供電技術(shù)教案

第一章煤礦供電系統(tǒng)

煤礦供電系統(tǒng)的定義：由各種電氣設(shè)備及配電線路按一定的接線方式組成的

系統(tǒng)。

煤礦供電系統(tǒng)的主要作用：從電力系統(tǒng)中獲取高壓電能，通過變換、分配、

將電能安全、可靠的送到各種不同的動力設(shè)備上，以滿足煤礦生產(chǎn)的要求。

第一節(jié)概述

一、供電要求

1、可靠性

指供電系統(tǒng)不間斷供電的可靠程度。

2、安全性

指在生產(chǎn)過程中，不發(fā)生人身觸電事故和因電氣故障而引起的爆炸、火災(zāi)等

重大事故。

3、技術(shù)合理性

指電能的電壓、頻率、波形質(zhì)量指標達到一定的技術(shù)標準。

4、經(jīng)濟性

指在保證安全可靠供電的前提下，應(yīng)力求供電網(wǎng)絡(luò)接線簡單，操作方便，建

設(shè)投資和維護費用低。

二、電力負荷分級

1、一級負荷

凡供電中斷會造成人員傷亡或在經(jīng)濟方面造成重大損失者，均為一級負荷。

一級負荷應(yīng)由2個獨立的電源供電，并滿足以下要求：

(1)當發(fā)生任何一種故障時，2個電源的任何部分應(yīng)不致同時受到損壞。

(2)當發(fā)生任何一種故障且保護裝置動作正常時，應(yīng)有一個電源不中斷供

電。

(3)當發(fā)生任何一種故障且主保護裝置失靈，以至所有電源軍中斷供電

后，應(yīng)該再有人值班的處所經(jīng)必要的操作，迅速恢復一個電源的供電。

2、二級負荷

凡中斷供電將在經(jīng)濟等方面造成較大損失或影響重要用戶的正常工作者，均

為二級負荷。

二級負荷應(yīng)有兩回電源線路供電。

3、三級負荷

凡供電中斷不會在經(jīng)濟上或其他方面造成較大影響者為三級負荷。

三級負荷只需要一回電源線路。

三、電力系統(tǒng)的基本概念

電力系統(tǒng)：由各種不同電壓等級的電力線路將發(fā)電廠、變電所、和電力用戶

聯(lián)系起來的發(fā)電、變電、輸電、配電和用電的整體，叫做電力系統(tǒng)。

電力網(wǎng)：在電力系統(tǒng)中，變電所與各種不同電壓的電力線路組成的網(wǎng)，叫電

力網(wǎng)。

四、供電電壓等級

1、交流電

36V井下電氣設(shè)備的控制及局部照明。

127V井下照明及手持式電器設(shè)備、礦井提升信號。

220V礦井地面照明和井下大巷照明

380V地面低壓動力

660V井下采區(qū)低壓動力、地面選煤廠動力

1140V,3KV井下綜采工作面動力

3KV,6KV,10KV井上、下大型固定設(shè)備及供、配電

35KV,60KV高壓輸電線路

110KV,220KV,330KV超高壓供電線路

2、直流電

250V,550V架線式電機車

750V,1500V露天煤礦工業(yè)電機車

220V,110V地面變電所二次回路

4V酸性礦燈

2.5V堿性礦燈

第二節(jié)供電系統(tǒng)的接線方式

煤礦供電系統(tǒng)對接線方式的基本要求:

1、供電可靠

2、操作方便

3、經(jīng)濟合理

一、配電網(wǎng)絡(luò)的接線方式

（-）放射式接線

1、單回路放射式接線

2、雙回路放射式接線

（1）單電源雙回路放射式接線

（2）雙電源雙回路放射式接線

（-）樹干式接線

1、直接樹干式接線

2、串聯(lián)型樹干式接線

（1）單回路樹干式接線

（2）雙回路樹干式接線

（三）環(huán)形接線

二、變電所的主接線

變電所的主接線是將變電所的各種開關(guān)設(shè)備、電力變壓器、母線及各類互感

器等主要電器設(shè)備按一定順序用到線連接而成，用于接收和分配電能。

（-）線路-變壓器組接線

優(yōu)點：線路簡單，所用設(shè)備少

缺點：供電可靠性低，

使用場合：二、三級負荷。

（-）橋式接線

1、外僑接線

優(yōu)點：切換變壓器方便

缺點：切換電源不方便，

使用場合：負荷變化大，電源進線短，線路導閘次數(shù)少且具有一、二次負荷的變

電所。

2、內(nèi)橋接線

優(yōu)點：切換線路方便

缺點：切換變壓器不方便，

使用場合：供電線路廠和變壓器不需要經(jīng)常切換的變電所。

3、全橋接線

優(yōu)點：適應(yīng)性強，對線路、變壓器操作方便、運行靈活、可靠性高。

缺點：使用設(shè)備多、占地面積大、投資高。

使用場合：可靠性要求較高的場合。

（三八單母線分段接線

優(yōu)點：運行靈活，兩段母線可分段運行也可并列運行。分段時，各段母線互不干

擾。

缺點：當一段母線需要檢修或發(fā)生故障時，接在該段母線上的全部進出線都將停

止運行。

（四）雙母線接線

優(yōu)點：無論哪段母線和電源同時發(fā)生故障，都不影響對用戶的供電，所以具有運

行靈活，供電可靠性高的特點。

缺點：所用設(shè)備多，投資大，線路復雜。

使用場合：負荷容量大，可靠性高、進出線回路多的重要變電所。

第三節(jié)煤礦供電系統(tǒng)

煤礦供電系統(tǒng)的組成：礦區(qū)降壓站、各類地面變電所、井下中央變電所、采

取變電所、移動變電站、配電電、和相應(yīng)的供電設(shè)備及供電線路組成。

一、地面變電所

1、地面總變電所

電源取自電力系統(tǒng)的區(qū)域變電所，使全礦供電的總樞紐。擔負受電、變電及

配電的任務(wù)。

2、具有一、二級負荷的車間變電所

二、井下供電系統(tǒng)

