矿山电工学3设备第三章矿山供电设备.ppt
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1、第三章 矿山供电设备,第一节 开关电弧第二节 电气设备防爆原理第三节 高压开关电器第四节 高压开关柜第五节 低压配电开关(矿山)第六节 电力变压器和移动变电站第七节 矿用电缆第八节*电缆故障探测(简介),矿山电工学 3,13 高压开关与设备,第一节 开关电弧(一)什么是电弧?介质被击穿导电而形成的亮度强、温度高的弧光,这一弧光称电弧。(二)电弧的产生与维持:触头分离温度(热游离)强电场发射(运动)碰撞游离发弧温度热游离电弧维持(三)电弧的熄灭条件:电弧熄灭的条件是:去游离率游离率,矿山电工学 3-1,13 高压开关与设备,(四)电弧的危害:1、伤人;2、损坏设备;3、延长故障时间。(五)灭弧方
2、法:(目前常用)1、速拉灭弧法:2、冷却灭弧法:3、吹弧灭弧法(图):4、长弧切短灭弧法(图):5、粗弧分细灭弧法:6、狭沟灭弧法:7、真空灭弧法:8、惰性气体灭弧法等。(原理和手段),矿山电工学 3-1,横吹,竖吹,电动力吹弧,磁力拉弧,磁吹弧,吹弧灭弧法:,矿山电工学 3-1,长弧切短灭弧法:,静触头,动触头,金属栅片,电弧,矿山电工学 3-1,3-2 矿用电气设备的防爆原理,一、矿用电气设备的要求:1、井下巷道硐室和采掘工作面的空间狭窄,要求电气设备体积小、重量轻;2、由于顶板压力及放炮的影响,电气设备及电缆易受损伤,要求电气设备有坚固的外壳、内部元件有较强的抗震能力。3、井下空气潮湿,
3、有滴水,电气设备易受潮,要求电气设备防潮性能和绝缘水平要高。4、井下瓦斯、煤尘,在一定条件下可以点燃和爆炸,要求电气设备具有防爆性能。5、井下电气设备启动频繁,负荷变化较大,容易过载,要求电气设备有较强的过负荷能力和起动力矩。,矿山电工学 3-2,21 矿用电气设备的防爆原理,二、爆炸条件和预防措施:1、爆炸条件:瓦斯浓度:5-16%温度:650-750火源2、预防措施:将沼气和煤气的含量严格控制在非爆炸的范围之下(通风);控制井下各种可能引爆的热源、火源、电源;完善井下供电系统的保护装置(及时切断电源);建立各种有效的安全和操作制度(管理手段)。,矿山电工学 3-2,21 矿用电气设备的防爆
4、原理,三、防暴原理1、隔爆性和耐爆性:隔爆性:外壳内爆炸后,高温和火焰通过接合面喷出时,受到足够的冷却(防爆面P72表3-3)。耐爆性:外壳内爆炸后,外壳不至于破坏(外壳的机械强度P72表3-2)。2、隔爆面三要素:(如图)间隙(P72表3-3)、宽度(P72表3-3)、粗糙度(6.3)四、常见矿用防爆电气设备:增安型:采用适当措施,工作时不产生电弧、火化、高温的部件,Exe防爆型:外壳具有耐爆和隔爆性能,Exd 充油型:将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在油中,Exo本质安全型:工作时所产生的电火花和热均不能点燃,Exi正压型:利用新鲜空气、惰性气体,是外壳内保持一定的正压,Ixp特殊型:除
5、上面外属这种,但需国家确认,Exs,矿山电工学 3-2,矿山电工学 2-1,21 矿用电气设备的防爆原理,防爆电气设备(Ex防爆总标志),矿山电工学 2-1,另外:a、b、c为保护等级,b适合煤矿用。,21 矿用电气设备的防爆原理,五、适用范围:见表3-4所示。P73 户内用、户外用;井上、井下;高瓦斯矿井、低瓦斯矿井;普通型、矿用一般型、隔爆型;总开关、分开关等。,矿山电工学 2-1,本节小结:一、矿用电气设备的要求二、爆炸条件和预防措施三、防暴原理四、常见矿用防爆电气设备型号五、使用范围,矿山电工学 2-1,13 高压开关与设备,第三节 高压开关电器 一、高压熔断器:(符号含义图)是一种当
