1、 煤 矿 供 电 技 术 主编：王彦文前 言 本书的编写考虑了编者在中国矿业大学（北京） 讲授多遍该课的教学经验，参考了国内外相关书籍。 本书从普通的电力系统讲起，突出煤矿供电系统的特点； 从煤矿用电负荷的计算、变（配）电所的布置到电力系统的保护；最后是井下常用电气 设备的介绍和采区供电综合设计。 本书内容共九章。第一章介绍了煤矿供电系统的特点、电力系统的结线方式和变压器中性点运行方式；第二章介绍了负荷的计算方法、变压器和导线的选择、功率因数和并联电容无功功率补偿；第三章介绍了变电所的要求及设备布置；第四章为短路故障分析；第五章阐述了继电保护原理；第六章介绍了电力系统过电压、变电所和架空线的防
2、雷设计；第七章阐述漏电保护原理和保护接地与接零；第八章介绍井下电气设备；第九章是采区供电实例设计及其计算机辅助设计。 本书主要特点： （1）引入当下流行的井下电气设备和相关技术，突出现代煤矿供电技术的特点。本书引入组合电磁起动器 、以 PLC 为核心的矿用隔爆型无功自动补偿装置等现代煤矿井下常用装置，展现现代煤矿供电技术。 （2）侧重于基本原理和基本概念的阐述，并始终强调基本理论的实际应用。本书在重点阐述煤矿供电技术经典理论的同时，将理论知识与实际装置结合，加强理论联系实际。 （3）在突出煤矿供电技术特点的同时，简单介绍其相关衍生知识，全面展现煤矿供电系统。 本书经中国矿业大学（北京）王聪教授
3、详细审阅。此外，浙江八达真空电气有限公司、许昌许继集团为本书提供了重要的技术资料。在此一并致谢。 由于编者的水平有限，书中有错误和不妥之处请读者批评指正。 王彦文 2011 年 12 月 I 目 录 第一章 煤矿供电系统 1 第一节 电力系统 1 第二节 煤矿供电系统 3 第三节 电力系统结线方式 12 第四节 变压器中性点运行方式 20 习题与思考 27 第二章 负荷计算 28 第一节 负荷曲线 28 第二节 负荷计算的方法 34 第三节 变压器的选择 43 第四节 导线的选择 49 第五节 无功功率补偿 63 习题与思考题 73 第三章 变电所的要求及设备布置 75 第一节 矿井地面变电所
4、 75 第二节 井下中央配电所 79 第三节 井下采区变电所 83 第四节 变电所的二次回路 88 习题与思考题 99 第四章 短路 故障 分析 101 第一节 短路电流的基本概念 101 第二节 短路电流暂态过程 103 第三节 无限大容量电源供电系统三相短路 111 第四节 不对称短路计算 131 第五节 短路电流的电动力效应及热效应 146 习题与思考题 151 第五章 继电保护 155 第一节 继电保护基础 155 第二节 微机型继电保护 169 第三节 电网相间短路的电流电压保护 176 第四节 电网相间短路的方向电流保护 188 第五节 电网的差动保护 196 II 第六节 小电流
5、接地系统的单相接地保护 200 第七节 电力变压器保护 205 第八节 高压电动机的保护 220 习题与思考题 224 第六章 电力系统过电压 228 第一节 内部过电压 228 第二节 外部过电压 232 第三节 防雷保护装置 236 第四节 变电所的防雷设计 244 第五节 架空线的防雷设计 249 习题与思考题 248 第七章 矿井供电安全技术 250 第一节 人身触电的危险及预防方法 250 第二节 漏电保护原理 257 第三节 漏电保护技术 271 第四节 保护接地与接零 277 第五节 电气设备的防爆原理 286 习题与思考题 288 第八章 井下供电设备及控制电器 289 第一节
6、 矿用电气设备的类型及要求 289 第二节 矿用隔爆型高压配电设备 293 第三节 矿用变压器和移动变电站 306 第四节 矿用隔爆型低压馈电开关 319 第五节 矿用隔爆 型电磁起动器 328 第六节 矿用隔爆型组合电磁起动器 345 第七节 矿用隔爆型无功自动补偿装置 348 习题与思考题 354 第九章 采区供电设计 355 第一节 采区供电设计概述 355 第二节 采区供电计算及校验 356 第三节 计算机辅 助设计 378 习题与思考题 410 附录 411 参考文献 417 III 主要电气设备符号表 电气设备名称及文字字母符号 单字母（双字母） 图形符号 电气设备名称及文字字母符
