第四节 矿山供电系统

第四节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线图1-18（１）单母线分段结线：可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一二类负荷供电．独立电源：对二三类负荷供电．（２）运行方式：母线采用分列运行。（３）适用情况；可靠性高、负荷大（独立双电源）、对一二类负荷供电。2）井下中央变电所的位置和硐室布置（1）位置选择原则：负荷中心、通风、交通、运输、进出线、顶板、无淋水等。（2）硐室要求：耐火材料、尺寸、大小、通道、20%余地。出口、栅栏门、防火门、外开门、标高等。（3）设备布置（图1—19）Ａ、布置原则：安全、方便、留有余地。Ｂ、布置方式：①高压、低压设备分开②留有检修间距③留有备用设备余地是总回路数量的20%。3、采区变电所任务：接受中央变电所高压电能、变压、配出低压电能。1）采区变电所的结线考虑因素：电源回路数、负荷大小、变压器台数等。（1）单电源进线。接线图（1—20），适用于：负荷小的工作面，炮采工作面。（2）双电源进线。接线、分列运行。适用对象；综采工作面或下山采区、有排水泵的采区变电所。2）采区变电所的位置和硐室布置图1—20与井下中央变电所的位置和硐室布置类同。4、综采工作面供电与工作面配电点1）综采工作面供电。图（1—21）①高压深入负荷中心。②组成：采区配电所—移动变电站—工作面。③设备布置；图1—21。2）工作面配电点①引入：停送电方便，设备多或距离采区变电所较远。②组成：采区变电所---工作面配电点方式。小结：煤矿供电系统：类型：深井、浅井供电；特点：选用；结线：单母线分段；变电所：井下中央变电所、采区变电所及综采工作面、配电点的位置与设备布置。第二章负荷计算与变压器的选择本章重点：需用系数法，补偿电容器的选择，变压器的选择等。教学方法：多媒体课件、板书。第一节负荷计算负荷计算是为电气设备、输电导线选择，继电保护装置整定提供重要的计算依据。一、用电设备功率的确定1、长时连续工作制用电设备：（补：①解释：热平衡、30分钟、导体通过电流达到稳定温升的时间大约为（3～4）τ，τ为发热时间常数。τ≥10min。（3～4）τ大约就是30min。）铭牌值。②举例：矿山通风机、压风机、照明灯③负荷功率：等于铭牌下的额定功率2、短时工作制用电设备：（补：①解释：运行时间短，停歇时间长。）容量小可不考虑；容量大的适当考虑。②举例：绞车、电动车③负荷性质3、断续周期工作制用电设备：*（1）断续周期工作制：周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，工作周期一般不超过10分钟。（2）举例:吊车、电焊机。*（3）负荷持续率：为一个工作周期内时间与工作周期的百分比,用“∑”,即。*（4）断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率）PN，是对应于某一标准负荷持续率εn的。电焊机：二、需用系数法计算负荷需用系数：用电设备的实际负荷总容量与其额定总容量的百分比值。同时系数、负荷系数、线路效率、设备效率。1、单台用电设备的需用系数：2、成组用电设备的需用系数：加权平均效率3、单台用电设备的计算负荷4、成组用电设备的计算负荷表2—1煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数*三、单相用电设备的计算负荷负荷尽量对称；单相设备总容量≤15%—按三相平衡负荷。*1、如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。*2、确定计算负荷的目的：选择设备和线路。*3、计算负荷：最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求。１、单相设备接于相电压时的负荷计算计算负荷：最大负荷相的计算负荷的3倍作为等效三相计算负荷，以满足安全运行的要求。２、单相设备接于线电压时的负荷计算计算负荷：最大负荷线的计算负荷的倍作为等效三相计算负荷，以满足安全运行的要求。３、单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算1）步骤：（1）线—相折算。（2）各相相加。（3）最大相乘以3。四、变电所总负荷的计算计算原则：１、按逐级计算法确定计算负荷：末—首。考虑同时系数、线路损耗、变压器损耗。２、分组原则：按生产环节、设置地点分。３、分组计算：负荷系数原则按需用系数法确定计算负荷总容量、需用系数小结：1电设备容量的确定,长时、短时断续工作周期设备2需用系数法:定义、用电设备的负荷计算.3变电所总负荷的计算:统计原则,函数计算原则,分组原则,最大负荷计算原则。第二节功率因数的提高本课主要讲提高功率因数的目的、意义及方法，并联补偿电容器的选择及接线方法。一、提高功率因数的意义1、提高电力系统的供电能力2、减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。3、降低供电网络中的功率损耗。4、降低企业产品的成本电费的收取方法：“两部电价制”：基本电价、电度电价（包括调整电价）。COSφ大于等于0.9奖，低于此值罚。二、提高功率因数的方法1、提高负荷的自然功率因数：1选、2调、3换。1）选：正确的选择、合理的使用电动机和变压器，在条件允许的条件下，尽量选择鼠笼型电动机。避免：空载、轻载运行。2）调：合理选择变压器的容量，尽量空载、轻载运行。3）换：更换设备为节能设备，对大容量，长时工作的矿井通风机采用同步电动机，使其工作在过激状态。2、人工补偿提高功率因数引入：当COSφ＜0.9时，采用人工补偿法来提高功率因数，广泛采用并联电容器进行补偿。三、电容器的选择1、电容器无功容量的计算图2—1Qc=Pi(tanφANT－tanφac)2、电容器（柜）台数的确定需电容器台数：式2-10：每相所需电容器台数：取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。3、电容器的补偿方式和联接方式1）电容器的补偿方式（1）单独就地补偿方式：接线、优缺点、适用对象。（2）分散补偿方式：接线、优缺点、适用对象。（3）集中补偿方式：接线、优缺点、适用对象：6～10kV大中型煤矿主要补偿方式，如：平煤各矿2）电容器的联接方式①三角形接法：优缺点②星形接法：优缺点△或Y（双Y）优选△，因为容量为Y的1/3且电压低，放电1分钟，残压50V以下。1000V以上的电容器应采用电压互感器放电。电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。小结：1、提高功率因数的意义：2、提高功率因数的方法：自然提高（选、换、调）和人工补偿法（并联电容器法）3、电容器的选择：选择、接法、位置、放电要求。第三节变压器的选择本节课主要讲解变电所变压器的选择、变压器损耗的计算和变压器的经济运行分析；变压器的选择和运行对于整个煤矿的可靠性和经济性具有十分重要的意义。选择原则：供电安全、可靠、经济为前提，同时考虑发展余地。一、变电所主变压器的选择1、主变压器台数的确定1）具有一类负荷的变电所：两台：矿山负荷的80%2）只有二、三类负荷的变电所：两台或1台（备用电源）。3)变电所主变压器容量的确定两台变压器同时工作：式2-11两台，一台工作，一台备用。式2-12二、变压器的损耗计算包括；有功功率损耗、无功功率损耗。1、变压器的有功功率损耗（1）空载损耗（铁损ΔPt）：与变压器的负荷无关。可由空载实验测定。（2）铜损ΔPcu：与负荷电流（或功率）的平方成正比。由短路实验测得。有功损耗：式2-142、变压器的无功功率损耗（1）产生主磁通（产生励磁电流）ΔQU：与负荷无关。