矿山电工学安全用电起保护PPT课件

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1、21 矿用电气设备的防爆原理一、矿用电气设备的要求一、矿用电气设备的要求: :1、井下巷道硐室和采掘工作面的空间狭窄。要求电气设备体积小、重量轻；2、由于顶板压力及放炮的影响，电气设备及电缆易受损伤，要求电气设备有坚固的外壳、内部之件有较强的抗震能力。3、井下空气潮湿，有滴水，电气设备易受潮，要求电气设备防潮性能和绝缘水平要高。4、井下瓦斯、煤尘，在一定条件下可以点燃和爆炸，要求电气设备具有防爆性能。5、井下电气设备启动频繁，负荷变化较大，容易过载。要求电气设备有较强的过负荷能力和起动力矩。第1页/共105页21 矿用电气设备的防爆原理二、爆炸条件和预防措施二、爆炸条件和预防措施: :1 1、

2、爆炸条件：、爆炸条件： 瓦斯浓度：5-16% 温度：650-750火源2 2、预防措施：、预防措施：将沼气和煤气的含量严格控制在非爆炸的范围之下（通风）；控制井下各种可能引爆的热源、火源、电源；完善井下供电系统的保护装置（及时切断电源）；建立各种有效的安全和操作制度（管理手段）。第2页/共105页21 矿用电气设备的防爆原理三、防暴原理三、防暴原理1 1、隔爆性和耐爆性：、隔爆性和耐爆性：隔爆性：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（防爆面，如图）。耐爆性：耐爆性：外壳内爆炸后，外壳不至于破坏（外壳的机械强度P83表2-3）。2 2、隔爆面三要素：、隔爆面三要素：间

3、隙间隙（P84表2-4）、宽度宽度（P84表2-4）、光洁、光洁度度（6.3）四、常见矿用防爆电气设备：四、常见矿用防爆电气设备：增安型：增安型：采用适当措施，工作时不产生电弧、火化、高温的部件，Exe防爆型：防爆型：外壳具有耐爆和隔爆性能，Exd 充油型：充油型：将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在油中，Exo本质安全型：本质安全型：工作时所产生的电火花和热均不能点燃，Exi正压型：正压型：利用新鲜空气、惰性气体，是外壳内保持一定的正压，Ixp特殊型：特殊型：除上面外属这种，但需国家确认，Exs第3页/共105页第4页/共105页21 矿用电气设备的防爆原理 设备类型 标 志 设备类型 标

4、志防爆型d无火花型n本质安全型i浇封型m增安型e气密型h正压型p防爆特殊型s充油型o充砂型q防爆电气设备（Ex防爆总标志）第5页/共105页21 矿用电气设备的防爆原理五、选用：五、选用：见表2-5所示 。P85 1 1、类型选择、类型选择: : 户用、户外型；普通型、矿用一般型、隔户用、户外型；普通型、矿用一般型、隔爆型；总开关、分开关等。爆型；总开关、分开关等。 2 2、管理制度、管理制度: : 执行验证执行验证采购制度采购制度，要求，要求“两证一标齐两证一标齐全全”， 安全标志准用证安全标志准用证（MAMA），），生产许可证生产许可证，产品合格产品合格证证。 3 3、按技术参数选择、按技

5、术参数选择: : 额定电压应等于接入电网的额定电压应等于接入电网的额定电压额定电压； 额定电流应大于其长时额定电流应大于其长时最大工作电流最大工作电流； 按最大三相短路电流按最大三相短路电流校验其动、热稳定校验其动、热稳定。第6页/共105页本节小结：本节小结：一、矿用电气设备的要求一、矿用电气设备的要求二、爆炸条件和预防措施二、爆炸条件和预防措施三、防暴原理三、防暴原理四、常见矿用防爆电气设备型号四、常见矿用防爆电气设备型号五、选用：五、选用： 返回返回第7页/共105页22漏电与触电 2-22-2漏电与触电漏电与触电本节介绍：一、漏电：一、漏电：1 1、什么是漏电：、什么是漏电： 2 2、

6、分类：、分类： 3 3、漏点电流回路：、漏点电流回路： 4 4、漏电的危害：、漏电的危害：二、触电：二、触电：1 1、什么是触电：、什么是触电： 2 2、影响触电危害程度的有关因素：、影响触电危害程度的有关因素：3 3、安全电流、安全电压及安秒值：、安全电流、安全电压及安秒值：4 4、触电的预防办法：、触电的预防办法：5 5、救护：、救护： 第8页/共105页22漏电与触电 一、漏电：、漏电： 1 1、什么是漏电：、什么是漏电：广义上讲，漏电是一种电网对地广义上讲，漏电是一种电网对地发生发生电能泄漏电能泄漏的现象，特征是电网对大地的绝缘的现象，特征是电网对大地的绝缘阻抗阻抗降低降低，流入大地的

7、，流入大地的电流增大电流增大，该现象称为，该现象称为漏电漏电。( (该该电流为漏电电流电流为漏电电流) ) 2 2、分类：、分类： 集中性漏电集中性漏电: :（某一处或某一点）机械、某点老化、（某一处或某一点）机械、某点老化、处界；处界； 分散性漏电：分散性漏电：（老化）（整条线路或整个电网）；（老化）（整条线路或整个电网）； 3 3、漏电电流回路：、漏电电流回路：如图2-12-1所示 4 4、漏电的原因：、漏电的原因：P87-89P87-89 5 5、漏电的危害：、漏电的危害：人身触电（外壳带电）；引起爆炸（煤尘、沼人身触电（外壳带电）；引起爆炸（煤尘、沼气）；电雷管无准备引爆；烧损电气设备

