现代矿山电工技术 （矿山电工学）

矿山电工学,2020/6/9,2,主要学习内容,CH1矿山供电系统及设备CH2安全用电及保护CH3煤矿机械设备的电气控制,2020/6/9,3,主要参考书,1.矿山电工学/赖昌干等编煤炭工业出版社20062.矿山电工学/赖昌干等编煤炭工业出版社19913.矿山电工学（采矿工程专业）/郭玉等编煤炭工业出版社19844.供电技术/王崇林等编煤炭工业出版社1997,2020/6/9,4,CH1矿山供电系统及设备,学习要求1.一般掌握：典型电力系统的组成及有关的基本概念、供电系统的连接方式、矿山供电系统。2.熟练掌握：矿山供电系统中的电气设备额定电压、矿山供电系统中常用的高、低压开关电气设备。,2020/6/9,5,第一节概述,一电力系统二电力系统的额定电压三电力负荷分级及其对供电的要求,2020/6/9,6,一、电力系统,电力系统的概念：是指进行生产、传输、分配、消费电能的各个环节构成的一个整体。,图1一个简单的电力系统,2020/6/9,7,主要电气设备符号（1）,交流发电机(G)电力变压器(T)断路器(QF)隔离开关(QS)熔断器(FU)刀开关(QK)熔断器式开关(Q),2020/6/9,8,主要电气设备符号（2）,负荷开关(Q)线路、母线(W)电流互感器(TA)电压互感器(TV)阀型避雷器(F)电抗器(L)电容器(C)电缆及终端(X),提示：课本中此处有小错误！,2020/6/9,9,2.电力系统的主要环节（1）,（1）发电厂（站）：指将其他形式的能量转换成电能的场所。一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、水力发电站、核电站、潮汐电站、风力发电场、太阳能发电场、地热发电厂等。,2020/6/9,10,2.电力系统的主要环节（2）,（2）变电所：指进行电压变换和汇集、分配电能的场所，由电力变压器、配电设备组成。配电所：不含电力变压器。按用途分：升（降）压变电所、联络变电所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变电所等。按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终端变电所。按供电范围分：区域（一次）变电所、地区（二次）变电所。矿区变电所属于？,2020/6/9,12,2.电力系统的主要环节（3）,（3）电力网：将输送、变换、分配电能的各种变电所和各电压等级的电力线路构成的网络称为电力网。根据电压等级的不同，电力网可分为：低压电网：1kV及以下高压电网：3kV330kV超高压电网：330kV1000kV特高压电网：1000kV以上,2020/6/9,13,中国电力市场化改革2002年11月,国家电力监管委员会2家电网公司国家电网公司中国南方电网有限公司5家发电公司中国华能集团公司中国大唐集团公司中国华电集团公司中国国电集团公司中国电力投资集团公司,4家辅业公司中国电力工程顾问集团公司中国水电工程顾问集团公司中国水利水电建设集团公司中国葛洲坝集团公司,2020/6/9,14,二、电力系统的额定电压（1）,1.额定电压：能使各种电气设备、电器等正常工作的电压，此时其技术性能和经济效果最好。2.额定电压等级：由国家规定的各种标准额定电压。作用：便于各种电力设备生产制造标准化和系列化。,3kV及以上额定电压（线电压，kV),2020/6/9,17,二、电力系统的额定电压（2）,电气设备额定电压的确定我国国家标准规定：一般供电设备的额定电压应高出系统和用电设备的额定电压的5，用以补偿正常负荷时线路上的电压损失，使设备获得近似额定的电压受电设备的额定电压与系统额定电压相对应,2020/6/9,18,电压等级、输送功率及输送距离范围,2020/6/9,19,二、电力系统的额定电压（2）,注：按线路允许电压损失2km）、井下负荷小、涌水量不大的矿井，可经架空线路，将610kV高压电由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭，再降压至380或660V，再沿钻眼送至井下采区变电所。