯(lián)型樹干式接線，也稱為鏈串型樹干式接線。 這種接線又分為單回路樹干式和雙回路樹干式2種。,單回路樹干式接線,這種接線在每個(gè)用戶的進(jìn)、出線上均裝有隔離開關(guān)QS。當(dāng)干線上N點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，干線總開關(guān)QF將跳閘。,備用干線的干繞式接線方式,為提高單回路樹干式接線方式的可靠性，可采用備用干線的方式供電。當(dāng)干線上任一處或任一干線發(fā)生故障或需要檢修時(shí)，可通過開關(guān)切換由備用干線從另一側(cè)供電，從而進(jìn)一步縮小停電范圍。,雙回路樹干式接線,是每個(gè)用戶或用電設(shè)備分別從2條干線上引入電源，當(dāng)任一條干線出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)，可用另一干線恢復(fù)供電。所以這種接線供電可靠性較高，可向二、三級負(fù)荷供電。,3、環(huán)狀式接線,適用

16、于電源對礦區(qū)用戶相對位置居中或較遠(yuǎn)，而用戶間距較近，且負(fù)荷相差不太懸殊的供電。供電可靠性高，運(yùn)行、保護(hù)整定困難。,這種接線一般是在同電壓之間的變電所構(gòu)成環(huán)形，每個(gè)變電所都有兩路進(jìn)線，當(dāng)其中一路發(fā)生故障時(shí)，可由另一路線路供電，因而具有可靠性高、運(yùn)行靈活的特點(diǎn)，適用于一、二級負(fù)荷的供電系統(tǒng)。但環(huán)形供電線路的導(dǎo)線截面是按故障情況下能承擔(dān)環(huán)網(wǎng)全部負(fù)荷考慮，故有色金屬材料用量較多。,環(huán)狀式接線,供電系統(tǒng)結(jié)線方式的選擇,合理的供電系統(tǒng)結(jié)線方式選擇的決定因素(從用電戶對供電系統(tǒng)的基本要求考慮): 1）用電戶對供電可靠性要求的影響； 2）電壓高低的影響； 3）負(fù)荷大小的影響； 4）負(fù)荷數(shù)目的影響； 5）負(fù)荷位

17、置的影響。,一、供電系統(tǒng)結(jié)線方式（2）,變電所常用一次結(jié)線方式： 橋形結(jié)線:用于有備用供電系統(tǒng) 線路變壓器組結(jié)線：用于無備用供電系統(tǒng),（三）、變電所（主變一次側(cè)）結(jié)線,線路變壓器組結(jié)線依據(jù)其容量的大小、二次出線數(shù)的多少主要有三種形式： 1）進(jìn)線為隔離開關(guān)（二次回路必須裝斷路器） 2）進(jìn)線為跌落式熔斷器（二次回路必須裝斷路器） 3）進(jìn)線為斷路器,1、線路-變壓器組結(jié)線,2、橋式結(jié)線,對具有兩回電源進(jìn)線、兩臺(tái)變壓器的變電所，可采用橋式結(jié)線。 “橋”為一條由斷路器和隔離開關(guān)組成的用以進(jìn)行線路的橫聯(lián)和跨接。 根據(jù)跨接橋橫聯(lián)位置的不同，橋式結(jié)線可分為“內(nèi)橋式”、“外橋式”和“全橋式”。,（1）外橋式結(jié)線

18、,跨接橋在變壓器斷路器QF1和QF2的外線路側(cè)，進(jìn)線回路只有隔離開關(guān)。 對變壓器的切換操作方便，對電源進(jìn)線操作不便。,（2）內(nèi)橋式結(jié)線,跨接橋在變壓器斷路器QF1和QF2的靠變壓器側(cè)，變壓器電源端只有隔離開關(guān)。 提高對電源線路運(yùn)行的可靠性和倒閘操作的靈活方便性。,（3）全橋式結(jié)線,具有適應(yīng)性強(qiáng)，操作方便、運(yùn)行靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但使用設(shè)備多、占地面積大、投資高，故用于供電可靠性要求較高的變電所。 對于電壓在35kV、容量在7500kVA以上，或電壓為110kV、容量在31500kVA以上的變壓器，當(dāng)隔離開關(guān)切斷空載電流能力不足時(shí)采用。,一、供電系統(tǒng)結(jié)線方式（3）,3. 變電所常用二次結(jié)線方式

19、： 單母線、雙母線、單母線加旁母 1）單母線：進(jìn)出線均有斷路器以及與母線相連的母線隔離開關(guān)，與負(fù)荷線路相連的線路隔離開關(guān)。 一般有單母線不分段和單母線分段兩種典型結(jié)線。,（1）單母線不分段,單母線不分段 特點(diǎn)：母線系統(tǒng)故障或檢修須全線路斷電。結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，運(yùn)行不夠靈活可靠。適于小容量用戶。,（2）單母線分段,A.隔離開關(guān)分段（QS分段）適用由雙回路供電、允許短時(shí)間停電的二級負(fù)荷 B.斷路器分段（QF分段）適用一級負(fù)荷較多情況，可切斷負(fù)荷和故障電流。 在采用斷路器分段時(shí)，除能實(shí)現(xiàn)切斷負(fù)荷或故障電流外，也可在繼電保護(hù)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分合閘。在其中一條線路故障或需要檢修時(shí)，可以將負(fù)荷轉(zhuǎn)到另外一條線路，

20、避免全部停電。 在檢修母線或電源故障時(shí)，不能避免故障母線用戶的停電。為避免長時(shí)間停電，可以采用加裝旁路母線或采用雙母線解決。,單母線分段結(jié)線圖,二、礦山供電系統(tǒng),礦井供電系統(tǒng)的選擇，取決于礦區(qū)范圍、煤層傾角、埋藏深度、設(shè)計(jì)年產(chǎn)量、開采方式、涌水量大小以及機(jī)械化、電氣化程度等因素。 。 典型的供電方式： 深井供電系統(tǒng) 淺井供電系統(tǒng) 平硐供電系統(tǒng),1、深井供電系統(tǒng),適用礦層埋藏深、傾角小，采用立井和斜井開拓，生產(chǎn)能力大的礦井。 1）特征：*高壓電能用電纜送到井下，并直接送到采區(qū)。 2）一般模式：*地面變電所-井下中央變電所-采區(qū)變電所（或移動(dòng)變電站）-工作面配電點(diǎn),2、淺井供電系統(tǒng),對礦層埋藏不深

