贵州大学2011级矿山电工学考试要点

贵州大学2011 级矿山电工学考试复习要点
电力系统：有各种不同电压等级的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，叫电力系统，即电能的生产—变换—传输—分配和使用
电力网：在电力系统中，变电所和各种不同电压的电力线路组成的网，叫电力网。

额定电压：是指能使发电机、变压器和电气设备等正常运行且具有最佳技术性能和经济效益时的电压。

额定电压等级：标准电压等级是根据国民经济发展的需要，技术经济上的合理性以及所有电气设备的制造水平等一系列因素，经全面分析、研究制定的。

它可使电气设备的生产实现标准化及系列化，有利于电网的建设和运行。

电力负荷对供电的基本要求：
1、保证供电的安全性；
2、保证供电的可靠性；
3、保证电能的良好质量；
4、保证供电的技术经济合理。

矿井电力负荷分级：电力负荷对供电的可靠性要求是决定电力系统规划、设计、运行
的主要依据，分为三级：
1、一级负荷凡因突然中断供电，将造成生命危害，导致重大设备破坏且难修复，打乱复杂的生产过程并使大量产品报废，给国民经济造成重大损失者，均属一级负荷。

2、二级负荷凡因突然中断供电，将造成大量减产，产生大量废品，大量原材料报废，使工业企业内部交通停顿的，均属二级负荷。

3、三级负荷凡因中断供电不会在经济上或其它方面造成较大影响者为三级负荷。

煤矿企业对接线方式的基本要求：
1、供电可靠
2、操作方便
3、经济合理供电电源系统接线按电路拓扑结构可分为三种放射式、干线式、环式。

变电所一次主结线是指变电所主变压器一次侧到供电电源进线之间的结线方式，有以下两种（1）线路——变压器组结线（2）桥式结线有两回电源进线和两台变压器的采用桥式结线。

根据跨接桥横联位置的不同桥式结线可分为“内桥式”、“外桥式”和“全桥式” 三类
变电所二次母线结线是指变电所主变电器二次侧的配线结线方式，主要有单母线不分段结线和单母线分段结线两种。

矿井供电系统的选择，取决与矿区范围、煤层倾角、埋藏深度、设计年产量、开采方式、涌水量大小及机械化程度等因素。

典型的矿井供电系统主要有深井、浅井和平洞三种形式。

1、深井供电系统对于开采煤层较深它的模式为：地面变电所—井下中央变
电所—采区变电所（移动变电站）—工作面配电点。

2、浅井供电系统煤层埋藏较浅，电力负荷较小，可通过井
筒或钻孔将电能送入井下，为浅井供电系统。

浅井供电主要有以下三种方式：（1）高压不下井（2）井底
车场高压供电（3）井下均为高压供电
煤矿供电系统是由各类地面变电所，井下的中央变电所，采区变电所，移动变电站，配电点和相应的供电设备及供电线路组成的
地面变电所是全矿供电的总枢纽，担负受电、变电、配电的任务。

井下中央变电所是井下供电的枢纽，担负着向井下供电的重要任务。

采区变电所接受中央变电所的高压电能，变换电压，配出高低压电能。

综采工作面配电综合机械化采煤工作面，单机容量和设备容量都很大，回采速度又快，若仍采用固定变电所供电，既不经济，又不以保证电压质量，因此，必须采用移动变电站供电，以缩短低压供电距离，使高压深入负荷中心，将综采工作面供电电压提高到1140V，以利于保证供电的经济性和供电质量。

工作面配电点工作面电器设备多，距离较远，方便工作面配电点电气设备的停送电，为了便于操作工作面的动力设备，控制开关、启动，这些设备的放置点即为工作面配电点。

矿山负荷计算主要包括以下三方面：（1）求计需用负荷（2）求尖峰电流（3）求平均负荷
功率因数：在交流电路中，有功功率与视在功率的比值称为功率因数，用cos e表示。

