煤矿机电教案1

煤矿机电教案煤矿机电教案 授课主要内容：授课主要内容：第一讲：第一讲：矿井供电系统及采区供电安全矿井供电系统及采区供电安全 第二讲：第二讲：采区电网保护采区电网保护 第三讲：第三讲：矿用电缆与电缆连接器矿用电缆与电缆连接器 第四讲：第四讲：矿井防爆电气设备矿井防爆电气设备 第五讲：第五讲：自救、互救与现场急救自救、互救与现场急救 第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全 第一节第一节 矿井供电系统矿井供电系统 第二节第二节 采区供电安全采区供电安全 第三节第三节 井下电气设备的完好标准及检修质量标准井下电气设备的完好标准及检修质量标准 第四节第四节 杂散电流杂散电流 第五节第五节“三专两闭锁三专两闭锁”第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节第一节 矿井供电系统矿井供电系统 一、矿井供电系统 1、矿井供电电压等级 标准电压 平均电压 用 途 6000V 6300V 高压电动机及供电电压 3300V 3460V 部分矿井采区电气设备 1140V 1200V 综采工作面成套电气设备 660V 690V 低压动力用电电压 380V 400V 低压动力用电电压 127V 133V 照明、信号、电话和手持电气设备 36V -电气设备的控制回路 直流250V、550V 架线电机车第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统一、一、矿井供电系统矿井供电系统1、矿井供电电压等级 煤矿安全规程规定井下供电电压应符合下列要求：（1）高压不超过10KV（2）低压不超过1140V（3）照明、信号、电话和手持电气设备的供电额定电压不超过127V。（4）远距离控制线路的额定电压不超过36V。若采区中电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统一、矿井供电系统矿井供电系统 2、矿井供电系统（1）深井供电系统：由矿井地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、工作面配电点按照一定方式相互连接起来的供电系统，称为深井供电系统。如图11所示。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节第一节 矿井供电系统矿井供电系统图11 典型深井供电系统采区变电所的作用 采区变电所再将电压降到660V（380V），然后用低压电缆将其分别送到各个工作面附近配电点，再分配给工作面附近巷道中的各生产机械。如果采区内有综采设备（工作面），6KV高压电能则经采区变电所中的高压配电装置，配送到工作面附近顺槽中的移动变电站，然后经移动变电站将6KV电压降到1140V，再送到工作面配电点，分配给各用电负荷。采区变电所周围的巷道中的照明等低压用电设备，由采区变电所中的矿用照明变压器供电。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统 一、矿井供电系统矿井供电系统 3、变压器中性点运行方式（1）变压器中性点直接接地的危害：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单相接地时形成单相短路；三是单相短路电流弧光有可能引起瓦斯爆炸。如图12所示。煤矿安全规程规定：严禁井下配电变压器中性点直接接地，严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电直接向井下供电。图12 变压器中性点直接接地时人体触及一相带电体的情况图13 变压器中性点不接地系统 第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统一、矿井供电系统矿井供电系统 3、变压器中性点运行方式（2）变压器中性点不接地运行方式（如图13所示）。设电压为380V，相电压为220V，忽略分布电容：Ra=Rb=Rc=90K R人=1000 根据：Id=Ea3g人/(g人+3ga)则:Id=22031/10003/90000/(1/1000+3/90000)=7.1mA 当电压为660V，相电压为380V，忽略分布电容，Ra=Rb=Rc=350000 R人=1000则:Id=380 x3x1/1000 x3/350000/(1/1000+3/350000)=9.62mA由此可见，中性点不接地系统，忽略分布电容触及单相时，是安全的。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统 一、矿井供电系统矿井供电系统 3、变压器中性点运行方式（3）变压器中性点采用消弧线圈接地运行方式 我们在变压器的中性点接入消弧电感线圈。