井下电气作业新技术、新装备、新工艺课程.doc

平煤股份十三矿职教中心教案课 程 名 称 授 课 班 级 教师（签名） 教 研 组 别 年 月 日说明：本课程采用教材版本 本 课 程 总 学 时 教 案 上 交 时 间 教研组长审阅（签名） 教务审阅（签名） 教学主任审阅（签名） 本教案评审情况 十三矿职教中心煤矿井下电气作业新技术、新装备、新工艺课程 教师：孙宾 课题章节矿井供电系统及井下供电安全授课班级井下电气作业操作资格复训教学目的掌握知识： 掌握矿井供电系统知识；掌握供电电压等级知识；掌握采区供电与用电安全知识；掌握“三专两闭锁”知识；训练能力： 供电安全知识掌握课时分配（90分钟）组织教学2分钟布置作业2分钟复习旧课5分钟小 结3分钟讲授新课75分钟其 他3分钟重点难点重点： 矿井供电安全知识难点： 采区供电的方式教学方法讲授法、讨论法教 具多媒体作业布置采区供电要求有哪些参考资料煤矿安全规程【组织教学】（2分钟）检查出勤、装束、精神状态、师生互相问候。调动学员激情、调节课堂气氛。（调整情绪、提起精神）【导入新课】（2分钟） 大家好，今天我们讲“矿井供电系统及井下用电安全”，大家先讨论一个问题，井下不同电压等级的电气设备有哪些？【讲授新课】（75分钟）第一节 矿井供电系统及井下供电安全【板书】煤矿供电系统1.供电系统基本要求：（1）供电安全；（2）供电可靠；（3）技术经济合理；（4）供电质量。2.井下采煤工作面的供电方式：干线式、辐射式、混合式和移动变电站式。【讲述】煤矿企业对供电的基本要求内容（1）供电可靠；就是要求供电不间断。（2）供电安全；必须严格遵照规程的规定进行供电作业，确保安全。（3）保证充足的供电量;在煤矿企业设计时，不但要考虑建井与投入生产时有充分的电能供应，而且还要考虑到将来发展时电能消耗量的增加，以及供电设备所占面积有扩充的余地。（4）技术经济合理；要求电能数量满足生产需要而且要求电能质量好，电压与频率稳定在允许值的范围内。同时经济效果好，建设投资与运行维护费要低。【板书】矿井供电电压等级1.井下架线电机车：250V或550V直流电源；2.照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压不超过127V。3.井下低压供电系统电压等级：380V、660V和1140V。4.采掘机械设备电压等级等级：1140V、660V和380V。5.井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，高压不超过10 000V，低压不超过1 140V。6.远距离控制线路的额定电压，不应超过36V。36V以上为危险电压。7.采区电气设备使用3 300V供电时，必须制定专门的安全措施。【讲述】煤矿井下常用的电压等级及用途。种类标准电压/V用 途交流电36井下电气设备的控制回路127井下照明、信号、电话和手持式电气设备380660低压动力用电电压1140井下综采工作面电气设备用电电压3300部分采区电气设备用电电压6000高压电动机及供电电压10000部分矿井向井下供电电压直流电250 550架线式电机车【板书】电力负荷1.过负荷，指电气设备的实际电流值超过了该电气设备的额定电流值，并超过允许过负荷时间。2.三级负荷，如主要通风机、提升机、主要排水设备属于一级负荷；压风设备、采区变电所属于二级负荷。【讲述】煤矿电力负荷对人身安全及经济上的影响（1）一类用户（一级负荷）：凡因突然中断供电会发生人身伤亡事故，或损坏重要设备且难以修复，或给国家经济带来很大损失者属于这一类。这一类用户有：矿井主通风机、主要提升设备、主排水设备。（2）二类用户（二级负荷）：凡因突然停电造成大量减产者，属于这一类。例如造成企业运输停顿、经济发生较大损失者。（3）三类用户（三级负荷）：凡因突然停电对生产没有直接影响者属于这一类。例如机修厂及生活福利设施等。【板书】采区供电1.变电所入口或门口应悬挂“非工作人员禁止入内”字样的警示牌。2.“三坚持”：坚持使用检漏继电器，坚持使用煤电钻、照明、信号综合保护，坚持使用风电和瓦斯电闭锁3.严禁井下配电变压器中性点直接接地4.停风、停电的采掘工作面必须经检查瓦斯后才可以送电。【讲述】1.对井下采区供电的要求（1）采区供电电压已普遍提高，采用660V或1140V。（2）为了缩短低压供电距离，一般使用隔爆移动变电站；为了配合采煤机组快速推进需要，广泛采用组合式电气设备。