与励磁电流（或近似地与空载电流）成正比。（2）消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率ΔQN：与负荷电流（或功率）的平方成正比。解释式2-15。如果缺少参数，变压器的功率损耗可估算如下：式2-16。ΔPT=0.02PTΔQT=0.1Q三、变压器经济运行分析1、无功功率经济当量的概念（1）定义：无功功率经济当量Kec，电力系统每输送1kvar的无功功率，在系统中所产生的有功功率损耗的千瓦数之比,（2）有关因素：Kec与输电距离、电压变换次数等因素有关。（3）参考值：0.02—0.15（平均取0.1）。对于发电机直配用户Kec=0.02—0.04；对于经两级变压的用户Kec=0.05—0.07；对于经三级以上变压的用户；Kec=0.08—0.15。2、变压器运行损耗的计算（1）包括变压器的有功损耗和无功损耗两部分。（2）有关计算（了解）3、变压器的经济运行1）变压器经济损耗的计算（1）经济运行方式。（2）单台变压器运行时其功率损耗的计算：经济负荷:经济负荷率:两台同容量变压器并列运行时其功率损耗的计算：临界负荷：小结：1、变电所主变压器的选择2、变压器的损耗计算；有功功率、有功功率损耗和无功功率损耗。3、变压器的经济运行：单台、两台、多台变压器经济运行负荷、临界负荷。第三章短路电流本章重点内容：短路电流的有关参数，短路电流的计算，短路效应及校验等。教学方法：多媒体课件、板书、案例。第一节概述短路故障是电气设备最严重的故障，对电气设备的危害性最大。所以我们要研究其种类、产生的原因。并采取相应的措施来预防或减轻其危害程度。一、短路的种类及产生短路的原因1、短路：供电系统中不等电位的点没有经过用电器而直接相连通。2、类型(表3-1)：三相、两相、两相接地、单相、单相接地。*分对称性短路和非对称性短路。对称短路：Za=Zb=Zc、Ua=Ub=Uc、Ia=Ib=Ic*最关键的两个短路电流：最大短路电流---选择设备、导线，最小短路电流---继电保护装置校验短路的电压与电流的相位差较正常时增大，接近于90度。单相短路只发生在中性点直接接地系统或三相四线制系统中。其他：层间、层间短路。主要指电动机、变压器和线圈等。3、造成短路原因：绝缘损坏、设备老化、使用不当、外力作用、误操作、鸟兽触及等。二、短路的危害1、特点：(1)电流剧增至正常电流的几十甚至几百倍（电流大）。(2)系统电压骤降。2、后果：（1）损害设备和线路。（2）设备不能正常工作。（3）影响电力系统运行。（4）通信线路、电子设备干扰、产生误动作。*3、保护措施：限制、装设熔断器、继电保护装置等。三、计算短路电流的目的和任务1、选择导线和设备。2、选择和整定继电保护装置。3、确定接线和运行方式。4、选择限流电抗器。小结：1、短路的种类及产生短路的原因。2、短路的危害。3、计算短路电流的目的和任务。第二节短路电流的暂态过程本节主要介绍无限大电源系统和有限电源容量系统中的短路电流的暂态过程（因为不同的电源容量，其短路电流的暂态过程也不相同）。介绍主要短路参数的计算方法。一、无限大电源容量系统短路电流的暂态过程1、暂态过程：正常稳态到短路稳态的过程。2、无限大电源容量：系统电压基本不变。1）短路容量：3倍或以上。2）电源总阻抗≤5%～10%线路总阻抗。3）电网容量>或=50用户容量。举例：煤矿内部供电系统短路。3、短路电流变化过程：解释图3-1、2。推导公式3-1、2、3。结论：1）短路电流非周期分量是由于电路存在着电感，用以维持短路瞬间的电流不致突变。2）非周期分量总要衰减，而且短路电路总电阻RΣ越大，时间常数τ越小，衰减越快）。4、需计算的短路电流值：1）短路稳态电流。2）次稳态电流。3）短路电流冲击值。①定义：为短路全电流中的最大瞬时值。②感性电路产生最大短路冲击电流必备的两个条件Im=0,θ=0°③计算公式3-4、5、6。④作用：校验电气设备的动稳定性。4）短路冲击电流有效值。①定义②计算公式3-7、8。③作用：校验电气设备的动稳定性。5）次稳态短路容量①定义。②公式3-9。③作用：校验开关电器的分断能力。6）短路后0.2s时的短路电流周期分量有效值和短路容量①定义。②公式3-10。③作用：校验开关电气的额定开断电流和额定断流容量。二、有限大电源容量系统短路电流的暂态过程。（学生自学）小结：1、暂态过程：定义、分析。2、无限大电源容量：定义：三个方面来说明，主要是短路参数定义、计算方法及作用。3、几个常有的短路电流值。第三节短路电流的计算本节课介绍供电系统中短路电流的两种计算方法:有名值法和相对值法。一、有名值法（绝对值法、欧姆法）1、低压电网短路电流的计算：*计算电压取比线电压高5%。*对于高压电路，一般只计电抗，不计电阻。*对于低压短路时，当时才需计算电阻。2、短路电流计算步骤：1）求短路回路中各元件阻抗。（1）电源系统的阻抗（①一般可不考虑电阻。②可由高压馈电线出口断路器的断流容量（极限短路容量）来估算,。③由开断电流Ioc来计算其断流容量，）：（2）变压器的阻抗：式3-12式3-13式3-14（3）输电线路的阻抗：（*1、线路的电阻Rwl。可由导线电缆的单位长度电阻R0值求得。Rwl=R0L。2、线路的电抗Xwl。可由导线电缆的单位长度电抗Xwl值求得。Xw=X0（4）限流电抗器的电抗：2）短路回路总阻抗的计算、折算。（注意：等效阻抗的换算）。3）短路电流的计算：（1）绘制短路计算电路图：标参数、找短路点。（2）绘制等效电路图，标出各元件阻抗值。（3）计算短路回路的阻抗。（4）计算短路电流。二、相对值法（标幺值法）1）相对值（标幺值法、相对单位制法）（*选基本容量，工程设计通常取Sd=100MVA。基本电压选各元件及短路点线路的平均电压Uav）：计算电压个元件线电压，公式3-24、25、26、27、28、29、30、31、32。2）系统各元件相对基准电抗值的计算：（1）电源系统的相对基准电抗：式3-28、29。（2）变压器的相对基准电抗：式3-30：（3）电抗器的相对基准电抗：式3-31。X（4）线路的相对基准电抗：式3-32、33。3、短路电流的计算：1）短路电流的相对基准值：式3-35。2）短路电流的计算：式3-36。3）三相短路容量：式3-37、38。例3-2．三、不对称短路电流的计算两相短路、单相短路。1、两相短路电流的计算：1）解析法计算两相短路电流：图3—8、式3-39、40、41。忽略电阻。*2）查表法计算井下低压电网两相短路电流：（1）铝→铜：将铝芯电缆化为铜芯电缆：Lcu=1.68LA1（2）标准截面：将非标准截面铜芯电缆化为标准截面电缆.动力：50mm2照明：4mm2。（3）求总长度。L1＝La+Lb+……+Ln（4）查表。Is=f(L)2、单相短路电流的计算：式3-50、51、52、53。适用于三相四线制供电系统。例3-3．1)对称分量法：式3—44、45。2)相一零回路法：式3—46、47四、高压电动机对称电流冲击值的影响（略）（引导学生自学）小结：1、绝对值法（欧姆法）：适用对象：特点、计算步骤。2、相对值法（标幺值法）：分类、计算方法、步骤。3、不对称短路电流的计算(1)解析法。(2)查表法。第四节短路电流的效应本节主要介绍短路电流的效应、校验电气设备和导线的方法。一、概述分类：电动力效应和热效应（解释）。二、短路电流的电动力效应1、三相平行载流导体的电动力：中间相承受的最大电动力F(3)为短路时的最大电动力。1）计算公式:3-492）作用：校验电气设备和导体的动稳定性。2、用电气设备的动稳定电流来选择电气设备：计算公式三、短路电流的热效应1、导体的长时允许温度和短时允许温度：图3-12。短路电流通过导体的时间不长，通常不会超过2～3秒。导体的最大短时允许温升。Tps＝θps－θp导体短路热稳定条件:2、短路电流的假想作用时间：（无限大电源容量）ti=ts+0.05=tr+tc+0.05。