礦山供電技術(shù)ch1.2-礦山供電系統(tǒng)

礦山供電技術(shù)山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系主講人：張超Ch1礦山供電系統(tǒng)山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系234目錄ONTENTS緒論供電系統(tǒng)與結(jié)線方式電力系統(tǒng)中性點運行方式電壓與電能質(zhì)量1C2.供電系統(tǒng)與結(jié)線方式山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系基本概念供電系統(tǒng)結(jié)線：是指由各種電氣設(shè)備及其連結(jié)線構(gòu)成的電路，其功能是匯集和分配電能。2.分類按布置方式分：放射式、干線式、環(huán)式、雙電源供電式按運行方式分：開式網(wǎng)絡(luò)、閉式網(wǎng)絡(luò)按可靠性分：無備用網(wǎng)絡(luò)、有備用網(wǎng)絡(luò)2.1供電系統(tǒng)結(jié)線山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系1.放射式（1）單回放射式是在上一級變電所的饋出母線上引出多條回路，直接向下級變電所或用電設(shè)備供電。各條引出線之間無聯(lián)系，其沿線不接其他負(fù)荷。優(yōu)點：系統(tǒng)簡單、運行維護(hù)方便缺點：使用開關(guān)、線路多，供電可靠性差。山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系（2）雙回路放射2.1單電源雙回路從一段母線上并列引出兩回線路，每回線路有單獨的開關(guān)控制。適用二級負(fù)荷。供電可靠性高，運行可采用并列運行，也可一路運行一路備用，運行靈活2.1供電系統(tǒng)結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2雙電源雙回路是在上級變電所設(shè)置兩套電源，分別接在不同的母線上，向下級變電站或用電設(shè)備供電。優(yōu)點：備用，可靠性高。適用一級負(fù)荷。缺點：所用設(shè)備多，用線長，投資大。2.1供電系統(tǒng)結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.干線式（1）直接連接式從一路高壓配電線直接引出分支線向用戶供電，分支線一般不超過5，且配電變壓器容量不超過3000kVA。適用于架空線上對三級負(fù)荷分散用戶供電，也可用于井下電纜線路對多臺順槽輸送機供電。優(yōu)點：回路少，高壓配電裝置數(shù)量少，造價低。缺點：可靠性差。2.1供電系統(tǒng)結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1供電系統(tǒng)結(jié)線貫穿聯(lián)絡(luò)式直接聯(lián)絡(luò)式（2）貫穿連接式各用戶采用進(jìn)出線均裝隔離開關(guān)的方式引接分支線，提高可靠性8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1供電系統(tǒng)結(jié)線雙回路干線式接線圖為滿足二級負(fù)荷供電的要求，也可采用雙回路干線式。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系問題：放射式與干線式之間的區(qū)別？2.1供電系統(tǒng)結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系放射式：廣撒網(wǎng)，從甲到乙，從甲到丙，從甲到丁干線式：有中間人，從甲到乙，從乙到丙，從丙到丁。放射式類似于并聯(lián)，干線式類似于串聯(lián)。