決定井下供電方式的主要因素：井田范圍的大小、煤的埋藏深度、年生產(chǎn)能

力、開采方式、井下用水量、礦井瓦斯等級、機械化程度等。

（-）深井供電系統(tǒng)

（二）淺井供電系統(tǒng)

特點：井下不設(shè)中央變電所，而根據(jù)負荷的大小，由地面變電所通過井筒或地面

鉆孔，直接向井下高低壓設(shè)備或采區(qū)工作面供電。

1、對井底車場的供電

2、對采區(qū)的供電

三、井下變電所

主要作用：對電能進行變換、集中和分配的場所

分類：主變電所、采區(qū)變電所、移動變電站、工作面配電點。

（一）井下主變電所

1、主要任務(wù)向戈采區(qū)變電所、主排水泵的高壓電動機、井底車場及其附近巷道

的低壓動力設(shè)備和照明、井下電機車需要的變流設(shè)備供電。

2、井下主變電所的位置確定和設(shè)備布置

（1）位于負荷的中心，節(jié)省配電網(wǎng)路的材料，減少電能與電壓的損失。

（2）便于設(shè)備的運輸和供電電纜的引入。

（3）通風良好

一般設(shè)在井底車場并直接與中央水泵房相連。

（二）整流變電所

是向電機車供電的井下整流和配電中心。

1、設(shè)備組成

整流變壓器、照明變壓器、高低壓開關(guān)柜、整流柜或充電設(shè)備、檢漏繼電器、照

明燈具等。

2、電源路徑

3、接線系統(tǒng)

4、碉室構(gòu)造

5、設(shè)備布置

（三）采區(qū)變電所

1、變電所的位置確定和設(shè)備布置

（1）主要作用：經(jīng)高壓電變?yōu)榈蛪弘?，并將此電壓配送到被采取所有的采掘?/p>

作面及其他用電設(shè)備。

(2)位置取決于低壓供電電壓、供電距離、采煤方法及其航道布置方式、煤巖

地質(zhì)條件和機械化程度等因素。要保證用電設(shè)備電壓不低于額定電壓的95%。

(3)主要設(shè)備有：高壓配電箱、動力變壓器、低壓饋電開關(guān)、低壓變壓器、檢

漏繼電器和接地裝置。

2、采區(qū)變電所的接線

(1)一路電源進線接線

無總開關(guān)的多電源進線

有總開關(guān)的多電源進線

第二章供電線路

供電線路的任務(wù)：輸送分配電能

分類：架空線路、電纜線路

第一節(jié)架空線路

一、架空線路的結(jié)構(gòu)

組成：導線、絕緣子、金具、電桿、橫擔、拉線及避雷線。

1、導線

分類：(1)銅絞線

(2)鋁絞線

(3)鋼絞線

(4)鋁合金絞線

(5)鋼芯鋁絞線

2、電桿

作用：支撐架空導線，使導線和大地之間保持一定的距離以確保人身和架空

線路的安全。

按材料分類：木桿、水泥桿、鐵塔。

按作用和裝設(shè)位置分類：直線桿、耐張桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、跨越桿、換位

桿。

3、拉線

作用：為了平衡電桿各方向上的拉力，用于穩(wěn)固電桿、防止電桿傾倒。

組成：拉線抱箍、拉線絕緣子、花蘭螺栓、拉線地盤和拉線。

按結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的不同分類：普通拉線、人字拉線、高樁拉線、自身拉線

4、橫擔

作用：用于固定絕緣子及導線，使導線保持一定的距離，以防止風吹導線或

其他作用力使導線擺動而造成相間短路。

分類;瓷質(zhì)橫擔和鐵質(zhì)橫擔。

5、絕緣子

作用：固定導線有是導線和橫擔的絕緣物。

分類：高壓絕緣子，低壓絕緣子。

針式絕緣子、蝶式絕緣子、懸式絕緣子

6、金具

作用：用于連接和固定導線、橫擔、絕緣子以及緊固和調(diào)整拉線所用的各種

金屬附件。

二、架空線路的敷設(shè)

1、路徑的選擇

基本原則：（1）線路短、轉(zhuǎn)角小、盡可能較少與道路、河流的交叉跨越。

（2）盡量避開河道及雨水沖刷地帶和滾石滑坡地帶。

（3）盡量避開有爆炸危險的地區(qū)、有化學腐蝕的地區(qū)、有工業(yè)污染的地區(qū)

和重要工業(yè)區(qū)。

（4）盡量靠近能通車的道路，以便運輸架線設(shè)備，同時便于施工和線路維

修。

（5）線路的轉(zhuǎn)角點不宜設(shè)在山頂、和河岸、堤壩及坡度較大的山坡上，應(yīng)

設(shè)在較平坦的地段，并考慮有足夠的施工緊線位置。

（6）線路跨越河流時，盡量垂直交叉，以縮短跨越距離，并選擇有利地形

盡量降低桿塔的高度。

2、線路的架設(shè)

（1）電桿

對如下參數(shù)有要求：桿頂距，弧垂，檔距，埋深，導線對地和跨越物的安全

距離。

（2）導線在電桿上的排列方式

（3）架空導線的間距

（4）橫擔的長度和距離

（5）架空導線的最小截面

三、架空導線的截面距離

1、導線截面的選擇原則

（1）按經(jīng)濟電流密度選擇

（2）按長時允許電流選擇

（3）按允許電壓損失選擇

（4）按導線的機械強度選擇

對高壓架空線按經(jīng)濟電流密度選擇，按其他條件校驗，

對低壓線路按電壓損失選擇，按其他條件校驗，但不進行經(jīng)濟電流密度選擇。

2、按經(jīng)濟電流密度選擇截面

按表2-7選擇

3、按長時允許電流選擇導線截面

需要進行折算。

4、按允許電壓損失選擇導線截面

表2-9

△U=/(PR°+QX)

