礦井供電設備及井下供電安全
井下電鉗工操作資格培訓班
一、學員基本情況
培訓學員年齡在20至40歲之間，參與井下電鉗工作業，掌握井下電鉗工安全規程知識，學員基本屬于高中文化，熟悉井下電鉗工操作技能。
二、教學目的和要求
通過本課程的學習，使學員掌握礦井供電系統知識；掌握采區供電系統知識；熟悉掌握井下供電安全知識；了解雜散電流的危害及防治措施；掌握“三專兩閉鎖”的作用及使用范圍。
三、授課時間及具體安排
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序號
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授課章節及內容 |
時數 |
授課時間 |
備注 | |
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第六章 礦井供電系統及井下供電安全 |
6 |
2010.7.6 |
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2 |
第一節 礦井供電系統 |
3 |
2010.7.6 |
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3 |
第二節 井下供電安全 |
2 |
2010.7.6 |
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4 |
第三節 三專兩閉鎖 |
1 |
2010.7.6 |
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合計
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四、搞好本課程教學的具體措施
授課時，根據學員的職責、崗位、文化程度和已有知識等方面的差異，采用“因人施教”的方法。對理論、實踐、深度區別把握，使學員認識到本課程的針對性、指導性、操作性和可行性。
五、教具和教學手段使用說明
采用講授法、研討法、互動教學法與案例教學法，通過違章事故教學影片讓學員深刻掌握預防違章事故的重要性。
井下電鉗工操作資格培訓班
《礦井供電設備及井下供電安全》教案
教學班級：井下電鉗工操作資格培訓班
授課日期：2010.7.6
教學目的：
通過本課程的學習，使學員掌握礦井供電系統知識；掌握采區供電系統知識；熟悉掌握井下供電安全知識；了解雜散電流的危害及防治措施；掌握“三專兩閉鎖”的作用及使用范圍。
教學重點：
1. 礦井供電系統知識；
2. 采區供電系統知識；
3. 井下供電安全知識；
4. “三專兩閉鎖”的作用及使用范圍
教學難點：雜散電流的危害及防治措施
課程類型：綜合課
主要教學方法：采用講授法、研討法、互動教學法與案例教學法
教具：多媒體
教學內容：礦井供電設備及井下供電安全
第一節 礦井供電系統
【板書】
礦井地面變電所
井下中央變電所
礦井供電系統
采區變電所
工作面配電點
一、煤礦企業對供電的基本要求
（1）供電安全。煤礦井下存在水、火、瓦斯、煤塵、頂板五大災害，自然條件惡劣，生產環境復雜，容易發生觸電、爆炸等惡性事故。因此必須嚴格遵守《煤礦安全規程》的規定，采取防爆、防觸電、防潮、各種電氣保護等一系列措施，確保煤礦供電安全。
（2）供電可靠。煤礦供電中斷，不僅影響產量，而且會因為停電而停止通風、排水，從而引發爆炸、水等各類重大事故的發生，危及生命財產的安全，與時甚至毀掉整個礦井。因此，要求煤礦供電可靠，在如何情況下都必須保證提供一部分的電能，確保礦工及礦井的安全。
