中国矿大版-矿山电工学课件-第一章 矿山供电系统和负荷

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电力系统的主要环节（ 2. 电力系统的主要环节（2）
（2）变电所：是汇集电能、变换电压的中间 变电所 是汇集电能、
环节，它由各种电力变压器和配电设备组成。 环节，它由各种电力变压器和配电设备组成。
按用途分： 压变电所、 按用途分： 升（降）压变电所、联络变电 工矿企业变电所、农村变电所、 所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变电 所等。 所等。 按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、 按地位分：枢纽变电所、穿越变电所、终端 变电所。 变电所。 按供电范围分：区域（一次）变电所、 按供电范围分：区域（一次）变电所、地区 二次）变电所。 （二次）变电所。
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第一节
电力系统概述
一 二 三
电力系统 电力系统的额定电压 电力负荷对供电的基本要求及分级
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一、电力系统
电力系统的概念： 1. 电力系统的概念：是由各种不同电压等级 的电力线路将发电厂、 的电力线路将发电厂、变电所和电力用户 联系起来的一个发电、输电、变电、 联系起来的一个发电、输电、变电、配电 和用电的整体 。
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（一）、电力负荷对供电的基本要求 ）、电力负荷对供电的基本要求
1）保证供电的安全性； 保证供电的安全性； 保证供电的可靠性； 2）保证供电的可靠性； 保证电能的良好质量； 3）保证电能的良好质量； 保证供电系统的技术经济合理。 4）保证供电系统的技术经济合理。
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1）供电的安全性
中国矿业大学出版社 2011.2 煤炭工业出版社 煤炭工业出版社
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CH1
矿山供电系统和负荷
学习要求 一般掌握： 1. 一般掌握：典型电力系统的组成及有关的 基本概念、 基本概念 、 矿山供电系统中的电气设备额定 电压的确定、 矿山电力负荷及计算、 电压的确定 、 矿山电力负荷及计算 、 矿用变 压器的选择。 压器的选择。 熟练掌握： 2. 熟练掌握：电力负荷分级及对供电系统的 要求、 供电系统的连接方式、 矿山供电系统。 要求 、 供电系统的连接方式 、 矿山供电系统 。
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三、电力负荷对供电的基本要求及分级
供电系统是煤矿生产的主要环节。它由各种电气 供电系统是煤矿生产的主要环节。 设备及配电线路按一定接线方式组成。 设备及配电线路按一定接线方式组成。 供电系统的作用就是从电力系统获取高压电能， 供电系统的作用就是从电力系统获取高压电能， 通过变换、分配、输送将电能安全、 通过变换 、 分配 、 输送将电能安全 、 可靠地送到各 种不同的动力设备上， 种不同的动力设备上 ， 以满足煤矿现代化生产的要 求。
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二、电力系统的额定电压（1） 电力系统的额定电压（
额定电压：是指发电机、 1. 额定电压：是指发电机、变压器和电气设 备等在正常运行时具有最大经济效益时的电 压。 额定电压等级： 2. 额定电压等级：由国家规定的各种标准额 定电压。 定电压。 作用： 作用 ： 便于各种电力设备生产制造标准化 和系列化。 和系列化。
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二、电力系统的额定电压（2） 电力系统的额定电压（
G T1 WL1 T2 Ld
+5% -5% 电力网中的电压变化示意图
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3.电气设备额定电压的确定(1) 3.电气设备额定电压的确定(1) 电气设备额定电压的确定
确定电气设备额定电压的一般规律： 确定电气设备额定电压的一般规律： A. 发电机： 发电机： 额定电压 VGN=1.05×系统额定电压（VN） ×系统额定电压（ B. 变压器： 变压器： 受电侧额定电压V 受电侧额定电压 TN1 与发电机相连时， ① 与发电机相连时，VTN1=VGN 与线路（系统）相连时， ② 与线路（系统）相连时，VTN1=VN
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请根据下面系统图已知参数确定各电气元件的 额定电压. 额定电压.
