矿山电工学第一章矿山供电系统与电气设备1、概述一、基本概念：1、矿山供电——矿山所需电能的供应和分配问题。

任务：如何安全可靠的将电能运送到用户手中。

为什么要用电能作为主要力：易转换、运输和分配方便、控制和测量简单、成本低2、电力系统——电能由各种形式的发电厂产生，经过输送、变换和分配，到达分散的电能用户，这些生产——变换——传输——分配——消费的环节,组成的一个有机整体，叫做电力系统。

（为什么建立大型电力系统？有利于一次能源（煤油）的利用、减小电能损耗，降低发电成本、保证了供电质量（电压、频率）、提高了供电的可靠性、有利于今后的发展）3、发电厂：是将一次能源转换为电能的工厂。

4、变、配电所：变电所是<汇集电能、变换电压、分配电能>的中间环节，它由各种电力变压器和配电设备组成。

<不含电力变压器>的变电所称为配电所。

(作用、区别、分类)二、电力系统的额定电压：1、用电设备额定电压：能使用电设备正常运行并获得最佳经济效果的电压。

2、具体规定：见下图1、用电设备（受电设备）与同级电网的额定电压相同；2、发电机（供电设备）高于同级电网的额定电压5%；3、电力变压器（有几种）：⑴一次线圈（有两种情况） a、当变压器一次直接与发电机相连时，如图所示，T1，其额定电压与发电机相同，即高于同级电网额定电压的 5%。

b、当变压器一次与线路相连时，如图所示T2，其额定电压与同级电网的额定电压相同。

⑵二次线路（也有两种情况） a、当二次与输电线路相连时（一般为高压6KV以上），一要考虑变压器内部损耗 5%，同时又要考虑线路上损耗5%，所以其电压要比同级电网的额定电压高10%，如图T1所示。

b、当二次与用电设备相连时（一般为低压），则其电压高出同级电网的额定电压5%，如图T2所示。

例题:P79 30三、电力负荷及对供电的要求： 1、电力负荷： 是指设备或线路正常运行时消耗和损耗的功率之和。

2、电力负荷的分级： ⑴ 一级负荷：当中断供电时，将造成人身伤亡者，或在政治、经济上造成重大损失者，为一级负荷。

⑵ 二级负荷：当中断供电时，将在政治、经济上造成较大损失者，为二级负荷。

⑶ 三级负荷：除一、二级负荷外，均为三级负荷。

3、对电力负荷的供电要求： ⑴ 一级：双电源双回路； ⑵ 二级：双回路或专用线； ⑶ 三级：无要求。

4、电力负荷的计算(补充) 式中： Pca 、Qca 、Sca ——该用电设备组的有功、无功，视在功率计算负荷。

∑PN ——该用电设备组的设备总额定容量KW VN ——额定电压V tanj ——功率因数角的正切值，可查表得（表6-2 ）p263 Ica ——该用电设备组的计算负荷电流A （工作电流） Kd ——需用系数，由表查得（表6-2 ）p2635、例题：某机修车间380V 线路上，有车床电机20台共计50kW ；通风机 2台共计3kW ；电炉1台2kW知：车床Kd=0.2，cos φ=0.5，tan φ=1.73通风机Kd=0.8，cos φ=0.8，tan φ=0.75； 电炉Kd=0.7，cos φ=1，tan φ=0； 解：各组计算负荷：车床组 风机组 电炉组 总计算负荷：Sca 用来选择变压器 Ica 选择开关、电缆对供电系统的基本要求1安全性2可靠性3、优质性 4、经济性97.0K 95.0K q =∑=∑，p var 3.1773.110tan 10502.0k P Q kWP K P ca ca N d ca =⨯=Φ⨯==⨯=⨯=∑var8.175.04.2tan 4.238.0k P Q kW P K P ca ca N d ca =⨯=Φ⨯==⨯=⨯=∑var004.1tan 4.127.0k P Q kW P K P ca ca N d ca =⨯=Φ⨯==⨯=⨯=∑()()A V S I kVA Q P S k Q K Q kW P KP N ca ca ca ca ca ca q ca ca p ca 5.3438.037.2237.225.181.13var 5.1808.13.1797.01.134.14.21095.02222=⨯=⨯==+=+==++⨯=⨯∑==++⨯=⨯∑=∑∑2矿山供电系统一、供电的基本路径: 所谓基本路径是指电能从发电机到电动机(用户)所经过的最少环节和最少设备。