功率因数过低的危害：（1）
提高用电设备本身的功率因数的措施：（1）尽量使用鼠笼式异步电机。

（2）避免电机与变压器的轻载运行。

（3）对不需调速的大型设备，尽量采用同步电动机。

（4）绕线式异步电动机同步化运行。

（5）尽量采用高压电动机。

人工补偿提高功率因数的方法：（1）并联移相电容器组。

（2）采用同步调相机。

（3）采用可控硅静止无功补偿器。

（4）采用进相机改善功率因数。

无功补偿方式：高压集中补偿、低压成组补偿和分散就地补
漏电流：泛指用电负荷工作电流以外的电流。

漏电故障电流：一般指的是流经漏电故障点的电流
漏电故障：一般指的是电网某相或两相的绝缘损坏、破裂或人身触
电等。

漏电故障电流带来的危险：（1）增加人身触电伤亡的可能（2）引燃或引爆瓦斯和煤尘（3）烧损电气设备（4）引起电雷管的先期爆炸。

短路：是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接。

产生短路的主要原因：是电气设备载流部分绝缘损坏。

绝缘损坏是由内绝缘老化、过电压、机械损伤等造成的。

三相三线制短路类型：三相短路两相短路两相对地单项
对地
在供电系统中发生单相短路的可能性最大；般三相短路的短路电
流最大；两相短路的电流最小
对于无限大容量高压电网的短路计算，有以下基本假设：
（1）忽略短路点的过度电阻，按金属性短路对待。

（2）发生短路时点烟电压
保持不变，即短路容量无限大，按电压源处理。

（3）短路前电网参数三相对称，并且短路时电路中各元件的参数不变。

（4）在高压电网的短路
电流计算中，由于电路的电抗远大于电阻，为简化计算，忽略短路回路中各元件的电阻。

井下电网的漏电保护、过流保护、和保护接地是煤矿井下电网的三大保护。

继电保护装置的基本任务是：（1）发生故障时应自动地、迅速地借助短路器将故障部分从供电系统中切除，以减轻故障的危害、防止事故蔓延。

（2）当设备出现不正常运行状态时，根据运行维护条件确定保护是作用于信号还是跳闸。

继电保护是由：测量部分、逻辑部分、执行部分组成的。

继电保护的四个性质（基本要求）：快速性、可靠性、选择性、灵敏性。

过电流：凡是流过电器设备和线路的电流，如果超过其额定值或允许值，都叫过电流。

JDB电子保护装置：由直流稳压电源、电压形成电路、过负荷保护电路、短路保护电路、断相保护电路、以及执行继电器电路等部分组成，其具有过负荷、短路、断相、和漏电闭锁等功能。

煤电钻的工作原理：整个综合装置的电路由主回路、主控制回路、直流稳压电源、启动控制电路、漏电保护电路、短路保护电路、过负荷保护电路及实验电路等组成。

漏电保护的主要目的：是通过切断电源的操作来防止人身触电伤亡和漏电电流引起瓦斯煤尘爆炸。

漏电保护和过流保护一样四个基本要求：快速性、可靠性、选
择性、灵敏性。

漏电保护的方式有：（1）附加电源直流检测式漏电保护、（2）利用三个整流管的漏电保护、（3）零序电压式漏电保护、（4）零序电流式漏电保护、（5）零序功率方向式漏电保护、（6）旁路接地式漏电保护。

附加直流电源检测式漏电保护的工作原理：电网若发生漏电故
障，最容易检测到的是电网各相对地绝缘电阻的下降，可以设想，在三相电网中附加一个独立的直流电源，使之作用于三相电网与大地之间。

这样，在三相对地的绝缘电阻上将有一直流电流通过，该电流大小的变化就直接的反应了电网对地绝缘电阻的变化。

有效的检测和利用该电流就可以构成附加电源直流检测式的漏电保护。

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选择性漏电保护装置是指保护装置动作时仅将发生漏电故障线路的电源切断，保证系统其余部分正常工作。