6、电流超过规定值时(故障电流),使其熔体发热熔化,从而断开电路的保护电器,并对电路及电路中的设备进行保护,该元件称为熔断器。按其结构和动作原理分:限流式和跌落式两种。(一)限流式熔断器(户内):1、结构:如图3-5所示。主要由熔体(丝)、磁管、石英砂和附件组成。RN1的熔体上焊有小锡球,RN3的熔体采用的是变截面熔片。2、工作原理:该熔断器同时采用几种灭弧方式(粗分细、长切短、狭沟),故是一种灭弧能力很强的熔断器,能在短路电流未达冲击值(即短路后不到半个周期0.01秒)即能完全熄灭电弧,使线路和设备不受冲击电流的影响,因此,称为“限流”式熔断器。,矿山电工学,矿山电工学 3-3,5.高压熔断器,
7、R:熔断器,安装场所:N-户内式W-户外式X-限制式(户外不限),设计序号,额定电压,补充型号:F-负载型G-改进型,额定电流,额定容量,其它标志,高压熔断器符号含义,矿山电工学,矿山电工学 3-3,瓷熔管,金属管帽,弹性触座,熔断指示管,接线端子,底座,瓷绝缘子,矿山电工学 3-3,管帽,熔管,工作熔体,指示熔体,锡球,石英砂填料,熔断指示器,矿山电工学 3-3,13 高压开关与设备,(二)RW4系列跌落式熔断器:1、结构:如图3-6所示,由绝缘瓷瓶、上下触头、熔管、熔丝等组成。2、工作原理:该熔断器采用“逐级排放”的新结构,当故障电流小时,上端封闭形成单端排气;当故障电流大时,由于产生的气
8、压很大,使上端盖冲开形成两端排气。但该熔断器的灭弧速度不高,没有限流作用。,矿山电工学,矿山电工学 3-3,RW系列高压跌落式熔断器,上接线头,上静触头,上动触头,管帽,操作环,熔管,铜熔丝,下动触头,下静触头,下接线端子,绝缘瓷瓶,固定安装板,矿山电工学 3-3,RW310户外高压跌落式熔断器,13 高压开关与设备,二、高压隔离开关:(符号含义)高压隔离开关主要用来隔离高压电源,有明显可见的断电间隙,以保证其它电器设备的安全检修。它没有专门的灭弧装置,所以不能带负荷操作,更不能故障时跳闸。按安装地点分为户内(图3-7)或户外式(图3-8)两种。,矿山电工学,矿山电工学 3-3,5.高压熔断器
9、,G:高压隔离开关,安装场所:N-户内式W-户外式,设计序号,额定电压,T表示统一设计G表示改进型,额定电流,高压隔离开关符号含义,矿山电工学,矿山电工学 3-3,上接线端,静触头,动触头,套管绝缘子,下接线端,框架,转轴,拐臂,升降绝缘子,支柱绝缘子,矿山电工学 3-3,矿山电工学 3-3,矿山电工学 3-3,13 高压开关与设备,三、高压负荷开关:(符号含义)高压负荷开关就是在隔离开关上加装一个简单的灭弧装置。用在高压电路中通断负荷电流,也能在过负荷时,自动跳闸,但不能开断短路电流,这时只能借助高压熔断器来断开短路电流。图,矿山电工学,矿山电工学 3-3,5.高压熔断器,F:高压负荷开关,
10、安装场所:N-户内式W-户外式,设计序号,额定电压,最大断开电流,额定电流,高压负荷开关符号含义,矿山电工学,矿山电工学 3-3,四、高压断路器:(符号含义图)1、用途:用在高压电路中通断负荷电流,并在严重过负荷和短路时自动跳闸,故能切断过负荷电流和短路电流。2、分类:按采用的灭弧介质分:多油、少油、六氟化硫、真空。目前使用最广的是真空断路器。多油:这是一种用油兼作灭弧、绝缘介质的 断路器。特点是箱内充油较多,如图所示。,矿山电工学,矿山电工学 3-3,高压断路器符号含义,产品名称:S-少油断路器D-多油断路器Z-真空断路器L-SF6断路器K-空气断路器C-磁吹断路器,安装场所:N-户内式W-
