煤矿供电 电子教案 第一章

1、 煤矿供电 电子教案 第一章第一章 工矿企业供电系统本章重点内容：电力负荷的分类；供电系统的结线方式；矿井供电方式与矿井井下变电所布置教学方法：多媒体课件、现场教学相结合。概述本节主要介绍煤矿企业对供电的基本要求、电力负荷的分类、电力系统的一些基本概念、供电电源和电压的确定。一、供电的重要性及基本要求（一）井下特殊的环境（二）煤矿企业对供电的基本要求1、供电可靠：（1）要求供电不间断。（2）对重要负荷供电应绝对可靠：如主排水泵、副井提升机等。（3）采用双回独立线路供电。2、供电安全：（1）供电安全就是包括人身和设备安全。（2）我们依煤矿安全规程和有关技术规程规定，进行工作，确保供电安全。（写规

2、程的依据）3、供电质量：（1）要求用电设备在额定参数下运行，因为此时性能最好。（2）反映供电质量指标主要有两个：频率和电压。频率50Hz，要求偏差小于，即额定频率的1%，交流电的频率一般由发电机转速决定（）。因此，保持发电量与用电量的相对平衡是保证电力系统频率稳定的重要条件。电压：，各种电气设备要求电压偏差也不一样，一般工作情况下电动机允许电压偏差5%，过高或过低都有烧坏电动机的可能。电力系统的电压取决于发电机的励磁电流（、电网的电压损失和负荷变化引起的电压波动。、供电经济：在保证供电安全、可靠，质量的前提下（）尽量降低基本建设投资。（）尽可能降低设备、材料、有色金属的消耗。（）尽量降低电能消

3、耗和维修费用等。二电力负荷的分类（依据重要性）：1、一类负荷（一级负荷）（1）定义：凡因突然中断供电可能造成人身伤亡或重大设备损坏、造成重大经济损失或在政治上产生不良影响的负荷。例：矿井通风机、主排水泵、副井提升机等。（2）供电要求：两个独立电源供电。2、二类负荷： （1）定义：凡因突然停电造成大量减产或大量废品的负荷。例：煤矿主井提升机、压风机。（2）供电：两个独立电源供电（针对大型工矿企业）。3、三类负荷：（1）定义：指除一、二类负荷以外的其它负荷。例：学校宿舍、地面附属车间及矿井机修厂等。（2）供电：单回路供电、多负荷共用一条输电线路。（三）负荷分类的目的 确保一类负荷供电不间断，保证二

4、类负荷用电，考虑三类负荷供电三、电力系统、电力系统：是指发电厂、各输电线路和升降变电所以及电力网用户组成的统一整体。即电能的产生变换传输分配消耗。、高压输电比较经济，因为、并网发电：1）将电力系统中各发电厂之间以输电线路相连。（按照我国的电力发展规划，2010年全国发电装机总容量将由2000年的亿KW增加到5亿KW，2020年达到7-8亿KW。在实现水电、火电、核电和新能源四者结构合理的基础上，形成全国的统一电网，）2）优点：供电可靠、经济。四、工矿企业电源1、电源来源：1）电力系统。2）地方发电厂。3）自备发电厂。2、有一类负荷的矿山总变电所应有两个独立电源。五、供电电压等级、额定电压：电气

5、设备运行状态最佳，效益最好时的电压。、煤矿常用的电压等级： 127V、220V、380V、660V、1140V、3300V、6KV、10KV、35KV。、电源电压的选择：）系统电压等级）供电容量）供电距离。六、10KV电压直接下井供电的意义根据1986年版煤矿安全规程中规定，井下配电电压高压不应超过7000V。而这一规定与电力部门采用10kV作为城乡及工矿企业和农业排灌的供电电压相矛盾。1992年版煤矿安全规程中规定，井下配电电压高压不应超过10000V，为发展10kV电压直接下井供电创造了条件。由于目前煤矿井下供电绝大多数采用6kV电压供电，因此很有必要在经济上和技术上分析一下发展煤矿10k

6、V电压直接下井供电的意义。1 从技术上分析10kV电压下井的意义提高输电能力 即在线路阻抗与负荷功率因数相等的条件下，10kV线路的输电能力是6kV线路的倍。降低电能损耗 即在输送功率、线路阻抗与负荷功率因数相等的条件下，10kV线路的有功损耗仅为6kV线路的36%，且同理可得两种线路的无功损耗比较结果。简化电气接线简化电气接线，可提高供电可靠性，减少投资和运行等费用，且能和电力系统采用的供电电压保持一致。对一些中小型矿井，由于负荷较小，一般可不设35kV变电所，电源就近取自电力系统的10kV电网。因而供电系统大为简化，且提高了供电可靠性，同时节约了大量投资和运行费用。特别是近几年来，煤矿第三