因为电感线圈用铜导线绕成，电阻非常小，所小我们认为其为一纯电感。电感电流与电容电流反相。吸收分布电容的充放电电流，使分布电容充放电电流减小，从而使总电流接近漏电阻电流。（如图14所示。）IB=IR2+(IC-IL)2 补偿方式为：欠补偿、全补偿、过补偿三种。图14 变压器中性点采用消弧线圈接地a人体电流途径；b电流向量图第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统 1、综采工作面的供电 综采工作面的用电设备多，单机容量大，工作面走向长度长，采用移动变电站进行供电，如图15 所示。移动变电站由高压开关室、变压器、低压开关室三部分组成，安装在平板车上，在巷道的轨道上移动。移动变电站的高压总控开关设在采区变电所，采区变电所通过高压电缆将高压电送至移动变电站。移动变电站将6KV高压降为1140V，通过真空开关和千伏级电缆送到工作面的电气设备。二、二、采区供电系统采区供电系统图15 综采工作面供电系统第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统 二、采区供电系统二、采区供电系统 2、掘进工作面供电掘进工作面供电（如图16所示）。掘进工作面供电分为两部分。一部分由采区变电所掘进工作面供电分为两部分。一部分由采区变电所3 3#高压配电箱高压配电箱PGB6-6PGB6-6干式变压器干式变压器KSGBKSGB500/6500/6（6KV6KV降降为为380V380V）馈电开关馈电开关DW350DW-200DW350DW-200C83C838080向局部通风机和向局部通风机和信号综合保护器信号综合保护器监控分站监控分站KJF194KJF194供电。供电。另一部分：由采区另一部分：由采区2 2#高压配电箱高压配电箱PGB6-6PGB6-6移动变电站移动变电站 KSGZYKSGZY500/6500/6（将（将6KV6KV降为降为660V660V）分三路输出。）分三路输出。第一路：QC83225向掘进机供电 第二路：QC8380、QC83120、QC83225向刮板输送机、皮带式输送机、绞车和煤电钻供电。第三路：QC8380N向调度绞车供电控制局部通风机的QC8380磁力力起动器与工作面动力控制开关QC83-225之间设有风电闭锁。2#高防开关与监控分站之间设有瓦斯电闭锁。图16 综掘工作面供电系统第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统三、煤矿安全规程煤矿安全规程对矿井供电的要求对矿井供电的要求（1）矿井应有两回路供电 （2）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。（3）严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。（4）井下低压配电系统同时存在2种或2种以上电压时，低压电气设备上应明显地标出其电压额定值。（5）经由地面架空线路引入井下供电线路，（包括电机车架线），必须在入井处装设避雷装置；由地面直接入井的轨道，露天架空引入（出）的管路，必须在入井处装设熔断装置和避雷装置。（6）矿井必须设有井上、井下配电系统图，井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面敷设图，并随着情况变化定期填绘。图中应注明：电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。每一台设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。馈出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值。线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。保护接地装置的安设地点。(7)电气设备不应超过额定值运行。(8)防爆电气设备入井前，应检查其“产品合格证”、“防爆合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一节 矿井供电系统四、用电安全作业制度 1、工作票制度 2、高压操作工作许可制度 3、高压倒闸、试验操作票制度 4、工作监护制度 5、停、送电制度 6、井下十不准制度 不准带电检修；不准甩掉无压释放器、过电流保护装置；不准甩掉漏电断路器、煤电钻综合保护装置和局部通风机风电、瓦斯电闭锁装置；不准明火操作，明火打点、明火放炮；不准用铜、铝、铁等代替保险丝；停风、停电的采掘工作面，未经瓦斯检验，不准送电。