河南理工大学矿山电工期末必考老师总结.docx

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河南理工大学矿山电工期末必考老师总结

1．电力系统：

电能由各种形式的发电厂产生，经过输送、变换和分配，到达分散的电能用户，这些生产—变换—传输——分配—消费的环节,组成的一个有机整体，叫做电力系统

2．变、配电所：

变电所是汇集电能、变换电压、分配电能的中间环节，它由各种电力变压器和配电设备组成。

不含电力变压器的变电所称为配电所。

3．电力网：

是指将输电线路，变、配电所和电力用户联起来的这一整体。

是电力系统的重要组成部分，担负着输送、变换和分配电能的任务。

4．设备的额定电压：

能使供电、用电设备正常运行并获得最佳经济效果的电压。

5、电力负荷：

电力负荷是指设备或线路中正常运行时消耗的功率与损耗的功率之和。

6．短路：

是指供电系统中电位不同或相位不同的导体相互接触，并形成较大的电流，称之为短路。

7．无限大容量电源系统：

是指电力系统的容量很大，当系统功率变化甚至短路，变电所母线上的电压基本保持不变，该系统称之为无限大容量电源系统（400kVA）

8．电弧：

介质被击穿导电而形成的亮度强、温度高的弧光，这一弧光称电弧

防爆型：

外壳具有耐爆和隔爆性能，ExdⅠ

增安型电气设备：

对于正常运行时不产生电弧火花或危险高温的电气设备或部件采取适当措施以进一步提高安全程度，防止内部发生短路及接地故障并严格控制外壳的表面温度，以达到防爆的目的。

ExeⅠ

本质安全型电气设备：

在规定实验条件下，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。

9．熔断器：

是一种当电流超过规定值时（故障电流），使其熔体发热熔化,从而断开电路对电路及电路中的设备进行保护电器。

按其结构和动作原理分：

限流式和跌落式两种。

10、电力变压器的额定容量：

是指它在规定的环境温度（20℃）、使用年限内（20年）所能连续输出的最大视在功率（kVA）。

11．漏电：

广义上讲，漏电是一种电网对地发生电能泄漏的现象。

特征是电网对大地的绝缘阻抗降低，流入大地的电流增大。

12．触电：

人身接触带电体或接近高压带电体时，使人身成为电流通路的一部分，叫做触电。

13．漏电保护：

漏电保护是指当电网漏电时，通过切断电源来防止人身触电伤亡和漏电电流所引爆瓦斯、煤尘的一种措施。

14．电气控制：

就是利用一些装置或起动器来控制用电设备的起动、停止、正转、反转、调速等，称之为电气控制。

用来实现以上功能的电器称为控制电器

15．接触器：

一个由电磁铁带动触点动作的一种开关，在电路中，起着接通或切断主电路的作用。

16．光通量：

光源在单位时间内向周围空间辐射出的，使人眼产生光感觉的能量。

单位为流明。

17．照度：

单位面积上接收到的光通量称为照度，单位勒克斯

1、矿井地面变电所：

⑴靠近负荷中心（电能损失少）；

⑵进出线方便（四周有开阔地，施工方便）；

⑶避开污染源；（环境方面）

⑷适宜的地质条件（顶底极条件、通风条件、滑坡、

井下中央变（配）电所：

⑴靠近负荷中心；（电能损耗小）

⑵供电电缆便于引入；（施工方面）

⑶通风要好；（防火）

⑷顶底板条件要好；（环境方面）

采区变电所：

⑴位于负荷中心；

⑵采区变电所的位置一般不变；

⑶设在地质条件好的地点（顶底板、淋水）；

⑷通风、运输方便；

⑸考虑大容量电机的最大供电距离

2.提高功率因数意义：

（为何提高功率因数？

）

1、可以使发电、变电设备和输电线路的供电能力得到充分的发挥；

2、能降低各级线路和供电变压器的功率损失和电压损失。

提高功率因数的方法：

（有两大类）

1、提高自然功率因数：

⑴尽量采用鼠笼异步电动机：

2、人工补偿提高功率因数：

⑴并联移相电容器组（最好的方法）：

3.补偿电容器组常按三角形接线的主要原因：

⑴可以防止电容器容量不对称而出现过电压（升为线电压）

⑵三角形接线时，若发生一相短线，只是补偿容量减少，而星形时，则失去补偿。

⑶可充分发挥电容器的补偿能力：

三角是星形3倍。

4.矿用电气设备的要求：

:

1、要求电气设备体积小、重量轻；

2、要求电气设备有坚固的外壳、内部元件有较强的抗震能力。

3、要求电气设备防潮性能和绝缘水平要高。

4、要求电气设备具有防爆性能。

5、要求电气设备有较强的过负荷能力和起动力矩。

5.井下变压器禁止中性点直接接地的原因：

①中性点绝缘比中点接地的人身触电电流要小得多，比较安全。

②入地电流也很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。

③不影响线电压（可运行2个小时）。

防爆原理 ：

1.电气设备引燃可燃性气体混合物有两方面原因：

一个是电气设备产生的火花、电弧、另一个是电气设备表面（即与可燃性气体混合物相接触的表面）发热。

2.因此要求电气设备有隔爆型或耐爆性。

隔爆性：

外壳内爆炸后，高温和火焰通过接合面喷出时，受到足够的冷却。

其中对隔爆面的要求是：

隔爆结合面的间隙为0.3~0.6mm,粗糙度为6.3，宽度为12~45mm。

耐爆性：

外壳内爆炸后，外壳不至于破坏，从而不会引起外部煤尘瓦斯的爆炸。

3.对于设备在正常运行时能产生电弧、火花的部件放在隔爆外壳内，或采取浇封型、充砂型、充油型或正压型等其他防爆型式就可达到防爆目的。

而对于增安型电气设备是对在正常运行时不会产生电弧、火花和危险高温的设备，则在其结构上再采取一些保护措施，尽力使设备在正常运行或认可的过载条件下不会发生电弧、火花和过热现象，就可进一步提高设备的安全性和可靠性。

