矿山电工知识点讲解

第一章 矿山供电系统及设备第一节概述1） 电力系统1、 电力系统：发电厂生产电能、电力线路传输电能、变电所分配电能、耗电负荷消费电能，这些环节组成的有机整体。、2、 发电厂分类：火力发电厂水力发电厂风力发电厂核电站太阳能发电厂3、 变电所：汇集电能、变换电压，变压器和配电设备构成。无变压器的变电所称为配电所。分类：按用途分：升压或降压变电所、联络变电所、工矿企业变电所、农村变电所、整流变电所、电车变电所。按电力系统中的地位：枢纽变电所、穿越变电所、终端变电所。按供电范围：区域变电所（一次变电所）、地区变电所（二次变电所）。4、 电力网：由各种变电所和各种电压等级的电力线路组成，输送、变换、分配电能。电力网按电压等级分类：低电压网---电压1KV以下高电压网---电压3〜330KV超高电压网---330〜1000KV特高压电网---1000KV以上2） 电力系统的额定电压1、 额定电压：能使电力设备正常工作的电压。此时，电力设备的技术性能和经济效果最好。2、 额定电压等级国际划分额定电压等级，使电力设备的生产实现标准化和系列化，有利于电网的建设和运行。3、 电力设备额定电压的设定确定电气设备额定电压的一般规律：发电机：额定电压Vgn=1.05X系统额定电压（VN）变压器：受电侧额定电压vtn1与发电机相连时，Vtn1=Vgn与线路（系统）相连时，Vtn1=Vn输出侧额定电压vtn,TN2与35kV及以上线路相连WL"Vn与35kV以下线路相连，但变压器的短路电压百分比VS%>7・5%，或连接长线路时W1-1xVN③其他情况 Vtn2=1.05xVN系统额定电压与设备额定电压系统VN=用电设备VN例题：请根据下面系统图已知参数确定各电气元件的额定电压.3）电力负荷分级及对供电的要求1、负荷分级：负荷分级供电要求常见例子一级电荷必须由两个独立电源供电，且不会同时丢失。如矿井的通风、排水、提升（副井）等负荷二级电荷应由两个独立电源供电，只有一个独立电源时，采用两回供电线路。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。三级电荷对供电无特殊要求，一般采用单一回路供电。凡不属一级和二级负荷者。2、电力负荷对供电的基本要求保证供电的安全可靠保证电能的良好质量保证供电系统运行的经济性第二节 矿山供电系统一、供电系统的结线方式供电系统结线：各种电器设备及其连接线构成的电路，其功能是汇集和分配电能。结线中的母线，又叫汇流排。1、系统或网络结构的基本方式：1）放射式单回放射式双回路放射式（单电源、双电源）

2） 干线式：直接连接式、贯穿连接式3） 环状式各种连接方式优缺点一览表连接方式优点缺点适用范围放射式系统简单、运行维护方便使用的开关、线路多，供电可靠性差适用三级负荷、二级小负荷或某些专用设备的供电。干线式回路少，高压配电装置数量减少、造价低。当公用干线故障，干线上的负荷全部断电，可靠性较差。一般适用于架空线上对三级负荷分散用户供电，也可用于井下电缆线路对多台工作面巷道输送机供电。环状式供电可靠性高运行、保护整定困难适用于电源对矿区用户相对位置居中或较远，而用户间距较近，且负荷相差不太悬殊的供电。2、矿上各级变电所常用的结线方式：电力系统一次接线。一览表：常用接线方式优点缺点单母线结构简单清晰，操作方便，设备少，占地小，节省投资，易于扩建。可靠性和灵活性差。双母线供电可靠性高，检修方便，运行灵活，便于扩建倒闸操作步骤较为复杂，容易出现误操作，导致人身或设备事故。任一回路断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电。增加了大量的母线侧隔离开关及母线的长度，配电装置结构较为复杂，占地面积与投资都有所增加。一个半断路器接线运行调度十分灵活，运行灵活性好。任何一台断路器检修时，所有回路都不会停止工作。当一组母线故障或检修时,所有回路仍可通过另一组母线继续运行。隔离开关只用于检修时隔离电压用，免去了为改变运行方式的复杂的倒闸操作。检修任一组母线或任一台断路器时，所有进出线都不需要进行切换操作，操作、检修方便。断路器、电流互感器等设备较多，投资较高；由于每个回路都与两台断路器相连，而且联络断路器又连接着两个回路，使得继电保护及二次回路的设计、调试及检修等都比较复杂。桥式结线单元连线接线简单，使用设备少。没有母线，因而减少了全部停电的可能性。减少了短路电流。单元中一个元件故障停电会造成整个单元停电桥式连接三种形式：依据断路器的相对位置。内桥式②外桥式③全桥式