8、（发气）；电雷管无准备引爆；烧损电气设备（发热）；热）；如下图如下图引起短路（更大的事故）；影响产生（停电处引起短路（更大的事故）；影响产生（停电处理）。理）。第9页/共105页图变压器IRCM图第10页/共105页22漏电与触电 二、触电：二、触电：1 1、什么是触电：、什么是触电：人身人身接触带电体接触带电体或或接近高压带电体接近高压带电体时，时，使人身成为电流通路的一部分，叫做使人身成为电流通路的一部分，叫做触电触电。触电是前。触电是前面讲过的漏电的一种特殊情况，只是过渡电阻变成了面讲过的漏电的一种特殊情况，只是过渡电阻变成了人身电阻。人身电阻。 触电对人体组织的破坏大体可分为两种：触电

9、对人体组织的破坏大体可分为两种：电击电击和和电伤。电伤。 电击：电击：是指触电后电流通过人体，使人体主要器是指触电后电流通过人体，使人体主要器官（如心脏）受到损伤，有生命危险，这是官（如心脏）受到损伤，有生命危险，这是最危险的最危险的触电。触电。 电伤：电伤：是指电弧或强电流瞬时通过人体某一局部，是指电弧或强电流瞬时通过人体某一局部，造成人体外表器官的破坏（烧伤），造成人体外表器官的破坏（烧伤），一般不至于有生一般不至于有生命危险。命危险。 * *触电电流：触电电流：发生人身触电时流过人身的电流叫做触电电流。表26所示。第11页/共105页22漏电与触电 2 2、影响触电危害程度的有关因素：、

10、影响触电危害程度的有关因素： 通过人身的电流大小：通过人身的电流大小：根据实验得，根据实验得， 交流在交流在151520mA20mA以下，直流在以下，直流在50mA50mA以下，以下，一般对人体伤害较轻，如果长期通过工频交流一般对人体伤害较轻，如果长期通过工频交流303050mA50mA就有生命危险，超过就有生命危险，超过50mA50mA对对人的生命是绝对有危险的。人的生命是绝对有危险的。 触电时间：触电时间：根据实验测定的数据，触电时间在根据实验测定的数据，触电时间在0.2s0.2s以下和以下和0.2s0.2s以上，电流对人以上，电流对人体的危害程度是有较大差别的。如体的危害程度是有较大差别

11、的。如0.2s0.2s以下以下 ，400mA400mA能使心脏损伤，能使心脏损伤，0.2s0.2s以上，以上，25mA25mA能使心脏损伤。能使心脏损伤。第12页/共105页 电流性质：电流性质：直流和交流对人体的危害程度是直流和交流对人体的危害程度是不同的，而以不同的，而以5050100Hz100Hz的交流电流对人体的危的交流电流对人体的危害最为严重。害最为严重。 电流路径：电流路径：主要取决于心脏受损的程度，电主要取决于心脏受损的程度，电流从手到脚特别是通过心脏对人最为危险。流从手到脚特别是通过心脏对人最为危险。 体重和健康状况：体重和健康状况：健康和有病不同，情绪好健康和有病不同，情绪好

12、和不好不同，胖和搜和不好不同，胖和搜 。 人身电阻：人身电阻：主要是人体表面皮肤层和体内的主要是人体表面皮肤层和体内的电阻，它随人的皮肤状况（损伤、潮湿）、触电电阻，它随人的皮肤状况（损伤、潮湿）、触电时间、触电电压高低等因素而变动，当皮肤完整时间、触电电压高低等因素而变动，当皮肤完整干燥时，人身电阻可达干燥时，人身电阻可达1010100100千欧触电时相对千欧触电时相对安全；当皮肤潮湿或有损伤，人身电阻降低到安全；当皮肤潮湿或有损伤，人身电阻降低到10001000欧左右，触电时相对危险（以后人身电阻取欧左右，触电时相对危险（以后人身电阻取最小值最小值10001000欧欧）。）。 触电电压：触

13、电电压：作用于人身的电压越高，则通过作用于人身的电压越高，则通过人体的电流越大，也就越危险。人体的电流越大，也就越危险。第13页/共105页3 3、安全电流、安全电压及安全值：、安全电流、安全电压及安全值： 安全电流：安全电流：也就是人体触电后不会使人致死、也就是人体触电后不会使人致死、致伤的最大电流，称为安全电流。根据上述的因致伤的最大电流，称为安全电流。根据上述的因素分析，触电危险性取决于通过人体的电流与作素分析，触电危险性取决于通过人体的电流与作用时间的乘积。通过对动物的实验，我国提出发用时间的乘积。通过对动物的实验，我国提出发生心室颤动的电流生心室颤动的电流50mA50mA与时间乘积的

14、安全值为与时间乘积的安全值为50mA50mAS S，取，取1.671.67倍安全系数，规定为倍安全系数，规定为30mA30mA、美国、美国为为10 mA10 mA、英国为、英国为50mA50mA等。等。 安全电压：安全电压：安全电流和人身电阻的乘积，称安全电流和人身电阻的乘积，称为安全电压。经常接触的电气设备，在没有高度为安全电压。经常接触的电气设备，在没有高度危险的条件下，采用危险的条件下，采用65v65v电压，有高度危险的条件，电压，有高度危险的条件，采用采用36v36v，在特别危险的条件下，采用，在特别危险的条件下，采用12v12v。 安全值：安全值：安全电流与触电时间的乘积，称安安全电

