第1章矿山供电系统及设备1

1,矿山电工学,课程性质：必修总学时：40学时。其中：讲课34学时；实验6学时。考试方式：闭卷考试分值：100分。其中：试卷70分；作业15分；考勤5分；实验10分。,3,目录,第一章矿山供电系统及设备,第二章安全用电及保护,第三章煤矿机械设备的电气控制,第五章节电及电气化指标,第六章井下供电设计及计算,4,第一章矿山供电系统及设备,电力系统的组成，介绍有关的基本概念；矿山供电系统的结线方式；典型矿山供电系统的分析；矿山变电所及配电点位置选择与布置；供电设备：变压器、高低压开关、电缆等。,本章学习内容：,5,6,7,8,9,10,11,第一章矿山供电系统及设备,定义：由发电厂、电力网及电能用户组成的统一整体称为电力系统。发电厂：生产电能的工厂，把非电形式的能量转换成电能。发电的形式有水利、火力、核电等。（发电机产生的电能电压较低，需经变压器升压送到高压电网。）,电力系统额定电压电力负荷等级,1-1概述,一、电力系统,12,1-1概述一、电力系统,变电所汇集能量、变换电压的场所。由变压器及配电装置组成。按变电所在电力系统的作用，分为枢纽变电所、地区变电所、终端变电所等。在矿山供电系统中，矿区变电所属地区变电所，矿山变电所属终端变电所。,13,1-1概述一、电力系统,电力网实现电能的输送、变换、分配。由各种不同电压等级的变电站和电力线路组成。电力网依据电压的高低，分为低压、高压、超高压、特高压电网。1kV以下为低压电网；3330kV为高压电网；3301000kV为超高压电网；1000kV以上为特高压电网。,14,1-1概述一、电力系统,电能用户使用和消耗电能的用户或设备。（又称为电力负荷）矿山、钢厂、化工厂、居民区等。电动机、加热炉、各种机械车床、吊车、照明等。,电力负荷,电力系统概貌图,电力系统示意图,电力系统接线图,表11主要电气设备符号表,QL,（QL）,20,电力系统运行的特点,a.发电机在某一时刻发出的电能，经过输电线路立刻送给了用电设备，而用电设备立刻又转换为其他形式的能量，发电供电用电的全过程是在一瞬间完成的。b.发电量随用电量的变化而变化，生产量和消费量是严格平衡的。电能用户如何用电、用多少电，电网及电气设备的工作状态等都会影响系统运行。,21,电力系统运行的特点,c.电力系统的暂态过程非常迅速，以103s计。d.对电能质量（电压和频率）要求非常严格。e.一旦中断供电可能给国民经济和人民生活造成重大损失。f.电能目前还不能大量存储。,22,电力系统运行的要求,a.运行安全可靠：电网结构强壮、运行稳定、一定的余量。b.电能质量好：频率、电压、波形是三个基本要素（规程规定：我国采用额定频率是50Hz。允许偏差(0.20.5)Hz。电压允许偏差(57)。波形用畸变率是否超过规定值来衡量。）c.运行经济：设备利用率、发电利用率、损耗率,24,二、电力系统的额定电压,什么是额定电压？定义：电气设备的额定电压是能使发电机、变压器和用电设备正常工作的电压。电力设备在额定电压下运行时，能获得最佳技术和经济效果。受电设备的额定电压值与电网额定电压相同。,表1-2（单位V）,3kV以下电气设备与系统额定电压等级,表1-33kV及以上设备与系统额定电压,（单位kV）,为什么受电设备的额定电压与供电设备的额定电压不同？,由于输电线路的长度，电网中有电压损失，即使在同一个额定电压等级下，各处电压是不一样的，另外负荷的变化，也影响到电压的损失，所以实际上加到设备上的电压不是恒定额定电压值。,UN是电网额定电压,28,受电设备，其额定电压等同电网额定电压。发电机是供电设备，其额定电压比电网额定电压高5，以补偿发电机的电压损失。变压器一次侧是受电设备，其额定电压等同电网额定电压。变压器二次侧是供电设备，其额定电压比电网额定电压高10或高5。（原因：变压器额定电压是空载电压，当通过额定负荷电流时，变压器内部约损失5电压，）,同级电网各环节的额定电压规定如下：,例：已知电网电压，确定各用电设备的额定电压。,G,T1,10kV,D,1,220kV,110kV,6kV,35kV,3kV,10.5kV,10.5/242kV,10/3.15kV,220/121/38.5kV,35/6.6kV,T2,T3,T4,3kV,32,三、电力负荷等级及对供电的要求,1、电力负荷分级1)一级负荷：中断供电将造成人身伤亡危险，或重大设备损坏且难以修复，给国民经济带来重大损失者。这类负荷有：矿井主通风机、主要提升设备、主排水设备。对电源要求：由两个独立电源供电。有特殊要求的一级负荷，两个独立电源应来自不同的地点。,33,1、电力负荷分级,2)二级负荷：中断供电将产生大量废品、大量原材料报废、大量减产,造成较大经济损失这类负荷有：空压机、采区变电所、井底车场的整流设备等。对电源要求：由两回线路供电，若取得两回线路有困难，可由一回专用线路供电。应尽量做到常见故障时不中断供电(或中断后能迅速恢复)。,34,1、电力负荷分级,3)三级负荷：不属于一二级负荷的用电设备。对电源要求：三级负荷对供电电源无特殊要求。可单一回路供电。,35,电力负荷分级的意义,对煤炭企业电力负荷进行分级，便于合理供电。