《矿山电工学第一章矿山供电系统及设备》-公开课件PPT

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1、矿山电工学 第一章矿山供电系统与电气设备第二章安全用电及保护第三章井下设备电气控制第四章矿井照明第五章节电及电气化指标第六章采区供电设计 第一章矿山供电系统与电气设备 第一节概述第二节矿山供电系统第三节高压开关与设备第四节低压配电开关 矿山 第五节电力变压器和移动变电站第六节矿用电缆第七节电缆故障探测返回 1 1概述 本节分成三部分来介绍 基本概念 电力系统电压 电力负荷 分级 计算 1 1概述 一 基本概念 1 矿山供电 矿山所需电能的供应和分配问题 任务 为什么要用电能作为主要力 2 电力系统 电能由各种形式的发电厂产生 经过输送 变换和分配 到达分散的电能用户 这些生产 变换 传输 分配

2、 消费的环节 组成的一个有机整体 叫做电力系统 如图1 1所示 为什么建立大型电力系统 图1 1 1 1概述 3 发电厂 是将一次能源转换为电能的工厂 4 变 配电所 变电所是汇集电能 变换电压 分配电能的中间环节 它由各种电力变压器和配电设备组成 不含电力变压器的变电所称为配电所 作用 区别 分类 5 电力网 是指将输电线路 变 配电所和电力用户联起来的这一整体 是电力系统的重要组成部分 担负着输送 变换和分配电能的任务 电网电压的分类P3 4 6 一次系统和二次系统 把发电 输电 变电和配电等环节 称作一次系统 把保护 测量 显示和调度 控制 等环节 称作二次系统 7 主要电气设备图符 表

3、1 1P3 1 1概述 二 电力系统的额定电压 1 用电设备额定电压 能使用电设备正常运行并获得最佳经济效果的电压 2 电网额定电压的国家标准 具体内容见表1 2和1 3 P4 5 所示 不难看出 同一电压级供电设备和用电设备的额定电压值并不相同 原因如下图所示 1 1概述 3 具体规定 见下图1 用电设备 受电设备 与同级电网的额定电压相同 2 发电机 供电设备 高于同级电网的额定电压5 3 电力变压器 有几种 一次线圈 有两种情况 a 当变压器一次直接与发电机相连时 如图所示 T1 其额定电压与发电机相同 即高于同级电网额定电压的5 b 当变压器一次与线路相连时 如图所示T2 其额定电压与

4、同级电网的额定电压相同 二次线路 也有两种情况 a 当二次与输电线路相连时 一般为高压6KV以上 一要考虑变压器内部损耗5 同时又要考虑线路上损耗5 所以其电压要比同级电网的额定电压高10 如图T1所示 b 当二次与用电设备相连时 一般为低压 则其电压高出同级电网的额定电压5 如图T2所示 例题 P7930 1 1概述 三 电力负荷及对供电的要求 1 电力负荷 是指设备或线路正常运行时消耗和损耗的功率之和 2 电力负荷的分级 一级负荷 当中断供电时 将造成人身伤亡者 或在政治 经济上造成重大损失者 为一级负荷 二级负荷 当中断供电时 将在政治 经济上造成较大损失者 为二级负荷 三级负荷 除一

5、二级负荷外 均为三级负荷 3 对电力负荷的供电要求 一级 双电源双回路 二级 双回路或专用线 三级 无要求 1 1概述 4 电力负荷的计算 补充 需用系数法 其公式如下 式中 Pca Qca Sca 该用电设备组的有功 无功 视在功率计算负荷 PN 该用电设备组的设备总额定容量KWVN 额定电压Vtan 功率因数角的正切值 可查表得 表6 2 p263Ica 该用电设备组的计算负荷电流A 工作电流 Kd 需用系数 由表查得 表6 2 p263 5 例题 某机修车间380V线路上 有车床电机20台共计50kW 通风机2台共计3kW 电炉1台2kW 求该车间的计算负荷 已知 车床Kd 0 2 co

6、s 0 5 tan 1 73 通风机Kd 0 8 cos 0 8 tan 0 75 电炉Kd 0 7 cos 1 tan 0 解 各组计算负荷 车床组风机组电炉组总计算负荷 1 1概述 本节小结 1 基本概念 名词 矿山供电 电力系统 发电厂 变配电所 电力网问答题 电为什么作为主要能源 为何建立大型电力系统 2 额定电压 定义 有关概念 系统电压的确定3 负荷的分级 定义 分级 计算 要求作业 P78 79 1 2 3 30返回 1 2矿山供电系统本节分成五部分来介绍 对供电系统的基本要求 供电的基本路径 供电系统的结线方式 变电所常用结线 几种典型供电系统图分析 各级变电所的结构与布置 1