3、导体的最小热稳定截面：最小允许截面积：4、成套电气设备的热稳定校验：小结：1、短路电流的电动力效应：定义、电动力大小、作用、选择电气设备。2、短路电流的热效应：定义、导体截面选择、校验电气设备。第四章高低压电器本章重点内容：高压开关、熔断器、互感器和高低压成套配电装置的用途、性能特点、技术数据和操作适用方法等知识。教学方法：在实验实训室进行一体化教学。第一节电弧本节主要介绍电弧的产生与熄灭、危害及开关电器常用的灭弧方法。一、电弧的产生与熄灭游离（一）电弧的发生与后果。1、电弧产生的条件：1)电压10～20V以上。2)电流：80～100mA以上。2、内部原因(1)热电子发射。(2)强电场发射：(3)碰撞游离，首先放电。(4)热游离现象。3、后果：温度高达10000℃产生：热电子发射、强电场发射、碰撞游离。维持：热游离。（二）电弧的熄灭与发展(1)去游离。(2)游>去=电弧增强、游=去=电弧维持、游<去=电弧熄灭。(3)去游离形式：复合、扩散。二、开关电器常用的灭弧方法1、速拉灭弧法：用高压开关断路弹簧。触头分离速度4m／s—5m／s。2、冷却灭弧法:开关电器中也应用比较普遍。3、吹弧灭弧法：图4—1、2。横吹、纵吹、气吹、油吹、电动力吹、磁吹。4、狭缝灭弧法：填料式熔断器属于狭缝灭弧法。5、长弧切短法：图4-3。金属栅(钢)灭弧。常用于低压交流开关中。6、多断口灭弧法：图4—4此法多用于高压开关。7、其他：采用不易发射电子的金属材料、绝緣油、六氟化硫、真空管作绝缘介质。工作触头：铜(镀银)。灭弧触头：铜钨。小结：1、电弧产生、熄灭:产生的条件、内部原因、游离和去游离速度。2、常用的几种灭弧方法。第二节高压开关本节主要介绍高压隔离开关、高压断路器和高压负荷开关的用途、结构特点和工作原理。高压隔离开关、高压断路器和高压负荷是高压电器的三大开关。在高压电路普遍使用，是学习的重点。高低压分类标准:交流1200V，直流1500V及以上电压为高压。一.高压隔离开关(刀闸)1、结构：图4-52、作用:（１）隔离电源。便于工作人员检修。（２）切断小电流。如励磁电流，不超过5A；空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。（３）防止反方向送电。对双回路电源供电而言。3、特点:没有灭弧装置。触头通、断状态明显可见。4、在成套设备装置中,隔离开关与断路器之间设有闭锁装置.二、高压断路器１、作用:控制设备，切断短路电流。２、特点:具有较强的灭弧装置。断流能力很强,可以通断负荷电路。３、分类（灭弧介质）：油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、自产气断路器、磁吹断路器。各自的优缺点：多油断路器趋于淘汰。油作用:灭弧、绝缘。少油断路器。油作用:灭弧。真空断路器。真空:气压10～10Pa，优点：熄弧时间较短：0.01s以下，开距小(10kV)：10～15mm。真空绝缘恢复速度强：20kV/六氟化硫断路器：灭弧能力为空气的100倍。在均匀电场的情况下，绝缘能力是空气的2.5～3倍。(相同压力下)压缩空气断路器、自产气断路器、磁吹断路器。三、高压负荷开关１、作用：通断负荷电流，不能开断短路电流。２、特点：灭弧装置简单，开断时有明显断口。也起到隔离开关的作用3、应用：负荷容量不大、对继电保护要求不高、不太重要的电路中。小结：1、高压隔离开关：结构、特点、作用。2、高压断路器：分类、特点、作用。3、高压负荷开关：作用、特点、应用。第三节熔断器本节主要讲解熔断器的作用、接法、分类及各型号、熔断器的保护原理及应用。一、熔断器1、作用：短路保护、过载保护。2、接法：串接在被保护电路中。3、优缺点：价格便宜、使用维修方便、熔断后必须更换，保护特性和可靠省差。4、原理：短路、过载。5、伏安特性：图4-96、应用：小容量电气设备和对继电保护要求不高的电路：小电机、家用电器。7、主要参数：（1）熔断器的额定电流。（2）熔体的额定电流。（3）熔断器的极限断路电流。（4）熔断器的额定电压。二、高压断路器1、户内式高压断路器图4—10RN:RN1、RN3、RN5—用于保护线路、设备。RN2、RN4、RN6—用于保护电压互感器1）作用：保护高压开关、变压器、电压互感器等高压电气设备及线路。2）结构：内部充石英砂：利于灭弧。3）冶金效应：降低熔点，利于灭弧。4）限流熔断器：熔断时间不超过0.01s。所保护的设备可以不校验动热稳定性。2、户外式高压熔断器1）跌落式熔断器图4—11作用：保护配电变压器。结构：图4—11。操作：绝缘棒。2）RW10-35型高压熔断器，图4-12。额定值：额定电流0.5A、断流容量2000MVA：安装地点：户外；保护对象：35kV电压互感器；2～10A、600MVA，其它设备。三、低压熔断器1、分类（结构、用途）2、RM系列无填料封闭管式熔断器1）结构：图4-13。内壁采用易分解灭弧气体的纤维管、变截面熔体。2）原理：分解气体灭弧。短路时熔体在窄部熔断、过负荷时在宽窄结合部熔断。3）作用：井下低爆开关。2、RL1型螺旋式熔断器1）结构：图4-14。2）特点：属于限流熔断器。3）作用：用于小电流主电路、控制电路、井下低爆开关。3、RTO型有填料密封管式熔断器1）结构：图4-15。有红色熔断指示器。2）特点：属限流熔断器。3）应用：短路电流较大的低压电路中、配低压控制屏。小结：1、熔断器：作用：短路和过载保护。分类：限流、非限流熔断器；高压、低压熔断器。结构。2、高压熔断器：应用：保护电路。分类：户内、户外；结构。3、低压熔断器：应用、分类、结构：熔断器显示器。第四节互感器本节主要讲互感器的作用、分类、主要参数；正确使用方法。（包括接线和注意事项）。１、作用：隔离高低压电路，将高电压变为低电压、大电流变为小电流，用于测量仪表（测电流、电压）、提供继电保护装置的信号电源。２、分类：电流互感器、电压互感器。一、电流互感器1、电流互感器的结构与参数图4-16。1）分类：P892）结构图4—16。3）主要参数：额定电压、额定电流（二次侧额定电流一般为5A或1A两种）、准确度等级、二次额定容量、10%倍数、热稳定及动稳定电流倍数。2、电流互感器的接线方式及适用对象：图4-17。3、使用注意事项：1）二次侧不得开路。2）二次侧绕组及外壳均要接地。3）连接时要注意极性不能接反。二、电压互感器1、电压互感器的结构与参数图4-18。1）分类：P912）结构图4—18。3）主要参数：额定电压（二次侧为100V）、准确度等级、额定容量。2、电压互感器的接线方式及适用对象：图4-19。3、使用注意事项：1）二次侧不能短路2）二次绕组及外壳均要接地3）连接时要注意极性不能接反。小结：1、电流互感器：分类、结构、主要参数、接线方式及适用对象和注意事项。2、电压互感器第五节成套配电装置引言：本节课主要讲解几种常用的高低压成套配电装置的结构、特点、作用、适用对象和维修使用知识。成套配电装置：集开关、测量、保护、辅助设备于一体的配电设置。一次回路方案：指主回路中的各种开关、互感器和避雷器等元件的接线。二次回路方案：指测量、保护、控制和信号装置的接线。分类：高压开关柜、低压配电屏及动力、照明配电箱。一、高压成套配电装置(高压开关柜)作用：受电、配电、控制、保护及监测高压电能。1、KGN-10型交流金属封闭铠装固定式高压开关柜图4-20。1）解释：金属封闭铠装固定式。2）“五防闭锁”功能。3）分类。4）外形及结构（图4-20）机械连锁装置。2、KYN1-10型金属铠装封闭移开式高压开关柜(1)移开式(手车式)图4-21。(2)结构：封闭铠装“五防”闭锁安全保护功能；联锁装置。其操作结构也有弹簧和电磁操作机构。(3)适用：3相、50Hz、3-10kV、星形。发电厂、变电站、煤矿企业3、JYN1-35型交流金属封闭移开式高压开关柜适用：室内35kV二、低压成套配电装置类型：开启式低压配电屏、封闭式低压配电屏。