7、号 单字母（双字母） 图形符号 电力变压器 T（TM ） 母线及母线引出线 W 断路器 Q（QF ） 电流互感器（单次级） T（TA ） 负荷开关 Q 电流互感器（双次级） T（TA ） 隔离开关 Q（QS ） 电压互感器（单相式压变） T（TV ） 熔断器 F（FU ） 电压互感器（三线圈压变） T（TV ） 自动空气断路器 Q（QA ） 阀型避雷器 F 刀开关 Q（QK） 电抗器 L 熔断式开关 Q 电容补偿器 C 交流发电机 M 1 第一章 煤矿供电系统 电能是现代化煤矿生产的主要能源和动力，在煤矿生产中占有很重要的地位。它既可以由其他形式的能源转换而来，又可以转换为其他形式的能量以供使
8、用。煤矿矿井应用电能和实现电气化自动化以来，煤炭产量和质量大大提高，生产成本和工人的劳动强度大大降低，改善了工人的劳动条件。但是，如果煤矿供电突然中断，就会发生重大的设备损坏或人员伤亡事故。由此可见，搞好煤矿供电工作，对煤矿正常生产和实现电气化自动化，具有十分重要的意义。 第一节 电力系统 一、电力系统概述 电力系统是由各种形式的发电厂、输电线路、 升压降压变电所和电力用户联系起来的一个发电、变电、输电、配电和用电的整体。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置( 主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等) 转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备
9、再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。 如图 1-1 所示，电力系统由以下几部分组成。 图 1-1 电力系统结构示意图 1发电 将一次能源转换成电能的过程即为发电。根据一次能源的不同，有火力发电、水力发电和核力发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。 火力发电是将煤、天然气、石油所蓄存的化学能通过燃烧转换成为电能的发电方式。它的原理是：燃料在锅炉里燃烧，将锅炉中的水转换为高温高压的蒸汽，以蒸汽推动汽轮机，2 汽轮机再带动发电机旋转发出电能。 水力发电是将高速水流的势能转化为动能，驱动水轮机转动，带动发电机旋转发电，这种将水的位能转换为电能的方式为水力发电。按提高
10、水位的方法又分为堤坝式、引水式和混合式三种类型。 核能发电是利用原子核蕴藏的巨大核能生产电能的方式。核燃料在原子反应堆中裂变释放核能，将水转换为高温高压的蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机旋转发出电能。 为了充分利用动力资源，减少燃料的运输，降低发电成本，因此有必要在有水力资源的地方建造水电厂，在有燃料资源的地方建造火电厂。但这些有动力资源的地方，往往离用电中心比较远，所以必须用高压输电线路进行远距离输电，如图 1-1 所示。 2变电与配电 变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能。为了实现电能的远距离输送并将电能分配到用户，需由变电所将发电机的电压进行多次电压变换。变电所由电力变压
11、器、配电装置和二次装置等构成。按变电所的性质和任务可分为：升压变电所和降压变电所。按变电所的地位和作用不同又分为枢纽变电所、地区变电所和用户变电所。 3电力线路 电力线路将发电厂、变电所和电能用户联接起来，完成输送电能和分配电能的任务。电力线路有各种不同的电压等级，通常将 220kV 及以上的电力线路称输电线路，110kV 及以下的电力线路成为配电线路。配电线路又分为高压配电线路（110kV 、66kV ）、中压配电线路（ 35kV-6kV）和低压配电线路（ 380/220kV）。高压线路一般作为城市配电网骨架和特大型企业供电，中压线路为城市主要配电网和大中型企业供电,低压线路一般作为城市和企