21、（距地表100200m內(nèi)）的情況，處于經(jīng)濟(jì)和運(yùn)行方便的考慮，一般采用淺井供電系統(tǒng)。 1）特征：*采區(qū)用電是從地面向井下鉆眼來提供的。 2）一般模式：依據(jù)用電情況和井深，從供電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理考慮有三種模式 （1）對于采區(qū)距井底車場較遠(yuǎn)（2km）、井下負(fù)荷小、涌水量不大的礦井，可經(jīng)架空線路，將610kV高壓電由地面變電所送至與采區(qū)位置相應(yīng)的地面變電亭，再降壓至380或660V，再沿鉆眼送至井下采區(qū)變電所。（高壓電能不下井）,2、淺井供電系統(tǒng),（2）當(dāng)采區(qū)負(fù)荷小而井底車場負(fù)荷大時(shí)，對井底車場的供電，可沿井筒敷設(shè)高壓下井電纜供電；對采區(qū)的供電，可沿鉆眼敷設(shè)低壓電纜提供。（井底車場高壓供電） （3）對采

22、區(qū)巷道很長、負(fù)荷又大，為保證正常電壓，可經(jīng)高壓架空線路，將電能送至與采區(qū)對應(yīng)位置的配電點(diǎn)，沿鉆眼敷設(shè)高壓電纜，向井下采區(qū)變電所供電，再由該變電所降壓，向工作面提供低壓電力。（井下均為高壓供電）,2、淺井供電系統(tǒng),深井與淺井供電系統(tǒng)的不同：在于淺井井底車場的配電所代替了深井系統(tǒng)中的井下變電所，以及采用鉆眼向采區(qū)供電的方式。 鉆眼供電的優(yōu)點(diǎn) （1）將由礦井地面變電所至采區(qū)變電所的電纜線路換成可靠的架空線路，節(jié)約有色金屬和投資； （2）井下巷道中沒有高壓電纜，人員設(shè)備更安全。,2、淺井供電系統(tǒng),鉆眼供電的優(yōu)點(diǎn) （3）減少井下變電所硐室的開拓； （4）再由沼氣煤塵突出的采區(qū)，由于使用變電亭，使防爆高壓

23、配電箱和礦用變壓器的使用大大降低； 缺點(diǎn) （1）需要進(jìn)行鉆孔、下套管，且套管不能回收； （2）需要加設(shè)架空線路、修建變電亭； （3）冬季施工維護(hù)困難。,淺井供電系統(tǒng)地面變電所,3、平硐供電系統(tǒng),對礦層埋藏較淺（低于100m）、分布范圍廣的礦井一般采用平硐開采的供電系統(tǒng)。 對深部的用電設(shè)備，可利用小風(fēng)井、斜井或鉆孔附近設(shè)置的地面變電亭提供低壓電力。當(dāng)需要向平硐提供直流電時(shí)，可先經(jīng)地面變電所整流，再用電纜下送。對平硐開拓且井深在150m的用電設(shè)備供電，其系統(tǒng)與深井供電相同。,三、礦井各級變電所及配電點(diǎn),煤礦供電系統(tǒng)是由各類地面變電所，以及井下的中央變電所、采區(qū)變電所、移動(dòng)變電站、配電點(diǎn)和相應(yīng)的供電

24、設(shè)備及供電線路組成。,（一）、礦井地面變電所,是全礦供電的總樞紐，擔(dān)負(fù)受電、變電、配電的任務(wù)。地面變電所接受電網(wǎng)饋來的35kV或60kV電壓，降壓以后，把6（10）kV電壓分配給礦山的高壓用電設(shè)備，如主通風(fēng)機(jī)及井下中央變電所等，把660/380V電壓分配給地面低壓動(dòng)力及照明設(shè)備。地面變電所，如果以35kV受電，則稱為35kV變電所；如果以60kV受電，則稱為60kV變電所。,1地面變電所主接線系統(tǒng),電源電壓從發(fā)電廠或礦區(qū)變電所的35kV母線上取得，35kV雙回路架空線直接將高壓引至煤礦地面變電所。變電所兩臺(tái)變壓器，將35kV電壓降至6（10）kV，在配給地面的一些高壓電氣設(shè)備，如主副井提升機(jī)、

25、風(fēng)壓機(jī)、主通風(fēng)機(jī)等。該系統(tǒng)采用分段母線系統(tǒng)，具有較高的供電可靠性和靈活性。,1地面變電所主接線系統(tǒng),兩段母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由兩個(gè)隔離開關(guān)和一個(gè)斷路器組成。聯(lián)絡(luò)開關(guān)的安裝便于檢修母線、倒換負(fù)荷、加裝繼電保護(hù)。用斷路器對母線檢修分段，可以保證在任何情況下，都有一段母線正常工作，使礦山一、二類用戶有可靠供電。,2、位置選擇,（1）靠近主要負(fù)荷和入井電纜井筒，減少金屬導(dǎo)線消耗，降低電能損耗。 （2）架空線與所址同時(shí)確定，一邊為各級電壓線路進(jìn)出變電所留出走廊。 （3）設(shè)在常年主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)側(cè)，避開污染源。 （4）具有適宜的地形和地質(zhì)條件。 （5）避開危險(xiǎn)區(qū)和排廢場，與鐵路距離40m。 （6）交通方便，有擴(kuò)展

26、空間。,3.地面變電所的布置,一般10kV及以下電壓等級的配電裝置采用戶內(nèi)式成套配電裝置；35kV及以上電壓的采用戶外架構(gòu)式配電裝置。對特殊地區(qū)或場合應(yīng)用時(shí)35kV110kV變電所也采用戶內(nèi)式配電裝置。 為保證運(yùn)行時(shí)電氣設(shè)備和人員的安全以及檢修維護(hù)和搬運(yùn)的方便，對室內(nèi)外的配電裝置的各個(gè)部件，規(guī)定了最小的電氣絕緣間距。,（二）. 井下中央變電所,它是井下供電的樞紐，擔(dān)負(fù)著向井下供電的重要任務(wù)。 根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，對井下中央變電所和主排水泵房的供電線路，不得少于兩回路，當(dāng)任一回路停止供電時(shí)，其余回路也能擔(dān)負(fù)礦井全部負(fù)荷。為了保證井下供電的可靠性，由地面變電所引至中央變電所的電纜數(shù)目至少應(yīng)有兩