問題：放射式與干線式之間的區(qū)別？2.1供電系統(tǒng)結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系一般在同電壓等級之間的變電所構(gòu)成環(huán)形，每個變電所有兩路進(jìn)線，當(dāng)其中一路發(fā)生故障時，可由另一路線路供電，可靠性高。2.1供電系統(tǒng)結(jié)線3.環(huán)式適用于電源對礦區(qū)用戶的相對位置居中適用于電源距離用戶較遠(yuǎn)，用戶間距較近，且負(fù)荷相差不大的情況。隧道一到達(dá)山科調(diào)頭三面環(huán)山，一面靠海8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1供電系統(tǒng)結(jié)線無備用系統(tǒng)的結(jié)線方式單回路放射式(圖a)優(yōu)點：供電線路獨立，線路故障互不影響，易于實現(xiàn)自動化，停電機會少；繼電保護(hù)簡單，保護(hù)動作時間短。缺點：電源出線回路較多，設(shè)備和投資也多。直接連接的干線式(圖b)優(yōu)點：線路總長度較短，造價較低，可節(jié)約有色金屬；由于最大負(fù)荷一般不同時出現(xiàn)，系統(tǒng)中的電壓波動和電能損失較??；電源出線回路數(shù)少，可節(jié)省設(shè)備。缺點：前段線路公用，增多了故障停電的可能性。貫穿連接的干線式(圖c)優(yōu)點：串聯(lián)型干線式因干線的進(jìn)出側(cè)均安裝隔離開關(guān)，當(dāng)發(fā)生事故時，可在找到故障點后，拉開相應(yīng)的隔離開關(guān)繼續(xù)供電，從而縮小停電范圍。缺點：干線式結(jié)線為了有選擇性地切除線路故障，各段需設(shè)置斷路器和繼電保護(hù)裝置，使投資增加，而且保護(hù)整定時間增長，延長了故障的存在時間，增加了電氣設(shè)備故障時的負(fù)擔(dān)。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1供電系統(tǒng)結(jié)線有備用系統(tǒng)的結(jié)線方式雙回路放射式缺點：雙回路供電，故線路長，投資大；如果負(fù)荷不大，常會造成浪費。優(yōu)點：是當(dāng)雙回路同時工作時，可減少線路上的功率損失和電壓損失。范圍：適用于負(fù)荷大或獨立的重要用戶。雙回路干線式特點：它較雙回路放射式線路短，比環(huán)式長，所需設(shè)備較放射式少。缺點：繼電保護(hù)較放射式復(fù)雜。環(huán)式優(yōu)點：設(shè)備少；各線路途徑不同，不易同時發(fā)生故障；因負(fù)荷由兩條線路負(fù)擔(dān)，故負(fù)荷波動時電壓比較穩(wěn)定。缺點：故障時線路較長，電壓損失大（特別是靠近電源附近段故障）。導(dǎo)線截面應(yīng)按故障情況下能擔(dān)負(fù)環(huán)同全部負(fù)荷考慮，所以有色金屬消耗量大，兩個負(fù)荷大小相差越懸殊．其消耗就越大。范圍：適于負(fù)荷容量相差不大，所處地位離電源都較遠(yuǎn)，而彼此較近及設(shè)備較貴的用戶。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1供電系統(tǒng)結(jié)線有備用系統(tǒng)的結(jié)線方式雙回路放射式雙回路干線式環(huán)式8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系用戶對供電可靠性的要求電壓等級高低的影響負(fù)荷大小的影響負(fù)荷數(shù)目的影響負(fù)荷位置的影響如何選擇合理的供電系統(tǒng)結(jié)線方式？2.1供電系統(tǒng)結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系發(fā)電廠、變電所、電力網(wǎng)電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)？2.1.2變電所的一次結(jié)線變電所常用一次結(jié)線方式：橋式結(jié)線：用于有備用的供電系統(tǒng)線路-變壓器組結(jié)線：用于無備用的供電系統(tǒng)8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系對具有兩回電源進(jìn)線、兩臺變壓器的變電所，可采用橋式結(jié)線。橋為由斷路器和隔離開關(guān)組成的用以進(jìn)行線路的橫聯(lián)和跨接。根據(jù)跨接橋橫聯(lián)位置的不同，橋式連接分為外橋、內(nèi)橋和全橋。（一）橋式結(jié)線2.1.2變電所的一次結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.2變電所的一次結(jié)線1.外橋接線跨接橋在變壓器斷路器QF1和QF2的外線路側(cè)，進(jìn)線回路只有隔離開關(guān)。對變壓器的切換操作方便，對電源進(jìn)線操作不便。

適用變電所：A.供電線路短、切換線路少；B.要經(jīng)常切換變壓器的；C.有穩(wěn)定的穿越功率的；D.處于環(huán)網(wǎng)中；E.向一、二級負(fù)荷供電的。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.2變電所的一次結(jié)線外橋接線—倒閘操作倒閘：為進(jìn)行送電、斷電而按順序?qū)﹂_關(guān)進(jìn)行閉合和斷開。原來線路WL1（左）通過變壓器T1對負(fù)載供電(此時WL2、T2退出運行)，假設(shè)現(xiàn)在需要：切換變壓器：切除負(fù)載->斷QF1,再Q(mào)S5,QS3->合QS4,QS6,再合QF2->合QS7,QS8,再合QF3->向負(fù)載供電切換線路：切除負(fù)載->斷QF1,再Q(mào)S5,QS3->等待上級變電所斷WL1->斷QS1、合QS2->等待上級送電->合QS7,QS8,再Q(mào)F3->合QS3,QS5,再Q(mào)F1->向負(fù)載供電8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.2變電所的一次結(jié)線2.內(nèi)橋接線跨接橋在變壓器斷路器QF1和QF2的靠變壓器側(cè)，變壓器電源端只有隔離開關(guān)。提高對電源線路運行的可靠性和倒閘操作的靈活方便性。

