供电培训常识.docx
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供电培训常识
一、电力系统
1.1电力系统基本概念
电力系统的概念:
是发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系起来的一个整体。
各部分的作用:
生产、转换分配、输送和使用
1、发电厂:
把各种一次能源装换为电能的场所。
按一次能源的性质可以分为:
水力发电厂;风力发电厂;火力发电厂;核电厂。
2、变电站:
进行电力变换以及电能接受和分配的场所。
根据性质可以分为升压变电站和降压变电站。
⑴升压变电站:
将发电厂的电能进行升压处理,便于大功率和远距离传输。
⑵降压变电站:
对电力系统中的高电压进行处理,便于电气设备的使用。
用途分为:
枢纽变电站;区域变电站;用户变电站。
①枢纽变电站:
电力系统各部分的纽带连接作用,对整个系统中的电能进行传输和分配。
②区域变电站:
将枢纽变电站送来的电能进行一次降压后分配给电能用户。
③用户变电站:
接受区域变电站的电能,将其降压为能满足用电设备电压要求的电能且合理非配给各个用电设备。
只进行电压接受和分配,没有电压变换能力的场所成为配电所。
3电力线路:
进行电能输送的通道。
输电线路:
发电厂与枢纽变电站之间,电压等级一般为220KV。
配电线路:
区域变电站到电能用户之间,电压等级一般为110KV。
4用电设备:
电力系统中汲取电能的设备。
电力系统中出去发电厂和用电设备外,其他部分成为电网。
1.2电力系统组网运行的优点
⑴降低使用成本,提高一次能源的使用效率。
⑵保证电力运行的可靠性。
⑶增强系统的稳定性。
⑷保证电能质量。
1.3电力系统额定电压
额定电压:
是指发电机、变压器和电气设备等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。
三相交流系统中,S=√3UIS:
三相视在功率;U:
线电压;I:
线电流
我国规定的电力系统额度电压及平均额定电压
用电设备额定电压(KV)
系统标称电压Un
0.38/0.22
0.66/0.38
3
6
10
20
35
66
110
220
330
500
交流发电机额定电压(KV)
系统标称电压Un
0.4
0.69
3.15
6.3
10.5
13.815.7518
21
变压器额定电压(KV)
一次绕组
0.38/0.22
0.66/0.38
33.15
66.3
1010.5
13.815.7518
2021
35
66
110
220
330
500
二次绕组
0.40/0.23
0.69/0.40
3.153.3
6.3
6.6
10.511
2122
39
69
121
242
363
550
系统平均额定电压(KV)
0.40/0.23
0.69/0.40
3.15
6.3
10.5
21
37
69
115
231
347
525
☐电气设备额定电压的确定
我国国家标准规定:
一般供电设备的额定电压应高出系统和用电设备的额定电压的5%,用以补偿正常负荷时线路上的电压损失,使设备获得近似额定的电压。
受电设备的额定电压与系统额定电压相对应。
⑴用电设备额定电压Ur(系统标称电压Un)
系统标称电压与用电设备额定电压应该相一致。
⑵发电机额定电压UrG
额定电压UrG=1.05×系统额定电压(Un)
⑶变压器额定电压UrT
一次侧额定电压UrT1
①与发电机相连时,UrT1=UrG=1.05×系统额定电压(Un)
②与线路(系统)相连时,UrT1=Ur
二次侧额定电压UrT2
①与35kV及以上线路相连UrT2=1.1×Ur
②与35kV以下线路相连,但变压器的短路电压百分比>7.5%,或连接长线路电气距离大时UrT2=1.1×Ur
③与35kV以下线路相连,连接短长线路电气距离小时UrT2=1.05×Ur
⑷系统平均额定电压Uav
一段电力线路上,线路末端电压与用电设备额定电压相同,考虑到变压器与线路损耗,线路首段应为用电设备的1.1倍,线路平均额定电压Uav应为首末两端用电设备电压平均值
Uav=1.05Ur
110/10.5KV
6.3/363/121KV
6.3KV330/38.5KV
6/O.4KV
1.4电压等级适用范围
额定电压下输送功率与距离
额定电压KV
输送功率KW
输送范围KM
0.22
≦50(≦100)
0.15(0.2)