有故障的线路不准强行送电；电气设备的保护装置失灵后不准送电；失爆电器、失爆设备、不准使用。不准在井下拆卸矿灯。7、三无、四有、两齐、三全、三坚持制度 三无：无鸡爪子、无羊尾巴、无明接头。四有：有过流和漏电保护装置，有螺钉和弹簧垫、有密封圈和挡板，有接地装置。两齐：电缆悬挂整齐，设备峒室清洁整齐。三全：防护装置全，绝缘用具全，图纸资料全。三坚持：坚持使用检漏继电器，坚持使用煤电钻综合保护装置，坚持使用风电和瓦斯电闭锁。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第二节第二节 采区供电安全采区供电安全一、机电峒室的规定与要求一、机电峒室的规定与要求二、工作面配电点的设置二、工作面配电点的设置 三、三、触电的危害及防治措施触电的危害及防治措施一、机电峒室的规定与要求一、机电峒室的规定与要求 （1）永久性井下中央变电所和井底车场内的其他机电设备峒室，应砌碹或用其他可靠方式支护，采区变电所应用不燃材料支护。峒室必须装设向外开的防火铁门。铁门全部敞开时，不得妨碍运输。铁门上应装设便于关严的通风孔。装有铁门时，门内可加设向外开的铁栅栏门，但不得妨碍铁门开闭。从峒室出口防火铁门起5m内的巷道，应砌碹或用其他不燃性材料支护。峒室内必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材。井下中央变电所和主排水泵房的地面标高，应分别比其出口与井底车场或大巷连接处的标高高出0.5m。（2）采掘工作面配电点的位置和空间必须能满足设备检修和巷道运输、矿车通过及其他设备安装的要求，并用不燃性材料支护。（3）变电硐室长度超过6米时，必须在峒室的两端各设一个出口。（4）硐室内各种设备与墙壁之间应留出0.5米以上的通道，各种设备相互之间应留出0.8米以上的通道。对不需两侧或后面进行维修的设备，可不留通道。（5）带油的电气设备必须设在机电设备峒室内。严禁设集油坑。（6）硐室不应有滴水。硐室的过道应保持通畅，严禁存放无关的设备和物件。带油的电气设备溢油或或漏油时，必须立即处理。（7）硐室入口处必须悬挂“非工作人员禁止入内”字样的警示牌。峒室内必须悬挂与实际相符的供电系统图。峒室内有高压电气设备时，入口处和峒室内必须在明显地点悬挂“高压危险”字样的警示牌。（8）采区变电所应设专人值班。无人值班的变电峒室必须关门上锁，并有值班人员巡回检查。（9）硐室内的设备，必须分别编号，标明用途，并有停送电标志。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第二节第二节 采区供电安全采区供电安全 二、工作面配电点的设置二、工作面配电点的设置 1 1、采煤工作面。、采煤工作面。采煤工作面配电点是低压开关设备采煤工作面配电点是低压开关设备集中的地方，其特点是需要经常随工作面移动。所以集中的地方，其特点是需要经常随工作面移动。所以一般不需要开设专门的峒室，大都直接设在工作面附一般不需要开设专门的峒室，大都直接设在工作面附近的运输平巷或回风巷的一侧，位置一般距工作面近的运输平巷或回风巷的一侧，位置一般距工作面7070100m100m处。处。（如图（如图1 17 7 所示）所示）图17 采煤工作面配电点布置及配电失意图1采煤机；2输送机；3磁力起动器；4自动馈电开关；5电钻综合保护装置；6回柱绞车；7煤电钻第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第二节第二节 采区供电安全采区供电安全 二、工作面配电点的设置二、工作面配电点的设置 2 2、掘进工作面配电点掘进工作面配电点 设在掘进巷的一侧或掘进巷的贯通巷内，一般距设在掘进巷的一侧或掘进巷的贯通巷内，一般距工作面工作面80-10080-100米处。米处。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第二节第二节 采区供电安全采区供电安全三、触电的危害及防治措施三、触电的危害及防治措施 1、触电的危害。人身接触带电导体或因绝缘破坏而带电的设备外壳时，都可以造成触电事故。由于井下的特殊工作条件，发生触电的可能性较大。（1）电流对人体的伤害形式电击：电流对人体内部器官的伤害。电伤：电流对人体外部器官的伤害。（2）触电危害的影响因素电流强度、电流持续时间、电流性质、电流流通路经、身体健康状况（3）安全电流：30mA.S 通过人体的电流交流15-20mA以下，直流50mA下时，一般对人体的伤害较轻。如果长期通过人体工频交流电30-50mA就有生命危险。超过上述电流值，则对人的生命绝对危险。所以30A.S为安全电流。50 mA为致命电流。（4）人体电阻：表皮电阻和体电阻之总和。