,2020/6/9,52,浅井供电系统,（2）当采区负荷小而井底车场负荷大时，对井底车场的供电，可沿井筒敷设高压下井电缆供电；对采区的供电，可沿钻眼敷设低压电缆提供。（3）对采区巷道很长、负荷又大，为保证正常电压，可经高压架空线路，将电能送至与采区对应位置的配电点，沿钻眼敷设高压电缆，向井下采区变电所供电，再由该变电所降压，向工作面提供低压电力。,2020/6/9,53,浅井供电系统,深井与浅井供电系统的不同：在于浅井井底车场的配电所代替了深井系统中的井下变电所，以及采用钻眼向采区供电的方式。钻眼供电的优点（1）将由矿井地面变电所至采区变电所的电缆线路换成可靠的架空线路，节约有色金属和投资；（2）井下巷道中没有高压电缆，人员设备更安全。,2020/6/9,54,浅井供电系统,钻眼供电的优点（3）减少井下变电所硐室的开拓；（4）再由沼气煤尘突出的采区，由于使用变电亭，使防爆高压配电箱和矿用变压器的使用大大降低；缺点（1）需要进行钻孔、下套管，且套管不能回收；（2）需要加设架空线路、修建变电亭；（3）冬季施工维护困难。,浅井供电系统地面变电所,2020/6/9,56,平硐供电系统,对矿层埋藏较浅（低于100m）、分布范围广的矿井一般采用平硐开采的供电系统。对深部的用电设备，可利用小风井、斜井或钻孔附近设置的地面变电亭提供低压电力。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。对平硐开拓且井深在150m的用电设备供电，其系统与深井供电相同。,2020/6/9,57,三、矿井各级变电所及配电点,1.矿井地面变电所1）位置选择原则（1）靠近主要负荷和入井电缆井筒，减少金属导线消耗，降低电能损耗。（2）架空线与变电所位置同时确定，以便为各级电压线路进出变电所留出走廊。（3）设在常年主导风向上风侧，避开污染源。（4）具有适宜的地形和地质条件。（5）避开危险区和排废场，与铁路距离40m。（6）交通方便，有扩展空间。,2020/6/9,58,1.矿井地面变电所（2）,2）地面变电所的布置一般10kV及以下电压等级的配电装置采用户内式成套配电装置；35kV及以上电压的采用户外架构式配电装置。对特殊地区或场合应用时35kV110kV变电所也采用户内式配电装置。为保证运行时电气设备和人员的安全以及检修维护和搬运的方便，对室内外的配电装置的各个部件，规定了最小的电气绝缘间距。,2020/6/9,59,2.井下主变电所(3),1）位置选择原则应尽量靠近负荷中心，并根据通风良好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板条件及保安煤柱的位置等因素，综合加以考虑。一般设在靠近副井的井底车场范围内。,2020/6/9,60,2.井下主变电所(4),井下主变电所的位置示意图。1副井井筒；2主井井筒；3井下主（配）变电所；4主水泵房；5井底车场巷道,2020/6/9,61,2.井下主变电所(5),2）硐室要求A.硐室用非燃性材料支护，尺寸取决于硐室内的电气设备的数量、大小及它们之间的通道，并考虑留有20的余地。B.硐室长度超过6m时，应在两端各设一出口，一个与井底车场大巷相通，并安有栅栏、防火两用门。另一个与水泵房相连，彼此间应有装栅栏、防火两用门的隔墙。,2020/6/9,62,2.井下主变电所(6),2）硐室要求C.泵房应有单独通至巷道的通路，在通道设向外开的栅栏防火两用门。硐室长超过30m时，应在中间增设一个出口。硐室内温度不应超过35。硐室地面应高出其出口大巷的底板标高0.5m。从硐室出口的防火门起，5m内的巷道采用非可燃性材料支护。,2020/6/9,63,2.井下主变电所(7),3）设备布置（1）布置原则A.井下主变（配）电所内设备间的电气连接，除在开关柜内可以采用硬母线外，均需要采用电缆。高压电缆一般应敷设在电缆沟中，低压电缆可悬挂在墙上。B.为缩短硐室长度，一般采用双列布置，但当设备台数较少、低压开关采用配电盘时，也可采用单列布置。,2020/6/9,64,井下主变电所设备布置原则（2）,C.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。D.