1、PGL条列低压配电屏1）应用：发电厂、变电站、煤矿企业。2）PGL1-2结构：与PGL1-3特点：P9650Hz、Ue≤380V，用于动力、配电、照明。2、BFC条列抽出式低压开关柜，(图4-23)1）特点：主要元件设备安装在抽屉或手车中。封闭性能好，可靠性高，结构紧凑、占地面积少，与PGL相比，结构复杂、耗钢多、价格高。2）结构：BFC-2B型小结：1、高压开关柜：分类、结构、应用。2、低压开关柜：分类、结构、应用。第五章矿用电气设备本章重点内容：矿用电气设备的特点，类型、防爆原理及矿用高压配电箱，矿用隔爆型低压自动馈电开关，矿用隔爆型磁力启动器，矿用变压器和矿用变压器的用途、性能特点、技术数据、工作原理及操作使用维修等知识。教学方法：多媒体课件、现场教学、图片等。第一节概述本节主要讲解矿用电气设备的特点、类型、防爆原理和使用场所。一、矿用电气设备的特点。1）井下环境。空间狭窄、冒顶、片帮、涌水、淋水、潮湿、瓦斯、煤电、负荷变大等。2）矿用电气设备的特点：适应于在井下环境工作。二、瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的条件及预防1、瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的条件：1）浓度2）高温热源2、预防方法：1）降低浓度、通风洒水2）限制高温热源三、防爆原理1、隔爆外壳：1）耐爆性（机械强度8个大气压、7.4）。2）隔爆性（技术参数：表5-1、5-2，结构：长度L、间隙δ、光洁度Δ）。符合国标：GB3836-832、本质安全型电路1）本质安全型电路：2）引爆瓦斯最小能量：0.28mJ。3）火花能量：0.02mJ。4）限制火花能量的主要方法：P101。5）应用：低电压、小电流，如：矿井通讯、信号、测量、控制等。6）特点：体积小、重量轻、安全可靠等。3、超前切断电源和快速断电系统1）应用：矿灯、屏蔽电缆、放炮器等。2）配合检漏继电器和矿用屏蔽电缆。3）快速断电系统：工作原理：引烧时间≥5ms，断电时间：2.5～3ms。小于引燃时间即可。四、矿用电气设备的类型类型：矿用一般型、矿用防爆型。1、矿用一般型（总标志KY）（1）特点：P101（2）应用（非防爆设备）在无瓦斯、煤尘场所，如：符合条件的中央变电所。2、矿用防爆型：（总标志EX）P1011）属І类设备2）类型：防爆型电气设备、安全型电气设备、本质安全型电气设备、防爆本质安全型电气设备等。五、矿用电气设备的使用场所.表5-4小结：1、矿用电气设备的特点：井下环境、设备特点。2、瓦斯煤尘燃烧条件及预防：1）爆炸条件：浓度和温度。2）预防：降低浓度、洒水、通风、限制高温（防爆原理）3、防爆原理：1）防爆外壳。2）本质安全型设备主要电路。3）超前切断电源和快速断电系统。4、矿用电气设备的类型：类型、特点。5、矿用电气设备的使用场所.矿用高压配电箱本讲主要介绍矿用一般型高压配电箱和矿用防爆型高压配电箱的适用场合、结构、工作原理、操作和维护等知识。一、矿用一般型高压配电箱1、应用场所：无煤尘、瓦斯突出的中央变电所。2、控制对象：控制和保护6(10)kV电缆线路、矿用变压器或高压电动机。3、结构特点：KYGG-2Z型图5-1。断路器设有欠压和过电流速动脱扣装置。开关具有“五防闭锁”功能。4、一次接线方案的编号：共有20种。二、矿用隔爆型高压配电箱1、应用场所：有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿井下。2、控制对象：作为配电开关用来控制和保护变压器及高压电动机。3、类型：PB3-EGA。DB6-6和BGP等系列。目前生产的高压配电箱为BGP-6系列，其共同特点：采用高压真空断路器。额定断流容量可达100MVA；采用电子综合保护装置及压敏电阻。具有漏电、短路、绝缘监视、失压及操作过电压保护功能；在结构上使用小车机构，维修方便。4、PGP9L-6A1）结构图5-2（1）组成：实验按钮、控制按钮、故障显示窗、指示计量显示窗、铭牌。（2）弹簧储能式操作机构：电动合闸或手动合闸（3）设置：安全闭锁装置、插销式隔离开关、继电器保护装置。P1052）工作原理图5-3A、电源部分：B、过载保护：C、短路保护：D、漏电保护：E、绝缘监视保护：F、试验电路：3）保护装置的整定：（1）漏电保护的整定：通过整定开关（2）过载保护的整定：通过过载整定倍数开关进行。（3）短路保护的整定。通过短路保护整定倍数开关进行。小结：1、矿用一般型高压配电箱：应用场所（无瓦斯、煤尘爆炸场所）控制对象、结构、特点、编号。2、矿用隔爆型高压配电箱：应用场所、控制对象、类型、结构特点、工作原理、保护对象。第三节矿用隔爆型低压自动馈电开关本节主要讲解目前煤矿井下常用的较先进的BKD630／1140（660）智能型矿用隔爆型真空馈电开关的用途、结构和工作原理。一、用途与结构1、应用场合：有瓦斯煤尘爆炸危险的场所、井下变电所或配电点。2、控制对象：作用配电开关，控制保护低压供电网络。3、结构（对照实物讲解）4、作用：在正常操作时手动分、合闸，当被保护线路发生短路或漏电时，自动跳闸，起到保护作用。还具有过载、短路、过电压、欠电压、漏电和漏电闭锁保护；具有断路器故障测试、保护功能自检测、系统自检、网络通讯等功能；具有电源、通讯状态、运行、过载预告、故障等指示灯和液晶屏信号指示。二、工作原理图5-41）电源环节：由电源变压器和综合板组成。2）控制环节：（1）合闸：电动、按下1SB（2）分闸：电动、按下2SB分闸、手动脱扣分闸。3）保护环节：（1）保护装置的动作：过载、短路、漏电保护（2）保护装置的信号指示：过电压、欠电压、过载时红色指示灯FLT闪亮；当发生短路、漏电故障→FLT常亮。（3）保护装置的实验：按2SB进入测试程序，实验顺序：过载→短路→过压→欠压。4）参数的查看与设置（1）参数的查看：6个参数：电压等级、额定电流、短路倍数、本机地址、波特率、总开关／分开关。（2）参数的设置表5-65）MODBUS网络通信功能系统进入通信状态时，蓝色通信指示灯亮小结：1、用途与结构2、工作原理：电源环节、控制环节、保护环节、参数的查看与设置。MODBVS网络通信功能。第四节矿用隔爆型磁力启动器本节主要介绍QCZ83-120（225）型QJZ-300/1140-J型真空电磁起动器和QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器的用途、结构、工作原理和故障保护及测验系统等知识。为以后的使用、维修打下良好基础。应用：用于在易燃、易爆环境下，用来控制和保护电动机。一、QCZ83-120（225）型真空磁力启动器1）主回路机械闭锁：前盖—手柄，手柄—停止按钮。真空接触器的主触头用来接通和断开负荷线路，它具有分断能力强，寿命长，可频繁操作、安全可靠等优点。JDB型电机综合保护装置为电子式继电器保护装置，具有短路、过负荷、断相和漏电、闭锁四种保护功能。2）启动器的控制（1）就地控制：SA→近控2.9-di。按下1SB：TC（4）→JDB（4.3）→KM→1SBs→1SB→5→SA→2→PE→TC（9）。接触器：全波吸动半波维持。（2）远方控制：SA→远控，9-di，1-2SB，2-中间，9-2SBs。按下2SB。其原理同就地控制。（3）顺序控制（图4-36）各启动器的接地端子PE都通过电缆接地电线连接在一起。92-131==在后一台启动器的控制电路中串接了前一台启动器KMV3常开接点，其工作原理与远控相同。3）保护回路QCZ83-120（225）开关具有过载、断相或短路故障的保护功能。二、QJZ-300/1140-JC型真空电磁启动器1）用途及结构（1）作用：矿用隔爆兼本质安全型真空磁力启动器，用来控制大容量的采掘运机械设备。（2）参数：额定电流300A，额定电压1140V。