煤矿电气设备教案Word文件下载.docx

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（二）本课程对职业技能培养的作用与地位。

１、以“理论够用，重在实际应用”为原则，以就业为导向，突出技能培养。

２、本课程是矿山机电专业的一门主干专业课。

（三）本课程的性质与目的

１、注重实际，理论要依实际而设定。

２、理论要求：

掌握煤炭企业的供电系统，供电设备和设施的原理、结构、运行方式和维修工艺。

３、能力技能要求：

分析、处理、设计、管理。

1）能分析：

分析供电系统、供电设备的故障原因。

2）会处理：

处理供电系统、供电设备的故障。

3）懂设计：

设计地面变电所、井下中央、采区变电所、配电点（包括所址、系统设备、电缆的选择、保护装置的整定）。

4）善管理：

严格按照《煤矿安全规程》和有关规程、规定和国家经济政策进行科学管理供电系统和供电设备。

三、要求

１、学生：

学生要理论结合实际去学。

２、教师：

多种教学方法相结合，培养学生分析问题、解决问题和处理问题的综合能力。

本课小结：

课程介绍：

讲授方法、对学生的要求。

课程的重要性：

电能的特点、作用。

课程的地位、性质和目的。

煤矿供电的发展趋势：

电压高、容量大、微机管理化。

作业：

1、预习第一章第一节内容。

第一章高低压电器

第一节电弧

知识与技能目标：

掌握电弧的产生与熄灭、危害及开关电器常用的灭弧方法。

情感目标：

感受学习《煤矿电气设备》的乐趣；

形成规范操作与安全文明生产的意识。

重点：

1.电弧产生、熄灭:

产生的条件、内部原因、游离和去游离速度。

2.常用的几种灭弧方法。

难点：

电弧产生、熄灭的内部原因

【组织教学】

（约2分钟）

1、课前准备上课所需的一些教学设备、控制模拟板等；

2、师生相互问候；

3、清点人数，填写教学日志。

【复习提问】

（约5分钟）

高低压电器如何区分？

【新课导入】

（约3分钟）

电弧对电气设备的安全运行是一个极大地威胁。

1、电弧延长了电路的开断时间；

2、电弧的高温可能烧毁开关触点，电气设备及电缆电线，甚至引起爆炸事故；

3、前列的弧光损伤人的视力。

因此，电气设备在结构设计上要求避免产生电弧，或使产生的电弧能迅速熄灭

鄂尔多斯煤炭技工学校教案（副页）

【新课讲授】

一、电弧的产生与熄灭

游离

（一）电弧的发生与后果。

1、电弧产生的条件：

1）电压10～20V以上。

2）电流：

80～100mA以上。

2、内部原因

（1）热电子发射。

（2）强电场发射：

（3）碰撞游离，首先放电。

（4）热游离现象。

3、后果：

温度高达10000℃，烧坏电气设备、造成短路。

产生：

热电子发射、强电场发射、碰撞游离。

维持：

热游离。

（二）电弧的熄灭与发展

（1）去游离。

（2）游>

去=电弧增强、游=去=电弧维持、游<

去=电弧熄灭。

（3）去游离形式：

复合、扩散。

二、开关电器常用的灭弧方法

1、速拉灭弧法：

用高压开关断路弹簧。

触头分离速度4m／s—5m／s。

开关电器中普遍使用的一种方法，

2、冷却灭弧法:

开关电器中也应用比较普遍。

3、吹弧灭弧法：

图4—1、2。

横吹、纵吹、气吹、油吹、电动力吹、磁吹。

4、狭缝灭弧法：

填料式熔断器属于狭缝灭弧法。

5、长弧切短法：

图4-3。

金属栅（钢）灭弧。

常用于低压交流开关中。

6、多断口灭弧法：

图4—4

此法多用于高压开关。

7、其他：

采用不易发射电子的金属材料、绝緣油、六氟化硫、真空管作绝缘介质。

工作触头：

铜（镀银）。

灭弧触头：

铜钨。

小结：

1、电弧产生、熄灭:

2、常用的几种灭弧方法。

第二节高压开关

掌握高压隔离开关、高压断路器和高压负荷开关的用途、结构特点和工作原理。

1、高压隔离开关：

结构、特点、作用。

2、高压断路器：

分类、特点、作用。

3、高压负荷开关：

作用、特点、应用。

真空断路器的灭弧原理

1、电弧的产生及后果

2、常用的灭弧方法有哪些？

高低压分类标准:

交流1200V，直流1500V及以上电压为高压。

一.高压隔离开关（刀闸）

1、结构：

图4-5

2、作用:

（１）隔离电源。

便于工作人员检修。

（２）切断小电流。

如励磁电流，不超过5A；

空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。

（３）防止反方向送电。

对双回路电源供电而言。

3、特点:

没有灭弧装置。

触头通、断状态明显可见。

4、在成套设备装置中,隔离开关与断路器之间设有闭锁装置.

二、高压断路器

１、作用:

控制设备，切断短路电流。

２、特点:

具有较强的灭弧装置。

断流能力很强,可以通断负荷电路。

３、分类（灭弧介质）：

油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、自产气断路器、磁吹断路器。

各自的优缺点：

多油断路器趋于淘汰。

油作用:

灭弧、绝缘。

少油断路器。

灭弧。

真空断路器。

真空:

气压10

～10

Pa，优点：

熄弧时间较短：

0.01s以下，开距小（10kV）：

10～15mm。

真空绝缘恢复速度强：

20kV/

六氟化硫断路器：

灭弧能力为空气的100倍。

在均匀电场的情况下，绝缘能力是空气的2.5～3倍。

（相同压力下）

压缩空气断路器、自产气断路器、磁吹断路器。

三、高压负荷开关

１、作用：

通断负荷电流，不能开断短路电流。

２、特点：

灭弧装置简单，开断时有明显断口。

也起到隔离开关的作用

3、应用：

负荷容量不大、对继电保护要求不高、不太重要的电路中。

第三节熔断器

掌握熔断器的作用、接法、分类及各型号、熔断器的保护原理及应用。

熔断器的作用、接法、分类及各型号、熔断器的保护原理及应用。

。

熔断器的保护原理及应用

隔离开关与断路器的区别

一、熔断器

1、作用：

短路保护、过载保护。

2、接法：

串接在被保护电路中。

3、优缺点：

价格便宜、使用维修方便、熔断后必须更换，保护特性和可靠省差。

4、原理：

短路、过载。

5、伏安特性：

图4-9

6、应用：

小容量电气设备和对继电保护要求不高的电路：

小电机、家用电器。

7、主要参数：

（1）熔断器的额定电流。

（2）熔体的额定电流。

（3）熔断器的极限断路电流。

（4）熔断器的额定电压。

二、高压熔断器

1、户内式高压熔断器图4—10

RN:

RN1、RN3、RN5—用于保护线路、设备。

RN2、RN4、RN6—用于保护电压互感器

1）作用：

保护高压开关、变压器、电压互感器等高压电气设备及线路。

2）结构：

内部充石英砂：

利于灭弧。

3）冶金效应：

降低熔点，利于灭弧。

4）限流熔断器：

熔断时间不超过0.01s。

所保护的设备可以不校验动热稳定性。

2、户外式高压熔断器

1）跌落式熔断器图4—11

作用：

保护配电变压器。

结构：

图4—11。

操作：

绝缘棒。

2）RW10-35型高压熔断器，图4-12。

额定值：

额定电流0.5A、断流容量2000MVA：

安装地点：

户外；

保护对象：

35kV电压互感器；

2～10A、600MVA，其它设备。

三、低压熔断器

1、分类（结构、用途）

2、RM系列无填料封闭管式熔断器

1）结构：

图4-13。

内壁采用易分解灭弧气体的纤维管、变截面熔体。

2）原理：

分解气体灭弧。

短路时熔体在窄部熔断、过负荷时在宽窄结合部熔断。

3）作用：

井下低爆开关。

2、RL1型螺旋式熔断器

图4-14。

2）特点：

属于限流熔断器。

用于小电流主电路、控制电路、井下低爆开关。

3、RTO型有填料密封管式熔断器

图4-15。

有红色熔断指示器。

属限流熔断器。

3）应用：

短路电流较大的低压电路中、配低压控制屏。

1、熔断器：

短路和过载保护。

分类：

限流、非限流熔断器；

高压、低压熔断器。

结构。

2、高压熔断器：

应用：

保护电路。

户内、户外；

3、低压熔断器：

应用、分类、结构：

熔断器显示器。

作业：

第二章短路电流

第一节概述

掌握1、短路的种类及产生短路的原因。

2、短路的危害。

3、计算短路电流的目的和任务。

1、短路的种类及产生短路的原因。

产生短路的原因

什么是短路故障？

短路故障是电气设备最严重的故障，对电气设备的危害性最大。

所以我们要研究其种类、产生的原因。

并采取相应的措施来预防或减轻其危害程度。

一、短路的种类及产生短路的原因

1、短路：

供电系统中不等电位的点没有经过用电器而直接相连通。

2、类型（表3-1）：

三相、两相、两相接地、单相、单相接地。

*分对称性短路和非对称性短路。

对称短路：

Za=Zb=Zc、Ua=Ub=Uc、Ia=Ib=Ic

*最关键的两个短路电流：

最大短路电流---选择设备、导线，最小短路电流---继电保护装置校验

短路的电压与电流的相位差较正常时增大，接近于90度。

单相短路只发生在中性点直接接地系统或三相四线制系统中。

其他：

层间、层间短路。

主要指电动机、变压器和线圈等。

3、造成短路原因：

绝缘损坏、设备老化、使用不当、外力作用、误操作、鸟兽触及等。

二、短路的危害

1、特点：

（1）电流剧增至正常电流的几十甚至几百倍（电流大）。

（2）系统电压骤降。

2、后果：

（1）损害设备和线路。

（2）设备不能正常工作。

（3）影响电力系统运行。

（4）通信线路、电子设备干扰、产生误动作。

*3、保护措施：

限制、装设熔断器、继电保护装置等。

三、计算短路电流的目的和任务

1、选择导线和设备。

2、选择和整定继电保护装置。

3、确定接线和运行方式。

4、选择限流电抗器。

第二节短路电流的暂态过程

掌握无限大电源系统和有限电源容量系统中的短路电流的暂态过程

1、暂态过程2、无限大电源容量3、几个常有的短路电流值。

无限大电源容量

一、无限大电源容量系统短路电流的暂态过程

1、暂态过程：

正常稳态到短路稳态的过程。

2、无限大电源容量：

系统电压基本不变。

1）短路容量：

3倍或以上。

2）电源总阻抗≤5%～10%线路总阻抗。

3）电网容量>

或=50用户容量。

举例：

煤矿内部供电系统短路。

3、短路电流变化过程：

解释图3-1、2。

推导公式3-1、2、3。

结论：

1）短路电流非周期分量是由于电路存在着电感，用以维持短路瞬间的电流不致突变。

2）非周期分量总要衰减，而且短路电路总电阻RΣ越大，时间常数τ越小，衰减越快）。

4、需计算的短路电流值：

1）短路稳态电流。

2）次稳态电流。

3）短路电流冲击值。

①定义：

为短路全电流中的最大瞬时值。