UN

AUy=bAJR+A[/y

PL

□N

△3必

2uN

pj

△Uy可查，AU*可求，NUR=----=AUy-A0*，從而可求S。

論L

S>SY

第二節(jié)電纜線路

一、電纜的結(jié)構(gòu)

按絕緣材料可分為：鎧裝電纜、橡套電纜和塑料電纜。

（一）鎧裝電纜

油浸紙絕緣鉛包（鋁包）電力電纜，全塑鎧裝電力電纜。

1、油浸紙絕緣鉛包（鋁包）電力電纜

鎧裝電纜具有較強的絕緣性能，適用于做高壓電纜，同時具有機械強度高、

耐熱性能好、使用安全可靠的優(yōu)點。但彎曲半徑大，移動不方便，敷設(shè)困難，

電纜接頭和封端要求工藝水平高，多用于固定設(shè)備和半固定設(shè)備的供電。

2、塑料鎧裝電力電纜

（-）橡套電纜

分為普通型和屏蔽型

1、普通橡套電纜

可分為可燃型、非延燃性和加強型。

可燃型：護套由天然橡膠制成，起絕緣和抗磨防腐的作用。

非延燃型：護套由氯丁橡膠制成，起絕緣和抗磨防腐和不使火勢蔓延的作用。

使用于有瓦斯煤塵爆炸危險的場所。

加強型：護套中加有鍍鋅軟鋼絲，因此抗機械損傷能力強。

2、屏蔽電纜

屏蔽層接地，當任一主芯線絕緣破壞時，首先通過屏蔽層之間造成接地故障,

使檢漏繼電器動作，切斷故障電源，從而即可防止嚴重的相間短路發(fā)生和損壞，

又可有效的防止漏電火花或短路電弧所引起的瓦斯煤塵爆炸。

（三）塑料電纜

二、地面電纜的敷設(shè)

（-）電纜的選擇

（二）敷設(shè)方式

1、電纜架的敷設(shè)

2、直埋敷設(shè)

3、電纜溝道敷設(shè)

4、電纜隧道敷設(shè)

(三)地面電纜敷設(shè)的注意事項

三、井下電纜的敷設(shè)

1、電纜的選擇

2、電纜長度的確定

3、電纜芯數(shù)的確定

四、電纜截面的選擇

1、確定電纜截面的條件

(1)實際流過電纜的長時工作電流必須小于或等于電纜允許的負荷電流。

(2)端電壓不得低于額定電壓的95%。

(3)啟動時的端電壓不低于額定電壓的75%

(4)電纜的機械強度必須滿足要求。

(5)當電路發(fā)生短路時，所選電纜必須經(jīng)得起短路電流的沖擊，即電纜要

滿足保護裝置靈敏度的要求。

2、按長時允許負荷電流選擇電纜截面

電纜長時允許電流應(yīng)大于或等于實際流過電纜的工作電流。

42八

j'K》PN

3—瓜NCOS%

3、按電壓損失確定電纜主截面

要求線路上的總電壓損失不大于所規(guī)定的電壓損失。

(1)支線電壓損失

△U7=6]N—COS。=-—

筑"NUN隹

⑵干線電壓損失

△UG=\/3/c—cos°=KX￡P(guān)NU

婚“nNuNjs

（3）變壓器的電壓損失

UT=（UBCOS偽、+Uxsin勿）

（4）按電纜最遠點的最小兩項短路電流檢驗所選電纜是否能滿足保護裝置

要求的最小截面。

第三章地面供電設(shè)備

第一節(jié)開關(guān)電弧

一、電弧的產(chǎn)生

游離：指物質(zhì)中的電子在外界作用下獲得足夠大的能量，掙脫原子核的吸引

力而形成的自由電子，而原來中性的原子因失去電子變成帶正電荷的離子，這種

正負電荷的分離現(xiàn)象稱為游離。

游離的種類：碰撞游離和熱游離

電弧的形成過程

1、熱發(fā)射和強電場發(fā)射形成導電初期的離子。

2、碰撞游離形成電弧。

3、熱游離維持電弧的燃燒。

二、電弧的熄滅和重燃

1、電弧的熄滅

去游離：自由電子和正離子在運動的過程中重新結(jié)合而使帶電粒子消失或失

去電荷變?yōu)橹行粤Ｗ拥挠坞x，稱為去游離。

游離大于去游離，電弧加強；

游離小于去游離，電弧減弱；

電弧要想熄滅就必須加強去游離作用。

去游離的主要形式：復合和擴散。

復合：兩個帶有異性電荷的離子相遇后失去電性的現(xiàn)象。復合的快慢主要取

決于弧隙中帶電離子的濃度和速度。

擴散：弧柱中帶電離子由于熱運動，從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動的

現(xiàn)象。擴散的快慢主要取決于帶電粒子的濃度和弧柱的直徑。

2、交流電弧的重燃

交流電弧是否重燃取決于弧隙電壓的恢復情況和弧隙中介質(zhì)強度恢復情況。

弧隙電壓恢復是指電流過零時，電弧熄滅，電路斷開，弧隙間的電壓按照一

定的規(guī)律由息弧時的電壓恢復到電源電壓，這一過程稱為電壓恢復過程。

介質(zhì)強度恢復是指電流過零時，介質(zhì)溫度下降，弧隙中的去游離使介質(zhì)由導

電狀態(tài)恢復到絕緣狀態(tài)，這一過程為介質(zhì)強度恢復過程。

開關(guān)滅弧以及防止電弧重燃的關(guān)鍵是加強電弧的冷卻，保證弧隙內(nèi)的介質(zhì)擊

穿電壓在滅弧過程中總是高于弧隙間的恢復電壓。

3、滅弧的方法

(1)氣吹滅弧

(2)金屬柵片滅弧

(3)狹縫滅弧

(4)絕緣油滅弧

(5)真空滅弧

防止開關(guān)產(chǎn)生操作過電壓的方法：采用阻容吸收電路，采用壓敏電阻保護電

路。

(6)六氟化硫滅弧。

第二節(jié)高壓設(shè)備

一、隔離開關(guān)

隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，所以不能用于開斷較大的電流。

1、隔離開關(guān)的作用

隔離開關(guān)主要用于隔離電源，保證電氣設(shè)備與供電線路在檢修或故障處理

時，為工作人員提供明顯、可見的電源斷口。在進行道閘操作時，利用隔離開關(guān)

將供電設(shè)備從一組母線切換到另一組母線。

由于隔離開關(guān)不能切斷較大的電流，所以必須與滅弧能力較強的斷路器配合

使用。

隔離開關(guān)可以通斷小電流電路。

2、隔離開關(guān)的分類和型號

3、戶內(nèi)型隔離開關(guān)

4、戶外型隔離開關(guān)

二、負荷開關(guān)

是一種可以帶負荷分離電路的開關(guān)電器。

負荷開關(guān)具有簡單的滅弧裝置，但斷流容量小，故不能切斷短路電流，僅使

用于小容量負荷電流的手動控制。

負荷開關(guān)與熔斷器配合使用時，也可以切斷電路的過載電流和短路電流，所

以可以代替價格昂貴的斷路器。

負荷開關(guān)的型號

三、斷路器

斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制設(shè)備之一，它不僅能在正常情況下斷開和

接通負荷電流，而且還能在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，自動將故障電路從電網(wǎng)中切除,

以保證電力系統(tǒng)的正常運行。

分類：油斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器。

（-）油斷路器

1、多油斷路器

絕緣油的作用：（1）熄滅電弧，（2）作為斷路器箱內(nèi)導電部分和接地油箱之

間的絕緣介質(zhì)。

2、少油斷路器

絕緣油僅作為觸頭間的絕緣和滅弧介質(zhì)。

基本結(jié)構(gòu)：框架、油箱、操作傳動系統(tǒng)。

滅弧原理

（二）真空斷路器

特點：1、動靜觸頭開距小，所以體積小，重量輕。

2、燃弧時間短，開斷特性好。

3、觸頭不易燒損，使用壽命長。

4、適用于頻繁操作的場合，且特別適用于開斷容性負載電流。

5、操作功率小，動作快，噪聲小，運行維護簡單。

6、滅弧室不用維修，無爆炸和發(fā)生火災(zāi)的危險。

（三）六氟化硫斷路器

特點：1、介質(zhì)強度恢復快，故滅弧能力較強。

2、可重復使用。

3、觸頭燒損輕，可延長設(shè)備的檢修期，提高觸頭的電壽命。

4、不會出現(xiàn)過電壓的情況。

（四）斷路器的主要參數(shù)及型號

參數(shù)：

1、額定電壓：指斷路器正常工作的線電壓。

2、額定電流：環(huán)境溫度在40度時，斷路器允許長期通過的最大工作電流。

3、額定開斷電流：斷路器能可靠開斷的最大電流。額定開斷電流應(yīng)大于系統(tǒng)的

最大短路電流。

4、額定斷流容量：三相斷路器5郎=鳳3楙

單相斷路器SNK=UN【NK

5、熱穩(wěn)定電流：斷路器能承受短路電流熱效應(yīng)的能力，即在該短路電流作用下，

斷路器各部分溫升不超過其短路允許的最高穩(wěn)度。熱穩(wěn)定電流常以1S,4S,5S,1OS

等時間對應(yīng)的熱穩(wěn)定電流值表示。

6、動穩(wěn)定電流：指斷路器能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力效應(yīng)的能力，即斷路

器在該力作用下，其各部分機構(gòu)不至發(fā)生永久性變形或破壞。此短路電流指短路

后第一個波峰電流值。

7、斷路器的分、合時間：指從分閘線圈通電到電弧熄滅為止的這段時間。包括

固定分閘時間與滅弧時間兩部分。

型號：

四、電力變壓器

（一）電力變壓器的結(jié)構(gòu)

1、分類：按相數(shù)分為單相變壓器，三相變壓器

按繞組數(shù)目分為雙繞組，三繞組和多繞組變壓器

按調(diào)壓方式分為有載調(diào)壓和無載調(diào)壓變壓器

按冷卻方式分為油浸自冷，油浸水冷，和空氣自冷變壓器

2、組成：主要分為繞組、鐵心、油箱、油枕、呼吸器、散熱器、安全氣管道、

絕緣套管、瓦斯繼電器、分接頭開關(guān)。

（二）變壓器的技術(shù)參數(shù)和型號

技術(shù)參數(shù)

1、額定電壓：指原邊應(yīng)加的額定電壓，指副邊空載時的電壓。

2、額定電流：是指變壓器一、二次繞組長期允許通過的電流。三相變壓器指線

電流。

3、額定容量：指變壓器的二次繞組的額定視在功率，反應(yīng)變壓器的輸出能力。

4、短路電壓：變壓器的二次側(cè)短路，一次側(cè)施加的電壓慢慢升高到等于二次側(cè)

的額定電流時，一次側(cè)施加的電壓稱為短路電壓。

Ud%="xlOO%

UN\

5、空載電流：將變壓器一次側(cè)加額定電壓，當二次側(cè)開路時，流過一次繞組的

電流，一般為額定電流的3%-5%。

yo%=AxlOO%

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6、額定溫升：環(huán)境溫度為40度時，規(guī)定在運行中允許變壓器的溫度超出參考環(huán)