（3）保护功能：具有失压、短路、过载、漏电闭锁、断相、过电压、真空接触器漏气闭锁，防止控制回路发生短路时自启动保护，并有短路、过载、断相、漏电闭锁、漏气和电源，运行指示。电子插件中的所有的继电器动作均有发光二极管指示，具有试验开关，当试验开关拨至相应试验位置，可方便地检查各保护和控制线路。（4）结构（参照实物图片讲解）2）控制原理图5-5（1）启动前的准备工作电源指示灯6HL亮，表示可以启动电动机（2）启动过程本启动器有：近控（就地控制）、远控和程序控制三种控制方式。（3）停止过程：可按近控按钮或远控按钮3）故障保护及试验系统（1）漏气闭锁保护在启动前，如果真空灭弧室漏气则KM不能吸合，漏气指示灯4HL亮，但在真空接触闭合后再发生漏气，则保护装置则不会动作。（2）漏电闭锁保护在启动前，当主回路负荷端对地绝缘电阻小于额定值时，KM不能吸合，漏电闭锁，指示灯5HL亮，但当启动前器启动后，漏电闭锁保护不起作用，主回路由检漏继电保护（3）过载保护当主回路出现过载时，KM释放，过载故障指示灯1HL亮，若要重新启动必须按复位按钮SBR。（4）断相保护当运行中出现主回路某相断线时，KM释放，此时运行指示灯7HL灭，断相故障指示灯3HL亮，若要重新启动必须按复位按钮SBR。（5）短路保护当主回路出现短路故障时，KM释放，运行指示灯7HL熄灭，短路故障指示灯2HL亮，若要重新启动必须按复位按钮SBR。（6）防止先导控制回路短路造成自启动的保护（7）试验系统按下试验开关1SA，检查各部分电路是否正常。4）启动器过载保护的整定时钟电流整定法三、QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全型真空磁力启动器1）用途及结构（1）作用：矿用隔爆兼本质安全型真空磁力启动器，用来控制大容量的采掘运机械设备。（2）参数：额定电流400A，额定电压1140V和660V（3）结构（参照实物讲解）五个按钮：隔离开关手柄的三个位置：正-停-反转。（4）控制方式：单台近控、单台远控、多台顺序联所控制方式。（5）保护：具有过载、短路、断相、漏电闭锁、过电压、欠电压、三相电流不平衡保护。（6）指示：电源通信状态运行，过载预警，故障等指示灯合液压屏信号指示。2）工作原理图5-6（1）控制原理A、启动前的准备工作自检：自检完毕后，只有绿色电源指示灯PUR亮，液晶屏显示“欢迎使用”字样。B、单台远控参数设置：利用三个按钮“上/复位、下/复位、设置”进行。SA置于“远控”、“是否近控”设置成“0”、“是否单台“设置成“1”。C、单台近控SA置于“近控”位置、“是否近控”设置成“1”、“是否单台”设置成“1D、多台程序连锁控制图5-6多台近控；SA置于“近控”位置、“是否近控”设置成“1”、“是否单台”设置成“0”多台远控；SA置于“远控”位置、“是否近控”设置成“0”、“是否单台”设置成“0”。（2）保护原理A、保护装置的动作对漏电闭锁保护，电压为1140V，时地绝缘电阻小于44Kk时动作。大于50K时闭锁;电压为660V,对地绝缘电阻小于22K时动作。大于28K时解锁。B、保护装置的指示信号有过电压、久电压、过载、断相、三相不平衡故障时、红色指示灯闪亮。发生短路故障时，保护装置动作，红色指示灯常亮。C、保护装置的实验试验保护装置时，按钮2SB，试验顺序“漏电闭锁→过载→短路→断相→过压→久压。”循环进行。3）参数的查看与设置（1）参数的查看7个参数；电压等级、额定电流、断路倍数、本机地址、波特率、是否近控、是否单台。（2）参数的设置表5-8第五节矿用变压器本节主要介绍矿用油浸式动力变压器和矿用隔爆型干式变压器的结构特点、技术参数和使用方法。一、矿用油浸式动力变压器（KS7（图5-7））1、属于矿用一般型电气设备。2、结构图5-7（参照实物讲解）。3、特点：P120。4、应用：井下无瓦斯、煤尘的中央变电所。5、技术参数：表5-9。二、矿用隔爆型干式变压器（1）适用环境：用于井下有爆炸危险的场所。（2）应用设备：煤电钻照明和动力两种。A、KSG型矿用隔爆干式电钻照明变压器（图5-8）适用环境：用于井下有爆炸危险的场所。作用：将380V、660V或1140V电压降为127V电压，向信号装置供电。结构：图5-8。技术数据：表5-10。B、KSGB型矿用隔爆干式动力变压器适用环境：有爆炸危险的煤矿井下。作用：将6kV电压降为1.2kV或0.693kV，向动力设备供电。有-4%和-8%调压分接抽头。第六节矿用隔爆型移动变压站本节主要介绍国产KBSGZY矿用隔爆型移动变电站的结构、组成、工作原理、保护功能和技术参数等。国产KBSGZY矿用隔爆型移动变电站.作用：工作面负荷增大，高压供电可减少线损。结构组成：矿用隔爆动力变压器两端的高、低压隔爆接线腔上，分别安装隔爆型的高、低压开关。BGP41-6型隔爆高压配电装置作为高压侧的控制开关。内部装有隔离开关和真空断路器，并具有短路、过载、漏电、绝缘监视、欠压和过电压保护功能BXB-500/1140型矿用隔爆型低压保护箱，作为低压开关、对负荷侧供电线路和设备进行控制，并具有短路、过载和漏电保护。一、BGP41-6型配电装置的工作原理1、电源与控制系统电压表指示高压电网电压。操作断路器储能手柄、工作指示灯2HL亮，说明断路器合闸。分闸时，可按下手动分闸按钮、电动分闸按钮SBS或闭锁按钮1SB。2、保护系统当过载、短路、漏电、绝缘监视线开路或短路时，高压真空短路器跳闸，相应的故障指示灯亮.3、试验系统：过载、短路、漏电、绝缘监视线开路或短路试验。注意：在做完一个试验后，必须先按压复位按钮ISBR进行复位后，方可做另一个试验。二、BXB-500/1140型隔爆型低压保护装置的工作原理1、漏电保护漏电保护、漏电自锁、漏电试验。2、短路保护短路跳闸、短路闭锁。3、过载保护过载跳闸4、技术参数表5-11小结：1、国产KBSGZY矿用隔爆型移动变电站的结构、组成。2、BGP41-6型配电装置的工作原理矿用电气设备的特点、防爆原理类型3、BXB-500/1140型隔爆低压保护装置的工作原理第六章电气设备的选择本章重点内容：选择电气设备的一般原则和高低压开关、熔断器、互感器、母线和绝缘子、电抗器和高压配电装置的选择。教学方法：多媒体课件、实物、图片等。第一节选择电器设备的一般原则本节主要介绍如何根据电气设备的使用、环境选择、电气设备的类型。根据正常工作参数选择电气设备的数据以及如何根据短路条件校验电气设备。基本要求：可靠、安全、经济。选择型号：根据使用的环境条件选择。选择规格：根据参数选择。选择数量：根据（负荷级别）需要选择。校验：一、按使用环境选择电气设备的类型户内、户外，普通、矿用等。二、按正常工作参数选择电气设备1.根据额定电压选择2.根据额定电流选择（40OC）修正三.按短路条件校验电气设备1开关电器断流能力的校验若开关电器用在低于额定电压的回路中时，其断流容量可按下式换算。2电气设备的短路稳定性校验动稳定性校验：ies≥iimIes≥Iim热稳定性效验：I2st≥Iss2ti小结：1电气设备选择原则:环境、工作参数。2、具体选择校验方法：开关的断流能力，电气设备的短路稳定性效验。第二节开关与熔断器的选择本节主要介绍高压隔离开关、高压断路器、高压熔断器和低压开关、低压自动空气断路器、低压熔断器的选择和校验。一、高压开关的选择1、隔离开关的选择1）选择：型号：户内式、户外式、普通型、防污型等、三柱式、双柱式和V型线构。包括额定电压，额定电流。2）校验：动、热稳定性。2、断路器的选择1）种类：多油→淘汰，少油、真空、防污等国产先进设备。2）操作机构选择与控制方式、安装情况及操作电源相适应。3）技术参数的选择：额定电压、额定电流。4）校验额定断流容量：动稳定性、热稳定性。3、高压熔断器的选择1）类型、使用环境、负荷种类、安装方式、操作方式。2）参数：UN、IN、IS。3）校验：限流熔断器、非限流熔断器。4）自产气灭弧熔断器：注意分断电流的上、下限。