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)本章重點內容：電力負荷的分類；供電系統(tǒng)的結線方式；礦井供電方式與礦井井下變電所布置教學方法：多媒體課件、現(xiàn)場教學相結合。概述本節(jié)主要介紹煤礦企業(yè)對供電的基本要求、電力負荷的分類、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)對供電的基本要求1、供電可靠：（1）要求供電不間斷。（2）對重要負荷供電應絕對可靠：如主排水泵、副井提升機等。（3）采用雙回獨立線路供電。2、供電安全：（1）供電安全就是包括人身和設備安全。（2）我們依煤礦安全規(guī)程和有關技術規(guī)程規(guī)定，進行工作，確保供電安全。（寫規(guī)

2、程的依據）3、供電質量：（1）要求用電設備在額定參數(shù)下運行，因為此時性能最好。（2）反映供電質量指標主要有兩個：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)電機轉速決定（）。因此，保持發(fā)電量與用電量的相對平衡是保證電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的重要條件。電壓：，各種電氣設備要求電壓偏差也不一樣，一般工作情況下電動機允許電壓偏差5%，過高或過低都有燒壞電動機的可能。電力系統(tǒng)的電壓取決于發(fā)電機的勵磁電流（、電網的電壓損失和負荷變化引起的電壓波動。、供電經濟：在保證供電安全、可靠，質量的前提下（）盡量降低基本建設投資。（）盡可能降低設備、材料、有色金屬的消耗。（）盡量降低電能消

3、耗和維修費用等。二電力負荷的分類（依據重要性）：1、一類負荷（一級負荷）（1）定義：凡因突然中斷供電可能造成人身傷亡或重大設備損壞、造成重大經濟損失或在政治上產生不良影響的負荷。例：礦井通風機、主排水泵、副井提升機等。（2）供電要求：兩個獨立電源供電。2、二類負荷： （1）定義：凡因突然停電造成大量減產或大量廢品的負荷。例：煤礦主井提升機、壓風機。（2）供電：兩個獨立電源供電（針對大型工礦企業(yè)）。3、三類負荷：（1）定義：指除一、二類負荷以外的其它負荷。例：學校宿舍、地面附屬車間及礦井機修廠等。（2）供電：單回路供電、多負荷共用一條輸電線路。（三）負荷分類的目的 確保一類負荷供電不間斷，保證二

4、類負荷用電，考慮三類負荷供電三、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用戶組成的統(tǒng)一整體。即電能的產生變換傳輸分配消耗。、高壓輸電比較經濟，因為、并網發(fā)電：1）將電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間以輸電線路相連。（按照我國的電力發(fā)展規(guī)劃，2010年全國發(fā)電裝機總容量將由2000年的億KW增加到5億KW，2020年達到7-8億KW。在實現(xiàn)水電、火電、核電和新能源四者結構合理的基礎上，形成全國的統(tǒng)一電網，）2）優(yōu)點：供電可靠、經濟。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、有一類負荷的礦山總變電所應有兩個獨立電源。五、供電電壓等級、額定電壓：電氣

5、設備運行狀態(tài)最佳，效益最好時的電壓。、煤礦常用的電壓等級： 127V、220V、380V、660V、1140V、3300V、6KV、10KV、35KV。、電源電壓的選擇：）系統(tǒng)電壓等級）供電容量）供電距離。六、10KV電壓直接下井供電的意義根據1986年版煤礦安全規(guī)程中規(guī)定，井下配電電壓高壓不應超過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，因此很有必要在經濟上和技術上分析一下發(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果。簡化電氣接線簡化電氣接線，可提高供電可靠性，減少投資和運行等費用，且能和電力系統(tǒng)采用的供電電壓保持一致。對一些中小型礦井，由于負荷較小，一般可不設35kV變電所，電源就近取自電力系統(tǒng)的10kV電網。因而供電系統(tǒng)大為簡化，且提高了供電可靠性，同時節(jié)約了大量投資和運行費用。特別是近幾年來，煤礦第三

7、產業(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，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，他們有時要求我們的熱電廠采用10kV系統(tǒng)并網，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。比如，我們設計并已投運的嶺子熱電廠和臨沂礦務局熱電廠，根據礦井熱電廠“自發(fā)自用”的原則，我們設計了6kV系統(tǒng)；又根據礦井熱電廠“多余上網”的原則，我們設計了10kV上網系統(tǒng)。這樣就增加了許多電器設備及土建設施，經粗略計算，多投資約500萬元，這還不包括這些設備的運行費用及其它。減少電網短路電流即在同一地點和相同短路容量的條件下，10kV電網的短路電流只是6k