0.38
100(175)
0.25(0.35)
3
100-1000
1-3
6
100-1200
4-15
10
200-2000
6-20
35
2000-15000
20-50
110
10000-30000
50-150
220
100000-500000
200-300
330
200000-800000
200-600
500
1000000-1500000
150-850
⑴输电电压:
220-750KW一般为输电电压,完成电能的远距离传输功能
⑵配电电压:
110KW及以下一般为配电电压,完成降压处理并分配至电能用户。
35-110KW高压配电网
10-35KW中压配电网
1KW以下低压配电网
⑶煤矿常用电压等级及应用范围
36V及以下:
井下电气设备控制及局部照明
127V:
井下照明及手持式电钻
220V:
矿井地面照明
250V(DC):
电机车
380V:
小型矿井井下使用
500V(DC):
井下电机车
660V:
井下低压动力
750V(DC):
露天煤矿工业电机车
1140V:
井下综采动力
1500V(DC):
露天煤矿工业电机车
6kV:
井上、下高压电机及配电电压
10kV:
特大型矿井井上、下高压电机及配电电压
35、60、110kV:
矿区受电电压或配电电压
二、供配电系统
供配电系统包括电力系统中的区域变电站和用户变电站,涉及电力系统中的配、用两个环节。
供配电系统中,功率流动方向是单一的,电流端流向用户端,主要目的是降压并分配给各个电能用户。
2.1供配电系统分类
⑴用户用电性质分类:
工业;商业;居民用电三部分。
⑵用电规模分类:
①二级降压的供配电系统
大型、特大型民用建筑或工业企业采用二级降压的供配电系统。
总降压变电站把110/35KV电压降为10KV电压至分变电站,再由用户变电站降为380/220V电压向用电设备供电。
②一级降压的供配电系统
中型民用建筑或工业企业采用一级降压的供配电系统。
用户变电站把10KV电压降为380/220V电压向用电设备供电
③直接供电的供配电系统
附近变电站380/220V电压向用电设备供电
2.2供配电系统的组成
供配电系统由一次部分和二次部分组成
系统中用于变换和传输电能的部分叫做一次部分。
-------发电机、变压器、电力线路、互感器、避雷器、无功补偿装置。
系统中用于检测运行参数,保护一次设备,自动进行开关切换操作的部分叫做二次部分。
-----测量仪表、保护装置、开关控制装置。
2.3供配电系统供电质量
供电质量:
电能质量(电压、波形和频率)、
供电可靠性(对用户供电的连续性)
电压幅值允许变化范围:
线路额定电压
电压允许变化范围
35kV及以上
±5%VN
10kV及以下
±7%VN
低压照明
+5%VN~-10%VN
频率变化范围一般为50±0.2Hz
波形畸变:
交流电压波形畸变,表示电网含有高次谐波,谐波含量过高,会使继电保护、自动装置、计算机等不能正常工作,所以一般波形畸变不允许超过5%
电压和频率超出允许范围的危害:
影响电力系统的稳定运行,设备运行及出力恶化,生产质量受到较大影响
2.4供配电系统负荷等级
供电系统是煤矿生产的主要环节。
它由各种电气设备及配电线路按一定接线方式组成。
安全性:
*指在电能的供应、分配和使用中不应发生人身触电伤亡事故和设备毁坏事故。
人身触电伤亡:
触电保护、架线选择等
设备毁坏:
继电保护、接地保护等
对煤矿生产的含煤尘、瓦斯、高湿度等特殊环境,为确保供电安全,还必须采取防触电、防潮、防爆、抗磨损等措施,正确选择设备、确定供电系统方案,并加强保护措施,经常进行检修。
可靠性:
指应满足用电户对供电的连续性要求。
即供电的不间断性。
煤矿供电(尤其是井下)绝对可靠,即无论在任何情况下,都必须保证能提供一部分电能,保证人身与设备不受危害。
⑴电力负荷的分级:
根据不同负荷对供电可靠性的要求分三级。
一级负荷:
采用两个独立电源的双回路供电。
二级负荷:
采用两回线路供电。
三级负荷:
不属于一、二级负荷的所有用电设备,对供电无特殊要求,一般采用单一回路供电。
①一级负荷:
对突然中断供电将造成生命危害、导致重大设备破坏且难以修复、打乱复杂生产过程并使大量产品报废,给国民经济造成重大损失的负荷为一级负荷。
如矿井的通风、排水、提升(载人)等负荷。
为使其可靠运行,必须采用完全备用系统供电,即采用两个独立电源的双回路供电
符合下列条件之一,即为满足一级负荷电源要求
