矿山电工学 2

补充知识 • 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。
武垣220kV变电站220kV双母线接线方式
井下中央变电所设备布置图
3、采区变电所 任务：接受中央变电所高压电能、变压、配出低压电 能。 1）供电方式 采区变电所一工作面配电点方式（传统方法） 。 采区配电所—移动变电站—工作面配电点供电方式。
• 采区 变电 所--工作 面配 电点 供电 方式
• 采区配电所—移动变电站—工作面配电 点供电方式
第二节、矿山供电 系统
一、供电系统接线方式
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。 1.系统或网络结构的基本方式 1)放射式 (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。 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。
3．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。
三、矿井各级变电所及配电点
1．矿井地面变电所
1)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，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。
• 工作面配电点是低压开关集中处，由于 其经常要随工作面移动和搬迁，故不设 专用硐室。回采工作面配电点通常设在 邻近的运输平巷的槽龛内或平巷的一侧， 距工作面50-70m。若非沼气煤尘突出的 矿井，机采工作面配电点可放在回风巷 内，掘进工作面配电点大；多设在掘进 巷的一侧，距掘进工作面80—100m。
（2）内桥结线
内桥结线的使用范围： ①电源线路较长 ②不需经常切换变压器且负荷 稳定的变电所。 ③没有穿越功率的变电所
④处于电网终端的变电所
⑤向一、二级负荷供电的情况
（3）全桥结线： 全桥结线：
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。
（4）方案选择
①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。 ②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）。 ③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。
2.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。
• 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。
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。 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。
1
、 深 井 供 电 系 统
2、浅井供电系统
对于矿层埋藏不深（距地表10－200m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。
2)桥式结线
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
“桥”，将两个“线路－变压器组”高压侧连接起来的结线 方式。
（1）外桥结线
外桥结线的使用范围：
①供电线路较短，线路切换少
②要经常切换变压器的变电所 ③有稳定穿越功率的变电所 ④处于环网中的变电所 ⑤向一、二级负荷供电的情况
综采工作面机电设备布置图
小结：
煤矿供电系统： 类型：深井、浅井、平硐供电； 变电所：井下中央变电所、采区变 电所及综采工作面、配电点的位置 与设备布置。
• 为避免因电气设备发生事故引起燃烧蔓 延，配电点附近应用非燃性材料支护。 若邻近的巷壁是可燃性矿层，还应以非 燃性材料制成的背板(如水泥板等)相隔。
• 2)配电点控制开关的设置 • 对由工作面配电点直接控制的工作面 上的各种用电设备，应用经直接接在该 配电点母线上的专用磁力起动器控制。
• 由于工作面配电点距采区变电所较远，并因采 掘工作面电气设备经常移动、负荷重、起动频 繁、工作条件差、维护量大，故一般应在每个 配电点加设一台电源进线自动馈电开关。该开 关与配电点的其它磁力起动器设在一起，以便 于停、送电操作和管理、维护。并且在磁力起 动器出现机构失灵或接点粘连时，还可借其切 断电源，同时此开关的设置还能增加过流保护 系统可靠性和选择性。
• 3) 釆区变电所硐室 • 需工作两年以上的采区变电所硐室， 即视为永久性建筑，应采用不燃性材料 支护； • 若工作时间较短时，则可不设硐室，利 用上山间或顺槽间联络巷，但应用不燃 性材料支护。
4）采区变电所的位置和硐室布置图
• 4．工作面配电点 • 1)工作面配电点的设置 • 工作面配电点接受由采区变电所或移动变电 站送来的低压电能，通过控制开关、磁力起动 器，用软电缆向回采或掘进工作面的机电设备 供电。同时，它还利用干式变压器或煤电钻变 压器综合装置，将电压降为127v，供电钻、照 明和信号等用。
武垣220kV变电站220kV双母线接线方式
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。
• 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。
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。
④对于单回开式电网上的终端变电所，可采用 “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。
单回放射式结线
2.干线式
直接连接与贯穿连接
优点：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。 缺点：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。
干线式接线 a)直接连接式; b) 贯穿连接式
3.环状式
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。
• 特点是： • 缩短了低压供电距离，减少了电能损耗， 保证供电质量 . • 采用干式自冷变压器，提高采区供电的 防爆性能 . • 移动变电站可根据需要在轨道上移动或 固定，不需建造变电所硐室。
• 2) 采区变电所位置的确定原则 • (1) 位于负荷中心，并保证向采区内最远 距离、最大容量设备供电。 • (2) 一个采区尽量采用一个釆区变电所位 置。 • (3) 尽量设在顶底板稳定、无淋水的地点。 • (4) 通风、运输方便。
浅井与供电方式的主要不同点．是用浅井的井底车场配电所代 替深井的井下中央变电所，并由井底车场配电所直接向附近的 用电设备供电。 (1)采用钻孔敷设电缆的优点是： ①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。 ②井下巷道中没有高压电缆，使人员和设备更加安全。 ③减少了井下变电所调室的开拓量。 ④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。 (2)钻井敷设电缆的缺点是： ①需要进行钻孔、下套管工作，且套管不能回收。 ②需要架设高压架空线、修建变电亭。 ③冬季施工和维护团难。