矿山供电系统及设备PPT课件

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1、1,矿山电工学,总学时 32学时,第一章矿山供电系统及设备,本章主要内容：电力系统的基本概念,供电系统的结线方式,典型矿山系统分析,变电所及配电点选择及布置,煤矿电气设备：开关、电缆等。,2,第一节 概述,一、电力系统 由各级电压的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。,典型电力系统如图11，电气设备图形符号及含义表11,3,图11,4,表1-1,5,1.发电厂（发电站）：将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。 种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。,3.电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或

2、电网。电网以电压等级来区分，例如lOkV电网。,2.变电所：配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。,6,二、电力系统的额定电压,衡量电能质量的两个基本参数:,规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5%,电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差。,一、三相交流电网和电力设备的额定电压,1、电网（线路）的额定电压 根据需要、水平、技术、经济分析后确定 2、用电设备的额定电压 如图所示，用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。,7,3、发电机的额定电压 高于同级电网电压5%,一次绕组的额定电压：当变压器T1直接与发电机相联时，其一

3、次绕组额定电压应与发电机额定电压相同。当变压器T2不与发电机相联而是连接在线路上时，可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。 二次绕组的额定电压：变压器二次侧供电线路较长，如为较大的高压电网时，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10，其中5是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部的约5的电压降，另外5用以补偿线路上的电压损耗。若二次侧供电线路不长，直接供电给高低压用电设备时，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5的电压降。,4、电力变压器的额定电压,8,5、电压高低的划分,行业要求不同划分不同，一般以1140V为高低压区分点,表1-2 3kV以下电气设备与系统额定

4、电压等级,9,注：1电气设备和电子设备分为供电设备和受电设备两大类，受电设备的额定电压也是系统的额定电压。 2直流电压为平均值，交流电压为有效值。 3在三相交流栏下，斜线以上为相电压，以下为线电压，无斜线者均为线电压。 4带“+”者只用于电压互感器、继电器等控制系统的电压；带“v”者为单台供电的电压；带“*”者只用于矿井下、热工仪表和机床控制系统的电压；带“*”者只限于煤矿井下及特殊场合使用的电压。,10,表1-3 3kV及以上的设备与系统额定电压和其对应的设备最高电压,11,表1-4 煤矿常用电压等级及应用范围,12,三、电力负荷分级及对供电的要求,1.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求

5、 一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷（主水泵、主扇）。双电源供电，必要时增设应急电源。 二级负荷：中断供电，在政治、经济上造成较大损失者（主皮带、主提升机）。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。 三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求，单回路供电。,2.企业对供电的基本要求：安全、可靠、优质、经济。,13,第二节 矿山供电系统 一、供电系统结线方式 供电系统结线是指由各种电气设备及其连接线构成的电路，其功能是汇集和分配电能。 结线中的母线又称汇流排，它实质上是电源线路或变压器与多个用户馈出线的连接处。,1.系统或网络结构的基本方式

6、（结线方式） 放射式、干线式和环状式是三种基本方式。,14,a单电源单回路；b单电源双回路；c双电源双回路,1)放射式,15,2)干线式 a直接连接式；b贯穿连接式,16,3)环状式,17,2矿山各级变电所常用结线方式,1）母线的结线方式 单母线、单母线分段、双母线,18,桥式接线（断路器与母线的位置） ：内桥、外桥、全桥,采用内桥式接线 采用外桥式接线 采用全桥式接线,倒换线路方便 倒换变压器方便 操作灵活、投资较大,19,二、矿井供电系统,矿井供电系统,由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点按照一定方式相互连接起来的一个整体。,矿井供电方式：,大型矿井一般采用三级供电方

7、式 地面变电所、井下中央变电所、采区变电所 中小型矿井一般采用二级供电方式 地面变电所、采区变电所。,20,一、深井供电系统,21,二、浅井供电系统,22,3.平硐开采供电,当矿层埋藏较浅(低于100m)、分布范围较广时，往往采用平硐开采的供电系统。此时，对于其深部的用电设备，可利用在小风井、斜井或钻孔附近设置的地面变电亭提供低压电能。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。至于对平硐开拓且井深在150m的用电设备供电，其系统则与深井供电的相同，此时往往在盲井1：3附近设立一个地面变(配)电所，其各道(段)，是否设置井下中央变(配)电所，需视具体情况而定。,由变电亭向井下

8、敷设的电缆，要穿过内径为120150ram的钢管。为承担电缆的重量，要将每条电缆与吊挂它用的钢丝绳绑在一起。,23,三、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,择矿山地面变电所的位置要考虑以下情况： (1)靠近主要负荷和入井电缆井筒，以便减少金属导线消耗量，降低电能损耗。 (2)架空线与变电所地址同时确定，以便给各级电压线路进出变电所留有走廊。 (3)尽量不设在空气污秽的地区(否则需采取防污措施)，应将其设在常年主导风向上风侧，以避开污染源。 (4)使其具有适宜的地形及地质条件，如避开滑坡；在煤田上避免压煤；躲开采空区、塌陷区。 (5)不应设在采矿场爆破危险区和炸药库爆炸危

9、险区；不应设在稳定的排废场内，并与之有适当的安全距离；变电所的生产建筑物和构筑物与运输繁忙的标准轨距铁路的距离一般不小于40m。 (6)交通方便，利于变、配电设备的运输。 (7)应有扩展的余地。,24,2)地面变电所的布置,地面变电所的布置是根据电压等级、各级电压配电装置的形式、母线种类、出线走廊的条件以及地形情况等因素，因地制宜地决定的。 lOkV及以下电压等级的配电装置采用户内式成套配电装置；35kV及以上电压等级的配电装置在工业广场较大、无污染的矿山，可采用户外架构式的配电装置。 变电所的布置包括主变压器、室内外配电装置和主控室等重要部分。在电气设备布置中，为保证运行时电气设备人员的安全