12、业的配电。 4电力用户 一般由配电网供电的电能使用者称为 电力用户。电力用户按其性质不同可分为工业用户、商业用户、农业用户、城镇居民用户等。 在电力系统中，由各级变电所与不同电压等级的电力线路组成的网，叫电力网，简称电网。它是电力系统的重要组成部分，担负着输送、变换和分配电力的任务。为了更有效地利用动力资源，充分发挥各类发电厂的作用，以提高供电系统的可靠性和经济性，将各类发电厂用电力网联系起来并列运行，就构成了联合电力系统。 国家电力部门根据电压等级的高低，将电力网分成低压、高压、超高压和特高压等四种。电压在 1kV 以下的电网为低压电网；电压在 3330kV 的为高压电网；电压在 33010
13、00kV的为超高压电网；电压在 1000kV 以上的为特高压电网。因为电力系统一般采用环式供电，所以利用电力系统作为煤矿的供电电源，能大大降低电能损耗，保证供电质量，并大大提高对煤矿供电的可靠性。这样当系统中的任一发电厂 （ 站） 或区域变电所的任一回路电源因故3 障而停止运行时，都不会使区域变电所中断供电。 二、供配电系统 供配电系统是电力系统以 110kV 及以下电压等级，对某地区或某企业单位供配电的系统。设计分配电能和使用电能两个环节，是电力系统的重要组成部分。 电能使用集中在工业、商业、公共和生活四大部分。通常将工业企业中的供配电系统统称为工厂供配电系统，而其余用电的供配电系统则统称为
14、民用供配电系统。 1总降压所 位于图 1-1（A ）位置的变电所，负责将 35kV110kV 外部供电电压降至 610kV ，再供给下一级终端变电所，或者直接供给使用 610kV 电压的高压电动机用电。中型工矿企业多设此一个总降压所，成为 null总变电所null ，简称 null总变null 。 2终端变电所 位于图 1-1（B ）位置的变电所，负责将 610kV 降至普通市电电压 380/220kV，供各终端用电负荷用电，故民用供配电中称之为终端降压所，工矿企业此级常设于车间内，又称车间变电所。 三、现代电力系统的发展趋势 1能源结构的多样性和互补性 现代电力系统按照因地制宜的原则，结合各
15、地不同的自然资源特点，科学合理地开发一次能源，使电能生产和配置得到充分的优化，尤其鼓励利用清洁能源和可再生能源的分布式电源发展。 2控制和调度手段的先进性 随着控制技术和通信技术的发展，现代电力系统的控制和调度朝着自动化、集散化和网络化的方向发展。21 世纪，我国将打造的坚强智能电网就是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智 能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现 “电力流、信息流、业务流” 的高度一体化融合，坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开发、友好 互动的现代电网。 3输电方式的新颖性 现代电力系统提出了 “灵活交流输电与新颖
16、直流输电” 的概念。灵活交流输电技术是指运用固态电子器件与现代自动控制技术对交流电网的电压、相位角、阻抗、功率以及电路的通断进行实时闭环控制，从而提高高压输电线路的输送能力和电力系统的稳定水平。新型直流输电技术是指应用现代电力电子技术的最新成果改善和简 化换流站（安装有换流器且主要用于将交流变换成直流或将直流变换成交流的电站）的设备，以降低换流站的造价等。 第二节 煤矿供电系统 通常把煤矿的供电、用电、控制和保护等电路组合在一起构成的系统称为煤矿供电系统。其主要作用是从电力系统取得电源，通过变换、分配和输送等环节 将电力安全、可靠地送到4 矿井上下各生产用电设备上，以满足煤矿生产的需要。 煤矿
