矿山电工学实验指导书(采矿工程10级)

实验一高低压电器的认识与操作一、实验目的与要求(1)了解各种矿用高低压电器的结构；(2)熟悉各种矿用高低压电器的动作原理，掌握其操作方法。

二、实验设备、仪器(表1-1)表1-1 矿用高低压配电开关的实验设备与仪器三、实验内容、步骤⒈观察高压配电箱的结构及动作1)观察外部结构2)按表1-2所列各项观察、测量并抄录铭牌数据，记入表1-2；表1-2高压配电箱外部结构观察记录表3)观察闭锁机构按表1-3所列步骤观察各高压配电箱的闭锁机构，并记入观察结果；表1-3高压配电箱闭锁机构观察记录表4)观察内部结构打开高压配电箱的外盖(门)，对照其电气原理图，分别观察各高压配电箱的内部结构，认识各元件，将所看到的主要电气元件及其大体安装部位记入表1-4；表1-4高压配电箱内部结构观察记录表5)观察高压配电箱动作现以PB2-6型隔爆高压配电箱为例说明操作步骤：⑴准备合闸：因不送电实验，所以应人为地将失压脱扣器的衔铁吸合，使其在合闸过程中不碰触脱扣机构，再逆时针旋转操作手柄至不能动为止，同时观察操作机构箱内合扣动作；⑵合闸：紧接着将操作手柄顺时针转到不能动为止，观察操作机构及断路器动作；⑶分闸：①正常手动分闸：将操作手柄逆时针旋转，观察脱扣器及断路器动作。

②事故自动跳闸：电源失压或欠压时，失压继电器衔铁释放，碰开脱扣机构、跳闸；主回路短路或过载时，过流继电器动作，碰开脱扣机构、跳闸。

可人为地触动失压继电器和过流继电器衔铁，模拟事故时继电器的动作，观察脱扣器及断路器的动作。

⒉观察低压馈电开关的结构及动作1)观察低压馈电开关的外部结构按表1-5各项观察、测量并抄录铭牌数据，记入表中；表1-5 低压馈电开关外部结构观察记录表2)观察低压馈电开关的闭锁机构和内部结构(1)手柄置于“合”位，看能否打开外盖，观察闭锁元件。

(2)手柄置于“分”位，解除闭锁打开外盖，同时打开接线箱盖，对照电气原理图，分别观察各种低压馈电开关的内部结构，认识电气元件。

(3)拆开接线口，观察内部元件。

将上述观察结果记入表1-6。

表1-6低压馈开关闭锁机构及骨部结构观察记录表3)观察隔爆手动开关动作(1)合闸：将手柄顺时针置于“合”位，观察开关动作。

(2)分闸：将手柄逆时针置于“分”位，观察其动作。

4)观察隔爆型自动馈电开关动作(1)合闸：先将手柄逆时针转动，观察操作机构挂扣后，再顺时针转动手柄置于“合”闸位，观察接触器动作。

(2)分闸：正常时手动分闸，即将手柄逆时针转到“分”闸位，观察脱扣机构的脱扣、分闸动作；事故时自动跳闸，即脱扣线圈吸合衔铁，可用手拨动各脱扣线圈的衔铁吸合模拟事故时的动作，观察脱扣机构的脱扣、分闸动作。

四、预习思考题(1)高压配电箱和低压馈电开关的作用是什么？实验所列各种各样的高压配电箱和低压馈电开关分别用在哪些场合？(2)实验中的各高、低压开关均有哪些保护？如果正常运行中突然断电，哪些开关能自动跳闸？为什么要自动跳闸？五、实验报告要求(1)比较各种高压配电箱的结构特点，指出如何根据外形区别它们；比较各低压馈电开关的结构特点，指出根据什么特征来判断其类型。

(2)分析高压配电箱各类机械闭锁的作用，并填入表1-3。

(3)根据实验分别写出高低压开关的操作规程及检修时开盖的操作程序。

实验二矿用电缆的认识、测量、接线一、实验目的与要求（1）了解各种矿用电缆的结构；（2）掌握电缆绝缘电阻的测量方法；（3）学会电缆中间头的连接。

二、实验仪器与设备（1）矿用电缆：ZQP20、MZ、MCP、MYPJ型各1m左右即可(长一些更好，以获得准确的绝缘电阻的测量结果)；（2）1000V绝缘电阻表(也叫兆欧表)一块。