（3）在采区电气安全方面，广泛采用阻燃移动式橡套屏蔽电缆，使用了漏电闭锁、有选择性漏电保护装置，使用照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置。2.采区变电所的功能采区变电所是采区用电用电的中心，其主要功能是：将高电压变为低电压，并分配到采区所有采掘工作面及其他用电设备；同时采区变电所还将部分高压直接分配给本采区的移动式变电站。3.综采工作面供电系统井下采煤工作面供电方式主要有干线式、辐射式、混合式和移动变压器等。（1）综采工作面对供电系统的要求：综采工作面各生产机械宜采用辐射式单独电缆供电。刮板输送机由多台电动机驱动，容量不太大时，可以采用干线式供电；容量较大时，可以采用辐射式单独供电。移动变电站，一般设在工作面平巷，距工作面150300m，工作面每推进100200m，移动变电站就向前移动一次，保持低压供电距离不超过500m。力求减少电缆的长度，减少电缆的截面积。综采工作面照明灯间距不得大于15m。（2）综采工作面供电系统的组成：6KV高压系统。由高压隔爆配电箱、移动变电站、高压屏蔽电缆组成。1140KV低压系统。由低压馈电开关（设有漏电、过流、短路保护装置）、真空磁力启动器、低压屏蔽电缆等组成。【板书】“三专两闭锁”1.“三专供电”：专用变压器、专用开关和专用线路2.瓦斯电闭锁：瓦斯超限，切断电源闭锁3.风电闭锁：风机停转，切断电源。【讲述】“三专两闭锁“的使用（1）“三专”供电的作用：通过对掘进工作面局部通风机实行“三专”供电，保证供电的连续性、可靠性，可以不间断地向掘进工作面通风。（2）风电闭锁是控制局部通风机的电磁启动器闭锁掘进工作面电气设备的供电，实现先通风后送点，风机停转时，掘进工作面电源也同时被切断。风电闭锁的作用：保证掘进工作面动力设备工作前，局部通风机先工作；由于任何原因使局部通风机停止工作时，切断掘进工作面动力设备的电源，防治由于电火花、机械火花引起瓦斯爆炸。（3）瓦斯电闭锁由瓦斯探头、监控系统、断电仪和高压开关构成。瓦斯电闭锁的作用：当瓦斯浓度达到1%时，瓦斯监控器发出报警，当瓦斯浓度达到1.5%时，立即切断绝境工作面的电源并闭锁，以免电火花、机械火花引起瓦斯爆炸。【讲述】1.触电事故（1）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。（2）按照触电时人体的伤害程度分类电击，是指触电电流对人体内部组织的损坏；电伤，是指电流的热效应、化学效应和机械效应对人造成的伤害。2杂散电流杂散电流是指任何不按指定通路而流动的电流。【课堂小结】（3分钟）一、 应知点： 1.煤矿井下电压等级；2.“三专两闭锁”二、 应会点： 触电事故的防范【作 业】（2分钟）一、单选题1从触电危险程度来看，（C）以上是危险电压。A12V B.24V C.36V2当人体通过（A）以上交流电流时，就有触电感觉。A.5mA B.10mA C.15mA3.矿井变电所主变压器至少应有（A）A.2台 B.3台 C.4台4.使用局部通风机的地点，必须实现（A）闭锁A.风电 B.瓦斯电 C.风电、瓦斯电5.采区设备使用（ C ）供电时，必须制定专门的安全措施A.1140V B.660V C.3 300V6.远距离控制线路的额定电压，不超过（ ）A.127V B.36V C.380V【课后分析】1.优点2.缺点十三矿职教中心煤矿井下电气作业新技术、新装备、新工艺课程 教师：孙宾 课题章节矿井供电电网保护授课班级井下电气作业操作资格复训教学目的掌握知识： 掌握矿井供电“三大保护”知识；掌握漏电保护知识；掌握过电流保护知识；掌握“保护接地知识；训练能力： 安全技能培训课时分配（90分钟）组织教学2分钟布置作业2分钟复习旧课5分钟小 结3分钟讲授新课75分钟其 他3分钟重点难点重点：1. 矿井电气保护的任务及电气保护装置的要求；2. 漏电的危害、原因和漏电保护装置；熟练掌握保护接地的保护原理；3. 过电流与电压保护知识；难点： 保护接地教学方法采用讲授法、研讨法、互动教学法与案例教学法教 具多媒体作业布置课后作业参考资料煤矿安全规程【组织教学】（2分钟）检查出勤、装束、精神状态、师生互相问候。调动学员激情、调节课堂气氛。（调整情绪、提起精神）【复习旧课】（5分钟） 大家好，上节课我们讲了矿井供电系统及井下供电安全，供电的四个基本要求是什么？“三转两闭锁”指的是什么？