第1章矿山供电系统及设备

《矿山供电》讲义

(大同大学工学院 穆连生 副教授)

☺使用教材:《现代供电技术》孟祥忠,2006.8清华版

第1章 矿山供电系统及设备

§1.1 概述 一.电力系统

·电力:电能以功率的形式表答.

·电力系统:由发电厂、变电所、输电网、配电网、电力用户组成,这些生产-传送-分配-消费的环节,叫电力系统.图1.1.

火力发电厂

水力发电厂

图1.1 典型的电力系统

·电能不能大量存储,具有很高的传输率,发电机在某一时该发出的电能,经过电力系统即时传给用电设备,用电设备将电能转换其他形式的能,一瞬间完成从发电-输电-用电的全过程.

·在发电容量充足时,发电量是由用电量来确定的,二者之间是严格平衡的.

附图1：工程实例(大同煤运公司丰瑞35/10kV变电站)

附图1 工程实例

(1)发电厂

·产生电能的工矿企业,其作用是把非电形式的能量转换成电能.

·发电厂分类:火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、潮汐发电厂、太阳能光伏发电等.

·坑口电站:在煤炭资源集中的地区兴建大型火力发电厂,实施煤电综合开发利用,减轻煤的运输量.

(2)变电所

♦变电所:汇集电能,变换电压的中间环节,由各种电力变压器和配电装置组成.

♦配电所:不含变压器的变电所.

♦变电所分类:

·按用途分类:升压或降压变电所、联络变电所、工矿企业变电所、整流变电所、电车变电所、农村变电所.

·按地位分:枢纽变电所、穿越变电所、终端变电所.

·按供电范围分:区域变电所(一次变电所)、地区变电所(二次变电所)等. ♦矿区变电所属于地区变电所,它接受枢纽(或区域)变电所降压后的110kV（或35kV）电能,送至矿山地面变电所,矿山地面变电所多属终端或穿越变电所,它将电压降为10kV或6kV,向额定电压为10kV或6kV设备供电.

(3)电力网

·电力网组成:各种变电所和各种电压等级的电力线路组成.

·作用:输送、变换、分配电能.

·低压电网:电压在1kV以下的电力网.

·高压电网:电压为3~330kV的电力网.

·超高压电网:电压330~1000kV.

·特高压电网:电压在1000kV以上.

二.电力系统额定电压

1.额定电压:能使设备在正常运行时获得最佳技术效果,运行性能最好的电压.

2.额定电压等级:国家统一规定,标准化,系列化,利用电网的建设和运行.表1.2,表1.3

是系统的额定电压.

2.直流电压为平均值,交流电压为有效值.

3.在三相交流栏下,斜线“/”以上为相电压,以下为线电压,无斜线者均为线电压.

4.带“+”者只用于电压互感器、继电器等控制系统电压;带“▽”者为单台供电电压;带“*”者只用于煤矿井下、热工仪表和机床控制系统电压;带“**”者只限于煤矿井下及特殊场合使用的电压.

·在同一电压等级中,受电器和系统的额定电压正好与等级电压相同,发电机额定电压比同级受电器额定电压高5%. ·变压器一次侧与电网相连时,额定电压与系统的网络电压相同;与发电机相连时,其额定电压与发电机额定电压相同.变压器的二次侧,规定额定电压比系统电网的电压高5%~10%(补偿正常负荷时的线路电压损失.变压器靠近用

户,即配电距离较近,选变压器二次额定电压比用电设备的额定电压高出5%;否则应选用变压器二次绕组的额定电压高出电力网和用电设备额定电压10%的变压器).图1.2

4

图1.2 电力网中电压变化

◆为了使受电设备的电压和与其相连的电力网额定电压尽可能接近,就应使线路始端电压1V 比电力网额定电压(即受电器额定电压)N V 高5%.末端电压2V 比N V 低5%.这样,受电器额定电压取1V 和2V 的平均值()221V V +时,就

能保证它的端电压在不超过额定电压±5%的范围内变动. ◆变压器在电网中具有发电机和受电器的双重地位:

·变压器一次侧接电力网,相当于受电器,该侧的额定电压为N V (直接与发电机相连接的变压器,一次侧额定电压应与发电机相同).变压器二次侧送出电能,相当于发电机,二次额定电压(空载)应高于电网额定电压5%. ·对于短路电压较大的变压器(短路电压百分数在7.5%以上的变压器),二次额定电压应较受电器和电力网额定电压高10%,以补偿内部阻抗的电压损耗.

3.常用电压等级煤矿及应用范围

表1.4 煤矿常用电压等级和应用范围

附表 各种电压线路送电容量与距离的参考值

三.电力负荷分级及对供电的要求 1.电力负荷分级

(1)一级负荷:凡因突然中断供电,将造成生命危害;导致重大设备破坏难

以修复;打乱复杂的生产过程并使大量产品报废,给国民经济造成重大损失者.

♦一级负荷:副井提升机,主通风机,中央主水泵等.

♦向一级负荷供电:采用两个独立电源供电.

♦《煤矿安全规程》第441条规定(2010年)“矿井应有两回电源线路.当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应井能担负矿全部负荷.年产60000t以下(不含60000t)的矿井采用单回路供电时,必须有备用电源.备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求,并保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行备用电源应有专人负责管理和维护,每10天至少进行一次启动和运行试验,试验期间不得影响矿井能风等,试验记录要存档备案.

矿井的两回电源线路上都不得分接任何负荷.

正常情况下,矿井电源应采用分列运行方式.一回运行,另一回路必须带电备用,以保证供电的连续性.带电备用电源的变压器宜热备用;若冷备用,必须保证备用电源能及时投入正常运行,保证主要通风机等在10min内可靠启动和运行.

10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设.

矿井电源线路上严禁装设负荷定量器.”

♦两回电源线路应符合下列条件之一:

A.两个电源之间相互独立、无联系.

B.若两个电源之间有联系,应符合下列规定:

a.在发生任何一种故障时,两个或两个以上的电源线路不得同时受到损坏.

b.在发生任何一种故障且保护动作正常时,至少应有一个电源不中断供电,并能担负矿井全部负荷.

c.在发生任何一种故障且主保护失灵,以致所有电源都中断供电时,应能有人在值班的处所完成必要的操作,迅速恢复一个电源的供电,并能担负全部负荷.

♦矿井的两回线路,应分别来自电力网中的两个区域变电所或发电厂.若有困难,则必须引自同一区域变电所功发电厂的不同母线段.

♦《煤矿安全规程》第442条“对井下变(配)电所[含井下各水平中央变(配)电所和采区变(配)电所、主水泵房和下山开采的采区排水泵房供电线路,不得少于两回路.当任一回路停止供电时,其余回路应能担负全部负荷.向局部通风机供电的井下变(配)电所应采用分列运行方式.

主要通风机、提升人员的立井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备房,应各有两回路直接由变(配)电所馈出的供电线路;受条件限制时,其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置.向煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井自救系统供风的压风机、井下移动瓦斯抽放泵应各有两回路直接由变(配)电所馈出的供电线路.

本条上述供电线路应来自各自的变压器和母线段,线路上不应分接任何负荷.

本条上述设备的控制回路和辅助设备,必须有与主要设备同等可靠的备用电源.”

(2)二级负荷:

♦几因突然中断供电,将造成大量减产,生产大量废品,大量原材料报废,使工业企业内部交通停顿的.

♦二级负荷:大型矿井地面空压机,主提升设备,井底车场整流设备,向综采工作面供电的采区变电所,选煤厂浓缩机选矿等.

♦二级负荷供电:两回线路供电.有困难时,可由一回专用线路供电.