27、條，并分別引自地面變電所的兩段6（10）kV母線上。,1井下中央變電所的接線,井下中央變電所的高壓母線采用單母線分段接線方式，母線段數(shù)與井下電纜對應(yīng)，各段母線通過高壓開關(guān)聯(lián)絡(luò)。正常時(shí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，母線采用分列運(yùn)行方式；當(dāng)某條下井電纜發(fā)生故障退出運(yùn)行時(shí)，母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，保證對負(fù)荷的供電。 水泵是井下中央變電所的重要負(fù)荷，應(yīng)保證其供電可靠，由于水泵總數(shù)中已包括備用水泵，因此每臺(tái)水泵可用一條專用電纜供電。,2. 井下中央變電所的位置和硐室布置,（1）位置選擇 應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，并根據(jù)通風(fēng)良好、交通方便、進(jìn)出線易于敷設(shè)、頂?shù)装鍡l件及保安煤柱的位置等因素，綜合加以考慮。 一般設(shè)在靠近副井的井底車場范

28、圍內(nèi)。,井下主變電所的位置示意圖,1副井井筒；2主井井筒； 3井下主（配）變電所；4主水泵房； 5井底車場巷道,（2）硐室要求,A. 硐室用非燃性材料支護(hù)，尺寸取決于硐室內(nèi)的電氣設(shè)備的數(shù)量、大小及它們之間的通道，并考慮留有20的余地。 B. 硐室長度超過6m時(shí)，應(yīng)在兩端各設(shè)一出口，一個(gè)與井底車場大巷相通，并安有柵欄、防火兩用門。另一個(gè)與水泵房相連，彼此間應(yīng)有裝柵欄、防火兩用門的隔墻。,（2）硐室要求,C. 泵房應(yīng)有單獨(dú)通至巷道的通路，在通道設(shè)向外開的柵欄防火兩用門。硐室長超過30m時(shí)，應(yīng)在中間增設(shè)一個(gè)出口。硐室內(nèi)溫度不應(yīng)超過35。硐室地面應(yīng)高出其出口大巷的底板標(biāo)高0.5m。從硐室出口的防火門起

29、，5m內(nèi)的巷道采用非可燃性材料支護(hù)。,（3）設(shè)備布置,布置原則 在進(jìn)行設(shè)備布置時(shí)，應(yīng)將變壓器和配電裝置分開布置，高、低壓配電裝置分開布置。分為低瓦斯礦井井下中央變電所設(shè)備布置圖和煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井井下中央變電所設(shè)備布置圖兩種方式。,（3）設(shè)備布置,布置方式。設(shè)備和墻壁之間、各設(shè)備之間應(yīng)留有足夠的維護(hù)與檢修通道，完全不需要從兩側(cè)或后面維護(hù)檢修的設(shè)備，可互相緊靠和靠墻放置。考慮發(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(jì)最大數(shù)量的20%考慮，且不少于兩臺(tái)。低壓設(shè)備的備用回路，也按最多饋出回路數(shù)的20%考慮。,設(shè)備布置方式（一）,井下主變電所的布置方式，由井下條件和所采用的高低壓

30、配電裝置的類型來決定。 對于低沼氣礦井，高壓開關(guān)柜臺(tái)數(shù)不太多，且采用礦用一般型手車式（GKFC-1型）、低壓開關(guān)采用礦用低壓配電屏設(shè)備時(shí)，井下主變電所的布置，采用圖示的單列布置形式。當(dāng)用電負(fù)荷較大、高壓開關(guān)柜臺(tái)數(shù)較多時(shí)，高壓開關(guān)柜也可用雙列布置。,低沼氣礦井接線示意圖,低沼氣礦井井下主變電所設(shè)備示意圖,設(shè)備布置方式（二）,對于高沼氣、煤與沼氣突出的礦井，其井下主變電所采用圖示的布置方式。硐室的長度L由下井電纜的條數(shù)以及高壓隔爆配電箱的型號與臺(tái)數(shù)決定。 圖中變電所高壓開關(guān)柜采用PB2-6或PB2-6GA型隔爆配電箱，低壓開關(guān)柜采用DW80型隔爆自動(dòng)饋電開關(guān)，高低壓設(shè)備均為雙列布置。,高沼氣礦井接

31、線示意圖,高沼氣礦井井下主變電所電氣設(shè)備設(shè)置示意圖,（三）. 采區(qū)變電所,采區(qū)變電所接受中央變電所的高壓電能，變換電壓，配出高低壓電能。,1、采區(qū)變電所的接線,采區(qū)變電所的主接線應(yīng)根據(jù)電源進(jìn)線回路數(shù)、負(fù)荷大小、變壓器臺(tái)數(shù)等因素確定。 單電源進(jìn)線。單電源進(jìn)線適用于負(fù)荷小的工作面、炮采工作面。 雙電源進(jìn)線。雙電源進(jìn)線適用于有綜采工作面或下山采區(qū)有排水泵的采區(qū)變電所。 變電所每臺(tái)動(dòng)力變壓器都應(yīng)裝有一個(gè)高壓配電箱進(jìn)行控制和保護(hù)。 變壓器采用分列運(yùn)行，每臺(tái)變壓器的低壓側(cè)各裝有一個(gè)總饋電開關(guān)，各變壓器形成獨(dú)立的供電系統(tǒng)。,2采區(qū)變電所的位置和硐室布置,（1）位置確定原則 位于負(fù)荷中心，并保證向采區(qū)內(nèi)最遠(yuǎn)距