【导入新课】（2分钟） 这节课讲矿井供电电网保护，供电系统的“三大保护指的是什么呢？供电体统对电气设备保护装置的要求有哪些？【讲授新课】（75分钟）【板书】供电“三大保护”1.矿井供电系统对电气保护装置的基本要求：快速性、选择性、灵敏性和可靠性。2.煤矿供电系统的“三大保护”，是指过流、漏电、接地保护。3.井下照明电气应采用具有短路、过载和漏电保护的照明信号综合保护装置配电。4.井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷接地和欠电压释放保护。5.低压电动机的控制设备，应具有短路、过负荷、单项断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。6.井下配电系统的主要保护有漏电、过电流和接地保护。7.井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。【讲述】1. 煤矿安全规程根据井下电气设备的作用、使用电压等级、操作方式与环境、对所采用的保护作出规定：（1）电流保护。包括短路保护、过流（过负荷）保护。（2）漏电保护。包括非选择性、选择性漏电保护。（3）保护接地。包括系统保护接地、局部保护接地。（4）电压保护。包括欠电压保护、过电流保护。（5）单相断线保护。（6）风电、瓦斯电闭锁。（7）综合保护。有电动机综合保护和煤电钻（照明）综合保护等。2.矿井电气保护装置要求：（1）选择性。当供电系统发生故障时，电气保护装置应能有选择地将故障段切除。为了保证电气保护装置的动作有选择性，上级开关保护的动作值应比下级开关的动作值大1.1倍以上，而且要求上级开关的动作时间比下级开关的动作时间长0.50.7s。（2）快速性。一般要求电气保护装置能快速切除故障。在快速动作与选择性相矛盾时，首先满足选择性的要求，例如选择性漏电保护。（3）灵敏性。电气保护装置对其保护范围内的故障和不正常运行状态的反应能力称为灵敏性。井下被保护的变压器、线路等所有电气设备，其过流保护的最低灵敏系数为1.5，后备保护的灵敏系数为1.2.（4）动作可靠性。指线路和电气设备发生故障时，保护装置应能可靠动作，不会出现拒动，也不会出现误动。【板书】漏电保护1.漏电保护方式主要有附加直流电源式、旁路接地式和零序电流方向式。2.井下低压馈电线上馈电线上，必须装有捡漏保护装置或有选择性的漏电保护装置。3.煤矿井下660V电网漏电保护装置的动作电阻值是11K。4.在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选择性漏电继电器。【讲述】1.煤矿安全规程第457条规定：地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。2.在变压器中性点不接地电网中，发生单相接地（直接接地或经过渡阻抗接地）或；两相、三相对地的总绝缘降低到危险值的电气故障叫漏电故障，简称漏电。电网漏电按性质分：集中性漏电：由于电网某处或某点的绝缘损伤而发生的漏电。分散性漏电：由于整个电网或某条线路的对地绝缘电阻降低而发生的漏电。3.漏电的危害：触电伤亡；引起瓦斯、煤尘爆炸；短路和电气火灾。4.漏电的原因（1）运行中的电缆或电气设备受潮或进水，使绝缘电阻下降。（2）电气设备或电缆长期过负荷运行使绝缘老化。（3）电缆与电气设备的连接不符合要求，造成接头松动脱落、碰触金属外壳。（4）橡套电缆的连接装置。5.漏电保护的作用漏电时迅速切断电源，当人体接触带电物体时，迅速切断电源和不间断地监视被保护电网的绝缘状态。【案例】：某矿一机采工作面供电系统发生漏电跳闸。为不影响生产，采区电工私自甩掉漏电保护装置，恢复供电系统的正常运行。后来，在采煤机割煤时突然发生电缆放炮，造成工作面停产。【分析】该事故原因是该矿违反了煤矿安全规程中的相关规定造成的。这些规定具体指：井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。必须用最小两相短路电流检验保护装置的可靠动作系数；低压电动机的控制设备，应具有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置；矿井应按规定对电气设备和电缆进行检测、调整。【板书】过电流保护1.井下常见的过电流故障：三相短路、两相短路、过载和断相。2.短路电流的大小与电缆的长度、电缆的截面、电网电压和变压器的容量有关。