二、低压开关电器的选择与校验1）选择类型：1、低压断路器：带负荷操作，切断短路电流。2、刀开关：不带负荷操作，隔离电源。3、负荷开关：通断负荷电流，不经常操作。2）环境分类：开启式、防护式、封闭式、防爆式等。3）参数选择与校验：（1）刀开关的选择。（2）自动空气断路器的选择与校验：Ibr≥Iim（3）低压断路器的选择与校验：根据环境选择类型。熔断器的额定电流的确定：与正常运行时额定电压相符。熔断器最大分断电流应大于线路上的短路冲击电流有效值。前后两熔断器之间选择性配合问题。熔断器标准保护特性曲线（安-秒特性曲线）。小结：1、高压开关的选择：隔离开关、熔断路器类型选择、参数选择、校验。2、低压开关电器的选择：类型选择、参数选择、和校验。第三节互感器的选择引言：本节课讲电流互感器和电压互感器的选择和校验方法。一、电流互感器的选择1、选型：环境、安装条件。2、选规格（参数）：（1）额定电压选择：UN≥UNW，（1.1～1.5）UN≥UWM。（2）一次额定电流的选择I1nI1n≥（1.2～1.5）Ica3．准确度的校验：0.2级—精确测量。0.5级—计量仪表。1.0级—测量仪表。3级—指示仪表、继电器保护装置。负荷越大，准确度下降。S2N≥S2S2=I22NR2R2=KW1ΣRk+Kw2Rw+Rc连接线一般采用铜线，其截面：10m2≥AW≥1.5mm4、动稳定效验:5、热稳定效验:（KtsI1N）2t≥I2ssti6、10%误差效验m＞mca=1.1Iop/I1n二、电压互感器的选择1、选型：根据使用地点、安装条件、用途。2、一次侧额定电压的选择1.1UIN＞UW＞0.9UIN3、选准确度等数。4、容量校验。1）S2N≥S22）限流熔断器作保护用→不做短路稳定性校验。3）取最大负载相作为校验依据。小结：1、电流互感器的选择。（类型、规格）准确度选择、校验。2、电压互感器的选择。（类型、规格）准确度选择、校验。第五节电抗器的选择本节课主要讲解电抗器的作用、结构和选择、校验方法。一、电抗器的作用在煤矿供电系统中，当井下中央变电所母线的短路容量超过井下高压配电箱的额定断流容量时，必须采取限制短路电流的措施，采用限流电抗器。二、电抗器的结构1、结构：图6—4实际上就是空芯线圈2、特点：结构简单、价格低廉、工作可靠、但尺寸大、笨重。三、水泥电抗器的选择1、选择：Ue、Ie、Xr%。2、校验：动、热稳定性。3、电抗器百分电抗值的选择：1）短路回路所要求的相对基准电抗：2）限流所需电抗器的相对基准电抗：3）确定限流所需电抗器的相对基准电抗：4）确定电抗器：查表6—84、校验：①校检电抗器的电压损失:②校验电抗器的动稳定性:Ies≥Lim③校验电抗器的热稳定性:小结：1、电抗器的作用：限流。2、电抗器的结构（对照实物讲解）.3、电抗器的选择：电压，电流，电抗值.4、电抗器的校验：电压损失校验，动稳定性校验，热稳定性校验。第六节成套配电装置的选择本节主要讲解成套配电装置型号的选择，一次电路的选择和电气参数的选择和校验。选择主要有：型号、一次电路方案、参数、校验。一、确定配电装置的型号1.高压成套配电装置型号的选择依据：环境、安装方式、维修要求。2.低压成套配电装置型号的选择PLC系列，隔爆型自动供电开关，隔爆手动启动的隔爆电磁启动器。二、成套配电装置一次电路方式的选择1、高压开关柜一次电路方案的确定2、低压配电装置一次接线方案的选择三、成套配电装置电气参数的选择校验电气参数的选择和校验与元件的参数选择和校验相同。第七章输电线路本章重点内容：电压损失，经济电流密度和年最大负荷利用小时数概念，电缆线路的结构组成及敷设方法，各种输电导线型号及截面的选择原则和选择方法。教学方法：多媒体课件、实物等第一节架空线路本节主要讲架空线路的结构，各组成部分的作用，安装和敷设方法等知识。输电线路结构作用：输电、连接发电厂、变电所和用户。输电线路分类：架空线路和电缆线路。一、架空线路的结构1、导线1）分类：裸导线、绝缘导线；单股、多股；铜线、铝线、钢绞、钢芯铝绞。2）型号：TJ、LJ、GJ、LGJ——铜绞线、铝绞线、钢绞线、钢芯铝绞线。3）应用：铝绞线：10kV及以下配电线路；钢芯铝绞线：机械强度要求高和35kV及以上的输电。2．电杆分类：木杆、水泥杆、铁塔杆。直线、耐张、转角、终端、分支、跨越、换位。3．横担1）作用：固定绝缘子、保持线距。2）木、铁、瓷。3）安装位置：电线杆，负荷一侧、耐张杆：电杆两侧、其他、电杆受力反方向。4、绝缘子1）作用：固定导线、绝缘。2）分类：图7—3。5、金具：1）作用。2）种类图7—4。3）适用对象。6、拉线：1）作用：稳固电杆。2）组成。3）种类：适用对象图7—5。二、架空线路的敷设1.敷设路径的选择原则：P1522.线路的敷设1）挡距与弧垂2）导线在电杆上的排列顺序：零线位置、高、低压线同杆架设、排列。3）导线的线间距离表7-14）横担的长度与间距表7-25）电杆高度（表7-3、4）第二节电缆线路本节主要讲电缆线路结构、类型、特点、应用和敷设等知识。一、电缆的结构分类：纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆。1、纸绝缘电缆1）分类：铅护套、铝护套。铜线芯、铝线芯。油浸纸绝缘、干绝缘、不滴流。在有火灾、爆炸危险的场所严禁使用铝芯电缆和铅包电缆。（井下禁用铅包电缆）无铠装电缆、铠装电缆。2）电缆型号含义：表7-5。3）结构图7—7。 4）适用场所。2、橡胶绝缘电缆1）普通橡套胶电缆图7—8结构、芯数、适用场所。2）阻燃橡套电缆结构、芯数、适用场所3）屏蔽橡套电缆图7—9图7—10结构、性能、适用场所，表7—6。各屏蔽层都是接地的。屏蔽橡套电缆特别适用于具有爆炸危险的场所和移动频繁的电气设备供电。3.塑料绝缘电缆：种类、型号、含义、适用场所。二、电缆的敷设1、电缆敷设的一般要求1）选择合适的敷设路径2）电缆敷设时应注意的问题2、电缆的敷设方式：1）直接接地敷设敷设方法、特点、适用情况。2）在电缆沟内敷设图7—12。3）架空与沿墙敷设。3、煤矿井下电缆的敷设。第四节输电导线截面的选择本节课主要讲述选择导线截面的一般原则、选择条件。按长时允许电流选择导线截面；按允许电压损失选择导线截面；按经济电流密度选择导线截面；按机械强度选择导线截面；按短路时的热稳定条件选择导线截面及按启动条件校验导线截面等知识。一、输电导线型号的选择选择依据：输电导线所处的电压等级和适用场所。二、选择导线截面的条件1.选择导线截面的一般原则。1）按长时允许电流选择。2）按允许电压损失选择。3）按经济电流密度选择。4）按机械强度选择。5）按短路时的热稳定性的条件选择。2.各种导线截面的选择条件。1）高压架空线路不必考虑短路时的热稳定性。2）高压电缆不考虑机械强度。必须考虑短路时的热稳定性。3）低压导线和电缆对裸导线不校验短路时的热稳定性。但对于干线电缆，不必校验其机械强度。在选择各种导线的截面时，应在其诸多的选择条件中，确定一个有可能选择出最大截面的条件。首先选其截面，其后在按其条件校验，这样可使选择计算简便，避免返工。三、按长时允许电流选择导线截面KsoIp≥Ica或查表7-13查表7-12四、按允许电压损失选择导线截面1.电压损失的计算电压损失是线路始、未两端电压的算术差值。1）线路的电压损失计算（1）线路负荷电压损失的计算（图7-14）相电压损失三相对称线路线电压损失：△Uw=忽略电抗时：（2）分布负荷电压损失的计算（图7-15）△Uw=△U1+△U2+△U3导线截面型号相同2）变压器电压损失的计算公式：2、按允许电压损失选择导线截面1）允许电压损失的确定公式：△Up=U20T-Up.minUp.min查表7—15简化△Up=U2N.T-Upmin要求△Up≥△U2）按允许电压损失选择导线截面公式：线路电阻上的电压损失：导线最小截面：忽略线路电抗时，按允许电压损失选择出截面后不必再进行校验。