境溫度的最大溫升。繞組溫升上限為65度，上層油面的溫升上限為35度。

7、冷卻方式：

8、連接組別：是表示變壓器各繞組間的連接方式及一、二次繞組之間極性關(guān)系

的一種代號。它反映變壓器的一、二次繞組對應(yīng)的線電壓之間的相位關(guān)系。

時鐘表示法：將一次側(cè)線電壓定為鐘表的分針，二次線電壓定為鐘表的時針，所

指時間就是變壓器的連接組別號。相位差等于時鐘數(shù)乘以30度。

接線組標號法：一、二次繞組對應(yīng)端與中性點的電壓向量角度差。

第三節(jié)熔斷器

熔斷器主要作用是對各類線路和設(shè)備進行短路保護，以避免短路電流對電器

設(shè)備和電網(wǎng)的損害。

組成：金屬熔體，連接熔體的觸頭裝置，和外殼等部分組成。

使用方法：熔斷器與被保護電路串聯(lián)，當電路發(fā)生短路時，雖然熔體和電路

設(shè)備同時過熱，但由于熔體熔點較低，被保護設(shè)備溫升沒有達到破壞的溫度之

前，，熔體就被熔斷，斷開電路，從而使設(shè)備得到保護。

熔斷器在切斷電流的過程中分為2各階段：一是熔體通過大電流時，自身的

融化和氣化過程，二是熔斷器熔斷時產(chǎn)生的電弧熄滅階段。所用時間是兩個階段

之和。

熔斷器對過負荷電流不起保護作用。

分類：高壓熔斷器和低壓熔斷器。有填料式和無填料式。

一、高壓熔斷器

（-）戶內(nèi)式高壓熔斷器

（二）戶外式高壓熔斷器

（三）高壓熔斷器的型號及其含義

二、低壓熔斷器

1、RM系列無填料管式熔斷器

2、RTo型有填料封閉管式熔斷器

3、RGA型瓷插式熔斷器

4、RL型螺旋式熔斷器

5、低壓熔斷器的型號及其含義

三、熔斷器的技術(shù)參數(shù)和保護特性

（一）熔斷器的技術(shù)參數(shù)

1、熔斷器的額定電流：指長期通過熔斷器殼體載流部分和接觸部分的工作

電流，即長期通過額定電流時，保證熔斷器的各部分不受損壞。

2、熔體的額定電流

長期通過融件而不使其熔斷的最大電流

熔體的額定電流只能小于等于熔斷器的額定電流。

3、熔斷器的極限通斷能力

指熔斷器所能切斷的最大電流，如果電路的電流大于此電流，可能使熔斷器

損壞或由于電弧不能熄滅而引起相間短路。

4、熔斷器的額定電壓

指熔斷器長期所能承受的最高電壓。

（二）熔斷器的保護特性

指熔斷器的熔斷時間與流過熔體電流之間的關(guān)系，反應(yīng)了不同熔體在一定電

流下被熔斷所用的時間。

第四節(jié)互感器

互感器是一種把高電壓、大電流分別變?yōu)榈碗妷?、小電流的裝置。

分類：電壓互感器和電流互感器

一、電流互感器

（一）電流互感器原理和結(jié)構(gòu)

電流互感器的一次繞組串接在電力系統(tǒng)中，一次側(cè)繞組匝數(shù)較少，繞組導線

截面較粗，二次繞組接在測量儀表或保護裝置的電流線圈，故二次繞組匝數(shù)較多,

導線截面較細。

電流互感器在運行中，其負載阻抗很小，相當于二次短路的變壓器，二次側(cè)

電流4=*心

（二）電流互感器的參數(shù)：

1、電流互感器的變流比

指電流互感器的一次繞組額定電流與二次繞組額定電流之比。

二次側(cè)額定電流為5Ao

2、電流互感器的誤差

（1）電流誤差：折算后的二次電流與一次額定電流相對值之比。

（2）相位誤差：電流互感器的二次相位與一次電流相位之間的夾角。

3、電流互感器的10%誤差曲線

4、額定容量

指互感器的二次額定電流和二次額定負載阻抗下運行時，二次繞組的輸出

容量。因為電流互感器的二次額定電流是標準值，所以額定容量也可用額定阻抗

表示。

5、熱穩(wěn)定倍數(shù)和動穩(wěn)定倍數(shù)

熱穩(wěn)定電流指電流互感器一次側(cè)所能承受的最大短路電流。

熱穩(wěn)定倍數(shù)指熱穩(wěn)定電流與電流互感器的一次電流的比值。

動穩(wěn)定電流指電流互感器一次側(cè)能承受的最大沖擊短路電流。

動穩(wěn)定倍數(shù)指電流互感器動穩(wěn)定電流與一次側(cè)額定電流的比值。

（三）電流互感器的接線

1、單相接線

2、三相接線

3、兩相接線

4、兩相差接接線

（四）電流互感器的類型

單匝式，多匝式；

母線式，芯柱式，套管式；

高壓電流互感器，低壓電流互感器；

測量用電流互感器，保護用電流互感器；

空氣絕緣式，瓷絕緣式，澆注絕緣式；

戶內(nèi)式電流互感器，戶外式電流互感器。

（五）電流互感器的型號和含義

（六）電流互感器在使用時的注意事項

1、電流互感器二次側(cè)不允許開路。

2、電流互感器二次側(cè)一端必須接地。

3、互感器接入電路時應(yīng)注意繞組的極性。

二、電壓互感器

（一）電流互感器的原理和結(jié)構(gòu)

