第七章煤矿安全用电

1第七章煤矿安全用电第一节电工基本知识一、电路和电路图电路就是电流流经的通路，它是为了某种需要由某些电工设备元件按一定方式组合起来的。图7—1所示，由电池、小电珠、开关和连接导线构成的一个简单直流电路。当合上开关时，干电池向外输出电流，电流流过小电珠，小电珠就会发光。电路可以用电路图来表示，图中的设备或元件用国家统一规定的符号表示。图7—1b就是图7—1a的电路图。1.电路的组成电路一般由电源、负载、开关和连接导线四个部分组成。电源是把非电能转换成电能的装置，如发电机、干电池等。负载是把电能转换成其他形式能量的装置，如电灯、电炉、电烙铁、扬声器、电动机等一切用电设备。开关是接通或断开电路的控制元件。连接导线把电源、负载及开关连接起来，组成一个闭合回路，起传输和分配电能的作用。2．电路的三种状态⑴通路：电路构成闭合回路，有电流通过。⑵开路：电路断开，电路中无电流通过。开路也称断路。⑶短路：短路是电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。这时电源输出电流将比允许的通路工作电流大很多倍，电源会因短路而损耗大量的电能及烧坏设备和供电线路等。一般是不允许出现短路现象。二、电路中的基本物理量1．电流在导体中，有规则地做定向运动的电荷流称为电流。电流是由各种不同的带电粒子在电场作用下做有规则的运动形成的。如图7—2所示，图(a)为正电荷所形成的电流，图(b)为负电荷所形成的电流。习惯上规定正电荷运动的方向为电流的正方向。图7—1电路与电路图图7—2电流的形成与方向2电流的符号用字母I来表示。电流的单位是安培，简称安，用符号A来表示。电流的其它单位有：千安(kA)、毫安(mA)等。它们之间的关系是：1kA(千安)=1000A(安)1A(安)=1000mA(毫安)2．电压（1）高电位与低电位如图7-3所示,电源E的a极板为+，b极板为－，则a极板相对b极板为高电位，b极板相对a极板为低电位。（2）电压：在电路中，任意两点间的电位差就叫电压。用符号U来表示，如图7—3中ab两点间的电压可记作Uab。电压是形成电流的必要条件。在电源外部电流总是从高电位流向低电位，在电源内部总是从电源负极流向正极，从而形成电流的回路。（3）电压的单位为伏特简称伏，用字母V来表示。常用的单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)，其关系如下：1kV=1000V1V=1000mV3．电位如果在电路中选定一个参考点，则电路中某一点与参考点之间的电压即为该点的电位。用符号φ表示，如φA表示A点的电位，φB表示B点的电位。电位的单位也是伏特。参考点的电位设定为零。参考点可以任意选择，通常选大地为参考点，电路符号为“”；在电子电路中常以多条支路汇集的公共点或金属地板、机壳等作为参考点，电路符号为“⊥”。电压与电位的区别，电路中某两点间电压的大小是绝对的，与参考点无关；而某点电位的大小则是相对的，随参考点而改变。4．电阻导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻。用符号R来表示。电阻的单位为欧姆，用符号Ω来表示。在实际应用中，电阻的单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)，其关系如下：1kΩ=1000Ω1MΩ=1000kΩ电阻的电路符号：三、欧姆定律1.部分电路欧姆定律在部分电路的电阻段中，如图7—5所示。流过电阻的电流和电阻两端的电压成正比，与这段电阻的阻值成反比。这种由实验发现的电流、电压和电阻的关系就叫欧姆定律。用公式可表示为RUI式中I——电流(A)图7—3电压的形成与电流图7—4电阻的电路符图7—5电路的欧姆定律3U——电压(V)R——电阻(Ω)从欧姆定律公式可以看出，在电阻不变的情况下，电压越高电路中的电流就越大。［例7—1］一根电线，它的电阻值为0.3Ω，当流过它的电流是20A时，电线两端的电压是多少？(电压也叫电压降)解：根据欧姆定律公式可得，U=IR=20×0.3=6V2．