二、供电系统结线方式: 1、供电系统结线：指由各种电气设备及其联结线根据一定的方法所构成的供电线路，其功能是汇集和分配电能。

2、母线 3、供电系统的基本结线方式有：* 放射式三种（单回放射式、单电源双回路放射式、双电源双回路放射式）* 干线式两种（直接连接、贯穿连接）* 环状式(特点和用途：枢纽变电站) 4、各级变电所常用结线方式：有：* 母线式（单母线不分段、单母线分段、双母线） * 桥式（内桥式、外桥式、全桥式）* 线路-变压器组式(特点和用途)三、矿山供电系统图分析：（深井、浅井、平峒三种） 1、深井供电系统：对于矿层埋藏深（200m以上）、生产能力大的矿井，多采用2、浅井供电系统：对于矿层埋藏不深（100-200m），多采用钻孔将电能送至井下3、平峒开采的供电系统：矿层浅（＜100m），往往采用该供电系统，其他方面同浅井供电。

特点：所有的变（配）电所都在地面，无高压下井。

四、矿井各级变电所及配电点位置选择：※1、矿井地面变电所：⑴靠近负荷中心（电压损失少）；⑵进出线方便（四周有开阔地）；⑶避开污染源；⑷适宜的地质条件（顶底极条件、通风条件、滑坡、采空区、交通方便）⑸避开危险区（炸药库、爆破区、多雷区）； (6)应有发展的余地（矿山的发展）。

※2、井下中央变（配）电所⑴靠近负荷中心；⑵供电电缆便于引入；⑶通风要好（防火）⑷顶底板条件要好⑸考虑电机的供电距离（采煤机表 1-6 )P25； (6) 发展余地。

※3、采区变电所：（有两种方式）即：采区变电所→工作面配电点。

随着机械化大量出现，供电容量大大增加，通常采用：采区配电所→移动变电站→工作面配电点供电方式。

⑴位于负荷中心；⑵采区变电所的位置一般不变；⑶设在地质条件好的地点(顶底板、淋水)；⑷通风、运输方便；⑸考虑大容量电机的最大供电距离（采煤机表1-6 ）。

3 高压开关与设备：一、电弧:（增补内容）（一）什么是电弧？介质被击穿导电而形成的亮度强、温度高的弧光，这一弧光称电弧。

（二）电弧的产生与维持：触头分离→温度↑（热游离）→强电场发射→e↑（运动）碰撞游离→发弧→温度→热游离→电弧维持（三）电弧的熄灭条件：电弧熄灭的条件是：去游离率＞游离率（四）电弧的危害： 1、伤人； 2、损坏设备； 3、延长故障时间。

（五）灭弧方法：(目前常用) 1、速拉灭弧法： 2、冷却灭弧法：3、吹弧灭弧法： 4、长弧切短灭弧法： 5、粗弧分细灭弧法： 6、狭沟灭弧法： 7、真空灭弧法：8、惰性气体灭弧法等。

二、高压熔断器: 是一种当电流超过规定值时（故障电流），使其熔体发热熔化,从而断开电路的保护电器，并对电路及电路中的设备进行保护，该元件称为熔断器。

按其结构和动作原理分：限流式和跌落式两种。

（一）限流式熔断器（户内）： 1、结构：主要由熔体（丝）、磁管、石英砂和附件组成。

RN1的熔体上焊有小锡球，RN3的熔体采用的是变截面熔片。

2、工作原理：该熔断器同时采用几种灭弧方式（粗分细、长切短、狭沟），故是一种灭弧能力很强的熔断器，能在短路电流未达冲击值（即短路后不到半个周期0.01秒）即能完全熄灭电弧，使线路和设备不受冲击电流的影响，因此，称为“限流”式熔断器。

