煤矿矿井供电分析

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1、,矿井供电,矿井供电,王伟峰,电气工程教研室,煤矿供电系统 煤矿各级变电所及工作面配电点,复习提问：电能是怎样产生的？ 导入新课：,机械能发电机 ,水能,核能,风能,海洋能,热能,太阳能,化学能,生物能,电能,机 械 能,热 能,声 能,电气设备,光 能,风 能,其 他,从产生、输送、分配和控制三个方面说明 (1) 产生,(2)输送 高压架空线、地下电缆、电磁波（手机无线充电）。,一、矿井供电系统概述,（一）认识电力系统,煤矿用电一般来自电力系统。 只有没有电力系统的地区，方可采用地区发电厂或自建电厂。,电力系统结构图,煤矿供电系统是由各类地面变电所，以及井下的中央变电所、采区变电所、移动变电

2、站、配电点和相应的供电设备及供电线路组成。,（二）、煤矿企业对供电的基本要求: 供电可靠煤矿安全规程第四百四十一条 矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。 矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。 正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性。 10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。 矿井电源线路上严禁装设负荷定量器。,末端电压、频率、三相电压平衡、波形等,供电安全 有良好的供电质量

3、 有足够的供电能力 供电经济,（三）、电力用户的分类,1、第一类负荷 （一级、类） 2、第二类负荷 （二级、类） 3、第三类负荷 （三级、类）,（1）一类负荷：因突然停电造成人身伤亡事故或重要设备损坏，给企业造成重大经济损失的，属于一类负荷。如煤矿主排水泵、主通风机、副井提升机等。这类负荷应采用来自不同母线的双回路电源供电。 （2）二类负荷：因突然停电造成较大减产和较大经济损失的。如：主井绞车、采区变电所、空压机等。 （3）三类负荷：突然停电时对生产没有直接影响的,（四）、供电电压及等级,用电设备和电网、变压器原边的额定电压： 直流电压110v;220v;440v.为倍数关系。 三相交流电压

4、低压（1200v）为3倍关系。 如127v;220v;380v;660v;1140v. 三相高压3kv;6kv;10kv;35kv;63kv;110kv;220kv 发电机和变压器副边的三相交流额定电压： 供电距离较短 为用电设备额定电压的1.05倍。 如220v电网的发电机电压为230v。 供电距离较长 为用电设备额定电压的1.1倍。 如10kv电网的变压器电压为11kv。,电压等级的确定-依据供电功率的大小及供电距离的远近而定。供电功率越大、距离越远，供电电压等级越高。 额定电压等级-为方便不同距离和不同功率的输电及用电。国家规定了标准的电压等级,矿井供电电压等级,煤矿安全规程第四百四十八

5、条 井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求： (一)高压，不超过10000V。 (二)低压，不超过1140V。 (三)照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V。 (四)远距离控制线路的额定电压，不超过36V。 采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。,（五）、矿井供电系统,当煤层埋藏较深、井下用电量较大时一般采用这种系统。 特征：由地面变电所、井下主变电所和采区变电所构成三级高压供电。,深井供电,1、深井供电系统,地面变电所,井下中央变电所,采区变电所,工作面配电点,矿井供电系统,当煤层埋藏较浅、井下用电量较小时一般采用这种系统。

6、特征：由地面变电所、井下配电所和采区配电所构成两级低压供电。,浅井供电系统,采区距地表100200m,2、浅井供电统,1、矿井地面变电所 2、高压架空输电线路3、采区地面高压配电所、采区地面变电亭4、采区变电所5、工作面配电点6、井底车场低压配电所7、井筒8、钻孔,二、煤矿各级变电所,（一）、煤矿地面变电所 （二）、井下主变电所 （三） 、采区变电所 （四） 、工作面配电点,（一）、煤矿地面变电所,全矿供电的总枢纽，担负受电、变电、配电的任务。地面变电所接受电网馈来的35kV或60kV电压，降压以后，把6（10）kV电压分配给矿山的高压用电设备，如主通风机及井下中央变电所等，660/380V电

7、压分配给地面低压动力及照明设备。地面变电所，如果以35kV受电，则称为35kV变电所；如果以60kV受电，则称为60kV变电所。,（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）架空线与所址同时确定，一边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。,1、位置选择,3.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

8、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。,4地面变电所主接线系统,电源电压从发电厂或矿区变电所的35kV母线上取得，35kV双回路架空线直接将高压引至煤矿地面变电所。变电所两台变压器，将35kV电压降至6（10）kV，在配给地面的一些高压电气设备，如主副井提升机、风压机、主通风机等。该系统采用分段母线系统，具有较高的供电可靠性和灵活性。,两段母线的联络开关，由两个隔离开关和一个断路器组成。联络开关的安装便于检修母线、倒换负荷、加装继电保护。用断路器对母线检修分段，可以保证在任何情况下，都有一段

9、母线正常工作，使矿山一、二类用户有可靠供电。,（二）井下主变电所（井下中央变电所）,1.井下主变电所位置的确定原则 2.井下主变电所的主接线 3.井下主变电所的硐室与设备布置,1.井下主变电所位置的确定原则,1）.尽量位于负荷中心，节省电缆并减少电能损耗电压损失。 2）.电缆进出线和设备运输要方便，以便安装敷设电气设备。 3）.变电所通风要良好，以便散热和降低瓦斯浓度。 4）.变电所顶底板要坚固，无淋水，以防电气设备受损、受潮。 一般井下主变电所设置在井底车场附近，并与中央水泵房相邻。,图1-4井下主变电所的位置示意图 -副井井筒 -主井井筒 -井下主变电所 -主水泵房 -井底车场巷道,2.井