15、流与触电时间的乘积，称安全值。我国为全值。我国为30 mA30 mAS S。第14页/共105页22漏电与触电 4 4、触电的预防办法：、触电的预防办法：变压器中性点禁止直接接地变压器中性点禁止直接接地井下电气设备采用保护接地井下电气设备采用保护接地井下电网采用漏电保护装置（要求有一定的选择井下电网采用漏电保护装置（要求有一定的选择性）性）把带电裸导线安装在一定的高度，如井下电机车把带电裸导线安装在一定的高度，如井下电机车的架空线（大巷的架空线（大巷2 2米以上，井底车场米以上，井底车场2.22.2米以上）米以上）将各种矿用电器设备、电缆接头等都封闭在坚固将各种矿用电器设备、电缆接头等都封闭在

16、坚固的外壳内，并加闭锁装置（电气闭锁、机械闭锁）的外壳内，并加闭锁装置（电气闭锁、机械闭锁）加强电动工具把手的绝缘加强电动工具把手的绝缘对于接触机会非常多的电气设备，采用较低的工对于接触机会非常多的电气设备，采用较低的工作电压（电钻作电压（电钻127v127v控制控制36v36v）加强维护，发现问题及时解决。加强维护，发现问题及时解决。5 5、救护：、救护：摆脱电、抢救。摆脱电、抢救。第15页/共105页22漏电与触电 本节小结：一、漏电：一、漏电：1 1、什么是漏电：、什么是漏电： 2 2、分类：、分类： 3 3、漏点电流回路：、漏点电流回路： 4 4、漏电的危害：、漏电的危害：二、触电：二

17、、触电：1 1、什么是触电：、什么是触电： 2 2、影响触电危害程度的有关因素：、影响触电危害程度的有关因素：3 3、安全电流、安全电压及安秒值：、安全电流、安全电压及安秒值：4 4、触电的预防办法：、触电的预防办法：5 5、救护：、救护： 返回 第16页/共105页23 井下供电的变压器中性点禁止直接接地的分析 2-3 2-3 变压器中性点禁止直接接地的分析变压器中性点禁止直接接地的分析 本节介绍： 1 1、中性点接地方式分类及要求、中性点接地方式分类及要求 分类：分类： 要求：要求： 2 2、中性点接地方式分析、中性点接地方式分析 中性点接地系统：中性点接地系统： 中性点不接地系统：中性点

18、不接地系统： 3 3、结论：、结论： 第17页/共105页23 井下供电的变压器中性点禁止直接接地的分析 一、中性点接地方式分类及要求一、中性点接地方式分类及要求 1 1、分类：、分类：一般分为以下四类：一般分为以下四类： 不接地方式、直接接地方式、不接地方式、直接接地方式、 阻抗接地方式、消弧线圈接地方式阻抗接地方式、消弧线圈接地方式 。 2 2、要求：、要求： * * 3 363kv63kv系统，采用中性点不接地方式；系统，采用中性点不接地方式； * * 110kv110kv及以上和及以上和220380v220380v的低压系统，采的低压系统，采用中性点直接接地方式；用中性点直接接地方式；

19、 * * 但是，当但是，当3-10KV3-10KV电网当接地电容电流大于电网当接地电容电流大于30A30A或或20KV20KV以上电网当接地电容电流大于以上电网当接地电容电流大于10A10A时，时，采用中性点经阻抗接地方式。采用中性点经阻抗接地方式。 第18页/共105页23 井下供电的变压器中性点禁止直接接地的分析 二、中性点接地方式分析二、中性点接地方式分析: : 1 1、中性点接地系统：、中性点接地系统： 当人触及一相带电导体时（忽略分布电容）：当人触及一相带电导体时（忽略分布电容）： 如图如图2-32-3所示，这时人体承受电网相电压，通过人体的电流可根所示，这时人体承受电网相电压，通过

20、人体的电流可根据欧姆定律求出：据欧姆定律求出： 当取当取Rma=1000Rma=1000，线电压为，线电压为660V660V时，通过人体的电流为：时，通过人体的电流为： 当线电压为当线电压为380V380V时时: : 可见，无论是线电压可见，无论是线电压380v380v还是还是660v660v供电系统，当中性点接地供电系统，当中性点接地时，通过人体的电流都远远超过时，通过人体的电流都远远超过30mA30mA，所以，所以是绝对危险的。是绝对危险的。mI3axam am aUURRm660I0.383803 1000aAmAm380I0.222203 1000aAmA第19页/共105页图2-3变

21、压器IRC图第20页/共105页23 井下供电的变压器中性点禁止直接接地的分析 2 2、中性点不接地系统、中性点不接地系统： 如图2- 42- 4所示，若人体触及一相带电导体时，该电流经过其他两相的电阻和电容形成通路，根据基尔霍夫第一定律得： a a、当电容忽略时、当电容忽略时，Rma=1000 ，r=35000 ，Ux=660V: 可见是安全的。可见是安全的。2222Im(6)*19(1)Uaar rRrRmaRmarc33 660Im0.033033 1000 35000UxaAmARma r第21页/共105页 如图如图2-42-4 变压器IRC图第22页/共105页23 井下供电的变压

