中国矿大版-矿山电工学课件-第一章 矿山供电系统和负荷

矿山电工学上页下页目录主要学习内容CH1矿山供电系统和负荷CH2矿山供电系统故障分析CH3矿井电网三大保护CH4矿山供电系统设备及选择CH5矿山电气设备的控制上页下页目录主要参考书1.矿山电工学唐轶等编中国矿业大学出版社2011.22.矿山电工学赖昌干等编煤炭工业出版社1991.113.工矿企业供电张学成等编煤炭工业出版社2005.5上页下页目录CH1矿山供电系统和负荷学习要求1.一般掌握：典型电力系统的组成及有关的基本概念、矿山供电系统中的电气设备额定电压的确定、矿山电力负荷及计算、矿用变压器的选择。2.熟练掌握：电力负荷分级及对供电系统的要求、供电系统的连接方式、矿山供电系统。上页下页目录第一节电力系统概述一电力系统二电力系统的额定电压三电力负荷对供电的基本要求及分级上页下页目录一、电力系统1.电力系统的概念：是由各种不同电压等级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。GT1T2W1W2W3L1电力网电力系统图1一个简单的电力系统上页下页目录典型电力系统图上页下页目录交流发电机(G)上页下页目录电力变压器(T)上页下页目录断路器(QF)上页下页目录隔离开关(QS)上页下页目录熔断器(FU)上页下页目录刀开关(QK)上页下页目录熔断式开关(Q)上页下页目录负荷开关(Q)上页下页目录电流互感器(TA)上页下页目录电压互感器(TV)上页下页目录阀型避雷器(F)上页下页目录电抗器(L)上页下页目录电容器(C)上页下页目录线路、母线(W)电缆及终端(X)上页下页目录2.电力系统的主要环节（1）（1）发电厂（站）：指将其他形式的能量转换成电能的场所。一般根据所使用的能源的不同，将电厂分为火力发电厂、水力发电站、核电站、潮汐电站、风力发电站等。上页下页目录2.电力系统的主要环节（2）（2）变电所：是汇集电能、变换电压的中间环节，它由各种电力变压器和配电设备组成。按用途分：升（降）压变电所、联络变电所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变电所等。按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终端变电所。按供电范围分：区域（一次）变电所、地区（二次）变电所。上页下页目录2.电力系统的主要环节（3）（3）电力网：是指在电力系统中，变电所与各种不同电压的电力线路组成的网。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。根据电压等级的不同，电力网可分为：低压电网：1.2kV及以下高压电网：3kV~330kV超高压电网：330kV~1000kV特高压电网：1000kV以上上页下页目录二、电力系统的额定电压（1）1.额定电压：是指发电机、变压器和电气设备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。2.额定电压等级：由国家规定的各种标准额定电压。作用：便于各种电力设备生产制造标准化和系列化。上页下页目录第一章直流单相交流三相交流受电设备供电设备受电设备供电设备受电设备供电设备1.51.522336666121212122424242436363636363642424242484860607272100100100100110115127133127133220230220230220/380230/400400*440400*460380/660400/690800*800*1000*1000*11401200上页下页目录受电设备与系统额定电压供电设备额定电压（发电机）设备最高电压33.1566.36.91010.511.53540.56069110126220252330363500550750--上页下页目录二、电力系统的额定电压（2）电气设备额定电压的确定我国国家标准规定：一般供电设备的额定电压应高出系统和用电设备的额定电压的5％，用以补偿正常负荷时线路上的电压损失，使设备获得近似额定的电压。