因此这种设备在正常运行时就没有引燃源，而可用于爆炸危险环境。

采煤机的恒功率自动调节：

①恒功率自动调节的原理：

一方面，电动机的功率P=VIcosΦ，对于井下的情况，电压和电动机的功率因数可近似认为是常数，因此功率就近似与负荷电流成正比：

P=KI

另一方面，采煤机的滚筒在截割硬煤或软煤时，功率变化较大，当切割软煤时，所需功率较小，使牵引速度变快。

当切割硬煤时，所需的功率最大，使牵引速度变慢，因此牵引速度与电动机的输出功率由直接关系，功率又与电流有关。

这样我们利用一个电气装置，能在电动机欠负荷时自动增加采煤机的牵引速度，反之，自动降低牵引速度，从而使电动机保持在接近额定负荷下运行，这就是恒功率自动调节。

②调节方法：

当I＞1.05Ie时，电子调节器使减速阀得电，牵引速度下降；

当I＜0.95Ie时，电子调节器使增速阀得电，牵引速度上升；

从而使电动机始终在恒功率条件下运行。

③优点：

a、电动机能在额定负荷下运行，充分发挥采煤机的效率；

b、防止电动机过载、过热引起的事故，减少停产时间；

c、减小电动机的冲击，可以延长及其的检修周期和寿命；

d、减轻司机的操作量及维修工作量。

矿山供电：

矿山所需电能的供应和分配问题。

任务：

安全可靠地供应和分配到用户手里。

为什么全世界把电作为主要动力1、易转化形式2、运输和分配方便3、控制和测量以实现自动化4、成本低

为什么建立大型发电站？

a.有利于一次能源地利用b.减少电能的损耗，减低发电成本c.保证供电质量（电压稳定、频率稳定、谐波含量稳定）d.提高了供电可靠性e.有利于今后发展

对供电系统的基本要求1、安全性2、可靠性3、优质性4、经济性

优质性：

应满足用户对电能质量方面的要求，电能质量是指电压（±5%--±10%）、频率（±0.2--±1.0%）和谐波含量（5%--10%）。

供电系统的基本结线方式：

放射式三种干线式两种环状式

变电所常用结线方式：

母线式三种桥式三种线路-变压器组式

矿山供电系统三种方式：

深井（200m以上、）、浅井（100-200m，特点：

大巷无高压）、平峒（＜100m）

采区变电所位置选则：

⑴位于负荷中心；⑸考虑大容量电机的最大供电距离。

⑵采区变电所的位置一般不变；⑶设在地质条件好的地点；⑷通风、运输方便；

电力负荷计算目的：

电力负荷是指设备或线路中正常运行时消耗的功率与损耗的功率之和。

是供电系统规化、设计、设备选型、继电保护以及发电、输电、变电布局的主要依据。

电力负荷计算目的选择变压器、开关、线路等。

短路计算目的为继电保护整定。

人工补偿提高功率因数常用：

并联移相电容器组

短路：

是指供电系统中电位不同或相位不同的导体相互接触，并形成较大的电流，称之短路

短路形式：

1、三相短路；2、两相短路；3、两相接地短路；4、单相接地短路。

三相短路是对称的，同时也是短路电流最大的，至最大发生在0.01S

计算短路电流的目的：

1、校验电气设备；2、继电保护整定；

电弧熄灭的条件是：

去游离率＞游离率

灭弧方法：

1、速拉灭弧法2、冷却灭弧法3、吹弧灭弧法4、长弧切短灭弧法5、粗弧分细灭弧法6、狭沟灭弧法7、真空灭弧法8、惰性气体灭弧法

矿用电气设备的要求:

1、要求电气设备体积小、重量轻；2、要求电气设备有坚固的外壳、内部元件有较强的抗震能力。

3、要求电气设备防潮性能和绝缘水平要高。

4、要求电气设备具有防爆性能。

5、要求电气设备有较强的过负荷能力和起动力矩。

防爆原理：

将电气设备的带电部分放在特制的外壳内,该外壳具有将壳内电气部分产生的火花和电弧与壳外爆炸混合物隔开的作用,并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电气设备的火花,电弧引爆所产生的爆炸压力,而外壳不被破坏;同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传播,不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸.

