煤矿电工培训教学文案

1、教案电气设备检修工电气设备检修工授课计划一、学员基本情况培训学员年龄在20至40岁之间，掌握安全规程知识，学员基本属于初高中文化，熟悉煤矿井下安全操作技能。二、教学目的和要求；通过本课程的学习，使学员了解机电安全知识；掌握开关的结构原理；熟练掌握电气设备检修工的安全操作及日常维护内容。三、授课时间及具体安排序号1 .授课章节及内容总课时70时数授课时间2010年2月2 第一节概述；电工基础知识12课时3 第二节煤矿电气三大保护的作用18课时4 .第三节电气设备检修工安全操作14课时5 .第四节电气开关的结构原理12课时6 .第五节电气开关检修标准14课时四、搞好本课程教学的具体措施，授课时，根

2、据学员的职责、岗位、文化程度和已有知识等方面的差异，采用“因人施教”的方法。对理论、实践、深度区别把握，使学员认识到本课程的针对性、指导性、操作性和可行性。五教具和教学手段使用说明采用讲授法、研讨法、互动教学法与案例教学法，通过违章事故教学影片让学员深刻掌握预防违章事故的重要性。电气设备检修工教案安全操作资格培训班授课日期：2010年2月教学目的：通过本课程的学习，使学员了解机电安全知识；熟悉电气设备检修工的开关结构原理；熟练掌握电气设备检修工的安全操作及有关安全规定内容。熟练掌握电气设备检修工伤人事故的原因及预防措施。教学重点，难点：1. 电气设备检修工的安全操作及维护是重点；2. 伤人事故

3、及其预防是本章的难点课程类型：专业课主要教学方法：采用讲授法、研讨法、互动教学法与案例教学法教具：多媒体下面导入电气设备检修工课程第一章煤矿安全一、煤矿井下电气事故防治；电工基础知识（一）煤矿井下的特殊工作条件1 、井下巷道、石门、峒室和采掘工作面的空间狭窄，设备摆放拥挤、杂乱。2 、由于顶板压力的作用及采煤的影响，常有掉矸及片帮现象，所以电气设备易受砸、碰、压。3、井下顶板有滴水及淋水现象，空气比较潮湿，电气设备容易受潮。4、井下有瓦斯和煤尘，在一定条件下可以燃烧和爆炸。5、井下机电设备工作繁重，起动频繁，负载变化较大，设备容易过载。基于上述原因，矿用电气设备应具有多种特点：电气防爆；防护性

4、能好；电网电压波动适应能力强；过载能力强；保护功能强；可靠性高；才能确保矿井机电设备的安全运行。（二）电气事故的原因及危害1、触电人触及带电体或接近高压带电体，都可以造成触电事故，根据伤害的性质分为电击和电伤两种。电击是指电流通过人体，造成人体内部器官损坏，而导致残废和死亡。电伤是指电弧对人体表面造成的烧伤。在触电死亡事故中，大多数是电击死亡事故。触电对人身的危害由下列因素决定：（1）电流的大小触电电流决定于加在人身上的电压和人体电阻的大小（井下人体电阻通常按1000欧计算)，经验证明：3050mA电流长时间通过人体，人就会有生命危险。100mA工频电流足以致人死命。(2)触电时间的长短人体电

5、阻随电流作用时间的长短而变化，时间越长，人体组织破坏越厉害；人体电阻越低，电流就越大，对生命的危险性就越大。我国规定，通过人身电流与时间乘积的安全值为30mAs。(3)电流通过人身的途径通过心脏、呼吸器官和中枢神经的触电危险性较大，特别是通过心脏的触电危险性最大，几十毫安的电流就会引起心室颤动，使心脏停止工作，导致死亡。一般地讲，从手到手或从手到脚的触电电流途径是危险的电流途径。(4)电流的种类和频率交流电比直流电危害性大，工频比低频或高频危害性大。(5)电压高低电压越高越危险，电压低于36V时，一般没有危险。所以我国规定安全电压为36V。(6)人的精神状态和健康状态的好坏对触电后果也有影响当

