矿山电工学2.ppt

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两个基本概念：

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，表现为电路中的一个节点，起集中和分配电能的作用。

第二节、矿山供电第二节、矿山供电系统系统1）放射式放射式一、供电系统接线方式一、供电系统接线方式

（1）单回放射式。

它适于向三级成二级小负荷或某些专用设备供电。

这种结线方式的优点是：

系统简单、运行维护方便。

缺点是：

使用的开关、线路多，供电可靠性较差。

1.系统或网络结构的基本方式系统或网络结构的基本方式单回放射式结线

（2）单电源双回路。

从一段母线上并列引出两回线路，且每回均由单独的开关控制。

这种结线适用二级负荷。

例如在由一路电源供电的来区变电所中，它的两台变压器低压侧采用分段母线。

正常情况下分列运行，当一台变压器维修或出现故障时，接通母线联络开关，由另一台保证采区的重要负荷供电，或维持必要的生产设备供电。

（3）双电源双回路。

它适于较大容量或一级负荷。

从两段母线上各引出一回线路对用户供电。

与单回路放射式相比，由于双回路放射式具有两个独立可控的回路，故其可靠性较高。

此外，这种结线与单回路放射式相比有较好的灵活性，它既可采用双回路同时运行的方式，使线路上的功率、电压损失减小，又可采用一回工作另一回备用的远行方式，使两回互为备用。

2.干线式干线式直接连接的结线方式是从一路高压配电干线上直接引出分支线向用户供电，其分支线一般不超过5个，且配电变压器容量不宜超过3000kVA。

它一般适用于架空线上对三级负荷分散用户配电，也适用于井下电细线路对多台丁作面巷道输送机的供电。

与放射式结线相比，直接连接干线式具有回路少、能使高压配电装置数量减少、造价低等优点。

但是，当公用的干线发生故障时，全部干线上的负荷供电均中断，故其可靠性差。

贯穿连接式结线方式的各用户变电所呈串接形式。

由于在连接各用户干线的进出两端均采用了隔离开关，故有可能减少因一段干线故障而引起的停电范围。

直接连接与贯穿连接干线式接线a）直接连接式;b）贯穿连接式3.环状式环状式线路将电能从两段母线或同一电源引山，经过不同路径，由不同方向和地点，引入矿山地面变电所或某负荷点。

此种结线方式适用于电源对矿区用户的相对位置居中或较远，而用户间距较近，且负荷相差不很悬殊的供电情况。

特别是适用于当初期建设的送电线路相交电所容量不足时，需在其他位置新建变电所的情况。

2.矿山各级变电所常用结线方式矿山各级变电所常用结线方式矿山各级变电所主接线分单母线、桥式、双母线、线路变压器组四种，主要介绍前两种。

1）单母线结线

（1）单母线不分段

（2）单母线分段2）桥式结线

（1）外桥结线

（2）内桥结线（3）全桥结线

（1）单母线不分段单母线接线优点：

结构简单、清晰；设备少，投资小；运行操作方便且有利于扩建。

单母线接线缺点：

母线或母线隔离开关检修时，连接在母线上的所有回路都将停电。

当母线或母线隔离开关上发生短路故障或断路器靠母线侧绝缘套管损坏时，所有断路器都将自动断开。

检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。

（2）单母线分段为了克服单母线不分段结线工作可靠性和灵活性差的缺点，可根据电源的数目、功率、电网的结线情况，将母线分成若干段。

通常每段接一或两个电源，其引出线分别接到各段上，并使各段引出线电能分配尽量与电源功率相平衡。

特点：

可靠性高，两个电源，两台变压器。

特点：

可靠性高，两个电源，两台变压器。

实质上是用一条由断路器和隔离开关组成、横连跨接的实质上是用一条由断路器和隔离开关组成、横连跨接的“桥桥”，将两个，将两个“线路变压器组线路变压器组”高压侧连接起来的结线方高压侧连接起来的结线方式。