防爆面三要素：

间隙、宽度、粗糙度

本质安全型iⅠ增安型eⅠ

高压隔离开关主要用来隔离高压电源，有明显可见的断电间隙，以保证其它电器设备的安全检修。

它没有专门的灭弧装置，所以不能带负荷操作,更不能故障时跳闸。

高压断路器：

用在高压电路中通断负荷电流，并在严重过负荷和短路时自动跳闸，故能切断过负荷电流和短路电流。

高压开关柜五防功能：

1防止误分、合断路器；2防止带负荷分、合隔离开关：

3防止带电挂接地线；4防止带地接线合隔离开关；5防止人员误入带电间隔。

电压器额定容量：

是指在规定的环境温度（20℃）、使用年限内（20年）所能连续输出的最大视在功率（KVA）

移动变电站组成：

高压负荷开关箱，隔爆干式变压器，隔爆低压馈电开关箱组成

互感器作用：

电流互感器和电压互感器；作用：

A、用来使仪表继电器与主电路绝缘；B、用来扩大仪表、继电器的适用范围；C、将一次回路的大电流（或高电压）变换成小电流（或低电压）。

电流互感器二次回路接近于短路状态，二次额定电流一般为5A。

电压互感器二次接近于开路状态。

二次绕组的额定电压一般为100V

电缆的三分类：

铠装给固定设备供电橡套给移动设备供电塑料

影响人触电的因素：

电流大小触电时间

煤矿井下防止触电：

①变压器中性点禁止直接接地②井下电气设备采用保护接地③井下电网采用漏电保护装置并要求有一定选择性

中性点接地方式分类：

①不接地方式②直接接地方式③阻抗接地方式

井下中性点禁止接地：

①中性点绝缘比中点接地的人身触电电流要小得多，比较安全。

②入地电流也很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。

③不影响线电压

漏电保护要求：

1、保护全面：

是指保护范围应覆盖整个供电单元；2、安全性：

要满足30mA·S，动作要速度快；3、可靠性：

一是自身的可靠性，二是保护的可靠性4、灵敏性5、选择性

无选择性漏电保护装置三大功能：

a、随时监视电网的绝缘电阻；b、当电网漏电时，能使低压总开关跳闸；c、能补偿电网对地的电容电流。

选择性漏电保护原理：

零序功率方向式分类：

纵向选择性、横向选择性、选择性分级

井下保护接地＜2Ω，地面4Ω工作接地、保护接地、保护接零

接地保护不足：

①没有断电功能；②电网发生单相直接接地时，无分流作用；③人接触单相电网，无分流作用。

所以漏电保护和保护接地二者缺一不可。

过电流：

凡是流过电气设备或线路的电流，超过其额定值或允许值，都叫过电流

对过流保护的要求：

1、快速性：

尽量快2、可靠性：

不误动，不拒动3、灵敏性：

对故障的反应能力。

4、选择性：

纵向、横向。

5、应有后背保护6、必须与保护对象配合

过电压种类：

外部过电压和内部过电压

防止外部过电压装置：

避雷针（直击雷）、避雷线、避雷器（感应雷）

接触器：

一个由电磁铁带动触点动作的一种开关，在电路中，起着接通或切断主电路的作用。

继电器作用在控制回路中；能根据主回路参数变化使其连接点断开或接通，达到控制的目的。

矿用隔爆磁力启动器：

主要由隔离开关、接触器、保护装置、按钮等元件组成一个整体，装在符合防爆要求的外壳中，用来控制和保护单台电动机。

Q--起动器；B--隔爆；Z--真空；□--额定电流；□--额定电压；N—可逆。

同类型采区负荷计算：

式中：

Pca、Qca、Sca——该用电设备组的有功、无功，视在功率计算负荷。

∑PN——该用电设备组的设备总额定容量kWVN——额定电压V

tanwm——功率因数角的正切值Ica——该用电设备组的计算负荷电流A（工作电流）

Kd——需用系数

多个用电设备组的计算负荷

式中：

Ksp–--有功同时负荷系数Ksq----无功同时负荷系数

电力负荷的分级：

⑴一级负荷：

当中断供电时，将造成人身伤亡者，或在政治、经济上造成重大损失者。

⑵二级负荷：

当中断供电时，将在政治、经济上造成较大损失者。

⑶三级负荷：

除一、二级负荷外，均为三级负荷。

要求一级双电源双回路，二级双回路或专用线

母线：

又称汇流排，实质上是电源线路或变压器与多个用户馈出线的连接处，是电路中的一个节点，起集中和分配电能作用，是解决一个电源与多个负荷之间供电矛盾的好办法。

动稳定校验：

定义：

是指电气设备对（短路电流产生的）最大电动力的承受能力。

校验对象：

凡直接或间接通过短路电流的电气设备都要进行动稳定校验。

（如：

开关、互感器、母线、绝缘子等）

热稳定校验：

定义：

是指电气设备对（短路电流产生的）温度升高的承受能力。

校验对象：

凡直接通过短路电流的电气设备都要进行热稳定校验。

电气控制就是利用一些装置或起动器来控制用电设备的起动、停车、正转、反转、调速等，称之为电气控制。

用来实现以上功能的电器称为控制电器。

限流式熔断器：

该熔断器同时采用几种灭弧方式（粗分细、长切短、狭沟），是一种灭弧能力很强的熔断器，能在短路电流未达冲击值（即短路后不到半个周期0.01秒）即能完全熄灭电弧，使线路和设备不受冲击电流的影响，因此，称为“限流”式熔断器

