第十一講 礦井供電教材

1、第十一講 礦井供電 本講主要內(nèi)容是礦井供電基礎(chǔ)、煤礦供電常用計(jì)算、煤礦供電常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案、礦井地面供電、井下供電、繼電保護(hù)等。一、礦井供電基礎(chǔ)（一）煤礦供電系統(tǒng)1、煤礦供電系統(tǒng)特點(diǎn) （1）供電可靠性要求高：一級(jí)負(fù)荷多，高危行業(yè)，災(zāi)害嚴(yán)重，如瓦斯、涌水。（2）同一電壓等級(jí)穿越的供電級(jí)數(shù)多：如6/10kV電壓穿越 地面變電所、井下中央變電所、采區(qū)變電所、移動(dòng)變電站。 （3）大功率負(fù)荷相對(duì)集中：大功率設(shè)備大多處于井下采掘工作面，負(fù)荷變化對(duì)供電系統(tǒng)影響較大。（4）運(yùn)行環(huán)境惡劣： 環(huán)境潮濕，粉塵多，移動(dòng)型設(shè)備多，擠壓碰撞多。（5）電纜供電為主： 高壓電纜一般有幾十公里，單相接地電流大，易拉起電弧，不

2、易自恢復(fù)。（6）新型電力電子設(shè)備逐漸增多：諧波含量超標(biāo)。（7）供電設(shè)備技術(shù)水平參差不齊：同一種類(lèi)設(shè)備類(lèi)型多且難以統(tǒng)一，配合復(fù)雜，管理維護(hù)困難。2、煤礦供電系統(tǒng)的要求：由于煤礦生產(chǎn)的特殊性，在供電上要求更為嚴(yán)格。其主要要求有：供電可靠、供電安全、保證充足的供電量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。 3、礦井電壓等級(jí)(見(jiàn)下表)電壓等級(jí)（V）用途交流36 井下照明及控制、信號(hào)回路127 井下照明及手持電氣設(shè)備220 地面照明380 地面及井下低壓動(dòng)力660 地面及井下低壓動(dòng)力1140 井下低壓動(dòng)力3.3kV 井下綜采工作面供電6、10kV 礦井配電35、66kV 礦區(qū)配電110kV 礦區(qū)配電直流80、110、120、4

3、00 蓄電池式電機(jī)車(chē)110、220 地面變電所直流電源250、550、750 架線(xiàn)式電機(jī)車(chē)4、礦井負(fù)荷分級(jí)及電源要求（見(jiàn)下表）負(fù)荷級(jí)別負(fù)荷及設(shè)備名稱(chēng)電源要求一級(jí)負(fù)荷1、井下有淹沒(méi)危險(xiǎn)環(huán)境礦井的主排水泵及下山開(kāi)采采區(qū)的采區(qū)排水泵；2、井下有爆炸或?qū)θ梭w健康有嚴(yán)重?fù)p害危險(xiǎn)環(huán)境礦井的主通風(fēng)機(jī)；3、礦井經(jīng)常升降人員的立井提升機(jī)；4、抽放瓦斯設(shè)備（包括井下移動(dòng)抽放泵站設(shè)備）；5、根據(jù)國(guó)家或行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)視為一級(jí)負(fù)荷的其他設(shè)備。雙獨(dú)立電源供電；當(dāng)一電源中斷供電，另一電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞，且電源容量應(yīng)至少保證礦山企業(yè)全部一級(jí)負(fù)荷電力需求。二級(jí)負(fù)荷1、主提升機(jī)（包括主提升帶式輸送機(jī)及煤水泵）；2、經(jīng)常

4、升降人員的斜井提升設(shè)備、副井井口及井底操車(chē)設(shè)備；3、主要空氣壓縮機(jī)；4、配有備用泵的消防泵，無(wú)事故排出口的礦井污水泵；5、地面生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)流程中的照明設(shè)備、鐵路裝車(chē)設(shè)備、礦燈充電設(shè)備、礦井行政通信及調(diào)度通信設(shè)備；6、單臺(tái)蒸發(fā)量為4t/h以上的鍋爐；7、井筒保溫及其供熱設(shè)備、有熱害礦井的制冷站設(shè)備；8、綜合機(jī)械化采煤及其運(yùn)輸設(shè)備、井底水窩水泵、井下無(wú)軌運(yùn)輸換裝設(shè)備；9、主井裝卸載設(shè)備、大巷帶式輸送機(jī)、井下主要電機(jī)車(chē)運(yùn)輸設(shè)備；10、井下運(yùn)輸信號(hào)系統(tǒng)；11、礦井信息系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)及生產(chǎn)監(jiān)控設(shè)備；12、運(yùn)煤索道的驅(qū)動(dòng)機(jī)；13、根據(jù)國(guó)家或行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)視為二級(jí)負(fù)荷的其他設(shè)備兩回電源線(xiàn)路供電；兩