其一次繞組并聯(lián)在一次系統(tǒng)的線電壓或相電壓上，繞組匝數(shù)較多，其絕緣

等級與供電線路一致，二次繞組接測量儀表或繼電保護裝置的電壓線圈，繞組的

匝數(shù)較少，其額定電壓為100V。

電壓互感器二次側(cè)所接負載阻抗很大，所以二次側(cè)電流很小，相當于一個

空載運行的降壓變壓器。

（二）電壓互感器的誤差

（1）電壓誤差：折算后的二次電壓與一次額定電壓的相對值的比值。

（2）角誤差：二次側(cè)向量旋轉(zhuǎn)180度后于一次側(cè)向量之間的夾角。

（三）額定容量

指對應(yīng)于最高精度等級時的容量

（四）電壓互感器的接線

（I）單相電壓互感器接線

（2）兩臺單相電壓互感器接線

（3）三臺單相電壓互感器接線

（4）三相五柱式電壓互感器接線

（五）電壓互感器的類型

單相和三相；

單相繞組，雙相繞組和三相繞組；

油浸式，澆注式和干式

戶內(nèi)式和戶外式

（六）電壓互感器的型號及其含義

（七）電壓互感器使用中注意事項

1、電壓互感器二次側(cè)不允許短路

2、電壓互感器二次側(cè)一端必須接地

3、互感器接入電路時應(yīng)該注意繞組極性。

第五節(jié)絕緣子和母線

一、絕緣子

絕緣子的主要作用是支撐和固定帶電導體，以保證導體與導體之間、導體

與地之間的絕緣。

分類：變電站用絕緣子，電器絕緣子和供電線路絕緣子。

1、支柱絕緣子

2、套管絕緣子

二、母線

母線具有匯聚、分配和傳輸電能的作用。

（-）母線的分類

銅母線：具有導電能力強，機械強度高，抗腐蝕能力強的特點，但價格較高

一般用于大電流和有化學腐蝕的場合。

鋁母線：導電性能和機械強度方面比銅母線略低一些，但有質(zhì)量輕，加工方

便，價格便宜的特點，多數(shù)變電所都采用鋁母線。

鋼母線；具有機械強度高，價格低廉的特點，但電阻率較高，電能損壞大并

有較強的肌膚效應(yīng)，所以只能用于小電流和不重要的配電系統(tǒng)。

矩形母線：與同截面的圓形母線相比，具有散熱條件好，肌膚效應(yīng)小，允許

通過的電流大的特點，從散熱的條件看厚度越小越好，容易出現(xiàn)電暈現(xiàn)象

圓形母線可以避免電場集中現(xiàn)象，不會引起電暈現(xiàn)象。

管形母線不僅防電暈，而且具有很好的散熱性能。

（二）母線的固定

（三）母線的涂色

直流裝置：正極涂紅色，負極涂藍色。

交流裝置：A相涂黃色，B相涂綠色，C相涂紅色。

中性線：不接地的中性線涂白色，接地的中性線涂紫色。

第六節(jié)低壓電器

一、閘刀開關(guān)

是手動操作中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，用于不頻繁操作的電路中。

1、閘刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)，

2、閘刀開關(guān)的型號和含義

二、接觸器

是一種用電磁鐵帶動觸頭動作的開關(guān)裝置，具有操作方便，動作迅速、滅弧

性能好的特點，主要用于遠距離頻繁通斷主電路的大容量控制電路。

（-）接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理

分類：交流接觸器和直流接觸器

1、交流接觸器

主要有電磁系統(tǒng)和觸頭系統(tǒng)幾部分組成。

為了避免在電流過零時引起的震動，在鐵心中加裝短路環(huán)。

2、直流接觸器

（二）接觸器的主要技術(shù)參數(shù)

1、額定工作電壓：指主觸頭的額定電壓。

2、額定工作電流：指觸頭連續(xù)工作時，觸頭溫升不超過規(guī)定溫升二允許通

過的最大電流。

3、鐵心線圈的額定電壓：指鐵心線圈正常工作時加的電壓。

4、操作頻率

（三）接觸器型號及其含義

三、自動空氣開關(guān)

（一）工作原理

（二）自動開關(guān)的操作機構(gòu)

第七節(jié)成套配電裝置

一次回路：主電路中的各種開關(guān)電器、互感器等元器件構(gòu)成的回路。

二次回路：由測量、保護、信號燈裝置構(gòu)成的電路。

一、高壓成套配電裝置

要具有五防

1、防止對斷路器的誤操作

2、防止帶負荷分合隔離開關(guān)

3、防止帶電掛接地線

4、防止帶地線合閘

5、防止誤入帶電間隔

（-）高壓成套配電裝置的分類和型號

（二）移開式高壓配電柜

1、手車室

2、母線室和電纜室

3、繼電器儀表室

4、連鎖裝置

（三）固定室高壓配電柜

二、低壓成套配電裝置

（-）開啟式低壓配電裝置

（二）抽出式低壓配電裝置

第四章繼電保護

第一節(jié)繼電保護的基本知識

一、繼電保護的任務(wù)和原理

繼電保護裝置的主要作用：

防止電力系統(tǒng)故障的發(fā)生和擴大，限制事故的蔓延，提高故障的可靠性。

(-)繼電保護的任務(wù)

1、當被保護的設(shè)備和裝置發(fā)生故障時，保護裝置應(yīng)迅速動作，有選擇的將

故障部分斷開，以保證非故障部分繼續(xù)工作。

2、當設(shè)備出現(xiàn)不正常狀態(tài)時，保護裝置將發(fā)出相應(yīng)的信號，以便通知值班

人員及時采取措施。

3、繼電保護裝置與自動重合閘裝置配合，可在供電線路發(fā)生暫時性故障時,

能迅速恢復故障線路的運行，從而提高供電系統(tǒng)的可靠性。

(二)繼電保護的基本原理

1、測量部分

主要由測量元件構(gòu)成，其作用是反映和轉(zhuǎn)換被保護對象的電氣參數(shù)。

2、邏輯部分

作用主要是根據(jù)測量部分輸出的結(jié)果進行邏輯判斷。

3、執(zhí)行部分

作用是根據(jù)邏輯部分的判斷，最后完成保護裝置的使命，即跳閘、發(fā)信號

或不動作。

二、對保護裝置的基本要求

1、選擇性

當系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求保護裝置只切除故障部分，保證無故障部分繼續(xù)