硐室尺寸按设备最大数量及布置方式确定，并满足如下条件：高压配电设备备用位置按设计最大数量的20考虑，且不少于两台；低压设备的备用回路，按最多馈出线路数的20考虑；主变压器为两台以上时，不需留备用位置。,2020/6/9,65,E.高压开关柜在布置时，操作走廊宽度不小于1.5m（单列布置）或2.0m（双列布置）；维护走廊不小于0.8m；靠墙布置时离墙距离不小于0.05m（背面）和0.2m（侧面），对于隔爆配电箱为0.50.8m、0.81m。F.所有电气设备外壳必须接地。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。,井下主变电所设备布置原则（2）,2020/6/9,66,井下主变电所的布置方式，由井下条件和所采用的高低压配电装置的类型来决定。对于低沼气矿井，高压开关柜台数不太多，且采用矿用一般型手车式（GKFC-1型）、低压开关采用矿用低压配电屏设备时，井下主变电所的布置，采用图114所示的单列布置形式。当用电负荷较大、高压开关柜台数较多时，高压开关柜也可用双列布置。,（2）井下主变电所设备布置方式,低沼气矿井接线示意图,低沼气矿井井下主变电所设备示意图,2020/6/9,69,3.采区变电所,1）供电方式传统方式采区变电所工作面配电点方式这种供电方式以低压向全采区负荷供电，较安全。但由于所用电缆、开关较多，供电系统相对复杂，且电能和电压损失较大。同时低压电缆长，供电容量受限制。一般用于炮采和普通机械化采煤。,DB：高压配电箱QA：自动馈电开关SM：磁力起动器SH：手动起动器,2020/6/9,71,3.采区变电所（供电方式）,综采矿井常用方式：6kV采区变电所移动变电站工作面配电点方式优点：（1）与传统方式相比，由高压直接深入工作面，简化了低压供电系统，缩短了低压供电距离，减少了电能损耗，保证了电压质量，可满足正常运转和启动的需要。系统简单，电网安全可靠程度增加，同时减少了电缆截面和低压开关数量。,2020/6/9,72,3.采区变电所（供电方式）,（2）采用了干式变压器，提高了采区供电的防爆性能，利于安全，便于检修。（3）移动变电站可根据需要移动或固定，不需建造变电所硐室。,2020/6/9,74,缺点：（1）6kV高压直接送入采区动作面附近，且低压侧电压为1140V，对安全不利。（2）采用了移动变电站，需要拓宽巷道，铺设轨道。同时因地质条件的不同，使移动变电站的安装、运输和维护受到空间的限制。,3.采区变电所（供电方式）,2020/6/9,75,3.采区变电所,2）位置确定原则（1）位于负荷中心，并保证向采区内最远距离、最大容量负荷供电；（2）一个采区尽量采用一个采区变电所；（3）尽量设在顶底板稳定，无淋水地点；（4）通风、运输方便。,2020/6/9,中国矿业大学电气工程系,76,3.采区变电所,3）采区变电所硐室工作两年以上的采区变电所硐室，视为永久性建筑，应采用不燃性材料支护；工作时间较短时，可不设硐室，利用上山间或顺槽间联络巷，应用不燃性材料支护。硐室的面积取决于设备的数量和布置形式，防火门、通风口、设备布置等于井下主变电所相同。,2020/6/9,77,3.采区变电所,4）采区变电所的布置方式及设备采区变电所设备的布置：一般高压设备与低压设备分开，变电设备、配电设备分开的原则。各设备布置的尺寸需满足规程要求。硐室内不设电缆沟，高低压电缆沿墙敷设，硐室门的两侧及顶端，预埋内径为电缆外径1.5倍的电缆套管，且离地面0.30.5m敷设。,采区变电所设备布置图,2020/6/9,79,1）工作面配电点的设置工作面配电点接受由采区变电所或移动变电站送来的低压电能，通过控制开关、磁力启动器，用软电缆向回采或掘进工作面的设备供电。并利用干式变压器或煤电钻变压器综合装置，将电压降为127V，向电钻、照明和通信设备供电。由于经常需要随工作面移动搬迁，一般不设专用硐室。回采工作面配电点常设在邻近的运输平巷内，距工作面5070m。非沼气煤尘突出矿井，机采工作面配电点可设在回风巷内，掘进工作面配电点多设在掘进巷的一侧，距掘进工作面80100m。配电点附近应用非燃性材料支护。,4.工作面配电点,2020/6/9,80,2）配电点控制开关的设置对由工作面配电点直接控制的工作面上的各种电气设备，应用经直接接在该配电点母线上的专用磁力启动器控制。