5、回電源線(xiàn)路中的任一回中斷供電時(shí)，其余電源線(xiàn)路宜保證供給全部二級(jí)負(fù)荷電力需求。三級(jí)負(fù)荷不屬于一級(jí)和二級(jí)的礦井用電負(fù)荷。單回電源線(xiàn)路供電。5、變電所常用主接線(xiàn)形式接線(xiàn)方式 接線(xiàn)圖簡(jiǎn)要說(shuō)明單母線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、占地少、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修時(shí)，均需要整個(gè)配電裝置停電。適用范圍：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)只適用于容量小、線(xiàn)路少和對(duì)二、三級(jí)負(fù)荷供電的變電所。 分段單母線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備較少、操作方便、占地少和便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障，可保證正常母線(xiàn)不間斷供電，不致使重要負(fù)荷停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線(xiàn)故障或檢修時(shí)，操作時(shí)回路不

6、停電。適用范圍：具有兩回及以上電源線(xiàn)路或裝有兩臺(tái)及以上變壓器的變電所。常用在礦井變電所的610kV。 雙母線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高、運(yùn)行靈活。缺點(diǎn)：使用設(shè)備多、投資大、接線(xiàn)復(fù)雜、操作安全性較差。適用范圍：110kV線(xiàn)路為6回及以上時(shí)，或3563kV線(xiàn)路為8回及以上時(shí)，或610kV線(xiàn)路為12回及以上時(shí)，可采用雙母線(xiàn)。常用在礦井區(qū)域變電所的35-110kV。 內(nèi)橋接線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，占地少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。缺點(diǎn)：變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，影響一回線(xiàn)路的暫時(shí)停運(yùn)。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠(chǎng)；變壓器不經(jīng)常切換或線(xiàn)路較長(zhǎng)、故障率較高的變電所。 外橋接線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：高壓

7、斷路器數(shù)量少，占地少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。缺點(diǎn)：線(xiàn)路的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)變壓器暫時(shí)停運(yùn)。變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器需較長(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠(chǎng)，變壓器的切換較頻繁或線(xiàn)路較短，故障率較少的變電所。 全橋接線(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：適用性強(qiáng)、運(yùn)行靈活、易于擴(kuò)展成單母線(xiàn)分段式的中間變電所。 缺點(diǎn)：設(shè)備多、占地面積大、投資大。 適用范圍： 線(xiàn)路變壓器組 (a) (b) (c)優(yōu)點(diǎn)：線(xiàn)路最簡(jiǎn)單、設(shè)備及占地最少。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需整個(gè)配電裝置停電。適用范圍：適用于一回電源線(xiàn)路和一臺(tái)變壓器的小型變電所。圖（a）接線(xiàn)當(dāng)有操作或繼電保護(hù)等要求時(shí)，變壓

8、器一次側(cè)裝設(shè)斷路器。圖（b）接線(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)短路容量較小的不太重要的小型變電所。圖（c）接線(xiàn)只適用于用電單位內(nèi)部的35kV變電所，線(xiàn)路電源端的保護(hù)裝置應(yīng)能滿(mǎn)足變壓器保護(hù)要求。 6、電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式 11-1電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式示意圖（1）大接地電流系統(tǒng) （110kV及以上） 直接接地，又稱(chēng)為有效接地；經(jīng)低阻接地（2）小接地電流系統(tǒng)（35 kV及以下） 不接地，又稱(chēng)為中性點(diǎn)絕緣；經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地；經(jīng)高阻接地。 （3）煤礦電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式 井下3300、1140、660V系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地方式；6/10 kV主要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式 ；35 kV采用中性點(diǎn)不接地方式 ；110 kV采用中性點(diǎn)

9、直接接地方式。 （二）煤礦電容電流產(chǎn)生原因 電纜長(zhǎng)度大。估算：所有使用電纜長(zhǎng)度(1.21.5)1、電容電流大的危害（發(fā)生單相接地后） （1）易造成二次故障：接地發(fā)展為短路（放炮）（2）易產(chǎn)生單相電弧接地過(guò)電壓：可達(dá)2.53倍的相電壓峰值（3）易產(chǎn)生鐵磁諧振過(guò)電壓：PT熔斷器熔斷或燒毀 （4）干擾通信系統(tǒng) 2、治理措施 （1）分區(qū)供電（分列運(yùn)行、采用隔離變壓器） （2）中性點(diǎn)改造為經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地 （3）采用消弧消諧柜(接地分流)：容易擴(kuò)大事故，治標(biāo)不治本 3、原理：相地電感電流抵消相地電容電流。 4、調(diào)諧方法： （1）預(yù)調(diào)式：是指電網(wǎng)無(wú)接地故障情況下，消弧線(xiàn)圈預(yù)先自動(dòng)調(diào)諧到合理補(bǔ)償位置。一般需加

10、裝阻尼電阻，以保證中性點(diǎn)位移電壓不大于額定相電壓的15。 （2）隨調(diào)式：是指電網(wǎng)無(wú)接地故障情況下，消弧線(xiàn)圈處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，消弧線(xiàn)圈自動(dòng)調(diào)諧到合理補(bǔ)償位置。不需阻尼電阻，但接地瞬間無(wú)法達(dá)到全補(bǔ)償。調(diào)節(jié)方法：有檔調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)精度低，殘流大，如：調(diào)匝式、調(diào)容式。無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)精度高，殘流小，如：調(diào)感式、磁控式。類(lèi)型 技術(shù) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 調(diào)匝式 調(diào)節(jié)電感抽頭、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)及可控硅調(diào)節(jié) 容量大、造價(jià)低、預(yù)補(bǔ)償 有固定補(bǔ)償量、有檔調(diào)節(jié)殘流大、阻尼易燒毀 調(diào)容式 電感過(guò)補(bǔ)償、二次調(diào)電容量抵消過(guò)補(bǔ)償 調(diào)節(jié)范圍寬、預(yù)補(bǔ)償 有檔調(diào)節(jié)殘流大、電容維護(hù)量大 調(diào)感式 二次可控硅調(diào)節(jié)電感電流 無(wú)

