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《煤矿电工学》PPT概述模块一：煤矿电气控制技术概述模块二：煤矿供电系统的基础知识模块三：煤矿常用线缆及开关模块四：煤矿井下电气常用保护装置模块五：煤矿常用机械设备电气控制模块六：煤矿用电安全技术模块七：高产高效煤矿供电系统简介附录：《煤矿电工学》课程制作说明西安科技商贸学院电子工程系任小文概述煤碳及煤矿企业的介绍煤炭是国民经济的主要能源。具有重要的经济和战略意义！煤矿是开采与加工煤炭的企业，它具有复杂、科学、系统的生产、筛选、深加工能力。整个生产过程包含地面系统和井下系统。过程中使用了大量、多种类型的机电设备，为保证正常生产、安全生产、现代化生产提供了可靠有效的保障。煤矿提升现场简介立井提升现场：使用提升机械将地面或井下人员、材料、物资进行上下运输，主要提升煤炭和矸石。煤矿地面生产现场地面运煤系统、煤炭筛选及贮藏、外运系统煤矿井下生产现场煤矿生产系统示意图运输系统【提升机、矿车或胶带输送机】煤炭筛选、装运系统机电设备维修区生活区通风系统井下排水系统采煤系统井下运输系统掘进系统煤矿井下作业人员简介煤矿地面电气工作人员煤炭开采与运输、加工主要依靠矿山机电设备，煤矿机电设备是原煤开采、运输、筛选、精炼的安全生产保障。高产高效、集约化生产促进了煤矿设备的更新和高新技术的应用。电气控制技术是煤炭设备正常运转的根本保障。煤矿电气具有一般工业的相同性又具有一定的特殊性。主要区别：不但井下煤矿电气装置具有隔爆、防漏电、防静电、耐温耐压等特殊环境下的技术保护措施，而且针对矿用设备工作的不同特征具有独特的电气控制技术。模块一：煤矿电工技术概述矿山供电服务系统掘进系统采煤系统通风系统排水系统压风系统照明系统运输系统信号系统筛选系统维检系统变配电系统生活系统模块二：煤矿供电系统的基础知识2.1煤矿用电负荷分为三类：一类负荷：供电中断将造成人身伤亡、设备损坏等发生严重混乱或经济严重损失的负荷。对此类负荷，必须有两个以上的独立电源供电。二类负荷：中断供电将造成产品质量严重下降或产生次品的负荷。对此类负荷，可以用两个电源供电。三类负荷：一类、二类负荷以外的负荷，统称为三类负荷。常用一个电源供电。2.2煤矿供电的基本要求煤矿是一类负荷《煤矿安全规程》第四百四十八条规定︰井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级应符合下列要求（1）高压不超过10000V。（2）低压不超过1140V。（3）照明、信号、电话和手持式电气设备的供电电压不超过127V。（4）远距离控制线路的额定电压不超过36V。2.3煤矿供电系统煤矿受电浅井供电系统区域变电所发电厂深井供电系统井下用电深井供电系统图浅井供电系统2.4煤矿电网的种类1﹒电压在110kv以下的电网称为地方网2﹒电压在110kv及以上的电网称为区域网按接线方式一端、两端、多端电源供电电网开式网和闭式网低压：1kv以下高压：3～330kv超高压：330～1000kv特高压：1000kv以上按电压等级煤矿电网2.5煤矿供电系统一．地面供电系统1.电力系统的中性点运行方式︰中性点直接接地；中性点经阻抗接地；中性点不接地。2.﹔⒉中性点运行方式取决于单相接地时电气设备的绝缘要求。⒊我国110kv及以上的超高压系统的电源中性点采用直接接地的方式；在380/220v地面低压供电系统用此方式。⒋煤矿井下用电要求：禁止采用中性点直接接地系统供电，以减小单相接地电流，避免形成电火花。中性点直接接地系统称为大电流接地电力系统（又称中性点有效接地系统）中性点经阻抗接地以及中性点不接地系统称为小电流接地系统（又称中性点非有效接地系统或中性点非直接接地系统）二、煤矿机电设备常用电压等级及范围电压/kV应用范围备注0.036及以下井下电气设备的控制及局部照明0.127井下照明及手持式煤电钻0.22矿井地面照明0.25电动车直流0.38地面及井下低压动力现有小型煤矿井下用0.5电机车直流0.66井下低压动力0.75露天煤矿工业电机车直流1.14井下综合机械化采区动力1.5露天煤矿工业电机车直流6井上、下高压电机及配电电压10井上、下高压电机及配电电压35及60一般用于矿区配电或受电电压110主要作矿区受电电压，大型矿区也作配电电压2.6矿井各级变电所（一）地面降压变电所是矿井供电的枢纽。