22、器中性点禁止直接接地的分析 b b、当电容不忽略时、当电容不忽略时，Rma=1000 ，r=35000 ，Ux=660V，C=0.5F : 可见当电容不忽略时，同样不安全，但比中性点接地系统通过人体的电流要小的多，故相对安全故相对安全。222 22226 2Im(6)* 19(1)660335000(35000 6 1000)100019 1000 1 35000(2 3.14 50)(0.5 10 )15430Uaar rRrRmaRmarcmAmA 第23页/共105页23 井下供电的变压器中性点禁止直接接地的分析 3 3、结论：、结论：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

23、。入地电流也很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。不影响线电压（可运行2个小时）。 以上三大优点就是井下变压器禁止中性点接地的原因。缺点：缺点：A A、当电网一相接地时，往往不易发觉 ； B B、其他两相电压将升高3倍； C C、不能控制开关跳闸。故故：井下电网必须装设漏电保护装置必须装设漏电保护装置。 第24页/共105页23 井下供电的变压器中性点禁止直接接地的分析 本节小结：1 1、中性点接地方式分类及要求、中性点接地方式分类及要求分类：分类： 要求：要求： 2 2、中性点接地方式分析、中性点接地方式分析中性点接地系统：中性点接地系统：中性点不接地系统：中性点不接地系统：3 3、结

24、论：、结论： 返回第25页/共105页24 漏电保护 2-4 2-4 漏电保护漏电保护本节介绍：一、对漏电保护的要求：一、对漏电保护的要求： 二、漏电保护原理：二、漏电保护原理：三、三、JY82JY82型矿用隔爆检漏继电器型矿用隔爆检漏继电器 ：四、四、JJKB30JJKB30型检漏继电器型检漏继电器 ：五、选择性漏电保护装置：五、选择性漏电保护装置：第26页/共105页24 漏电保护 定义：定义：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。 一、对漏电保护的要求：一、对漏电保护的要求： 1 1、保护全面：、保护全面：是指保护范围应覆盖整个供电

25、是指保护范围应覆盖整个供电单元；单元； 2 2、安全性：、安全性：要满足要满足30mA30mAS S，动作要速度快；，动作要速度快； 3 3、可靠性：、可靠性：一是自身的可靠性，二是保护的一是自身的可靠性，二是保护的可靠性；可靠性； 4 4、灵敏性：、灵敏性：是指保护装置对故障的反应能力，要求最轻的漏电，保护也能可靠动作 ； 5 5、选择性：、选择性：要求只切除故障线路而不切除非故障线路。 第27页/共105页24 漏电保护 二、漏电保护原理：二、漏电保护原理： 目前用的最多的有以下目前用的最多的有以下四种四种：附加电源直流检测方式、三相半波整流式、零：附加电源直流检测方式、三相半波整流式、零

26、序参数式、旁路接地式等序参数式、旁路接地式等 ，主要介绍广泛应用的前三种 。 1 1、附加电源直流检测方式：、附加电源直流检测方式：保护原理：保护原理：如图如图2-122-12所示所示 ；动作值的确定：动作值的确定：我国实际规定值为：我国实际规定值为： 1111、2222、33k33k，其他电压等级地规定见，其他电压等级地规定见表表2 29 9所示。所示。电容电流补偿电容电流补偿 ：第28页/共105页 特点：特点： 优点：优点：a a、保护全面；、保护全面；b b、触电电流小；、触电电流小； c c、整定简单；、整定简单；d d、可靠性高。、可靠性高。 缺点：缺点：a a、无选择性；、无选择

27、性； b b、属静态补偿；、属静态补偿； c c、动作时间长、动作时间长50ms 50ms ； d d、无漏电闭锁。、无漏电闭锁。变压器RCZJZJ图 图第29页/共105页24 漏电保护 2 2、三相半波整流式：、三相半波整流式： 这种漏电保护原理很简单，这里只作简单的介绍。如图215（a）P113所示，U1U3接于三相电网构成三相半波整流，其负载电阻就只有Rlolo+ r,由于Rlolo的电阻很小，所以回路的直流同样取决于r的大小，这表明这种方法的原理与前面讲的直流检测式是完全一样的，只是无直流附加电源。但动作值受电网电压波动的但动作值受电网电压波动的影响较大，对整流管的反向电压要求较高，

28、影响较大，对整流管的反向电压要求较高，故只用在电压低的地方如只用在电压低的地方如127v127v煤电钻煤电钻综合保护中。综合保护中。第30页/共105页 3 3、零序参数式：零序参数式： 如图所示如图所示变压器RCU。I。比比较较电电路路第31页/共105页24 漏电保护 三、三、JY82JY82型矿用隔爆检漏继电器：型矿用隔爆检漏继电器： 1 1、功能特点：、功能特点：功能功能 a a、随时监视电网的绝缘电阻；、随时监视电网的绝缘电阻； b b、当电网漏电时，能使低压总开关跳闸；、当电网漏电时，能使低压总开关跳闸； c c、能补偿电网对地的电容电流。、能补偿电网对地的电容电流。优、缺点：优、