11、級(jí)殘流小、預(yù)補(bǔ)償 有固定補(bǔ)償量 偏磁式 磁控電抗器、直流助磁 無(wú)級(jí)殘流小 隨補(bǔ)償、維護(hù)量大 磁閥式 磁控電抗器 無(wú)級(jí)殘流小 隨補(bǔ)償、維護(hù)量大 （三）電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式：比較不接地經(jīng)高阻接地經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地?zé)o阻尼并/串阻尼單相接地電流較大110A 12秒大， 后05A 05A 單相電弧接地過(guò)電壓最高低高，發(fā)生概率降低低，發(fā)生概率降低鐵磁諧振過(guò)電壓最高低過(guò)補(bǔ)償?shù)颓费a(bǔ)償高低保護(hù)接地安全性危險(xiǎn)安全較危險(xiǎn)安全故障擴(kuò)大可能性最高高高低接地選線(xiàn)保護(hù)易易難難（四）電網(wǎng)監(jiān)控1、礦區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 主站一般設(shè)置在礦區(qū)電力調(diào)度中心或生產(chǎn)調(diào)度中心，是整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)控和管理系統(tǒng)的核心。 11-2 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

12、結(jié)構(gòu)示意圖2、礦井電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng) 11-3礦井電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3、礦井電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)：地面主站 11-4 礦井電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)地面主站示意圖4、礦井電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 11-5 礦井電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖5、變電站自動(dòng)化結(jié)構(gòu)11-6 自動(dòng)化變電站結(jié)構(gòu)示意圖6、礦井電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能 （1）遙測(cè)：電壓、電流、功率、電度監(jiān)測(cè) （2）遙信：開(kāi)關(guān)分、合、狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè) （3）遙控：遠(yuǎn)程分合閘操作 （4）遙調(diào)：遠(yuǎn)程保護(hù)整定 （5）故障錄波微機(jī)保護(hù)7、數(shù)字化變電站數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備在IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)上分站控層、間隔層、過(guò)程層三層構(gòu)建，兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)。 （1）數(shù)字化變電站

13、功能： 智能設(shè)備間信息數(shù)字化共享和互操作 網(wǎng)絡(luò)化二次功能 程序化操作：例如倒閘操作自動(dòng)化 狀態(tài)檢修：開(kāi)關(guān)觸頭狀態(tài)預(yù)判 電網(wǎng)故障分析隔離（2）數(shù)字化（智能化）變電站與自動(dòng)化變電站區(qū)別 11-7數(shù)字化（智能化）變電站與自動(dòng)化變電站示意圖二、煤礦供電常用計(jì)算1、負(fù)荷計(jì)算方法 （1）類(lèi)似礦井估算法：可行性研究（2）已知條件估算法：可行性研究（3）需用系數(shù)法：初步設(shè)計(jì)2、短路電流計(jì)算：設(shè)備選型、繼電保護(hù)整定、事故分析。 （1）高壓短路電流計(jì)算 （2）低壓短路電流計(jì)算 （3）不對(duì)稱(chēng)短路電流計(jì)算3、電容電流估算：中性點(diǎn)運(yùn)行方式選擇、設(shè)備選型。 架空線(xiàn)路電容電流估算 電力電纜電容電流估算 4、電容電流測(cè)量 （

14、1）直接測(cè)量：準(zhǔn)確、危險(xiǎn) （2）間接測(cè)量：經(jīng)高阻接地最準(zhǔn)確 煤礦安全規(guī)程規(guī)定：電容電流不得超過(guò)20A三、 煤礦供電常見(jiàn)問(wèn)題1、短路越級(jí)跳閘 2、漏電保護(hù)誤動(dòng)或據(jù)動(dòng) 3、保護(hù)配置與整定 4、電能質(zhì)量 5、電容電流治理 6、過(guò)電壓四、礦井地面供電1、地面供電原則：（1）根據(jù)供電容量需求選擇110kV或35kV，優(yōu)先采用高電壓等級(jí)。 （2）目前雙獨(dú)立電源供電進(jìn)線(xiàn)。 （3）目前推薦以分列運(yùn)行方式為主。 2、地面供電設(shè)備：母線(xiàn)、支柱絕緣子及穿墻套管、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓開(kāi)關(guān)柜、電力變壓器、電力電纜、電力架空線(xiàn)路、限流電抗器、電力電容器、電流互感器、電壓互感器、配電直流屏五、繼

