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1、供电系统基础知识,一、矿山企业对供电的要求：1、可靠性：矿井如果供电中断，不仅会影响生产，而且可能发生人身事故和设备损坏，严重时造成矿井的毁坏，为保证供电的可靠性，供电电源应采用两回路独立电源线路，在一回电源发生故障的情况下，另一回路电源仍能保证可靠供电。2、安全性：由于矿井生产环境的特殊性，存在瓦斯煤尘爆炸的可能性必须采取如防爆、防触电、保护接地等一系列的技术措施，以确保供电的安全性。3、技术合理性：在满足可靠性和安全性的前提下，还应保证供电系统的装备要求及技术合理，系统的结构及满足矿山供电要求，又无冗余。4、经济性：应力求供电系统简单，安装、运行、操作方便，建设投资少，运行费用低。,电力用
2、户分级,二、电力用户的分级1、一级用户：凡突然停电会造成人身伤亡或系统重要设备损坏，对企业和国家造成重大损失即为一级用户。这类用户必须有两个独立电源供电，即使在停电状态，电源也不得中断。煤矿企业都属于一级电力用户。2、二级用户：凡突然停电会造成大量废品、产量显著下降或生产停顿，在经济上造成较大损失者，一般采用双回路供电。3、三级用户：凡不属于一级二级用户者，这类用户停电不会直接影响生产，这类用户只设单一回路供电，因某种原因需要停电时，三级用户首先是限电的对象。,电力系统基本概念,三、电力系统基本概念1、电力系统：一般把某一电力线路内，由发电机、变压器、各种电压等级的输变电线路组成的整体。变电站
3、于各种不同电压的线路组成的部分叫电力网。2、变电站有升压和降压之分，根据电力系统所处的地位不同可以分为区域变电站和企业变电站，主要由电力变压器和开关控制设备组成。只有受点和配电开关灯控制设备无主变压器称为配电站。用以把交流电变为直流电的交叫变电所。变电所中的主要设备有变压器、母线（汇流排）、断路器、隔离开关等，辅助设备包括保护和测量装置、所用电操作电源。断路器主要切合正常及事故电流的设备，隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流，主要起隔离作用，在检修等情况下隔离电源，有明显的断开点，以保证工作安全。,四、电力系统的电压等级,1、0.036KV及以下井下电气设备的控制及局部照2、0.127KV井
4、下照明及手持式电钻3、0.22KV矿井地面照明4、0.25KV电机车(直流)5、0.38KV地面低压动力及井下低压动力现有小煤矿井下使用6、0.5KV电机车(直流)7、0.66KV井下低压动力8、0.75KV露天煤矿工业电机车(直流)9、1.14KV井下综合机械化采区动力10、1.5KV露天煤矿工业电机车(直流)11、3及6KV井上、井下高压电机及配电电压12、10KV煤矿井下允许采用的最高电压13、35/60KV一般用于矿区配电电压或受电电压14、110/220KV主要为矿区受电电压、大型矿井作为配电电压,五、矿井供电系统的主要接线方式,1、无备用系统接线方式:主要有单回路放射式、直接连接的
5、干线式和串联型干线式。(1)该方式简单，运行方便，易于发现故障，缺点是供电可靠性差，主要用于对三级负荷和部分二级负荷供电。(2)放射式的主要优点是供电线路独立，线路故障互不影响，易于实现自动化，停电机会少，继电保护简单，易于整定，保护动作时间短，电源出线回路多和设备投资较多。(3)干线式主要优点是线路总长度短，造价较低，最大负荷一般不同时出现，系统中的电压波动和电能损失较少，电源出线回路数少，节省设备，缺点是前段线路公用，增加了停电的可能性。串联型干线式因干线的进出线侧均安装隔离开关，事故发生时可在找到故障点后，拉开相应的隔离开关，继续供电，从而缩小停电范围。为有选择地切断线路故障，干线式结线