式。

（1）外桥结线：

接线、优缺点及适用对象，图7a。

（2）内桥结线：

接线、优缺点及适用对象，图7b。

（3）全桥结线：

接线、优缺点及适用对象，图7c2）桥式结线桥式结线外桥结线的使用范围：

外桥结线的使用范围：

供电线路较短，线路切换少的变电所。

由于某种原因（如负荷变化）要经常切换变压器的变电所。

有稳定穿越功率的变电所处于环网中的变电所向一、二级负荷供电的情况

（1）外桥结线：

接线、优缺点及适用对象，图7a。

内桥结线的使用范围：

内桥结线的使用范围：

电源线路较长（线路故障概率较大的变电所。

不需经常切换变压器且负荷稳定的变电所。

没有穿越功率的变电所处于电网终端的变电所向一、二级负荷供电的情况

（2）内桥结线：

接线、优缺点及适用对象，图7b。

全桥结线：

全桥结线：

内桥结线当变压器发生故障时，线路将短时停止工作；外桥结线时当线路发生故障时，变压器将短时停止工作。

以上两种情况均不能避免用操作容量较小的隔离开关切断空载电路。

应用全桥电路可以避免。

总结：

总结：

全桥结线操作方便、运行灵活，但它会使站地面积加大，投资增高。

（3）全桥结线：

接线、优缺点及适用对象，图7c（4）方案选择应就技术、经济指标进行综合比较，从中选取合理的主结线系统。

对于双回高压电网上的中途变电所一般可选单母线分段结线方案。

图18，P14对于双回高压电网上的终端变电所，可采用内桥（当电源线路较长，需要经常操作时）或外桥结线（当变电所负荷变化较大，需要经常切换电源变压器时）。

对于环网上的变电所，为了减少环形电网的解环次数，且尽量减少环内断路器的数目，以采用外桥结线为宜。

对于单回开式电网上的终端变电所，可采用如图19所示的“线路变压器组”结线方式。

有三种形式：

a、用隔离开关作为进线开关：

适用线路短，变压器容量小的情况。

b、用熔断器作为进线开关：

适用线路长，容量小。

如：

农村、小型企业。

c、用隔离开关、断路器作为进线开关：

适用线路长，容量大。

如：

大、中型煤矿企业。

a.配电开关的种类：

隔离开关、熔断器和断路器。

b.隔离开关布置及适应对象：

负荷开关+熔断器：

适用于容量小不重要的用户；隔离开关断路器：

适用于容量大比较重要的用户，单回路；隔离开关断路器隔离开关：

容量大的重要用户，双回路。

补充知识补充知识二、供电系统矿井供电方式取决于矿区范围、矿层埋藏深井、井下涌水量大小、井型大小、采煤方法、机械化程度等因素，典型的矿井供电系统主要有深井、浅井、平硐三种类型。

主要讲解深井供电系统。

1.深井供电系统对于矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井，多采用110所示的供电系统。

1、深井供电系统A、特点：

设立中央变电所。

B、决定因素：

煤层深，井下负荷大、涌水量大等。

如平煤各生产矿。

C、组成：

地面变电所、井下中央变电所和采区变电所。

D、供电回路数：

两路或两路以上。

2、浅井供电系统、浅井供电系统对于矿层埋藏不深（距地表10200m内）的情况，出于经济和运行方便的考虑，井下电力设备多为低压，此时可采用由地面变电所通过井筒、钻孔或辅助风井将低压（局部高压）电能送至井下的浅井供电系统。

如图111根据不同情况，浅井供电系统可作如下安排：

根据不同情况，浅井供电系统可作如下安排：

（1）对于采区距井底车场较远（超过2km）、井下负荷小、涌水量不大的矿井，可先经架空线路，将610kV高压电能由地面变电所送至与采区位置相应的地面变电亭（或移动变电亭）；经该亭降压至380V或660V后，再借沿钻孔敷设的低压电缆，向井下采区变电所供电。