7、 2矿山供电系统 1 1概述 对供电系统的基本要求1 安全性 在电能的供应 分配和使用中 不应发生人身事故和设备事故 2 可靠性 应满足电能用户对供电的连续性要求 不能停电或短时间停电 但要马上恢复供电 3 优质性 应满足用户对电能质量方面的要求 电能质量是指电压 频率和谐波含量 4 经济性 应在技术上 经济上合理 以前三条为前提 力求系统简单 操作方便 投资少 运行和维护费用低 1 2矿山供电系统 一 供电的基本路径 所谓基本路径是指电能从发电机到电动机 用户 所经过的最少环节和最少设备 二 供电系统结线方式 1 供电系统结线 指由各种电气设备及其联结线根据一定的方法所构成的供电线路 其功能

8、是汇集和分配电能 2 母线 又称汇流排 实质上是电源线路或变压器与多个用户馈出线的连接处 是电路中的一个节点 起集中和分配电能作用 是解决一个电源与多个负荷之间供电矛盾的好办法 1 2矿山供电系统 3 供电系统的基本结线方式 如图1 3 4 5有 放射式三种 干线式两种 树干式 环状式 特点和用途 4 各级变电所常用结线方式 如图1 6 7 9有 母线式三种 桥式三种 线路 变压器组式 特点和用途 三 矿山供电系统图分析 深井 浅井 平峒三种 1 深井供电系统图 对于矿层埋藏深 200m以上 生产能力大的矿井 多采用图1 10所示的供电系统 2 浅井供电系统图 对于矿层埋藏不深 100 200

9、m 多采用钻孔将电能送至井下 如图1 11所示 图1 3 图1 4 图1 5 图1 6 图1 7 图1 9 图1 10 图1 11 图 1 2矿山供电系统 3 平峒开采的供电系统 矿层浅 100m 往往采用该供电系统 其他方面同浅井供电 特点 所有的变 配 电所都在地面 无高压下井 图四 矿井各级变电所及配电点位置选择 1 矿井地面变电所 靠近负荷中心 电压损失少 进出线方便 四周有开阔地 避开污染源 适宜的地质条件 顶底极条件 通风条件 滑坡 采空区 交通方便 避开危险区 炸药库 爆破区 多雷区 6 应有发展的余地 矿山的发展 1 2矿山供电系统 2 井下中央变 配 电所 图1 13P20

10、靠近负荷中心 供电电缆便于引入 通风要好 防火 顶底板条件要好 考虑电机的供电距离 采煤机表1 6 P25 6 发展余地 1 2矿山供电系统 3 采区变电所 有两种方式 即 采区变电所 工作面配电点 如图1 16所示 随着机械化大量出现 供电容量大大增加 通常采用 采区配电所 移动变电站 工作面配电点供电方式 如图1 17所示 位于负荷中心 采区变电所的位置一般不变 设在地质条件好的地点 顶底板 淋水 通风 运输方便 考虑大容量电机的最大供电距离 采煤机表1 6 五 井下变电所的电气设备布置 P22P27 图1 16 图1 17 1 2矿山供电系统 本讲小结 主要介绍以下几点内容 结线 母线

11、变配电所 1 供电系统的结线方式 放 干 环 2 变电所常用结线 单母 桥 线路 变压器组 3 典型供电图分析 深 浅 平 4 变电所和配电所位置的选择 地面 井下 5 井下变电所的电气设备布置作业 P784 14返回 1 3高压开关与设备 1 3高压开关与设备本节主要介绍高压开关电器 主要包括 高压熔断器 高压隔离开关 高压负荷开关 高压断路器 高压开关柜 变压器和互感器 1 3高压开关与设备 一 电弧 增补内容 一 什么是电弧 介质被击穿导电而形成的亮度强 温度高的弧光 这一弧光称电弧 二 电弧的产生与维持 触头分离 温度 热游离 强电场发射 运动 碰撞游离 发弧 温度 热游离 电弧维持