15、電保護(hù)（一）整定原則： 1、下一級(jí)電網(wǎng)服從上一級(jí)電網(wǎng)； 2、局部問(wèn)題自行消化； 3、盡可能照顧下一級(jí)電網(wǎng)的需要；4、保證重要用戶(hù)供電； 5、高低壓繼電保護(hù)整定應(yīng)區(qū)分方法； 6、按電力元件設(shè)置。（二）常見(jiàn)問(wèn)題：越級(jí)跳閘、漏電保護(hù)誤動(dòng)、保護(hù)配置與整定。 1、短路越級(jí)跳閘：煤礦高壓供電存在如下特點(diǎn)：短線(xiàn)路較多，有的下井線(xiàn)路僅有100-500米，采區(qū)變到配電點(diǎn)僅有50-500米；下井線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)多，地面-井下中央-采區(qū)-配電點(diǎn)；電力系統(tǒng)給定的速斷定時(shí)限短（1-2秒），井下高壓開(kāi)關(guān)一般均裝設(shè)速斷保護(hù)，井下高壓開(kāi)關(guān)一般均裝設(shè)有低電壓保護(hù)。 （1）短路越級(jí)跳閘原因整定方法不合理:速斷保護(hù)按躲過(guò)最大負(fù)荷

16、電流整定，比按短路電流整定得到得值要小得多，發(fā)生短路后沿線(xiàn)保護(hù)均啟動(dòng)，跳閘取決于開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性。 解決方法:正確整定。11-8 速斷保護(hù)整定計(jì)算示意圖短線(xiàn)路造成保護(hù)定值無(wú)法區(qū)分：短線(xiàn)路短路電流的變化平緩，始末端短路電流差值小，按躲過(guò)線(xiàn)路末端最大短路電流整定，一般保護(hù)靈敏度1。電力系統(tǒng)規(guī)程建議在靈敏度小于1的情況下不適宜裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但是煤炭規(guī)程規(guī)定井下必須裝設(shè)速斷保護(hù)，不準(zhǔn)甩掉不用。此時(shí)一般按同一靈敏系數(shù)法整定，造成線(xiàn)路在最小運(yùn)行方式下有保護(hù)范圍，然而在最大運(yùn)行方式下可能發(fā)生越級(jí)跳閘。 解決方法：在短線(xiàn)路增設(shè)限流電抗器，注意端電壓、井下條件限制；改變保護(hù)原理，采用差動(dòng)保護(hù)。 11-9差動(dòng)保

17、護(hù)原理計(jì)算示意圖系統(tǒng)的運(yùn)行方式差異較大：系統(tǒng)運(yùn)行方式差異較大，按躲過(guò)線(xiàn)路末端最大短路電流整定，一般保護(hù)靈敏度1。電力系統(tǒng)規(guī)程建議在靈敏度小于1的情況下不適宜裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但是煤炭規(guī)程規(guī)定井下必須裝設(shè)速斷保護(hù)，不準(zhǔn)甩掉不用。此時(shí)一般按同一靈敏系數(shù)法整定，造成線(xiàn)路在最小運(yùn)行方式下有保護(hù)范圍，然而在最大運(yùn)行方式下可能發(fā)生越級(jí)跳閘。 解決方法：上電力自動(dòng)化系統(tǒng)；隨運(yùn)行方式切換保護(hù)定值；改變保護(hù)原理，采用差動(dòng)保護(hù)。 短路電流過(guò)大：短路電流超出了CT或保護(hù)裝置短路電流的最大測(cè)量范圍，造成短路電流無(wú)法區(qū)分。例如：線(xiàn)路最大短路電流為3kA，按正常應(yīng)整定為3.6kA。CT為200/5 (10P10)，最大只

18、能測(cè)量2kA，整定再高也無(wú)效；井下高壓綜保短路保護(hù)一般最高只能整定為10倍，也只能整定到2kA。解決方法：改變CT變比，加裝限流電抗器，改變保護(hù)原理，采用差動(dòng)保護(hù)。 2、漏電保護(hù)誤動(dòng)或據(jù)動(dòng)原因（1）高壓漏電保護(hù)選擇性原理有效性 零序過(guò)電流原理：適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，且各出線(xiàn)電容電流差別不大。 零序無(wú)功方向型原理：適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。 零序有功方向型原理：適用于中性點(diǎn)經(jīng)并或串阻尼的消弧線(xiàn)圈接地。 五次諧波原理：適用于中性點(diǎn)各種接地形式，但靈敏度較低，不適合單條線(xiàn)路應(yīng)用。 解決方法：根據(jù)系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式，選擇具有正確原理的保護(hù)裝置。 圖11-10 諧波治理原理圖（2）、主要原因高壓漏電保護(hù)

19、整定方法不合理：井下高壓漏電保護(hù)同一條線(xiàn)路應(yīng)按時(shí)限保證選擇性。零序過(guò)電流原理：在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)應(yīng)按躲過(guò)本支路電容電流整定。 解決方法 ：正確整定11-11 高壓漏電保護(hù)整定方法示意圖接線(xiàn)不正確：選擇性原理必須依靠電壓與電流方向的判別。電壓互感器零序電壓加、減極性接法不一。誤以為漏電試驗(yàn)動(dòng)作即檢驗(yàn)了漏電保護(hù)可靠。 解決方法：做經(jīng)電阻接地或直接接地試驗(yàn)驗(yàn)證接線(xiàn)正確性。 11-12經(jīng)電阻接地正確接線(xiàn)方式3、保護(hù)配置與整定（1）配置原則不統(tǒng)一。 （2）互感器變比選擇混亂。 （3）出線(xiàn)與進(jìn)線(xiàn)保護(hù)的配置不合理。 （4）配置不完善。如母線(xiàn)保護(hù)的配置。 4、保護(hù)整定 （1）整定原則不統(tǒng)一。 （2）整定計(jì)算錯(cuò)

