矿山供电系统及设备
矿山电工学1
1~1 概述
一、基本概念：
1、矿山供电——矿山所需电能的供应和分 配问题。
(任务?为什么要用电能作为主要力？）
2、电力系统——电能由各种形式的发电厂 产生，经过输送、变换和分配，到达分散 的电能用户，这些生产——变换——传 输——分配——消费的环节,组成的一个有 机整体，叫做电力系统(如图1-1所示)。
1~1 概述
三、电∽力∽负荷∽及∽对∽供电∽的∽要∽求：∽ ∽ ∽ ∽
1、电力负荷： 是指设备或线路正常运行时消耗和损耗的功率之和。 2、电力负荷的分级： ⑴ 一级负荷：当中断供电时，将造成人身伤亡者， 或在政治、经济上造成重大损失者，为一级负荷。 ⑵ 二级负荷：当中断供电时，将在政治、经济上造 成较大损失者，为二级负荷。 ⑶ 三级负荷：除一、二级负荷外，均为三级负荷。 3、对电力负荷的供电要求： ⑴ 一级：双电源双回路； ⑵ 二级：双回路或专用线； ⑶ 三级：无要求。
(电网电压的分类P3-4)
6、 一次系统和二次系统：把发电、输电、变电和配电 等环节，称作一次系统；把保护、测量、显示和调度 （控制）等环节，称作二次系统。
7、主要电气设备图符：表1-1 P3
1~1 概述
二、电力系统的额定电压：
1、用电设备额定电压：能使用电设备正常运行并获得 最佳经济效果的电压。
所谓基本路径是指电能从发电机到电动机(用户)所经 过的最少环节和最少设备。
二、供电系统结线方式:
1、供电系统结线：
指由各种电气设备及其联结线根据一定的方法所构 成的供电线路，其功能是汇集和分配电能。
2、母线：
又称汇流排，实质上是电源线路或变压器与多个用 户馈出线的连接处，是电路中的一个节点，起集中和 分配电能作用，是解决一个电源与多个负荷之间供电 矛盾的好办法。
矿井高压供电系统
二、电流保护装置的接线方式
1、完全星型接线方式
图a是三相三继电器的完全星型接线方式。 当发生三相短路或是任意两相短路，中性点 直接接地系统中任一相单相接地短路时，至 少有一个电流继电器流过电流互感器的二次 电流。为了说明继电器线圈的电流 IKA与电 流互感器二次电流I2的关系，引入接线系数KKX，即： 在完全星型接线方式中，通过继电器的电流就是电流 互感器的二次侧电流，其接线系数KKX=1。该接线方式不仅 能反映各种类型的短路保护故障，而且灵敏度高，因此适用 范围较广。主要应用在中性点直接接地系统中，作为相间短 路保护和单相接地保护。
矿井高压供电系统
一、矿山供电系统
矿山供电系统：由矿山电源、各级变电所、矿山各种电 压等级的配电线路及各类用电设备组成的整体，称之为矿山 供电系统。 矿山地面变电所是矿山供电的枢纽，担负着全矿的供电 任务。 矿山井下的供电一般有两种形式：深井供电系统和浅井 供电系统。
• 1、深井供电系统 • 当矿井的井田范围大、涌水量较大、煤层埋藏深度超过 150m时，可考虑采用深井供电方式，如图2-1 所示。从图21可看出，该矿地面变电所的电源电压是35 kV，为三回电源 线路，其中一回线路直接来自发电厂，另两回电源线路分别 来自相邻某矿的变电所，它们相互构成了环形供电，满足了 矿井一级用户的需要。 • 2.浅井供电系统 • 当煤层的埋藏深度较浅（一般不超过150 m），矿井涌水量 较小，采区距井口或井底车场较远时，如矿井开拓形式不同 的平硐、斜井或部分立井，可采用浅井供电系统。 • 浅井供电系统较深井供电系统简单，一般由矿井地面变 电所或配电所直接向采区变电所、井底车场变民所（或配电 所）供电，不需由中央变电所向所有井下用电负荷集中配电， 减少了中间供电控制设备，节约了成本。
矿山供电、运输与设备安全性评价内容范本
矿山供电、运输与设备安全性评价内容范本矿山供电、运输与设备的安全性评价是确保矿山生产活动和工作环境安全的重要环节。
本文将结合实际情况，对矿山供电、运输与设备的安全性进行评价，并提出相应的改进建议。
一、矿山供电安全性评价1. 供电系统的可靠性评价供电系统的可靠性是矿山生产活动能否正常进行的关键因素。
评价供电系统的可靠性需考虑以下几个方面：（1）电源系统：包括电力运输线路、变电站等设施。
评价应从供电线路的覆盖范围、可靠性、可遇见性等方面进行综合考虑。
（2）电源备份：评价应考虑备用电源的存在与否以及备份电源启动的可靠性。
（3）保护措施：评价供电系统的保护措施，包括对突发电压变化、过载等故障的保护，以及保护装置的可靠性。
2. 电气设备的安全性评价电气设备在矿山生产活动中起到重要的作用，评价电气设备的安全性需考虑以下几个方面：（1）设备的选择与安装：评价应考虑设备的选择是否符合国家标准、是否具备安全保护功能以及安装是否符合规范要求。
（2）设备的维护与检修：评价应考虑设备的维护与检修是否及时、是否符合规范要求以及是否能保证设备的安全运行。