6、人身疲劳、注意力不集中或酗酒以后，反应迟钝，触电后不能及时脱开带电体。具有心脏病、精神病的人触电后所受到的伤害要大于正常人。(二)、电网漏电煤矿井下低压电网，由于电气设备和电缆绝缘老化，受潮或绝缘被击穿，使电网对地绝缘电阻显著下降或导电部分直接接地而造成漏电，前者称为分散性漏电，后者称为集中性漏电。井下电网漏电时，将导致以下危险。(1)人身触电当电气设备因绝缘损坏而使外壳带电时，若人体接触此外壳，将导致触电事故，使人身安全受到威胁。(2)瓦斯煤尘爆炸图1-1当电气设备（电动机、开关等）一相（如上图C相）因绝缘损坏而碰壳时，漏电电流将经外壳入地，并经电网其它两相对地绝缘电阻ra和rb回到电源。如

7、果此时一旦断开漏电电路（如设备外壳离地），将在断开处（如图中A点）产生火花，若此火花具有足够能量，就可以引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸。（3）电雷管超前引爆电网漏电电流在其通过的路径上将产生电位差、漏电流越大、电位差越大。若电雷管两端引爆线不慎与漏电电路上具有一定电位差的两点相接触，则可能引起电雷管超前引爆的严重事故。（4）燃烧电气设备不足以使短路保护装置动作的漏电电流，如果长时间通过绝缘损坏处，会使可燃烧物质（如橡套电缆护套等）燃烧，甚至烧毁电气设备。3、短路与过载线路或电气设备中相与相、相与地之间短接起来的现象叫短路。煤矿井下由于潮湿等原因，电气设备或电缆绝缘易遭破坏，短路故障极易发生。由于短路

8、电流大（通常可达正常电流的几倍，甚至几十倍），可能产生很大的机械应力使电气设备损坏，短路电流如不及时切除，可使电缆起火，引起井下火灾；短路电流产生的电弧还可能点燃瓦斯或煤尘；此外短路故障还会使供电电压下降，影响电网其它设备的正常工作。所谓过载：是指电动机不仅负荷电流超过了允许值，而且过载的时间也超过了允许值。煤矿井下设备由于频繁起动，超载运行以及压降大等原因，很容易造成电动机的过载故障。电动机过载后，绕组电流密度大大增加，发热量急剧升高，当温升超过绝缘材料所允许的限度，在一定时间内就将导致绕组烧毁而损坏电动机。由于电动机绝缘烧毁，还会造成单相漏电，两相或三相短路。如不迅速排除故障，还可能引起重

9、大事故。为此，对井下电气事故采取的防治措施有：(1)井下变压器以及向井下供电的变压器或发电机中性点禁止接地。(2)井下电网进行保护接地。(3)井下电网装设漏电保护装置。(4)井下低压电网装设过流保护装置。(三)、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1、变压器中性点直接接地的危害什么是中性点：发电机、变压器和电动机的三相绕组按星形连接的公共点就叫中性点。井下配电变压器中性点直接接地的危害主要有三个方面：一是由于井下供电电缆的敷设受井巷条件限制，一般高度均较低，人体可以直接触摸，一旦发生人体触电时，其触电电流相对于中性点不接地系统来讲大许多倍，对

10、人员生命构成威胁；二是单相接地时形成单相短路，单相短路的电流很大，可引起变压器、供电设备及线路损坏事故或爆炸着火事故，同时接地点产生很大的电弧，有可能引起瓦斯煤尘爆炸；三是接地点的高电位、大地中的大电流有可能引发电雷管超前引爆。这些事故的后果都是极为严重的。如图1-2所示，当人体触及一相带电体时，跨接于人体的是电源的相电压，受井下潮湿空气影响，人身电阻按1000Q计算。按欧姆定律计算，当电源电压为127V时,流经人体的电流为73mA;当电源电压为380V时，流经人体的电流为220mA;而当电源电压为600V时，流经人体的电流则高达380Ma。此时电流路径为：电源2相一人身一大地一接地体-电源中