10、，以及检修维护和搬运的方便，在高压配电装置设计技术规程中，对室内外配电装置的各部件，规定了最小的电气绝缘安全距离。其中最基本的是空气中的最小安全净距，它表明带电部分到接地部分或带电部分之间的最小安全净距离。,25,2井下中央变电所 1)位置选择原则,确定中央变电所的位置时，应根据以下原则确定: （1）尽量位于负荷中心，以减少电缆长度，降低电能损耗和电压损失； （2）通风良好，电缆进出线要方便，便于设备运输； （3）变电所顶、底板的岩层要稳定、无淋水，并尽量减少压煤等不利因素。 因此，并下中央变电所通常设在井底车场靠近副井井筒的地方，并与中央水泵房相连。条件许可时，可将架线式电机车的变流所设在中

11、央变电所内，以减少用室的开拓量。,26,2)硐室要求,硐室用非燃性材料支护，其尺寸取决于室内电气设备的数量、大小及它们之间的通道，并应考虑留有20的扩充余地。为便于通风，当硐室长超过6m时，应在其两端各设一个出口，其中一个与井底车场大巷相通，并装有栅栏、防火两用门；另一个与水泵房相通时，彼此间应有装栅栏、防火两用门的隔墙。为防止巷道积水流人硐室，应使其地面高出它与出口大巷相连处的底板标高0.5m。从硐室出口的防火门起，5m之内的巷道均应采用非可燃性材料支护。,27,3）井下中央变电所电气设备的布置应遵守下列原则: （1）井下中央变电所内设备间的电气连接，除在开关柜内可采用硬母线外，均需采用电缆

12、。高压电缆应敷设在电缆沟中，低压电缆可悬挂在墙上。 （2）设备台数较多时，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。 （3）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。 （4）硐室尺寸按设备最大数量及布置方式确定，高压配电设备的备用位置按设计最大数量的20%考虑，且不少于2台;低压设备的备用回路，按最多馈出回路数的20%考虑;主变压器为2台及以上时，不需要留备用位置。 （5）电气设备在布置时，相互之间的距离以及接地线的要求要符合煤矿安全规程的规定。,28,4）中央变电所的硐室与设备布置图,29,3采区变电所,1)供电方式 如图

13、l一16所示为采区变电所一工作面配电点供电方式。这种供电方式仅适于炮采和一般机械化采煤工作面。,30,如图117所示为采区变电所一移动变电站一工作面配电点供电方式。,31,新的做法,32,采区变电所的低压接线,33,当变压器容量小于320 kVA或是采用660 V电压供电时，可采用 一根电缆一台馈电开关的接线方式，如图6-8(a)所示。 当变压器容量为320 kVA且采用380 V电压供电时，如馈电开关额定电流不够，可采用2台馈电开关两路电缆供电的方式，如图6-8(b)所示,34,2)采区变电所位置的确定原则,二、采区变电所的位置 确定中央变电所的位置时，应根据以下原则确定: （1）尽量位于负

14、荷中心，以减少电缆长度，降低电能损耗和电压损失； （2）通风良好，电缆进出线要方便，便于设备运输； （3）变电所顶、底板的岩层要稳定、无淋水，并尽量减少压煤等不利因素。,为了比较方便地确定最大容量电动机(采煤机电动机)的最大供电距离，列出了表1-6。 （25页）,35,三、采区变电所的确室和设备布置 采区变电所的硐室要符合以下安全要求: (1)变电所A室以及m室出口附近5m以内巷道支架，必须用耐火材料支护。 (2)硐室出口应设铁板门与铁栅门，铁栅门平时关闭，铁板门平时向外敞开。 (3)硐室中敷设的电缆不能带黄麻外皮，硐室必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材。 (4)硐室长度超过6m时，必须

15、在不同硐室两端各设一个出口，以便于通风与安全。 电气设备在变电所硐室内的布置通常是高压设备集中布置在一侧，低压设备布置在另一侧，根据具体情况，也可将高低压设备布置在同侧。图6-9为典型的采区变电所电气设备的布置图。,36,37,4工作面配电点,工作面配电点是低压开关集中处，由于其经常要随工作面移动和搬迁，故不设专用硐室。回采工作面配电点通常设在邻近的运输平巷的槽龛内或平巷的一侧，距工作面5070m。若非瓦斯煤尘突出的矿井，机采工作面配电点可放在回风巷内，掘进工作面配电点大多设在掘进巷的一侧，距掘进工作面80lOOm。 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

16、动频繁、工作条件差、维护量大，故一般应在每个配电点加设一台电源进线自动馈电开关。,38,补充：综采、掘进工作面供电系统,一、综采工作面 1、综采工作面供配电设备的特点,(1)供配电系统中，高压直接进人采区；低压已达3.3 kV目前最大的移动变电站容量已超过3000 kVA，且变压器中性点采用电抗器或经电阻接地的方式，并与保护装置配合 (2)移动变电站全部采用干式变压器。一次侧电压为6kV-12 .5 kV，二次侧电压有5 KV ,4.16 KV ,3.3 KV 2.3 kV，1.1 kV不同等级。自然冷却方式，耐压、过热系数高.,39,2、综采工作面供电系统,综采工作面供电系统主要由高压供电系统、变电系统和低压配电系统三部分组成。,1）10 kV高压供电系统,10 kV高压供电系统由高压配电箱、高压双屏蔽软电缆和高压电缆连接器等组成。,2 ）变电系统 变电系统由移动变电站构成，通过三相隔爆干式变压器将10 kV高压变换成1 140 V的动力电压，作为综采工作面动力