6、各段均需设断路器和保护装置，使投资增加，保护整定时间增长，延长了故障存在时间，降低了供电系统的安全可靠性。2、有备用系统的接线方式:主要优点是供电可靠性高，正常是供电质量好，但设备多，投资大。（1）双回路放射式：各用户均为双回路供电，线路总长度较长，电源出线回路数和所用开关设备多，投资大，当双回路同时工作时，可减少线路上的功率损失和电压损失，适用于负荷大或孤立的重要用户，对于容量大，而且重要的用户，可采用母线分段接线方式，实现自动切换，提高供电的可靠性。（2）环式：所用设备少，各线路路径不同，不易同时发生故障，可靠性高且运行灵活，负荷两条线路分担，负荷波动时电压比较稳定，缺点是故障线路较长，电
7、压损失较大。（3）双回路干线式：较双回路放射式线路短，比环式长，所需设备较放射式少，但继电保护较放射式经济。一般多采用双回路放射式或环式结线。,六、供电系统中性点接地方式,1、不直接接地方式：又称中性点绝缘系统，煤矿供电即采用此种方式。2、直接接地方式：中性点直接与接地装置连接。3、电阻接地方式：中性点经过不同数值的电阻与接地装置连接，接入电阻在数十欧姆时，称为低电阻接地，在数百欧姆时称为高电阻接地。4、消弧线圈接地方式：中性点经过电抗线圈与接地装置连接。电抗线圈有分接头，可用以调节电抗值，以便系统单相接地时，电抗电流补偿输电线路的对地分布电容，使接地点的电流减少，电弧易于熄灭，煤矿高压单相接
8、地电容电流超过20A，应采取此方式。,七、接地与接零,1、保护接地：电气设备的金属外壳由于绝缘损坏而有可能带电，为防止漏电危及人身安全，将金属外壳通过接地装置与大地相连即为保护接地，一般用于中性点不接地系统。2、保护接零：当电气设备外壳与接地的零线连接时称为接零。作用是当发生设备绝缘击穿或其他碰壳事故时，形成单相金属性短路，保护装置迅速切断电源，使故障存在时间缩短，减少触电几率。3、重复接地：在沿零线上把一点或多点再引入接地，作用是发生接地短路时，进一步降低人体的接触电压或减少零线断线时的接触电压。4、煤矿井下接地网：煤矿井下的保护接地网，是由主接地极及接地母线、局部接地极及辅助接地母线等组成
9、的一个网络。,八、漏电保护,1、漏电原因：（1）运行中电气设备绝缘受潮或进水，造成相地之间的绝缘恶化或击穿；（2）电缆在运行中受机械或其他外力的挤压、砍砸或过度弯曲等，而产生裂口或缝隙，长期受潮气和水分侵蚀，致使绝缘恶化，造成漏电。（3）电缆与电气设备连接时，由于芯线接头不牢、喇叭口封堵不严，以及接线嘴压板不紧等原因，使之在运行中产生松动脱落，与外壳相连或接头发热，烧坏绝缘。（4）检修电器设备时，将金属工具、材料等金属物件遗留在设备内部，造成接地故障。（5）电气设备接线错误或内部导线绝缘破损造成与外壳相连。（6）电气设备或电缆长期超负荷运行，使绝缘降低或损坏。2、漏电保护作用（1）能够防止人身
10、触电；（2）能够不间断监视电网的绝缘状态，以便采取措施，防止其绝缘进一步恶化；（3）减少漏电电流引起矿井瓦斯、煤尘爆炸危险；（4）预防电缆和电气设备因漏电而引起的相间短路故障。在使用屏蔽电缆的情况下，相间短路必然先从接地漏电开始，漏电后保护装置首先动作，将故障排除。3、预防漏电事故的措施：（1）使用屏蔽想套电缆，并与检漏装置配合，提高漏电保护的可靠性。（2）采取保护接地。（3）对电网对地电容电流进行有效的动作补偿，以减少漏电电流对人体的伤害程度。（4）提高漏电保护装置和自动馈电开关的动作速度，以及采用超前切断电源装置。4、对漏电保护装置要求（1）能不间断监视电网的绝缘状态。当绝缘电阻降低到漏电
