矿山供电讲座

矿井供电讲座主讲人：董兆科矿井供电讲座第一章概述一、电力系统的基本概念一般把发电机、升压和降压变压器，各种不同电压等级的输配电线路及用户等组成的整体，叫电力系统。

变压站（所）与各种不同电压的线路组成的部分，叫电力网。

图1-1为一典型的电力系统单线原理接线图，它包括电能的生产、输送和分配等几个环节。

水力发电站火力发电站图1-1 典型电力系统为了充分利用国家资源，在全国动力资源（水利资源或燃料等）比较丰富的地方，建立发电站。

为使供电可靠、经济、合理，一般大型发电站将低压电能升压后，直接或间接的经枢纽变电站向较远的城市或工矿区输送电力。

在城郊或工矿区再设降压变电站（又叫区域或一次变电所）将降压后的电能配给附近的工矿企业内部的企业降压站，如煤矿地面降压站或市内的降压站（又称二次变电所）。

区域变电所原则上应建立在企业的负荷中心或城市的负荷中心。

采用超高压、高压深入负荷中心的供电方式，对于减少网络的电能损耗和电压损失，保证供应充足的高质量的电力具有十分重要的意义。

电力系统为了提高供电的可靠性，重要的配电所常采用两台或两台以上的变压器，电网常采用环形供电或多回路供电。

变电站有升压、降压之分，根据它在电力系统所处的位置不同，又分为区域、企业变电所及车间、采区变电所等。

用来把交流电转换为直流电的称为变流所。

变电所中主要设备有变压器、母线、断路器、隔离开关等，还设有保护和测量装置。

二、电力系统的电压等级电气设备的额定电压（又称标称电压，是能使发电机、变压器和用电设备在正常运行时获得最佳技术经济效果的电压。

国家规定供电设备高出系统和受电设备额定电压5%，用以补偿正常负荷时的线路电压损失。

35KV及以上高压主要用于发电、用电及高压用电设备，110kv及以上超高压主要用于较远距离的电力输送。

煤矿常用电压等级有：1、交流：36v、127v、220V、380v、660v、1140v、3kv、6kv、10kv、35kv、60kv、110kv。

2、直流：4V（矿灯）、110v、220v、440v（一般动力）、250v、550v（架线电机车）、40v、80v、110v、120v（蓄电池电机车）。

电压等级的确定是否合理，将直接影响到供电系统设计的技术经济的合理性。

因为电压的高低影响着有色金属消耗量、电能损耗、电压损失、建设投资费用以及企业今后的发展等。

所以在进行电压等级的选择时，需要考虑的主要经济技术指标如下：1、经济指标主要包括基建投资（线路、变压器和开关设备等）；有色金属消耗量；年电能损失费（包括线路及变压器的年电能损耗费）及年维修费等。

2、技术指标主要包括电能质量、供电的可靠性，配电的合理性及适应将来发展的情况等。

通常用电设备在200 千瓦以上的电动机采用6000伏电压；地面低压动力及照明混合供电采用380/220伏；大、中型井井下多采用660伏或1140伏；小型矿井采用380伏；煤电钻、照明、信号按《煤矿安全规程》规定采用127伏。