它担负着向井上和井下配电的任务。⑴主要设备有：高压隔离开关GN5型．少油断路器SW2型．SJ-10000／60型变压器⑵安全要求：防火防雨、防雷击、应在周围设围墙。高压隔离开关SW2少油断路器及户外变压器典型的地面变电所供电系统图地面变电所外景图三．矿井各级变电所（一）地面降压变电所是矿井供电的枢纽。它担负着向＃上和＃下配电的任务。⑴主要设备有：高压隔离开关GN5型．少油断路器SW2型．SJ-10000／60型变压器⑵安全要求：防火防雨、防雷击、应在周围设围墙。（二）井下中央变电所是全矿井下供电中心，接受从地面变电所送来的高压电能后，分别向采区变电所及主排水泵等高压设备转供电能，并通过变电所内的矿用变压器降压后，在向井底车场附近的低压动力和照明供电。⑴位置选择：应设在负荷的中心地点。地质条件要好，顶、底板稳定不淋水，通风良好。⑵主要设备：高压开关柜、整流设备、变压器和配电装置。井下中央变电所供电系统井下中央变电所设备布置图（三）采区变电所它是采区供电中心，任务是将中央变电所送来的高压电能变为低压电能，并将电能配送到采掘工作面配电点或用电设备。⑴位置选择：设于最多生产机械的供电中心，减少移动次数。设于顶板和底板牢固且无淋水及通风良好地方⑵主要设备：高压配电装置、矿用动力变压器、隔爆电动开关、检漏继电器、照明综合保护装置。采区变电所主接线图㈣移动变电站综采工作面设备多，用电容量大、采区范围广、回采速度快。故使用移动变电站。目前广泛使用KBSGZY型隔爆移动变电站。移动变电站型号说明移动变电站电气系统模块三：煤矿常用电缆及开关第一节矿用电缆的基础知识㈠用途：煤矿因井下空间的限制，除电机车架线外，全部动力将用电缆供电。㈡线路组成：电缆、接头、封端头、支架和缆夹等组成：㈢电缆种类：矿用动力电缆主要有铠装电缆和橡套电缆两大类。⒈铠装电缆具有较高的机械强度，但不宜弯曲，主要用于对固定或半固定设备供电。现有类型有：油浸纸绝缘电缆和塑料绝缘电缆两种类型。①油浸纸绝缘：目前矿＃应用最广，但因其浸油在敷设时由于落差大易形成油浸纸干枯，易受潮且绝缘降低同时焦化损坏，在煤矿竖井或倾斜较大巷道不能使用。其结构见后图。铠装电缆结构简图塑料绝缘电缆结构图如下，它具有电气性能好、耐水、抗腐蚀、不延燃和制造工艺简单、重量轻、运输方便等特点，并不受敷设高差的限制。目前两种：①绝缘和护套都是聚氯乙烯，电压已达6KV等级，但耐热性差；另一种是交联聚乙烯，长时允许温度可达80度，电压等级以达35KV.②塑料绝缘电缆：具有电气性能好、耐水、抗腐蚀、不延然和制造简单、重量轻等优点。见图塑料绝缘电缆绝缘与护套为聚氯乙烯绝缘为交联聚乙烯，护套为聚氯乙烯缺点耐热性差优点①耐热性高②电压等级高⒉橡套电缆普通橡套电缆屏蔽橡套电缆橡套电缆㈣电缆敷设要点：★铠装电缆：电缆的封端盒和连接盒应固定好；立井或在30°及以上的井巷需用卡子、卡扣或其他夹持装置进行敷设；高低压电缆平行敷设时，相互间距不得小于100米；动力电缆应与信号、通讯电缆、风管水管分侧悬挂；进出洞室墙壁要用钢管保护；电缆弯曲时应遵守《煤矿安全规程》要求。★橡套电缆：吊挂时应用帆布带或木楔子，禁止使用金属丝或挂钩吊挂；不得受外力或机械损伤。㈤电缆敷设路径原则：少拐弯；散热条件要好；避免穿越交通路线或其它管线；㈥型号选用原则：除剧烈振动地段外，一般应选用铝芯电缆；室内或电缆沟中敷设的电缆要选用钢带铠装电缆。★第二节矿用电器的安全要求及分类一、瓦斯煤尘的爆炸条件矿井在开采过程中，从煤、岩层中不断地涌出瓦斯，其中有甲烷、乙烷、一氧化碳、二氧化碳及二氧化硫等气体，但主要是甲烷又叫沼气。在正常温度和压力下，瓦斯浓度达5﹪至15﹪时遇到点燃热源就会爆炸！当电火花或灼热导体温度达到650至750摄氏度以上时，就有瓦斯爆炸的可能！