32、離、最大容量設(shè)備供電。 一個(gè)采區(qū)盡量采用一個(gè)采區(qū)變電所位置。 盡量設(shè)在頂?shù)装宸€(wěn)定、無淋水的地點(diǎn)。 通風(fēng)、運(yùn)輸方便。,2采區(qū)變電所的位置和硐室布置,為滿足上述、項(xiàng)原則，必須選擇合適的采區(qū)低壓供電電壓（對炮采工作面，用380/660V電壓；對一般機(jī)械化工作面，用660V電壓；對綜合機(jī)械化工作面，用1140V電壓）。最大容量電動(dòng)機(jī)（采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)）的最大供電距離見屬表1-6所列。,采區(qū)變電所工作面配電點(diǎn)供電方式,1）供電方式 傳統(tǒng)方式采區(qū)變電所工作面配電點(diǎn)方式 這種供電方式以低壓向全采區(qū)負(fù)荷供電，較安全。但由于所用電纜、開關(guān)較多，供電系統(tǒng)相對復(fù)雜，且電能和電壓損失較大。同時(shí)低壓電纜長，供電容量受限制。

33、一般用于炮采和普通機(jī)械化采煤。,DB：高壓配電箱 QA：自動(dòng)饋電開關(guān) SM：磁力起動(dòng)器 SH：手動(dòng)起動(dòng)器,采區(qū)變電所移動(dòng)變電站工作面配電點(diǎn)方式,綜采礦井常用方式：6kV采區(qū)變電所移動(dòng)變電站工作面配電點(diǎn)方式 優(yōu)點(diǎn)： （1）與傳統(tǒng)方式相比，由高壓直接深入工作面，簡化了低壓供電系統(tǒng)，縮短了低壓供電距離，減少了電能損耗，保證了電壓質(zhì)量，可滿足正常運(yùn)轉(zhuǎn)和啟動(dòng)的需要。系統(tǒng)簡單，電網(wǎng)安全可靠程度增加，同時(shí)減少了電纜截面和低壓開關(guān)數(shù)量。,采區(qū)變電所移動(dòng)變電站工作面配電點(diǎn)方式,（2）采用了干式變壓器，提高了采區(qū)供電的防爆性能，利于安全，便于檢修。 （3）移動(dòng)變電站可根據(jù)需要移動(dòng)或固定，不需建造變電所硐室。,缺點(diǎn)

34、： （1）6kV高壓直接送入采區(qū)動(dòng)作面附近，且低壓側(cè)電壓為1140V，對安全不利。 （2）采用了移動(dòng)變電站，需要拓寬巷道，鋪設(shè)軌道。同時(shí)因地質(zhì)條件的不同，使移動(dòng)變電站的安裝、運(yùn)輸和維護(hù)受到空間的限制。,采區(qū)變電所位置確定,（1）位于負(fù)荷中心，并保證向采區(qū)內(nèi)最遠(yuǎn)距離、最大容量負(fù)荷供電； （2）一個(gè)采區(qū)盡量采用一個(gè)采區(qū)變電所； （3）盡量設(shè)在頂?shù)装宸€(wěn)定，無淋水地點(diǎn)； （4）通風(fēng)、運(yùn)輸方便。,（2）硐室要求,采區(qū)變電所的防水、防火、通風(fēng)等安全措施與中央變電所相同。采區(qū)變電所設(shè)備的變壓器可與配電設(shè)備布置在同一硐室內(nèi)；變電所的高、低壓設(shè)備應(yīng)分開布置；檢漏繼電器放置在固定于硐室墻壁的支架上。各設(shè)備之間、設(shè)

35、備與墻壁之間均應(yīng)留有維護(hù)和檢修通道，不從側(cè)面和背后檢修的設(shè)備可不留通道。,采區(qū)變電所設(shè)備布置圖,（四）. 工作面配電點(diǎn),1）工作面配電點(diǎn)的設(shè)置 工作面配電點(diǎn)接受由采區(qū)變電所或移動(dòng)變電站送來的低壓電能，通過控制開關(guān)、磁力啟動(dòng)器，用軟電纜向回采或掘進(jìn)工作面的設(shè)備供電。并利用干式變壓器或煤電鉆變壓器綜合裝置，將電壓降為127V，向電鉆、照明和通信設(shè)備供電。 由于經(jīng)常需要隨工作面移動(dòng)搬遷，一般不設(shè)專用硐室?；夭晒ぷ髅媾潆婞c(diǎn)常設(shè)在鄰近的運(yùn)輸平巷內(nèi)，距工作面5070m。非沼氣煤塵突出礦井，機(jī)采工作面配電點(diǎn)可設(shè)在回風(fēng)巷內(nèi)，掘進(jìn)工作面配電點(diǎn)多設(shè)在掘進(jìn)巷的一側(cè)，距掘進(jìn)工作面80100m。配電點(diǎn)附近應(yīng)用非燃性材料

36、支護(hù)。,1綜采工作面供電,綜合機(jī)械化采煤工作面，單機(jī)容量和設(shè)備的總?cè)萘慷己艽?，其回采速度又快，若仍采用固定變電所供電，既不?jīng)濟(jì)，又不易保證電壓質(zhì)量。因此，必須采用移動(dòng)變電站供電，以縮短低壓供電距離，使高壓深入負(fù)荷中心，將綜采工作面供電電壓提高到1140V，以利于保證供電的經(jīng)濟(jì)性和供電質(zhì)量。目前我國高產(chǎn)高效工作面使用的設(shè)備，其額定電壓已達(dá)3300 V。由采區(qū)變電所移動(dòng)變電站工作面電氣設(shè)備組成。,綜采工作面機(jī)電設(shè)備布置示意圖,4. 工作面配電點(diǎn),2）配電點(diǎn)控制開關(guān)的設(shè)置 （1）適用情況：工作面電氣設(shè)備多或距離采區(qū)變電所較遠(yuǎn)，方便工作面配電點(diǎn)電氣設(shè)備的停送電。 （2）組成：采區(qū)變電所工作面配電點(diǎn)的供

37、電方式。 為便于操作工作面的動(dòng)力設(shè)備，須在工作面附近巷道中，設(shè)置控制開關(guān)和起動(dòng)器，這些設(shè)備的放置點(diǎn)即為工作面配電點(diǎn)。 工作面配電點(diǎn)可分為采煤和掘進(jìn)兩種。采煤工作面配電點(diǎn)，一般距采煤工作面5080m，掘進(jìn)工作面配電點(diǎn)，一般距掘進(jìn)工作面80100m，工作面配電點(diǎn)也隨工作面的推進(jìn)而前移。,綜采工作面供電,4. 工作面配電點(diǎn),3）對順槽和工作面輸送機(jī)的供電方式 根據(jù)具體情況，可選擇： （1）順槽輸送機(jī)線的供電方式。如圖所示的干線供電方式，一般適用于順槽輸送機(jī)巷道較長、輸送機(jī)臺(tái)數(shù)較多、工作面只有一臺(tái)輸送機(jī)的情況。 （2）高沼氣礦井煤層、急傾斜V型長壁采區(qū)順槽工作面輸送機(jī)供電方式。,干線式膠帶輸送機(jī)供電方