一个矿井电压等级少，有利于供电工作的维护管理。

输电线路电压等级的选择是根据输送容量大小及输送距离远近确定的。

三矿井供电系统矿井供电系统决定于井田范围、煤层倾角、埋藏深度、设计年产量、开采方式、涌水量大小、以及机械化程度等因素。

如埋藏深、倾角小、用电负荷大时，多采用通过井筒将6KV高压送至井下，一般称为深井供电。

如埋藏很浅，电力负荷较小时，可通过井筒和钻孔将低压电送到井下，称为浅井供电。

有时根据开采程序及煤层结构，同时采用两种供电系统。

下面介绍深井供电系统。

典型的深井供电系统如图1--2所示。

深井供电的特征是分三级供电。

在矿井地面工业广场设矿山地面变电所，将35KV高压降为6KV后，用高压电缆沿井筒送到井下直到采区配电所。

一般在井底车场设置中央变电所，在采区设置采区变电所。

至西翼采区主水泵备用至1图1—2 深井供电系统四矿用电气设备的类型1、电气设备的类型矿用电气设备分为很多类型，他们各有自己的使用条件。

选择类型时，应根据《煤矿安全规程》的规定，按瓦斯等级和有无爆炸危险、以及使用地点的通风条件决定。

1．1矿用一般型使用于无瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井和无瓦斯喷出的井底车场与主要进风巷道中。

外壳上以“KY”1．2 矿用安全型在正常运行中不产生电火花和点燃温度的电气设备，可不用隔爆外壳，可在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井进风巷道和通风良好的硐室中使用。

标识为“KA”。

1．3 矿用隔爆型使用在突出瓦斯矿井的任何地点和煤尘爆炸危险矿井的采区进风道、回风道及工作面，标识为“KB”。

1．4 矿用安全火花型符合安全火花要求的电气设备，应用范围与矿用隔爆型电气设备一样，标识为“KH”除上述类型之外，还有矿用隔爆兼安全火花型（标识为“KBH”）、防爆充油型（标识为“KC”）、防爆通风型（标识为“KF”）、防爆特殊型（标识为“KT”）等类型。

第二章煤矿对供电的要求一、对矿山企业的供电要求矿山企业由于生产条件的特殊性，对供电有如下要求：1、可靠性矿山如果供电中断，不仅会影响产量，而且有可能发生人身或设备损坏，严重时会造成矿井的破坏。

为了保证对矿山供电的可靠性，供电电源应采用两回独立电源线路，它可以来自不同的变电所（或发电厂），或同一变电所的不同母线，且电源线路上不得分接任何负荷。

这样在一回路电源发生故障的情况下，仍应保证对生产用户的供电。

煤矿电力用户分为以下三类：1、1 一类用户凡因突然中断供电会发生人身伤亡事故或损坏重要设备，或给生产带来重大损失者，均为一类用户。

这类用户有矿井主通风机、主排水泵、副井提升机等。

对这一类用户应采用不同电源的两回路进行供电。

1、2 二类用户凡因突然停电造成较大减产者，例如煤矿集中提煤设备、矿山空压机、及采区变电所等。

中小型煤矿的二类负荷一般有一回路供电，备有一定数量的变压器和电缆库存，便于临时更换。

大型煤矿的二类负荷，一般采用两回路或环形回路供电。

1、3 三类用户凡不属于一、二类用户的，均属于三类用户，这类用户突然停电时对生产没有直接影响。

例如机修厂及生活福利设施等。

对它们的供电，在技术上没有特殊要求。

对煤矿企业电力负荷进行分类，便于合理地进行供电。

对于重要负荷，保证供电安全、可靠居首要地位。

对于次要负荷应更多考虑供电的经济性。

在运行中一旦出现故障需要切除部分负荷时，应根据情况先切三类负荷，有必要时再切二类负荷，以确保一类负荷用电。

2、安全性由于矿山生产环境复杂，自然条件恶劣，供电设备易受损坏，可能造成触电及电火花引起火灾和瓦斯及煤尘事故，所以必须采取如防爆、防触电、过负荷及过电流保护等一系列的技术措施和制订相应的管理规程，确保供电的安全。

电网是变压器和输配电线路连接而成的。

为适应矿山工作的特点，除地面底压动力电网及照明采用中性点直接接地系统外，地面高压电网及井下供电网全部采用中性点对地绝缘系统，以保证供电的可靠和安全。

3、技术合理性在满足供电可靠与安全的前提下，还应保证供电质量，即供电技术合理。

良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的正负5%，频率偏移不超过正负（0.2-0.5）HZ。