8、V電網短路電流的60%，這使得10kV系統(tǒng)的電氣設備的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗都優(yōu)于6kV系統(tǒng)的電氣設 備。對于單相接地電容電流的分析根據煤礦安全規(guī)程中規(guī)定 ：礦井高壓電網的單相接地電容電流不得超過20A。因此，這個電流值越大，對井下安全越是不利。這在大型礦井中尤為突出。由于單相接地電容電流與電網電壓和電網中電纜和架空線路的長度近似成正比。如果在相同負荷條件下，一回10kV線路可以代替幾回6kV線路，從而使電網中線路長度減少，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，計算10kV系統(tǒng)的單相接地電容電流還應包括10kV電源進線的對側10kV母線所帶的其它10kV線路，因此，要根據不同情況

9、作具體的分析計算。能提高供電質量頻率和電壓是標志電能質量的兩個基本指標，雖然它們主要是由電網來調整，但對用戶來說，供電質量主要是指供電末端的電壓質量，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。假設兩種系統(tǒng)在線路阻抗、負荷電流、負荷功率因數(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%，從而相對來說減少了線路的電壓損失。2 從經濟上分析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，尤其在節(jié)能和供電系統(tǒng)的年運行費上更顯示其優(yōu)越性。當然，10kV系統(tǒng)的電氣設備要比6kV系統(tǒng)電氣設備費用高約1

10、0%15%；10kV的用電設備費用比6kV的用電設備高約20%30%?？梢姂鶕嶋H情況做經濟技術方案比較。綜上所述，10kV系統(tǒng)在可靠性、經濟投資、輸送容量、電能損耗、電壓質量、與電力部門的電網并網等諸方面均優(yōu)于6kV系統(tǒng)。整套用于礦井的10kV礦用成套電氣設備，1986年列入國家“七五”攻關項目，于1991年2月通過能源部技術鑒定。1990年能源部以能源技(1990)176號文，向全國煤礦通報推廣10kV下井供電技術。可見，采用10kV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：供電要求（四個方面）：可靠、安全、優(yōu)質、經濟。電力負

11、荷：意義、分類、供電方式。電力系統(tǒng)的概念供電電源（三個方面）電力系統(tǒng)、地方發(fā)電廠、自備發(fā)電廠。供電電壓等級：系統(tǒng)電壓等級、供電容量、供電距離。作業(yè)：P28： 1、 2、3。電 網本節(jié)主要介紹電力網的分類，結線方式和中性點的運行方式。一、電力網的分類電力網：由變電所及各種不同電壓等級的輸電、配電線路組成。任務：輸電配電。分類：以電壓高低、負荷性質、線路結構和中性點運行方式來進行分類。二電力網的結線方式1.放射式電網.）分類：單回路、雙回路。）主要優(yōu)點：優(yōu)點：線路獨立、可靠性高、繼電保護整定簡單。缺點：總線路長、不經濟。）適用：負荷容量大或孤立的重要用戶干線式電網（13）分類：單回路、雙回路和環(huán)式

12、電網。）優(yōu)，缺點；（相對于放射式的優(yōu)缺點）。優(yōu)點：總線路短、節(jié)資。缺點：用戶相互影響、可靠性低、保護整定誤差大。使用對象：單回路干線式一般使用三類負荷供電，如教學樓、宿舍樓，雙回路干線式一般使用二、三類負荷供電。 環(huán)式電網 圖14 ）分類：開環(huán)、閉環(huán)。）優(yōu)缺點：優(yōu)點：總設備少，投資小，可靠性高；缺點：負荷容量相差太大時不經濟，繼電保護整定復雜。）適用對象：負荷容量相差不太大，彼此之間相距較近，而離電源都較遠，且對供電可靠性要求較高的重要用戶。三電網中性點的運行方式運行方式決定了單相接地后的運行情況，供電可靠性、保護方法及人身安全等問題。中性點運行方式（3種）中性點不接地系統(tǒng)（圖）（1）解釋：中