11、性点。研究资料表明，当人体通过5mA电流时，就有触电感觉；通过30mA电流时，就有危险；通过50mA可以致死；通过100mA绝对致死。中性点直接接地时，即使是127V电路，通过人体的电流也高达73mA,足以致人于死亡。在设计漏电保护时,假定人身电阻为1000Q,通过人体的触电电流以不超过30mA为安全电流。单相接地如图1-3所示，此时的电流路径为：电源a相一大地-接地体-电源中性点。显然，这时的电流未经阻抗而直接流回电源，形成了单相短路。如图1-4所示：小小rc分别为电缆三相芯线的绝缘电阻，Ca、Cb、Cc为三相芯线的对地电容。则人身的触电电流所通过的路径为：电源a相一人身一大地-b相与c相绝

12、缘及对地电容b相与c相芯线-电源中性点。设电网每相绝缘电阻在380V时为90000Q,660V时为150000Q（实际上常为兆欧级），而人身电阻仍在1000Q,通过计算，其通过人身触电电流均为7mA。可见,在中性点不直接接地时，通过人体的电流是安全的。因此，煤矿安全规程明确规定：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机直接向井下供电。但是，在某些情况下，由于电路的对地分布电容不容忽视，存在电容电流分量，通过人身的电流要大的多。目前普遍采用在漏电继电器中加零序电抗线圈来补偿对地电容电流。并且，当电网一相接地时，往往不易发觉，由于这时三相电源电压明显对称，故不影响

13、电气设备的运行。如果没有漏电指示与漏电继电器，一相接地可能长期存在。在此情况下如果人体解及另一相带电导体。则人身跨接于电网线电压，这时通过人身的解电电流，较之变压器中性点绝缘的供电系统还要大心倍，这是非常危险的。二、煤矿电气三大保护的作用漏电、过流、接地保护统称三大保护。（一）、接地保护1、保护接地的作用原理运行中的井下电气设备可能由于内部绝缘损坏，而使其金属外壳（如电动机、开关、变压器等）以及与电气设备所接触的其他金属物上出现危险的对地电压。人体接触后，就可能发生触电危险。这种情况下最可靠的方法就是装设保护接地。所谓保护接地，就是用导体把电气设备中所有正常不带电的外露金属部分（电动机、变压器

14、等电器的外壳，配电装置金属构件，电缆接线盒等）和埋在地下的接地极连接起来。因为装设了保护接地装置，带电导体碰壳处的接地电流的大部分经接地装置流入大地。即使设备外壳与大地接触不良而产生火花，由于接地装置的分流作用，使电火花能量大大减小，从而减少了引爆瓦斯、煤尘的危险。由于有了保护接地，就可将由于绝缘损坏而使电气设备外壳所带的对地电压降到安全数值，当人体接触这些外壳时，不致发生触电危险，从而保护人身安全。保护接地是将设备上的故障电压限制在安全范围内的一种安全措施。保护接地原理图，如图所示图1-5（a）没有保护接地在煤矿不接地低压系统中，如图1-5（a）没有保护接地时，当一相碰壳时，接地电流Ir通过

15、人体入地，再经其它两相对地绝缘电阻形成回路，若忽略电网对地电容，此电流可由下式求出3Ur3RrR式中：U电网相电压，（V）;Rr人体电阻，（Q）；R一电网每相对地的绝缘电阻，（Q）。经分析可见，当电网绝缘电阻较低时，则通过人身电流将达到危险值。同时，产生的漏电电流还可能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸。图1-5（b）有保护接地在这种情况下，若采用如图15（b）所示保护的措施，在电气设备绝缘损坏而使一相带相带电体碰壳时，当人接触外壳，电流将通过人身电阻与接地接装置的接地电阻并联电路入池，再通过其它两相对绝缘电阻回到电源。由于接地电阻的分流作用,通过人身的电流就大大减少。如下试，通过人身的电流为：式中：I