17、供电系统包括矿井地面供电系统和井下供电系统两部分。地面供电系统由地面供电线路、地面变电所、风井变电所、地面变电房和车间变电所( 配电室 )等组成。矿井地面的高压电动机( 如主、副井提升设备、主通风设备和空气压缩机设备等 )、负荷点( 如矿井选煤厂、机修厂和居住区等) 由地面变电所直接用 6kV 或 10kV 电压供电。井口附近的低压电力负荷(如锅炉房、井口照明及信号电路等 )，由变电所用 380/220V 电压直接供电。对于较分散的用电设备，可在适当地点设配电点或配电房供电。 一、煤矿电力负荷的分类 电力负荷是电力系统中所有用电设备消耗功率的总和。这里所讲的煤矿电力负荷是指矿井的用电设备或电力
18、用户。 煤矿电力负荷根据用电设备的重要性和中断供电对人身的安全性，以及经济适用性等方面的要求不同，将电力负荷分为三级进行管理，以便在不同情况下合理地供电。 1一级负荷 凡因突然中断供电会造成人员伤亡事故，损坏重要设备且难以修复，致使长期不能恢复生产，使经济等方面造成重大损失者，均为一级负荷。 煤矿一级电力负荷主要有矿井主通风机、井下主排水泵、井下各水平的中央变 （配） 电所、升降人员的立井提升设备、瓦斯抽放设备等，都属于一级用户。这类用电户都与保护矿井安全有关，故又称保安负荷。对于一级用户必须设置两个独立电源供电，要求供电绝对可靠，一路供电发生故障，另一路供电能够保证立即投入运行。 2二级负荷
19、 凡因突然中断供电会 使经济等方面造成较大损失或影响重要设备正常工作的，均为二级负荷。 煤矿二级电力负荷主要有矿井升降人员的斜井提升设备、提升煤和物料的立井提升设备、地面集中空气压缩机站、矿灯充电设备、井筒保温设备、以电动机车为主要运输方式的整流和充电设备、采区变电所和综采工作面的电气设备，以及矿井上下主要生产环节的照明设备、大中型监控与管理计算机的用电设备、电气集中的铁路运输信号设备、职工医院的手术室等。对于中小型煤矿的二级用户，一般采用单回路电源供电，备有变压器和电缆库存，便于应急更换。大型煤矿的二级用户，一般采用两回路电源供电。 3三级负荷 凡因中断供电不会在经济上或其他方面造成损失或影
20、响的用户，为三级负荷，如地面机修厂和职工生活用电等。对他们的供电，在技术上没有特殊要求，可设单一回路供电。 对煤矿企业电力负荷进行分类，主要便于合理地供电。对于重要负荷，要把安全放到首位，通常采用双回路或环形回路供电，保证供电绝对可靠。对于次要负荷，应多考虑供电的经济性。在工作中，一旦出现故障需要切除部分负荷时，要根据实际情况先断三级负荷，有5 必要时再断二级负荷，以确保一级负荷的供电。 二、煤矿对供电系统的基本要求 电力是现代化煤矿生产的主要 动力，是电能的重要用户。对煤矿进行可靠、安全、经济、合理的供电，对提高煤矿经济效益和保证安全生产方面有着十分重要的意义。煤矿企业对电力供电系统有以下要
21、求： 1供电的可靠性 供电的可靠性即要求供电不可中断。对矿井的供电一旦中断，不仅会造成全矿停产，还会导致保证矿井生产的一些重要设备 (又称保安负荷 )，如通风机、主排水泵等停止运转，危及矿井和井下工作人员的安全，严重时会造成矿井的毁坏。因此，为了保证煤矿供电的绝对可靠，煤矿安全规程规定： “每一矿井应采用两回路电源线路供电，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负全矿井的负荷。正常情况下，采用一回路运行，另一回路必须带电备用，以保证煤矿井下生产过程中供电的连续性。” 2供电的安全性 由于煤矿环境复杂，自然条件恶劣，特别是存在有爆炸危险的瓦斯和煤尘，供电线路和电气设备在井下易受损坏，在使用
22、电能的过程中，稍有疏忽就会造成漏电及人身触电事故，而且会引发瓦斯、煤尘爆炸等严重后果。所以，煤矿井下必须采取防爆、防触电、防潮和过流保护等一系列安全技术措施，严格遵守煤矿安全规程中的有关规定，以确保煤矿的供电安全。 3保证良好的供电质量 供电质量是指供电的电压、 频率偏离额定值的幅度不能超过规定的允许范围；否则，电气设备的正常工作情况就会显著恶化，甚至损坏电气设备。所谓电压、频率偏离是指由于种种原因，送到用电设备上的端电压和频率与额定值的差异，它是质量的重要指标。我国对供电的质量要求是：供电电压偏离幅度不超过额定值的5 ；频率偏离幅度要求 3000kW 以上的系统不超过额定值的0.2Hz ，3