人体电阻一般为固定值约500欧，表皮电阻变化较大，干燥无损的表皮电阻可达4000。但表皮很难保持干燥，特别是井下作业，常有皮肤破损等。故表皮电阻一般在1000以下，所以，井下作业人体电阻选1000。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第二节第二节 采区供电安全采区供电安全三、触电的危害及防治措施三、触电的危害及防治措施 2、触电的防治措施（1）井下不得带电检修、搬迁电气设备（包括电缆和电线）。检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度在1%以下时，再用同电源电压相适应的验电笔检验。检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部有放电装置的，不受此限。所有开关把手在切断电源时都应闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”牌，只有执行这项工作的人员，才有权取下此牌并送电。（2）操作井下电气设备必须遵守的规定：非专职或值班人员，不得擅自操作电气设备。操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿绝缘鞋。操作千伏级电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套或穿绝缘鞋。127V手持电气设备的的操作手柄和工作中必须接触的部分应有良好绝缘。普通型携带式电气测量仪表，只准在瓦斯浓度1%以下的地点使用。井下防爆电气设备，在入井前应由指定的、经公司（矿务局）考试合格的电气设备防爆员检查其安全性能，取得合格证后，方准入井。井下防爆电气设备的运行必须符合防爆性能的技术要求，防爆性能受到破坏的电气设备，应立即处理，不得继续使用。（3）防止人身触电或接近带电导体。将电气设备的裸露带电部分安装在一定高度，或围以遮栏。例如：煤矿安全规程规定，井下电机车架空导线悬挂高度，自轨道面算起不得小于下列数值：在行人的巷道内、车场内、以及人行道与运输巷道交叉的地方为2.2m；在不行人的巷道内为1.9m，在井底车场内，从井底到乘场2.2m等。井下各种电气设备的导电部分和电缆接头都必须封闭在坚固的外壳中，并在操作手柄和盖子之间设置机械闭锁装置，保证电气设备接通电源后不能打开盖子，盖子打开后，便不能接通电源。各变（配）电所的入口或门口都悬挂“非工作人员，禁止入内”牌；无人值班的变（配）电所，必须关门加锁；井下硐室内有高压电气设备时，入口处和室内都应在明显地点加挂“高压危险”牌。（4）对人员经常接触的电气设备，采用降低的工作电压。如：照明、信号、煤电钻都不超过127V；控制回路，不应超过36V等。第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第一讲：矿井供电系统及采区供电安全第二节第二节 采区供电安全采区供电安全三、触电的危害及防治措施三、触电的危害及防治措施 3、煤矿井下防止触电应注意的事项（1）非专职电气人员不得擅自摆弄、检修、操作电气设备。（2）不准自行停电、送电。（3）谨防触架空线伤人。携带较长的金属工具、用具、金属管材在架空线下行走时，严禁扛在肩上；乘坐平巷人车或专例人车，上车、下车时必须切断该区段架空线电源。为了安全，仍要特别注意头顶上的架空线，不能让身体的任何一部分超高，触到架空线。下山行走，不能手扶电缆，电缆一旦漏电后果极其严重。严禁在电气设备及电缆上躺坐，以防触电。第三节 井下电气设备的完好标准及检修质量标准 一、井下电气设备完好标准的作用、意义和实施途径一、井下电气设备完好标准的作用、意义和实施途径二、井下电气设备检修质量标准的作用、意义和实施途径二、井下电气设备检修质量标准的作用、意义和实施途径 三、三、下电气设备安装与搬迁中的注意事项下电气设备安装与搬迁中的注意事项三、井三、井 下电气设备安装与搬迁中的注意事项下电气设备安装与搬迁中的注意事项1、安装：井下电气主要是变压器、移动变电站、高低压开关、电动机、煤电钻、照明、信号和综合保护等。入井前检查：检查有无损伤、零部件短缺损坏现象，操作机构是否灵活，并进行必要的性能试验，然后装车。运输：装车运输时对电动机的轴头、裸露的防爆面或怕水、怕碰、怕尘的部位要采取防护措施，捆绑牢固。在井下运输过程中要控制车辆速度、防止跑车、撞车、掉道等事故。安装：设备运到安装地点时，要准备麻绳、倒链、撬棍、绝缘工具等。安装地点的空间要宽敞干净整洁，通风良好，支护牢固，有防火、防淋水、防腐蚀措施。安装时要将设备操平找正，严格按照煤炭安全规程、安装规程和质量标准操作。防止损坏防爆面，挤伤人员或造成触电伤亡事故。