20、誤。 解決方法：進(jìn)行系統(tǒng)分析。 5、 防越級(jí)跳閘系統(tǒng)：常規(guī)模式 方案：從地面到井下所有變電所連接線(xiàn)上配置光纖縱差保護(hù) 線(xiàn)路的主保護(hù)升級(jí)為：線(xiàn)路縱差保護(hù) 過(guò)流II段為后備保護(hù) 高爆綜合保護(hù)應(yīng)改造為具有光纖差動(dòng)保護(hù)的微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元 地面到井下所有變電所連接光纖 優(yōu)點(diǎn)：改造簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：僅能實(shí)現(xiàn)短路防越級(jí)，無(wú)法解決漏電無(wú)選擇性問(wèn)題；無(wú)法實(shí)現(xiàn)母線(xiàn)短路速斷保護(hù)，靠后備保護(hù)動(dòng)作，存在一定危險(xiǎn)性。 6、自動(dòng)裝置 （1）自動(dòng)重合閘裝置:將因故障跳開(kāi)后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置，廣泛應(yīng)用于架空線(xiàn)線(xiàn)路上的有效反事故措施（如雷擊、風(fēng)害等）。 （2）要求： 直接向井下供電的高壓饋電線(xiàn)上，嚴(yán)禁裝設(shè)自動(dòng)重合閘

21、。 運(yùn)行人員就地或遠(yuǎn)方操作斷開(kāi)時(shí)，自動(dòng)重合閘不應(yīng)動(dòng)作。 自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。 重合閘允許的最短間隔時(shí)間為0.150.5秒 優(yōu)點(diǎn)：提高供電可靠性 缺點(diǎn)：重合于故障時(shí)，對(duì)系統(tǒng)沖擊較大；使斷路器的工作條件變得更加嚴(yán)重。 7、備用電源自動(dòng)投入裝置（備自投）：當(dāng)主供電源發(fā)生故障(電壓失去或降低到設(shè)定值)時(shí)，將備用電源在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)或投入，以保證重要設(shè)備電源的供給的自動(dòng)化設(shè)備。 （1）要求：工作電源斷開(kāi)后，備用電源才能投入；備用電源投入必須經(jīng)過(guò)延時(shí)，時(shí)限應(yīng)大于最長(zhǎng)的外部故障切除時(shí)間；手動(dòng)或遙控操作斷開(kāi)工作電源時(shí)，備自投不應(yīng)動(dòng)作；應(yīng)具備閉鎖備用電源投入到故障元件功能；備用電源無(wú)壓時(shí)，

22、備自投閉鎖；備自投只能動(dòng)作一次。 （2）分類(lèi)：線(xiàn)路備投、母聯(lián)備投、分段備投、變壓器備投、電源快速切換裝置（快切）。 （3）原理：快速切換+同期捕捉。一般工作方式有：事故切換、不正常切換、正常切換. （4）針對(duì)問(wèn)題：由于雷擊、短路、負(fù)載回路故障等外部或內(nèi)部的原因，造成非正常停電、電壓大幅波動(dòng)或短時(shí)斷電（俗稱(chēng)“晃電”）。 （5）與備自投的主要區(qū)別：切換速度不同，備自投是秒級(jí)，快切是毫秒級(jí)，能做到電機(jī)不停運(yùn)；切換方式不同，備自投是單向，快切是雙向。 8、無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理目前煤礦主要電能質(zhì)量問(wèn)題：諧波、末端電壓低、電壓波動(dòng)和閃變、個(gè)別電網(wǎng)受外網(wǎng)影響有三相電壓不平衡。 諧波的基本概念：“諧波是一個(gè)周期

23、電氣量的正弦波的分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。間諧波：非工頻頻率整數(shù)倍的諧波。11-13 諧波示意圖9、煤礦電網(wǎng)的諧波問(wèn)題（1）諧波源調(diào)速設(shè)備：直流調(diào)速、變頻調(diào)速、變頻軟啟動(dòng)。整流設(shè)備：充電器、整流器。節(jié)能設(shè)備：節(jié)能燈、開(kāi)關(guān)電源等。（2）諧波分類(lèi)特征諧波：有規(guī)律的諧波次數(shù) k*p1 ; k = 1,2,3 . ，p為6,12,24次脈動(dòng)整流。非特征諧波：系統(tǒng)不平衡 、電力電子設(shè)備工作不正常產(chǎn)生,如2,4 . 等。（3）諧波危害： 使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低。 使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。 引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波

24、含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。 引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作。 使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。 對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。 （4）治理設(shè)備 無(wú)源設(shè)備： 分組投切無(wú)功補(bǔ)償裝置：手動(dòng)/自動(dòng)投切，調(diào)諧/非調(diào)諧。 靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC：TSC、TSC+TCR靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC：FC+TCR、FC+MCR 有源設(shè)備：有源濾波器 APF；靜止無(wú)功發(fā)生器SVG(又稱(chēng)靜止同步補(bǔ)償器STATCOM) 。10、 分組投切無(wú)功補(bǔ)償裝置（1）主要器件：（電容器+電抗器）組（2）投切方式：手動(dòng)、自動(dòng)（3）功能：純補(bǔ)償（非調(diào)諧）、補(bǔ)償濾波（調(diào)諧）（4）原理：采用電力電容器串聯(lián)適當(dāng)比例的電抗器，形成針對(duì)