煤尘粒度在1—1000微米范围内遇有700—800摄氏度温度就会爆炸！其爆炸比瓦斯更具危害性。二、防止瓦斯及煤尘爆炸的措施⒈加强通风或洒水等方法限制其含量。⒉控制井下各种引爆的火源和热源，使其不外露或低于点燃温度。三、电气设备的防爆途径⒈采用隔爆外壳：外壳具有足够的机械强度，即使在壳内发生瓦斯爆炸，外壳也不致于变形，并且从间隙逸出壳外的火焰已受到足够的冷却，不足以点燃壳外的瓦斯和煤尘，即把爆炸仅限制在壳内，故称隔爆外壳。其既有耐爆性，又要有隔爆性。⒉采用本质安全电路和设备：即在电路系统或电气设备上采取一定的技术措施，使之在正常和故障状态下产生的电火花能量，均不足以点燃瓦斯和煤尘。但由于电火花能量受到限制，只是用于信号、通信、测量仪表、控制回路等弱电系统。本质安全电路一般采取的措施：⑴降低供电电压⑵采用分流元件⑶使用安全栅，以防止非本安型电路的能量窜入危险场所的本质安全电路中。⒊采用超前切断电源——利用瓦斯、煤尘具有点火延迟的特性，使电气设备在正常和故障状态下产生的热源或电火花尚未引起瓦斯爆炸之前，即自行切断电源以达到防爆的目的，此种方式称为超前切断电源。四、矿用电器设备的类型矿用电气设备的类型矿用一般型电气设备矿用防爆型电气设备隔爆型电气设备(d)增安型电气设备(e)本质安全型电气设备(i)正压型电气设备(p)充油型电气设备(o)充砂型电气设备(q)无火花型电气设备(n)专为煤矿＃下生产的不防爆电气设备外壳标“KY”外壳标“EX”第三节煤矿井下常用开关一矿用防爆馈电开关⒈用途：馈电即配送电能。自动馈电开关是带有自动跳闸机构的控制开关，具有过电流和漏电保护会自动切断电路。适用于瓦斯和煤尘爆炸危险的＃下，以控制和保护低压馈电线路。⒉动作方式：手动、自动合闸，在正常工作时使用手动合闸和分闸，当被保护线路发生故障时，开关能自动跳闸。⒊结构组成：由隔爆外壳、三相自动馈电开关、保护装置组成。矿用馈电开关类型DW80系列：防爆型。用于井下低压供电线路，可作配电点开关。DZKD-1140∕660系列：真空型。用于千伏级高压系统做总开关和分路开关。⒋结构特征及工作原理①开关外壳为方形或圆筒形转盖式结构，有机械闭锁装置：只有在停电后外壳才能打开。②主要电器部件有过流或短路、漏电保护。③真空型开关：防爆外壳为方形提拉门结构。有过载、短路、欠压、漏电、真空管漏气闭锁等保护。④两者保护区别：前者用电磁式继电器，后者用半导体脱口器。隔爆型真空型㈠⑴三级自动空气断路器〔KM〕⑵瞬时动作的过过流脱扣器〔YA1,YA2〕⑶脱口线圈〔YA3〕㈡型号组成及含义D—自动开关W—万能式8—矿用防爆200—额定电流8—矿用防爆DW80型隔爆自动馈电开关工作原理及电路图二磁力启动器⒈用途：适用于瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中，是直接启动控制、远距离控制和保护采、掘、运等用电设备的组合式开关电器。具有多种保护功能，并且可以实现集中控制和连锁控制。⒉主要结构及类型：隔爆外壳、换向隔离开关、主接触器和控制、保护元件等。从主交流接触器结构分有空气式和真空式两种；从启动器的功能分不可逆和可逆两类。《煤矿安全规程》第四百五十四条规定：“控制40KW以上的电动机，应采用真空电磁启动器控制。”⒊矿用隔爆型磁力启动器的基本特征：①外壳具有隔爆规定。②主接触器有断通能力，还有切断短路故障电流的能力。③有欠压、过载、短路、漏电甚至断相、漏电闭锁等功能。④实现就地控制、远距离控制、连锁控制和顺序控制方式。⑤控制电路采用本质安全型控制电路。工程应用：QC83—80型矿用隔爆磁力启动器适用于带式输送机、刮板输送机、局部通风机、水泵启动与停止等。⒈型号含义：QC83—80含义：Q—启动器；C—磁力；80—启动器额定电流。8—隔爆⒉结构及电气系统图QC83—80型磁力启动器接线图⒊QC83－80型磁力启动器能实现就地和远方控制：就地控制就是利用启动器本身的启动按钮QA1和停止按钮TA1进行控制，如下图所示。另用一组按钮在