㈠电源来自两个不同的发电厂。
㈡电源来自不同的区域变电站,并且电压等级不低于35KV。
㈢电源来自一个区域变电站,一个自备发电机。
矿井的两回路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,一回路运行时另一回路必须带电备用,以保证供电的连续性。
②二级负荷:
指突然中断供电时将造成大量减产,产生大量废品,大量原材料报废,使工业企业内部交通生产停顿的负荷为二级负荷。
如矿井的地面空压机、提升运输运设备、井底车场的整流设备等。
电源要求:
来自区域变电站不同的变压器即为负荷要求
③三级负荷
不属于一二级负荷的即为三级负荷
此类负荷一般对供电可靠性无特殊要求,不需要备用电源和设备,一般采用无备用系统结线方式
2.5变配电站主结线
主结线是各种开关电器、电力变压器、移相电容器、避雷器、母线、电力电缆和导线等按一定次序连接起来的接受和分配电能的电路。
实施场所是变电站和配电站。
⑴主结线中主要电气元件
名称
图形符号
文字符号
作用
变压器
T
提高或减低电压等级
断路器
QF
开关电器。
切除和投入正常负荷,并能切断故障回路。
负荷开关
QL
开关电器。
切除和投入正常负荷,具有一定灭弧能力,断开时有可见断点
隔离开关
QS
隔离电器。
切除和投入空载负荷,断开时有可见断电,与断路器配合使用。
熔断器
FU
保护电器。
切断过负荷较大的回路或短路回路。
通过的电流超过一定值,熔体发热熔断,切断电路。
避雷器
F
防过压侵入,设于被保护设备前端,过压击穿,对地放电。
移相
电容器
C
无功补偿:
供配电系统大多为感性负荷,从系统中汲取感性无功,降低了功率因数,移相电容器从系统中汲取容性无功,抵消部分感性无功,提高功率因数
电流
互感器
TA
电流变换电器,隔离高电压,大电流变成小电流,取得测量和保护电流信号。
电压互感器
TV
电压变换电器,隔离高电压,高电压变成低电压,取得测量和保护电压信号
⑵有母线的主结线-----单母线结线
可以分为单母线不分段结线,单母线分段结线,单母线带旁路结线。
①单母线不分段结线
㈠单进线回路
㈡双进线回路
三种运行方式:
双电源并列运行、双电源一用一备、电源一进一出
1、双电源并列运行。
两个电源同时向母线供电,互为备用。
暗备用或热备用。
当一个电源故障时可以切除故障电源,对负荷供电不受影响。
必须满足同期要求-----幅值、相位、频率相同。
2、双电源一用一备。
一个电源供电,另一个备用。
明备用或冷备用。
3、电源一进一出
电源功率从一条进线进入,供本配电使用外,其余部分由另一条进线输出到其他用电线路。
②单母线分段结构
母线通过断路器+隔离开关分为两段或多段,通常有两回或多回路进线。
1、双电源并列运行。
母线分段开关闭合
2、双电源分列运行
母线分断断路器断开,两个电源分别向两段母线供电,互为备用。
暗备用或热备用
3、双电源一用一备。
母线分段开关闭合,一个电源供电,另一个备用。
明备用或冷备用。
③单母线带旁路结线
两条母线,一条为主母线,一条为旁路母线。
主要用于比较重要,不允许停电检修断路器的场合。
2.6变配电站的分类
⑴按用途分:
①供配电系统中,一般把110KV/10(6)KV或35KV/10(6)KV的变电站称为区域变电站,或总降压变电站。
②10(6)KV/0.4KV变电站称为用户变电站。
③10KV配电站又称为开闭所。
⑵按地点分类:
室外、室内、杆上、室外箱式变电站
1110KV以上变电站通常作为室外变电站。
235KV/6KV一般为室内式。
3配电所可以为独立建筑物,也可以附设与其他建筑物中。
410(6)KV/0.4KV变电站根据周围环境和负荷状况综合考虑。
2.6变配电站的选址
⑴接近负荷中心。
⑵进出线方便。
⑶靠近电源进线侧。
⑷满足供电半径需要。
⑸设备运输方便。
⑹避免有剧烈震动和高温场所。
⑺避免多尘或腐蚀性气体的场所。
⑻避免潮湿或易积水的场所。
⑼避免设在有爆炸危险的区域或设在有火灾危险性区域的正上面或正下面。
2.7成套配电装置
成套配电装置将配电装置按主结线要求,将一二次回路中电气元件按顺序连接组装在金属框架构成的柜体内。
⑴中压成套配电装置。
又称为中压开关柜,分为固定式开关柜、手车式开关柜。
固定式开关柜:
断路器用螺栓固定安装在柜体内,断路器两侧有隔离开关,常见型号为:
KGN、GG-1A
手车式开关柜:
断路器安装在小车上,小车上下端有两个插头,开关柜内相应位置有两个插槽,这两对插接件相当于隔离开关。
常见型号:
GC、KYN、JYN
必须设有防止电气误操作的装置,“五防措施”
1防止带负荷分(合)隔离开关。
2防止隔离开关断开时,误分(合)断路器。
3防止带电情况下,合接地刀开关。
4防止接地刀开关合上时,合隔离开关。
5防止操作人员误入带电间隔。
⑵中压成套配电装置的使用。
不同开关柜内有不同的元件组合方案。
对应柜内的接线方案如图:
三、煤矿供电
3.1、煤矿井上简单供电
⑴井上供电系统图
矿井应有两回路电源线路。
当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应能担负矿井全部负荷。
矿井的两回路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,一回路运行时另一回路必须带电备用,以保证供电的连续性。
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。
对井下各水平中央变(配)电所、主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路,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。
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。
矿方永久变电所两路进线电源:
S1;S2。
中间一个断路器开关柜,两路电源分列运行。
母线分段断路器断开,两个电源分别向两个母线供电,两个电源相互备用。
母线分断开关为断路器。
当一段母线WB1故障,断路器QF1断开故障母线,所带负荷停电,不影响WB2上所带的负荷正常运行。
当电源S1故障时,电源S1进线回路断路器QF1断开故障电源,然后闭合母线断路器QF3,使得故障电源所带负荷经过短暂停电后又可以恢复供电。
⑵介绍一个简单的成套配电装置内部电气元件结构图:
左面是一个典型的开关柜,包括隔离开关、断路器、电流互感器、避雷器等。
右面是个PT柜,监视系统电压。
真空断路器VS1-12/630-25
VS1断路器即使ZN63A断路器。
Z----真空断路器;N---户内;63A---产品设计序号;12---额定电压KV;
630---额定电流A;25额定短路开断电流KA
⑶简单介绍几个问题
1停送电程序:
送电必须先合隔离开关,再合断路器;停电必须先断开断路器,再拉开隔离开关,必须严格按照此步骤操作,顺序不可颠倒。
2某种情况下,能按下的按钮按不动,本来能操作的突然操作不了了:
所有的成套配电装置,设计时必须符合“五防”措施,凡是与五防措施相违背的违规操作均实现不了。
3高压柜进线柜电源侧已经带电了,但是不能电动合闸并且各种指示灯不显示:
高压进线柜尽管已经带电,但是只能手动储能,手动合闸,并且各种指示不显示。
因为低压控制电源没有送上,控制回路没有接通。
必须送上低压柜,为高压柜提供一个控制电源。
3.2、煤矿井下供电
⑴井下供电系统图
矿方从两个区域变电所引入两趟电源进入地面永久箱变,地面永久变电站负荷双电源并列运行方式。
入丼下两趟高压电缆,依托井上矿方永久变电所,形成两趟独立的电源,临时变电所配备一台联络高开,联络高开平时断开,井下临时供电系统又形成双回路供电,双电源并列运行。
⑵入丼高压电缆选择
在立井井筒或倾角为45°及其以上的井巷内,应采用交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆;型号为YJV42
在水平巷道或倾角在45°以下的井巷内,应采用交联聚乙烯钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆;型号为YJV22
四、负荷计算
举例:
井下工程按2个掘进工作面同时施工,每个工作面配备P90B耙斗机一台,喷浆机一台,井下施工上下山配备调度绞车2台,井底工作水泵2台,潜水泵4台。
4.1、设备统计表
名称
型号
功率
数量
总功率
耙斗机
P90B
45KW
2
90
喷浆机
PC-5I
5.5KW
2
11
照明
DGC175/127
0.175
2
0.35
调度绞车
JD-25
25
2
50
井底主排水泵
80DM-80*9
220
2
440
井底潜水泵
BQW
15
4
60
迎头水泵
15
2
30
变电所照明
2