（3）设备的改进与更新：评价应考虑是否及时进行设备的技术改进与更新，使其符合最新的安全标准。
二、矿山运输安全性评价1. 运输工具的安全性评价矿山运输工具的安全性评价是确保矿山运输活动安全进行的重要环节。
评价运输工具的安全性需考虑以下几个方面：（1）设计与制造：评价应考虑运输工具的设计是否满足安全要求、制造工艺是否符合标准。
（2）保护措施：评价应考虑运输工具是否配备安全装置、制动装置、防滑装置等保护措施。
（3）维护与检修：评价应考虑运输工具的维护与检修是否及时、是否符合规范要求以及是否能保证运输工具的安全运行。
2. 运输路线的安全性评价矿山运输活动的安全性评价还需要考虑运输路线的安全性。
评价运输路线的安全性需考虑以下几个方面：（1）交通状况：评价应考虑运输路线的交通状况，包括道路状况、车流量等因素。
矿山供电方案
矿山供电方案
矿山供电方案可以根据矿山的具体情况和需求来制定，以下是一些
常见的矿山供电方案：
1. 传统电网供电：
传统电网供电是指将电力从电网输送到矿山的供电方式。
这种供电
方式适用于矿山周边有稳定的电网供应，且输电线路经过矿山区域
的情况。
2. 独立发电机供电：
独立发电机供电是指在矿山内部设置发电机组来进行供电。
这种供
电方式适用于矿山周边没有电网供应，或者电网供电不稳定的情况。
独立发电机供电可以选择柴油发电机、天然气发电机或者太阳能发
电机等。
3. 太阳能供电：
太阳能供电是指利用太阳能光伏电池板将太阳能转换为电能进行供电。
这种供电方式适用于矿山地区阳光充足且没有电网供应的情况。
太阳能供电具有环保、可再生和长寿命等优点。
4. 风能供电：
风能供电是指利用风能转动风轮产生机械能，再将机械能转换为电
能进行供电。
这种供电方式适用于矿山地区有稳定的风能资源的情况。
风能供电也具有环保、可再生和长寿命等优点。
5. 储能系统：
储能系统是指将电力储存起来，以备不时之需。
储能系统可以是电
池组、超级电容器、蓄电池等。
储能系统可以和传统电网供电、独
立发电机供电、太阳能供电或者风能供电等相结合，提供电力备用
或平衡电网负荷。
以上是一些常见的矿山供电方案，具体选择要根据矿山的实际情况、可行性、经济性和环境友好性等因素综合考虑。
矿山供电方案 (2)
矿山供电方案
矿山供电方案可包括以下几个方面：
1. 外部电网供电：矿山可选择接入当地的电力公司供电网络，通过电线杆、电缆等方式接入矿区，从而获取稳定的电源供应。
这是一种常见的矿山供电方式，适用于供电网覆盖广泛、电力供应稳定的地区。
2. 独立发电站：对于偏远地区或电力供应不稳定的矿山，可以考虑建设独立的发电站。
独立发电站可以采用多种形式的发电设备，如柴油发电机组、天然气发电机组、风力发电机组等。
根据矿山的实际情况和需求，可以选择合适的发电设备以及配套的燃料供应设施。
3. 风光互补发电：一些矿山地区具备较好的风能或光能资源，可以考虑利用风力发电或光伏发电技术。
通过安装风力发电机组或光伏电池板，将风能或光能转化为电能，满
足矿山的供电需求。
此外，还可以结合储能技术，将多余
的电能储存起来，以备矿山用电高峰或断电情况下使用。
4. 节能降耗措施：除了选择合适的供电方案，矿山还可以
采取一系列节能降耗措施，减少对电能的需求。
例如优化
矿山设备的运行方式，提高设备的能源利用率；优化照明
系统，采用节能灯具；推广高效的电动机和变频器等节能
设备；加强节电宣传教育，提高员工的能源意识等。
综合考虑矿山的地理、气象、电力供应情况以及经济因素，选择合适的供电方案对于矿山的稳定运行和经济效益都具
有重要意义。
矿山供电系统
矿山供电系统本节主要通过矿井供电系统图讲解矿井供电的类型、井下中央变电所、采区变电所、综采工作面配电点的接线、位置选择和设备布置等以及露天供电系统。
主要讲解深井供电系统。
1、矿井供电的类型1）矿井供电方式的决定因素：井田范围、煤层开采深度、开采方法、年产量、涌水量、负荷大小等综合因素进行。
2）分类：深井和浅井两种类型。
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。
如平煤各生产矿。
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。
2、井下中央变电所1）井下中央变电所的结线图1-18（１）单母线分段结线：可靠性高，负荷大（独立双电源）：对一二类负荷供电．独立电源：对二三类负荷供电．（２）运行方式：母线采用分列运行。
（３）适用情况；可靠性高、负荷大（独立双电源）、对一二类负荷供电。
2）井下中央变电所的位置和硐室布置（1）位置选择原则：负荷中心、通风、交通、运输、进出线、顶板、无淋水等。
（2）硐室要求：耐火材料、尺寸、大小、通道、20%余地。