16、d通过保护接地极的接地电流，（A）;Rd保护接地极的接地电阻，（Q）可见，接地电阻Rd愈小则通过人身的电流Ir也愈小，电流大部分由接地极入地。所以，只要适当控制Rd的大小，就可使通过人身的电流小到安全值以内。在不接地电网中，单相接地电流主要取决于电网的特性，如电压的高低，范围的大小，敷设的方式以及绝缘质量等。由于绝缘电阻一般比较大，单相接地电流都比较小，使得有可能通过保护接地把漏电设备对地电压限制在安全范围之内（36V）。采用保护接地后，只要将接地电阻限制在规定范围内就可使流动人体电流不超过安全极限电流（30mA）,达到预防人体触电的问题。止匕外，装设保护接地后，当电气设备外壳带电时，接地电流

17、也大部分经过保护接地装置而入地，只有很少一部分漏电电流经电器外壳接地，当外壳与地因接触不良而出现裸露的电火花时，电火花的能量大为减弱，减少了引起瓦斯、煤尘爆炸的可能性。因此，煤矿安全规程规定：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、构件等都必须有保护接地。1979年10月19日，某矿井下一电工，受命给原来故障局扇电缆接线，安装好后送电，发现局扇不转，电工向前检查局扇，当手触及到局扇时，电工倒地身亡。这是一起在没有接地保护的情况下，因一相接触及外壳带电，人员触及带电设备外壳而造成的触电伤亡的事故。检查原因发现：在前一个班电工处理该处的局扇不转故障时，发现一根火线芯线断

18、线，当即将断的芯线解开，拆下电缆做地线的芯线顶替断的芯线向局扇供电。送电后局扇仍不转，经检查发现局扇电源接线柱一相开焊，当即将局扇侧电缆拉线拆下，电缆留在原位，待更换新局扇。下一个班电工在连接新换来的局扇的电源时，按正常的接线方式接上了电源，送电后因前一个班电缆芯线换位的结果，等一根火线接到局扇的接地接线柱上，故局扇外壳带电，人碰触局扇外壳时，人体通过的接地电流显然已超过危险限度，造成触电伤亡事故。（二）保护接地网1、井下保护接地网的作用（1）多个接地体并联后，总接地电阻为单个接地电阻的并联值，且小于任一个接地电阻，而通过人身的电流与保护接地电阻成正比。保护接地电阻愈小，分流作用愈大，通过人身

19、电流愈小，这样多个接地体并联后，可使保护接地的作用更好。同样，若局部接地极失效，附近电气设备外壳带电，由于设备外壳与接地网连接，能起到保护和用。（2）当漏电保护发生故障时，一台设备一相接地，而另一台设备另一相又接地故障时，系统便形成两相接地短路。若电网没有保护接地网，两相知路便通过两个局部接地极流通，由于局部接地电阻较大（几欧或几十欧），接地短路电流较小，不能使保护接地动作。如果电网已组成了保护接地网，两相接地短路通过接地母线（干线）形成回路，此时，短路电流足以使短路保护装置动作，不致使事故进一步扩大。2、井下保护接地网的构造井下保护接地网主要由主接地极、局部接地极，接地母线、辅助接地母线，接

20、地导线和连接导线，接地支线等几个部分组成。根据煤矿安全规程规定，从接地网上任一局部接地极测得的接地电阻，不应超过2欧姆。每一移动式电气设备和总接地网或局部接地极之间的接地电阻不得超过1 欧姆。（2） 、煤矿井下漏电保护1、井下电网装设漏电保护的种种缘由。从前面所述，我们已经知道电网漏电的几点危害。（1）、电网漏电可能引起电火灾，瓦斯煤尘爆炸及电雷管提前爆炸等重大事故。此外人体接触带电导体时，也会造成触电事故。尽管井下采用了电网中性点绝缘的供电系统，采取了保护接地措施，但仍不能避免以上事故发生。（2）、井下电网采用了中性点绝缘的供电系统，从防止人身触电，减少瓦斯，煤尘爆炸的可能性，中性点绝缘供电

