第1章 矿山供电系统及设备

供电系统接线是指由各种电器设备及其接线构成的 电路，其功能是汇集和分配电能。接线中的母线又 称为汇流排，起集中和分配电能的作用。
1、系统或网络结构的基本方式
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放射式接线
干线式接线
环状式接线
1）放射式电网
（1）单回路放射式 适用于向三级或二级小负荷设备供电。
a)单电源单回路
b)单电源双回路
图 SN10-10型高压少油断路器
当触头分断产生电弧时，油被气化和分解，灭弧室内腔 压力增大，使静触头座内的钢球上升，将球阀关闭，电弧在 密闭的空间燃烧，压力急剧增大，当导电杆向下运动，依次 打开上、中、下三个横吹口时，油气混合物高速横吹电弧， 使其熄灭。
在开断小电流时，电弧能量小，横收效果不佳。导电杆 继续向下打开纵吹油道，电弧受到纵吹。在导电杆向下运动 时，将一部分油压入附加油流道横吹电弧，起到机械油吹作 用，从而促使小电流电弧很快熄灭。
3、平硐开采供电系统
矿层埋藏较浅（低于100m）、分布范围较广时采用，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。
说明：由地表倔进水平巷道（平硐）直接通到矿 化体进行开采，以平硐作为主要开拓巷道的开拓 方法叫平硐开拓。巷道约有千分之三到七的坡度。 平硐开拓是一种最经济、基建时间短和安全可靠 的方法。一般适用于山区地形，空车上坡重车下 坡，水自由流出。
1、一级负荷
2、二级负荷
Hale Waihona Puke 3、三级负荷2、井下特殊的环境
井下特 殊的环境
顶板失控而自行 冒落的现象。
指矿井作业面、巷道侧壁 在矿山压力作用下变形， 破坏而脱落的现象。
3、电力负荷对供电的基本要求
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1.保证供电的安全 可靠性 1）要求供电不间断； 2）对重要负荷供电 应绝对可靠：如主 排水泵、副井提升 机等； 3）供电安全包括人 身和设备安全；防 潮、防爆；
电气设备额定电压表
电气设备额定电压表
1）电力线路和用电 设备的额定电压相等
2）发电机的额定电 压（高5%） 3）变压器的额定电 压（注意分高压侧和 低压侧） 高压侧和电力线路 相等，低压侧高10%
例题
自耦变压器
三、电力负荷分级及对供电的要求
1、电力负荷的分级
1）定义：当突然中断供电可能造成人身 伤亡或重大设备损坏、造成重大经济损失 的负荷。例：矿井通风机、主排水泵及立 井提升设备等。 2）供电要求：两个独立电源供电。
2、高压隔离开关 (刀闸)
1）结构：动静触头
2）作用: （1）隔离电 源。（2）切断小电流。
3）特点:没有灭弧装置。触 头通、断状态明显可见。
4）在成套设备装置中，隔 离开关与断路器之间设有闭 锁装置。
图2.5
GN19-10/600型高压隔离开关
1—连接板；2—静触头；3—接触条；4—夹紧弹簧；5—支持瓷瓶； 6—镀锌钢片；7—拉杠绝缘子；8—支持瓷瓶；9—传动主轴；10—底架
1、深井供电系统示意图
2、浅井供电系统
a、井底车场及其附近巷道的低压用电设备，可 由设在地面变电所的配电变压器降压后，用低 压电缆通过井筒送到井底车场配电所，再由井 底车场配电所将低压电能送至各低压用电设备 。 b、当采区负荷不大或无高压用电设备时，采 区用电由地面变电所用高压架空线路，将电能 送到设在采区地面上的变电室或变电亭，然后 把电压降为380V或660V后，用低压电缆经钻 孔送到井下采区配电所，再送给工作面配电点 和低压用电设备。 c、当采区负荷较大或有高压用电设备时，用 高压电缆经钻孔将高压电能送到井下采区变电 所，然后降压向采区低压负荷供电。为防止钻 孔孔壁塌落挤压电缆，钻孔中敷设有钢管，电 缆穿过钢管送至井下采区。
单侧电源和单回线路
矿井供电系统的组成
二、供电系统
矿井供电方式的确定主要取决于井田的范围、煤层埋藏 的深度、开采方式、矿井年产量、涌水量和井下负荷的 大小等因素。分为深井供电系统、浅井供电系统。
深井供电系统： 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。如下 图所示。 浅井供电系统： A、特点：井下不 设立中央变电所。 B、决定因素：煤 层埋藏不深(一般 离地表100～200 m)、井田范围大 、井下负荷不大、 涌水量小的矿井。 可采用浅井供电系 统，如下图所示。
低压电网：1KV以下
高压电网：3-330KV
电力网分类
超高压电网：330-1000KV 特高压电网：1000KV以上
二、电力系统的额定电压
额定电压：能使受电器、发电机、变压器等正常 工作的电压，称为它们的额定电压。
1、一般规定：在同一电压等级中，受电器和系统 的额定电压与等级电压相同，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直接相连时，规定其额定电压 与系统电网的电压相同。 变压器二次侧，规定其额定电压比系统电网的电压 高5%-10%。