2、搬迁：停电；检验瓦斯；验电；操作手把闭锁。第四节 杂散电流 一、杂散电流的危害一、杂散电流的危害 （1）矿井杂散电流可能引起电雷管的误爆炸，威胁人身安全。电雷管的爆炸电流300mA，两引线间的电压11.5V也能爆炸。矿井的杂散电流远超过300 mA数值，轨道与地的电压也可能超过1.5V。为此，我们必须减小杂散电流值以保证安全。同时要求电雷等的两条引线必须绞到一起进行运输和存储。（2）矿井杂散电流腐蚀金属管道和铠装电缆外皮，缩短金属铠装电缆和管道的使用寿命。（3）杂散电流可能使漏电保护装置误动作。（4）杂散电流可引起电火花，其电火花能引起瓦斯和煤尘爆炸。第四节 杂散电流二、杂散电流的防治措施二、杂散电流的防治措施1、直流杂散电流的防治措施（1）改变两个电阻值。减小轨道接头电阻。保证良好的电气连接，减小对地电位，保证导电性能好，漏入大地电流小。增大轨道与大地的电阻。保证轨道清洁、干燥。对沿线管路和金属铠装电缆的支架点增加绝缘，也可增加杂散电流过渡电阻，减少杂散电流。（2）缩短供电半径，增设变流所。供电半径减小后，供电线路的长度就会缩短、电阻减小，牵引网路上的电压降低，轨道电压降减小，因此杂散电流减小。（3）设置轨道绝缘点。将采掘迎头和工作面的轨道与运输巷中的巷道通过绝缘点分开，这样避免运输巷中的杂散电流进入工作面。（4）减少加在轨道上的负荷电流 双线供电接正负极法（如图18）敷设回流线法（如图19）图18 双线供电接正负极法图19 回流线设置示意图第四节 杂散电流 二、杂散电流的防治措施二、杂散电流的防治措施2、交流杂散电流防治措施 提高交流电网的绝缘水平：减少漏电 采用屏蔽电缆：漏电流通过导电屏蔽层泄放到接地装置。第五节“三专两闭锁”一、构成与工作原理一、构成与工作原理（1）“三专”是指在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机实行专用变压器、专用开关、专用线路供电。如图110 所示。图110 “三专两闭锁”电气系统图（2）风电闭锁：风电闭锁是指风机没开，掘进机械不能送电的闭锁方式。实现原理是：掘进机械的控制回路接风机回路接触器的常开辅助触头。如图所示。图111 QC83120型开关与QC8380型局部通风机开关闭锁（3）瓦斯电闭锁：是指瓦斯含量超过1.5%时，自动切断工作机械高防开关电源的装置。其实现方式是：通过瓦斯监控站，接收瓦斯探头测得CH4的含量信号。当CH4到 1.5%时，其常开触点K1闭合，接通断电仪电路，其常开触点K2闭合，接通高压开关内的脱扣线圈TQ电路，使高压开关跳闸，切断掘进工作面电气设备电源，实现瓦斯电闭锁。图112 瓦斯电闭锁示意图(4)用KSGJY型综掘专用移动变电站实现“三专两闭锁”。如图所示：KSGJY型移动变电站，可实现综掘工作面的“三专两闭锁”。该移动变电站由专用开关BGP和FB-6接入6KV电源，经三绕组变压器B降压后经专用低压接触器触头开关1（2C）和专用电缆2（1C）向掘进工作面供电。1C回路控制局部通风机2C回路控制掘进机械 掘进机械的开通条件是：必须是局部通风机开通通风，1C回路接通。工作面和工作面回风流中CH4不超限，即T2、T3的常闭触头接通。（T2工作面瓦斯，T3 回风流瓦斯）TJKB30检漏继电器和综保ABD正常运行。其常开触头接通。停止状态下的局部通风机如果要开动时，必须是：检漏继电器没有闭锁，综合保护器工作正常。JJKB30和ABD处于合闸状态，其常开触头闭合。工作面和工作面回风流中CH4不超限，此时如果局部通风机进风侧入风瓦斯不超限，则T1接通。（T1进风瓦斯）1C接通后，1C的自保触点使局部通风电源开关继续保持吸合状态，局通正常运行。时间继电器SJ1由瓦斯断电仪SCH4带动，当T1、T2、T3处于瓦斯不超限时，S1闭合。SJ1的延时时间为060S；SJ2由1C带动，SJ2 的延时时间为060S。具体延时闭合时间，由风筒长度决定。图113 KSGJY系列掘进专用移动变电站工作原理图 第五节“三专两闭锁”二、作用与使用范围二、作用与使用范围 1、适用范围：掘进工作面。掘进工作面是独头巷道，CH4和有害气体集聚，而引起爆炸、伤害人员，必须将有害气体排出后，方可工作。2、作用:三专的作用：保证供电连续性，不间断向掘进工作面供电；风电闭锁的作用：首先吹散瓦斯，当浓度降到1%以下再开始作业；避免事故发生。瓦斯电闭锁的作用：由于瓦斯喷出大时，局扇不能将其及时吹散稀释，则由瓦斯监控系统对掘进工作面动力电源实行闭锁，防止电火花和机械火化引起爆炸。第一讲 思考题 1、井下常用标准电压有哪些等级？2、井下变压器的运行方式有哪些？3、井下安全作业制度有哪些？4、采区变电所的主要作用是什么？5、工作面配电点一般距工作面多远？6、三专两闭锁的作用是什么？7、触电防治有哪些措施？8、杂散电流有哪些危害？