受电设备的额定电压与系统额定电压相对应。上页下页目录二、电力系统的额定电压（2）-5%+5%GT1WL1T2Ld电力网中的电压变化示意图上页下页目录3.电气设备额定电压的确定(1)确定电气设备额定电压的一般规律：A.发电机：额定电压VGN=1.05×系统额定电压（VN）B.变压器：受电侧额定电压VTN1①与发电机相连时，VTN1=VGN②与线路（系统）相连时，VTN1=VN上页下页目录3.电气设备额定电压的确定(2)B.变压器输出侧额定电压VTN2①与35kV及以上线路相连VTN2=1.1×VN②与35kV以下线路相连，但变压器的短路电压百分比VS%7.5%，或连接长线路时VTN2=1.1×VN③其他情况VTN2=1.05×VN上页下页目录3.电气设备额定电压的确定(3)C.系统额定电压与设备额定电压系统VN=用电设备VN系统额定电压和设备额定电压值根据表1---2、1---3确定．下面举例说明电力系统中电气设备额定电压的确定方法.上页下页目录请根据下面系统图已知参数确定各电气元件的额定电压.6kV110kV380V35kV10kV330kVGT1T2T3T46.3kV6.3/363/121kV110/10.5kV330/38.5kV6/0.4kV上页下页目录4.煤矿常用电压等级及应用范围36V及以下：井下电气设备控制及局部照明127V：井下照明及手持式电钻220V：矿井地面照明250V(DC)：电机车380V：小型矿井井下使用500V(DC)：井下电机车660V：井下低压动力750V(DC)：露天煤矿工业电机车1140V：井下综采动力1500V(DC)：露天煤矿工业电机车6kV:井上、下高压电机及配电电压10kV：特大型矿井井上、下高压电机及配电电压35、60、110kV：矿区受电电压或配电电压上页下页目录三、电力负荷对供电的基本要求及分级供电系统是煤矿生产的主要环节。它由各种电气设备及配电线路按一定接线方式组成。供电系统的作用就是从电力系统获取高压电能，通过变换、分配、输送将电能安全、可靠地送到各种不同的动力设备上，以满足煤矿现代化生产的要求。上页下页目录（一）、电力负荷对供电的基本要求1）保证供电的安全性；2）保证供电的可靠性；3）保证电能的良好质量；4）保证供电系统的技术经济合理。上页下页目录1）供电的安全性安全性：*指在电能的供应、分配和使用中不应发生人身触电伤亡事故和设备毁坏事故。人身触电伤亡：触电保护、架线选择等设备毁坏：继电保护、结线方式、接地保护等对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊环境，为确保供电安全，还必须采取防触电、防潮、防爆、抗磨损等措施，正确选择设备、确定供电系统方案，并加强保护措施，经常进行检修。上页下页目录2）供电的可靠性可靠性：指应满足用电户对供电的连续性要求。即供电的不间断性。煤矿供电（尤其是井下）绝对可靠，即无论在任何情况下，都必须保证能提供一部分电能，保证人身与设备不受危害。电力负荷是决定电力系统规划、设计、运行及发电、送电、变电布局的主要依据，按用户的重要性和中断供电对人身安全或在经济等方面所造成的损失和影响程度分为三级。上页下页目录电力负荷分级及对供电结线的要求电力负荷的分级：根据不同负荷对供电可靠性的要求分三级。一级负荷：采用两个独立电源的双回路）供电。二级负荷：采用两回线路供电。三级负荷：不属于一、二级负荷的所有用电设备，对供电无特殊要求，一般采用单一回路供电。上页下页目录1）、一级负荷对突然中断供电将造成生命危害、导致重大设备破坏且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报废，给国民经济造成重大损失的负荷为一级负荷。如矿井的通风、排水、提升（载人）等负荷。对属于一级负荷的设备，为使其可靠运行，必须采用完全备用系统供电，即采用两个独立电源的双回路供电。独立电源：指不受其他电源故障影响或干扰的电源。如分段母线的电源来自不同发电机，且其输变配各环节为分列运行的。