38、式,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,目的： 就是為了正確地選擇礦山各級變電站的變壓器容量，各種電器設(shè)備的型號、規(guī)格及供電網(wǎng)所用導(dǎo)線的型號等提供科學(xué)依據(jù)。 礦山負(fù)荷計(jì)算主要包括以下三方面： 求計(jì)算負(fù)荷，或稱需用負(fù)荷。目的是為了合理地選擇礦山各級變電站的變壓器容量和電氣設(shè)備的型號等。 求尖峰電流。用于計(jì)算電壓損失和電壓波動(dòng)，選擇熔斷器和保護(hù)元件等。 求平均負(fù)荷。用來計(jì)算礦山電能需要量、電能損耗，選擇無功補(bǔ)償裝置等。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,一、負(fù)荷曲線 定義：負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的一種圖形，它繪制在直角坐標(biāo)紙上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功負(fù)荷或無功負(fù)荷），橫坐標(biāo)表示對應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)

39、為單位） 分類： 負(fù)荷曲線按負(fù)荷對象分，有礦山的、車間的和某用電設(shè)備組的負(fù)荷曲線； 按負(fù)荷的功率性質(zhì)分，有有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線； 按所表示負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分，有年負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線、日負(fù)荷曲線和工作班的負(fù)荷曲線。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,日負(fù)荷曲線代表用戶一晝夜（24h）實(shí)際用電負(fù)荷的變化情況。 圖1-24日有功負(fù)荷曲線,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,年負(fù)荷曲線，代表用戶全年(8760h)內(nèi)用電負(fù)荷的變化規(guī)律。 圖1-25 年負(fù)荷曲線的繪制,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,年每日最大負(fù)荷曲線：按全年每日的最大負(fù)荷(一般取為每日最大負(fù)荷的半小時(shí)平均值)繪制，如圖1-26所示。 圖1-26 年

40、每日最大負(fù)荷曲線,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,二、有關(guān)負(fù)荷計(jì)算的幾個(gè)物理量 1、年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí) 年最大負(fù)荷，就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)(這一工作班的最大負(fù)荷不是偶然出現(xiàn)的，而是全年至少出現(xiàn)過23次)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率。分別用符號Pmax、Qmax和Smax表示年有功最大負(fù)荷、年無功最大負(fù)荷和年視在功率最大負(fù)荷。 年最大負(fù)荷利用小時(shí)是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能，用符號Tmax表示。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,年最大負(fù)荷利用小時(shí)是反映礦山電力負(fù)荷是否均勻的一個(gè)重要指標(biāo)。它在計(jì)算電能

41、損耗和電氣設(shè)備選擇中均要用到。Tmax與礦山的生產(chǎn)班制有較大的關(guān)系。 2平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù) 平均負(fù)荷就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗功率的平均值，也就是電力負(fù)荷在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能除以這段時(shí)間t，分別用符號Pav、Qav和Sav表示平均有功負(fù)荷、無功負(fù)荷和視在負(fù)荷。即：,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,對于年平均負(fù)荷，t取8760h。因此，年平均負(fù)荷為 負(fù)荷系數(shù)Klo，是平均負(fù)荷Pav與最大負(fù)荷Pmax的比值，即： 負(fù)荷系數(shù)也稱負(fù)荷率，又叫負(fù)荷曲線填充系數(shù)，它是表征負(fù)荷變化規(guī)律的一個(gè)參數(shù)，其值愈大，則負(fù)荷曲線愈平坦，負(fù)荷波動(dòng)愈小。從發(fā)揮整個(gè)供電系統(tǒng)的效能來說，應(yīng)盡量設(shè)法使礦山不平坦的負(fù)荷曲線“削峰填

42、谷”，這就是供電系統(tǒng)在運(yùn)行中應(yīng)該實(shí)行的負(fù)荷調(diào)整。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,對用電設(shè)備來說，負(fù)荷系數(shù)就是設(shè)備在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率P與設(shè)備額定容量PN的比值，即： 3需用系數(shù)和利用系數(shù) 需用系數(shù)Kde是用電設(shè)備組實(shí)際從電網(wǎng)吸收的最大負(fù)荷與該用電設(shè)備組的額定總?cè)萘康谋戎?。?第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,利用系數(shù)Kc是用電設(shè)備組實(shí)際從電網(wǎng)吸收負(fù)荷的平均值與該用電設(shè)備組額定容量的比值。 PN用電設(shè)備組的額定總?cè)萘?，kW。 4尖峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷 在一晝夜間用戶出現(xiàn)的最大負(fù)荷，稱為尖峰負(fù)荷，出現(xiàn)的最小負(fù)荷，稱為低谷負(fù)荷。各行業(yè)用電特點(diǎn)的不同，出現(xiàn)尖蜂負(fù)荷和低谷負(fù)荷時(shí)間也不盡相同。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷

43、及計(jì)算,5計(jì)算負(fù)荷 計(jì)算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時(shí)所使用的一個(gè)假想負(fù)荷。通常規(guī)定取30min平均負(fù)荷最大值Pca、Qca和Sca作為該用戶的“計(jì)算負(fù)荷”。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,三負(fù)荷計(jì)算的方法 經(jīng)常采用的電力負(fù)荷計(jì)算方法有： 需要系數(shù)法、二項(xiàng)系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位電耗法和單位面積功率法等 (一)需用系數(shù)法 1.需用系數(shù)的含義 設(shè)該組用電設(shè)備有n臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其額定總?cè)萘繛镻N（kW）。則當(dāng)此用電設(shè)備組滿載運(yùn)行時(shí)，需從電網(wǎng)接用容量,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,PjN用電設(shè)備組從電網(wǎng)吸收的容量，kW； n臺(tái)電動(dòng)機(jī)的加權(quán)平均效率。 同時(shí)運(yùn)行系數(shù)Ksi,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,定義