25、某一特定頻率的低阻抗濾波回路，吸收特定頻率的諧波電流，補(bǔ)償基波無(wú)功功率（5）適用場(chǎng)合：無(wú)功功率大、功率因數(shù)低、無(wú)功變化不頻繁，具有典型特征諧波（5，7，11，13次）的工業(yè)負(fù)荷。 （6）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。（7）缺點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)秒級(jí)；可能發(fā)生無(wú)功倒送；補(bǔ)償容量與電網(wǎng)電壓矛盾；只能消除特定次諧波，而對(duì)其它次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用；濾波要求和無(wú)功補(bǔ)償、調(diào)壓要求有時(shí)難以協(xié)調(diào)；投切產(chǎn)生涌流及過(guò)電壓會(huì)對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成沖擊，補(bǔ)償精度低。 11-14 分組投切無(wú)功補(bǔ)償裝置接線(xiàn)原理圖靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC主要器件：FC+TCR、FC+MCRFC+TCR原理：FC固定投切，可控硅調(diào)節(jié)相控電抗器電流進(jìn)行跟蹤

26、補(bǔ)償。FC+MCR原理：FC固定投切，可控硅調(diào)節(jié)磁控電抗器投入比例功能：補(bǔ)償電網(wǎng)感性無(wú)功，F(xiàn)C吸收電網(wǎng)中特定頻段諧波電流，減小無(wú)功沖擊造成的電壓波動(dòng)與閃變。 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)跟蹤無(wú)功變化，跟蹤速度可達(dá)20ms (TCR)或400ms (MCR)，不會(huì)發(fā)生無(wú)功倒送、無(wú)投切振蕩和無(wú)沖擊投切。缺點(diǎn)：功耗大；占地面積大；補(bǔ)償容量與電網(wǎng)電壓矛盾；只能消除特定次諧波，而對(duì)其它次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用；自身產(chǎn)生的諧波不可忽視。11-15 TCR-SVC接線(xiàn)原理圖有源濾波器（APF） 原理：利用PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電流發(fā)生器,它產(chǎn)生與負(fù)載無(wú)功(基波與諧波)電流大小相等、方向相反的電流，使注入電網(wǎng)的無(wú)功電流為零。 功能：諧波

27、治理小容量無(wú)功補(bǔ)償抑制電壓驟降抑制閃變。11-16 有源濾波器（APF）原理圖優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需大容量電容器和電抗器，是一種動(dòng)態(tài)的可控解決方案，可自動(dòng)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載的變化，不存在諧振問(wèn)題，占地面積小。缺點(diǎn)：?jiǎn)螜C(jī)容量較小，不適合大容量補(bǔ)償，系統(tǒng)造價(jià)高。適用場(chǎng)合：功率因數(shù)高、配電系統(tǒng)復(fù)雜、諧波分量復(fù)雜的工業(yè)負(fù)荷。APF補(bǔ)償無(wú)功電流特點(diǎn)：對(duì)無(wú)功電流的高動(dòng)態(tài)性補(bǔ)償；降低系統(tǒng)公共連接點(diǎn)電流；系統(tǒng)中無(wú)諧振危險(xiǎn)；載波控制系統(tǒng)不受影響。補(bǔ)償諧波電流，明顯改善系統(tǒng)電壓波形；降低系統(tǒng)電流; 不產(chǎn)生諧振; 不影響載波信號(hào)。靜止無(wú)功發(fā)生器SVG 組成：FC+SVG、SVG功能：對(duì)無(wú)功功率、電壓波動(dòng)與閃變、負(fù)荷不平衡、特定次

28、諧波進(jìn)行補(bǔ)償與治理。 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)功補(bǔ)償響應(yīng)速度快達(dá)10ms；不需要大容量?jī)?chǔ)能元件；雙向無(wú)功補(bǔ)償；精準(zhǔn)電壓控制，降低電壓紋波；受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不容易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振。缺點(diǎn)：使用壽命短，維護(hù)成本高。適用場(chǎng)合：適用于無(wú)功變化頻繁，且諧波成份不復(fù)雜的變電站。過(guò)電壓及其防護(hù)外部過(guò)電壓（雷電過(guò)電壓、大氣過(guò)電壓） 分類(lèi)：直擊雷過(guò)電壓和感應(yīng)雷過(guò)電壓兩種。直擊雷過(guò)電壓是雷直接擊中電工設(shè)備導(dǎo)電部分時(shí)所出現(xiàn)的過(guò)電壓。 感應(yīng)雷過(guò)電壓是雷擊中電工設(shè)備附近地面，在放電過(guò)程中，由于空間電磁場(chǎng)的急劇變化而使未直接遭受雷擊的電工設(shè)備（包括二次設(shè)備、通信設(shè)備）上感應(yīng)出的過(guò)電壓。反擊：雷擊中正常情況下處于接地狀態(tài)的導(dǎo)體，如輸