運行。

2、速動性

要求繼電保護裝置具有快速的動作性能，以盡可能短的時間將故障從系統(tǒng)

中切除，從而可限制事故的擴大，減少對供電系統(tǒng)的危害程度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定

性和供電的可靠性。

3、靈活性

是指保護裝置對保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。

4、可靠性

當保護范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常狀態(tài)時，保護裝置能可靠動作，不應(yīng)拒動

或勿動。

應(yīng)注意以下幾點：

（1）盡量選用質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠的繼電器組成保護裝置。

（2）保護裝置的接線應(yīng)力求簡單，使用最少的繼電器和觸點。

（3）正確調(diào)整保護裝置的整定值。

（4）注意安裝工作的質(zhì)量，加強對繼電保護裝置的維護。

三、常用繼電器

繼電器的主要作用是傳遞控制信號，即通過觸頭的動作接通和斷開相應(yīng)電

路，以實現(xiàn)信號的傳遞。

（一）電流、電壓繼電器

（二）時間繼電器

（三）中間繼電器

（四）信號繼電器

（五）感應(yīng)式繼電器

（六）電子式繼電器

（七）繼電器的信號意義

（八）繼電器的接線方式

第二節(jié)供電線路的保護

短路故障的主要原因：架空線路的短線，碰線，絕緣子擊穿，桿塔傾倒；

電纜線路的絕緣老化，長期過負荷引起的相間或相對地絕緣電阻下降而造成的短

路故障。

短路保護的原理：利用線路短路時，電流突然增大和電壓突然下降的特點

夠成繼電保護。

一、有時限電流保護

（一）定時限電流保護

1、工作原理

2、保護裝置的時限特性

（二）反時限電流保護

二、電流速斷保護

電流速斷保護分為無時限電流保護和有時限電流保護。

1、無時限電流速斷保護

2、有時限電流速斷保護

三、三段式電流保護

三段式電流保護由無時限電流保護，有時限電流保護，和定時限電流保護

三部分組成。

第三節(jié)高壓設(shè)備的保護

一、電力變壓器的繼電保護

變壓器的內(nèi)部故障主要有：繞組的相間短路、繞組的匝間短路和單相接地

短路。

變壓器的外部故障只要有：引出線和絕緣套管的相間短路或接地短路。

變壓器的不正常狀態(tài)有：由外部短路引起的過電流、過負荷及油面過低和

溫度升高。

變壓器應(yīng)設(shè)置的保護由：對容量不大的變壓器，首先考慮用熔斷器保護，

其次考慮采用定時限或反時限的過流保護，當動作時限較大時，也可裝設(shè)速斷保

護，大容量的變壓器還要裝設(shè)瓦斯保護，對有可能過負荷的變壓器采用過負荷保

護。兩臺變壓器并列運行時，裝設(shè)差動保護。

（-）變壓器的瓦斯保護

當變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，短路電流所產(chǎn)生的電弧將使變壓器油和其他絕

緣物分解而產(chǎn)生大量的氣體，利用氣體作為信號實現(xiàn)保護的裝置稱為瓦斯保護裝

置。

瓦斯保護的主要元件是瓦斯繼電器。當變壓器發(fā)生輕微故障時，發(fā)出輕瓦

斯信號。當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，瓦斯繼電器動作，通過相應(yīng)的控制電路

使變壓器跳閘，實現(xiàn)重瓦斯保護。

（二）變壓器的電流速斷保護

（三）變壓器的縱聯(lián)差動保護

變壓器的縱聯(lián)差動保護裝置作為變壓器的主保護，用他來保護變壓器內(nèi)部

及套管和引出線上的各種短路保護。

1、縱聯(lián)差動保護的工作原理

縱聯(lián)差動保護簡稱縱差保護，他是反應(yīng)變壓器兩側(cè)電流之差的保護裝置。

2、縱差保護中的電流不平衡現(xiàn)象

（1）電流互感器的影響

（2）變壓器接線方式的影響

（3）變壓器勵磁涌流的影響

3、差動繼電器

（四）變壓器的其他保護

1、變壓器的過電流保護

2、變壓器的過負荷保護

（五）變壓器的保護接線

二、高壓電動機的保護

（一）電流速斷保護及過負荷保護

（二）電動機的低電壓保護

三、電力電容器的保護

（一）相間短路保護

（二）內(nèi)部故障保護

第四節(jié)自動重合閘裝置

一、自動重合閘重合閘裝置

自動重合閘裝置適用于線路發(fā)生瞬時性短路故障時，斷路器重新合上，能

迅速的恢復供電，當系統(tǒng)發(fā)生永久性故障時，為避免多次短路電流的沖擊，重合

閘的次數(shù)要用相應(yīng)的規(guī)定。

分類：一次重合閘和二次重合閘

單側(cè)電源重合閘和雙側(cè)電源重合閘

單相重合閘和三相重合閘

機械式、電氣式和晶體管式重合閘

（一）單電源線路自動重合閘的工作原理

（二）自動重合閘裝置與繼電保護的配合

自動重合閘裝置與繼電保護的配合，可組成重合閘前加速保護和后加速保

護。

前加速保護是指重合閘裝置在系統(tǒng)的繼電保護動作之前對掉閘系統(tǒng)進行重

新合閘。

后加速保護是指重合閘裝置在系統(tǒng)的繼電保護動作之后對掉閘系統(tǒng)進行重

新合閘。

1、重合閘前加速保護

重合閘前加速保護有利于迅速消除故障，且使用設(shè)備少。

缺點是要之間斷路器的動作次數(shù)，另外當重合閘拒動做時整個線路都將停

電，擴大事故的停電范圍，多用于35kv以下系統(tǒng)。

2、重合閘后加速保護

重合閘后加速保護是當線路發(fā)生故障時，繼電保護裝置首先按相應(yīng)的時限，

有選擇性的動作而使斷路器跳閘，然后重合閘裝置啟動，使斷路器重新合閘。若

重合于永久性故障，可通過重合閘控制電路使斷路器重新瞬時跳閘，迅速切除故

障。

二、備用電源自動投入裝置

第五節(jié)過電壓及其保護

過電壓：對電氣設(shè)備有破壞性的電壓稱為過電壓。

分類：大氣過電壓和內(nèi)部過電壓。

一、大氣過電壓及其防護

（-）大氣過電壓的種類

直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓

1、直擊雷過電壓：當雷電直擊供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備時，所產(chǎn)生的過電壓稱為直