对于重要负荷，可靠安全供电应居首位，供电的经济性则居次要地位；对于次要负荷则更多考虑供电的经济性。运行中一旦出现故障需要停部分负荷时，应根据实际情况先停第三类负荷，有必要时再停第二类负荷。以确保第一类负荷(保安负荷)用电。,36,2.电力负荷对供电的基本要求,1)供电可靠所谓供电可靠就是要求供电不间断。对煤矿企业的重要负荷，例如主要排水与通风设备一旦中断其供电，可能发生矿井淹没或其他大的事故。通常把重要负荷定为保安负荷。对这类负荷即使在电源发生故障时，也必须保证供电。在做供电设计、施工及运行中，都要特别注意其供电的可靠性。,可靠、安全、质量、经济,37,2.电力负荷对供电的基本要求,2)供电安全煤矿生产主要是地下作业，工作环境特殊。在供电工作中不注意安全，将会引起火灾、瓦斯或煤尘爆炸以及人身触电的严重事故。因此，必须严格遵照规程的规定进行供电作业，确保安全。,38,2.电力负荷对供电的基本要求,3)保证充足的供电量在煤矿企业设计时，不但要考虑到建井与投入生产时有充分的电能供应，而且要考虑到将来发展时(例如矿井延深)电能消耗量的增加以及供电设备所占面积有扩充的余地。,39,2.电力负荷对供电的基本要求,4)良好的电能质量：a.电压要稳定。不超过额定电压的5。（影响设备的寿命、效率、增大损耗）b.频率要稳定。国家规定频率是50HZ，一般不得超过0.。（影响系统稳定性、设备效率、产品质量等）,5）运行的经济性经济性涉及的范围很广，比如使系统在运行中尽量减少损耗、提高效率，使系统尽可能做到成本低，节约建设投资等。,41,1-2矿山供电系统,一、供电系统结线方式定义：供电系统结线，是指由各种电气设备及连接线构成的电路，其功能是汇集和分配电能。,42,电力系统的基本接线方式,单电源双回放射式,1)放射式,放射式干线式环线式,单电源单回放射式,电源1,电源2,双电源双回放射式与单回放射式相比有2个独立回路,44,2)干线式,直接连接负荷直接连接在干线上,直接连接式贯穿连接式,45,2)干线式,贯穿连接负荷串接连接在干线上,46,3)环状式,电能从两段母线或同一电源引出，经过不同路径，由不同方向和地点，引入矿山地面变电所或某负荷点。,47,2.矿山各级变电所常用接线方式,母线:结线中的母线，又称汇流排，它实质上是电源线路或变压器与多个用户馈出线的连接处，表现为电路中的一个节点，起集中和分配电能作用。,常用的接线方式有4种：单母线双母线线路变压器组桥式接线,48,2.矿山各级变电所常用接线方式,单母线,单母线不分段特点：只一段母线，进线与出线均来自同一段母线。优点：结构简单。缺点：可靠性差。,49,单母线分段,特点：两段母线，优点：灵活可靠。适用：一般矿山变电站。,50,双母线,特点：两条母线。优点：灵活可靠。适用：大型变电站,变电所每回进、出线通过开关可以接在任何一段母线上。两母线之间用断路器联络。,51,特点:一回线路，一台变压器。适用：三级或不太重要的二级负荷的变电所。,线路变压器组接线,供电电源只有一回线路，且变电站只装设一台变压器时，采用线路变压器组接线方式。,52,桥式接线,什么是桥式接线？两回电源进线、两台变压器、断路器、隔离开关等可以组成桥式接线。实质上是将两个“线路变压器组”高压侧，用一条由断路器和隔离开关组成的“桥”，联接起来的结线方式。,桥式接线有3种：外桥内桥全桥,外桥式接线,特点：断路器QF3及两侧的隔离开关犹如桥一样将两条进线回路连在一起。又因桥位于QF1和QF2的外侧，故称为外桥接线。优点：切换变压器方便。缺点：切换线路不便。适用：进线距离短、经常切换变压器的终端变电所。,T1,T2,L1,L2,配电装置,外桥,QF3,QF1,QF2,54,内桥式接线,特点：断路器QF3及两侧的隔离开关犹如桥一样将两条进线回路连在一起。因桥位于QF1和QF2的内侧，故称为内桥接线。优点：切换线路方便，设备投资与占地面积均较全桥接线少。缺点：切换变压器不便。适用：进线距离长、变压器切换少的终端变电所。,QF1,T1,QF2,T2,QF3,L1,L2,配电装置,内桥,55,QF1,T1,QF2,T2,QF3,L1,L2,QF3,QF4,配电装置,全桥,特点：桥位于中间，称为全桥接线优点：对线路、变压器的操作均方便，运行灵活，适应性强。缺点：所需设备多，投资大，变电所占地面积大。,2)桥式接线,56,矿山变电所的接线方式？,一般矿山变电所都是两路电源进线，两台变压器，以桥式接线为多。变压器一次侧为35kV110kV的电压，二次则为6kV10kV的电压。进线线路较长时，一般采用内桥接线；进线线路短、需经常切换变压器时，采用外桥接线；如上述不能满足需要，则采用全桥。对于一回进线一台变压器的变电所，一般选用线路变压器组。,中途变电所,58,二、供电系统,为了把远程输来的高压电能降低为用户适用的较低电压的电能需要设置降压变电站(或称变电所)。对矿山企业来说，一般：有供数个矿井用的矿山区域变电站(所)；供一个矿井用的矿井地面变电所；供井下用电的井下中央变电所；供采区用电的采区变电所。