（3）供電技術合理。技術合理性也指保證供電質量好，即供電的電壓、頻率及譜波成分達到一定的技術標準。電壓波動范圍不超過額定值的±5%。
（4）供電經濟。由于煤礦電氣設備耗電量恒大、輸電功率大，如果設計不合理會造成許多電能的浪費。因此，在保證安全、提高供電質量的前提下，力求優化供電系統，合理選型，以保證供電的經濟性。
二、電力負荷的分類
（1）煤礦電力負荷按用戶重要性和中斷供電，會造成人員傷亡、重大設備損壞，產生巨大經濟損失，所以要求供電必須可靠。如主要通風機、主要提升機、主要排水設備等。
（2）第二類負荷。如果中斷供電，會嚴重減少產量，造成重大經濟損失，應盡量保證可靠供電。如壓風設備、采區變電所等。
（3）第三類負荷。中斷供電對生產無直接影響，也不會造成特別大的經濟損失。
根據對煤礦電力負荷的分類，當供電系統出現故障或檢修，需要限制用電負荷時，就能分輕重緩急，停止對第三級負荷的供電，對第二類負荷全部或部分供電，確保對第一類負荷的安全供電。
三、礦井供電電壓等級
為了保證煤礦井下供電安全，《煤礦安全規程》對井下各級電壓等級進行了具體的規定。據《煤礦安全規程》第448條規定，井下各級配電電壓和各種電氣設備的額定電壓等級，應符合下列要求：
（1） 高壓，不超過10 000V。
（2） 低壓，不超過1 140V。
（3） 照明、信號、電話和手持式電氣設備的供電額定電壓，不超過127V。
（4） 遠距控制線路的額定電壓，不超過36V。
（5） 采區電氣設備使用3 300V供電時，必須制定專門的安全措施。
四、礦井供電系統的類型
根據礦井的井田范圍、煤層深度和地質條件，礦井供電系統分為深井供電系統和淺井供電系統。煤層厚度大于150 m時應采用深井供電系統，小于150m時應采用深井供電系統，小于150m時應采用淺井供電系統。
五、變壓器中性點的運行方式
1.變壓器中性點
變壓器接入三相正弦交流電是按正弦規律隨時間作周期性變化的電量，其最大值、角頻率、初相角稱為正弦交流電的三要素。三相正弦交流電則是頻率相同、最大值相等、相位互差120︒的三個交流電。各相電壓相等且對稱即Ua=Ub=uc。各相對地的絕緣電阻等相即ra=rb=rc,可看成是星型負載。
2.變壓器中性點的運行方式
變壓器中性點直接接地，變壓器中性點不接地和變壓器中性點采用滅弧線圈接地。
3.變壓器中性點直接接地的危害
（1）人體觸及一相帶電體。在中性點直接接地時，人觸及一相帶電體時，通過人身的觸電電流遠遠大于通過人身的安全電流（30mA）,是非常危險的。
（2）電網一相接地。在變壓器中性點直接接地系統中，一相接地即為單相短路，必將產生接地短路電流及電弧，如果接替周圍瓦斯濃度在爆炸的濃度范圍內，則會引起瓦斯爆炸，造成更為嚴重的惡性事故。
《煤礦安全規程》第443條規定：嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器或發動機直接向井下供電。
4.變壓器中性點不接地運行方式
變壓器中性點不接地系統中必須同時考慮電網電容和絕緣電阻的共同影響，采取必要的安全措施。
5．變壓器中性點采用消弧線圈接地]
變壓器中性點采用消弧線圈接地是通過消弧線圈產生感性電流來補償電網電容電流的。《煤礦全規程》第457條規定：礦井高壓電網，必須采取措施限制單相接地電容電流不超過20A。
六、井下中央變電所
1. 井下中央變電所的位置
井下中央變電所一般設在井底車場附近、負荷的中央，與水泵房相連。
2. 井下中央變電所的配電范圍
（1）各采區變電所。
（2）主排水泵房的高壓電動機。
（3）井下電機車需要的交流設備。
（4）井下中央變電所通過動力變壓器將高壓6KV降低到660V（或380V），向井底車場及其附近巷道的低壓動力設備供電。
3. 井下中央變電所的設備