或母线之间无联系，或有联系，但当其中一个故障时其联系会自动断开，不影响其他供电的。上页下页目录2）、二级负荷指突然中断供电时将造成大量减产，产生大量废品，大量原材料报废，使工业企业内部交通生产停顿的负荷为二级负荷。如矿井的地面空压机、提升运输运设备、井底车场的整流设备等。上页下页目录3）、三级负荷凡中断供电不会在经济上或其他方面造成较大影响者，为三级负荷。负荷有：机械修理厂、生活福利设施等。此类负荷一般对供电可靠性无特殊要求，不需要备用电源和设备,一般采用无备用系统结线方式。上页下页目录3）保证电能的良好质量电能质量：*主要指满足用电户对电压和频率质量的要求，也包括电压波形。即要求电压幅值和频率保持在一定允许范围内，并使波形畸变不超过允许值。电压幅值允许变化范围：线路额定电压电压允许变化范围35kV及以上±5%VN10kV及以下±7%VN低压照明+5%VN～－10%VN上页下页目录3）保证良好的电能质量频率变化范围一般为50±0.2Hz电压和频率超出允许范围的危害：影响电力系统的稳定运行，设备运行及出力恶化，生产质量受到较大影响。波形畸变：交流电压波形畸变，表示电网含有高次谐波，谐波含量过高，会使继电保护、自动装置、计算机等不能正常工作，所以一般波形畸变不允许超过5%。上页下页目录4）技术经济合理技术经济合理：*指供电系统在满足用电户对用电的安全性、可靠性、电能质量要求的前提下，供电系统的投资要尽量少、运行费用尽量低。包括使供电系统建设成本降低、提高设备运行效率，降低损耗，使系统有较好的运行效益。应该在满足用电负荷对供电的前3个技术要求的条件下尽量使供电系统设计技术经济合理。上页下页目录第二节矿山供电系统一、供电系统接线方式二、矿井供电系统三、矿井各级变电所及配电点上页下页目录一、供电系统结线方式（1）1.基本概念供电系统结线：是指由各种电气设备及其联接线构成的电路，其功能是汇集和分配电能。结线方式按布置方式分：放射式、干线式、环式、双电源（独立）供电式按运行方式分：开式网络、闭式网络按可靠性分：无备用网络、有备用网络上页下页目录（一）、供电电源系统结线1）放射式（1）单回放射式：是在上一级降压站（变电所）的馈出母线上引出多条回路，直接向下级降压站（变电所）或用电设备供电。各条引出线之间无联系，其沿线不分支接其他负荷。系统简单、运行维护方便；缺点是使用的开关、线路多，供电可靠性差。WBQFT下级降压站2用电设备1用电设备3下级降压站2QFT下级降压站（变电所）1降压站（变电所）上页下页目录（2）双回路放射式单电源双回路：从一段母线上并列引出两回线路，每回线路有单独的开关控制。适用二级负荷。供电可靠性高，运行可采用并列运行，也可一路运行一路备用，运行灵活。WBQFT下级降压站2用电设备3QFT下级降压站（变电所）1降压站（变电所）WBWBT1T2QF上页下页目录（2）双回路放射式双电源双回路：是在上级变电所设置2套电源,分别接在不同的母线上，向下级变电站或用电设备供电。当任一路电源或线路发生故障时，可通过另一路电源或线路向负载供电。由于这种接线从电源到负载都是双套设备投入工作，并且互为备用，所以供电可靠性高，适用于容量较大的一、二级负荷。但所用设备多、用线长、投资大，若负荷不大时将造成有色金属材料的浪费。上页下页目录（2）双回路放射式WBQF下级降压站2用电设备QFT下级降压站（变电所）1降压站（变电所）WBWBT1T2QFTT电源1用电设备下级降压站2电源2QF上页下页目录2、干线式供电直接联络式：从一路高压配电干线上直接引出分支线向用户供电，分支线一般不超过5，且配电变压器容量不超过3000kVA。一般适用于架空线上对三级负荷分散用户供电，也可用于井下电缆线路对多台顺槽输送机供电。优点：回路少，高压配电装置数量减少、造价低。缺点：当公用干线故障全部断电，可靠性较差。上页下页目录（1）直接树干式接线方式WBQFT变电所用户1用户2用户3用电设备用电设备上页下页目录（2）串联型树干式接线为提高干式接线的可靠性，各用户采用进、出线均装隔离开关的方式引接分支线，形成串联型树干式接线，也称为链串型树干式接线。这种接线又分为单回路树干式和双回路树