由于工作面配电点距采区变电所较远，并因采掘工作面电气设备经常移动、负荷重、启动频繁、工作条件差、维护量大，一般应在每个配电点加设一台电源进线自动馈电开关。该开关与配电点的其他磁力启动器设在一起，以便于停送电操作和管理、维护。且磁力启动器出现机构失灵或节点粘连时，可借其切断电源。另外，还能增加过流保护系统的可靠性和选择性。,4.工作面配电点,2020/6/9,81,4.工作面配电点,3）对顺槽和工作面输送机的供电方式根据具体情况，可选择：（1）顺槽输送机线的供电方式。如图所示的干线供电方式，一般适用于顺槽输送机巷道较长、输送机台数较多、工作面只有一台输送机的情况。（2）高沼气矿井煤层、急倾斜V型长壁采区顺槽工作面输送机供电方式。,干线式胶带输送机供电方式,2020/6/9,84,第三节高压供电设备,一、高压开关电器分立使用的高压开关电器主要有：熔断器、断路器、隔离开关、负荷开关。熔断器：当有过电流流过时，元件会由于本身发热而熔断，并借助灭弧介质的作用，使其连接的电路断开，从而保护电力线路和电气设备。按结构和动作原理分为：限流式熔断器和跌落式熔断器。,1.熔断器,1）限流式熔断器组成：熔丝磁管、石英砂及联结附件等。结构图：,2020/6/9,86,1.熔断器,1）限流式熔断器（1）熄弧能力强，可在短路电流达到最大峰值前约0.01s内使其减至零，使电弧熄灭。因此可限制短路电流，降低对电气设备的动、热稳定性的要求。（2）由于电弧电流被强迫过零，容易产生过电压。需要将过电压限制在2.5倍额定电压下。采用变截面熔体，使各段熔体的熔化时间错开，达到适当延长熔化时间并限制过电压的目的。,2020/6/9,87,1）限流式熔断器,（3）开断电路时无游离气体排出，广泛用于室内配电装置中。RN1系列的IN20200A型，供高压线路和设备的短路过载保护用。RN2系列专门作为TV的短路保护用。（4）选择：A.熔断器的上限容量不大于最大短路电流，下限容量不小于最小短路电流。B.保护电机的熔丝安秒特性曲线，应高于电机启动时的安秒特性，且同一电流及最大电流下两者时差不应大于0.5s。,RN1、RN2、RW10-35型、RNZ型系列户内、户外、直流熔断器,2020/6/9,中国矿业大学电气工程系,89,2）RW1系列户外跌落式熔断器,2020/6/9,90,2）RW1系列户外跌落式熔断器,正常情况下，其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。故障使熔丝产生高温电弧使熔丝管内产生大量的气体，引起管内压力升高，气体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，熔丝管跌落。由于其在灭弧时会产生大量的游离气体，并伴随巨大响声，一般只在户外适用。,2020/6/9,91,2.断路器,作用：切断正常负荷电流和短路故障电流，既作控制又兼作保护用。符号含义：例SN1-35G-3000-30S灭弧方式(K-空气；S-少油；D-多油；Z-真空；C-磁吹；L-六氟化硫)；N安装方式(N-户内；W-户外)；1设计序号；35额定电压(kV)；G代表改进型；3000额定电流(A)；30额定容量(MVA),2020/6/9,92,（1）多油断路器,使用油作为灭弧和绝缘介质，箱内充油较多。矿用主要有DN1-10和DN1-10G型。,2020/6/9,93,（2）少油断路器,少油断路器充油较少，油仅作为灭弧介质用，绝缘靠空气和磁绝缘子实现。相比多油型其油量少，油箱结果坚固，使用安全、安装简单。运行时油箱带电，必须安装在支持绝缘子上。,2020/6/9,94,（3）真空断路器,真空断路器采用高真空作为灭弧介质，其核心部件为真空灭弧室。真空灭弧室内空气非常稀薄，其内气体几乎没有游离作用。触头在分离过程中能迅速灭弧，不会产生大的电弧。,2020/6/9,95,（3）真空断路器,真空断路器灭弧室如图所示，触头密封在真空灭弧室内，动、静触头分别焊接在动、静导电杆上，动触头借助波纹管实现密封。在机械机构的驱动作用下，动触头可在灭弧室内沿轴向移动，实现分合电路的作用。,2020/6/9,97,（4）SF6断路器,采用六氟化硫气体作为灭弧介质的断路器。