11、户外式,设计序号,额定电压,其它标志:G:改装型I、II、III断流能力代号,额定电流,开断电流断流容量,矿山电工学 3-3,DW10多油断路器,矿山电工学,矿山电工学 3-3,13 高压开关与设备,少油:少油断路器充油较少,油只作熄弧介质用,载流部分的绝缘是靠空气和瓷瓶实现的,是柜架、传动部分、油箱三个主要部分组成,油箱内装有灭弧装置。(图)真空:是采用高真空作灭弧介质的一种新型的开断交流电路的断电器,其核心部件是真空灭弧室,如图3-10所示。特点:动作快、灭弧时间短,适于频繁操作,但造价高,能引起过电压。SF6:是利用六氟化硫气体作灭弧介质的一种断路器。六氟化硫是一种化学性能非常稳定的惰性
12、气体,具有良好的绝缘、灭弧性能。(图),矿山电工学,矿山电工学 3-3,矿山电工学 3-3,矿山电工学 3-3,矿山电工学 3-3,矿山电工学 3-3,矿山电工学 3-3,FLRN36-12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关 熔断器组合电器,21 矿用电气设备的防爆原理,五、高压开关选择:1、类型选择:见表3-4所示。P73 户内用、户外用;井上、井下;普通型、矿用一般型、隔爆型;总开关、分开关等。2、按技术参数选择:额定电压应大于等于接入电网的额定电压;额定电流应大于等于其长时最大工作电流;按最大三相短路电流校验其动(S)、热(I)稳定。3、管理制度:执行验证采购制度,要求“两证一标齐全”,安
13、全标志准用证(MA),生产许可证,产品合格证。,矿山电工学 3-3,13 高压开关与设备,第四节 高压开关柜 一、概述 1、定义:是将高压开关及二次设备,按一定的接线方案组合起来,并封装到某种金属柜体内的一种高压成套配电装置。2、组成:母线、高压开关(断路器、隔离开关)、互感器、计量仪表、保护装置、信号系统、操作机构等组成。3、分类:按柜体不同可分为:普通型、一般矿用型、隔爆型三种。,矿山电工学,矿山电工学 3-4,13 高压开关与设备,4、应具有“五防”功能:*防止误分、合断路器;*防止带负荷分、合隔离开关:*防止带电挂接地线;*防止带地接线合隔离开关;*防止人员误入带电间隔。,矿山电工学,
14、矿山电工学 3-4,13 高压开关与设备,二、高压开关柜介绍:(符号含义图)(一)普通型:GG、XGN、JYN系列(图)结构:外壳不封闭 用途:用于地面的一般环境,室内用,10KV(3)技术参数:P87表3-6所示。(二)矿用一般型:KGS、KYN系列(如图3-16所示)结构:a、全封闭外壳(防损伤、防潮);b、能在35、湿度97%的条件下正常工作;c、有电缆接线端子(有一定的安全距离)和接线盒;d、柜内的断路器的额定断流容量应为实际最大值的一半。用途:用于地面的一般环境,也可用于井下中央变电所。(低瓦斯矿井并通风好)(3)技术参数:P89表3-7所示。,矿山电工学,矿山电工学 3-4,K-铠