三种形式比较表:结线方式特点适用范围外桥结线对变压器的切换操作方便，对电源进线操作不便。供电线路较短，线路切换少的变电所要经常切换变压器的变电所有稳定穿越功率的变电所处于环网中的变电所向一二级负荷供电的情况内桥结线提高对电源线路运行的可靠性和倒闸操作的灵活方便性。电源线路较长（线路故障率较大）的变电所不需经常切换变压器且负荷稳定的变电所无稳定穿越功率的变电所处于电网终端的变电所向一二级负荷供电的情况全桥结线全桥结线克服了外桥和内桥结线的不足，操作方便、运行灵活，但其相应占地面积大，投资增加对于电压在35kV、容量在7500kVA以上，或电压为110kV、容量在31500kVA以上的变压器，当隔离开关切断空载电流能力不足时采用、供电系统三大系统一览表:供电系统特征适用范围深井供电系统高压电能用电缆送到井下，并直接送到采区。适用矿层埋藏深、倾角小，采用立井和斜井开拓，生产能力大的矿井。浅井供电系统采区用电是从地面向井下钻眼来提供的。对矿层埋藏不深（距地表100〜200m内）的情况，处于经济和运行方便的考虑，一般采用浅井供电系统。平硐供电系统对矿层埋藏较浅（低于100m）、分布范围广的矿井一般采用平硐开采的供电系统。浅井和深井的主要区别：前者中的井底车场配电所代替后者的井下中央变电所，并由井底车场变电所直接向附近的用电设备供电。（一）矿山地面变电所1、位置选择原则：1） 靠近主要负荷和入井电缆井筒，减少金属导线消耗，降低电能损耗。2） 架空线与所址同时确定，一边为各级电压线路进出变电所留出走廊。3） 设在常年主导风向上风侧，避开污染源。4） 具有适宜的地形和地质条件。5） 避开危险区和排废场，与铁路距离＞40m。6） 交通方便，有扩展空间。2、地面变电所的布置：一般10kV及以下电压等级的配电装置采用户内式成套配电装置；35kV及以上电压的采用户外架构式配电装置。对特殊地区或场合应用时35kV〜110kV变电所也采用户内式配电装置，污染严重地区。（二）井下中央变电所1、位置选择原则：应尽量靠近负荷中心，并根据通风良好、交通方便、进出线易于敷设、顶底板条件及保安煤柱的位置等因素，综合加以考虑。一般设在靠近副井的井底车场范围内2、硐室要求：硐室用非燃性材料支护，尺寸取决于硐室内的电气设备的数量、大小及它们之间的通道，并考虑留有20%的余地。硐室长度超过6m时，应在两端各设一出口，一个与井底车场大巷相通，并安有栅栏、防火两用门。另一个与水泵房相连，彼此间应有装栅栏、防火两用门的隔墙。硐室内分成变压器室、配电室两间，以防火门相隔；配电室的高低压设备应分开布置。硐室尺寸按设备最大数量及布置方式确定，并满足如下条件：高压配电设备备用位置按设计最大数量的20%考虑，且不少于两台；低压设备的备用回路，按最多馈出线路数的20%考虑；主变压器为两台以上时，不需留备用位置。3、设备布置：详见书本P21采区变电所1)供电方式传统方式一一采区变电所工作面配电点方式这种供电方式以低压向全采区负荷供电，较安全。但由于所用电缆、开关较多，供电系统相对复杂，且电能和电压损失较大。同时低压电缆长，供电容量受限制。一般用于炮采和普通机械化采煤综采矿井常用方式： 采区变电所移动变电站工作面配电点方式优点： 6kV与传统方式相比，由高压直接深入工作面，简化了低压供电系统，缩短了低压供电距离，减少了电能损耗，保证了电压质量，可满足正常运转和启动的需要。系统简单，电网安全可靠程度增加，同时减少了电缆截面和低压开关数量。采用了干式变压器，提高了采区供电的防爆性能，利于安全，便于检修。移动变电站可根据需要移动或固定，不需建造变电所硐室。缺点：6kV高压直接送入采区动作面附近，且低压侧电压为1140V，对安全不利。采用了移动变电站，需要拓宽巷道，铺设轨道。同时因地质条件的不同，使移动变电站的安装、运输和维护受到空间的限制。2)位置确定原则位于负荷中心，并保证向采区内最远距离、最大容量负荷供电；一个采区尽量采用一个采区变电所；尽量设在顶底板稳定，无淋水地点；通风、运输方便。采区变电所硐室工作两年以上的采区变电所硐室，视为永久性建筑，应采用不燃性材料支护；工作时间