44、Klo為電動(dòng)機(jī)的加權(quán)平均負(fù)荷系數(shù) 考慮到用電設(shè)備組在運(yùn)行時(shí)，供電線路上也會(huì)引起一些功率損耗，它也必須由電網(wǎng)提供，于是,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,由上式得用電設(shè)備組的需用系數(shù)為： 供電線路效率，一般為0.950.98。 需用系數(shù)是與用電設(shè)備組的平均加權(quán)負(fù)荷系數(shù)Klo、同時(shí)運(yùn)行系數(shù)Ksi、電動(dòng)機(jī)的加權(quán)平均效率以及電網(wǎng)供電線路效率l等系數(shù)有關(guān)。需用系數(shù)Kde值小于1。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,2. 需用系數(shù)法 （1）用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定 需用系數(shù)法是一種借助于一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算手段，由各用電設(shè)備的額定功率求取計(jì)算負(fù)荷的方法，該法所使用的公式為：,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,礦井電力負(fù)荷

45、計(jì)算需用系數(shù)Kde及加權(quán)平均功率因數(shù)coswm見表1-7所列。 （2）多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 由于多個(gè)用電設(shè)備組不可能同時(shí)工作，也不可能同時(shí)達(dá)到滿載，故對多組用電設(shè)備負(fù)荷的計(jì)算還應(yīng)考慮Ksi同時(shí)率系數(shù)。其計(jì)算公式為：,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,3.對需用系數(shù)法的評價(jià) 優(yōu)點(diǎn)： 公式簡單，計(jì)算方便。只用一個(gè)原始公式Pca =KdePN就可以表征普遍的計(jì)算方法。這個(gè)公式對用電設(shè)備組、車間變電站乃至一個(gè)企業(yè)變電站的計(jì)算負(fù)荷都可以進(jìn)行計(jì)算。 對于不同性質(zhì)的用電設(shè)備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計(jì)和積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，為供電設(shè)計(jì)創(chuàng)造了很好的條件。,第三節(jié) 礦山電力負(fù)荷及計(jì)算,缺點(diǎn)：

46、 需用系數(shù)法沒有考慮大容量電動(dòng)機(jī)對整個(gè)計(jì)算負(fù)荷Pca、Qca的影響，尤其是當(dāng)總用電設(shè)備較少時(shí)，影響更大。在這種情況下，采用二項(xiàng)系數(shù)法更準(zhǔn)確些。 由于綜合機(jī)械化工作面（自移支架）和一般機(jī)械化工作面（單體支架）負(fù)荷中的采煤機(jī)或刮板運(yùn)輸機(jī)的容量遠(yuǎn)大于其他機(jī)械的用電容量，如用需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷誤差可能較大，因此，實(shí)際上，表1-7中這兩項(xiàng)的需用系數(shù)就是由二項(xiàng)系數(shù)法推導(dǎo)出來的。 對絕大多數(shù)企業(yè)，目前需用系數(shù)法仍稱得上是一種準(zhǔn)確而又簡便的方法，因而被我國設(shè)計(jì)部門廣泛采用。,第四節(jié) 功率因數(shù)的改善和變壓器的選擇,一、功率因數(shù)及對功率因數(shù)的要求 功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值， 用 表示。 三相電網(wǎng)功率計(jì)算

47、公式：,電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)一般采用一定時(shí)間段內(nèi)的有功電度數(shù)與視在功率電度數(shù)（有功電度數(shù)與無功電度數(shù)的平方和再開方）的比值作為參考值。 功率因數(shù)在01之間。功率因數(shù)越接近1越好。,一、功率因數(shù)及對功率因數(shù)的要求,功率因數(shù)過低的危害*,功率因數(shù)過低會(huì)增加電源線路和礦內(nèi)配電線路的功率損失。 功率因數(shù)過低會(huì)增加電網(wǎng)末端的電壓損失，使負(fù)荷電壓質(zhì)量下降。 功率因數(shù)過低會(huì)使電氣設(shè)備的容量不能充分利用。如對一定容量的變壓器，功率因數(shù)越低，其能輸出的有功越小，能夠帶的負(fù)荷越少。,電力部門對用戶的功率因數(shù)有明確的規(guī)定，要求高壓供電（6kV及以上）的工業(yè)及裝有帶負(fù)荷調(diào)壓設(shè)備的用戶，功率因數(shù)應(yīng)在0.95以上；要求其

48、他電力用戶的功率因數(shù)應(yīng)為0.90以上；農(nóng)業(yè)用戶要求0.80以上。 煤礦企業(yè)總變配電所610kV母線上的功率因數(shù)要求在0.95以上。,一、功率因數(shù)及對功率因數(shù)的要求,二、提高功率因數(shù)的方法,提高功率因數(shù)一方面要盡量減少通過電力系統(tǒng)中向負(fù)荷提供的無功功率（采用就近供給無功），另一方面可以采取一定措施減少設(shè)備的無功功率消耗。 提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù)，即提高自然功率因數(shù) （1）盡量采用鼠籠式異步電機(jī)。因?yàn)槭蠡\式電機(jī)結(jié)構(gòu)緊密、氣隙小、漏磁少，其功率因數(shù)比繞線式異步電機(jī)高。,提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù),（2）避免電動(dòng)機(jī)與變壓器的輕載運(yùn)行。應(yīng)力求使電動(dòng)機(jī)在接近額定負(fù)荷下運(yùn)行，變壓器的負(fù)荷率也不宜低于50

49、。 （3）對不需要調(diào)速的大型設(shè)備，盡量采用同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以達(dá)到1，并在過勵(lì)磁條件下，可以向電網(wǎng)送入無功功率，減輕電網(wǎng)輸送無功功率的負(fù)擔(dān)，提高了礦區(qū)電網(wǎng)的功率因數(shù)。礦井可用同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)備有扇風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等。,提高用電設(shè)備本身的功率因數(shù),（4）繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行?？梢詫⒐β室驍?shù)提高到1。 （5）盡量采用高壓（610kV）電動(dòng)機(jī)，節(jié)省降壓變壓器或減少降壓變壓器的容量，減少礦區(qū)電網(wǎng)的無功功率損耗，提高礦區(qū)電網(wǎng)的功率因數(shù)。,2. 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)*,人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)，是采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備就地補(bǔ)償用電設(shè)備需要的無功功率，提高功率因數(shù)的方法。人工補(bǔ)償法一般有4種