高壓配電裝置、動力變壓器、低壓饋電開關、低壓電磁啟動器，檢漏繼電器，照明、信號綜合保護裝置及照明燈具等。動力變壓器至少有兩臺，保證供電的可靠性、安全性。
七、采區供電
1. 采區變電所的功能
采區變電所是采區用電的中心，是將搞電壓變為低電壓，并分配到本采區所有采掘工作面及其他用電設備；同時采區變電所還將部分高壓直接分配給本采取的移動變電站。
2. 采區變電所接線方式
（1）采區變電所高壓接線方式、
① 單電源進線。無高壓出線且變壓器不超過兩臺的采區變電所，可設電源進線開關。有高壓出線的采區變電所，設電源進出線開關。
② 雙電源進線。一般用于綜采工作面或接有下排水設備的采區變電所。
（2）采區變電所低壓接線方式。
每臺變壓器的低壓側都裝有1臺自動饋電開關作為總開關，并且配有漏電保護裝置。對于大容量采區變電所，低壓側總饋電開關都采用真空自動饋電開關，將漏電保護和其他保護共同形成一個綜合保護插件。
《煤礦安全規程》第455條規定：井下由采區變電所、移動變電站或配電點引出的饋電線上，應裝設短路、過負荷和漏電保護裝置、
3. 綜采工作面供電系統
井下采煤工作面供電方式主要有干線式、輻射式、混合式和移動變壓器等。
（1）綜采工作面對供電系統的要求：
① 綜采工作面各生產機械宜采用輻射式單獨電纜供電。
② 刮板輸送機由多臺電動機驅動，容量都不太大時，可以采用干線式供電；容量都較大時，可以采用輻射式單獨供電。
③ 采用移動變電站。移動變電站一般設置在工作面平巷，距工作面150～300m，工作面每推進100～200m，移動變電站就向前移動一次，保持低壓供電距離不超過500m。
④ 力求減少電纜的長度，減少電纜的截面積。
⑤ 綜采工作面照明燈間距不得大于15m。
（2）綜采工作面供電系統的組成：
① 6KV高壓系統。由高壓隔爆配電箱、移動變電站、高壓屏蔽電纜等組成。
② 1140KV低壓系統。由低壓饋電開關（設有漏電、過流、短路保護裝置）、真空電磁啟動器、低壓屏蔽電纜等組成。
八、工作面配電點
1. 配電點的設備組成
低壓配電開關、電磁啟動器等。
2. 配電點的位置
一種是將開關設備安裝在工作面平巷壁的專用巷道，一般距工作面50～100m；另一種是將開關設備等裝在移動變電站平車上，在運輸槽一側敷設軌道，平車隨著工作面的推進而移動。
【講述】變壓器中性點的運行方式
【設問】煤礦常用電壓等級
【分析】采區供電的方式
【小結】通過本節的學習學員掌握了礦井供電的類型、工作地點及工作方式
第二節 井下供電安全
【板書】一、《煤礦安全規程》對井下供電的要求
（1）《煤礦安全規程》第442條規定：第四百四十二條 對井下各水平中央變（配）電所、主排水泵房和下山開采的采區排水泵房供電的線路，不得少于兩回路。當任一回路停止供電時，其余回路應能擔負全部負荷。
主要通風機、提升人員的立井絞車、抽放瓦斯泵等主要設備房，應各有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路；受條件限制時，其中的一回路可引自上述同種設備房的配電裝置。
本條上述供電線路應來自各自的變壓器和母線段，線路上不應分接任何負荷。
本條上述設備的控制回路和輔助設備，必須有與主要設備同等可靠的備用電源。
《煤礦安全規程》第449條規定：井下低壓配電系統同時存在2種或2種以上電壓時，低壓電氣設備上應明顯地標出其電壓額定值。
《煤礦安全規程》第450條規定：礦井必須備有井上、下配電系統圖，井下電氣設備布置示意圖和電力、電話、信號、電機車等線路平面敷設示意圖，并隨著情況變化定期填繪。圖中應注明：
（一）電動機、變壓器、配電設備、信號裝置、通信裝置等裝設地點。
（二）每一設備的型號、容量、電壓、電流種類及其他技術性能。
（三）饋出線的短路、過負荷保護的整定值，熔斷器熔體的額定電流值以及被保護干線和支線最遠點兩相短路電流值。