出口、栅栏门、防火门、外开门、标高等。
（3）设备布置（图1—19）Ａ、布置原则：安全、方便、留有余地。
Ｂ、布置方式：①高压、低压设备分开②留有检修间距③留有备用设备余地是总回路数量的20%。
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）采区变电所的结线考虑因素：电源回路数、负荷大小、变压器台数等。
（1）单电源进线。
接线图（1—20），适用于：负荷小的工作面，炮采工作面。
（2）双电源进线。
接线、分列运行。
适用对象；综采工作面或下山采区、有排水泵的采区变电所。
2）采区变电所的位置和硐室布置图1—20与井下中央变电所的位置和硐室布置类同。
4、综采工作面供电与工作面配电点1）综采工作面供电。
图（1—21）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设备布置；图1—21。
2）工作面配电点①引入：停送电方便，设备多或距离采区变电所较远。
煤矿供电概述
进入地面变电所的输电线路
地面变电所户外设备布置
地面变电所户内设备布置一
地面变电所户内设备布置二
三、井下变电所硐室要求
应特别注意防水、通风及防火问题。 为了防水，变电所地面应比井底车场的轨 面标高高出0.5m。为了使变电所有良好的 通风条件，当硐室长度超过6m时，应设两 个出口，保证硐室内的温度不超过附近巷 道5℃。
▪ 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。 在浅井供电系统中，由于采区用电是通过采区地表直通井下的钻 孔向采区供电的，所以也称为钻孔供电系统。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。
▪
井下中央变电所应特别注意防水、通风及
防火问题。为了防水，变电所地面应比井底车场
的轨面标高高出0.5m。为了使变电所有良好的通 风条件，当硐室长度超过6m时，应设两个出口， 保证硐室内的温度不板门和铁栅
栏门。平时铁栅栏门关闭，铁板门打开，以利于
通风。在发生火灾时，将铁门关闭以隔绝空气，
▪ 根据以上要求，通常将采区变电所设置在采区装车站附 近，或在上(下)山与运输平巷交叉处，或两个上(下)山之 间的联络巷中。
▪ 采区变电所的防水、防火、通风等安全措施与中央变电 所相同。采区变电所设备的变压器可与配电设备布置在 伺一硐室内；变电所的高、低压设备应分开布置；检漏 继电器放置在固定于硐室墙壁的支架上。各设备之间、 设备与墙壁之间均应留有维护和检修通道，不从侧面和 背后检修的设备不留通道。
矿井供电系统概述
矿井供电系统概述1. 介绍矿井供电系统是矿山生产中至关重要的一部分。
它提供了矿井内所有设备和生产设施所需的电力。
矿井供电系统不仅要满足日常照明、通信和办公设备的用电需求，更要为采矿设备、提升设备、通风设备等提供稳定可靠的电力。
本文将对矿井供电系统进行概述，包括其组成部分、工作原理以及主要特点。
2. 矿井供电系统的组成部分矿井供电系统由以下几个主要部分组成：输电线路是矿井供电系统的基础设施。
它将电力从供电站输送到矿山的各个区域。
输电线路通常由电缆或架空线路组成，根据矿山的具体情况选择不同的形式。
2.2 变电站变电站负责将高压输电线路中的电力转换为适用于矿山内设备使用的低压电力。
它通常由变压器、隔离开关和保护装置等组成。
2.3 配电装置配电装置负责将变电站输出的电力分配到矿山内的各个设备。
它通常包括开关柜、接触器、断路器等设备。
电缆和电线是矿井供电系统中的基础连接设备。
它们用于将电力传输到设备和设施，如照明和通信设备。
电缆和电线通常需要具备耐火、抗拉和耐磨损等特性，以适应矿山环境的要求。
2.5 电力负荷管理设备电力负荷管理设备用于监测和控制矿山内的电力负荷。
它可以根据负荷情况自动调整功率，以确保供电系统的稳定运行。
3. 矿井供电系统的工作原理矿井供电系统的工作原理主要包括以下几个环节：3.1 电力输送电力由供电站通过输电线路输送到变电站。
输电线路可以是地下电缆或架空线路。
地下电缆常用于矿井内部，而架空线路则可以跨越矿山不同区域。
3.2 电力转换变电站接收来自输电线路的高压电力，并将其转换为适用于矿山内设备使用的低压电力。
这通过变压器来实现，变压器可以将电压从高压侧降低至低压侧。
3.3 电力分配配电装置将变电站输出的电力分配到矿山内的不同设备和设施。
这可以通过开关柜、接触器和断路器等设备来实现。
通过合理的电力分配，不同设备可以获得所需的电力供应，确保矿山的正常运行。
3.4 电力负荷管理电力负荷管理设备用于监测和控制矿山内的电力负荷。
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总学时 32学时