23、000kW 以下系统不超过额定值的0.5Hz 。 4保证足够的供电能力 这不仅要求电力系统或发电厂能够供给煤矿充足的电量，而且要求矿井供电系统的各项供电设施，也要具有足够的供电能力。 5供电的经济性 煤矿供电系统在满足以上基本要求的基础上，尽量降低矿井各级变电所与电网的基本建设投资；尽量降低设备材料和有色金属的消耗量；尽量做到供电系统简单、操作方便、基本建设投资和运行维护费用低。 三、电力系统的电压 1额定电压 能使受电器 (电动机、白炽灯等) 、发电机、变压器等正常工作的电压，称为电气设备的6 额定电压。当电气设备按额定电压运行时，一般可使其技术性能和经济效果为最好。 2额定电压等级 电气设
24、备的额定电压在我国已经统一标准化，发电机和用电设备的额定电压分为若干标准等级，电力系统的额定电压也与电气设备的额定电压相对应，它们统一组成了电力系统的标准电压等级。 标准电压等级是根据国民经济发展的需要，考虑技术经济上的合理性，以及电机、电器的制造技术水平和发展趋势等一系列因素而制定的。国家标准 GBl56-80规定的 3kV 以下的电气设备与系统 (电力网 )额定电压等级如表 1-1 所示；3kV 及以上的设备与电力网额定电压和与其对应的设备最高电压如表 1-2 所示。 3kV 及以上的高压主要用于发电、配电及高压用电设备；ll0kV 及以上高压与超高压主要用于远距离的电力输送。 在表 1-
25、2 中，供电设备栏的额定电压为发电机和变压器二次绕组的额定电压；受电设备栏的额定电压为变压器一次绕组和用电设备的额定电压。国家标准规定，供电设备额定电压高出电网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，从而使受电设备获得近于额定值的电压。 1-2 中的“ 设备最高电压” 是根据设备的绝缘性能和一些其它有关性能( 如变压器的磁化电流、电容器的损耗等) 而确定的最高运行电压，通常不超过该级系统额定电压的 1.15 倍。 表 l-1 3kV 以下电气设备与系统的额定电压等级(V) 直流 单相交流 三相交流 受电设备 供电设备 受电设备 供电设备 受电设备 供电设备 1.5 1.5 2
26、 2 3 3 6 12 24 6 12 24 6 12 24 6 12 24 36 36 36 42 36 42 36 42 36 42 48 60 72 48 60 72 110 115 100+ 127* 100+ 133* 100+ 127* 100+ 133* 7 220 230 220 230 220/380 230/400 400，440 800 1000400，440 800 1000380/660 1140* * 3300* * 400/690 1200* * 3450* * 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
27、电压为平均值，交流电压为有效值。 3在三相交流栏下，斜线“ ”之上为相电压，斜线之下为线电压，无斜线者都是线电压。 4带 “+”号者为只用于电压互感器、继电器等控制系统的电压，带“ ”号者为使用于单台供电的电压。 带“*” 号者为只用于煤矿井下、热工仪表和机床控制系统的电压，带“* *” 号者只限于煤矿井下及特殊场合使用的电压。 电力变压器常接在电力系统某一电压等级的末端，相当于电网的负载，故规定其一次绕组额定电压与用电设备相同。当变压器离发电机很近时( 如发电厂的升压变压器等) ，则规定其一次绕组的额定电压与发电机相同。同理，当变压器靠近用户，配电距离较短时，可选用二次绕组额 定电压比用电设
28、备额定电压高出 5的变压器；否则应选用二次绕组额定电压高出 10的变压器。电力变压器二次绕组额定电压均指空载电压，高出的 10电压用来补偿正常负载时变压器内部阻抗和线路阻抗所造成的电压损失。 电压等级的确定是否合理，直接影响供电系统设计的技术经济指标，因为电压等级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，电网及企业供电系统的电压等级选择一般应考虑多种方案，当经济指标相差不大时，应优先采用电压等级较高的方案。 对于 110kV 及以下的配电线路，其送电容量与距离的关系可参考表 1-3。 在有总降压变电所(35 110kV 受电) 的工矿企业中，经验证