110/10.5k 6.3/363/121k V V 6.3kV 6/0.4kV 330/38.5k V
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4. 煤矿常用电压等级及应用范围
36V及以下：井下电气设备控制及局部照明 及以下： 及以下 127V：井下照明及手持式电钻 ： 220V：矿井地面照明 ： 250V(DC)：电机车 ： 380V：小型矿井井下使用 ： 500V(DC)：井下电机车 ： 660V：井下低压动力 ： 750V(DC)：露天煤矿工业电机车 ： 1140V：井下综采动力 ： 1500V(DC)：露天煤矿工业电机车 ： 6kV: 井上、下高压电机及配电电压 井上、 10kV：特大型矿井井上、下高压电机及配电电压 ：特大型矿井井上、 35、60、110kV：矿区受电电压或配电电压 、 、 ：
图1 一个简单的电力系统
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典 型 电 力 系 统 图
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交流发电机(G) 交流发电机(G)
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电力变压器(T) 电力变压器(T)
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断路器(QF) 断路器(QF)
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隔离开关(QS) 隔离开关(QS)
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熔断器(FU) 熔断器(FU)
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2）供电的可靠性
可靠性：指应满足用电户对供电的连续性要求。 可靠性：指应满足用电户对供电的连续性要求。 即供电的不间断性。 即供电的不间断性。 煤矿供电（尤其是井下）绝对可靠，即无论在 煤矿供电（尤其是井下）绝对可靠， 任何情况下，都必须保证能提供一部分电能， 任何情况下 ， 都必须保证能提供一部分电能 ， 保证 人身与设备不受危害。 人身与设备不受危害。 电力负荷是决定电力系统规划、设计、 电力负荷是决定电力系统规划、设计、运行及 发电、送电、变电布局的主要依据， 发电 、 送电 、 变电布局的主要依据 ， 按用户的重要 性和中断供电对人身安全或在经济等方面所造成的 损失和影响程度分为三级。 损失和影响程度分为三级。
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2.电力系统的主要环节（ 2.电力系统的主要环节（3） 电力系统的主要环节
（3）电力网：是指在电力系统中，变电所与各种不 ）电力网：是指在电力系统中， 同电压的电力线路组成的网。 同电压的电力线路组成的网。是电力系统的重要组 成部分，担负着输送、变换和分配电能的任务。 成部分，担负着输送、变换和分配电能的任务。 根据电压等级的不同，电力网可分为： 根据电压等级的不同，电力网可分为： 低 压 电 网：1.2kV及以下 及以下 高 压 电 网：3kV~330kV 超高压电网： 超高压电网：330kV~1000kV 特高压电网： 特高压电网：1000kV以上 以上
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3.电气设备额定电压的确定(3) 3.电气设备额定电压的确定(3) 电气设备额定电压的确定
C. 系统额定电压与设备额定电压 系统V 用电设备V 系统VN=用电设备VN 系统额定电压和设备额定电压值根 据表1---2 ---3确定． 据表1---2、1---3确定． 下面举例说明电力系统中电气设备 额定电压的确定方法. 额定电压的确定方法.
供电设备额定电压 （发电机） 3.15 6.3 10.5
设备最高电压
6.9 11.5 40.5 69 126 252 363 550 --
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二、电力系统的额定电压（2） 电力系统的额定电压（
电气设备额定电压的确定 我国国家标准规定：一般供电设备 我国国家标准规定：一般供电设备 的额定电压应高出系统和用电设备的额 定电压的5 定电压的5％，用以补偿正常负荷时线路 上的电压损失， 上的电压损失 ， 使设备获得近似额定的 电压。 电压 。 受电设备的额定电压与系统额定 电压相对应。 电压相对应。
安全性： 指在电能的供应 指在电能的供应、 安全性 ： *指在电能的供应 、 分配和使用中不 应发生人身触电伤亡事故和设备毁坏事故。 应发生人身触电伤亡事故和设备毁坏事故。 人身触电伤亡：触电保护、 人身触电伤亡：触电保护、架线选择等 设备毁坏：继电保护、结线方式、 设备毁坏：继电保护、结线方式、接地保护等 对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、 对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊环 为确保供电安全，还必须采取防触电、防潮、 境，为确保供电安全，还必须采取防触电、防潮、 防爆、抗磨损等措施，正确选择设备、 防爆、抗磨损等措施，正确选择设备、确定供电系 统方案，并加强保护措施，经常进行检修。 统方案，并加强保护措施，经常进行检修。
目录
受电设备
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直流
供电设备
单相交流
受电设备
三相交流
受电设备 供电设备
1.5 2 3 6 12 24 36 48 60 72 110 220
400* 440
1.5 2 3 6 12 24 36 48 60 72 115 230