15、装式J-间隔式X-箱型H-环网式B-隔爆型,结构形式:G:固定式Y:移开式(手车式S、中置式),安装场所NW,设计序号,额定电压,一次线路方案,操作机构:D-电磁式T-弹簧式,新系列高压开关柜的型号表示和含义,矿山电工学,矿山电工学 3-4,GG-1A(F)型固定式高压开关设备,矿山电工学,矿山电工学 3-4,XGN系列箱型固定式金属封闭高压开关柜外形,矿山电工学 3-4,XGN2-12(Z)箱型固定式交流金属封闭开关设备,矿山电工学,矿山电工学 3-4,JYN系列户内交流金属封闭移开式高压开关柜外形,矿山电工学,矿山电工学 3-4,KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备,矿山
16、电工学,矿山电工学 3-4,13 高压开关与设备,(三)隔爆型:目前BGP、PBG、PJG三大系列 1、BGP9L-6G型(1)结构:隔爆箱和机芯组成。(如图3-17所示)(2)用途:用于井下。(3)电气原理框图:如图3-18所示P93 合闸:按下HA(+)-XKFA2QFMHA(-)分闸:按下FA2FU1FA2二极管FQFA1地(4)ZLZB-5X综保功能:过载保护短路保护漏电保护绝缘监视保护过压保护欠压保护,矿山电工学,矿山电工学 3-4,BGP9L-6(10)矿用隔爆型高压真空配电装置,铭牌,MA标志,按钮标牌,进线装置,液晶显示窗,按钮,状态显示窗,厂标,断路器合闸手柄,接线筒,隔离开
17、关手柄,防爆标志,底座,矿山电工学,矿山电工学 3-4,绝缘座,贯穿母线,静触头座,隔离插销观察窗,动触头,电流互感器,断路器,电压互感器,机芯小车,智能测控单元,压敏电阻,隔离操作机构,零序电流互感器,控制线出线嘴,矿山电工学,矿山电工学 3-4,矿山电工学 3-4,2、BGP5010(6)型,(1)结构:隔爆箱和机芯组成。(如图3-19所示)门为平开式,分A、B、C、D四种型号(2)用途:用于井下。(3)SDZB综保功能:过载保护短路保护漏电保护绝缘监视保护过压保护欠压保护。三、高压开关柜选择 同前开关电器的选择。,矿山电工学 3-4,矿山电工学,矿山电工学 3-4,13 高压开关与设备,
18、本节小结:*电弧*高压熔断器*高压隔离开关*高压负荷开关*高压断路器*高压开关柜(用途、灭弧方法、五防功能、保护等),矿山电工学,矿山电工学 3-4,一、低压成套配电装置的相关概念,(一)定义 所谓的低压成套配电装置是按一定的线路方案将有关的低压一、二次设备组装在一起的一种成套配电装置,在低压配电系统中作控制、保护和计量之用。包括安装在低压配电室的低压配电屏(柜)和各种场所的配电箱。,35 低压配电装置及开关,矿山电工学,矿山电工学 3-5,(二)低压成套配电装置的类型(符号含义)(1)低压配电柜 抽屉式,电器元件安装在各个抽屉内,再按一、二次线路方案将有关功能单元的抽屉叠装在封闭的金属柜体内
19、,可按需要推入或抽出;固定式,所有电器元件都为固定安装、固定接线;混合式,安装方式为固定和插入混合安装。(2)低压配电箱 低压配电箱主要包括两种类型:动力配电箱和照明配电箱。,14 低压配电开关,矿山电工学,矿山电工学 3-5,(三)低压成套配电装置的类型及型号含义,低压配电柜:P-开启式G-封闭式,型号特征:G-固定式H-混合式,用途代号,设计序号,辅助电路方案,主电路方案,14 低压配电开关,矿山电工学,矿山电工学 3-5,GCK型抽屉式低压配电柜外形图,14 低压配电开关,矿山电工学,矿山电工学 3-5,GGD2配电柜外形图,14 低压配电开关,矿山电工学,矿山电工学 3-5,(1)按灭
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