7、产业的蓬勃兴起，很多矿井办起了热电厂，其宗旨是：自发自用，多余上网，但往往在热电厂接入系统的问题上与电力部门发生矛盾，他们有时要求我们的热电厂采用10kV系统并网，因而我们矿井只能再新建10kV升压站，这样就增加了变电环节，造成了大量浪费。比如，我们设计并已投运的岭子热电厂和临沂矿务局热电厂，根据矿井热电厂“自发自用”的原则，我们设计了6kV系统；又根据矿井热电厂“多余上网”的原则，我们设计了10kV上网系统。这样就增加了许多电器设备及土建设施，经粗略计算，多投资约500万元，这还不包括这些设备的运行费用及其它。减少电网短路电流即在同一地点和相同短路容量的条件下，10kV电网的短路电流只是6k

8、V电网短路电流的60%，这使得10kV系统的电气设备的动稳定、热稳定校验都优于6kV系统的电气设 备。对于单相接地电容电流的分析根据煤矿安全规程中规定 ：矿井高压电网的单相接地电容电流不得超过20A。因此，这个电流值越大，对井下安全越是不利。这在大型矿井中尤为突出。由于单相接地电容电流与电网电压和电网中电缆和架空线路的长度近似成正比。如果在相同负荷条件下，一回10kV线路可以代替几回6kV线路，从而使电网中线路长度减少，抵消了由于电压升高所引起的单相接地电容电流的增加。但是，计算10kV系统的单相接地电容电流还应包括10kV电源进线的对侧10kV母线所带的其它10kV线路，因此，要根据不同情况

9、作具体的分析计算。能提高供电质量频率和电压是标志电能质量的两个基本指标，虽然它们主要是由电网来调整，但对用户来说，供电质量主要是指供电末端的电压质量，即线路电压损失百分值要小，末端电压与首端电压的相位差要小。假设两种系统在线路阻抗、负荷电流、负荷功率因数都相等的条件下，则两种系统的电压损失有效值相等， 10kV线路的电压损失百分值是6kV线路的60%，从而相对来说减少了线路的电压损失。2 从经济上分析10kV电压下井的意义从以上分析可以看出，10kV系统供电比6kV系统供电有着许多优点，尤其在节能和供电系统的年运行费上更显示其优越性。当然，10kV系统的电气设备要比6kV系统电气设备费用高约1

10、0%15%；10kV的用电设备费用比6kV的用电设备高约20%30%。可见应根据实际情况做经济技术方案比较。综上所述，10kV系统在可靠性、经济投资、输送容量、电能损耗、电压质量、与电力部门的电网并网等诸方面均优于6kV系统。整套用于矿井的10kV矿用成套电气设备，1986年列入国家“七五”攻关项目，于1991年2月通过能源部技术鉴定。1990年能源部以能源技(1990)176号文，向全国煤矿通报推广10kV下井供电技术。可见，采用10kV电压直接下井供电将是煤矿井下供电的发展方向，矿井采用10kV下井供电不仅是必要的，也是完全可行的。小结：供电要求（四个方面）：可靠、安全、优质、经济。电力负

11、荷：意义、分类、供电方式。电力系统的概念供电电源（三个方面）电力系统、地方发电厂、自备发电厂。供电电压等级：系统电压等级、供电容量、供电距离。作业：P28： 1、 2、3。电 网本节主要介绍电力网的分类，结线方式和中性点的运行方式。一、电力网的分类电力网：由变电所及各种不同电压等级的输电、配电线路组成。任务：输电配电。分类：以电压高低、负荷性质、线路结构和中性点运行方式来进行分类。二电力网的结线方式1.放射式电网.）分类：单回路、双回路。）主要优点：优点：线路独立、可靠性高、继电保护整定简单。缺点：总线路长、不经济。）适用：负荷容量大或孤立的重要用户干线式电网（13）分类：单回路、双回路和环式

12、电网。）优，缺点；（相对于放射式的优缺点）。优点：总线路短、节资。缺点：用户相互影响、可靠性低、保护整定误差大。使用对象：单回路干线式一般使用三类负荷供电，如教学楼、宿舍楼，双回路干线式一般使用二、三类负荷供电。 环式电网 图14 ）分类：开环、闭环。）优缺点：优点：总设备少，投资小，可靠性高；缺点：负荷容量相差太大时不经济，继电保护整定复杂。）适用对象：负荷容量相差不太大，彼此之间相距较近，而离电源都较远，且对供电可靠性要求较高的重要用户。三电网中性点的运行方式运行方式决定了单相接地后的运行情况，供电可靠性、保护方法及人身安全等问题。中性点运行方式（3种）中性点不接地系统（图）（1）解释：中

13、性点不接地系统（见图）（2）优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，提高供电的可靠性；且接地电流小；缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。（3）适用范围：A、煤矿井下。B、35KV及以下高压电网：线电压仍对称（不影响供电）。（4）单相接地电容电流：架空线路： 电缆线路：当单相接地电容电流：310KV电网约为30A，263KV（35KV）电网约为10A时，易产生断续电弧。断续电弧将在电网产生L、C震荡，在系统中产生（）e的过电压，可能使绝缘薄弱处击穿，造成短路故障。应对措施：A限时：单相接地时间不应超过h ，井下要求立即断电！B装设绝缘监视、接