擊雷過電壓。

2、感應(yīng)雷過電壓：自由電荷以電磁波的速度向?qū)Ь€兩端急速涌去，在線路上形

成感應(yīng)沖擊波，從而使沖擊波所到之處的電壓升高，就稱為感應(yīng)雷過電壓。

（二）避雷針和避雷線

避雷針和避雷線主要用于對直接雷擊進行防護。

由接閃器，接閃器支撐體，接地引線和接地極等部分組成。

（三）避雷器

避雷器的作用是防止感應(yīng)雷對電氣設(shè)備產(chǎn)生危害避雷器的放電電壓低于所

有被保護電氣設(shè)備正常的耐壓值，而且具有良好的接地，感應(yīng)沖擊波到來時，避

雷器首先被擊穿并對地放電，從而使被保護電器設(shè)備的絕緣免受損害。當過電壓

消失后，避雷器又能恢復到原來的對地絕緣狀態(tài)。

避雷器有管形避雷器、閥型避雷器、壓敏避雷器

I、放電保護間隙和管形避雷器

（1）放電保護間隙

1）管形避雷器

2）閥型避雷器

3）其他避雷器

磁吹型避雷器，壓敏型避雷器

二、變電所的防雷保護

防雷保護主要有：對直擊雷過電壓的防護和感應(yīng)雷過電壓的防護以及避雷針

落雷時的反擊過電壓。

（-）直擊雷的防護

主要是裝設(shè)避雷針，將需要保護的設(shè)備和建筑物置于避雷針的保護范圍之

內(nèi)。

（二）雷電入侵波的防護

在母線各段上裝設(shè)閥型避雷器

（三）進出線的防雷保護

三、電網(wǎng)的內(nèi)部過電壓及其防護

（―）操作過電壓

1、截流過電壓

截流：當開關(guān)斷開電路或切斷空載變壓器時，由于變壓器的激磁電流較小，而開

關(guān)的滅弧能力較強，在電流未過零時，就被強迫切斷，導致電弧提前熄滅，這種

現(xiàn)象稱為截流。

2、電弧重燃過電壓

（-）電弧接地過電壓

減小線路長度或采用多臺變壓器單獨供電，以減少對地電容，使接地電流降

低，是消除這種過電壓的方法之一。

（三）諧振過電壓

當電路的電容和電感的參數(shù)不合適時，由于某種原因可能引起諧振，此時出

現(xiàn)的過電壓叫做諧振過電壓。

（四）防護過電壓

控制變壓器的開關(guān)設(shè)備處裝設(shè)閥型避雷器加以保護。

真空斷路器切斷感性負載產(chǎn)生過電壓的方法是在電路中裝設(shè)壓敏電阻或阻

容吸收電路。

諧振過電壓通過調(diào)整電路參數(shù)或裝設(shè)電容器破壞LC參數(shù)。

第五章井下安全供電

第一節(jié)過流保護裝置

過電流：凡是流過電氣設(shè)備或線路的電流，如果超過其額定電流值或允許值,

都叫做過電流。

過電流的原因：短路、過載、電動機單相運行

過電流的危害：導致井下電氣設(shè)備和井下電纜的迅速破壞甚至發(fā)生嚴重的安

全事故。

過流保護的內(nèi)容：短路保護，過載保護、斷相保護

對過流保護裝置的要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。

靈敏系數(shù)是檢驗保護裝置在其保護范圍內(nèi)出現(xiàn)最小短路電流時能否可靠動

作的重要指標。

靈敏系數(shù)K,=4皿，也就是靈敏系數(shù)等于保護裝置保護范圍的最小短路電

流除以保護裝置動作電流的整定值。

井下常用的過流保護裝置有：熔斷器、過電流繼電器、熱繼電器、晶體管斷

相保護裝置。

一、低壓熔斷器的選擇計算

熔體的選擇原則：必須保證其所保護的線路在通過尖峰工作電流時不被熔

斷，而在最小電流電流時必須迅速熔斷。在對熔斷器的分斷能力進行校驗時，應(yīng)

保證熔斷器能熄滅該電路最大電流電流產(chǎn)生的電弧。

(-)熔體額定電流的選擇計算

1、電纜支線的保護

(1)單臺或多臺同時啟動的鼠籠型電動機

1=—^—

“1.8~2.5

心：熔體的額定電流。

//；電動機的額定啟動電流。(一般取電機額定電流的5~7倍，對多臺同時

啟動的電動機，因為各臺電動機的啟動電流之和)

1.8-2.5：保證熔斷器不熔斷的系數(shù)。

(2)繞線式電動機熔體額定電流的選擇

【re—1N

熔體的額定電流大于等于繞線式電動機的額定電流。

2、電纜干線的保護

其余電動機額定電流之和。

3、照明變壓器和電鉆變壓器的保護

X2XA

變壓器一次側(cè)保護：Ire=--I

kT

/,v:變壓器的額定電流，

心：變壓器的變比，

變壓器二次側(cè)保護/“=

L214leq

電鉆變壓器一次側(cè)保護：ire=~-(+y/,v)

kT1.8~2.5

電鉆變壓器二次側(cè)保護：/+￡/,v

(-)按最小兩相短路電流進行校驗