29、電線(xiàn)路鐵塔，使其電位升高以后又對(duì)帶電的導(dǎo)體放電。通常用線(xiàn)路耐雷水平和雷擊跳閘率表示輸電線(xiàn)路的防雷能力。一次防雷措施：1）降低桿塔接地電阻：降低桿塔接地電阻可以減小雷擊桿塔時(shí)的電位升高，是提高線(xiàn)路 耐雷水平和降低雷擊跳閘率最有效也是最經(jīng)濟(jì)的方法。 2）架設(shè)避雷線(xiàn)：防止雷直擊導(dǎo)線(xiàn) ，減小擊桿率，從而降低跳閘率。避雷線(xiàn)有分流作用，以減小流經(jīng)鐵塔的雷電流，從而降低塔頂電位，提高耐雷水平。避雷線(xiàn)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的藕合作用可以減小線(xiàn)路絕緣子的電壓，增大耦合系數(shù)，提高耐雷水平。避雷線(xiàn)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的屏蔽作用還可以降低導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)過(guò)電壓。 3）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置：由于線(xiàn)路絕緣具有自恢復(fù)性能，大多數(shù)雷擊造成的閃絡(luò)事故在線(xiàn)路跳閘后

30、能夠自行消除。因此，安裝自動(dòng)重合閘裝置對(duì)于降低線(xiàn)路的雷擊事故率具有較好的效果。 4）加裝線(xiàn)路避雷器：線(xiàn)路避雷器與線(xiàn)路絕緣子并聯(lián)。當(dāng)線(xiàn)路電壓高于避雷器動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器動(dòng)作，其殘壓低于絕緣子串的50%放電電壓，則絕緣子不致發(fā)生閃絡(luò)。雷電流過(guò)后，流過(guò)避雷器的工頻續(xù)流僅為毫安級(jí)，流過(guò)避雷器的工頻續(xù)流在第一次過(guò)零時(shí)熄滅，線(xiàn)路斷路器不會(huì)跳閘，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。 5）提高線(xiàn)路的絕緣水平：可采用增加絕緣子串片數(shù)的方式以加強(qiáng)線(xiàn)路絕緣，提高耐雷水平。35kV一般是4-5配置，可增加到5-6配置；110kV是7-8配置，可增加到8-9或9-10配置。 6）架設(shè)耦合地線(xiàn)：利用耦合地線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)的耦合作用，加大了耦合地

31、線(xiàn)和避雷線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)的耦合系數(shù)，從而提高線(xiàn)路的耐雷水平。 7）加裝旁路地線(xiàn)：旁路地線(xiàn)是一種防繞擊的有效方法，特別是在兩高山頂這種地形。 8）加裝單針負(fù)角保護(hù)：可預(yù)防桿塔部位繞擊雷的發(fā)生，減小繞擊率，降低跳閘率。 二次防雷（1）屏蔽：用金屬材料構(gòu)造一個(gè)閉合空間，且接地，如計(jì)算機(jī)外殼。 靜電屏蔽、 磁場(chǎng)屏蔽、 電磁場(chǎng)屏蔽、 信號(hào)傳輸線(xiàn)的屏蔽。（2）均壓 ：保護(hù)區(qū)內(nèi)的金屬裝置作等電位連接建筑物的電位均衡連接；建筑物頂上的各種金屬設(shè)備的等電位連接；電氣裝置的均壓連接。（3）分流：采用避雷器來(lái)限制雷電過(guò)電壓波，將雷電流分流入地。（4）接地：接地是使雷電流通過(guò)低阻抗接地系統(tǒng)向大地泄放。共用接地；獨(dú)立接地：特殊

32、要求要設(shè)置獨(dú)立接地時(shí)，兩地極間用接地保護(hù)器連接。內(nèi)部過(guò)電壓電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行方式發(fā)生改變而引起的過(guò)電壓叫內(nèi)部過(guò)電壓。它是由于電網(wǎng)中磁能轉(zhuǎn)化為電能，和各部分之間的電容的能量傳遞產(chǎn)生的電網(wǎng)電壓升高。內(nèi)部過(guò)電壓有暫態(tài)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。暫態(tài)過(guò)電壓是由于斷路器操作或發(fā)生短路故障，使電力系統(tǒng)經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)程以后重新達(dá)到某種暫時(shí)穩(wěn)定的情況下所出現(xiàn)的過(guò)電壓，又稱(chēng)工頻過(guò)電壓。 操作過(guò)電壓是由于進(jìn)行斷路器操作或發(fā)生突然短路而引起的衰減較快、持續(xù)時(shí)間較短的過(guò)電壓。 諧振過(guò)電壓是電力系統(tǒng)中電感、電容等儲(chǔ)能元件在某些接線(xiàn)方式下與電源頻率發(fā)生諧振所造成的過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓的能量都來(lái)源于電網(wǎng)本身，過(guò)電壓的大小與電網(wǎng)