（二）RW4系列跌落式熔断器三、高压隔离开关：高压隔离开关主要用来隔离高压电源，有明显可见的断电间隙，以保证其它电器设备的安全检修。

它没有专门的灭弧装置，所以不能带负荷操作,更不能故障时跳闸。

按安装地点分为户内或户外式两种。

四、高压负荷开关：高压负荷开关就是在隔离开关上加装一个简单的灭弧装置。

用在高压电路中通断负荷电流，也能在过负荷时，自动跳闸，但不能开断短路电流，这时只能借助高压熔断器来断开短路电流。

五、高压断路器1、用途：用在高压电路中通断负荷电流，并在严重过负荷和短路时自动跳闸，故能切断过负荷电流和短路电流。

2、分类：按采用的灭弧介质分：多油、少油、六氟化硫、真空。

目前使用最广的是真空断路器。

⑴多油：这是一种用油兼作灭弧、绝缘介质的断路器。

特点是箱内充油较多。

⑵少油：少油断路器充油较少，油只作熄弧介质用，载流部分的绝缘是靠空气和瓷瓶实现的，是柜架、传动部分、油箱三个主要部分组成，油箱内装有灭弧装置。

⑶真空：是采用高真空作灭弧介质的一种新型的开断交流电路的断电器，其核心部件是真空灭弧室。

特点：动作快、灭弧时间短，适于频繁操作，但造价高，能引起过电压。

⑷ SF6：是利用六氟化硫气体作灭弧介质的一种断路器。

六氟化硫是一种化学性能非常稳定的惰性气体，具有良好的绝缘、灭弧性能。

六、高压开关柜： 1、定义：是将高压开关及二次设备，按一定的接线方案组合起来，并封装到某种金属柜体内的一种高压成套配电装置 2、组成：母线、高压开关（断路器、隔离开关）、互感器、计量仪表、保护装置、信号系统、操作机构等组成。

3、分类：按柜体不同可分为：普通型、一般矿用型、隔爆型三种。

对于任何一种高压开关柜应具有“五防”功能：* 防止误分、合断路器；* 防止带负荷分、合隔离开关* 防止带电挂接地线 * 防止带地接线合隔离开关* 防止人员误入带电间隔。

4 低压配电开关1.几种隔爆型自动馈电开关： DW80系列、BKD1-400Z/660Z（F）型、BLZ□-630E（D）系列；2.几种小型隔爆型手动开关： QSS81系列、CH-15（16）型；一、简单介绍几种低压馈电开关：（一）DW80系列 1、用途：井下，总开关、分支总开关； 2、型号：D-断、 W-万、 8-防爆、 0-设计序号、 200-额定电压、F-分励器； 3、结构：隔爆外壳、三极自动空气断路器，这种开关在结构上的几个特点：⑴机械闭锁：外盖和手柄上有圆孔，通过闭锁螺丝来实现；⑵主触点的分层：份上、下两层，为保护主触头；⑶灭弧是采用灭弧栅。

（目前以真空化）（二）BKD1-400Z/660Z（F）型矿用隔爆真空馈电开关 1、用途：井下，总开关、分支开关。

2、型号： BKD--隔爆矿用低压开关， Z--真空， 400A—额定电流， 660V —额定电压， Z--总开关， F--分支开关，1—设计序号。

3、结构：如图 所示P42 ，隔爆外壳、真空低压开关QF 4、保护：三段保护（速断保护、定时速断保护、过负荷速断保护）、（过载、过流、短路）均有反时限特性、漏电保护、漏电闭锁、失压保护、 5、灭弧：真空灭弧法。