较短时，可不设硐室，利用上山间或顺槽间联络巷，应用不燃性材料支护。硐室的面积取决于设备的数量和布置形式，防火门、通风口、设备布置与井下主变电所相同（四）、工作面配电点详见书P26第三节高压供电设备一、高压开关电器定义：在电力系统中，将能接通、断开或转换高压电路的电器。常见类型一览表:类型特点适用场合熔断器限流式熔断器RU熄弧能力强，易产生过电压跌落式熔断器FD断大电流能力强，吹弧去游离断路器多油断路器DN、DWa） 油兼有灭弧和绝缘功能，油量多b） 开关触头在绝缘油中闭合和断开c） 结构简单，体积大，耗用钢材多d） 外壳接地，人体接触无触电危险，但易燃易爆多油断路器已趋于淘汰，型号DN、DW少油断路器SN、SWa） 油量很少，为多油断路器的1/10b） 油只做灭弧介质，不做绝缘介质c） 结构简单，重量轻，体积小d） 开关触头在绝缘油中闭合和断开e） 外壳带电，必须与大地绝缘，运行时油箱带电，必须安装在支持绝缘子上。不频繁操作，不要求高速断开真空断路器ZN、ZW开关触头在高真空的容器内闭合和断开灭弧能力强，燃弧时间短，属于高速断路器触头不受外界有害气体腐蚀，电磨损小，寿命长结构简单，体积小，重量轻无爆炸危险适用于频繁操作和要求高速开断的场合。核心部位：真空灭弧室六氟化硫断路器LN、LW开关触头在SF6气体中闭合和断开SR气体兼有灭弧和绝缘功能灭弧能力强，断流容量大，灭弧迅速，允许开断次数多，检修周期长，也属于高速断路器SF6在电弧的高温作用下，经电弧分解后，会产生氟化氢剧毒物，检修时应该注意防毒无燃烧爆炸危险适用于频繁操作和要求高速开断的场合。但不适合于高寒地区。压缩空气断路器QW利用压缩空气吹动电弧，并使电弧熄灭灭弧能力强，分断时间短，断流能力强结构复杂不适用SF6断路器的高寒地区，有些国家用于超高压电网中

隔离开关QS隔离电源电路转换闭合或分断小电流电路负荷开关QL负荷开关有简单的灭弧装置（灭弧栅），其他部分结构与隔离开关类似。可以用来切断负荷电流，但不能用来切断短路电流。容量不大或不太重要的10kV及以下配电线路上作电源开关用四种高压开关的特性总结高压开关正常电流情况故障电流情况熔断器不动作可以切断一次故障电流（需更换熔丝/片或熔断器）断路器可以投/切电路可以频繁切断故障电流隔离开关不可以投/切电路不能切断故障电流负荷开关可以投/切电路不能切断故障电流带熔断器的负荷开关可以投/切电路可以切断一次故障电流（需更换熔丝/片或熔断器）熔断器：当有过电流流过时，元件会由于本身发热而熔断，并借助灭弧介质的作用，使其连接的电路断开，从而保护电力线路和电气设备采用变截面熔体，使各段熔体的熔化时间错开，达到适当延长熔化时间并限制过电压的目的。断路器：切换正常负载电流及短路故障电流，同时承担控制和保护的双重任务。隔离开关：将高压配电装置的元件与电源隔离的一种开关电器。.、高压开关柜1、 高压开关柜以高压开关为主，按照一定的接线，针对使用场合、控制对象及主要元器件的特点，将有关的一、二次设备组合起来，装于封闭式或敞开式金属柜内的一种高压成套配电装置。主要用于配电系统，作为接受与分配电能或直接启动大型电机用。组成：母线、高压开关、TA、TV、计量仪表、保护装置、信号及操动机构等。2、 类型：普通型：GG（固定型）、GFC（手车式）GBC（带保护型）高压开关柜。前两种比较。矿用一般型：我国煤矿常用型号：KYGG、GKW、GKFC、GFW型等。G—开关柜K—矿用型W—室外F—负荷开关C—手车式矿用隔爆型：详见书本P34第四节低压配电开关