第一章矿山供电系统及设备
本章主要内容：电力系统的基本概念 供电系统的结线方式 典型矿山系统分析 变电所及配电点选择及布置 煤矿电气设备：开关、电缆等。
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1
第一节 概述
一、电力系统 由各级电压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、配电和用电的整体。
的排废场内，并与之有适当的安全距离；变电所的生产建筑物和构筑物
电网（线路）的额定电压 根据需要、水平、技术、经济分析后确定
2、用电设备的额定电压 如图所示，用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。
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3、发电机的额定电压 高于同级电网电压5%
4、电力变压器的额定电压
一次绕组的额定电压：当变压器T1直接与发电机相联时，其一次绕组额定电压应与发 电机额定电压相同。当变压器T2不与发电机相联而是连接在线路上时，可看作是线路 的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。
三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求， 单回路供电。
2.企业对供电的基本要求：安全、可靠、优质、经济。
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第二节 矿山供电系统
一、供电系统结线方式
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。
能损耗。
(2)架空线与变电所地址同时确定，以便给各级电压线路进出变电
所留有走廊。
(3)尽量不设在空气污秽的地区(否则需采取防污措施)，应将其设
在常年主导风向上风侧，以避开污染源。
(4)使其具有适宜的地形及地质条件，如避开滑坡；在煤田上避免压
煤；躲开采空区、塌陷区。
(5)不应设在采矿场爆破危险区和炸药库爆炸危险区；不应设在稳定
二次绕组的额定电压：变压器二次侧供电线路较长，如为较大的高压电网时，其二次 绕组额定电压应比相联电网额定电压高10％，其中5％是用于补偿变压器满负荷运行 时绕组内部的约5％的电压降，另外5％用以补偿线路上的电压损耗。若二次侧供电线 路不长，直接供电给高低压用电设备时，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5 ％的电压降。
1.系统或网络结构的基本方式（结线方式） 放射式、干线式和环状式是三种基本方式。
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1)放射式
a单电源单 回路；b单 电源双回 路；c双电 源双回路
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2)干线式
a直接连接 式；b贯穿 连接式
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3)环状式
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2．矿山各级变电所常用结线方式 1）母线的结线方式 单母线、单母线分段、双母线
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桥式接线（断路器与母线的位置） ：内桥、外桥、全桥
采用内桥式接线 倒换线路方便
采用外桥式接线
倒换变压器方便
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采用全桥式接线
操作灵活、投资较大
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二、矿井供电系统
矿井供电系统
由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作 面配电点按照一定方式相互连接起来的一个整体。
矿井供电方式： 大型矿井一般采用三级供电方式
地面变电所、井下中央变电所、采区变电所
中小型矿井一般采用二级供电方式 地面变电所、采区变电所。
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一、深井供电系统