（四）線路電纜的用途、型號、電壓、截面和長度。
（五）保護接地裝置的安設地點。
《煤礦安全規程》第451條規定：電氣設備不應超過額定值運行。
井下防爆電氣設備變更額定值使用和進行技術改造時，必須經國家授權的礦用產品質量監督檢驗部門檢驗合格后，方可投入運行。
《煤礦安全規程》第458條規定：直接向井下供電的高壓饋電線上，嚴禁裝設自動重合閘。手動合閘時，必須事先同井下聯系。井下低壓饋電線上有可靠的漏電、短路檢測閉鎖裝置時，可采用瞬間1次自動復電系統。
二、《煤礦安全規程》對機電硐室的要求
《煤礦安全規程》第460條規定：永久性井下中央變電所和井底車場內的其他機電設備硐室，應砌碹或用其他可靠的方式支護。采區變電所應用不燃性材料支護。
硐室必須裝設向外開的防火鐵門。鐵門全部敞開時，不得妨礙運輸。鐵門上應裝設便于關嚴的通風孔。裝有鐵門時，門內可加設向外開的鐵柵欄門，但不得妨礙鐵門的開閉。
從硐室出口防火鐵門起5m內的巷道，應砌碹或用其他不燃性材料支護。硐室內必須設置足夠數量的撲滅電氣火災的滅火器材。
井下中央變電所和主要排水泵房的地面標高，應分別比其出口與井底車場或大巷連接處的底板標高高出0.5m。
《煤礦安全規程》第461條規定：采掘工作面配電點的位置和空間必須能滿足設備檢修和巷道運輸、礦車通過及其他設備安裝的要求，并用不燃性材料支護。
《煤礦安全規程》第462條規定：變電硐室長度超過6m時，必須在硐室的兩端各設1個出口。
《煤礦安全規程》第463條規定：硐室內各種設備與墻壁之間應留出0.5m以上的通道，各種設備相互之間，應留出0.8m以上的通道。對不需從兩側或后面進行檢修的設備，可不留通道。
《煤礦安全規程》第464條規定：帶油的電氣設備必須設在機電設備硐室內。嚴禁設集油坑。
硐室不應有滴水。硐室的過道應保持暢通，嚴禁存放無關的設備和物件。帶油的電氣設備溢油或漏油時，必須立即處理。
《煤礦安全規程》第465條規定：硐室入口處必須懸掛“非工作人員禁止入內”字樣的警示牌。硐室內必須懸掛與實際相符的供電系統圖。硐室內有高壓電氣設備時，入口處和硐室內必須在明顯地點懸掛“高壓危險”字樣的警示牌。
采區變電所應設專人值班。無人值班的變電硐室必須關門加鎖，并有值班人員巡回檢查。
硐室內的設備，必須分別編號，標明用途，并有停送電的標志。
《煤礦安全規程》第473條規定：井下下列地點必須有足夠的照明：
（一）井底車場及其附近。
（二）機電設備硐室、調度室、機車庫、爆炸材料庫、候車室、信號站、瓦斯抽放泵站等。
（三）使用機車的主要運輸巷道、兼作人行道的集中帶式輸送機巷道、升降人員的絞車道以及升降物料和人行交替使用的絞車道，其照明燈的間距不得大于30m。
（四）主要進風巷的交岔點和采區車場。
（五）從地面到井下的專用人行道。
（六）綜合機械化采煤工作面，照明燈間距不得大于15m。
地面的通風機房、絞車房、壓風機房、變電所、礦調度室等必須設有應急照明設施。
《煤礦安全規程》第478條規定：主副井絞車房、井底車場、運輸調度室、采區變電所、上下山絞車房、水泵房、帶式輸送機集中控制硐室等主要機電設備硐室和采掘工作面，應安裝電話。井下主要水泵房、井下中央變電所、礦井地面變電所和地面通風機房的電話，應能與礦調度室直接聯系。
井下電話線路嚴禁利用大地作回路。
三、觸電的危害及防治措施
（一）觸電的概念及分類
1. 觸電的概念
人觸及帶電體或觸及因絕緣損壞而帶電的電氣設備金屬外殼，或接近高壓帶電體而稱為帶電體
三、觸電的危害及防治措施
（一）觸電的概念及分類
1. 觸電的概念
人觸及帶電體或觸及因絕緣損壞而帶電的電氣設備金屬外殼，或接近高壓帶電體而成為電流通路的現象稱為觸電。