2
合计
681
4.2、负荷计算
⑴、需要系数Kd的确定
计算负荷与电气设备总容量关系表达容下
Pc=KdΣPi
造成Pc与ΣP之间差异的因素有
1)、并非供电范围内所有用电设备都会同时投入使用。
用同时系数KΣ。
2)并非投入使用的电气设备在任何时候哦普都会满载运行。
以负荷系数KL表示。
3)电气设备额定功率与输入功率不一定相等,以电气设备平均效率ne表示。
4)考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗,电器设备输入功率与系统向供电设备提供的功率不一定相同。
以线路的平均效率nWL表示。
考虑以上因素得到的系数称为需要系数Kd
Kd=KΣKL/nenWL
实际上很难通过这四个系数求得需要系数,而是通过实际系统的统计数据,得到需要系数的经验值。
给出的需要系数往往是一个范围,使用时应根据实际情况选取数值的大小,设备数量越多,需要系数取值应越小,反之越大。
⑵用电设备组的计算负荷
根据用电设备组的设备容量
,即可算得设备的计算负荷:
有功计算负荷
(1-1)
无功计算负荷
视在计算负荷
或
计算电流
(1-2)
式中
——设备组的需要系数;
——设备组设备容量(KW);
——用电设备功率因数角;
U——线电压(V);
——计算电流(A)。
上述公式适用计算三相用电设备组的计算负荷,其中式(1-2)计算电流的确定尤为重要,因为计算电流是选择导线截面积和开关容量的重要依据。
⑶、配电干线或变电所的计算负荷
用电设备按类型分组后的多个用电设备组均连接在配电干线或变电所的低压母线上,考虑到各个用电设备组并不同时都以最大负荷运行,配电干线或变电所的计算负荷应等于各个用电设备组的计算负荷求和以后,再乘以一个同时系数,即配电干线或变电所低压母线上的计算负荷为:
有功计算负荷
无功计算负荷
(1-3)
视在计算负荷
计算电流
(1-4)
式中
——有功功率和无功功率的同时系数,一般取为0.9和0.95;
——各用电设备组有功计算负荷之和(kW);
——各用电设备组无功计算负荷之和(kvar);
U——用电设备额定线电压(V)。
应该注意,因为各用电设备组类型不同,其功率因数也不尽相同。
所以,一般情况下,总的视在计算负荷不能按
来计算,总的视在计算负荷或计算电流也不能取为各组用电设备的现在计算负荷之和或计算电流之和。
负荷计算表
设备组
编号
设备
名称
设备容量PN/KW
需要系数Kd
功率因数COS﹠
功率因数角正切值tg﹠
PC
/KW
QC
/Kvar
SC
/Kva
IC
/A
1
耙斗机
45
0.4
0.6
1.34
18
24.12
30、75
26.9
2
喷浆机
5.5
0.4
0.6
1.34
2.2
2.948
3.68
3.22
3
照明
0.175
1
1
0
0.175
0
0.175
0.15
4
调度绞车
25
0.4
0.5
1.73
10
17.3
19.98
17.48
5
迎头水泵
15
0.4
0.6
1.34
6
8.04
10.03
8.77
36.375
52.408
63.79
55.81
6
耙斗机
45
0.4
0.6
1.34
18
24.12
30.75
26.9
7
喷浆机
5.5
0.4
0.6
1.34
2.2
2.948
3.68
3.22
8
照明
0.175
1
1
0
0.175
0
0.175
0.15
9
调度绞车
25
0.4
0.5
1.73
10
17.3
19.98
17.48
10
迎头水泵
15
0.4
0.6
1.34
6
8.04
10.03
8.77
11
井底潜水泵
15*4=60
0.4
0.6
1.34
24
32.16
40.13
35.10
60.38
84.57
103.91
90.9
11
井底主排水泵
220*2=440
0.7
0.85
0.62
308
190.96
362.39
317.02
13
临时变电所照明
2
1
1
0
2
0
2
总计
683
406.76
327.94
有功同时系数
0.9
无功同时系数
0.95
总计算负荷
366.08
311.54
480.70
420.52
4.3、设备及电缆选型
⑴移动变压器的选型
1风井井下实际计算负荷为480.70KVA,选择变压器时必须考虑变压器的容量,变压器的额定容
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