33、工頻電壓成正比，一般不超過(guò)相電壓的7倍，這是確定電力系統(tǒng)內(nèi)各種電氣設(shè)備正常絕緣水平的主要依據(jù)。七、供電井下1、礦井供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)礦井供電方式的決定因素：礦區(qū)范圍、采用機(jī)械化方式、礦層結(jié)構(gòu)、采煤方法、礦層埋藏深淺、井下涌水量大小等。典型供電方式：深井、淺井、平硐三種井下供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)井下中央變電所 井下供電的中心，它直接由地面變電所供電，并向下列設(shè)備及地點(diǎn)配電：采區(qū)變電所及高壓電動(dòng)機(jī)，例如主排水泵的高壓電動(dòng)機(jī)；井底車(chē)場(chǎng)及附近巷道的低壓動(dòng)力及照明； 井下電機(jī)車(chē)需要的直流電。 采區(qū)變電所：為采區(qū)用電中心，其任務(wù)是將井下中央變電所送來(lái)的高壓電或是地面直供的高壓電變?yōu)榈蛪弘?，并將此電力配送至采掘工作面?/p>

34、其它設(shè)備。移動(dòng)變電站：就是由特制的高壓配電裝置、干式變壓器及低壓配電裝置所組成的整體。放在車(chē)子上，在平巷（順槽）的軌道上移動(dòng)，距工作面一般為50300m。移動(dòng)變電站用來(lái)為工作面電氣設(shè)備供電。工作面配電點(diǎn)：為了便于操作工作面的動(dòng)力設(shè)備，必須在工作面附近巷道中設(shè)置控制開(kāi)關(guān)和起動(dòng)器。由這些裝置所組成的總體叫做工作面配電點(diǎn)。工作面配電點(diǎn)可以分為采煤與掘進(jìn)兩種。它是隨著工作面的推進(jìn)而定期地移動(dòng)的。工作面配電點(diǎn)是由采區(qū)變電所或移動(dòng)變電站供電，并通過(guò)控制開(kāi)關(guān)及起動(dòng)器把電能送至工作面用電設(shè)備。 2、井下供電設(shè)備 礦用電氣設(shè)備分為兩大類(lèi)：礦用一般型電氣設(shè)備、礦用防爆電氣設(shè)備。礦用一般型電氣設(shè)備是一種煤礦井下用的

35、非防爆型電氣設(shè)備，它只能用于井下無(wú)瓦斯煤塵爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所。 對(duì)礦用一般型電氣設(shè)備的基本要求是：外殼堅(jiān)固、封閉，能防止從外部直接觸及帶電部分；防滴、防濺、防潮性能好；有電纜引入裝置，并能防止電纜扭轉(zhuǎn)、拔脫和損傷；開(kāi)關(guān)手柄和門(mén)蓋之間有連鎖裝置等。礦用一般型電氣設(shè)備外殼的明顯處，均有清晰的永久性凸紋標(biāo)志“KY”。礦用防爆型電氣設(shè)備：使用在煤礦井下的防爆電氣設(shè)備，應(yīng)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB3836)中防爆電氣設(shè)備的I類(lèi)。礦用防爆型電氣設(shè)備共分有十種防爆型式。隔爆型：符號(hào)為“d”。本質(zhì)安全型：符號(hào)為“i”。增安型：符號(hào)為“e”。正壓外殼型：符號(hào)為“p”。充油型：符號(hào)為“o”。充砂型：符號(hào)為“q”。n型（舊標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)

36、無(wú)火花型）。澆封型符號(hào)為“m”。氣密型：符號(hào)為“h”。特殊型：符號(hào)為“s”。 礦用電氣設(shè)備的通用要求：由于煤礦井下環(huán)境潮濕，還有煤塊、巖石冒落的危險(xiǎn)，并存在爆炸性混合物，因此用于煤礦井下的電氣設(shè)備應(yīng)具備以下一些基本條件。電氣設(shè)備的外殼應(yīng)具有一定的防護(hù)能力；具有良好的防潮性能，以保證電氣設(shè)備良好的絕緣性能；各種類(lèi)型的電氣設(shè)備在滿(mǎn)足技術(shù)要求的前提下，應(yīng)盡量減小體積，且操作、維修方便，以適合下工作環(huán)境狹小的特點(diǎn)。礦用開(kāi)關(guān)：礦用一般型開(kāi)關(guān)柜、礦用高壓隔爆開(kāi)關(guān)、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型組合開(kāi)關(guān)、礦用低壓饋電開(kāi)關(guān)、礦用磁力起動(dòng)器。 礦用變壓器（干式變壓器）：礦用一般型變壓器、礦用隔爆型變壓器。礦用隔爆型移動(dòng)變電站 礦用電纜 3、井下保護(hù) 煤礦井下供電的三大保護(hù)： 過(guò)流保護(hù)、 保護(hù)接地、 漏電保護(hù)。過(guò)流保護(hù)：過(guò)電流故障有短路和過(guò)載二種情況。短路：分為三相、兩相兩種，而單相接地不屬于短路，但可發(fā)展為短路。一般設(shè)按速斷和定時(shí)限速斷保護(hù)。過(guò)載（過(guò)負(fù)荷），一般設(shè)反時(shí)限或定時(shí)限保護(hù)。 保護(hù)接地：為了減少人身觸電電流和非接地電氣設(shè)備對(duì)地電流的火花能量，防止電氣事故的發(fā)生。 煤礦安全規(guī)程規(guī)定：“電壓在36V以上和由于絕緣損壞可能帶有危險(xiǎn)電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