五、按经济电流密度选择导线截面（图7-16）1、经济截面：（公式）2、经济电流密度：公式表7-17。3、年最大负荷利用小时数：公式：表7-18。六、按机械强度选择导线截面表7-19、20七、按短路时的热稳定条件选择导线截面八、按启动条件校验导线截面1、电动机的最小启动电压1）满足电动机的最小启动转矩公式：当无最小启动转距数据时，可取75％UN2）满足吸力线圈有足够的吸持电压公式：7-23、24。电动机最小启动电压:Ustmin=0.75UN-△Ublst2、启动时电压损失计算1）支线电缆的电压损失：公式：电机实际启动电流：公式：2）干线电缆的电压损失：公式：3）变压器的电压损失公式：6-29、30、313、按启动条件校验电缆截面公式：U2N.T-△Ust≥Ust.min校验导线截面不合格，应采取措施：（P175）第八章继电保护本章重点内容：对保护装置的要求，常用保护继电器的用途、结构及工作原理，动作电流、返回电流、返回系数、接线系数等的概念；线路及变压器保护的工作原理与保护的整定计算方法。教学方法：多媒体课件、现场教学、挂图等。第一节概述本节主要讲继电保护装置的作用与要求；常用保护继电器的种类及工作原理、使用、继电保护装置的接线方式与整定方法。一、继电器保护装置的作用与要求1、继电保护装置的作用1）不正常运行状态：过负荷、一相断线、一相接地。2）故障：短路。3）继电保护装置及作用：不正常运行状态时，发出信号，提醒工作人员及时采取措施；故障时，控制断路器跳闸。2、对继电保护装置的要求。1）选择性：切除故障部分，防止越级跳闸。2）速动性：尽快速切断故障，减少故障存在的时间。3）灵敏性：指对故障或不正常运行状态的反映能力。用灵敏系数来反映。两种情况：对反映故障时参数量增加的保护装置，其灵敏系数为：对反映故障时参数量降低的保护装置，其灵敏系数为：灵敏系数整定：四级：1.2、1.25、1.5、2。井下：主保护Kr≥1.5后备保护Kr≥1.2。4）可靠性不拒动、不误动。具体：有所偏重、如：线路保护偏重选择性、井下偏重速动性。二、常用保护继电器1、作用：用来接通或断开控制或保护回路。*2、区别（与接触器）：主回路（I≥5A）、继电器多用于控制电路（I≤5A）。输入信号（电量、非电量）=输出信号（电信号）。3、种类：电磁式继电器、感应式继电器、晶体管继电器。1）电磁式电流继电器（图8-2）①作用：当电流超过某一整定值时继电器动作。②工作原理：M=K1φ2M=KIIk2③动作电流（Iopk）：能使继电器动作的最小电流。④返回电流（IEK）：能使继电器返回的最大电流。⑤返回参数（Kre）：⑥整定方法：A、平滑调节（调弹簧）。B、级进调节（线圈抽头或串、并联）。⑦动作时间：0.01～0.05s。⑧特点：接点容量较小，不能直接作用于断路器跳闸，必须通过其它继电器转换。2）电磁式中间继电器（1）作用：A、提供足够数量的触点以便同时控制不同的电路。B、增加触点容量，以便接通断开较大的电流回路（如跳闸回路）。C、提供必要的延时特性，以满足保护及自动装置的要求。（2）种类：电压式、电流式。瞬动、延时动作。瞬动时间：0.05～0.06s。3)电磁式时间继电器（1）特点：延时动作（2）原理：钟表机构4）电磁式信号继电器（1）种类：电流型、电压型。（2）作用：动作指示（灯光、音响信号），以便判别故障性质。（3）原理图8—55）感应式继电器（1）结构组成与工作原理图8-6Ａ、两部分组成：一是感应系统（动作反时限），二是电磁系统（动作瞬时）。Ｂ、继电器的动作时限：从继电器动作到触点闭合这段时间。Ｃ、反时限特性：Ｄ、有限反时限特性：Ｅ、电磁系统的动作时间：0.05～0.1s。（2）动作电流与动作时限的调节Ａ、动作电流：使蜗杆与扇形齿轮齿合的最小电流。Ｂ、感应系统动作电流调整：利用插销20改变继电器线圈的匝数来调整。Ｃ、感应系统动作时限调整：改变扇形齿轮的起始位置。Ｄ、GL-10系列继电器优点：接点容量大；直接作用于断路器跳闸。Ｅ、GL-10系列继电器的缺点：结构复杂，精确度较低。6）晶体管继电器（1）优缺点：质量轻，体积小，耗电少，寿命长，工作可靠。（2）电路组成：（五部分）：电压形成回路、启动回路、时限回路、出口信号回路以及工作电源。（3）电路的工作原理图8—8三、微机保护装置1、微机保护的优越性1）电力系统微机保护。2）微机保护的优点。2、微机保护的硬件组成1）数据采集系统。2）主机。3）开关量输入输出系统。四、电流保护装置的接线方式是指电流继电器与电流互感器的连接方式。常用接线方式有三种图8-101

.完全星型接线（三相三继电器接法）1）接法：图8-10a2）接线系数3）特点：正确反映各类短路故障：相间短路、单相接地短路4）应用：中性点直接接地系统2、不完全星形接线。（两相继电器接法）1）接法：图8-10b2）接线参数：3）特点：相间短路保护。相单相接地故障时，继电器不会动作。4）应用：中性点不直接接地系统。5）改进：图8-12两相三继电器不完全星形接线，其目的是提高两相两继电器式接线方式的灵敏度。3.两相电流差接线（图8-10c）1）两相一继电器的差接接线方式：（图8-10c）2）接线系数：公式(三相短路)（U、V、W三相短路）Kw=1（U、V或V、W相间短路）Kw=2（U、W相间短路）3）V相单相接地时不能反映4）应用：相间短路。一般用作电动机，不太重要的10kV及以下线路的过电流保护。小结：1、对继电保护装置的要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。2、常用的继电保护继电器电磁式继电器（电流、中间、时间、信号）、感应式继电器、晶体管继电器。3、微机保护装置，特性、组成。4、继电保护装置的接线方式：接法、接线系数、特点、应用等。第二节电网的过电流保护引言：本节主要讲开式电网的定时限过电流保护、开式电网的反时限过电流保护、电流电压联锁的过电流保护、电流速断保护的接线、原理及电流整定、时限配合等知识。过电流：电流超过额定电流或整定电流。过电流保护：就是利用过流时电流增大的特点构成的保护装置。分类：定时限过电流保护，反时限过电流保护，无时限电流速断保护，有时限电流速断保护。一、开式电网的定时限过电流保护1、保护装置的工作原理1）接线：图8-142）组成：3）原理：过流→电流继电器动作→KT延时闭合→KS显示→KM动作→YR跳闸。２、保护装置的时限特性图8-141）时限配合：采用阶梯原则。2）时限级差：定时限△t=0.5～0.7s反时限△t=0.7～0.9s3、保护装置的整定计算动作电流、动作时限。1）动作电流的整定（1）躲过最大工作电流。计算公式：（2）返回电流Ire应大于最大工作电流：2）灵敏度校验（1）最小的短路电流大于动作电流（2）计算公式：8-13。（3）要求：保护装置灵敏度系数的最小允许值，对于主保护还要求Kr≥1.5，对于后备保护区Kr≥1.2。当保护装置灵敏度度不满足是，要通过改变接线方式、降低继电器的动作电流、提高继电器的返回系数和增大线路的短路电流等方法来提高保护装置的灵敏度。3）保护装置的时限整定（1）原则：阶梯原则。（2）位于电网末端的过电流保护装置不设延时元件。（3）△t不可过小，否则可能造成误动。二、开式电网的反时限过电流保护图8-16基本元件：GL型感应式电流继电器或晶体管继电器也可组成反时限过电流保护装置。1、动作电流的整定整定计算、灵敏度校验、类同定时限过电流保护装置。2、动作时限整定1）阶梯原则要符合时限的配合点:t1.s1=t2.s1＋△t△t=0.7～0.9(s)2）优缺点：P197例8-2==*解题步骤：（1）求电流保护装置中电流继电器的动作电流top1k:（2）计算保护装置2的电流和动作电流倍数:（3）查表得t2s1（4）求t1s1=t2s1＋△t（5）求（6）求（7）查表求出10倍动作电流的动作时限。