適用變電所：A.供電線路長（線路故障幾率大）；B.不需要經(jīng)常切換變壓器的且負(fù)荷穩(wěn)定；C.沒有穩(wěn)定的穿越功率的；D.處于電網(wǎng)終端；E.向一、二級負(fù)荷供電的。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.2變電所的一次結(jié)線內(nèi)橋結(jié)線—操作原來線路WL1通過變壓器T1對負(fù)載供電，(此時假設(shè)WL2、T2退出運行)假設(shè)現(xiàn)在需要：切換變壓器：

切除負(fù)載->斷QF1,QS1,QS3->斷開QS5->閉合QS6->合QS1,QS3,再合QF1->合QS7,QS8,再合QF3->向負(fù)載供電切換線路：

切除負(fù)載->斷QF1,QS3,QS1->合QS2,QS4,再合QF2->合QS8,QS7,再合QF3->向負(fù)載供電8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.2變電所的一次結(jié)線3.全橋結(jié)線全橋結(jié)線克服了外橋和內(nèi)橋結(jié)線的不足，操作方便、運行靈活，但其相應(yīng)占地面積大，投資增加。全橋結(jié)線適應(yīng)性強，對線路、變壓器的操作均方便，運行靈活，且易于擴(kuò)展成單母線分段式的中間變電所（高壓穿越負(fù)荷時）。缺點是設(shè)備多、投資大，變電所占地面積大。對于電壓在35kV、容量在7500kVA以上，或電壓為110kV、容量在31500kVA以上的變壓器，當(dāng)隔離開關(guān)切斷空載電流能力不足時采用。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.2變電所的一次結(jié)線線路-變壓器組結(jié)線方式依據(jù)其容量的大小、二次出線數(shù)的多少主要有三種形式：（1）進(jìn)線為隔離開關(guān)（二次回路必須裝斷路器）（2）進(jìn)線為跌落式熔斷器（二次回路必須裝斷路器）（3）進(jìn)線為斷路器8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.2變電所的一次結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.3變電所的二次母線結(jié)線母線是從配電變壓器或電源進(jìn)線到各條饋出線路之間的電氣主干線，它起著從電源接收電能和給各饋出線分配電能的作用。母線制是指電源進(jìn)線與各饋出線之間的連接方式。常用母線制主要有三種：單母線制、單母線分段制和雙母線制。二次母線結(jié)線與二次接線區(qū)別？8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.3變電所的二次母線結(jié)線1．單母線不分段制單母線制的可靠性和靈活性都較低，母線或直接連接于母線上的任一開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，全部負(fù)荷都將中斷供電。適用于一回進(jìn)線的情況8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.3變電所的二次母線結(jié)線隔離開關(guān)分段（QS分段）：適用由雙回路供電允許短時間停電的二級負(fù)荷斷路器分段（QF分段）：適用一級負(fù)荷較多情況，可切斷負(fù)荷和故障電流。在采用斷路器分段時，除能實現(xiàn)切斷負(fù)荷或故障電流外，也可在繼電保護(hù)下實現(xiàn)自動分合閘。在其中一條線路故障或需要檢修時，可以將負(fù)荷轉(zhuǎn)到另外一條線路，避免全部停電。在檢修母線或電源故障時，不能避免故障母線用戶的停電。為避免長時間停電，可以采用加裝旁路母線或采用雙母線解決。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.3變電所的二次母線結(jié)線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.1.3變電所的二次母線結(jié)線供電系統(tǒng)接線方式供電網(wǎng)絡(luò)變電所(站)開式、閉式