29、缺点：缺点：缺点：a、动作时间长（50ms（保护动作时间）100ms（开关动作时间）； b、无选择性（一处漏电所有与其有关的开关都跳闸）；c、无漏电闭锁。优点：优点：简单可靠，动作值准确，所以一直用到今天。第32页/共105页24 漏电保护 2 2、 电路中主要元件和作用：电路中主要元件和作用： 如图如图2-182-18所示所示。3 3、各保护功能的动作过程、各保护功能的动作过程：（原理）监视电网的绝缘水平监视电网的绝缘水平：（监视回路） V C(+)K1PE（2PE）大地r电网QS1L2LKDV C() K就可以持续指示电网对地绝缘水平（数值）。 漏电保护回路动作情况漏电保护回路动作情况：

30、L L2 2QAQAYAQSKDYAQSKD1 1QSQALQSQAL3 3 于是总开关于是总开关QAQA跳闸，实现了漏电和触电保护。跳闸，实现了漏电和触电保护。第33页/共105页图2-18第34页/共105页24 漏电保护 可靠性试验可靠性试验： 主要是用模拟的漏电故障来试验继电器的动作可靠性，当按下试验按钮SB时，便接通了实验回路。即： VC（+）K1PE(局部) 2PESBR3SBR32FU L21L2LKDVC() 我国规程规定每个班应试验一次。 电网对地电容电流的补偿：电网对地电容电流的补偿： 电网电网（r rC C）大地大地1PE1PE（2PE2PE）C C2 22L2L1L1L

31、电网电网 上述回路中主要是上述回路中主要是C C和和2L2L，在起作用。，在起作用。第35页/共105页24 漏电保护 四、选择性漏电保护装置：四、选择性漏电保护装置：1 1、定义：、定义： 是指保护装置动作时仅将发生漏电故障线路的电源切断，保障系统其余部分正常工作。2 2、分类：、分类： 纵向选择性：是指上下级线路之间的关系，用动作时限差来实现的（上长下短）。 横向选择性：是指同一级线路之间的关系，用零序参数（零序电流或零序功率）的原理来实现的。 选择性分级：可分三级和两级，煤矿井下一般多采用三级选择性漏电保护装置（总开关、分支总开关、配电点开关）。 第36页/共105页24 漏电保护 3

32、3、XL-IXL-I型矿用低压选择性漏电保护装置：型矿用低压选择性漏电保护装置：组成：组成： KXL-I-JYKXL-I-JY和和 KXL-I-DWKXL-I-DW组件形成总开关和分支总开关两级选择性漏电保组件形成总开关和分支总开关两级选择性漏电保护装置。护装置。 组件介绍：组件介绍： a a、 KXL-I-JY如图2-202-20所示 b b、 KXL-I-DW如图2-212-21所示工作原理：工作原理：a a、选择性漏电保护 b b、漏电闭锁 c c、接地实验 d d、总漏电保护第37页/共105页图2-21第38页/共105页图2-20第39页/共105页24 漏电保护 本节小结：一、对

33、漏电保护的要求：一、对漏电保护的要求： 二、漏电保护原理：二、漏电保护原理：三、三、JY82JY82型矿用隔爆检漏继电器型矿用隔爆检漏继电器 ：四、选择性漏电保护装置：四、选择性漏电保护装置： 返回第40页/共105页25 接地与接零 25 25 接地与接零接地与接零本节介绍：本节介绍：一、分类：一、分类：二、接地有关电压：二、接地有关电压：三、接地保护原理：三、接地保护原理：四、井下保护接地系统四、井下保护接地系统 ：五、保护接零：五、保护接零： 六、井下接地电阻的测定：六、井下接地电阻的测定： 七、接地装置的设计计算七、接地装置的设计计算：第41页/共105页25 接地与接零 一、分类：一

34、、分类： 按照其作用的不同可以分为：按照其作用的不同可以分为：工作接地、保护接工作接地、保护接 地、保护接零三大类。地、保护接零三大类。 二、接地有关参数：如图二、接地有关参数：如图2-242-24所示。所示。 1 1、对地电压、对地电压VtgVtg： 2 2、接地电阻、接地电阻RgrRgr： 3 3、接触电压、接触电压VcoVco： 4 4、跨步电压、跨步电压VssVss： 三、接地保护原理：三、接地保护原理： 1 1、无保护接地时：、无保护接地时：如图如图2-232-23a a所示所示.P126.P126 2 2、有保护接地时：、有保护接地时：如图如图2-232-23b b所示所示.P12

35、6.P126 3 3、要求：、要求：一般井下保护接地电阻小于一般井下保护接地电阻小于22 4 4、不足、不足：没有断电功能；电网发生单相直接接地时，无分流作用；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。第42页/共105页 图2-24电气设备VtgVssVcoVspIgrRgr图第43页/共105页25 接地与接零 图2-23变压器RCM机机Igr2Ima1kI图第44页/共105页25 接地与接零 四、井下保护接地系统：四、井下保护接地系统： 井下接地系统是利用电缆的金属外壳或接地芯线与井下各处的电气设备外壳及各种接地极连接起来所构成。 1、联网的必要性：联网的必要性：

36、 单独的保护接地，动作有死区：单独的保护接地，动作有死区： 图图2-252-25所示；所示；P128P128 因并联支路多而总的Rgr降低： 一般单独的接地极，在井下能达到30是很不容易的，但是若有20个接地极并联起来，总的Rgr就会变的很小。 煤矿安全规程规定：在井下任何一个接地点所测量得的接地网总接地电阻不得超过2。 第45页/共105页25 接地与接零 2、井下接地网的组成井下接地网的组成：（如图2-27所示P130） 主接地极（主、付水仓）；局部接地极；接地母线；辅助接地母线；接地导线； 连接导线等。 五、保护接零：五、保护接零： 保护接零主要用于中性点直接接地的供电系统中，一般为低压