SF6是一种化学性质稳定的惰性气体，正常状态下无色、无味、无毒、不燃、无老化现象。具有良好的绝缘和灭弧性能。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。但SF6在高温电弧的作用下分解的低氟化物剧毒，对断路器的加工工艺要求非常严格。最近几年在国内使用正在增多。,2020/6/9,98,SF6断路器,2020/6/9,99,3.隔离开关,（1）作用将高压配电装置元件与电源隔离。（2）用途A.隔离电源B.电路转换C.闭合或分断小电流电路,2020/6/9,100,3.隔离开关,（3）操作与选用由于隔离开关没有灭弧装置，只能切除相当小的电流，所以严禁带负荷进行分合闸操作。须严格遵守“倒闸操作”的规定，即：分闸时，先断QF，后断QS；合闸时，先合QS，后合QF。选择时一般根据额定电压、电流等进行考虑，作短路时的动、热稳定校验。,2020/6/9,101,4.负荷开关,（1）负荷开关有简单的灭弧装置，其他部分结构与隔离开关类似。可以用来切断负荷电流，但不能用来切断短路电流。（2）用途：容量不大或不太重要的10kV及以下配电线路上作电源开关用（3）加装熔断器的负荷开关可代替QF用，即可切除正常负荷电流，又可切断短路电流（一次性使用）。,2020/6/9,102,4.负荷开关,如图为FN510RD型带有高分断能力熔断器的高压负荷开关，适用于交流50Hz，10kV电网中，作为开断负荷电流及关合短路电流之用。,2020/6/9,中国矿业大学电气工程系,103,户内高压真空负荷开关一熔断器组合电器,2020/6/9,104,四种高压开关的特性总结,2020/6/9,105,二、高压开关柜,高压开关柜以高压开关为主，按照一定的接线，针对使用场合、控制对象及主要元器件的特点，将有关的一、二次设备组合起来，装于封闭式或敞开式金属柜内的一种高压成套配电装置。主要用于配电系统，作为接受与分配电能或直接启动大型电机用。组成：母线、高压开关、TA、TV、计量仪表、保护装置、信号及操动机构等。根据结构不同，分为普通型、矿用一般型和隔爆型。,2020/6/9,106,二、高压开关柜,普通型适用于一般环境的高压开关柜，在矿井地面变、配电所或矿区变电所的高压配电系统广泛使用GG（固定型）、GBC（带保护型）高压开关柜。,2020/6/9,107,2020/6/9,108,二、高压开关柜,2.矿用一般型特别要求：（1）全封闭外壳，具有防机械损伤，防潮结构。（2）在温度35、相对湿度97的空气中运行绝缘良好，绝缘材料又耐油性和耐弧性。（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闭锁装置。（6）电缆引出线应有接线盒或用插销联结电缆。,2020/6/9,109,2.矿用一般型,我国煤矿常用型号：KYGG、GKW、GKFC、GFW型等。G开关柜K矿用型W室外F负荷开关C手车式,2020/6/9,110,手车式开关柜,结构：柜体和手车两部分柜体内有汇流母线、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。柜底设供手车用的轨道。手车上有隔离开关，一、二次动触头，电流电压互感器，高压熔断器，多油断路器，电动操作机构、照明灯等。手车上部为仪表屏，下部为继电器屏。,2020/6/9,111,二、高压开关柜,3.矿用隔爆型,PBG系列矿用隔爆兼本质安全型高压真空配电装置,2020/6/9,113,第四节低压配电开关,隔爆自动馈电开关：容量较大，作为低压总开关和分路总开关。隔爆手动起动器：容量较小，用于小负荷线路、照明变压器的控制保护及相应容量的鼠笼式电动机。一、DW80系列隔爆自动馈电开关适用于380V和660V网络,2020/6/9,114,一、DW80系列隔爆自动馈电开关,1.型号及数据如DW80120F型D自动空气断路器W万能式8隔爆型0设计序号120额定电流（A）F带分励脱扣器,2020/6/9,115,一、DW80系列隔爆自动馈电开关,DW80系列矿用隔爆型馈电开关适用于含有爆炸性危险气体（如甲烷混合物）和煤尘的矿井下及其它工业厂矿中，在交流50Hz、电压380V、660V的线路中作为供电系统的总开关，分支开关用，也可以作为大容量电动机不频繁启动用，当线路发生过或短路时能自动切断电源。