漏电保护：

是指当电网漏电时，通过切断电源来防止人身触电伤亡和漏电电流所引爆瓦斯、煤尘的一种措施

接地保护：

将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。

接零保护：

一切电气设备正常情况下不带电的金属外壳以及和它相连接的金属部分与零线作可靠的电气联接。

照度：

单位面积上接收到的光通量称为照度，单位为勒克斯

发光效率指光源所发出的全部光通量与其全部输入功率之比。

单位为流明每瓦

光通量：

光源在单位时间内向四周空间辐射出的，使人眼产生感觉的能量。

单位为流明

矿山电工学复习题

一、单项选择题

1、下列那些设备属于一级负荷（D）。

A.办公室B.矿灯房C.采煤机D.井下水泵房

2、照明、信号、手持式电气设备的供电额定电压不超过（B）。

A.24VB.36VC.127VD.220V

3、本安型电器设备的标志为（A）。

A.iB.eC.nD.d

4、我国煤矿井下电网普遍采用的中性点运行方式为（D）。

A.中性点直接接地B.中性点经消弧线圈接地

C.中性点经小电阻接地D.中性点不接地

5、在同样的条件下发生的触电事故，下面的结论错误的是（A）。

A.直流触电电流比交流触电电流危害大

B.高频触电电流比工频（50HZ）触电电流危害小

C.触电电流越大对人体的危害越大

D.触电时间越长对人体的危害越大

6、对一类负荷如何供电（A）。

A.两个独立电源B.专用线路C.单回路D.ABC都对。

7、煤矿井下向采煤机供电一般采用（D）。

A.铠装电缆B.架空线C.一般型橡套电缆D.屏蔽型橡套电缆

8、一熔断器的额定电流为300A，则其内不可装入的熔体为（C）。

A.额定电流为300A的熔体B.额定电流为200A的熔体

C.额定电流为500A的熔体D.额定电流为250A的熔体

9、井下主接地极装设在（B）。

A.中央井下变电所内B.井底车场水仓中

C.井下采区变电所内D.采区工作面

10、ZQ20-3×95-6-100电缆中100的含义是（D）。

A.额定电流B.截面积C.工作电压D.长度

11、下列哪些电气设备不属于隔爆设备（A）。

A.矿用一般高压配电箱B.移动变电站

C.井下采煤工作面信号按钮D.井下电话

12、DW80系列馈电开关型号中W的含义是（B）

A.室外用B.万能式C.功率单位D.隔离开关

13、一般相比之下，10000Hz的交流电流相比50Hz电流对人体

的危害（A）。

A.小B.大C.同样D.不确定

14、下列保护中属于矿井三大保护的是（A）

A.漏电保护B.过负荷保护C.保护接零D.欠压保护

15、阀型避雷器主要用于（A）保护。

A、大气过电压B、操作过电压C、电弧接地过电D、截流过电压

16、交流接触器的短路环的作用是（B）

A.用来将交流电源短路B.消除交流接触器的抖动和噪声

C.灭弧的作用D.防止交流电源短路

17、矿井高压电网的单相接地电容电流不得超过（A），否则必须采取措施，例如安装消弧线圈。

A、10AB、20AC、30AD、50A

18、下列等级的电力用户中，对供电要求最高的是（A）

A.一级负荷B.二级负荷C.三级负荷D.以上的全部

19、下列既可用来切除正常的负荷电流，又可切除短路故障电流的为（C）A.负荷开关B.隔离开关C.断路器D.熔断器

20、下述结线方式中，供电可靠性最高的是（B）

A.单母线分段结线B.全桥结线C.内桥结线D.外桥结线

21、下列漏电保护方式中，能够对对称性漏电故障可靠动作的是（C）A.零序功率方向式漏电保护

B.零序电流方向式漏电保护C.附加直流电源检测式漏电保护

22、下述选项不属于煤矿主要电气化指标的是（C）

A.劳动力电气装备程度B.吨煤电C.流动电费D.全矿功率因数

23、下列设备中不能用来切断负荷电流的是（B）

A.油断路器B.隔离开关C.SF6断路器D.负荷开关

24、下列说法错误的是（D）

A.保护接地与保护接零都是减少人身触电电流的有效方式；