、低压断路器1、 又称自动空气开关，它集控制和多种保护功能于一体，当电路中发生短路、过载和失压等故障时，它能自动跳闸切断故障电路。2、 低压断路器的符号及型号含义DZ5-□/□ □ □0—无辅助触头2—有辅助触头0—无脱扣器热脱扣器式电磁脱扣式复式、负荷开关1、符号及型号含义HK□一口/□极数额定电流设计序号开启式负荷开关例HK1-30/2 HK1-60/3封闭式负荷开关HH三、 组合开关四、 低压熔断器1、 熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。2、 熔断器型号及含义□□□-□/□熔体额定电流（A）熔断器额定电流（A）设计代号C--瓷插式 L--螺旋式M--无填料密封管式T--有填料密封管式S--快速式 Z--自复式R---熔断器五、第五节电力变压器和移动变电站第六节矿用电缆详见课本。。。。。。重点第二章 安全用电及保护基本知识点：1、 煤矿井下三大保护：①漏电保护②保护接地③过流保护2、 矿用电气设备的要求：防爆性能体积小、重量轻坚固外壳、抗震能力强防潮性能好、较高绝缘水平设备尽量选择耐热性好的铜材作导体，并采用较高的绝缘等级拖动设备有较大的启动力矩和较强的过负荷能力。采用各种预防措施和设置必要的保护装置3、 矿井发生瓦斯煤尘爆炸必须同时具备以下两个条件：瓦斯煤尘浓度在爆炸浓度范围内；存在足够温度的点火源。4、 瓦斯煤尘的爆炸，从接触点火源到发生化学反应引起爆炸要经过一段时间，该时间称为引爆延迟时间。5、 矿用电气设备分为矿用一般型电气设备（标志KY）和矿用防爆型电气设备（标志Ex）。6、 六种常用防爆类型：1)增安型EXeI4）隔爆型EXdI2)充油型EXoI5）本质安全型EXibI3)正压型EXpI6）特殊型EXsI7、 隔爆外壳利用了间隙防爆原理设计制造，要求隔爆外壳要有耐爆性和隔爆性能。8、 1）耐爆性：也称为爆炸稳定性，即外壳要有足够的机械强度，在外壳内爆炸性混合物的爆炸压力作用下，外壳不致于被破坏，因而爆炸所产生的火焰不能直接去点燃壳外的爆炸性混合物。2）隔爆性：也称不传爆性，即当爆炸性混合物在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰，通过外壳与壳体的结合面向外喷出时，受到足够的冷却，使之不能将壳外的爆炸性混合物点燃引爆。隔爆性能主要靠隔爆面长度（L）、间隙厚度（W）和隔爆面光洁度即隔爆三要素保证。9、 在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障条件下，所产生的电火花和热效应，均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路，叫做本质安全电路，所有电路均为本安电路的电气设备叫做本质安全型电气设备。10、 漏电是电网对地发生电能泄漏的电气故障，特征是电网对地的绝缘阻抗降低，泄漏入地电流增大。触电经常被认为是电网发生漏电故障的一种形式，直接威胁工作人员生命安全。11、 电力系统中，当带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度，使经过该阻抗流入大地的电流增大到一定程度，即称该带电导体（或供电系统）发生漏电故障。12、 正常情况下电网对地绝缘阻抗很大，流入大地的泄漏电流很小，这时一般不认为是漏电故障。当流入大地的电流增大到几十毫安、几安培甚至几十安培时，这时可以判定电网发生了漏电故障。当入地电流增大到几百安培以上时，这时已经超出了漏电故障，进入过流（短路）故障。13、 是正常的泄漏电流，还是漏电电流的判断一般根据电流的大小、电网的结构、电压等级、中性点接地方式等各种因素综合考虑，两者之间没有严格的界限。14、 漏电故障定义为：在中性点绝缘的低压供电系统中发生单相接地（包括直接接地和经过过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到一定危险值的电气故障为漏电故障，简称漏电。