觸電是事故，在煤礦井下，由于空氣潮濕，空間狹窄，照明不足，電氣設備容易被砸、壓而使絕緣損壞，因而容易發生觸電事故。
2. 觸電的分類
電擊，觸電電流對人體內部組織的損傷；
電傷，電流的熱效應、化學效應和機械效應對人造成的傷害。
3.觸電的方式
單相觸電— 當人體直接接觸帶電體設備的一相，電流通過人體流入大地。
兩相觸電— 人體同時接觸帶電設備或線路中的兩相導體，或在高壓系統中，人體同時接近兩相帶電導體，發生電弧放電，電流從一相導體通過人體流入另一相導體，構成一個閉合回路。
跨步電壓觸電— 當電氣設備發生接地故障，接地電流通過接地體向大地流散，在地面上形成電位分布時，若人在接地點周圍行走，其兩腳之間的電位差，就是跨步電壓。
（二）安全電流
1. 安全電流
對于任何供電系統，必須保證當發生人員觸電時，觸電電流不得大于30mA，否則必須設置觸電保護裝置。
2. 安全電壓
安全電流與人體電阻的乘積稱為安全電壓。有高度危險的條件下，安全電壓采用36V。
五、雜散電流
1. 雜散電流的定義
任何不按指定通路而流動的電流。在井下變壓器中性點不接地的供電系統中，當電網三相對地的絕艷電阻、電容不相等時，出現零序電流，從地線或大地經絕緣電阻流回電網，該電流叫交流雜散電流。
2. 雜散電流的安全值
下列地點的雜散電流值應不大于60mA。
① 采區內各巷道中的軌道對總接地網間。
② 采煤工作面內的金屬網假頂對總接地網間。
③ 采區內上、下山的軌道與運輸大巷連接處的第二道絕緣夾板相間連接的軌道對總接地網間。
④ 掘進工作面的與掘進巷道內任何地點的軌道對總接地網間。
⑤ 掘進巷道的軌道與運輸大巷連接處的第二絕緣夾板處的軌道對總接地網。
⑥ 采區煤倉對軌道間。
⑦ 井下爆炸材料庫鐵門對軌道間。
【講述】安全用電作業制度
【設問】觸電的危害
【分析】雜散電路的防治
【小結】通過本節的學習學員掌握了安全用電作業制動
第三節 三專兩閉鎖
【板書】瓦斯噴出區域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中，掘進工作面的局部通風機應采用“三專”（專用變壓器、專用開關、專用線路）供電。
使用局部通風機供風的地點必須實行風電閉鎖，保證停風后切斷停風區內全部非本質安全型電氣設備電源。
一、“三專”供電
“三專”供電的作用：通過對掘進工作面局部通風機實行“三專”供電，保證供電的連續性、可靠性，可以不間斷地向掘進工作面通風。
二、風電閉鎖
風電閉鎖是用控制局部通風機的電磁啟動器閉鎖掘進工作面電氣設備的供電，實現先通風后送電，風機停轉時，掘進工作面電源也同時被切斷。
三、瓦斯電閉鎖
瓦斯電閉鎖由瓦斯探頭、監控系統、斷電儀和高壓開關構成。
當瓦斯濃度達到1%時，瓦斯監控器發出報警；當瓦斯濃度達到1.5%時，立即切斷掘進工作面的電源并閉鎖，以免因電火花、機械火花引起瓦斯爆炸。
《煤礦安全規程》第138條規定：采掘工作面及其他作業地點風流中瓦斯濃度達到1.0％時，必須停止用電鉆打眼；爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到1.0％時，嚴禁爆破。
采掘工作面及其他作業地點風流中、電動機或其開關安設地點附近20m以內風流中的瓦斯濃度達到1.5％時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。
采掘工作面及其他巷道內，體積大于0.5m³的空間內積聚的瓦斯濃度達到2.0%時，附近20m內必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理。
【講述】“三專兩閉鎖”
【設問】“三專兩閉鎖”
【分析】“三專兩閉鎖”
【小結】通過本節的學習學員掌握了“三專兩閉鎖”