3.井下电网可能出现的短路故障有二相短路、三相短路和异相两点接地短路。【讲述】1.过电流：指流过电气设备或电缆的实际电流超过了额定值。2.过电流保护：短路保护、过负荷保护和断相保护。3煤矿安全规程（第455条）规定：井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和钱呀释放保护。3.短路：是指供电线路的相与相之间经导线直接短接，电流不流过负载形成回路。4.短路电流的危害短路电流产生大量的热，烧毁电气设备，引起火灾或瓦斯。短路电流的点动力使故障设备及其他设备遭受机械破坏。短路引起电网电压突然下降，影响电网中其他电气设备正常运行。5.造成电网短路故障的主要原因电气设备或电缆的绝缘受到破坏。如绝缘老化、机械性损伤等。不同相序的两回路电源线并联。检修完毕的线路在送电时没有拆除三相短路接地的临时接地线。带电检修与搬迁电气设备、电气设备防护不当等。6.过负荷：又叫过载，指电气设备和电缆的实际电流超过了该电气设备和电缆的额定电流，并超过允许过负荷时间。7.过负荷的危害：电气设备和线路出现过负荷后，其温度将超过所用绝缘材料的最高允许值，烧毁绝缘。长期过载会扩展成漏电或短路故障。8.断相：指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线。在这种状态运行的电动机叫单相电动机。9.断相故障的原因：熔断器有一相熔断。电缆与电缆、电缆与设备的连接不牢而一相松动脱落，电缆一相芯线断开。电动机定子绕组与接线端子的连接一相松动脱落。【板书】保护接地1.井下保护接地网：主接地极、局部接地极、接地母线、连接导线和接地芯线等。2.主接地极应用耐腐蚀性的钢板制成，其面积不得小于0.75m、厚度不得小于5mm。3.连接主接地极的接地母线，应用截面不小于50mm的铜线连接。连接主接地极的接地极的接地母线采用镀锌铁线时，截面积不小于100mm。连接主接地极的接地母线采用扁钢时，要求厚度不小于4mm、截面积不小于100mm。4.设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6m、厚度不小于3mm的钢板制成。设置在其他就近潮湿处的局部接地极可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成。5.矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。6.新安装的电气设备的接地电阻，投入运行前要进行测量。接地网上任一保护接地的接地电阻值不得超过2。7.每一移动式手持式电气设备至局部接地极之间保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1.0。【讲述】1.第四百八十二条 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。2.保护接地：将电气设备中所有正常时不带电的，但可能带有危险电压（360V以上）的外露金属部分与埋设在地下的接地极用导线连接起来，以降低漏电时金属外外壳等对地产生电压的设施叫保护接地。3.保护接地作用：减少人身接触带电设备时的触电流，确保人身安全，防止设备带电对地泄露电流时产生电火花，起到分流作用，从而避免了引爆煤尘、瓦斯的危险。4.井下保护接地网第四百八十四条 所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。5.保护接地的要求主接地极。第四百八十四条，主接地极应在主、副水仓中各埋设1块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。 在钻孔中敷设的电缆不能与主接地极连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得超过2。 局部接地极。第四百八十五条 下列地点应装设局部接地极： （一）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。 （二）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。 （三）低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。 （四）无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。 （五）连接高压动力电缆的金属连接装置。 局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6m2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。 接地母线和连接导线第四百八十六条 连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50mm2的铜线，或截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的扁钢。 电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁钢。 【课堂小结】（3分钟）一、 应知点： 供电“三大保护”二、 应会点： 漏电、短路、接地故障的识别与防护【作 业】（2分钟）1.井下供电系统的三大保护是什么？2.漏电保护装置的作用是什么？3.短路故障的危害是什么？【课后分析】1.优点2.缺点十三矿职教中心煤矿井下电气作业新技术、新装备、新工艺课程 教师：孙宾 课题章节矿用电缆及其连接装置授课班级井下电气作业操作资格复训教学目的掌握知识：掌握井下电缆的的正确选用；掌握电缆芯线的选用训练能力：安全技能训练课时分配（90分钟）组织教学2分钟布置作业2分钟复习旧课5分钟小 结3分钟讲授新课75分钟其 他3分钟重点难点重点： 难点： 教学方法讲授法教 具多媒体作业布置课后作业参考资料煤矿安全规程【组织教学】（2分钟）检查出勤、装束、精神状态、师生互相问候。调动学员激情、调节课堂气氛。（调整情绪、提起精神）【复习旧课】（5分钟） 【导入新课】（2分钟） 【讲授新课】（75分钟）【板书】井下电缆的选用1.井下使用的像套电缆必须采用阻燃电缆。2.井下电缆严禁采用铝包电缆。3.主芯线截面为35mm的矿用橡套电缆，长时允许负荷电流为138A。【讲述】1.矿用电缆分为铠装电缆、橡套电缆和塑料电缆。2.铠装电缆铠装电缆的结构：铜或铝导电芯线；相间浸渍绝缘；浸渍麻填料；统包浸渍纸绝缘；铅包层内护套；涂沥青纸防腐带；内黄麻保护层；钢丝或钢带铠装3.橡套电缆普通橡套电缆矿用屏蔽电缆的结构：屏蔽材料垫芯、外护套、主芯线、绝缘层、屏蔽层、地线屏蔽橡套电缆4.塑料电缆5.矿用电缆的选择（1）必须选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃器，严禁采用铝包电缆。（2）电缆实际敷设地点的水平差应与电缆的允许敷设水平差相适应。（3）用于移动式和手持式电气设备的电缆芯线的电阻值、作保护接地用的电缆芯线的电阻值，都不得超过1；其他电气设备用的电缆、作保护接地用的电缆芯线的电阻值，不得超过2。【课堂小结】（3分钟）三、 应知点： 矿用电缆分类及结构四、 应会点： 矿用电缆的识别【作 业】（2分钟） 【课后分析】1.优点2.缺点十三矿职教中心煤矿井下电气作业新技术、新装备、新工艺课程 教师：孙宾 课题章节矿用电气设备授课班级井下电气作业操作资格复训教学目的掌握知识：掌握矿井防爆电气设备的选用；掌握隔爆型设备知识；掌握防爆电气设备安全规定；掌握失爆的知识；掌握掌握电磁启动器知识；掌握煤电钻综合保护装置知识； 训练能力：安全技能训练课时分配（90分钟）组织教学2分钟布置作业2分钟复习旧课5分钟小 结3分钟讲授新课75分钟其 他3分钟重点难点重点： 防爆电气设备的使用及安全规定难点： 矿用电气设备的维护教学方法讲授法教 具多媒体作业布置教材试题 课后分析参考资料煤矿安全规程【组织教学】（2分钟）检查出勤、装束、精神状态、师生互相问候。调动学员激情、调节课堂气氛。（调整情绪、提起精神）【复习旧课】（5分钟） 【导入新课】（2分钟）【板书】矿井防爆电气设备1.矿用防爆型电气设备的防爆标志“Ex”.2.井下防爆型的通信、信号和控制装置，应优先采用本质安全型。3.防爆型电气设备入井前，应检查其煤矿矿用产品安全标志、产品合格证及安全性能，取得合格证后，方准入井。4.电气设备的额定电压为660V时，其电气间隙应大于10mm。井下机电设备硐室内，各种设备相互之间应留有0.8m以上的距离。【讲述】矿用防爆电气设备序号型式名称型式标志序号型式名称型式标志1隔爆型d6充沙型q2增安