37、三相四线制系统，由中性点引出的线叫零线，也就是第四根线。 1 1、保护接零的原理、保护接零的原理：（如图2-28所示P131） 其作用如下：变漏电为短路；降低人体接触电压。 第46页/共105页 图变压器RCM机机Igr5Ima1kIN图第47页/共105页第48页/共105页25 接地与接零 2 2、重复接地：、重复接地： 沿着零线把多点再次接地，称为重复接地重复接地。其作用是当零线断线时，将接零保护变为接地保护。为了安全起见，零线应尽量避免断线，因此，一般在零线上不允许装设开关或熔断器。 六、井下接地电阻的测定：六、井下接地电阻的测定： 1 1、规定：、规定： 井下任一保护接地点的接地电阻

38、不得超过22. 2 2、方法：、方法： 电压、电流法：电压、电流法：如图2-31所示P133 ZC-18ZC-18型接地电阻测量仪：型接地电阻测量仪：如图2-33所示P136第49页/共105页 电压、电流法：电压、电流法：如图 AV220VTABABC20m20m第50页/共105页 ZC-18ZC-18型接地电阻测量仪：型接地电阻测量仪： a.原理：如图（电桥原理） b.测量方法：AUXEPC20m20m第51页/共105页25 接地与接零 七、接地装置的设计计算：七、接地装置的设计计算：1 1、单根接地体的接地电阻计算：、单根接地体的接地电阻计算： R RE(1)E(1)=/L=/L 式

39、中：RE(1)单根接地体的接地电阻； 土壤的电阻率；m L接地体的长度（1.5-2.5米）；2 2、多根接地体的接地电阻计算：、多根接地体的接地电阻计算： R RE E = R = RE(1)E(1)/n/nE E 或 (n= RE(1)/ ERE) 式中：n- 接地体的根数；E利用系数（查手册），RE总的接地电阻（井下2、井上4 ）。第52页/共105页25 接地与接零 本节小结：一、分类：一、分类：二、接地有关电压：二、接地有关电压：三、接地保护原理：三、接地保护原理：四、井下保护接地系统四、井下保护接地系统 ：五、保护接零：五、保护接零： 六、井下接地电阻的测定：六、井下接地电阻的测定：

40、 七、接地装置的设计计算七、接地装置的设计计算： 返回返回 第53页/共105页26 电网短路电流计算 2-6 2-6 电网短路电流计算电网短路电流计算 本节介绍：1 1、什么是短路？、什么是短路？2 2、短路的原因：、短路的原因：3 3、短路的后果：、短路的后果：4 4、短路的形式：、短路的形式：5 5、无限大容量电源系统中三相短路时的物理过程和物理量：、无限大容量电源系统中三相短路时的物理过程和物理量：6 6、高压电网短路电流计算：、高压电网短路电流计算： 7 7、低压电网短路电流计算：、低压电网短路电流计算：8 8、短路电流的动、热效应：、短路电流的动、热效应： 第54页/共105页26

41、 电网短路电流计算 一、什么是短路？一、什么是短路？ 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，称之为短路短路。 二、短路的原因：二、短路的原因： 绝缘损坏、误操作、鸟兽跨越、自然灾害。 三、短路的后果：三、短路的后果： 1、短路电流比正常电流大几十倍甚至几百倍； 2、短路时会产生很大的电动力和很高的温度； 3、使电压突然下降（影响设备正常运行）； 4、造成停电（越靠近电源，停电范围越大）； 5、影响系统运行的稳定性（使发电机失去同步，而解列）； 6、对通信线路产生严重干扰； 7、使电雷管超前引爆。第55页/共105页26 电网短路电流计算 由此可见，短路的后果非常严重

42、，而计算短由此可见，短路的后果非常严重，而计算短路电流的作用是选择校验开关设备和整定继电保路电流的作用是选择校验开关设备和整定继电保护装置。为了减小危害，故必须进行短路电流计护装置。为了减小危害，故必须进行短路电流计算。算。 四、短路的形式：四、短路的形式：P137 1 1、三相短路；、三相短路；2 2、两相短路；、两相短路；3 3、两相接地短、两相接地短路；路；4 4、单相接地短路。、单相接地短路。 （注意：对称性？非对称性？何种短路电流（注意：对称性？非对称性？何种短路电流最大？煤矿井下有何种短路形式？那些短路最容最大？煤矿井下有何种短路形式？那些短路最容易发生？等）易发生？等） 由于三相

43、短路电流最大，对系统的影响最大，由于三相短路电流最大，对系统的影响最大，故我们故我们主要是研究三相短路电流的计算主要是研究三相短路电流的计算。第56页/共105页26 电网短路电流计算 五、无限大容量电源系统中三相短路时的物理过五、无限大容量电源系统中三相短路时的物理过 程和物理量：程和物理量： 1 1、何谓无限大容量电源系统？、何谓无限大容量电源系统？ 是指电力系统的容量很大容量很大，当系统功率变化功率变化甚至短路，变电所母线上的电压基本保持不变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) 2 2、过程分析及物理量：、过程分析及物理量： 如图2-35所示。 （注