29、明当 6kV 用电设备的负荷占企业总负荷的 3040 以上时，企业内部的高压配电电压采用 6kV 为宜。矿山企业的井下高压配电正在少量推广使用 10kV。 3平均额定电压 在工程实际中，电网由始端到末端的各处电压是不一样的，离电源越远处的电压越低，并且随用户负荷的变化而变化。图 1-2 表示由一台变压器通过配电线路对三个用户供电，电 8 表 1-2 三相交流 3kV 及以上的设备与 系统的额定电压和与其对应的设备最高电压(kV) 受电设备与系统额定电压 供电设备额定电压 设备最高电压 3 6 10 3.15 6.3 10.5 3.5 6.9 11.5 - 13.8 15.75 18* 20*
30、- 35 60 110 220 330 500 750 - - - - - - - 40.5 69 126 252 363 550 注：1 对 应于 750kV 的设备最高电压待定。 2带 “*”号者只用作发电机电压。 表 l-3 各种电压线路送电容量与距离的参考值 电网电压 kV 架空线路 电缆线路 输送容量 MW 输送距离 km 输送容量 MW 输送距离 km 0.22 、3 NUU0 为正偏移， U 0 为负偏移。与电压损失一样，电压偏移一般也用它对额定电压的百分比来表示，称为电压偏移百分值。其表达式为 % 100%NNUUUU= (1-10) 用电设备所受的实际电压若偏离其额定电压，运
31、行特性即恶化。对于白炽灯，若在90%NU 下运行，其使用期限有所增加，但光通量降为额定电压时的 68左右；反之，在 110NU 下运行时，其光通量增加 40，但使用期限大大缩短。对于感应电动机，其转矩与电压的平方成正比，当电压降低 10，转矩则降低到 81，使电动机难以带负荷起动。电焊机的电压偏移也仅允许在有限的 510 范围内，否则将影响焊接质量。 按照工业与民用供配电系统设计规范 )(GBJ52 修订本 )规定：正常运行情况下，用电设备端子处电压偏移的允许值为 电动机：5 ； 照明灯：一般工作场所5 ；在视觉要求较高的室内场所+5 、 -2.5；在远离变电 所的小面积一般工作场所，难以满足
32、上述要求时为+5 、- 10； 其它无特殊规定的用电设备：5 。 3电压调整措施 （1）正确选择供电变压器的变比和电压分接头变压器一次线圈额定电压应合理选择，离电源很近的用户变压器可选用 10.5kV 或 6.3kV 的，离电源远的用户变压器则可选用 10kV或 6kV，以使其二次电压接近额定值。一般变压器高压侧电压分接头可调整的总范围是 10，可按5 、 22.5或+0 、 -25等制造，利用电压分接头改变变压器的变比，调整其二次线圈电压，保证用电设备的端电压不超过允许值。 （2）合理减少供配电系统的阻抗 系统阻抗是造成电压偏移的主要因素之一，合理选择导线及截面以减少系统阻抗，可在荷变动的情
33、况下使电压水平保持相对稳定。由于高压电缆的电抗远小于架空线，故在条件允12 许时，应采用电缆线路供电。 （3）均衡安排三相负荷 在设计和用电管理中应尽量使三相负荷平衡，三相负荷分布不均匀将产生不平衡电压，从而加大了 电压偏移。 （4）采用有载调压变压器 利用有载调压变压器可以根据负荷的变动及供电电压的实际水平而实现有效的带负荷调压，在技术上有较大的优越性，但一般只应用于大型枢纽变电所，它可使一个地区内大部分用户的电压偏移符合规定。对于个别电压质量要求高的重要负荷，可考虑设置小型有载调压变压器作局部调压。 第三节 电力系统结线方式 企业的受电电源，一般为电力系统中的地区或工业区变电所，受电电压为
34、 6、 10、 35kV不等，视企业的负荷大小、性质及上级变电所的供电电压而定。 大型且具有一、二级负荷的工矿企业常采用 35kV 双电源受电，总降压变电所与高压配电线路按一定的结线方式联结，组成企业的 35/610kV 高压供电系统，为各车间及高压用电设备供电。各车间变电所与低压配电线路按一定的结线方式，组成企业的 (6 10)/0.4kV低压供电系统。城市各单位及中小型一般企业，常采用 10kV 单电源受电。 一、对供电系统结线方式的要求 供电系统的结线应保证供电可靠，结线力求简单，操作方便，运行安全灵活，经济合理。 1供电可靠 应根据负荷等级的不同采取相应的结线方式来保证其不同的可靠性要