人身触电属于其中的单相经过过渡电阻接地的漏电故障。15、 漏电可分为集中性漏电和分散性漏电。集中性漏电又分为长期集中性漏电、间歇性集中漏电和瞬间集中漏电（概念见书）。从理论分析的角度，漏电可分为单相漏电、两相漏电和三相漏电。其中前两种为不对称漏电故障，后者为对称性漏电故障。16、 产生漏电的原因：①电缆或电气设备本身的原因因施工安装不当引起漏电因管理不严引起漏电因维修操作不当引起漏电因意外事故造成漏电17、 漏电的危害：1）人身触电2）引起沼气、煤尘爆炸3）使电雷管无准备引爆4）烧损电气设备，引起火灾5）引起短路事故6）严重影响生产7）造成经济损失18、 触电：人体触及带电导体或因绝缘损坏而带电的电气设备外壳，甚至接近高压带电体而成为电流通路的现象。触电对人体的危害分为电击和电伤。电击是触电后人体成为电路的一部分，电流流经人体引起热化学反应、电解血液并影响人的呼吸、心脏及神经系统，造成人体内部组织的损伤和破坏，导致残废和死亡。电击也称内伤。电伤是人体触及高压时，强电弧对人体表面的烧伤，当烧伤面积不大时，一般没有生命危险。对低压电网，大部分为电击事故。显然，一般情况，电击对人体的伤害强于电伤。19、 影响触电程度的因素：①触电电流②人体阻抗③接触电压④接触持续时间⑤其他

20、触电过程分为四个阶段:感知电流反应电流摆脱电流极限电流男：1.1mA 女：0.7mA感知电流反应电流摆脱电流极限电流1.5〜5mA男：9mA 女：6mA30mA 30mA,s21、 影响触电程度最主要的因素是触电电流大小和触电时间的长短。.安全电流：发生触电时不会致死、致伤的通过人体的最大触电电流。我国规定为30mA。.允许安秒值：国际通用规定为：30mA-s.安全电压：通过安全电流推算出，规定：在没有高度危险的条件下(干燥洁净)65V,在高度危险的条件下(潮湿)为36V，在特别危险条件下(潮湿酸性)，采用12V。22、 井下低压供电系统的基本特点采用变压器中性点不接地或高阻接地运行方式。优点：漏电电流小，比较安全缺点：对漏电保护装置灵敏度要求高。以一台动力变压器为一个相对独立的供电单元。动力电压等级为380V、660V、1140V、3300V四种。低压线路全部由电缆组成。23、 井下低压电网的漏电分析：理论分析的目的：求出发生漏电后各相对地电压、入地电流、零序电流和中性点的对地电压或零序电压的数学表达式，并讨论其随电网参数、漏电程度的变化规律。24、 漏电保护方式：①附加直流电源检测式漏电保护利用三个整流管的漏电保护零序电压式漏电保护零序电流式漏电保护零序功率方向式漏电保护旁路接地式漏电保护25、 漏电保护要求：全面、安全、可靠、灵敏、有选择性全面：指保护范围应覆盖整个供电单元，没有动作死区，无论供电单元内何处发生何种类型的漏电故障(对称或不对称的)，都能起到保护跳闸作用。另一个要求是，无论设备或电网处于什么状态(合闸前、合闸后、合闸过程中)，当发生漏电故障应能起相应的保护作用，或切断电源，或闭锁送电开关，禁止对故障设备或线路送电。安全：要求满足30mA-s安秒值的规定。可靠：一指保护装置本身有较高的可靠性，二指保护性能要可靠，当本供电单元发生漏电故障时，它一定动作，而本单元以外的任何故障，它一定不动作。灵敏：指保护装置对故障的反应能力，在发生最轻漏电故障时也能可靠动作，即灵敏度高。有选择性：是保护系统的一个重要参数，要求在供电单元中只切除故障部分的电源，而不切除非故障部分的电源。确保在发生故障时停电的范围尽可能小。26、 电容电流的补偿当电容电流与电感电流完全相等时，即电容电流被全部补偿时，漏电电流最小。即L=1/3®2C.或XL=X3C当xl>x3C时漏电电流呈容性即欠补偿状态；当xl<x3C时漏电电流呈感性即过补偿状态；当xl=x3C时即（完）全补偿或最佳补偿状态；27、 附加直流电源检测式漏电保护的优点：（1） 保护全面，保护动作无死区。（2） 对整个供电单元具有电容电流补偿，漏电电流和人身触电电流较小。（3） 动作值整定简单，数值固定。缺点：（1）保护无选择性（