②感性电路产生最大短路冲击电流必备的两个条件Im=0,θ=0°

③计算公式3-4、5、6。

④作用：

校验电气设备的动稳定性。

4）短路冲击电流有效值。

①定义

②计算公式3-7、8。

③作用：

5）次稳态短路容量

①定义。

②公式3-9。

校验开关电器的分断能力。

6）短路后0.2s时的短路电流周期分量有效值和短路容量

②公式3-10。

校验开关电气的额定开断电流和额定断流容量。

二、有限大电源容量系统短路电流的暂态过程。

（学生自学）

定义、分析。

定义：

三个方面来说明，主要是短路参数定义、计算方法及作用。

3、几个常有的短路电流值。

2

第三章供电安全技术

第一节触电及其预防

掌握人体触电的危险性，触电的预防方法，急救方法及其与触电有关的几个概念和数据。

1触电危险性2、触电预防

3、触电急救

井下触电预防方法

一、触电的危险性

电击：

指电流通过人体内部，造成人体内部器官的损伤和破坏。

电伤：

指电流瞬间通过人体的某一部位或电弧对人体表面的烧坏。

1、流过人体的电流（人体触电电流）

工频交流的极限安全电流值为30mA。

2、人体电阻

1）体内电阻：

2）皮肤电阻：

通常人体的平均电阻1000欧姆作为计算依据。

3、人体接触电压

1）人体电阻不是固定不变的。

2）安全接触电压：

根据安全电流和人体电阻的乘积。

3）一般煤矿企业安全电压采用36V。

4、触电持续时间

1）触电持续时间：

指从触电瞬间开始到人体脱离电源的时间。

2）我国规定：

触电电流与触电时间的乘积不得超过30mA.s。

3）从左手到脚的触电电流路径最危险。

4）工频交流电对人体危害最大，直流电比工频交流电危害小，交流电的频率越高，危害越小。

二、触电的预防方法P239

1、使人体不能接触和接近带电导体。

2、人体接触较多的电气设备采用低电压。

3、设置保护接地或接零装置。

4、设置漏电保护装置。

5、井下及向井下供电的变压器中性点严禁直接接地。

三、触电的急救

1、两快：

快速切断电源和快速进行抢救（人工呼吸法、心脏挤压法，图10—5、图10—6）

2、一坚持：

坚持对失去知觉的触电者持久连续的进行人工呼吸与心脏挤压。

3、一慎重：

慎重使用药物。

1、触电危险性：

触电类型、触电电流、人体电阻、人体接触电压、触电持续时间。

2、触电预防：

重点是井下触电预防方法。

3、触电急救：

两快、一坚持、一慎重。

P257：

1、2。

第二节接地与接零

掌握工作接地、保护接地、保护接零和重复接地的作用、结构、组成、设置及保护原理。

工作接地、保护接地、保护接零和重复接地的作用、结构、组成、设置及保护原理。

保护原理

1、触电危险性

2、触电预防。

3、触电急救。

一、接地的基本概念

1、接地和接地装置：

接地、接地体、接地线、接地装置、接地网、散流电阻、接地电阻。

2、接地电流和对地电压：

图10—10：

接地电流IE、电气上的“地”、接地部分的对地电压UE。

3、接触电压和跨步电压：

接触电压UC、跨步电压US。

4、接地类型：

工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地和重复接地等。

二、工作接地

1、工作接地：

2、举例：

绝缘监视、漏电保护装置、辅助接地极的接地、电源中性点的直接接地等。

三、保护接地

1、保护接地

2、保护接地的类型和作用

1）TT系统：

①接法：

图10-11金属外壳接地、中性点接地。

②作用及保护原理。

③应用：

功率不大的设备或精密电子仪器设备的屏蔽接地。

2）IT系统：

图10-12a中性点不接地（或阻抗接地）、金属外壳接地。

煤矿井下

3）TN系统：

（在保护接零中讲解）

2、保护接地系统：

1）地面保护接地系统：

接地体及分类、接地体的设置、变电所室外接地网。

2）井下保护接地系统：

井下三大保护：

保护接地、短路保护、漏电保护。

井下保护接地系统：

（图10-10）：

组成、设置要求。

四、保护接零

1、零点：

直接接地的中性点。

2、零线：

3、保护接零：

将电气设备正常情况下不带电的外露金属部分与电网的零线作电气连接。

图10-15。

鄂尔多斯煤炭