50、。 并聯(lián)移相電容器組 同步調(diào)相機(jī) 可控硅靜止無功補(bǔ)償器 進(jìn)相機(jī),2. 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù),（1）并聯(lián)移相電容器組。 原理：利用電容器產(chǎn)生的無功功率與電感負(fù)載的無功功率相互交換，從而減少從電網(wǎng)吸收的無功功率，使得補(bǔ)償裝置處以前的電網(wǎng)無功負(fù)荷減少，提高了電網(wǎng)功率因數(shù)。 優(yōu)點(diǎn)：投資省、有功功率損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、故障范圍小、無震動(dòng)及噪聲、安裝地點(diǎn)靈活。 缺點(diǎn)：只能有級調(diào)節(jié)，不能自動(dòng)進(jìn)行最佳補(bǔ)償。當(dāng)通風(fēng)不良或電網(wǎng)電壓超過額定電壓時(shí)，電容器容易損壞。,2. 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù),（2）同步調(diào)相機(jī)。 原理：同步調(diào)相機(jī)實(shí)際為一臺(tái)大容量的空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，在過勵(lì)磁時(shí)，其相當(dāng)于一臺(tái)無功發(fā)電機(jī)。在欠勵(lì)磁時(shí)

51、，相當(dāng)于一臺(tái)只消耗無功的電動(dòng)機(jī)。 優(yōu)點(diǎn)：可以根據(jù)電網(wǎng)需要無級調(diào)節(jié)無功功率。 缺點(diǎn)：造價(jià)高，有功損耗大，需要專人管理維護(hù)等。主要用于大型樞紐變電所。,2. 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù),（3）可控硅靜止無功補(bǔ)償器 原理：由移相電容器、飽和電抗器、可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及濾波器等組成。將可控的飽和電抗器與移相電容器并聯(lián)作用，電容器可補(bǔ)償設(shè)備產(chǎn)生的沖擊無功功率的全部或大部分。當(dāng)無沖擊無功功率時(shí)，則利用由飽和電抗器所構(gòu)成的可調(diào)感性負(fù)載將電容器供給的過剩無功吸收，從而使電網(wǎng)的功率因數(shù)在要求水平上。濾波器還可以吸收沖擊負(fù)荷產(chǎn)生的高次諧波，保證電壓質(zhì)量。,（3）采用可控硅靜止無功補(bǔ)償器,優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)補(bǔ)償反應(yīng)迅速、損耗小、特

52、別適合對功率因數(shù)變化劇烈的大型負(fù)荷進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償，如用于礦山提升機(jī)的大功率可控硅整流裝置供電的直流電動(dòng)機(jī)組等。 缺點(diǎn)：投資大、設(shè)備體積大，占地面積大等。,2. 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù),（4）進(jìn)相機(jī) 適用于對繞線式異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償、電動(dòng)機(jī)容量一般為951000kW。進(jìn)相機(jī)外形與電動(dòng)機(jī)相識，沒有定子繞組，僅有和直流電動(dòng)機(jī)相識的電樞轉(zhuǎn)子，由單獨(dú)的容量為1.14.5kW左右的輔助異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。,2. 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù),補(bǔ)償原理：工作時(shí)進(jìn)相機(jī)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)運(yùn)行，主機(jī)轉(zhuǎn)子電流在進(jìn)相機(jī)繞組上產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)速為n2=3000/P的旋轉(zhuǎn)磁場；進(jìn)相機(jī)由輔助電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)順著該旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)；

53、當(dāng)進(jìn)相機(jī)轉(zhuǎn)速大于n2時(shí)，其電樞上產(chǎn)生相位超前主機(jī)轉(zhuǎn)子電流90度的感應(yīng)電勢Ein疊加到主機(jī)的轉(zhuǎn)子電勢上E2上，改變了主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流的相位，從而改變主電動(dòng)機(jī)的定子電流相位。調(diào)整Ein可以使主電動(dòng)機(jī)在功率因數(shù)為1下運(yùn)行。,2. 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù),（4）采用進(jìn)相機(jī)改善功率因數(shù),優(yōu)點(diǎn)：投資少，補(bǔ)償效果好且徹底，可以大大降低主電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷電流，節(jié)電效果顯著，一般運(yùn)行兩三個(gè)月即可收回投資。 缺點(diǎn)：進(jìn)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，且需要一輔助電機(jī)拖動(dòng)，增加了維護(hù)檢修負(fù)擔(dān)。另外只適于負(fù)荷變動(dòng)不大的大容量繞線式電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用受限制。,三、并聯(lián)電力電容器組提高功率因數(shù),1. 無功補(bǔ)償區(qū)的概念,1. 無功補(bǔ)償區(qū)的概念,根據(jù) 裝

54、設(shè)地點(diǎn)的不同，無功補(bǔ)償?shù)姆秶灿兴煌?。對煤礦企業(yè)的供電系統(tǒng)，電力電容器組的設(shè)置有高壓集中補(bǔ)償、低壓成組補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償3種。 1）高壓集中補(bǔ)償： 在地面變電所610kV母線上集中裝設(shè)移相電容器組，一般設(shè)有專門的電容器室，并要求通風(fēng)良好及配有可靠的放電設(shè)備。只能補(bǔ)償610kV母線前所有向該母線供電的線路上的無功功率，對本礦經(jīng)濟(jì)效果差。,高壓集中補(bǔ)償,高壓集中補(bǔ)償初期投資較低，由于礦井610kV母線上無功功率變化平穩(wěn)，因而便于運(yùn)行管理和調(diào)節(jié)，而且利用率高，還可以提高供電變壓器的負(fù)載能力。 集中補(bǔ)償雖然對本礦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益較差，但從全局看改善了礦區(qū)電網(wǎng)，甚至區(qū)域大電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以，大中型工礦