11、保护装置的动作值时，必须能及时切断其供电电源。（2）动作迅速：检漏继电器的动作时间不应超过0.1s，总的分断时间不应超过0.2S。（2）电网的绝缘电阻值在对称下降和不对称下降时，动作电阻值不变。（4）检漏继电器本身的内部阻抗足够大，以不降低电网对地的阻抗和不增加人身触电危险为原则。（5）检漏继电器动作必须灵敏可靠，不能拒动也不能误动，最好具备自检功能。（6）对电网对地的电容电流，进行有效补偿。（7）漏电保护具有选择性，缩小故障时的停电范围。还可在磁力启动器中装设漏电闭锁装置，不仅可以缩小漏电故障范围，还可防止向故障之路送电。5、漏电闭锁：主要用以低压网络，对电动机及供电支路的绝缘水平进行合闸前
12、的监视，当绝缘电阻降低到规定值以下时，漏电闭锁保护装置动作，将控制开关或磁力启动器闭锁，使之不能送电。漏电闭锁只能监视在断电状态下的供电线路，当主回路带电工作时，他便退出工作，由于漏电闭锁保护能使有故障的供电回路不投入工作，减少外露火花的机会，提高了安全性。6、附加直流电源方式的漏电保护电路由整流桥、灵敏继电器、零序电抗器、三相电抗器及千欧表组成。检测直流电源由三相电抗器中性柱上的副绕组提供低压交流电，整流电源的负极经灵敏继电器、零序电抗器、三相电抗器接至三相电网。电源的正极经千欧表接地。检测直流通过对地电阻构成回路，接地电容为隔直作用，其电容量一般选得足够大，对交流阻抗近似为零。其作用一是连
13、续监视电网的绝缘水平，通过欧姆表显示，当电网绝缘降低到某一最小允许值时，继电器动作使低压电源总开关跳闸，另一方面当电网发生人身触电或一相接地故障时，继电器动作，切断电源，并利用零序电抗器提供的感性电流补偿流过人体或接地点的电容电流。检漏继电器的作用是根据保证人身触电时的安全确定的。,九、过流保护,1、分类：包括短路保护、过载保护、断相保护。实现手段上分为熔断器、过流继电器、数字保护等多种形式。2、常用熔断器：RM1、RM10、RTO、RL1、RLS等多种系列，用作电气线路和设备的短路保护。RM1和RM10系列为无填料封闭管式熔断器，内装变截面芯片熔体，以提高熔断器的保护性能，其中RM1系列熔断
14、器为RM10所代替。RTO为有填料封闭管式熔断器，熔体采用紫铜拨片的网状多跟并联形式，具有提高断流能力的变截面和增加实现的锡桥，使之获得良好的短路保护性能，管内充填石英砂，用以分断和冷却电弧，使其迅速熄灭，可获得限流效果。RL1系列为螺旋式熔断器，内部装有一组熔体和石英砂，常用于小容量低压开关设备中和控制回路中，并有熔断指示信号。3、热继电器：利用电流的热效应工作的过载继电器，用于保护电动机过载而损坏。由热元件（由双金属片及绕在外面的电阻丝组成）、常闭触头（动静触头组成）、传动机构（将双金属片的动作传到动触头）、复位按钮（用以使动作后的动触头复位）、调整电流装置（调整过载保护电流的大小）。常闭触头串联在具有接触器线圈的控制电路中，电动机过载时，主电路流过电流超过额定值，使双金属片过热，两金属片的热膨胀系数不同，通过双金属片的电流大于热继电器的整定电流时，双金属片弯曲推动顶杆，使动触头动作，切断控制电路。电动机断电后，双金属片散热冷却，经过一段时间，在弹簧的拉力下动触头复位，只有在热继电器的常闭触头复位后才能重新启动电动机，热继电器动作后可自动复位，也可手动复位。热继电器的工作电流在一定范围内调整称为整定，整定值按照被保护电动机的额定电流值选取，热继电器的额定电流是它允许长期通过的最大电流。,