13、性點不接地系統(tǒng)（見圖）（2）優(yōu)缺點：優(yōu)點：單相接地時，線電壓仍對稱，不影響供電，提高供電的可靠性；且接地電流??；缺點：單相接地時，非接地相對地電壓升高倍，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：線電壓仍對稱（不影響供電）。（4）單相接地電容電流：架空線路： 電纜線路：當單相接地電容電流：310KV電網約為30A，263KV（35KV）電網約為10A時，易產生斷續(xù)電弧。斷續(xù)電弧將在電網產生L、C震蕩，在系統(tǒng)中產生（）e的過電壓，可能使絕緣薄弱處擊穿，造成短路故障。應對措施：A限時：單相接地時間不應超過h ，井下要求立即斷電！B裝設絕緣監(jiān)視、接

14、地保護裝置。C轉換線路。）中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)（1）中性點接地電容電流超過限度時，可采用中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)。（2）接法。（3）消弧線圈的結構、工作狀態(tài)。結構 ：消弧線圈是一個有鐵心的可調電感線圈，有59個插頭，可調節(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)：工作在補償狀態(tài)。若消弧線圈的感抗調節(jié)合適，將使接地電流降到很小，達到不起弧的程度。（4）優(yōu)缺點：優(yōu)點：單相接地時，線電壓仍對稱，不影響供電，單相接地時，運行不允許超過h，提高供電的可靠性。缺點：單相接地時，非接地相對地電壓升高倍，易擊穿絕緣薄弱處，造成兩相接地短路。3）中性點直接接地系統(tǒng)（1）引入：介紹接

15、線方法。（2）優(yōu)缺點：（對應中性點不接地）優(yōu)點：單相接地時，其他兩相對地電壓不會升高。接地電流大，提高了保護裝置的可靠性。缺點：單相接地時，構成短路，電流大（稱為大接地電流系統(tǒng)）。（3）適用：A110KV及以上電壓等級的電網上（絕緣只按相電壓考慮）。在高壓電網中，為提高系統(tǒng)的可靠性，廣泛采用自動重合閘裝置。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。小結：、電力網的定義、作用和分類。、電網的結線方式（3種）（放射式、干線式、環(huán)式電網）及它們的分類、優(yōu)缺點、適用對象。、中性點運行方式的接法、優(yōu)缺點、及適用對象

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、特點及適應范圍）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：受電、變電、配電。、地面變電所主結線包括：一次結線二次結線、配出線的結線。）地面變電所的主結線：（）變電所一次結線：是指受電線路與主變壓器之間的結線、線路-變壓器組結線：圖適用：三類負荷有三種形式：a、用隔離開關作為進線開關：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：適用線路長，容量小。如：農村、小型企業(yè)。c、用隔離開關、斷路器作為進線開關：適用線路長，容量大。如：大、中型煤礦企業(yè)。、橋式結線

17、：可靠性高，兩個電源，兩臺變壓器。a、全橋結線：接線、優(yōu)缺點及適用對象，圖1a。b、內橋結線：接線、優(yōu)缺點及適用對象，圖1b。C外橋結線：接線、優(yōu)缺點及適用對象，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：主變壓器出線側所聯(lián)結的母線a、單母線結線：圖0a，適用情況：容量小，可靠性不高的負荷。b、雙母線結線：圖0b， 適用情況：大容量變電所、220KV以上的線路。c、單母線分段式結線：圖0c，適用情況及要求，負荷對稱、兼顧平衡（大多數(shù)煤礦用的是這種）.（）配出線的結線：圖a.配電開關的種類：隔離開關、負荷開關、熔斷器和斷路器。b.隔離開關布置及適應對象：負荷開

18、關+熔斷器：適用于容量小不重要的用戶；隔離開關斷路器：適用于容量大比較重要的用戶，單回路；隔離開關斷路器隔離開關：容量大的重要用戶，雙回路。c.停送電操作。停送電操作順序。）總配電所的主結線（）單母線：對三類負荷供電（）單母線分段：可靠性高，負荷大（獨立雙電源）：對一、二類負荷供電。非獨立電源：對二、三類負荷供電二、礦井地面變電所接線實例簡介1、煤礦總變電所接線實例：電源數(shù)目、變壓器、負荷、接線方式、電壓等級、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、供電質量、經濟性?？紤]負荷性質、大小和技術經濟比較等。（2）確定原則：P19。小結：1、

19、煤礦企業(yè)變電所：主結線，二次結線，配出線；接法、特點、適用對象。2、煤礦企業(yè)變電所接線實例：結合實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、綜采工作面配電點的接線、位置選擇和設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、年產量、涌水量、負荷大小等綜合因素進行。2）分類：深井和淺井兩種類型A、特點：設立中央變電所。B、決定因素：煤層深，井下負荷大、涌水量大等。如平煤各生產礦。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