,矿山供电系统的构成：,60,某采区布置示意图,井下供电系统布置概图,1下井高压电缆；2井下主变（配）电所；3高压电缆；4分区变（配）电所5防爆移动变电站；6采区配电站；7采区高压配电站；8采区变电所,风井,风井,绞车房,绞车房,地面,主井,付井,二水平,1,2,3,4,5,6,7,8,7,5,62,对供电系统的基本要求：,1.保证安全生产，满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求。2.接线方式力求简捷可靠、操作安全、运行灵活、检修方便。3.投资少、运行费用低。4.适应今后的发展。,63,矿井供电方式,矿井供电方式要根据矿层的深度、井下涌水量、生产能力、采掘方式、机械化程度等因素而定。目前主要有深井、浅井、平硐三种典型的供电方式。,1、深井供电系统,深井供电系统适用于矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井。,65,1、深井供电系统,深井供电的特征地面高压电能井下中央变电所井下采区变电所采区工作面配电点两条下井电缆分别引自地面变电所的两段6kV母线。沿着井筒敷设铠装电缆，把6干伏的高压电能送至井下中央变电所的母线上。,电缆,1）深井供电系统,下井1#,下井2#,矿井地面变电所,67,井下采区变电所,井下主变电所,工作面配电点,68,深井供电系统特点,1）井下用电：6kV高压电能从矿山地面变电所的母线引出，沿井筒敷设的铠装电缆传送至井下中央变电所，再送到采区变电所或移动变电站降压，所得660V(或380V)、1140V低压电能，送采掘工作面配电点，向采掘机械等设备供电。,2）地面用电：从矿山地面变电所的母线引出6kV高压电能，供给大容量高压用电设备(如主、副井提升机、通风机、压气机等)。小容量用电设备(如机修车间、锅炉房等)及照明装置等，从矿山地面变电所的母线引出6kV高压电能，再经降压变压器提供220380V的低压电能。,3）在井下一、二级负荷一般占大部分，依据煤矿安全规程规定，井下中央变电所的电源引入线至少要用两条电缆，它们应分接于地面变电所的不同母线段上；在正常工作时，诸段同时运行，而在任一回路停止供电时，其余回路应能承担井下全部负荷的供电。为便于在井筒中安装和敷设，一般要求下井电缆的截面不超过120mm2。如果采用两条满足前述要求的下井电缆仍不能达到供电要求时(例如因井下涌水量大，排水设备多，负荷大时)，则可采用三条甚至更多条电缆。,2、浅井供电系统,浅井供电系统适用于矿层埋藏不深(距地表100200m)的情况，出于经济和运行方便的考虑，井下电力设备多为低压，此时可采用由地面变电所通过井筒、钻孔或辅助风井将低压（局部高压）电能送至井下的浅井供电系统，,70,2、浅井供电系统的特征,从采区上方的地面向下钻眼，为采区用电设备供电。采区的用电多是在钢管中敷设低压电缆或高压电缆供电。,浅井供电系统,矿井地面变电所,井下配电所,井下采区变电所,1）采区距井底车场较远(超过2km)、井下负荷小、涌水量不大的矿井。由架空线路，将6-10kV高压电能由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭(或移动变电亭)；经该亭降至380V或660V后，再借沿钻孔敷设的低压电缆，向井下采区变电所供电。此时，对井底车场的低压用电，可直接由地面变电所的低压母线提供。,2）采区负荷小而井底车场负荷大对井底车场的供电，可借沿井筒敷设的高压下井电缆提供；对采区的供电，可借沿钻孔套管敷设的低压下井电缆提供。,3）采区巷道很长、负荷又大（有时不能靠由地面变电亭送低压电至采区和工作面，保证正常电压的情况，）可先经高压架空线路，将电能送至与采区地面位置相应的配电点，并借经钻孔敷设的高压电缆，向井下采区变电所供电，然后再由该变电所降压，向工作面提供低压电能。对于有高压排水泵的井底车场，一般均需敷设上述高压下井电缆。,三种浅井供电方式：,73,地面变电亭,当矿层埋藏较浅(低于100m)、分布范围较广时，往往采用平硐开采的供电系统。对于其浅部的用电设备，可利用在小风井、斜井或钻孔附近设置的地面变电亭提供低压电能。当需要向平硐提供直流电时，可先经地面变电所整流，再用电缆下送。对井深在150m的用电设备供电，其系统则与深井供电的相同，此时往往在盲井口附近设立一个地面变(配)电所，其各道(段)，是否设置井下中央变(配)电所，需视具体情况而定。,3）平硐开采的供电系统,75,三、矿井各级变电所及配电点,1矿井地面变电所作用：是全矿供电的枢纽，担负着接受上级来电、向井上及井下变电、配电的任务。负荷等级：矿山企业属于一类用户，必须具有两个独立电源。供电设备：设有两台及以上主变压器及配电装置。,变电所位置选择变电所设备布置,76,1矿井地面变电所,1)位置选择原则尽量靠近负荷中心，以减少损耗。便于电源的进出线。选择合适地形及地质条件。（考虑滑坡、压煤、采空区、塌陷区、地势低洼）避开有腐蚀气体、爆炸危险的环境；有剧烈震动和高温的场所。交通方便。留有扩展余地。,77,2)地面变电所的布置,布置的依据：根据电压等级、配电装置的形式、母线的种类、进出线的条件及地形环境等因素而决定。布置内容：变压器、室内外配电装置、主控室等。一般情况，10kV及以下电压等级的配电装置采用室内成套配电装置；35kV及以上电压等级的配电装置采用室外架构式配电装置。