供电系统漏电保护的选择性包含两层含义：一是上下级的纵向选择性、二是同一级各配出线路之间的横向选择性、
煤矿井下采区供电系统一般分为三级: 即总馈电开关、分支馈电开关和配电点的磁力启动器
选择性漏电保护一般可分为三级和两级两种：三级选择性漏电保护系统是指在供电系统的三级上都装设有选择性漏电保护装置、两级选择性漏电保护系统是
指在供电系统的三级中的两级装设有选择性漏电保护装置。

保护接地：就是用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的外漏金属部分和埋在地下的接地极连接起来。

它是预防人身触电的一项极其重要的措施。

对矿井接地系统的总接地电阻，一般不得超过 2 欧姆。

电弧：电弧是一种气体放电现象。

特点：（1）能量集中，温度高（2）电弧是一束游离的气体、质轻、易变性（3）电弧一旦产生，只需很低电压即可维持其继续燃烧而不会熄灭。

开关触头在分段电流时会产生电弧，根本的原因在于触头的本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子。

矿井瓦斯、煤尘爆炸所需具备的条件：（1）瓦斯、煤尘浓度在爆炸浓度范围之内，（2）存在足够高温的点火源。

矿用电器设备分为矿用一般型电器设备和矿用隔爆型电气设备。

矿用隔爆型电气设备要求有耐爆性和隔爆性能
隔爆外壳的隔爆性能主要靠：隔爆面长度、间隙厚度和隔爆面光
洁度等参数来保证。

即: 隔爆三要素
本质安全型设备：在规定的实验条件下，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设备。

高压开关电器：在电力系统中，将能接通、断开或转换高压电路
的电器。

高压开关电器有：熔断器、隔离开关、负荷开关和断路器 4 类高压断路器按其采用的灭弧介质分为：油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、压缩空气
断路器、磁吹断路器等。

六氟化硫断路器，是利用SF6 气体做灭弧和绝缘介质的一种断路器。

优点：断流能力强，灭弧速度快，电绝缘性能好，检修周期长，适于频繁操作，而且没有燃烧爆炸危险，广泛用在封闭式组合配电装置中。

高压真空断路器：是利用“真空”灭弧的一种断路器，其触头装在真空灭弧室内。

特点：具有体积小、重量轻、动作快、使用寿命长、安全可靠和便于维护检修等优点。

应用于频繁操作和安全要求较高的场所。

高压开关柜: 是以高压开关为主，按一定的接线方案、控制对象及主要电器元件的特点，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。

它主要用于配电系统，
作为接受与分配电能或直接启动大型电动机用。

高压开关柜由母线、高压开关、电流及电压互感器、计量仪表和保护装置、信号及操动机构等组成。

1）力效应与动稳定校验
供电系统中的电气设备和载流导体，当电流流过时相互间存在作用力，即一相电流所产生的磁场对其它相电流的作用力，称为电
动力。

正常时因负载电流不大，所以电动力很小。

当系统某处发生短路时，特别是流过冲击电流的瞬间，产生的电动力最大，可能导致导体永久变形或设备破坏。

所以，要求电气设备和载流导线必须具有足够的承受短路电动力的能力，即动稳定性。

需要进行此项校验的电气设备有：断路器、负荷开关、电抗
器、电流互感器、母线、支柱绝缘子、套管绝缘子等。

电气设备动稳定校验必须满足的条件是:：h或Lmax^sh
即设备的极限通过电流峰值击电流有效值ip.max （或有效值Ip.max）应大于或等于短路电流冲击值ish （或冲击电流有效值Ish）。