对电器产品有过载、短路、失压、欠压保护的功能。,2020/6/9,中国矿业大学电气工程系,116,一、DW80系列隔爆自动馈电开关（外形）,2020/6/9,117,一、DW80系列隔爆自动馈电开关,DW80系列外壳前后部分呈圆柱型空腔，前面装有断路器的操作手柄。该手柄借助联锁杆的作用实现盖子与自动开关的分合联锁。即自动开关闭合状态时，盖子打不开；在盖子开启状态时，手柄被联锁杆固定在断开位置，自动开关不能合闸，保证检修安全。即强制实现“断电源后开盖”。外壳与盖子连接采用转盖式，将盖子旋转一定角度，即可与外壳卡牢。,DW80系列馈电开关电路图,2020/6/9,119,一、DW80系列隔爆自动馈电开关,三极万能自动空气断路器（手动三极接触器KM,过流脱扣器YA1,YA2和分励脱扣器YA3）均安装在绝缘板上。手动三极接触器由手柄直接控制，用于正常情况下分合电源。YA1,YA2在线路故障或过流时动作，用于自动跳闸和切断电源，起保护作用。YA3为一只有压释放器，与检漏继电器配合，一端连接L2相，另一端接于检漏继电器常开节点。当线路有漏电故障时，检漏继电器常开节点闭合，YA3线圈有电流通过，使自动开关跳闸。,2020/6/9,120,二、DWKB30系列矿用隔爆自动馈电开关,DWKB系列自动馈电开关用在1140V电压下的一般为方形，380V和660V电压的一般外形与DW80系列相识。一般用在200A400A供电系统中，作为馈电总开关、分支开关或大容量电机的控制开关。,2020/6/9,121,二、DWKB30系列矿用隔爆自动馈电开关,型号含义：如DWKB30-400/1140ZD断路器W万能式K矿用B隔爆型30设计序号400额定电流（A）1140额定电压（V）Z真空断路器,2020/6/9,122,馈电开关外形图1-联锁机构2-试验开关3-观察窗4-提升手柄5-隔离开关手柄6-合闸、分断开关手柄7-外接地端子,二、DWKB30系列矿用隔爆自动馈电开关,2020/6/9,123,二、DWKB30系列矿用隔爆自动馈电开关,2.结构特征及系统框图（1）馈电开关主要由隔爆外壳、（真空）断路器、隔离开关以及控制单元组成。真空断路器、隔离开关安装在主腔内，控制单元安装在门盖上。（2）隔爆外壳由主腔、门盖和接线箱三部分组成。主腔为方形，右侧设有操作隔离开关的手柄、门盖和隔离开关间设有可靠的机械联锁装置，保证在控制回路有电时，不能打开门盖，门盖打开后，控制回路断电。,2020/6/9,124,二、DWKB30系列矿用隔爆自动馈电开关,（3）馈电开关盖左上侧设有电源、工作、绝缘、短路、漏电显示及其视察窗。门盖的右上侧设有试验开关可供馈电开关进行过载、短路、漏电模拟试验。门盖的右下侧是合闸与分断开关。（4）主腔与门盖隔爆面的连接采用提升式勾挂结构。外壳左侧有一提升机构，通过操纵手柄将门盖提起，绕其转轴旋转便可将门盖打开。（5）主电路和控制电路电缆通过接线箱上的引入装置引入、引出。（6）接线箱内和外壳下部设有接地螺钉，安装使用时应可靠接地。,2020/6/9,125,二、DWKB30系列矿用隔爆自动馈电开关,3.系统结构框图,2020/6/9,126,电气部分主要由DW型自动开关QA触头、失压脱扣线圈YA1、分励脱扣线圈YA2、半导体脱扣器A1和信号显示装置HL及其辅助装置、信号检测环节等组成。QA开关由操作手柄控制，用于通断主回路。自由脱扣机构受相关继电器控制，使QA开关在过载、短路、欠压、漏电（配合检漏继电器）等故障下跳闸，实现各种保护。自由脱扣机构电源由QA开关电源侧引出，保证任何（带电）情况保证开关保护动作。欠压保护在低于70额定电压时动作。,二、DWKB30系列矿用隔爆自动馈电开关,2020/6/9,127,三、QS81系列隔爆手动开关,QS81系列隔爆手动开关又称手动起动器，主要用来控制井下小型输送机、水泵、局部风机和照明设备等。适用于具有爆炸性气体混合物（甲烷类）和煤尘的煤矿井下，在交流50Hz、电压380V至660V的线路中。主要型号有QS81及QSS81等。,2020/6/9,128,三、QS81系列隔爆手动开关,1.型号及含义2.