21、系统提高了安全程度，但仍存在以下缺点，若电网对地绝缘电阻下降过大，当人体触电时通过人体电流将达到危险值；当电网一相接地时，常常不易发现，这将对人身触电及煤尘瓦斯爆炸造成更大危险。3、采取保护接地措施，可以进一步提高井下电网安全程度，但是当保护接地不完善，安装不合要求，或当保护接地装置被损坏时，同样起不到保护作用。此外当人体直接接触带电体时，保护接地是保护不到的。4、随着机械化水平的不断提高，电网总长度增加了，由于电网对地电容的影响，使触电时通过人体的电流增加了。也使电网单相接地时入地电流增加了，这都增加了人身触电及瓦斯、煤尘爆炸的危险性。为防止人身触电和由于漏电所造成的种种危害，井下电网除正确

22、选用电气设备，采用中性点绝缘的供电系统和采取保护接地措施外，还须装设漏电保护装置。并按要求装在低压电网的电源端。2、漏电保护的作用（ 1） 、对电网对地绝缘电阻进行连续监视，当电网对地绝缘电阻低于安全值时，切断电源，减少人身触电及瓦斯、煤尘爆炸的危险性。同时，可进行预防性检修。（ 2） 、当电网发生漏电或人身触电时，能在允许的时间内迅速将总馈电开关自动切断，保护人身安全，避免瓦斯、煤尘爆炸事故发生。（ 3） 、漏电保护装置还能对电网对地电容电流进行补偿，减少漏电时的漏电电流。煤矿井下规定的人身触电电流为30mA。因此，如果电网绝缘电阻值下降使人身触电电流达到30mA，漏电继电器应动作。对电容电

23、流的补偿，可以在电网的人工中性点与大地间人为增设感性支路。因为电容电流超前电压90，电感电流滞后电压90，适当调整电感量，使电感电流与电容电流相抵消，可使人身触电流下降。（4）漏电保护装置的方式及分类矿井电气设备的漏电保护从原理上有以下3种：A、附加直流电源B、零序电压C、零序电流法方向型从保护方式来分类分为：漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。其中低压选择性漏电保护从50年代末期开始研究到86年起经历了几次较大的发展，现在产品很成熟，先安全规程第457条规定，“井下低压馈电线上，必须装设捡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”。对三专供电系统供电规程第128条规定：

24、低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或与采煤工作面分开供电。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应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；也可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电。（3） 、煤矿井下低压电网过电流保护在电网里无论是发生短路或是过载事故，都将使电气设备或电缆发热超过允许限度，从而引起绝缘损坏，甚至引起井下火灾及瓦斯煤尘燃烧或爆炸。为此，在煤矿井下低压电网上还必须装设过电流保护装置。当井下低压电网上发生短路或过载故障时，过流保护装置就会动作，迅速而可靠地切断故障，避免造成各种严重

25、后果。煤矿井下低压电网上常用的过流保护装置有：熔断器、热线电器、限流热继电器等。过流保护装置的整定计算：对过流保护装置，我们要求满足以下技术要求：即选择性好，可靠性强，动作迅1、熔断器熔体额定电流的选择（1）、保护电缆支线时这时熔体额定电流按下式选择:IQe1.82.5式中：Ir一熔体额定电流，（A）;iQe一电动机额定起动电流，（A）,47Ie;1.82.5一当电动机起动时，保护熔体不熔化系数。（2）、保护电缆干线时Ie1.8 2.5IQe式中：IQe一所保护干线中最大容量电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动的工作机械，若其总功率大于最大容量电动机时，则为这台电动机额定起动电流之和

26、，（A）；Ie其余电动机额定电流之和，（A）。（3）、按以上两式选出的熔体，都要用其所保护范围内最小短路电流（即保护范围最远点的两相短路电流）来验算其灵敏度，而且必须满足下式If4 7式中：（2）1d一保护范围内最远点两相短路电流，（A）;4-7保证熔体在短路时及时熔断的系数。2、电磁式过流保护装置整定值的选择过流继电器整定值的选择也可分为以下两种情况:（1）、保护电缆支线时IzWIQe式中：Iz一过流继电器脱扣装置整定值，（A）。（2）、保护电缆干线Iz=IQe+KxEleKx需用系数，取0.51。（3）、校验灵敏度If1.51.5保护装置的可靠动作系数。3、热继电器的整定计算保护单台电动机