,规范规程中严格的规定了电气设备的最小安全距离。,78,2井下主变电（配）所,井下主变电所(又称井下中央变电所)是井下供电的中心，它直接由地面变电所供电。根据煤矿安全规程规定：对井下中央变电所供电的线路不得少于两回路，当任一回路停止供电时，其余回路应能担负井下全部负荷的供电。主要供电负荷有：中央泵房的主排水泵，各采区变电所、整流装置和井底车场附近巷道的动力、照明变压器等。,位置选择硐室要求设备布置,79,1）位置选择原则,a.应尽量靠近负荷中心。综合考虑通风良好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板条件及保安预留柱的位置等因素。b.可建立单独硐室，也可与主排水泵房、牵引变流所组成联合硐室。c.一般每个水平设一个变电（配）所。当考虑多水平的某一水平由邻近水平供电在计算上合理时，也可以由附近水平的变电（配）所供电。,80,2）硐室要求,硐室用非燃性材料支护，应考虑预留20的设备扩充余地。为了便于通风，硐室长超过6m时，应在两端各设一个出口。一个与井底车场大巷相通，并装有栅栏、防火两用门，另一个与水泵房相通，应装有栅栏、防火两用门的隔墙。硐室长超过30m时，应在中间增设一个出口。硐室温度不应超过3035。硐室应高出底板0.5m。,81,3）设备布置,井下中央变电所的电气设备主要有：矿用高压配电箱、矿用低压动力变压器、照明综合保护装置、直流配电装置、低压配电屏、隔爆低压开关和检漏继电器等。,82,3）设备布置,布置原则：设备间的电气连接，除开关柜内可采用硬母线外，均要采用电缆。高压电缆敷设在地沟，低压动力电缆可悬挂在墙上。视硐室长度，开关柜可采用双列布置也可单列布置。硐室内分成变压器室、配电室两间，以防火门相隔；配电室的高、低压设备应分开布置。,硐室尺寸按设备最大数量及布置方式确定，并需满足如下条件：a.高压配电设备的备用位置按设计最大数量的20考虑，且不少于两个。b.低压设备的备用回路，按最多馈出回路数的20考虑。c.主变压器为两台及以上时，不需留备用位置。,高压开关柜在布置时操作走廊宽度不小于1500mm(单列布置)或2000mm(双列布置)；维护走廊不小于800mm；靠墙布置时的离墙距离不小于500mm(背面)和200mm(侧面)，对于隔爆配电箱为500800mm(背面)、8001000mm(侧面)。所有电气设备外壳均须接地。接地母线距地0.30.5m，且沿硐室内壁敷设。由于井下主接地极距井下主变电所很近，故除检漏继电器的辅助接地极外，一般不再另设局部接地极。,低沼气矿布置方式：a.低沼气矿，可采用矿用一般变配电设备,低沼气矿供电方式：,高沼气矿布置方式：b.高沼气或沼气突出矿，可采用矿用防暴型变配电设备,高沼气矿供电方式：,89,3.采区变电所,作用：采区供电的枢纽，其任务是将井下中央变电所送来的6kV高压电能降为380一660V低压，向采掘工作面配电点及其它电气设备供电。负荷类型：属于二类负荷，供电电源可采用单回路专用线供电。但是综合机械化采煤和掘进工作面的要求是两回路电源供电，以保证矿井的原煤产量和掘进进度。,供电方式位置选择硐室要求设备布置,90,3.采区变电所,1）供电方式供电功能：接收井下主变电站送来的高压；变送出低压或分配高压。供电形式：采区工作面配电点低压用电设备高压移动变电站低压采区工作面配电点用电设备,（1）采区工作面配电点供电方式,重点学习：设备、电路结构、用电负荷等。,93,（1）采区变电所采区工作面配电点供电方式,特点：采区变电站直接以低压向工作面（用电设备）供电。安全。供电容量低。适用于炮采和一般机采。,94,近年来，随着采掘机械化程度的提高，工作面电气设备的总容量和采煤机组的单机功率均有了大幅度的增加。在过去，一个一般机组采煤工作面电气设备的总容量约在300一400kw，现在综合机械化采煤工作面采煤机的单机容量，已由过去的60一80kw提高到了300一750kw，更大的综采工作面总容量一般已达到700l000kW，有些甚至达到2000一3000kw。,（2）采区变电所移动变电站采区工作面配电点供电方式,95,采区变电所移动变电站采区工作面配电点供电方式适用于综采工作面。综采工作面的供电系统主要由高压供电系统、变电系统和低压配电系统三部分组成。,（2）采区变电所移动变电站采区工作面配电点供电方式,98,采区变电所移动变电站采区工作面配电点供电方式,特点：高压深入工作面，电能容量大，减少电能损耗。采用干式变压器，有利安全。移动变电站不需要建硐室。适用于综采。,99,2）位置选择,采区变电所的位置取决于低压供电的电压等级、供电距离、采煤方法、采区巷道布置方式、机械化程度和采煤机组的容量大小等因素。采区变电所的位置应按以下原则确定：位于负荷中心。一个采区一个变电所。地板稳定，无淋水。通风、运输方便。,100,3）硐室,采区变电所的硐室要符合以下安全要求：(1)变电所硐室应用耐火材料砌成，硐室出口附近5m以内巷道支架，必须用耐火材料，(2)硐室出口应设两重门，即铁板门与铁栅门。铁栅门平时关闭，铁板门平时敞开(向外)。