此时，对井底车场的低压用电，可直接由地面变电所的低压母线提供。

对于短期内并不计划进行深部开采的矿井，也可采用浅并供电系统。

（2）当采区负荷小而井底车场负荷大时，对井底车场的供电，可借沿井筒敷设的高压下井电缆提供；而对采区的供电，则可借沿钻孔套管敷设的低压下井电缆提供。

（3）对于采区巷道很长、负荷又大，有时不能靠由地面变电亭送低压电至采区和工作面，保证正常电压的情况，可先经高压架空线路，将电能送至与采区地面位置相应的配电点，井借经钻孔敷设的高压电缆，向井下采区变电所供电，然后再由该变电所降压向工作面提供低压电能。

3平硐开采的供电系统平硐开采的供电系统当矿层埋藏较浅（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，此时往往在盲井口附近设立一个地面变（配）电所，其各道（段），是否设置井下个央变（配）电所，需视具体情况而定。

综上所述可知综上所述可知，作为浅井与深井供电方式的主要，作为浅井与深井供电方式的主要不同点不同点是是用用前者小的井底车场配电所代替后者中的井下中央变电所，并由前者小的井底车场配电所代替后者中的井下中央变电所，并由井底车场配电所直接向附近的用电设备供电。

井底车场配电所直接向附近的用电设备供电。

（1）采用钻孔敷设电缆的优点是：

采用钻孔敷设电缆的优点是：

将由矿井地面变电所至采区变电所的电缆线路换成可靠的将由矿井地面变电所至采区变电所的电缆线路换成可靠的架空线路，节约了有色金属和投资。

架空线路，节约了有色金属和投资。

井下巷道中没有高压电缆，使人员和设备更加安全。

井下巷道中没有高压电缆，使人员和设备更加安全。

减少了井下变电所硐室的开拓量。

减少了井下变电所硐室的开拓量。

在有瓦斯、煤尘爆炸危险的采区中，由于将变电亭设在地在有瓦斯、煤尘爆炸危险的采区中，由于将变电亭设在地面，就使防爆高压配电箱和矿用变压器的用量达到了最低限度。

面，就使防爆高压配电箱和矿用变压器的用量达到了最低限度。

（2）钻井敷设电缆的缺点是：

钻井敷设电缆的缺点是：

需要进行钻孔、下套管工作，且套管不能回收。

需要进行钻孔、下套管工作，且套管不能回收。

需要架设高压架空线、修建变电亭。

需要架设高压架空线、修建变电亭。

冬季施工和维护团难。

冬季施工和维护团难。

三、矿井各级变电所及配电点

（一）矿井地面变电所

（一）矿井地面变电所1.位置选择原则位置选择原则矿山地面变电所是矿山供电的枢纽，它担负着向井上、井下、变、配电的任务。

选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。

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。

出变电所留有走廊。

（3）尽量不设在空气污秽的地区尽量不设在空气污秽的地区（否则需采取防污措施否则需采取防污措施），应，应将其设在常年主导风向上风侧，以避开污染源。

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。

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险区；不应不应设在采矿场爆破危险区和炸药库爆炸危险区；不应设在稳定的排废场内，井与之有适当的安全距离；变电所的设在稳定的排废场内，井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执距铁路的距离生产建筑物和构筑物与运输繁忙的标准执距铁路的距离一般不小于一般不小于40m。

（6）交通方便，利于变、配电设备的运输。

交通方便，利于变、配电设备的运输。

（7）应有扩展的余地。

应有扩展的余地。

2.地面变电所的布置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。

所谓配电装置所谓配电装置，是指用来接受和分配电能的、在电气上有联系的一些元部件和设备的总称，主要包括开关设备、保护与测量电器、连接母线及其他辅助设备等。

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，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