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1、煤矿电工学,主编 王红俭 王会森,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,煤炭工业出版社,煤矿电工学,主编 王红俭 王会森,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,煤炭工业出版社,煤矿电工学,第一章 矿井供电系统,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,煤炭工业出版社,2019/5/22,4,第一章 矿井供电系统,第一节 矿井供电概述 第二节 矿井供电系统 第三节 井下变电所,第一章 矿井供电系统,第一节 矿井供电概述,2019/5/22,6,第一节 矿井供电概述,一、煤矿供电的基本要求 二、电力负荷分类 三、供电电压等级 四、煤矿供电电源,2019/5/22,7,一 煤矿供电的基本要求,可靠-保证
2、供电不中断。措施：采用备用电源 安全-保证人身、设备、矿井安全。措施：严格遵守煤矿安全规程及有关规章制度。 质好-保证供电频率、电压稳定。电压允许偏移5%。措施：合理选择变压器、输电线截面。 经济-投资、运行、维护等费用尽可能省。措施：合理选择供电系统及节能质好价廉设备。,2019/5/22,8,二 电力负荷分类,1一类负荷-凡停电会造成人身伤亡或重大经济损失者。要求：供电绝对可靠。采用备用电源。 2二类负荷-凡停电造成较大经济损失者。要求：供电相对可靠。采用专线供电。 3三类负荷-凡停电不会造成直接经济损失者。要求：供电经济。可公用一条线路供电。,2019/5/22,9,三 供电电压等级,
3、电压等级的确定-依据供电功率的大小及供电距离的远近而定。供电功率越大、距离越远，供电电压等级越高。 额定电压等级-为方便不同距离和不同功率的输电及用电。国家规定了标准的电压等级。,2019/5/22,10,国家规定的电压等级,用电设备和电网、变压器原边的额定电压： 直流电压 110v;220v;440v.为倍数关系。 三相交流电压 低压（1200v）为3倍关系。 如127v;220v;380v;660v;1140v. 三相高压3kv;6kv;10kv;35kv;63kv;110kv;220kv 发电机和变压器副边的三相交流额定电压： 供电距离较短 为用电设备额定电压的1.05倍。 如220v电
4、网的发电机电压为230v。 供电距离较长 为用电设备额定电压的1.1倍。 如10kv电网的变压器电压为11kv。,2019/5/22,11,煤矿常用的电压等级,交流： 127v -井下照明、煤电钻用电电压； 220v-地面照明、单相电路用电电压； 380v-地面低压、小型矿井下低压动力； 660v-中型矿井下低压动力； 1140v-大型矿井下综采低压动力； 3.3kv-特大型矿井综采高压动力； 6kv-地面高压动力、下井电压； 35kv-煤矿电源进线电压 直流： 110（220）v-操作电压； 250（550）v-井下架线电机车。,2019/5/22,12,四 煤矿供电电源,煤矿用电一般来自电
5、力系统。 只有没有电力系统的地区，方可采用地区发电厂或自建电厂。,2019/5/22,13,1.要求：可靠、安全、质好、经济。 2.供电负荷分为三类，为保证可靠，对一类和大型二类负荷需双电源供电，中小型二类负荷需专线供电。 3.供电电压等级依据供电功率及供电距离的大小而定。 4.煤矿供电电源来自电力系统。,本节小结,2019/5/22,14,思考题,1. 煤矿对供电有哪些基本要求？如何保证这些要求？ 2.电力负荷如何分类？煤矿企业哪些用户为一类负荷，应如何保证其供电可靠性？ 3.确定电压等级的原则是什么？简述煤矿常用的电压等级及其适用的场所。 4.什么是电力系统？发电厂并网的优点是什么？,第一
6、章 矿井供电系统,第二节 矿井供电系统,2019/5/22,16,第二节 矿井供电系统,一、深井供电系统 二、浅井供电系统,2019/5/22,17,第二节 矿井供电系统,由矿井的各级变电所、各电压等级的配电线路共同构成了矿井供电系统。 分深井供电系统 、浅井供电系统,2019/5/22,18,一 深井供电系统,当煤层埋藏较深、井下用电量较大时一般采用这种系统。 特征：由地面变电所、井下主变电所和采区变电所构成三级高压供电。,2019/5/22,19,二 浅井供电系统,当煤层埋藏较浅、井下用电量较小时一般采用这种系统。 特征：由地面变电所、井下配电所和采区配电所构成两级低压供电。,2019/5