44、意：注意：短路电流周期分量ipe 、短路电流非周期分量iap 、短路全电流is 、稳态电流iss 、短路冲击电流冲击电流iim ）第57页/共105页iSS图2-35图2-35第58页/共105页26 电网短路电流计算 3 3、各短路参数之间的关系：、各短路参数之间的关系：高压电网：（3KV以上） iim=2.55Ipe Iim=1.51 Ipe 低压电网：（1140V以下） iim=1.84 Ipe Iim=1.09 Ipe 当短路电流达到稳态区后: Ipe=Is=Iss短路容量： 3S sV sIs第59页/共105页26 电网短路电流计算 六、高压电网短路电流计算：六、高压电网短路电流计

45、算：1 1、计算方法：欧姆法、计算方法：欧姆法 (相对值法、查表法、短路容量法等）2 2、基本假设：、基本假设：a、无过度电阻，b、电源电压不变， c、三相对称短路，d、忽略元件电阻。3 3、基本公式：、基本公式： 333232332.551.5230.866imV arIsXiIsIimIsV arSsV arIsXIsIs第60页/共105页26 电网短路电流计算 4 4、基本计算步骤：、基本计算步骤：（1 1） 选定短路点：选定短路点： （2 2）绘制等效电路图：）绘制等效电路图： （3 3）各元件电抗的计算：）各元件电抗的计算： 系统电抗系统电抗XsyXsy： 或 式中：VarVar平

46、均电压平均电压1.05V1.05VN N（短路点处的）（短路点处的）kvkv，见表见表2-112-11所示所示P141P141， Ss母线上的短路容量（供电部门提供），Sbr出口断路器的断流容量（断路器的参数可得）2V arX sySs2V a rX syS b r第61页/共105页26 电网短路电流计算 电力线路的电抗电力线路的电抗XwXw： Xw = XoXw = XoL L （换算） 式中：Xo导线或电缆单位长度的电抗 （高压6kv以上）架空线Xo=0.4/km， 电缆Xo=0.081/km L线路长度 m . 电力变压器的电抗电力变压器的电抗X XT T： 式中：VarVar平均电压

47、平均电压1.05V1.05VN N（短路点处的）（短路点处的）kv ST变压器的额定容量MVA s-变压器的短路电压百分数（阻抗电压），由变压器技术参数查得P55。2TsTV arXS第62页/共105页26 电网短路电流计算 元件电抗的换算：元件电抗的换算： 当系统含有变压器时，对线路电抗需要换算，换算公式为： 对系统和变压器的电抗均需代人短路点处的平均电压。 （4 4）求出总电抗）求出总电抗X X： 利用电阻的串联、并联法求得。 （5 5）求出各点的短路电流）求出各点的短路电流：（五个值五个值） （例题P143）221()a ra rVX wX wV(3)(2)imimsIIiIS、 、第

48、63页/共105页26 电网短路电流计算 七、低压电网短路电流计算：七、低压电网短路电流计算： 与高压的计算基本相同，这里仅说明与高压电网短路计算的几点不同之处。 1、系统同高压，只有电抗 没有电阻。 2、低压电缆、变压器等元件的电阻不能忽略电阻不能忽略；另外增加一个电弧电阻Rea=0.01. 电缆： 电抗 X Xw w = X = Xo oL L 电阻 R Rw w = L / = L /scscA A 式中：sc电导率（查表2-13得P145 ） A A电缆截面. Xo电缆单位长度的电抗0.081/km0.081/km L电缆长度 m .2V a rX s yS b r第64页/共105页

49、26 电网短路电流计算 变压器： 阻抗 电阻 电抗 式中：V VNTNT 变压器二次额定电压kv。 P PNTNT - 变压器的短路损耗（铜损），由变压器技术参数查得P55。2NTTsTVZS22N TTN TTVRS 22TTTXZR第65页/共105页26 电网短路电流计算 4、求出总阻抗：【电阻、电抗分别计算（注意换算），再通过下式求得】 5、求出短路电流： 6、例题2-2P14622ZRX 333232332.551.5230.866imVarIsZiIsIimIsVarSsVarIsZIsIs第66页/共105页26 电网短路电流计算 八、短路电流的动、热效应：八、短路电流的动、热效

50、应： 1 1、动稳定校验：、动稳定校验：定义：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：校验对象：凡直接或间接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）校验公式校验公式：（三种情况）一般电气设备：一般电气设备： 或 式中： 、 （设备极限电流说明书中得） ； 、 （计算冲击电流计算得 ）。maximiimIaximImIaximIimimaxi第67页/共105页26 电网短路电流计算 对于母线：对于母线： 式中：al -材料允许应力（铜137Mpa；铝69Mpa） im -计算最大应力 im =M M（弯曲应力）/ /

51、 W W（截面系数），而 这里 ，L为档 距，为两导线的轴间距， ，b为母线水平宽度，h为母线垂直厚度。 对于绝缘子对于绝缘子： （同前）（同前）alim(3)10LMF(3)2723()10imNLFiaA26b hW (3)alimFF第68页/共105页26 电网短路电流计算 2 2、热稳定校验：、热稳定校验： 定义：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：校验对象：凡直接直接通过短路电流的电气设备都要进行热稳定校验。 校验公式校验公式：（两种情况） 一般电气设备：一般电气设备： 式中： -设备在t秒内能承受的电流值，厂家提供。 -与Its所对应的试验时间，