B.保护接地是指对井下中性点不接地电网而采取的保护措施；

C.保护接零是指对地面三相四线制供电网而采取的保护措施；

D.保护接零系统中零线上可以设置熔断器作为保护。

25、对煤矿井下低压电网，发生两相接地故障时故障类型为（B）

A．漏电B.短路加漏电复合型C.过流D.短路

二、填空题

1、根据触电对人身的危害，大致将触电分为电击和电伤。

2、矿用隔爆设备的外壳必须具有耐爆性和隔爆性。

3、井下沼气、煤尘的最小点燃能量为0.28mJ。

4、工矿企业的电费由基本电费、流动电费、力率调整电费组成。

5、煤矿电网进行无功补偿，按照补偿装置的装设地点，有高压集中补偿、低压成组补偿和分散就地补偿几种方式，其中分散就地补偿方式补偿区最大。

6、当煤矿功率因数低于0.95时供电部门追加收取的电费是力率调整电费。

7、典型的矿山供电系统主要有深井、浅井和平硐三种。

8、煤矿井下三大保护是漏电保护、保护接地、过流保护。

9、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。

10、电力系统是由生产、传输、分配、消费电能的四个环节组成。

11、桥式接线有内桥接线、外桥接线、全桥接线三种方式。

12、对供电的可靠性要求最高的是一级负荷。

13、矿山电力负荷可以分成一级负荷、二级负荷、三级负荷。

14、隔爆外壳的隔爆性能主要靠隔爆面长度、间隙厚度、隔爆面光洁度等参数来保证，这三个参数通常称为隔爆三要素。

15、漏电保护应该满足全面、安全、可靠、灵敏、有选择性等基本要求。

16、用来实现电动机的启动、停止、反转、调速等控制过程的电器称为控制电器。

17、接触器有直流和交流两种，直流接触器一般做成单极的，交流接触器则一般做成三极的。

18、煤矿企业的主要电气化指标有全矿功率因数、吨煤电耗、吨煤电费和劳动力电气装备程度。

19、煤矿井下常用的动力电缆主要有铠装电缆和橡套电缆。

20、分立使用的高压开关电器有熔断器、隔离开关、负荷开关和

断路器。

三、简答题

2、提高功率因数会带来哪些好处？

答：

提高负荷的功率因数可以使发电、变电设备和输电线路的供电能力得到充分的发挥，并能降低各级线路和供电变压器的功率损失和电压损失。

3、简述井下低压供电系统的基本特点？

答：

1、采用变压器中性点不接地或高阻接地运行方式。

2、以一台动力变压器为一个相对独立的供电单元。

3.、动力电压等级为380V、660V、1140V三种。

4.、低压线路全部由电缆组成。

4、简述控制线路图的绘制原则？

答：

1）把全部电路分成主回路、控制回路和辅助回路。

2）图中各电器元件应按规定的图形符号和文字符号表示

3）电路中的接点位置按线圈不通电（或未加外力）时的位置画出

5、矿用防爆电气设备按照防爆结构的不同有哪六种类型？

答：

1、矿用增安型（EXeI）2、矿用隔爆型（EXdI）

3、防爆充油型（EXoI）4、本质安全型（EXibI）

5.防爆正压型（EXpI）6.特殊型防爆电气设备（EXsI）

7、井下常用的漏电保护原理主要有哪几种？

在选择性漏电保护系统中，这几种漏电保护原理如何使用？

说明理由。

答：

保护方式有：

附加直流电源检测式漏电保护、零序功率方向式漏电保护、旁路接地式漏电保护

在选择漏电保护系统中附加直流电源检测式漏电保护具有全面性，作为总保护旁路接地式漏电保护具有安全性，在进行纵向接线时保护人身安全，零序功率方向式漏电保护具有选择性，实现横相，但因为不能检测电网绝缘对称性下降，所以不能担任主保护。

8、说明保护接地与保护接零作用的异同。

答：

漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电或人身触电应尽快切断电源，将故障存在的时间减少到最短。

（被动保护）

井下保护接地的侧重点，在于限制裸露漏电电流和人身触电电流的大小，最大限度的降低故障的严重程度。

（主动保护）

两种保护在井下电网中相辅相成，缺一不可，对井下电网的安全运行有重要作用