35、求。不可片面强调供电可靠性而造成不应有的浪费。在设计时，不考虑双重事故。 2操作方便，运行灵活 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，以及运行灵活，倒闸方便。为此，应简化结线，减少供电层次和操作程序。 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应力求简单，以减少设备投资和运行费用。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。 4.便于发展 接线方式应保证便于将来发展，适应分期建设的需要。 二、供电系统的结线方式 供电系统的结线方式按网络结线布置方式可分为放射式，干线式，环式及两端供电式等结线系统；按 其网络结线运行方式可分为开式和闭式网
36、络结线系统；按对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用结线系统。在有备用结线系统中，其中一回路发生故障时，其余13 回路能保证全部供电的称为完全备用系统；如果只能保证对重要用户供电的，则称为不完全备用系统。备用系统的投入方式可分为手动投入，自动投入和经常投入等几种。 1无备用系统结线 无备用系统结线如图 1-所示，其中 a 为单回路放射式，b 为直接联接的干线式，c 为串联型干线式。 无备用系统结线简单、运行方便、易于发现故障；缺点是供电可靠性差。所以这种接线主要用于对三级负荷和一部分次要的二级负荷供电。 放射式的主要优点是供电线路独立，线路故障互不影响，易于实现自动化，停电机会少；继电保护
37、简单，且易于整定，保护动作时间短。缺点是电源出线回路较多，设备和投资也多。 干线式的主要优点是线路总长度较短，造价较低，可节约有色金属; 由于最大负荷一般不同时出现，系统中的电压波动和电能损失较小；电源出线回路数少，可节省设备。缺点是前段线路公用，增多了故障停电的可 图 1-4 无备用系统结线 能性。串联型干线式应在干线的进出侧均安 装隔离开关，当发生事故时，可在找到故 障点后，拉开相应的隔离开关继续供电，从而缩小停电范围。干线式接线为了有选择性的切除线路故障，各段需设置断路器和继电保护装置，使投资增加，而且保护整段时间增长，延长了故障的存在时间，增加了电气设备故障时的负担。 以上结线方式的优
38、缺点，根据系统具体条件而有所不同。在确定供电系统结线方式时，主要取决于起主导作用的优缺点。 2有备用系统的结线 有备用系统的结线方式有双回路放射式，双回路干线式，环式和两端供电式等，如图1-5图 1-7。 它们的主要优点是供电可靠性高，正常时供电电压质量好。但是设备多，投资大。 （1）双回路放射式 14 图 1-5 双回路放射式结线 由于每个用户用双回路供电，故线路总长度长，电源出线回路数和所用开关设备多，投资大，如果负荷不大，常会造成有色金属的浪费。优点是当双回路同时工作时，可减少线路上的功率损失和电压损失。这种结线适用于负荷大或独立的重要用户。 对于容量大，而且特别重要的用户，可采用图 1
39、-5b 所示的母线用断路器分段的结线，从而可以实现自动切换，提高供电系统的可靠性。 （2）环式 环式结线系统所用设备少，各线路途径不同，不易同时发生故障，故可靠性较高且运行灵活；因负荷由两条线路负担，故负荷波动时电压比较稳定。缺点是故障时线路较长，电压损失大（特别是靠近电源附近段故障）。因环式线路的导线截面应按故障情况下能负担环网全部负荷考虑，所以有色金属消耗量增加（图 1-6），两个负荷大小相差越悬殊，其消耗就越大。故这种系统适于负荷容量相差不大，所处地位离电源都较远，而彼此较近及设备较贵的用户。 两端供电式网络和环式具有大致相同的特点，比较经济。但必须具有两个以上独立电源且与各负荷点的相对位置合适。 （