当硐室内发生火灾时，铁板门应自动或手动关闭；(3)硐室中敷设的电缆应去掉黄麻外皮；硐室应设有砂箱和干式灭火器；(4)为通风，硐室长度超过5m时应设两个出口。,硐室的面积只取决于拟设置的电气设备的数量和布置形式，而不考虑扩充余地。,101,4）设备布置,采区变电所内的主要电气设备有：动力变压器，高压配电箱，各种低压开关，照明综合保护装置，及检漏继电器等。电气设备在变电所硐室内的布置通常是高压设备集中布置在一侧，低压设备布置在另一侧。根据具体情况，也可将高低压设备布置在同一侧，各电气设备之间及设备与墙壁之间的维护通道应不得小于700mm。,102,4）设备布置,采区变电所设备布置图,103,4、工作面配电点,工作面配电点的任务是接受采区变电站（移动变电站）的低压电能，通过控制开关、磁力启动器等，给回采或掘进工作面的机电设备供电。工作面配电点是分配电能，通常不设动力变压器。工作面电钻和照明用的127V电源可从电钻或照明综合保护装置上获得。,104,顺槽及工作面胶带运输机的供电方式,105,107,第三节高压供电设备,一、高压开关电器接通、断开或转换高压电路的电器统称为“高压开关电器”。1、熔断器2、隔离开关3、负荷开关4、断路器,108,1、熔断器,高压熔断器是在电网中一种最简单的过电流保护装置。当有过电流流过时，熔断器本身会因发热而熔断，并借助灭弧介质的作用，使所联接的电路开断，达到保护电力线路和电气设备的目的。熔断器被广泛用来保护小容量的电气设备和对继电保护要求不高的电路。,109,1、熔断器,构成：熔断器由金属熔体、连接熔体的触头装置和外壳等组成。具有简单的灭弧装置(如产气纤维管、石英砂等)，用以提高熔断器的灭弧能力。主要缺点：容易产生过电压。熔体熔断后必须更换，保护特性和可靠性差；在一般情况下，必须与其它电器配合使用。,110,按结构和动作原理划分，有限流式和跌落式两种不同的熔断器。注意事项：6kV熔断器只能用于6kV，不能用于3kV。10kV熔断器只能用于10kV，不能用于6kV。,111,限流式熔断器（FU）,文字符号与图形符号：,RN1型,RN3型,112,限流式熔断器（FU）,限流式熔断器被广泛用于户内配电装置中。现有的限流式熔断器系列中的RN1系列20200A，供高压线路和设备的短路过载保护用；RN2系列专门作电压互感器的短路保护用。,113,跌落式熔断器（FU）,文字符号与图形符号：,114,跌落式熔断器（FU）,正常情况下，它利用熔丝将由动触头组成的熔丝管上的活动关节拉紧，使熔断器保持在通路状态。这种熔断器利用熔丝熔断时产生的高温电弧使熔丝管内产生大量气体，引起管内压力升高，气体以高速向外喷出产生强烈的去游离作用，使电流过零时将电弧熄灭。活动关节因熔丝熔断而释放，使熔丝管跌落，形成了明显可见的断口。,115,PRWG2跌落式HRW11跌落式熔断器35KV熔断器10KV-15KV,116,跌落式熔断器（FU）,跌落式熔断器开断大电流的能力较强，一般燃弧时间约10ms。当其灭弧时，由于会喷出大量游离气体并伴之有很大响声，故一般只在户外使用比如在10kV及以下的配电网中用作变压器和配电线路保护。国产的635kV熔丝额定电流等级分别规定为2、3、5、75、10、15、20、30、40，45、75，100、150、200A。,117,2、断路器（QF）,断路器是电力系统中最主要的控制设备。它的断流能力很强，不仅可以通断有负荷的电路，还可以切断强大的短路电流。断路器还担负着控制和保护的任务。断路器还具有自动重合闸功能。文字图形符号：,2、断路器（QF）,作用：正常状况下，控制各电力线路的开断与闭合。事故时在继电保护装置控制下能自动切除短路电流。结构:动静触头、灭弧室、操作机构等。类型：油断路器（DN型、SN型）空气断路器（KW型）SF6断路器（LN型）真空断路器（ZN型）,119,断路器型号及含义,高压断路器根据灭弧介质可分为五类：,例：SN1-10型少油断路器,1)DN1-10型多油断路器,这是一种用油兼作灭弧、绝缘介质的断路器，特点是箱内充油较多。断路器三相共用一个油箱，箱体用长螺栓与箱盖联接，它的带电部分与油箱间借瓷套管和绝缘油两者绝缘，动触头装于绝缘提升杆上并与传动机构绝缘，三相绝缘杆可在垂直方向上作直线运动，动、静触头为对接式。短路时，断路器的动、静触头间产生的高温电弧可使油汽化，油蒸汽分解出的氢气使电弧受到冷却，并由于触头和电弧间同极性电磁斥力使电弧向外拉长，故可在较短时间内使电弧熄灭。,DW13-35型多油断路器,2）少油断路器SN10-10IIIIII少油断路器,少油断路器充油较少，油只作熄弧介质用，载流部分的绝缘是靠空气和瓷瓶实现的。因其用油量少且油箱结构坚固，故具有使用安全、安装简单的特点。断路器的固定触头安装在油箱下部，且引出导线与油箱联接，故在运行时油箱带电，因而须安装在支持绝缘瓷瓶的铁架上，以确保对地绝缘。断路器箱内装有灭弧装置，广泛应用横吹灭弧室。,3）真空断路器,真空断路器是采用高真空作灭弧介质的，其核心部件是真空灭弧室。真空断路器的触头密封在真空灭弧室内，动、静触头分别焊在动、静导电杆上，动触头借助波纹管实现密封。在机构驱动力作用下，真空断路器的动触头能在灭弧室内沿轴向移动，起到分、合电路的作用。触头周围有一个屏蔽罩，主要用来吸附燃弧时触头上蒸发的金属蒸汽。