14、地保护装置。C转换线路。）中性点经消弧线圈接地系统（1）中性点接地电容电流超过限度时，可采用中性点经消弧线圈接地系统。（2）接法。（3）消弧线圈的结构、工作状态。结构 ：消弧线圈是一个有铁心的可调电感线圈，有59个插头，可调节匝数，减小间隙。线圈电阻很小，感抗很大，可看成纯电感元件。工作状态：工作在补偿状态。若消弧线圈的感抗调节合适，将使接地电流降到很小，达到不起弧的程度。（4）优缺点：优点：单相接地时，线电压仍对称，不影响供电，单相接地时，运行不允许超过h，提高供电的可靠性。缺点：单相接地时，非接地相对地电压升高倍，易击穿绝缘薄弱处，造成两相接地短路。3）中性点直接接地系统（1）引入：介绍接

15、线方法。（2）优缺点：（对应中性点不接地）优点：单相接地时，其他两相对地电压不会升高。接地电流大，提高了保护装置的可靠性。缺点：单相接地时，构成短路，电流大（称为大接地电流系统）。（3）适用：A110KV及以上电压等级的电网上（绝缘只按相电压考虑）。在高压电网中，为提高系统的可靠性，广泛采用自动重合闸装置。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三相四线制供电系统，获得两种电压等级。小结：、电力网的定义、作用和分类。、电网的结线方式（3种）（放射式、干线式、环式电网）及它们的分类、优缺点、适用对象。、中性点运行方式的接法、优缺点、及适用对象

16、。作业：P28： 7矿井地面变电所本节主要介绍：变电所的接线方式（电源与变压器、母线与配出线的接线的接线方法、特点及适应范围）和变电所位置的确定。一、矿井地面变电所、矿井地面变电所的任务：受电、变电、配电。、地面变电所主结线包括：一次结线二次结线、配出线的结线。）地面变电所的主结线：（）变电所一次结线：是指受电线路与主变压器之间的结线、线路-变压器组结线：图适用：三类负荷有三种形式：a、用隔离开关作为进线开关：适用线路短，变压器容量小的情况。b、用熔断器作为进线开关：适用线路长，容量小。如：农村、小型企业。c、用隔离开关、断路器作为进线开关：适用线路长，容量大。如：大、中型煤矿企业。、桥式结线

17、：可靠性高，两个电源，两台变压器。a、全桥结线：接线、优缺点及适用对象，图1a。b、内桥结线：接线、优缺点及适用对象，图1b。C外桥结线：接线、优缺点及适用对象，图1c（）二次母线：接线图110，包括一次母线和二次母线的接法。变电所二次母线：主变压器出线侧所联结的母线a、单母线结线：图0a，适用情况：容量小，可靠性不高的负荷。b、双母线结线：图0b， 适用情况：大容量变电所、220KV以上的线路。c、单母线分段式结线：图0c，适用情况及要求，负荷对称、兼顾平衡（大多数煤矿用的是这种）.（）配出线的结线：图a.配电开关的种类：隔离开关、负荷开关、熔断器和断路器。b.隔离开关布置及适应对象：负荷开

18、关+熔断器：适用于容量小不重要的用户；隔离开关断路器：适用于容量大比较重要的用户，单回路；隔离开关断路器隔离开关：容量大的重要用户，双回路。c.停送电操作。停送电操作顺序。）总配电所的主结线（）单母线：对三类负荷供电（）单母线分段：可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一、二类负荷供电。非独立电源：对二、三类负荷供电二、矿井地面变电所接线实例简介1、煤矿总变电所接线实例：电源数目、变压器、负荷、接线方式、电压等级、可靠性、图三、矿井地面变电所的位置确定1、矿井地面变电所的位置确定（1）要求：布局合理、供电可靠、供电质量、经济性。考虑负荷性质、大小和技术经济比较等。（2）确定原则：P19。小结：1、

19、煤矿企业变电所：主结线，二次结线，配出线；接法、特点、适用对象。2、煤矿企业变电所接线实例：结合实例讲解图中各电气元件作用。3、煤矿变电所的位置确定：基本要求、确定位置原则、类型。作业：P28： 10矿山供电系统本节主要通过矿井供电系统图讲解矿井供电的类型、井下中央变电所、采区变电所、综采工作面配电点的接线、位置选择和设备布置等以及露天供电系统。主要讲解深井供电系统。1、矿井供电的类型1）矿井供电方式的决定因素：井田范围、煤层开采深度、开采方法、年产量、涌水量、负荷大小等综合因素进行。2）分类：深井和浅井两种类型A、特点：设立中央变电所。B、决定因素：煤层深，井下负荷大、涌水量大等。如平煤各生产矿。C、组成：地面变电所、井下中央变电所和采区变电所。D、供电回路数：两路或两路以上。2、井下中央变电所1）井下中央变电所的结