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二、浅井供电系统
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3.平硐开采供电
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1：3附近设立一个地面变(配)电所，其各道(段)， 是否设置井下中央变(配)电所，需视具体情况而定。
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表1-4 煤矿常用电压等级及应用范围
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三、电力负荷分级及对供电的要求
1.工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求
一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成 重大损失者，以及特别重要的负荷（主水泵、主扇）。双电源供 电，必要时增设应急电源。
二级负荷：中断供电，在政治、经济上造成较大损失者（主 皮带、主提升机）。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。
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5、电压高低的划分 行业要求不同划分不同，一般以1140V为高低压区分点
表1-2
3kV以下电气设备与系统额定电压等级
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注：1．电气设备和电子设备分为供电设备和受电 设备两大类，受电设备的额定电压也是系统的额
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
3.电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所， 称为电力网或电网。电网以电压等级来区分，例如lOkV电网。
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二、电力系统的额定电压
衡量电能质量的两个基本参数: 规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5%
电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差。
一、三相交流电网和电力设备的额定电压
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
制系统的电压；带“v”者为单台供电的电压；带 “*”者只用于矿井下、热工仪表和机床控制系统 的电压；带“**”者只限于煤矿井下及特殊场合 使用的电压。
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表1-3 3kV及以上的设备与系统额定电压和其对应的设备最高电压
典型电力系统如图1—1，电气设备图形符号及含义表1—1
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图1—1
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3
表1-1
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4
1.发电厂（发电站）：将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能 (二次能源)的工厂。
种类：水力、火力、核能、风力、地热及太阳能发电厂。
2.变电所：配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压； 而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。
由变电亭向井下敷设的电缆，要穿过内径为120～150ram的钢管。 为承担电缆的重量，要将每条电缆与吊挂它用的钢丝绳绑在一起。
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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
择矿山地面变电所的位置要考虑以下情况：
(1)靠近主要负荷和入井电缆井筒，以便减少金属导线消耗量，降低电