27、：Iz=Ie保护多台电动机：lz=le4、电子过流保护器的整定计算Iz0.3D（不小于4毫米），AA0.7D（不小于10毫米）。D吨缆公称外径1除0.7D（不小于10）Od（不小于4）A0.7D（不小于10）B0.3D（不小于4）d=电缆公称B0.3D（不小于4）D=n个小d孔外接圆直径外径0.5（4）密封圈的单孔内穿进多根根电缆的；（5）将密封圈割开套在电缆上级的，或大密封圈内套一小密封圈的；（6）密封圈部分破损，而未破损部分已不符合GB3836.1-83图6（或图7）的规定的；（密封圈外园和内径不允许刀削，必在时可用锉刀凿成园形）（7）密封圈硬度不满足邵尔氏硬度45-55度要求，老化、失去

28、弹性、变质、出现明显裂缝和变形，以及有效尺寸配合间隙达不到要求起不到密封作用的；（ 8）密封圈没有关完全套在电缆护套上的；电缆护套伸进接线室器壁长度不答合规定的（规定为5-15mm）；（ 9）密封圈与电缆护套之间有其它包扎物的；（ 10）引入装置的压缩作量不能满足时，可加设距离补偿件。补偿件可用一个厚金属垫圈或橡胶密封圈的切片，切片的内、外应与密封圈等同，其剖在应平整。为便于切片套入电缆，可开斜切口。放置方向金属垫圈应在最外边。不符合此要求的为失爆。（ 11）不用的进线咀缺密封圈或挡板的；挡板外径（0）比进线咀内径差（W大于2mm勺；挡板绝对厚度小于2毫米的（根据冶金部部颁标准YB-176-6

29、3公称厚度为2毫米，厚度允许偏差为0.18毫米）；挡板外表不光滑、有无毛刺的；高压防爆开产挡板表面粗糙度低于6.3的；（ 12）挡板放在密封圈里边的；压盘式进线咀或螺母式进线咀金属垫圈放在挡板与密封圈之间的；（ 13）进线咀压紧后，没有余量或线咀内缘压不紧密封圈，工密封圈端面与器壁接触不严，或密封圈、挡板、金属垫圈能活动的；（ 14）压盘式进线咀缺压紧螺栓或压紧螺栓未上紧的；压板压不到电缆又不用压皮百使电缆摇动的；对于大电缆若压板能压到电缆，且电缆不松动的可不放压皮，但压扁电缆不得超过电缆直径的10%。（ 15）压盘式进线咀因乱扣、锈蚀等原因紧不到位的；压盘用一只手摇动时有明显松动的；有压线板

30、不用的（压紧螺母式引入装置有压线板的适应于公标外径不大于30mm勺电缆，无压线板的适用于公称外径不大于20mm勺电缆，但4mm勺电缆除外）；引入装置旋紧（或压紧）后应留有3mmz上的压缩余量。如无余量且胶圈未被压昆或压紧螺母式引入装置的压紧螺母可用一只手顺时针旋进半圈以上的；或旋入有效扣数小于3扣的；（ 16）使用的压紧螺母式进线咀在螺母与密封圈之间缺少金属垫圈的；（未进线的压紧螺母式进线咀螺母与挡板之间不设金属垫圈。使用压盘子进线咀如使用带同心发槽的密封圈时如图6，应国设金属垫圈；使用如图7密封圈时，须在其两侧加设金属垫圈，金属垫圈孔径取密封圈同心槽的中心尺寸。用大电缆时可不用金属垫圈。）（ 17）电费在进线咀处能轻易来回抽动的；电缆紧固程度的判别方法；在进线咀紧固的情况下，顺着电缆进线方向用3个手指不能将电缆推进接线室为合格。（ 18）高压铠装电缆终端接线盒没有灌绝缘胶的；绝缘胶没有灌到电缆终端分叉口以上的；绝缘胶裂纹，能相对活动的；（ 19）备用的高压接线盒缺挡板中挡板不合格的。（ 20）粗电缆穿不进器壁允许将