结构概述起动器由隔爆外壳和装于壳内的本体组成。外壳为圆柱形，有凸出的底和盖。外壳上部焊有用于引入、引出电缆的隔爆型接线箱，壳盖与壳身采用转盖式结构连接，壳盖与操作手柄间设有可靠的机械联锁。本体含操作机构、触头、灭弧系统和熔断器等部分。,2020/6/9,129,三、QS81系列隔爆手动开关,2020/6/9,130,三、QS81系列隔爆手动开关,3.电气系统图电气图包括一个三极手动接触器、引线端子，动触头的两相引出线带RM10型无填料管式熔断器。将操作手柄扳至“开”或“关”位置可以实现供电和断电操作。,2020/6/9,131,RM10型熔断器,RM10型熔断器用于切断负载电路的短路故障。熔片一般为变截面结构，用以提高熔件的断流能力。变截面在发生短路故障时窄截面处发热比宽截面处发热高的多，故先行熔断，从而使熔体分断为几截。在断口处产生的单个电弧电压在150V250V，电弧串连在一起，当电弧数量越多则产生的总电压降就越高，为了使电弧自行熄灭，应适当选择窄截面个数，使电网电压不足以维持电弧的燃弧电压。如500V或380V选4个窄截面。,2020/6/9,132,变截面熔断器结构示意图,2020/6/9,133,四、隔爆插销开关,由插座及插头两部分组成，外壳合金制成，转动“分”、“合”开关的转套，内部切换好开关就随之处于断开、接通状态，开关设有联锁机构，只有处于“分”位置时才能插拔。适用范围：适用在含有爆炸性混合物的危险场所，在交流50Hz、额定电压100至380V的电路中，作为连接手持电动工具或照明灯电源之用。,2020/6/9,134,隔爆插销开关,2020/6/9,135,第五节电力变压器和移动变电站,一、电力变压器低损耗电力变压器矿井地面使用的电力变压器有SJL1型等传统变压器和S7、S9系列的低损耗变压器。低损耗变压器节能效果好，适合推广使用。变压器是电力生产、使用过程中的主要耗能设备。S7、S9系列低损耗变压器即低损耗非晶合金配电变压器是二十世纪八十年代初期在美国发展起来的一种新型节能型变压器。,2020/6/9,136,低损耗变压器,非晶合金是一种与传统硅钢片结构完全不同的材料，具有低铁损、高导磁率、高电阻率等特性。当磁密度相同时，低损变压器铁芯损耗只有传统硅钢片变压器损耗的2535%。低损耗变压器与传统变压器的结构基本相同，但有如下特点：（1）改进铁心结构，降低空载损耗；（2）改进绝缘结构，降低负载损耗；（3）改进整体结构，降低附加损耗。,2020/6/9,137,630kVA、10kV低损耗变压器与传统变压器标准损耗值对比,2020/6/9,138,2.矿用动力变压器,1）型号及含义,2020/6/9,139,1）型号及含义如KSJ3-320/6即矿用三相旧系列油浸铜芯线变压器K矿用；S三相；J旧系列；S7或S9低损耗；320额定容量（kVA）；6一次侧额定电压（kV）,2.矿用动力变压器,2020/6/9,140,2.矿用动力变压器,2）KS7系列矿用低损耗动力变压器KS7系列变压器应用于无沼气、煤尘突出的煤矿井底车场及主要进风巷道。为适合矿井特殊工作场合，其结构与普通变压器不同点包括：（1）油箱采用低碳钢板，构造坚固，可承受0.1MPa内压力。（2）不设贮油柜，以防在矿井下碰撞发生事故。（3）油箱两侧有密封式高低压电缆接线盒磁套盒，盒下设有供电缆进出线的喇叭扣，低压出线盒旁装无载分接开关，供高压线圈分接头调整电压用。,2020/6/9,141,2.矿用动力变压器,（4）油箱上设有注油用的注油塞，塞上设有通气孔以排出热空气及油中分解的甲烷产物用。（5）油箱下有拖撬及带边缘的钢轮，可在35以下斜角的倾斜巷道内运输。,通用电力变压器,2020/6/9,143,3.矿用隔爆干式变压器,与油浸式变压器相比其优点在于：（1）没有火灾和爆炸危险。（2）不存在变压器油老化问题，维护检修工作量大大减小。（3）附属部件简单，体积小，重量轻。,2020/6/9,144,1)KSG-2.5、4.0/0.66型矿用隔爆型干式变压器KSG-2.5、4.0/0.66型矿用隔爆型干式变压器适用于煤矿井下有沼气和煤尘的爆炸危险场所，在交流50Hz，电压380V或660V的供电线路中为矿用煤电钻、井下照明或信号提供127(或133V)电源。,3.