7、/22,20,本节小结,系统电源,典型的矿山供电系统,深井供电系统,浅井供电系统,地面变电所,井下中央变电所,采区变电所,移动变电站,工作面配电点,地面变电所,地面变电亭,井底车场配电所,采区配电所,工作面配电点,电力系统,发电厂,升压变电所,降压变电所,输电线路,自备电厂,矿山供电系统组成,2019/5/22,21,思考题,1. 什么是电力系统？发电厂并网的优点是什么？ 2. 深井供电系统和浅井供电系统的特点是什么？各适用于什么条件？ 3. 浅井供电系统中当采区负荷较大或有高压用电设备时应如何供电？,第一章 矿井供电系统,第三节 井下变电所,2019/5/22,23,第三节 井下变电所,一、
8、井下主变电所 二、采区变电所 三、移动变电站 四、工作面配电点,2019/5/22,24,一、井下主变电所 （井下中央变电所）,1.井下主变电所位置的确定原则 2.井下主变电所的主接线 3.井下主变电所的硐室与设备布置,2019/5/22,25,1.井下主变电所位置的确定原则,1.尽量位于负荷中心，节省电缆并减少电能损耗电压损失。 2.电缆进出线和设备运输要方便，以便安装敷设电气设备。 3.变电所通风要良好，以便散热和降低瓦斯浓度。 4.变电所顶底板要坚固，无淋水，以防电气设备受损、受潮。 一般井下主变电所设置在井底车场附近，并与中央水泵房相邻。,2019/5/22,26,一般主变电所设置在井
9、底车场附近， 并与中央水泵房相邻。,图1-4 井下主变电所的位置示意图 -副井井筒 -主井井筒 -井下主变电所 -主水泵房 -井底车场巷道,2019/5/22,27,2019/5/22,28,2.井下主变电所的主接线,煤矿安全规程规定：对井下主变电所供 电的线路不得少于两回路，当任一回路停止供电 时，其余回路应能担负井下全部负荷的供电。 （主接线详见深井供电系统）,2019/5/22,29,3.井下主变电所的硐室与设备布置,井下主变电所的硐室布置应符合煤矿安 全规程中有关井下机电硐室的规定，满足 防火、防水和通风的要求。 设备布置应满足“两分开”“三留有”要 求。,2019/5/22,30,1
10、)井下主变电所硐室的防火,（1） 并装设向外开的防火铁门，铁门敞开时不得防碍巷道交通，铁门上应装有便于关严的通风孔以便于防火、灭火时隔绝通风。 （2）门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门的开闭，这样既能保证通风，又能防止闲杂人员进入主变电所。 （3）硐室应采用砌碹，从硐室出口的防火铁门起5m内的巷道，应砌碹或用不燃性材料支护。 （4）硐室内应有扑灭电气火灾的干式灭火器和砂箱。,2019/5/22,31,2)井下主变电所硐室的通风,为保证硐室的通风，当主变电所硐室长 度超过6m时，应在硐室两端各开设一个便 于通风的出口，保证硐室内的温度不能超过 附近巷道5。,2019/5/22,32,3)
11、井下主变电所硐室的防水,（1）为了防止井底车场或大巷向主变电所 和主排水泵房倒灌水，井下主变电所和主排 水泵房的地面应比其与井底车场连接处的底 板高出0.5m。 （2）硐室内不应有滴水现象。,2019/5/22,33,4)井下主变电所的设备布置,两分开： 变、配电设备分开布置 高、低压设备分开布置 三留有： 设备与墙、设备之间留有检修通道； 高压开关正面留有操作通道 ； 设备应按最大数量的20%留有备用位置 。,2019/5/22,34,图1-6 井下主变电所的设备布置图 1-高压配电箱 2-低压开关 3-矿用变压器,2019/5/22,35,井下中央变电所硐室布置,2019/5/22,36,
12、二、采区变电所,1.采区变电所位置的确定原则 2.采区变电所的主接线 3.采区变电所的硐室与设备布置,2019/5/22,37,1.采区变电所位置的确定原则,1.尽量位于负荷中心，节省电缆并减少电能损耗电压损失。但要减少硐室的搬迁。 2.电缆进出线和设备运输要方便，以便安装敷设电气设备。 3.变电所通风要良好，以便散热和降低瓦斯浓度。 4.变电所顶底板要坚固，无淋水，以防电气设备受损、受潮。 一般采区变电所设置在采区中部的两个斜巷之间的联络巷内。,2019/5/22,38,采区变电所硐室位置立体示意图,2019/5/22,39,回采工作面,掘进工作面,运输斜巷,轨道斜巷,材料平巷,运输平巷,联
13、络巷,采区变电所,采区变电所硐室位置平面示意图,2019/5/22,40,2.采区变电所的主接线,1)采区变电所的高压接线 单电源进线 双电源进线 2)采区变电所的低压接线,2019/5/22,41,2)采区变电所的高压接线 单电源进线,无高压出线且变压器不超过两台可不设电源进线开关。见图（a） 有高压出线，一般设电源进线开关和高压出线开关 。见图（b）,2019/5/22,42,2)采区变电所的高压接线 （2）双电源进线,一路供电、一路备用(带阴影的开关3为分断)，两路进线均设电源进线 开关，如出线及变压器台数较少时，母线可不分段。如图所示。,2019/5/22,43,2)采区变电所的高压接