,124,ZN68-12ZW7-40.5型高压真空断路器户外高压真空断路器,125,真空断路器触头开距小(数毫米至40mm以下)、动作快，燃弧时间短，电弧能量小，维护工作量小；防火，防爆；动触杆惯性小，适于频繁操作等。真空断路器目前主要用于需频繁操作(如控制高压电动机)和故障较多的配电系统中，井下高压配电装置及矿井采掘电气设备的控制开关中。,4)氟化硫(SF6)断路器,SF6断路器是利用六氟化硫气体作灭弧介质的一种断路器。由于六氟化硫是一种化学性能非常稳定的惰性气体，且具有良好的绝缘、灭弧性能，故SF6断路器具有开断能力强、断口电压高、噪音小、无火灾危险等优点。特点：用SF6作灭弧剂,开断能力强,体积小.,127,3、隔离开关（QS）,隔离开关又称刀闸，它的主要用途是保证检修工作的安全，将需要检修的部分与其它带电部分可靠地隔离。因为隔离开关的触头敞露在空气中，其通断状态明显可见，有利于防止意外事故的发生，并可增加检修人员的安全感。,128,3、隔离开关（QS）,隔离开关没有专门的灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流，否则会在它的触头间形成强烈的电弧。这不仅会损坏隔离开关，引起相间短路，同时对操作人员也十分危险。因此，在高压电路中通常与断路器串联使用，利用断路器对电路进行控制和保护，只有用断路器将负荷电路切断后，才能断开隔离开关.在需要接通电路时，须先将隔离开关合闸，然后再利用断路器将负荷电路接通.,129,GW5型系列高压隔离开关,130,4、负荷开关（QL）,介于断路器与隔离开关之间的一种简易电器开关。作用：专门用来接通或断开正常工作时的负荷电流，但不能切断短路电流。具有灭弧栅。特点：一般与熔断器配合使用。由熔断器切断过载及短路电流，由负荷开关接通或断开负荷电流。文字符号与图形符号：,131,4、负荷开关（QL）,132,4、负荷开关（QL）,133,二、高压开关柜,高压开关柜主要用于配电系统，用于接收和分配电能。高压开关柜又叫高压成套配电装置。是将各种有关的开关电器、测量仪表、保护装置和其它辅助设备，按照一定的方式组装在统一规格的箱体中，组成一套完整的配电设备。,134,二、高压开关柜,高压开关柜主要以高压开关（断路器）为主，按一定的接线方式将一、二次设备组合起来，实现开关电路的功能。按照设计的主接线将各种开关柜连接起来，实现配电主接线功能。（如单母线分段主接线）使用成套配电装置，可使变电所布置紧凑、整齐美观、操作和维护安全方便，并可加快变电所设备的安装速度。,135,二、高压开关柜,开关柜有多种联锁装置，即“五防”措施：(1)防止误合、误分断路器；(2)防止带负荷分、合隔离开关(3)防止带电挂地线；(4)防止带地线合闸；(5)防止误入带电间隔。从电气和机械上采取措施提高了供电的可靠、安全性能。,136,二、高压开关柜,为了便于统一生产和供用户选择使用，每种型号的高压开关柜都编制了多种不同的一次电路方案和二次电路方案。一次电路方案是指主回路的各种开关、互感器、避雷器等元件的接线方式；二次电路方案是指测量、保护、控制和信号装置的接线方式。电路方案号不同，配电装置的功能和安装方式也不相同。用户可根据需要选择不同的一、二次电路方案。,成套开关柜的型号,138,根据结构高压开关柜可分为：,1、普通型2、矿用一般型3、矿用隔爆型结构组成：主回路、二次回路、操作系统、闭锁机构、防爆,139,1、普通型,普通型高压开关柜用于地面变电所、配电所的高压配电系统。是一种用于一般环境的高压开关柜。目前我国矿井地面变、配电所或矿区变电所的高压供电系统，普遍采用GG型、GFC型等高压开关柜。普通型高压开关柜分固定式(如GG1A型)及手车式(如GFC10A型)两种。,2、矿用一般型1）结构要求,矿用一般型配电装置除应满足成套配电装置的技术要求外，尚应满足煤矿用电气设备制造规程中的下述有关规定：（1）全封闭外壳，具有防机械损伤，防潮构造。（2）运行中能在温度35、相对湿度97的空气中有良好的绝缘，绝缘材料具有耐油性和耐弧性。（3）引入电缆接线端子有一定的漏电距离和气隙。（4）高压油断路器的使用额定断流容量应为实际最大值的一半。（5）应有防误操作的机械联锁装置。（6）电缆引出线应有接线盒，或用插销联接电缆。,141,2、矿用一般型,矿用一般型高压开关柜适用于露天煤矿、无瓦斯喷出的矿井井底车场、中央变电所。目前我国露天煤矿及无瓦斯、煤尘突出的矿井井底车场、进风大巷或井下中央变电所常用的有GKW-1型、GKFC-1型、GFW1型等。在具体选用时要根据规程的规定。,2）种类GKFC1型开关柜为手车式开关柜柜体内装有母线、电缆头、一次静触头座，两侧柜上有手车接地静触座，正面两侧各设触头6组。柜底布有轨道，可供手车小轮前后滚动。手车上装有隔离开关，一、二次动触头，电流、电压互感器，高压熔断器，多油断路器，手动式电动操动机构与检修用照明灯等。手车正面上部是仪表屏，下部是继电器屏。手车上装有机械联锁装置。