（3）接线工具：电工工具、电缆刀、压接钳、锯弓、电缆接线盒。

本实验只进行压接，而不进行绝缘包扎。

若进行绝缘包扎，除上述工具外，还要准备其它工具和材料，如喷灯、环氧树脂、“6101”石英粉、100目筛子、四乙烯五胺、酒精等。

三、实验内容与步骤⒈观察各种矿用电缆的结构1)首先分清铠装电缆与各种橡套电缆，并手拿各种电缆以体会其柔软程度；2)观察纸绝缘铠装电缆的结构及特征：包括芯线(根数、截面、材料等)、相间绝缘和纸绝缘、铅护套、黄麻护层、黄麻填料等；3)观察橡套电缆的结构及特征：包括芯线(根数、截面、材料等)、相间绝缘和统包绝缘、垫芯，用火点燃统包绝缘，观察其阻燃性能。

看看屏蔽层的材料和特征，对MYPJ型电缆应找出其监视线；4)根据自己的体会将观察结果记入实验报告中。

⒉电缆的绝缘试验1)试验项目和试验周期纸绝缘电缆、橡套电缆的试验项目和试验周期见表2-1、2-2。

表2-1 油浸纸绝缘电力电缆的试验项目和试验周期表2- 2 橡胶绝缘电力电缆试验项目和试验周期2)试验方法电缆的绝缘试验主要包括绝缘电阻的测量、泄漏电流试验和直流耐压试验，而由于后两个试验接线方法完全相同，因此在实际工作中总是结合在一起进行。

但两种方法的意义是不同的，泄漏电流试验能有效地发现绝缘均匀整体性缺陷，如绝缘老化、受潮等；而直流耐压试验主要是检查电缆的抗电强度，即通过试验可发现纸绝缘机械损伤、裂缝、气泡等内部缺陷。

但由于试验设备的关系，本实验只进行电缆绝缘电阻的测量。

测量绝缘电阻时，对额定电压为1000V 及以下的电缆用1000V 兆欧表；对1000V 以上电压的电缆用2500V 兆欧表。

对不同型式的电缆，可按表2-3规定的接线方式进行试验。

表2- 3 电力电缆的绝缘电阻和泄漏电流试验时的接线方式当周围空气湿度较大时，电缆绝缘表面的泄漏会影响绝缘电阻测量结果的正确性，此时可在被试芯线表面(电缆终端意瓷瓶的表面)采用保护环屏蔽的方法消除表面泄漏的影响，现场实用接线如图2-1所示。

测量A 相绝缘电阻时，两端保护环屏蔽连线借用B 相芯线，C 相接地。

依次类推：测B 相，借C 相作连线，A 相接地；测C 相，借A 相作连线，B 相接地。

空气干燥时不加屏蔽，试验接线图如图2-1所示。

试验步骤如下：⑴ 拆去电缆一切对外连线前，并将电缆放电，放电时间不少于1min ，对电容量大(电缆较长)的电缆应放电2min 以上。

⑵ 用干燥清洁的软布，擦去电缆头表面的污垢。

⑶ 将兆欧表放在水平位置，把电缆铅皮或电缆头外壳接地线接于兆欧表的“地”(“E”或“3”)端子上，引出线头接兆欧表的“线”(“L”或“Ω”)上。

⑷ 以恒定速度(约120r/min)转动兆欧表手柄，兆欧表指针逐渐上升，待15s 及60s 时记录绝缘电阻值后，应先拆除兆欧表至电缆头的一根(如标有“线”的)导线后才能停止转动兆欧表。

