【正文】 礦山電工學(xué) 李國欣 中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 2 主要學(xué)習(xí)內(nèi)容 CH1 礦山供電系統(tǒng)及設(shè)備 CH2 安全用電及保護 CH3 煤礦機械設(shè)備的電氣控制 CH5 節(jié)電及電氣化指標(biāo) CH6 井下供電系統(tǒng)設(shè)計與計算 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 3 主要參考書 1. 礦山電工學(xué) / 賴昌干等編 煤炭工業(yè)出版社 2022 / 賴昌干等編 煤炭工業(yè)出版社 1991 （采礦工程專業(yè)） / 郭玉等編 煤炭工業(yè)出版社 1984 4. 供電技術(shù) / 王崇林等編 煤炭工業(yè)出版社 1997 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 4 CH1 礦山供電系統(tǒng)及設(shè)備 ?學(xué)習(xí)要求 1. 一般掌握 ：典型電力系統(tǒng)的組成及有關(guān)的基本概念、電力負(fù)荷分級及對供電系統(tǒng)的要求、供電系統(tǒng)的連接方式、礦山供電系統(tǒng)、礦用變壓器、礦用電纜。 2. 熟練掌握 ：礦山供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備額定電壓的確定、礦山供電系統(tǒng)中常用的高、低壓開關(guān)電氣設(shè)備。 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 5 第一節(jié) 概述 一 電力系統(tǒng) 二 電力系統(tǒng)的額定電壓 三 電力負(fù)荷分級及其對供電的要求 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 6 一、電力系統(tǒng) 1. 電力系統(tǒng)的概念：是指進行 生產(chǎn)、傳輸、分配、消費電能 的各個環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個整體。 圖 1 一個簡單的電力系統(tǒng) G T 1 T 2W 1W 2W 3L 1電 力 網(wǎng)電 力 系 統(tǒng)2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 7 主要電氣設(shè)備符號（ 1） 交流發(fā)電機 (G) 電力變壓器 (T) 斷路器 (QF) 隔離開關(guān) (QS) 熔斷器 (FU) 刀開關(guān) (QK) 熔斷器式開關(guān) (Q) 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 8 主要電氣設(shè)備符號（ 2） 負(fù)荷開關(guān) (Q) 線路、母線 (W) 電流互感器 (TA) 電壓互感器 (TV) 閥型避雷器 (F) 電抗器 (L) 電容器 ( C ) 電纜及終端 (X) 提示：課本中此處有小錯誤！ 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 9 2. 電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)（ 1） （ 1） 發(fā)電廠 （ 站 ） ： 指將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的場所 。 一般根據(jù)所使用的能源的不同 ， 將電廠分為火力發(fā)電廠 、 水力發(fā)電站 、 核電站 、 潮汐電站 、風(fēng)力發(fā)電場 、 太陽能發(fā)電場 、 地?zé)岚l(fā)電廠等 。 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 10 2. 電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)（ 2） （ 2） 變電所 ： 指進行 電壓變換和匯集 、 分配電能的場所 。 ? 按用途分： 升 （ 降 ） 壓變電所 、 聯(lián)絡(luò)變電所 、工礦企業(yè)變電所 、 農(nóng)村變電所 、 整流變電所等 。 ? 按地位分：樞紐變電所 、 穿越變電所 、 終端變電所 。 ? 按供電范圍分：區(qū)域 （ 一次 ） 變電所 、 地區(qū)（ 二次 ） 變電所 。 ?礦區(qū)變電所屬于 ？？？ 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 11 （ 3） （ 3） 電力網(wǎng)：將 輸送、變換、分配電能 的各種變電所和各電壓等級的電力線路構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為電力網(wǎng)。 根據(jù)電壓等級的不同，電力網(wǎng)可分為： 低 壓 電 網(wǎng)： 1kV及以下 高 壓 電 網(wǎng)： 3kV~330kV 超高壓電網(wǎng)： 330kV~1000kV 特高壓電網(wǎng)： 1000kV以上 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 12 中國電力市場化改革 2022年 11月 ?國家電力監(jiān)管委員會 2家電網(wǎng)公司 ?國家電網(wǎng)公司 ?中國南方電網(wǎng)有限公司 5家發(fā)電公司 ?中國華能集團公司 ?中國大唐集團公司 ?中國華電集團公司 ?中國國電集團公司 ?中國電力投資集團公司 4家輔業(yè)公司 ?中國電力工程顧問集團公司 ?中國水電工程顧問集團公司 ?中國水利水電建設(shè)集團公司 ?中國葛洲壩集團公司 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 13 二、電力系統(tǒng)的額定電壓（ 1） 1. 額定電壓 ：能使各種電氣設(shè)備、電器等正常工作的電壓，此時其技術(shù)性能和經(jīng)濟效果最好。 2. 額定電壓等級 ：由國家規(guī)定的各種標(biāo)準(zhǔn)額定電壓。 作用：便于各種電力設(shè)備生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。 直流 單相交流 三相交流 受電設(shè)備 供電設(shè)備 受電設(shè)備 供電設(shè)備 受電設(shè)備 供電設(shè)備 2 2 3 3 6 6 6 6 12 12 12 12 24 24 24 24 36 36 36 36 36 36 42 42 42 42 48 48 60 60 72 72 100 100 100 100 110 115 127 133 127 133 220 230 220 230 220/380 230/400 400* 440 400* 460 380/660 400/690 800* 800* 1000* 1000* 1140 1140 受電設(shè)備與系統(tǒng)額定電壓 供電設(shè)備額定電壓（發(fā)電機） 設(shè)備最高電壓 3 6 10 35 60 69 110 126 220 252 330 363 500 550 750 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 16 二、電力系統(tǒng)的額定電壓（ 2） 我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：一般 供電設(shè)備的額定電壓應(yīng)高出系統(tǒng)和用電設(shè)備的額定電壓的 5％， 用以補償正常負(fù)荷時線路上的電壓損失，使設(shè)備獲得近似額定的電壓． 