,GKFC-1-01型高压开关柜结构图,1电压表；2电流表；3铭牌；4手动机构；5锁柄；6手车把手；7瓷瓶；8电缆头；9滑板；10高压熔断器；11电压互感器；12联锁杆；13断路器；14接线端子；15仪表和继电器；16隔离开关机构；17隔离开关；18静触头；19电流互感器,GKFC1型手车开关柜可在煤矿井底车场或井下大巷、通风良好且无瓦斯、煤尘突出的井下主变(配)电所作配电用。,GBC-35型手车式高压柜为户内成套配电装置,GG-1A型高压开关柜,成套开关柜的一次线路方案,3、矿用隔爆型,用途矿用隔爆型高压配电箱适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井井下中央变电所、采区变电所和其它场所向变压器、高压电动机和高压分支线路供电。煤矿安全规程规定：井下高压线路，必须有检漏保护装置和监控保护装置。,型号及技术数据目前煤矿井下常用的隔爆高压配电箱有：PB3-6G、BGP56、BPZ16、BGP6型等。其中：B隔爆；G高压；P配电箱（装置）；Z真空断路器；5（1）设计序号；6额定电压6kV。,153,1)PB3-6GA型配电装置,PB3-6G型高压配电装置，可在具有沼气及煤尘爆炸危险的矿井中作配电用，亦可作为高压电动机的控制开关。它采用插销式隔离开关，操作方式为手动合闸、手动式远控分闸，具有失压、短路保护。型号:P配电箱；B隔爆型；3设计序号；6额定电压6kV；G改进型；A、B、C配电装置型式。,1一母线室；2互感器室；3一机构室；4一油断路器；5一铁架；6一油箱升降机,1）PB3-6GA型配电装置,155,PB3-6GA的主回路（一次回路）,配电装置的主电路是由电缆进出线盒、母线、隔离插销及油断路器组成。6kV电源经电缆进线盒，引入至母线上的进线隔离插头静触座，经隔离插头、静触座；从电缆出线盒引出。当配电箱可动部分推入后，隔离插销即闭合，此时，只要操作配电箱前的操作机构手柄，即可将油断路器闭合送电；停电时，同样操作该机构手柄，即可将高压电源与负荷隔离。,配电箱的二次回路由互感器、保护元件和测量元件组成。二次电压回路是从电压互感器(即小型变压器，其一次侧并接于主电路中)二次侧经低压熔断器引出100V电压，向保护元件的失压脱扣器和测量元件的电压表供电。二次电流回路是从电流互感器(即电流变换器，其一次侧串接于主电路中，通常接于Ll和L3两相上)以串接方式，向保护元件的过流脱扣器和测量元件的电流表供电。,PB3-6GA型配电装置的二次回路,PB3-6GA型配电装置线路原理图,.失压保护.过载保护.短路保护,失压脱扣器,瞬时过载脱扣器,2）BGP56系列高压隔爆配电装置结构特征：BGP56系列高压真空配电装置由ZN16真空断路器，闸刀式隔离开关，电压、电流互感器，零序电流互感器，继电保护装置，电流电压显示装置等组成。上述部件均安装在长方体隔爆外壳内。外壳左、右、后侧装有电缆接线盒供电源侧电缆接入、负荷侧电缆接出，根据用户需要，接线盒具有供铠装电缆和橡套电缆接线方式的两种结构。,图125BGP56系列高压真空配电装置的外形结构1壳体；2继电保护器；3接地触头；4隔离开关；5导电杆；6零序电流互感器；7压敏电阻；8二次屏蔽接线柱；9绝缘套管；10负载侧接线箱；11双电源进线箱；12显示信号窗；13试验按钮；14隔离开关操作手柄；15断路器操作手柄16高压电缆线；17联锁机构；18电压互感器；19电流互感器；20分、合指示器；21真空断路器；22电压表、电流表、电度表；23放电开关；24外接地螺栓,(1)结构特征,BGP5-6系列高压真空配电装置电气原理框图,162,（2）保护装置,漏电保护由BLD型漏电保护插件用零序功率方向原理实现。一次零序电流0.1A、0.3A、0.5A、1A可调；一次零序电压不大于2V，动作时间不大于0.1s。,监视保护监视保护由监视保护插件、双屏蔽电缆、终端元件组成。监视保护的作用是：a当高压矿用双屏蔽电缆受外界损伤时，监视层与绝缘层间的绝缘首先遭破坏。因此，在尚未发生直接接地或相间短路故障前，由监视保护切断故障回路电源，从而减少了因故障扩大而产生的短路火花引起的瓦斯、煤尘爆炸的危险。b当电源插销接触不良，接触电阻大，以及电缆中监视或接地线断线时，监视保护动作。c由于“终端元件”接于高压电缆末端，故可利用监视回路的短路或开路，进行远距离操作高压配电装置跳闸。d可对电缆的接地芯线起到连续可靠的监视，从而提高井下电气设备接地的可靠性，减少了人身触电的危险，并有利于矿井安全。,165,过电流和短路保护欠电压保护操作过电压保护温度保护,166,测量保护的基本步骤,1TA1,1TA3,整流滤波,BL140型保护装置原理接线图,整流滤波,过流保护,速断保护,执行,电源1,电源2,脱扣器,检测电路,BL140型保护装置原理接线图,过流保护,工作电源,速断保护,电流互感器,168,1-4低压配电开关,井下使用的低压开关：1、隔爆自动馈电开关（QA)容量大，一般用作总开关，可自动/手动操作，有过流、欠压、短路（漏电）保护。2、隔爆手动启动器(SH)容量小，一般用小负荷、终端设备的启停,手动操作，熔断器保护。,169,一、DW80系列隔爆自动馈电开关,1、型号及技术参数型号：DW80一口F其中：D自动空气“断”路器；W“万”能式；8隔爆；0设计序号；额定电流(A)；F带分励脱扣器。