⑸ 试完后或复试时必须将电缆充分放电，时间不少于2min 。

⑹ 记录当时的环境温度及气候情况。

试验注意事项如下：⑴ 兆欧表的引出线不能靠在一起，接线端过长时必须用绝缘良好的支持物固定。

⑵ 转动速度应尽可能保持恒定，并维持均匀转速，不得低于额定值的80%。

⑶ 测量较长电缆时，充电电流很大，因而兆欧表的指示数值很小，但这并不意味着被试绝缘物的绝缘不好，必须经过较长时间才能得到正确的结果。

⑷ 三芯电缆应分别测量每相对其它两相及地的绝缘电阻，以便比较。

⑸ 兆欧表应放在靠近电缆而平稳的地方，测量前还必须作短路和开路试验。

⑹ 为了安全，测量时必须监视电缆另一端，勿使人靠近。

试验后必须充分放电。

⑺ 因为电缆的绝缘电阻随温度不同而变化，为便于同历次试验或其它相同条件下的相互比较，可参考下式将测量结果换算到20℃时的绝缘电阻值。

t t C R R 20式中 R 20—温度为20℃时的绝缘电阻； R t —温度为t ℃时的绝缘电阻值； C t —温度系数，可由表2-4查出。

表2- 7⑻ 电缆的绝缘电阻与其长度有关，且基本成反比关系。

而手册中往往给出电缆长度为1Km 时的绝缘电阻参考值，所以，可根据绝缘电阻与电缆长度成反比的关系进行换算。

也正是由于这个原因，试验电缆很短时，测量所得的绝缘电阻值往往很大(近于∞)，这属于正常现象，我们试验的主要目的是掌握测量方法。

图2-1 测试电缆绝缘电阻接线图(a)测量每相对地的绝缘(加屏蔽)(b)测量每相对其它两相及地的电阻(不加屏蔽)G－屏蔽L－线路E－地线⒊电缆的接线为了防止水分和酸性物质侵入电缆破坏电缆绝缘而使其击穿，在电缆两端或中间连接处必须装接线盒。

电缆接线盒又分为终端接线盒和中间接线盒两种，终端接线盒主要用于电缆与其它导体连接，而中间接线盒主要作为电缆与电缆连接之用。

但应注意，在煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险的场所必须采用合格的防爆接线盒。

电缆与电缆连接，常用压接、焊接、螺栓连接和绑扎等方法，本实验只做压接法。

但应该说明，电缆经过上述连接后还要进行绝缘包扎，完成后再将连接处装入满足要求的接线盒中方可投入使用。

1)对电缆连接的要求①导电线芯连接处的接触电阻要小且要保持稳定，其最大值不应超过相同长度线芯电阻的1.2倍，从而使电缆在正常负荷时的温升不大于电缆原线芯的温升；②连接处要有足够的抗拉强度，其值不低于电缆线芯强度的70%；③电缆连接处的绝缘强度不应低于电缆原有值，并能在长期运行中保持绝缘密封良好，能承受运行中经常遇到的过电压；④两根电缆的铠装、铅包(井下严禁用铝包电缆)、屏蔽层和接地线芯都应有良好的连接；⑤整个连接装置的结构要简单，体积要小，并有足够的机械强度和较长的使用寿命。

2)电缆的连接本实验仅做机械压接法，机械冷压接的原理是：使用相应的连接管和压接模具，借助于专用工具--压接钳的压力，将连接管紧压在线芯上，并使连接管与矿用电缆线芯接触面之间产生金属表面渗透，从而形成可靠的导电通路。

机械冷压接可分为局部压接(点压)和整体压接(围压)两种。

点压法的优点是需要的压力较小，较容易使局部压接处接触表面产生金属表面渗透。

围压的优点是压接后连接管表面形状比较平直，容易解决连接管处电场过分集中的问题。

不论点压还是围压，关键在于应有足够的压缩比。

也就是说，要采用相应的铝连接管和与其相应的压接模具，并使用相应的压接钳，以达到足够的压接深度。

根据运行经验，点压法的质量优于围压法，这是因为：1)铝连接管在围压时因蠕变而伸长，以致达不到足够的压缩比。

2)采用点压法时，由于压坑的特殊形状，在运行中连接管不易扩张，即能保持稳定的压缩比，而围压法则相反。

其压接工艺如下：压接法(围压、点压)，其压模所适用的电缆线芯截面均为16~240mm2之间。

压接的操作要点，以铝芯电缆为例(铜连接管和铜鼻子的基本要求与铝连接管、铝鼻子的相同，由于铜的导电性能好，铜连接管和鼻子的截面积可取为矿用电缆导体截面的1~1.5倍)，具体步骤如下：①压接前仔细检查连接管(或接线端子)和压模的规格是否与电缆截面相符；②用钢丝刷或者砂布去掉连接管(或接线端子)内表面的氧化层；③剥去电缆线芯端头的绝缘，其长度等于连接管长度的一半(如果是接线端子则等于其孔深)再加5mm；④擦净线芯表面的油污和氧化物；⑤将扇形线芯整形成圆形(最好用整形压模)，然后锯齐插入连接管内，使两线芯在管的中央对齐。