55、企業(yè)普遍設(shè)有這種高壓集中補(bǔ)償方式。,1. 無功補(bǔ)償區(qū)的概念,2）低壓成組補(bǔ)償 把低壓電容器組或無功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置裝設(shè)在車間或井下動(dòng)力變壓器的低壓母線上。它能補(bǔ)償?shù)蛪耗妇€前的礦內(nèi)高壓電網(wǎng)，礦區(qū)電網(wǎng)和整個(gè)電力系統(tǒng)的無功功率，補(bǔ)償區(qū)域大于高壓集中補(bǔ)償，本礦也獲得相當(dāng)?shù)募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 低壓成組補(bǔ)償投資少，通常安裝在低壓配電室，運(yùn)行維護(hù)及管理方便。,1. 無功補(bǔ)償區(qū)的概念,（3）分散就地補(bǔ)償 將電容器組分別地安裝在各組用電設(shè)備或單獨(dú)的大容量電機(jī)處，與用電設(shè)備的停、用一致，但不能共用一套控制設(shè)備。為避免送電時(shí)電流沖擊和切斷電源時(shí)的過電壓，要求電容器組投運(yùn)時(shí)遲于用電設(shè)備，停運(yùn)時(shí)先于用電設(shè)備，并設(shè)有可靠的放

56、電裝置。 分散就地補(bǔ)償效果很理想，除去控制開關(guān)到用電設(shè)備的一小段負(fù)荷線外，其余直到電源都可以補(bǔ)償。 缺點(diǎn)：投資較大，管理不便，利用率較低。僅適于個(gè)別容量較大且位置單獨(dú)的負(fù)荷。,2. 補(bǔ)償電容器組的結(jié)線方式,10kV及以下線路的補(bǔ)償電容器組采用三角形結(jié)線。原因如下： （1）三角形結(jié)線可以防止電容器容量不對稱而出現(xiàn)過電壓。 （2）三角形結(jié)線若發(fā)生一相斷線，只是會(huì)使補(bǔ)償容量減少，不至于嚴(yán)重不平衡。而星形結(jié)線若發(fā)生一相斷線，就會(huì)使該相失去補(bǔ)償，影響電能質(zhì)量。 （3）采用三角形結(jié)線可以充分發(fā)揮電容器的補(bǔ)償能力。,？,2. 補(bǔ)償電容器組的結(jié)線方式,電容器補(bǔ)償容量與所加電壓的關(guān)系： 電容器采用三角形結(jié)線，每

57、相電容承受線電壓，采用星形結(jié)線時(shí)，每相電容承受相電壓，補(bǔ)償容量分別為： 上述說明，相同條件下，三角形結(jié)線時(shí)補(bǔ)償容量是星形結(jié)線的3倍。,3. 高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算*,計(jì)算方法和步驟： （1）確定全礦610kV母線上的自然功率因數(shù)。 設(shè)計(jì)階段 全礦610kV母線上的計(jì)算有功功率，kW 全礦610kV母線上的計(jì)算視在功率，kVA,提示學(xué)生（1）步課本缺漏。,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法和步驟,已經(jīng)生產(chǎn)的礦井中，功率因數(shù)計(jì)算公式為： Wa 全礦月（年）的有功耗電量，kWh Wre 全礦月（年）的無功耗電量，kvarh,(2)使功率因數(shù)由 提高到 所需的補(bǔ)償容量為： Klo.av 平均負(fù)荷率，一般計(jì)算取

58、0.70.85 Pca 全礦610kV母線上的計(jì)算有功負(fù)荷（最大有功負(fù)荷），kW.,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法和步驟,（3）計(jì)算三相所需電容器的總臺(tái)數(shù)N和每相電容器的臺(tái)數(shù)n。 三角形連接時(shí)，所需電容器總臺(tái)數(shù)N為 每相電容器的臺(tái)數(shù)為,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法和步驟,（4）選擇實(shí)際臺(tái)數(shù)： 計(jì)算出 N 值后，考慮高壓電網(wǎng)為單相電容器，故實(shí)際取值N應(yīng)為3的整數(shù)倍。 如果為單母線分段變電所，電容器組應(yīng)分為兩組安裝在每段母線上，因此N應(yīng)取6的整數(shù)倍。,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法和步驟,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法和步驟,例題：某礦地面變電所6kV母線月有功耗電量為4106kWh,月無功耗電量為3106kv

59、arh，半小時(shí)有功最大負(fù)荷P30= 3103kW，平均負(fù)荷率0.8。求將功率因數(shù)提高到0.95時(shí)所需電容器的補(bǔ)償容量及電容器的臺(tái)數(shù)。,解：（1）求全礦自然功率因數(shù)：,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算,(2)將功率因數(shù)提高到0.95所需電容器的補(bǔ)償容量為： 按電網(wǎng)電壓，選擇額定電壓為6.3kV，額定容量為12kvar YY6.3-12-1型單相油浸移相電容器。,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算,（3）確定電容器的總數(shù)量和每相電容器數(shù)。 按三角形結(jié)線，所需電容器總數(shù)N為： 每相電容器數(shù)n為：,高壓集中無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算,（4）考慮煤礦變電所均為單母線分段，故實(shí)際電容器的數(shù)目應(yīng)為6的整數(shù)倍，故取 N

60、=96個(gè)。 每段每相為16個(gè)。,二、采區(qū)動(dòng)力變壓器的選擇,1.采區(qū)動(dòng)力變壓器 KSGB系列礦用隔爆型變壓器是移動(dòng)變電站的主變壓器，其外形如圖1-30所示。頂部為拱形的長方體隔爆外殼，兩端設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的高、低壓隔爆接線盒，下裝高、低壓套管供高低壓進(jìn)出線用，兩個(gè)接線盒上均設(shè)有高低壓按鈕箱、急停按鈕、終端元件和閉鎖按鈕。,采區(qū)動(dòng)力變壓器,圖1-30 KSGB礦用隔爆型變壓器外形圖,二、采區(qū)動(dòng)力變壓器的選擇,KSGB礦用隔爆型變壓器的特點(diǎn): 變壓器的器身安裝在隔爆外殼中，鐵芯和線圈都不浸在任何絕緣液體中，沒有易燃性油（故稱干式），比較安全，便于維修，但散熱和絕緣性能較差。 為增加散熱面，隔爆外殼側(cè)面采