10、下主变电所的主接线,煤矿安全规程规定：对井下主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。用隔离开关QS、断路器QF作为进线开关：适用线路长，容量大。如：大、中型煤矿企业。高低压均采用单母线分段接线方式构成平行双回路供电防某段母线有故障中断供电,1)井下主变电所硐室的防火,（1） 并装设向外开的防火铁门，铁门敞开时不得防碍巷道交通，铁门上应装有便于关严的通风孔以便于防火、灭火时隔绝通风。 （2）门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的开闭，这样既能保证通风，又能防止闲杂人员进入主变电所。 （3）硐室应采用砌碹，从硐室出口的防火铁门起5m内的巷道

11、，应砌碹或用不燃性材料支护。 （4）硐室内应有扑灭电气火灾的干式灭火器和砂箱,2)井下主变电所硐室的通风与防水,为保证硐室的通风，当主变电所硐室长 度超过6m时，应在硐室两端各开设一个便 于通风的出口，保证硐室内的温度不能超过 附近巷道5。,（1）为了防止井底车场或大巷向主变电所和主排水泵房倒灌水，井下主变电所和主排水泵房的地面应比其与井底车场连接处的底板高出0.5m。 （2）硐室内不应有滴水现象。,两分开：变、配电设备分开布置 高、低压设备分开布置 三留有：设备与墙、设备之间留有检修通道；高压开关正面留有操作通道 ；设备应按最大数量的20%留有备用位置,井下主变电所的硐室布置应符合煤矿全规程

12、中有关井下机电硐室的规定，满足防火、防水和通风的要求。,井下主变电所的设备布置,（三）、采区变电所,1.采区变电所位置的确定原则 2.采区变电所的主接线 3.采区变电所的硐室与设备布置,1.采区变电所位置的确定原则,1）.尽量位于负荷中心，节省电缆并减少电能损耗电压损失。但要减少硐室的搬迁。 2）.电缆进出线和设备运输要方便，以便安装敷设电气设备。 3）.变电所通风要良好，以便散热和降低瓦斯浓度。 4）.变电所顶底板要坚固，无淋水，以防电气设备受损、受潮。 一般采区变电所设置在采区中部的两个斜巷之间的联络巷内，或上（下）山与运输平巷的交叉处。,1)采区变电所的高压接线,无高压出线且变压器不超过

13、两台可不设电源进线开关。见图（2-2）,图22 单电源进线接线方式（）,1)采区变电所的高压接线井下采区变电所属于二级负荷，（有时下山设有主水泵等）故也属于一级负荷采用双电源供电。要求一台开关只能控制一种设备，容量越大距电源进线越近。 单电源进线 a单回路电源进线，一台变压器的采区变电所主接线 用于没有一类用户和综采工作面的采区负荷小，变压器容量低于320KVA,b单回路电源进线，两台变压器的采区变电所主接线,1、高压配电箱2、矿用变压器34、低压隔爆自动馈电开关5、照明变压器综合装置6、检漏继电器,1)采区变电所的高压接线,两回路同时供电，如下图所示。两路进线均设开关，且母线间设联络开关，正

14、常情况下联络开关打开，保持电源在分列运行状态，当一路电源故障停电时，合上联络开关，由另一路电源保证对负荷的供电。,双电源进线接线方式（一）,一路供电、一路备用(带阴影的开关3为分断)，两路进线均设电源进线开关，如出线及变压器台数较少时，母线可不分段。如图所示,c 两路电源进线， 两台变压器的采区变电所主接线,电源进线双接线方式（二）,有高压出线，一般设电源进线开关和高压出线开关 。见图（2-3,图23单电源进线接线方（二）,（2）双电源进线,综合机械化采掘工作面的供电,向移动变电站供电的高压电缆一般由变电所内的高压配电开关配出，如图所示。,图27用移动电站供电的接线方式,2)采区变电所的低压接

15、线,（1）每台变压器的低压侧都装有一台配有漏电保护的自动馈电开关作为总开关； （2）每条低压配出线都设有自动馈电开关作为分开关，控制和保护配出线路，各变压器采用分列运行。 （3）照明所需要的127V电压由照明变压器综合装置提供,图26典型低压供电系统图,采区变电所硐室布置,3.采区变电所的硐室与设备布置,采区变电所的硐室与设备布置基本同井下主变电所，不同的是底板不需抬高，不需留有备用开关位置。高压设备与低压设备在两侧分布；也可将高、低压设备同侧布置，由变压器隔开。图为采区变电所设备布置,（四）工作面配电点,1、综采工作面供电与工作面配电点 2、工作面配电点的设置 工作面配电点接受由采区变电所或

16、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。,1）综采工作面供电。 （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； 综采工作机电设备布置（图 1-12）。 移动变电站通常设置在距工作面 150300m 的顺槽中，工 作面每推进 100200m，变电站向前移动一次。,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。 工作面配电点可分为采煤与掘进两种。采煤工作面配电点，一般距采煤工作面 5080m；掘 进工作面配电点，一般距掘进工作面 80100 m，工作面配电点也随工作面的推进而定期前移。下 图 为采煤工作面配电点的布置及配电示意图。,3）掘进工作面供电的特殊要求,“三 专”：专用变压器、专用开关、专用线路 “两闭锁”：风电闭锁与瓦斯电闭锁,(a)一面两