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2、保证良好的电 能质量 电能质量要求两个 主要指标： 1）频率和电压。 频率50Hz，偏差小 于〒0.5Hz。 2）电压偏差。允 许电压偏差〒5%。
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3.保证供电系统运 行的经济性 １）供电网络接线 简单; ２）尽可能降低设 备、材料、有色金 属的消耗; ３）降低电能消耗 和维修费用等。
一、供电系统结线方式
1）定义：凡因突然停电造成大量减产或 大量废品的负荷。例：主要提升和运输设 备、地面空气压缩机、抽放瓦斯设备、综 采面采区变电站。 2）供电要求：两个独立电源供电。 1）定义：指除一、二类负荷以外的其它 负荷。停电不影响生产，例：学校宿舍 、地面附属车间及矿井机修厂等。 2）供电要求：单回路供电、多负荷共用 一条输电线路。
三、矿井各级变电所及配电点
1、矿井地面变电所（矿山供电的枢纽）
2、井下中央变电所
尽量靠近负荷中心，主要进行电能变换、集中和分配，包括 主变电所、采取变电所、移动变电站、工作面配电点。一般 设在靠副井的井底车场范围内。
井下中央变电所设备图
3、采区变电所
是采区的供电枢纽，接 受井下中央变电所送来 的高压电能，分配或直 配给采掘工作面配电点 或用电设备，是采区变 电所-工作面配电点方式。
1、单母线结线
适用于具有一、二级负荷，进出线较多的变电所。
2、桥式结线（外桥、内桥、全桥）
负荷变化大，倒闸次数少，具有一、二级负荷的变电所。
线路切换少，变 压器切换较多
操作性能要求高
线路较长，不需要经常切换变压器
3、双母线结线
用于负荷容量大，可靠性要求高，进出线户回路多的重 要变电所。
4、线路--变压器组结线
矿山电工学
课程成绩比例分配表
15%
5%
70%
期末考试成绩 出勤成绩 作业成绩 课堂练习
10%
第一章 矿山供电系统
矿山电工学
第三章 采掘设备的电气 控制
第二章 安全用电及保护
第四章 矿井照明
6学时
4学时
第五章 节电及电气化指 标
2学时
6学时
第六章 采区供电设计
4学时
2学时
第一章 矿山供电系统
矿山供电系统
有较强的灭弧
装置。
油断路器按照用油多少分为多油断路器和少油断 路器。
多油断路器主要作用10KV以下线路，绝缘油的 主要作用是熄灭电弧。
分为平开式和机 械油吹式
多油断路器
1）平开式多油断路器
开断电路时，电弧高温使变压器油蒸发和分解成气体。这 些气体吸收大量的热能使电弧冷却；同时油分解出大量的 氢气，迅速流向油箱上部，对电弧产生纵吹效果。
（2）双回路放射式
优点：供电线路独立，故障互不影响。
适用：负荷容量大或孤立的用户
２）干线式电网
适用：单回路干线式一般适用三类负荷供电，双回路干线 式一般适用二、三类负荷供电。
直接连接干线式
串联型干线式
适用：负荷容量大或孤立的用户 矿山供电系统中的结线一般采用双回放射式或环式结线。
３）环式电网
3、高压负荷开关
（ 1）
作用：通断负荷电流和一定的过
载电流，不能切断短路电流。 灭弧罩上内在高温下 产生气体纵吹电弧 特点：灭弧装置简单，开断时有 明显断口也起到隔离开关的作用 和熔断器配合替 代断路器
（ 2）
应用：负荷容量不大、对继电 （3） 保护要求不高、不太重要的电 路中。
负荷开关就相当于在隔离开关的基础上加上一个简单的灭弧装置。
地面变电所设备布置图
地面变电所一次系统模拟图
地面降压站设备巡回检查图
四、综采工作面供电与工作面配电点
1、综采工作面供电
（1）高压深入负荷中心。 （2）组成：采区配电所—移动变 电站—工作面。 （3）综采工作机电设备布置：移动变 电站通常设置在距工作面150～300m 的顺槽中，工作面每推进100～200m ，变电站向前移动一次。
采区变电所的位置和硐室布置图
采区变电所硐室布置图
4、工作面配电点 接受采区变电所或移动变电站送来的低压电能， 通过控制开关、磁力启动器向回采或掘进工作面 的机电设备供电。
1、供电系统的基本概念：电力系统、电力网、变 电所、额定电压、电力负荷的分类。 2、供电系统的接线方式 3、矿井变电所的结线方式有：线路－变压器组结 线、单母线结线、单母线分段结线、桥式结线等几 种。 4、矿井供电方式：高压供电系统：由地面变电 所—井下中央变电所—采区变电所构成三级高压供 电系统。 低压电气设备供电分别由井下中央变电所、 采区变电所及移动变电站降压供给。
内容一
分析矿山供电系 统的组成及基本 概念
内容二
矿山供电系统的 主要设备
一、电力系统的基本概念
电力系统：由各种不同电压等级的电力线路将发 电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、 输电、配电和用电的整体，叫做电力系统。