全电路欧姆定律全电路是含有电源的闭合电路，如图7—6所示。电源内部的电路称为内电路，电源内部一般都是有电阻的，这个电阻称为内阻，用字母r表示。电源外部的电路称为外电路，外电路中的电阻称为外电组。在全电路中闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外电路电阻之和）成反比。I=E=IR+Ir=U外+U内四、单相正弦交流电源1.交流电：把大小和方向都随时间变化的电流、电压和电源电动势等统称为交流电。2.正弦交流电：把大小和方向都随时间按正弦规律变化的电流、电压和电源电动势等统称为正弦交流电，正弦交流电波形如图7—7所示。分别记作：正弦交流电流---I正弦交流电压---u正弦交流电动势---e图7—7正弦电压波形图（1）瞬时值：正弦交流电在某一时刻的值就是这一时刻的瞬时值。电动势、电压、电流的瞬时值分别用e、u、i表示。（2）最大值：正弦交流电瞬时值中最大的值。电动势、电压、电流的最大值分别用Em、Um、Im表示。（3）周期：正弦交流电变化一周所用的时间。用符号T来表示，单位是秒(S)。（4）频率：正弦交流电在1秒内变化的次数。用符号f来表示为，单位为赫芝(Hz)。我国工业用电交流电的频率是f=50Hz，即工频为50Hz。（5）有效值：把热效应相等的直流值就定义为正弦交流电的有效值。如图7—8所示，在某一电器中通入正弦交流电所产生的热效和这一电器通入220V的直流电所产生的热相等的话，则这一正弦交流电压的有效值就是220V。ER+r图7—6全电路4日常我们所用的220V、380V等供电线路电压都指的是供电线路交流电压的有效值。正弦交流电的有效值和直流电的符号一样，分别记作：电压的有效值------U电流的有效值------I电源电动势的有效值------E图7—8交流电有效值（6）相位：正弦交流电在任意时刻的电角度，它反映了正弦交流电变化的进程。正弦量在t=0时的相位，称为初相位，反映了正弦交流电的起始状态。五、三相正弦交流电源由三个有效值相等、频率相同、相位互差1200的正弦交流电共同供电的电源就是三相正弦交流电源，也叫三相对称电源。这样的三相电压、电流也叫三相对称电压和三相对称电流。供电线路上的三相分别用字母U、V、W来表示，(旧国标为A相、B相、C相)，分别以黄、绿、红三种颜色作为标志。三相电源和三相负载都有星形接法和三角形接法。三相电源的星形接法如图7—9所示，是将发动机三相绕组的末端连接在一起，成为一个公共端点称为中性点，简称中点，用N表示；从三个首端分别引出三根线，这种连接方式称为星形连接，用Y表示。从首端引出的三根线称为相线或端线，俗称火线。有中线的三相制叫做三相四线制。三相四线制可输送两种电压，一种是端线与中线之间的电压，叫相电压，分别用UU、VV、WW表示；另一种是端线与端线之间的电压，叫线电压，分别用UUV、UVW、UWU表示。图7—9三相四线制接线第二节采掘工作面安全用电常识一、安全用电常识生产和生活都离不开电，电为人类造福不浅，但是如果使用不当，就会造成人身触电、设备损坏，甚至波及供电系统安全运行，导致大面积停电或引起火灾等事故。因此，学习安全用电知识，认真执行有关各项安全技术规程是十分必要的。人触及带电导体或触及因绝缘损坏而带电的电气设备金属外壳，或接近高压带电体而成为电流通路的现象称为触电。触电是一种事故。在煤矿井下，由于空气潮湿，空间狭窄，照5明不足，电气设备容易被砸、压而使绝缘损坏，因而容易发生触电事故。1．触电的方式按照人体触及带电体的方式和电流通过人体的途径，触电可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电。（1）单相触电——人体某一部分触及一相电源或接触到漏电的电气设备，电流通过人体流入大地造成的触电。触电事故中大部分属于单相触电，而单相触电又分为中性点接地的单相触电和中性点不接地的单相触电两种。①中性点接地的单相触电：人站在地面上，如果人体触及一根相线，电流便会经导线流过人体到大地，再从大地流回电源中性线形成回路，如图7—10所示。若这时电源电压是380V，则人体所承受的电压为220V相压。