三、电流电压联锁的过电流保护1、引入：图：8-212、欠电压继电器动作电压的整定3、电流继电器动作电流4、灵敏性校验四、电流速断保护一般要求，当过电流保护装置的动作时限如果超时1s。还应装设电流速断保护。种类；瞬时（无时限）电流速断保护和限时（有时限）电流速断保护。1、无时限电流速断保护（瞬动保护）1）动作电流的整定为了实现前后保护动作的选择性，速断保护的动作电流应大于被保护线路末端的最大短路电流。公式：2）电流速断的“死区”由于电流速断保护的动作电流时按躲过线路末端的最大短路电流整定的，所以电流速断保护只能保护线路的一部分，没有得到保护的一段线路就称为电流速断保护的“死区”。无时限电流速断装置的保护范围不但与短路故障的种类有关，还与电力系统的运行方式有关。在正常运行方式下，其最小保护范围应不小于被保护线路全长的15%～20%。3）灵敏度效验公式2、限时电流速断保护装置1）限时电流速断保护装置比无时限速断保护大一时限差△t（0.5s）即可。2）两阶段速断保护装置：无时限速断、限时电流速断保护装置。第一级速断装置；瞬时电流速断保护装置第二级速断装置：限时电流速断保护装置第一段线路的限时电流速断保护的动作电流要比下一段线路的瞬时速断装置的动作电流大。3）限时电流速断装置的灵敏度应按线路末端最小两相短路电流校验，其值不应小于1.25。4）三段式电流保护装置（1）三段式电流保护装置：瞬时电流速断称为第一段保护，限时电流速断称为第二段，定时限过电流保护称为第三段保护。（2）应用①3～10kV：一般用两段式电流保护装置。②35～3kV：三段式电流保护装置。小结：1、开式电网的定时限过电流保护的接线、组成、原理、时限整定、电流整定、校验。2、开式电网的反时限过电流保护。接线、组成、原理、时限整定、电流整定。3、电流电压联锁的过电流保护接线、组成、原理、整定、校验。4、电流速断保护。种类、整定、死区、校验。5、三段式电流保护装置：接线、组成、原理、应用等。第三节电网的接地保护本节主要讲述绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率方向保护的作用、组成、原理、整定、校验。一、绝缘监视装置图8-261、作用：监视电网的对地绝缘。2、绝缘监视装置的原理接线图及工作原理。3、组成：一个三相五柱式电压互感器、三个电压表和一个电压继电器。4、三相五柱式电压互感器结构图8-275、信号显示：音响、灯光和掉牌。6、缺点：动作无选择性二、零序电流保护图8-281、零序电流保护是利用故障线路零序电流比非故障线路零序电流大的特点，实现有选择性的保护。2、原理图8-28。3、接线图8-294、动作电流：IOp=3KkUL0uCO5、灵敏度：单相接地故障，按流过保护装置最小零序电流来校验。1）计算公式：2）要求：电缆线路：Kr≥1.25，架空线路：Kr≥1.5。3）比较复杂的电路，当零序电流保护不能满足选择性要求或灵敏度不够时可装设零序功率方向保护装置。三、零序功率方向保护1、零序功率方向保护是根据故障线路的零序功率与非故障线路的零序功率输送方向相反的原理设计的。2、工作原理：图8—303、动作条件A.1≥A2小结：1、绝缘监视装置：作用、原理、接线。2、零序电流保护：作用、原理、整定、校验。3、零序功率方向保护：作用、原理。第四节电力变压器的保护本节主要讲变压器的瓦斯保护、速断保护、纵联差动保护、过负荷保护的保护范围、接线方法、保护原理、优缺点、整定和校验等知识。变压器内部故障：相间短路、匝间短路、单相接地短路。变压器外部故障：引出线、绝缘套筒相间短路或接地。变压器不正常运行状态：过负荷、油面过低、温度升高和外部短路引起的过流等。一、变压器的瓦斯保护室外变压器S≥800kVA和室内S≥400kVA的油浸变压器采用瓦斯保护。S≥10000kVA；并列运行的S≥6300kVA的变压器采用纵联差动保护。瓦斯保护装置保护范围，油箱内部故障和油面降低等不正常运行状态结构、组成图8-32。安装要求：图8-31位置、坡度、方向。4、原理：图8-32图8-335、优缺点：P209。二、变压器的速断保护1、保护范围：变压器内部、外部套管和引出线上的全部故障。2、原理：图8-34。电源侧为大接地电流系统时采用完全星形接线。电源侧为小接地电流系统时采用两相不完全星形接线。3、整定计算公式：4、灵敏系数:计算公式：8-27。5、优缺点P210三、变压器的纵联差动保护1、保护对象：变压器内部及套管和引线上的各种短路故障。2、纵联差动保护的原理图3、差动保护中不平衡电流的产生及克服方法。1）变压器接线方式的影响通常采用相位补偿。即将变压器星形接线侧的电流互感器二次侧接成三角形；变压器三角形接线侧的电流互感器二次侧接成星形来消除两侧电流互感器二次电流的相位差。图8-37。2）电流互感器类型的影响采用提高保护装置的动作电流，即在整定保护装置的动作电流时，引入同型系数。3）电流互感器变化的影响，采用BCH型差动继电器，通过调整差动继电器平衡线圈的匝数来补偿。4）变压器励磁涌流的影响,广泛采用速饱和变流器来消除对差动保护的影响。5）改变分接头的影响，采用提高保护装置的动作电流值以躲过不平衡电流的影响。4、采用BCH-2型继电器构成的差动保护的工作原理：图8-38四、变压器的过电流保护1、保护对象：外部故障、内部故障的后备保护、下级线路的后备保护。2、接线：图8-40。3、动作电流的整定：计算公式：8-29。Iopk=4、灵敏度校验：计算公式：8-30、24。五、变压器的过负荷保护图8-411、保护对象：反映变压器不正常运行状态。动作电流的整定：躲过变压器的额定电流整定。计算公式：8-31。2、动作延时，大于变压器的过电流保护的动作时间和电动机的启动时间，一般取10s。六、变压器保护接线图8-42小结：1、瓦斯保护：保护对象、原理、分类、安装、优缺点。2、速断保护：保护对象、接线、原理、整定、校验。3、纵联差动保护：保护对象、接线、原理。4、过电流保护：保护对象、接线、整定。5、过负荷保护：保护对象、接线、整定。6、变压器保护接线、整定。作业：P218：13、14.第九章变压所的二次回路本章重点内容：变电所的操作电源、断路器的控制回路及中央信号装置的种类和工作原理及变电所微机适时监控系统。教学方法：多媒体课件、现场教学、一体化教学（2学时）第一节操作电源本节课主要讲变电所操作电源的种类、接线方法和工作原理。1、二次回路：变压器中的测量仪表，检测装置，控制及信号装置、继电保护装置、远动装置等组成的电路。2、二次设备：二次回路所用的设备。3、二次回路作用：对一次回路及其设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护。4、操作电源：变电所中二次设备供电的电源。5、分类：直流操作电源和交流操作电源。一、直流操作电源1、硅整流直流操作电源（图9-1）1）整流操作电源首选产品：硅整流直流操作电源。2）各元件作用：VC1容量大：合闸电源。VC2容量小：控制信号回路电源。VD1：逆止二极管。R1：限流电阻。TC1、TC2：隔离变压器。C1、C2：储能电容器。2、蓄电池直流系统1）特性：蓄电池组直流操作电源是独立可靠的直流电源，不受交流电源的影响，电压质量好，容量也大，能满足复杂的继电保护和自动装置的要求和事故、照明需要。2）“容量恢复”或叫“定期活化”。3、直流系统的绝缘监察装置：图9-2。1）作用：判系统接地：判+、-极接地。2）工作原理：图9—2。二、交流操作电源1、交流操作电源可以取自电压互感器和电流互感器。2、电源作用：正常或故障时，母线电压无显著变化采用电压互感器。对于短路，保护装置的操作电源应采用电流互感器。3、接线方式：a、直接动作式：图9-3（a）：特点：接线、原理、应用。b、间接动作去分流式：图9-3（b）。特点：接线、原理、应用。c、电容储能式保护接线：图8-3（C）。特点：接线、原理、应用。小结：1.直流操作电源：特点、分类、接线、原理、应用。2.交流操作电源：特点、