14、线 （2）双电源进线,两回路同时供电，如下图所示。两路进线均设开关，且母线间设联 络开关，正常情况下联络开关打开，保持电源在分列运行状态，当一路电 源故障停电时，合上联络开关，由另一路电源保证对负荷的供电。,2019/5/22,44,向移动变电站供电的高压电缆一般由变电所内的高压配电开关配出， 如图所示。,2)采区变电所的高压接线 （2）双电源进线,2019/5/22,45,2)采区变电所的低压接线,（1）每台变压器的低压侧都装有一台配有漏电保护的自动馈电开关作为总开关； （2）每条低压配出线都设有自动馈电开关作为分开关，控制和保护配出线路，各变压器采用分列运行。 （3）照明所需要的127V电
15、压由照明变压器综合装置提供。,2019/5/22,46,3.采区变电所的硐室与设备布置,采区变电所的硐室与设备布置基本同井下主变电所，不同的是底板不需抬高，不需留有备用开关位置。高压设备与低压设备在两侧分布；也可将高、低压设备同侧布置，由变压器隔开。图1-10 为采区变电所设备布置,2019/5/22,47,采区变电所硐室布置,2019/5/22,48,三、移动变电所,1.移动变电所位置 2.移动变电所的主接线,2019/5/22,49,1.移动变电所位置的确定,移动变电站一般设置在工作面平巷，距工 作面100300米的位置。移动变电站的设置 原则是靠近负荷中心，同时考虑安全性和经 济性 。有
16、如下几种布置方式 ：,2019/5/22,50,移动变电所位置的几种布置方式,(1)设置在运输平巷（如图中1#移动变电站）。由于运输机的功率远大于调度绞车的功率，所以设置在运输平巷内可以靠近负荷中心。但是由于移动变电站需要敷设专用的轨道，因此需要加大巷道断面，增大巷道的开拓费用和维护费用。,2019/5/22,51,移动变电所位置的几种布置方式,(2)设在回风平巷（如图中2#移动变电站）。虽然远离运输机，但是可以利用调度绞车的轨道，而不需要专设轨道和增大巷道断面，在运输机有其他移动变电站供电的情况下可以考虑，然而为安全起见在专用回风平巷内不得设置移动变电站,2019/5/22,52,移动变电所
17、位置的几种布置方式,(3)设在下一个工作面的回风平巷与本工作面运输平巷的联络巷内（如图中3#移动变电站）。这样既能位于负荷中心又不需增大巷道断面，但是必须在采掘可以衔接情况下选用。,2019/5/22,53,移动变电所位置的几种布置方式,(4)设置在运输平巷入口处轨道上山与材料上山联络巷内（如图中4#移动变电站）。这样也不需要增大巷道断面，但是距离工作面较远，在供电质量满足要求的情况下方可选择。,2019/5/22,54,2.移动变电站的主接线,移动变电站是由矿用隔爆变压器及其高、低压开关组成。 可采用单电源或双电源进线，经高压负荷开关或高压断路器接到变压器一次侧，变压器二次侧经低压断路器配出
18、。,2019/5/22,55,四、工作面配电点,工作面配电点的任务是将采区变电所或移动变电站送来的1140V或660V电能分配到回采或掘进工作面的用电设备 。 1.工作面配电点的位置及设备布置 2.配电点开关的设置,2019/5/22,56,1.工作面配电点的位置及设备布置,回采工作面配电点一般设在距工作面50m70m处的巷道中； 掘进工作面配电点距掘进头80m100m。,2019/5/22,57,2.配电点开关的设置,工作面配电点设有控制工作面各种设备的磁力起动器以及电钻（照明）综合保护装置。 三台及其以上开关的配电点都需要设置自动馈电开关作为配电点的总开关，以便检修时断电。,2019/5/
19、22,58,井下各变电所确定原则：位于负荷中心；进出线方便；运输方便；通风良好；围岩坚固；无淋水。采区变电所还要减少搬迁。 移变：设在工作面平巷距工作面100300米。 配电点：距回采面5070米，距掘进80100米。 主结线：主变电所为单母线分段；采区变电所单电源时为单母线、双电源且出线较多时方为单母线分段。 硐室布置：“两防”“一通” 设备布置：“两分开”“三留有”（采区为“两留有”）,本节小结,2019/5/22,59,思考题,1.井下主变电所的位置一般定在何处？对其峒室有哪些要求？峒室内设备如何布置？ 2.采区变电所的位置一般设在何处？其峒室要求及峒室内的设备布置与主变电所有哪些不同？
20、 3.移动变电站可以设在何处？各有何利弊？ 4.工作面配电点设在何处？都有哪些设备？,2019/5/22,60,煤矿供电应满足安全、可靠、供电质量、供电经济要求 煤矿负荷分为三类：一类负荷及大型二类负荷采用双回路供电，中小型二类负荷采用专线供电 电压等级的高低，取决于供电路距离及供电功率的大小 深井供电系统特征：三级供电（地面、井下、采区变电所）高压下井。浅井供电系统特征：两级供电低压下井。 井下供电设备集中的地点主要有井下主变电所、采区变电所、移动变电站和工作面配电点。 综采工作面的供电采用移动变电站可使高压（6KV或10KV）深入到工作面平巷，并可随着工作面的移动而移动，低压侧采用较高的电压等级（1140V）而且随着负荷功率的增加而增大（可达3300V）。,本章小结,