受電設(shè)備的額定電壓與系統(tǒng)額定電壓相對應(yīng) ． 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 17 電壓等級、輸送功率及輸送距離范圍 電壓等級 kV 輸送功率 kW 輸送距離 km 100 100~150 ~1 3 100~1,000 1~3 6 100~1,200 4~15 10 200~2,000 6~20 35 1,000~10,000 20~70 63 3,500~30,000 30~100 110 10,000~50,000 50~150 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 18 5%+5%G T1 WL1 T2Ld電力網(wǎng)中的電壓變化示意圖二、電力系統(tǒng)的額定電壓（ 2） 注：按線路允許電壓損失 10%，負(fù)荷允許電壓波動 177。 5% 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 19 (1) 確定電氣設(shè)備額定電壓的一般規(guī)律： A. 發(fā)電機 ： 額定電壓 VGN= 系統(tǒng)額定電壓 （ VN） B. 變壓器 ： 受電側(cè)額定電壓 VTN1 ① 與發(fā)電機相連時， VTN1=VGN= ② 與線路（系統(tǒng)）相連時， VTN1=VN 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 20 (2) B. 變壓器 輸出側(cè)額定電壓 VTN2 ① 與 ≥ 35kV線路相連 VTN2= VN ② 與 ≤ 10kV線路相連 VTN2= VN ③ 與 ≤ 10kV線路相連，但變壓器的短路電 壓百分比 VS%%，或連接長線路時 VTN2= VN 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 21 (3) C. 系統(tǒng)額定電壓與設(shè)備額定電壓 系統(tǒng) VN=用電設(shè)備 VN 系統(tǒng)額定電壓和設(shè)備額定電壓值根據(jù) 表 1 13確定． 下面舉例說明電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備額定電壓的確定方法 . 請根據(jù)下面系統(tǒng)圖已知參數(shù)確定各電氣元件的額定電壓 . 6 k V1 1 0 k V3 8 0 V 3 5 k V 1 0 k V3 3 0 k VGT 1T 2T 3T 4 110/ 330/ 6/ 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 23 二、電力系統(tǒng)的額定電壓（ 4） 4. 煤礦常用電壓等級及應(yīng)用范圍 36V及以下：井下電氣設(shè)備控制及局部照明 127V：井下照明及手持式電鉆 220V：礦井地面照明 250V(DC)：電機車 380V：小型礦井井下使用 500V(DC)：井下電機車 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 24 4. 煤礦常用電壓等級及應(yīng)用范圍 660V：井下低壓動力 750V(DC)：露天煤礦工業(yè)電機車 1140V：井下綜采動力 1500V(DC)：露天煤礦工業(yè)電機車 6kV: 井上、下高壓電機及配電電壓 10kV：特大型礦井井上、下高壓電機及 配電電壓 3 60、 110kV：礦區(qū)受電電壓或配電電壓 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 25 三、電力負(fù)荷的分級及對供電的要求 ：根據(jù)不同負(fù)荷對供電可靠性的要求不同分級。 一級負(fù)荷：采用兩個獨立電源供電。 二級負(fù)荷：采用兩回線路供電。 三級負(fù)荷 ：不屬于一、二級負(fù)荷的所有用電設(shè)備，對供電無特殊要求，一般采用單一回路供電。 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 26 一級負(fù)荷 對突然中斷供電將造成生命危害、導(dǎo)致重大設(shè)備破壞且難以修復(fù)、打亂復(fù)雜生產(chǎn)過程并使大量產(chǎn)品報廢，給國民經(jīng)濟造成重大損失的負(fù)荷為一級負(fù)荷。 如礦井的通風(fēng)、排水、提升等負(fù)荷。 獨立電源 ：指若干電源中的任一個在突然發(fā)生停止供電時，不會影響其他電源的供電。 如分段母線的電源來自不同發(fā)電機，且其輸變配各環(huán)節(jié)為分列運行的。 或母線之間無聯(lián)系，或有聯(lián)系，但當(dāng)其中一個故障時其聯(lián)系會自動斷開，不影響其他供電的。 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 27 二級負(fù)荷 突然中斷供電時將造成大量減產(chǎn)，產(chǎn)生大量廢品，大量原材料報廢，使工業(yè)企業(yè)內(nèi)部交通生產(chǎn)停頓的負(fù)荷為二級負(fù)荷。 如礦井的地面空壓機、提運設(shè)備、井底車場的整流設(shè)備等。 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 28 三、電力負(fù)荷的分級及對供電的要求 2. 電力負(fù)荷對供電的基本要求 1）保證供電的安全可靠性； 2）保證電能的良好質(zhì)量； 3）保證供電系統(tǒng)的經(jīng)濟性。 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 29 1）供電的安全可靠性 首先要保證系統(tǒng)各個設(shè)備、元器件的運行可靠?？刹扇∵M行監(jiān)視、維護，定期試驗檢修等方法，確保設(shè)備工作可靠。同時在系統(tǒng)中有備用容量，以備急需。 對煤礦生產(chǎn)的含煤塵、瓦斯、高濕度等特殊環(huán)境，為確保供電安全，還必須采取防觸電、防潮、防爆、抗磨損等措施，正確選擇設(shè)備、確定供電系統(tǒng)方案，并加強保護措施，經(jīng)常進行檢修。 2022/8/20 中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系 30 2）保證電能的良好質(zhì)量 使 電壓幅值 和 頻率 保持在一定允許范圍內(nèi)，并使 波形畸變 不超過允許值。