,技术参数,2、结构及工作原理（DW80-200(350),外形图电路图,172,二、BKD1-400Z/660Z(F)矿用隔爆真空馈电开关,1用途BKD1-400Z/660Z(F)矿用隔爆真空馈电开关适用于煤矿井下，在交流50Hz、电压660V或380V、额定电流400A以下的线路中作为配电总开关或分路总开关。2型号例BKD1-400Z/660Z(F)BKD表示真空防爆馈电开关；1为设计序号；400为额定工作电流(A)；Z为真空型；660为额定工作电压(V)；Z(F)为用途代号，其中Z为总开关，F为分路开关。,BKD1-400Z/660380Z(F)矿用隔爆真空馈电开关主要技术数据,图l32BKD1-400Z/660Z(F)矿用隔爆真空馈电开关外形图,结构及工作原理（BKD1-400Z/660380Z）,结构及工作原理（BKD1-400Z/660380Z）,176,三、BLZ系列矿用隔爆型真空馈电开关,1用途BLZ系列矿用隔爆型真空馈电开关，主要作为2001250kVA隔爆型移动变电站中的低压侧，也可单独作为供电总开关和分路开关使用。当电网中出现过载、短路、欠压和漏电故障时，馈电开关可自动跳闸。开关海拔高度不超过2000m、周围介质温度为+45-5的地方可靠工作。2型号例BLZ-630EBL矿用隔爆型；Z真空馈电开关；设计序号；630额定工作电流(A)；E(D)与移动变电站配用(独立使用)。,3、结构,BLZ-630矿用隔爆型真空馈电开关外形图,4、工作原理,179,四、QS81系列隔爆手动开关,1用途低压隔爆手动开关(又称手动起动器)主要用于有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井中，用以控制不需要频繁起动和停止交流380V、660V的三相鼠笼型异步电动机。主要控制井下小型输送机、井下小水泵、局部通风机、照明及信号装置等。2型号常用型号有QS81、QS81A、QSS81和BQS1等，其主要技术数据见表112。,180,3、QS81A结构及工作原理,图136QSS81A型隔爆手动起动器外形图,181,结构及工作原理,它具有转盖式的隔爆外壳，起动器采用手动合、分闸。为保证检修安全，在壳盖与操作手柄间设有机械联锁装置。以保证合上电源开关时转盖不能打开；欲打开转盖则必须切断电源开关。壳内装有一个手动三极接触器，三相引出线经出线盒向负荷供电。熔断器切断负载电路的短路故障。,图136QSS81A型隔爆手动起动器电气系统图,3、QS81A结构及工作原理,183,隔爆断路器(380V)隔爆刀开关(380V),184,照明配电箱控制箱,185,配电柜,异步电机,1-5电力变压器和移动变电站,一、电力变压器1低损耗电力变压器目前矿井地面使用的电力变压器有SJL1型等传统产品。低损耗电力变压器(S7、SL7、S9等)由于其节能效果好，得到推广使用。因此，概要介绍关于低损耗电力变压器。,187,1低损耗电力变压器,S7系列三相油浸自冷双绕组铜线低损耗(更新序号7)电力变压器：铁心材料采用SZ8-30进口硅钢片，铁心柱轭截面相同，心柱采用聚氨脂固化剂涂刷在剪切端面，代替玻璃丝半干粘带绑扎，铁轭用半干粘带拉紧。铁心为无孔、全斜接缝结构，高低压线圈为圆筒式，瓦楞纸板作油隙，层间用K08电缆纸绝缘。,表115aSL7系列低损耗电力变压器技术数据,190,2矿用动力变压器,2)KS7系列矿用低损耗动力变压器随着煤炭工业的迅速发展，对动力的需求日益增大。为提高效率，节约电能，以适应国配经济建设的需要，推出了新型变压器，即低损耗矿用动力变压器。目前煤矿井下使用主要有KS及KS7两种。其主要数据见表117。KS7系列变压器应用于无瓦斯煤尘突出的煤矿井底车场及主要进风巷道，,例:KS7-630/10,1箱；2箱盖；3吊环；4油温计座；5注油栓；6油位指示器；7调压开关；8铭牌；9漏斗；10油栓；11高压瓷套盒；12低压瓷套盒,KS7型矿用低损耗动力变压器,193,3矿用隔爆干式变压器,优点：没有火灾和爆炸危险；不存在变压器油的老化问题，因而维护检修工作量大为减少；附属部件简单，没有贮油柜、安全气道和油门等部件及密封问题，且体积小、重量轻。,194,1）KSG型矿用隔爆干式照明、电钻变压器,型号含义：K矿用隔爆；S三相；G干式；2.5（4）额定容量（kVA）；0.127kV用途：用于易燃或有爆炸危险的矿井中，使用B级绝缘，可长期在各部分温升为80以下的条件下运行。它将380V或660V、1140V电压降为127V，作为井下照明、信号或手持电钻的电源变压器。,技术数据见表118a,196,2）KSGB型矿用隔爆干式电力变压器,型号含义：K矿用；S三相；G干式；B隔爆；31.5（50、100）额定容量（kVA）；6一次额定电压（kV）。作用：KSGB型矿用隔爆干式电力变压器专供煤矿井下作为局部通风机或其它设备供电电源。主要结构部件包括器身、箱壳、高低压箱盖、高低压结线盒及高低压出线装置等。箱壳底部安装有托撬，托撬下部装有滚轮，箱体及箱盖上分别装有起吊吊板，便于安装、检修时使用。,197,图1-41KSGB型干式电力变压器外形图,198,199,二、移动变电站,随