②中性点不接地的单相触电：人站在地面上，接触到一根相线，这时有两个回路的电流通过人体，如图7—11所示。一个回路的电流从L3相相线出发，经人体、大地、对地电容到L2相；另一个回路从L3相出发，经人体、大地、对地电容到L1相。单相触电大多是由于电气设备损坏或绝缘不良，使带电部分裸露而引起的。（2）两相触电——人体同时接触带电设备或线路中的两相导体，或在高压系统中，人体同时接近两相带电导体，发生电弧放电，电流从一相导体通过人体流入另一相导体，构成一个闭合回路，这种触电的方式称为两相触电。如图7—12所示。（3）跨步电压触电——在高压电网接地点或防雷接地点及高压火线断落或当电气设备发生接地故障，接地电流通过接地体向大地流散，在地面上形成电位分布时，若人在接地点周围行走，其两脚之间的电位之差，就是跨步电压。由跨步电压引起的触电称为跨步电压触电。如图7—13所示。因此，当设备外壳带电或通电导线断落在地面时，应立即将故障地点隔离，不能随便触及，也不能在故障地点附近走动。已受到跨步电压威胁者应采取单脚或双脚并图7-11中性点不接地的单相触电图7-10中性点接地的单相触电图7-12两相触电图7-13跨步电压6拢方式迅速跳出危险区域。2．触电的危险触电对人体组织的破坏过程是很复杂的，按照触电时人体伤害程度分类，可分为:电击和电伤。电击，是指触电后人体成为电路的一部分，电流流经人体引起热化学作用，对人体内部组织的损伤和破坏，导致残废或死亡。电伤，是指电弧或强电流的热效应、化学效应和机械效应对人体表面造成的烧伤、损伤，严重时会有生命危险。电流是危害人体的直接因素，通过人体的工频交流电流达到10mA会使人感到麻痺或剧痛，难以摆脱电源，达到30mA以上且持续时间超过1s,就可能危及人的生命。触电时通过人体的电流取决于作用于人体的电压和人体的电阻。一般干燥皮肤的电阻约2kΩ，但如果皮肤潮湿或有损伤，电阻会急剧下降，只有800Ω左右。电流在人体内持续的时间越长，人体电阻减小，电流增大，造成的伤害也越大。电流通过头部、脊髓、心脏这些重要器官都是最危险的，人手和脚触电的可能性最大，电流从手到手、从手到脚、从脚到脚这三种路径对人体都很危险，其中从左手经胸前到脚、从一侧手到另一侧脚最危险。直流电、高频和超高频电流对人体的伤害程度较小，50Hz的工频交流电流对人体的伤害最大。二、常用安全用电措施1．安全电流和安全电压（1）安全电流安全电流是指发生触电时不会使人致死、致伤的通过人体的最大触电电流。我国规定安全电流为30mA。其含义是，对于任何供电系统，必须保证当发生人员触电时，触电电流不得大于30mA，否则必须设置触电保护装置。（2）安全电压安全电流与人体电阻的乘积称为安全电压。在我国，对于人员可能经常接触的电气设备，在没有高度危险的条件下(如干燥洁净的场所)，安全电压采用65V；在有高度危险的条件下(如煤矿井下)，安全电压采用36V；在特别危险的条件下(如潮湿酸性场所)，安全电压为12V。2.保护用具保护用具是保证工作人员安全操作的工具。设备带电部分应有防护罩，或置于不易触电的高处，或采用联锁装置。此外，使用手电钻等移动电器时，应使用橡胶手套、橡胶垫等保护用具，不能赤脚或穿潮湿的鞋子站在潮湿的地面上使用电器3.保护接地在正常情况下，电气设备的外壳是不带电的，但当绝缘损坏时，外壳就会带电，人体触及就会触电。为了保证操作人员的安全，必须对电气设备采用保护接地或保护接零措施。这样即使在电气设备因绝缘损坏而漏电，人体触及时也不会触电。《规程》第482条规定：电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带(或钢丝)、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。（1）概念保护接地是指用导体把电气设备中所有正常不带电的金属部分，通过接地装置与大地连接起来。它是预防人身触电的一图7—14中性点不接地三相供电系统的保护接地7项极其重要措施。如图7-14所示。它适用于中性点不接地的三相供电系统。（2）保护接地的作用保护接地可以大幅度降低电气设备外壳意外带电时的对地电压，从而减轻人体触电的危险，