矿用隔爆干式变压器,2020/6/9,中国矿业大学电气工程系,145,3.矿用隔爆干式变压器,2）KSGB型矿用隔爆干式变压器,2020/6/9,146,本系列产品用于有甲烷混合气体，煤尘等有爆炸危险的矿井中，将6、10KV电源转换成400（380）、693（660）、1200（1140）、3450（3300）V煤矿井下所需的低压电压。KSGB型产品外壳为长方形，箱体两侧为瓦楞型，上部为圆弧形，有上开盖式和两边开盖式两种结构，具有强度高，温升低，散热性好，易于维修等优点。变压器两端设有两个独立的高、低压隔爆接线腔，腔内装有高低压套管，供相应的电缆引线用，接线腔分别通过隔爆法兰面与高低压开关相连。,2）KSGB型矿用隔爆干式变压器,2020/6/9,147,该系列产品具有下列优点：铁心选用优质低损耗硅钢片，空载损耗低，空载电流小，噪音低。采用H级绝缘材料及先进的绝缘结构，热稳定性好，可在高温180度下持续满负荷运行。器身经过多次特殊绝缘处理，具有良好的防潮性能。,2）KSGB型矿用隔爆干式变压器,2020/6/9,148,2）KSGB型矿用隔爆干式变压器,变压器高压侧绕组设有额定电压的-4、-8或5的调压分接抽头，便于将低压侧的电压调节为适当值。断开高压电源后，改变分接盒中连接片的位置，即可进行电压调整。另外通过改变低压侧的接线方式Y接线时，电压相应下降为原电压的。,2020/6/9,149,变压器分抽头的调整,由于供电网络的线路传输中的电压存在损失等因素，使得电能在到达负荷端的时候，电压常常满足不了要求，这时候，如果是带有分抽头的变压器，就可以通过调节变压器的分抽头来调节电压，使电压达到用户的使用要求。要弄清楚变压器的分抽头的调整方式，首先应了解带有分抽头的变压器的结构。,2020/6/9,150,变压器分抽头的调整,如左图为一带有分抽头的变压器结构图。可以看出，分抽头是位于高压侧。对于升压变压器，分抽头侧在输出侧；对降压变压器，分抽头侧在受电侧。一般说的变压器的一次侧、二次侧额定电压，是对应额定变比的电压值。当改变分抽头时，变压器的实际变比发生变化，则输入输出电压的关系也发生变化。,2020/6/9,151,变压器分抽头的调整,变压器的分抽头的标识值+5或-5，意思即在高压额定电压（也即额定变比值）上增加5或减小5。对升压变压器，分抽头在+5，则输出电压增加5。对降压变压器分抽头在+5，则输出电压是增加5还是降低5？答案：降低5作业：P72习题28,2020/6/9,152,变压器分抽头调整,例：一变压器,35/6.3kV额定变比，抽头每级差2.5，共7级。如果变压器额定变比下输出电压为6kV，欲使其输出6.3kV则应选择分抽头为：1.输出电压需要由6kV增加至6.3kV，则此时变压器输出电压变化为：（6.36）/6=0.05即输出电压要增加5%2.降压变压器要增加输出电压，应减少变比，则高压侧应相应减少5%，所以3.选择分抽头为5,2020/6/9,中国矿业大学电气工程系,153,二、移动变电站,KSGZY型矿用隔爆型移动变电站是一种可移动的成套供、变电装置，它适用于有甲烷混合气体和煤尘等有爆炸危险的矿井中，将6、10KV电源转换成400（380）、693（660）、1200（1140）、3450（3300）V煤矿井下所需的低压电源。,2020/6/9,154,二、移动变电站,KSGZY型由一台FB-6矿用隔爆型高压负荷开关、一台KSGB隔爆型干式变压器、一台DZKD隔爆型低压馈电开关三部分组成。具有漏电，漏电闭锁、过载、短路、欠电等保护性能。移动变电站除具备矿用隔爆干式变压器相同的性能外，还有以下三种保护方法供用户选择。1）当移动变电站低压供电发生过载、短路、漏电等故障时，靠切断低压侧开关实现保护、高压侧负荷开关基本上只作为隔离开关。,2020/6/9,中国矿业大学电气工程系,155,二、移动变电站,2）高压负荷开关带过载、短路等保护，低压侧配置低压馈电开关。3）当移动变电站低压供电发生过载、短路、漏电（包括移动变电站干式变压器故障）等故障都反馈到高压侧，靠切断高压真空配电装置来实现保护，低压侧安装配电保护器箱。,2020/6/9,156,第六节矿用电缆,煤矿井下常用动力电缆包括：铠装电缆橡套电缆塑料电缆铠装电缆