400* 460
第一章
6 12 24 36 42
供电设备
6 12 24 36 42
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3.电气设备额定电压的确定(2) 3.电气设备额定电压的确定(2) 电气设备额定电压的确定
B. 变压器 输出侧额定电压V 输出侧额定电压VTN2 ① 与35kV及以上线路相连 及以上线路相连 VTN2=1.1× VN × 以下线路相连， ② 与35kV以下线路相连，但变压器的 以下线路相连 短路电压百分比 VS%>7.5%，或连接长线路 ， 时 VTN2=1.1 × VN ③ 其他情况 VTN2=1.05 × VN
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1）、一级负荷 ）、一级负荷
对突然中断供电将造成生命危害、 对突然中断供电将造成生命危害 、 导致重大设备破坏 且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报废， 且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报废，给国 民经济造成重大损失的负荷为一级负荷。 民经济造成重大损失的负荷为一级负荷。 如矿井的通风、排水、提升（载人）等负荷。 如矿井的通风、排水、提升（载人）等负荷。对属于 一级负荷的设备，为使其可靠运行， 一级负荷的设备，为使其可靠运行，必须采用完全备用系 统供电，即采用两个独立电源的双回路供电。 统供电，即采用两个独立电源的双回路供电。 独立电源：指不受其他电源故障影响或干扰的电源。 独立电源：指不受其他电源故障影响或干扰的电源。 如分段母线的电源来自不同发电机， 如分段母线的电源来自不同发电机，且其输变配各环 节为分列运行的。 节为分列运行的。 或母线之间无联系，或有联系， 或母线之间无联系，或有联系，但当其中一个故障时 其联系会自动断开，不影响其他供电的。 其联系会自动断开，不影响其他供电的。
矿山电工学
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主要学习内容 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 矿山供电系统和负荷 矿山供电系统故障分析 矿井电网三大保护 矿山供电系统设备及选择 矿山电气设备的控制
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主要参考书
唐 轶 等编 赖昌干 等编 1991.11 2005.5 张学成 等编
1.矿山电工学 矿山电工学 2.矿山电工学 矿山电工学 3.工矿企业供电 工矿企业供电
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电力负荷分级及对供电结线的要求
电力负荷的分级：根据不同负荷对 电力负荷的分级：根据不同负荷对 供电可靠性的要求分三级 分三级。 供电可靠性的要求分三级。 一级负荷： 一级负荷：采用两个独立电源的双 回路）供电。 回路）供电。 二级负荷：采用两回线路供电。 二级负荷：采用两回线路供电。 三级负荷：不属于一、 三级负荷：不属于一、二级负荷的 所有用电设备，对供电无特殊要求， 所有用电设备，对供电无特殊要求，一 般采用单一回路供电。 般采用单一回路供电。
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刀开关(QK) 刀开关(QK)
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熔断式开关(Q) 熔断式开关(Q)
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负荷开关(Q) 负荷开关(Q)
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电流互感器(TA) 电流互感器(TA)
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电压互感器(TV) 电压互感器(TV)
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阀型避雷器(F) 阀型避雷器(F)
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电抗器(L) 电抗器(L)
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电容器( 电容器( Baidu Nhomakorabea )
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线路、母线 线路、母线(W) 电缆及终端(X) 电缆及终端
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电力系统的主要环节（ 2. 电力系统的主要环节（1）
发电厂（ （ 1 ） 发电厂 （ 站 ） ： 指将其他形 式的能量转换成电能的场所。 式的能量转换成电能的场所。 一般根据所使用的能源的不同， 一般根据所使用的能源的不同 ， 将电厂分为火力发电厂、 将电厂分为火力发电厂 、 水力发电 核电站、 潮汐电站、 站 、 核电站 、 潮汐电站 、 风力发电 站等。 站等。
36 42
36 42
100 127 220
100 133 230
100 127 220/380 380/660 1140
100 133 230/400 400/690 1200
800* 1000*
800* 1000*
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受电设备与系统额 定电压 3 6 10 35 60 110 220 330 500 750