有備用、無備用放射式、干線、環(huán)式線路-變壓器組橋式單母線雙母線8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2礦井供電系統(tǒng)礦井供電系統(tǒng)的選擇，取決于礦區(qū)范圍、煤層傾角、埋藏深度、設(shè)計年產(chǎn)量、開采方式、涌水量大小以及機械化、電氣化程度等因素。典型的供電方式：深井供電系統(tǒng)淺井供電系統(tǒng)平硐供電系統(tǒng)8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.1深井供電系統(tǒng)適用礦層埋藏深、傾角小，采用立井和斜井開拓，生產(chǎn)能力大的礦井。特征：高壓電能用電纜送到井下，并直接送到采區(qū)。一般模式：地面變電所——井下中央變電所——采區(qū)變電所——工作面配電點8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.1深井供電系統(tǒng)8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.1深井供電系統(tǒng)8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.2淺井供電系統(tǒng)對礦層埋藏不深（距地表100-200m內(nèi)）的情況，處于經(jīng)濟(jì)和運行方便的考慮，一般采用淺井供電系統(tǒng)。特征：采區(qū)用電是從地面向井下鉆眼來提供的。一般模式：依據(jù)用電情況和井深，從供電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理考慮有三種模式（1）對于采區(qū)距井底車場較遠(yuǎn)（>2km）、井下負(fù)荷小、涌水量不大的礦井，可經(jīng)架空線路，將6-10kV高壓電由地面變電所送至與采區(qū)位置相應(yīng)的地面變電亭，再降壓至380或660V，再沿鉆眼送至井下采區(qū)變電所。（高壓電能不下井）8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.2淺井供電系統(tǒng)（2）當(dāng)采區(qū)負(fù)荷小而井底車場負(fù)荷大時，對井底車場的供電，可沿井筒鋪設(shè)高壓下井電纜供電；對采區(qū)的供電，可沿鉆眼鋪設(shè)低壓電纜供電。（井底車場高壓供電）（3）對采區(qū)巷道很長、負(fù)荷又大，為保證正常電壓，可經(jīng)高壓架空線路，將電能送至與采區(qū)對應(yīng)位置的配電點，沿鉆眼鋪設(shè)高壓電纜，向井下采區(qū)變電所供電，再由變電所降壓，向工作面提供低壓電力。（井下均為高壓供電）8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.2淺井供電系統(tǒng)深井與淺井供電系統(tǒng)的不同：在于淺井井底車場的配電所代替了深井系統(tǒng)中的井下變電所，以及采用鉆眼向采區(qū)供電的方式。鉆眼供電的優(yōu)點：（1）將由礦井地面變電所至采區(qū)變電所的電纜線路換成可靠的架空線路，節(jié)約有色金屬和投資；（2）井下巷道中沒有高壓電纜，人員設(shè)備更安全。（3）減少井下變電所硐室的開拓（4）在瓦斯煤塵突出的采區(qū)，防爆高壓配電箱和礦用變壓器的使用大大降低。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.2淺井供電系統(tǒng)8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.2.3平硐供電系統(tǒng)對礦層埋藏較淺（低于100m）、分布范圍廣的礦井一般采用平硐開采的供電系統(tǒng)。對深部的用電設(shè)備，可利用小風(fēng)井、斜井或鉆孔附近設(shè)置的地面變電亭提供低壓電力。當(dāng)需要向平硐提供直流電時，可先經(jīng)地面變電所整流，再由電纜下送。對平硐開拓且井深在150m的用電設(shè)備供電，其系統(tǒng)與深井供電相同。8山東科技大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系2.3礦井各級變電所及配電點煤礦供電系統(tǒng)是由各類地面變電所，以及井下的中央變電所、采區(qū)變電所、移動變電站、配電點和相應(yīng)的供電設(shè)備及供電線路組成。礦井地面變電所是全礦供電的總樞紐，擔(dān)負(fù)受電、變電、配電的任務(wù)。地面變電所接受電網(wǎng)饋來的35kV或60kV電壓，降壓為6/10kV電壓分配給礦山的高壓用電設(shè)備，如主通風(fēng)機及井下中央變電所等，把660/380V電壓分配給地面低壓動力及照明設(shè)備。地面變電所，如果以35kV受電，則稱35kV變電