12、三 电弧的熄灭条件 电弧熄灭的条件是 去游离率 游离率 1 3高压开关与设备 四 电弧的危害 1 伤人 2 损坏设备 3 延长故障时间 五 灭弧方法 目前常用 1 速拉灭弧法 2 冷却灭弧法 3 吹弧灭弧法 4 长弧切短灭弧法 5 粗弧分细灭弧法 6 狭沟灭弧法 7 真空灭弧法 8 惰性气体灭弧法等 原理和手段 1 3高压开关与设备 二 高压熔断器 是一种当电流超过规定值时 故障电流 使其熔体发热熔化 从而断开电路的保护电器 并对电路及电路中的设备进行保护 该元件称为熔断器 按其结构和动作原理分 限流式和跌落式两种 一 限流式熔断器 户内 1 结构 如图1 19所示 主要由熔体 丝 磁管 石英

13、砂和附件组成 RN1的熔体上焊有小锡球 RN3的熔体采用的是变截面熔片 2 工作原理 该熔断器同时采用几种灭弧方式 粗分细 长切短 狭沟 故是一种灭弧能力很强的熔断器 能在短路电流未达冲击值 即短路后不到半个周期0 01秒 即能完全熄灭电弧 使线路和设备不受冲击电流的影响 因此 称为 限流 式熔断器 1 3高压开关与设备 二 RW4系列跌落式熔断器 1 结构 如图1 20所示 由绝缘瓷瓶 上下触头 熔管 熔丝等组成 2 工作原理 该熔断器采用 逐级排放 的新结构 当故障电流小时 上端封闭形成单端排气 当故障电流大时 由于产生的气压很大 使上端盖冲开形成两端排气 但该熔断器的灭弧速度不高 没有限

14、流作用 图1 19 图1 20 RW3 10户外高压跌落式熔断器 1 3高压开关与设备 三 高压隔离开关 高压隔离开关主要用来隔离高压电源 有明显可见的断电间隙 以保证其它电器设备的安全检修 它没有专门的灭弧装置 所以不能带负荷操作 更不能故障时跳闸 按安装地点分为户内或户外式两种 如图 图 图 1 3高压开关与设备 四 高压负荷开关 高压负荷开关就是在隔离开关上加装一个简单的灭弧装置 用在高压电路中通断负荷电流 也能在过负荷时 自动跳闸 但不能开断短路电流 这时只能借助高压熔断器来断开短路电流 1 3高压开关与设备 五 高压断路器 1 用途 用在高压电路中通断负荷电流 并在严重过负荷和短路时

15、自动跳闸 故能切断过负荷电流和短路电流 2 分类 按采用的灭弧介质分 多油 少油 六氟化硫 真空 目前使用最广的是真空断路器 多油 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 如图1 21所示 图1 21 1 3高压开关与设备 少油 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 是柜架 传动部分 油箱三个主要部分组成 油箱内装有灭弧装置 图 真空 是采用高真空作灭弧介质的一种新型的开断交流电路的断电器 其核心部件是真空灭弧室 如图1 22所示 特点 动作快 灭弧时间短 适于频繁操作 但造价高 能引起过电压 SF6 是利用六氟化硫气体作灭弧介质的一种断

16、路器 六氟化硫是一种化学性能非常稳定的惰性气体 具有良好的绝缘 灭弧性能 图 图 图1 22 图 图 图 1 3高压开关与设备 六 高压开关柜 1 定义 是将高压开关及二次设备 按一定的接线方案组合起来 并封装到某种金属柜体内的一种高压成套配电装置 2 组成 母线 高压开关 断路器 隔离开关 互感器 计量仪表 保护装置 信号系统 操作机构等组成 3 分类 按柜体不同可分为 普通型 一般矿用型 隔爆型三种 1 3高压开关与设备 对于任何一种高压开关柜应具有 五防 功能 防止误分 合断路器 防止带负荷分 合隔离开关 防止带电挂接地线 防止带地接线合隔离开关 防止人员误入带电间隔 1 3高压开关与设备 高压开关柜介绍 1 普通型 GG 1AGFC 10A 图 结构 外壳不封闭 用途 用于地面的一般环境 室内用 10KV2 矿用一般性 GKFC 1型开关柜 如图1 24所示 结构 a 全封闭外壳 防损伤 防潮 b 能在35 湿度97 的条件下正常工作 c 有电缆接线端子 有一定的安全距离 和接线盒 d 柜内的断路器的额定断流容量应为实际最大值的一半 用途 可用于井下中央变电所 低瓦斯矿井并通风