对于母线，还应计算母线流过ish时所受的最大应力，它必须小于等于该母线材料的允许应力。

2）热效应与热稳定校验
导体通过正常负荷电流时要产生一定的电能损耗，损耗的电能转换为热能，使导体和周围介质温度升高并达到平衡，导体维持一定的温度值。

发生短路时，极大的短路电流将使导体温度迅速提高。

由于
短路保护装置的作用，短路电流通过导体的时间很短，为数秒钟以内，热量来不及向周围介质扩散。

短路时，导体近似处在绝热状态，短路电流在导体中产生的热量，全部用来使导体的温度升高。

在数秒钟之内，设备于导体的温度可能升得很高而导致破坏。

如果导体及设备在短路的最高温度不超过设计规程的允许温度（范围为120〜400C）,
则认为该导体及设备对短路电流是热稳定的，否则就不满足热稳定的要求。

所以，凡是有可能流过短路电流的导体及设备，都应进行热稳定校验。

需要进行热稳定校验的设备有：开关电器、电抗器、母线、
套管绝缘子、电流互感器、电缆等。

对于一般电气设备，在出厂前都经过稲
,规定了设备在t秒
时间内允许通过热稳定电流It的数值，则电气设备热稳定校验必须满足的条件是:
It ――设备在t秒内能承受的热稳定电流，kA;
t ---- 设备热稳定电流所对应的时间，s;
Ik ——稳态短路电流，kA ;
tph ――短路电流作用的假想时间，A s。

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C
对于母线与电缆，其满足短路时热稳定的最小截面为:
Ami n ——导体热稳定最小截面；
C――导体热稳定系数。

将计算出的Amin与所选用的母线及电缆截面比较，所选标准截面
A>Amin时，热稳定即合格
低压配电开关主要包括隔爆自动馈电开关和隔爆插销开关两类。

馈电开关容
量较大、保护完善、通常用来作为煤矿井下低压供电线路的总开关及分支线路的总开关，用来控制和保护低压馈电线路，插销开关主要用于不频繁的启动、停止、换向。

馈电:即配送电能，
馈电开关是将隔离开关、短路器、保护装置组装在隔爆外壳内，用于接受和分配低压电能、控制和保护电压电路，主要用于井下变电所和配电点，作为低压配电总开关或分路开关使用。

煤矿井下常用电缆: 纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆。

电缆的选择包括对电缆型号、长度、芯数和主芯线截面的选择。

控制电器: 用来实现电动机的启动、停止、反转和调速等控制过程的电器。

矿山常用的控制电器有控制器、主令电器、继电器和接触器等。

隔爆磁力启动器是一种组合电器，它主要有隔离开关、接触器、熔断器、过热过流继电器、按钮等组成，装在隔爆外壳中，用来控制和保护电动机。

采煤机控制要求: （1）应有零电压保护，以防止电动机自动启动而造成事故。

（2）能在采煤机上远距离停止输送机，以保证生产安全。

（3）最好不在工作面内切断负载电流，以避免造成爆炸事故。

采煤机的控制系统可完成以下控制功能：（1）采煤机的启动和停止（2）采煤机的紧急停车和自锁（3）采煤机主电路隔离开关空载切断或接通时的自锁，（4）除电动机启动和停止外，其余操作都是用按钮控制相应的电磁液阀进行的，以使左右滚筒升降，牵引调速转向，机身调斜，（5）采煤机的恒功率调节。

采煤机的恒功率自动调节：采煤机工作时，电动机保持额定负荷，在截割硬煤或夹石时自动降低牵引速度，截个割较软的煤层时，自动增大牵引速度。

对风电闭锁装置的要求：（1）正常情况下，应先停掘进巷道中的电源，再停止局部通风机运转；事故情况下风机停止运转，掘进工作面电源也同时被切断。

（2）掘进工作面必须先送风，后送电，严禁先送电，后送风或风电一起送。

（3）启动、停止掘进工作面电气设备，不影响局部通风机正常运转。

（4）风电闭锁系统的组成、接线、操作简单。