此外，由于大功率整流和可控硅的应用，使电网中的谐波分量增加，可能造成电力电容器过负荷，严重时甚至造成事故。

所以必要时应采取相应的技术措施以保证供电质量。

4、经济性一般考虑以下三个方面：4、1 尽量减少矿山变电所与电网的基本建设投资。

4、2 尽量降低设备材料及有色金属的消耗量。

4、3 注意降低供电系统中的电能损耗及维护费用。

二对供电系统结线方式的基本要求1、对供电系统结线方式的基本要求1、1 供电可靠性供电可靠性是指供电系统不间断供电的可靠程度。

应根据负荷等级来保证其不同的可靠性，不可片面强调供电可靠性而造成不应有的浪费。

1、2 操作方便，运行安全灵活供电系统的结线应保证工作人员在正常运行和发生事故时，便于操作和检修，以及运行维护安全可靠。

为此，应简化结线，减少供电层次和操作程序。

1、3 经济合理结线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下力求简单，以减少设备投资和运行费用，以及提高供电安全性。

提高经济性的有效措施之一就是高压线路尽量深入负荷中心。

1、4 具有发展的可能性结线方式应保证便于将来发展，同时能适应分期建设的需要。

2、供电系统的结线方式2、1 地面配电所的主结线地面配电所的主结线分为一次结线、二次母线和配出线三部分。

2、1、1 一次结线指变电所受电线路与主变压器的连接。

煤矿地面变电所是具有两路受电线路和两台主变压器的终端变电所，通常采用桥形结线，桥形结线分为内桥、外桥和全桥三种，结线如图2-1 所示。

全桥结线适应性强，操作方便，运行灵活，并易于发展成单母线分段的中间变电所。

缺点是设备多，投资大，变电所占地面积广。

结线如图2-1 (a)所示。

外桥结线对变压器切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到全桥结线，且投资小，占地面积小。

缺点是倒换线路时操作不方便。

故这样结线适用于进线短而倒换次数少的终端变电所。

结线如图2-1 (b)所示。

内桥结线倒换线路操作方便，设备投资与占地面积均较全桥式少。

缺点是操作变压器和扩建成全桥不如外桥方便。

故适用于进线距离长，线路故障可能性大，变压器切换少的场所。

结线如图2-1 (c)所示。

2、1、2 二次母线指主变压器低压侧所联接的母线，按变电所在供电中的重要性，二次母线的形式有单母线、双母线和单母线分段三种。

单母线的结线形式如图2-2（a）所示，接线简单。

主要缺点是一旦母线发生故障就要全部停电。

所以只适用于容量小，不太重要的变电所。

双母线的结线如图2-2（b）所示。

所有进出线都通过隔离开关可以接在任一条母线上，两条母线之间用断路器联接。

因此，不论那一段电源与母线同时发生故障，都不影响对用户的供电，故可靠性高，运行灵活。

缺点是设备多，投资大，结构复杂，操作安全性差。

这种结线多用在大容量的区域变电所。

单母线分段结线如图2-2（c）所示。

两条电源进线，分别接于两端母线上，每一条出线只能接在一段母线上。

在母线故障时，该段上的出线全部断电。

采用这种结构的煤矿变电所，对一类用户必须由接在两端母线上的双回路或环行回路供电，以防母线故障中断供电。

优点是所用设备较少，经济、系统简单，操作较安全，并有一定的供电可靠性。

一般矿井变电所多采用这种结线。

当每段母线出线回路较多，应采用断路器做母线联络开关。

这样操作方便，运行灵活，并能避免母线对地并联有电容时，由于隔离开关操作而产生的过电压。

当母线出线回路较少时，用隔离开关作母线联络开关较为经济。

2、1、3 配出线的结线应根据配电容量大小选择开关种类。

一般6KV、320KV A以上的应采用断路器。

为了保证检修线路和断路器时的人身安全，在断路器靠二次母线的一侧必须设隔离开关。

向具有两个电源的用户配电的断路器或有可能逆送电的断路器，两侧均需安装隔离开关。