52、厂家提供。 -短路稳态电流 。 -短路电流持续的实际时间（假想时间）， -保护动作时间（一般为0.5S） -开关动作时间(快速开关为0.11-0.16S； 慢速开关为0.18- 0.25S)。phtssststIIt0.05phsebrttt(3)IstsItstssIphtsetbrt第69页/共105页26 电网短路电流计算 母线与电缆：母线与电缆： 式中：Aminmin -满足短路时热稳定的最小截面。 -短路稳态电流。 -短路电流持续的实际时间（同前） C -导体热稳定系数，查表2-19 P153得。 -实际选择的截面。 当 时热稳定为合格。minphsstAIACssIphtAminA

53、A第70页/共105页26 电网短路电流计算 本节小结：1 1、什么是短路？、什么是短路？2 2、短路的原因：、短路的原因：3 3、短路的后果：、短路的后果：4 4、短路的形式：、短路的形式：5 5、无限大容量电源系统中三相短路时的物理过程和物理量：、无限大容量电源系统中三相短路时的物理过程和物理量：6 6、高压电网短路电流计算：、高压电网短路电流计算： 7 7、低压电网短路电流计算：、低压电网短路电流计算：8 8、短路电流的动、热效应：、短路电流的动、热效应： 返回第71页/共105页27 井下电网过电流保护 2-7 2-7 井下电网过电流保护井下电网过电流保护本节简介：一、对过流保护的要求

54、：一、对过流保护的要求：二、过流保护元件介绍：二、过流保护元件介绍： 三井下过流保护整定：三井下过流保护整定：第72页/共105页27 井下电网过电流保护 含义：含义：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。如：短路、过负荷、缺相运行等。 一、对过流保护的要求：一、对过流保护的要求： 1 1、快速性：、快速性：尽量快。 2 2、可靠性：、可靠性：不误动，不拒动。 3 3、灵敏性：、灵敏性：对故障的反应能力。 4 4、选择性：、选择性：纵向纵向、横向横向。 另外：5 5、应有后背保护：、应有后背保护： 6 6、必须与保护对象配合：、必须与保护对象配合： 第73页/共105

55、页27 井下电网过电流保护 二、过流保护元件介绍：二、过流保护元件介绍：1 1、低压熔断器、低压熔断器：（如图：（如图2-402-40所示所示P154P154） 定义：定义：熔断器是串接在主电路中熔断器是串接在主电路中，当线路发生短路或是严重过负荷时，熔件发热熔断，切断线路电源，从而保证了线路和设备的安全。熔断器的选择：有几个基本参数如下：熔断器的选择：有几个基本参数如下：a.额定电压：额定电压：V VN N；b.额定电流额定电流：（熔断器I IN N，熔体I INFNF，要求I INFNF小于等于I IN N）；c.极限分断能力：极限分断能力：要求I Imaxmax大于I Is s 。保护特

56、性：保护特性：反时限特性反时限特性，及电流越大熔断时间越短，电流越小，熔断时间越长。 第74页/共105页27 井下电网过电流保护 2.2.电磁式过流继电器：电磁式过流继电器： 又叫过流脱扣器，如图2-422-42所示P156，是利用电流增大，产生的电磁力直接或间接使开关跳闸，而达到保护的目的。 直接继电器：线圈串在通过主回路中，直接使开关跳闸。 间接继电器：线圈通过电流互感器与主回路相连，只是其一个触点串在跳闸回路中。 3.3.过流过流- -过热继电器：过热继电器： 它是由热继电器和电磁式过流继电器组合而成，是过负荷和短路的复合式保护装置，其保护的关键元件是一个热膨胀系数不同的双金属片（如图

57、2-422-42所示P156）。利用受热变形，顶开相应的常闭接点，使主开关跳闸，实现过负荷保护和短路保护。第75页/共105页27 井下电网过电流保护 4 4* *. .感应式继电器感应式继电器：（简单了解）5 5* *. .电子式保护装置电子式保护装置：图2-44 P159正常时正常时，三个互感器都有电压输出，电子开关全，三个互感器都有电压输出，电子开关全部导通，各个集电极输出全是低电位。因此或部导通，各个集电极输出全是低电位。因此或门关闭，输出低电位，可控硅门关闭，输出低电位，可控硅V V7 7截止，继电器截止，继电器KDKD不得电，开关不会跳闸。不得电，开关不会跳闸。若某一相断开若某一相

58、断开，如，如L L1 1相，则相，则TATA3 3无输出，无输出，V VT3T3截止，截止，集电极输出高电压，结果或门输出高电位使可集电极输出高电压，结果或门输出高电位使可控硅控硅V V7 7导通，导通，KDKD得电，得电，KDKD1 1打开，线圈打开，线圈KMKM失电，失电，开关跳闸。开关跳闸。流程如下：流程如下： 正常时：正常时：TATA1-31-3有输出有输出V VT1-T3T1-T3导通导通或门关闭或门关闭V V7 7截止截止KDKD无电无电KDKD1 1闭合闭合不跳闸。不跳闸。 L L1 1断相时：断相时：TATA3 3无输出无输出V VT3T3截止截止或门开或门开V V7 7导通导

59、通KDKD有电有电KDKD1 1打开打开跳闸。跳闸。第76页/共105页27 井下电网过电流保护 三井下过流保护整定：三井下过流保护整定：（一）井下高压过流保护整定：（一）井下高压过流保护整定：1 1、保护变压器：、保护变压器：用电磁式继电器用电磁式继电器：按躲过变压器低压侧的尖峰负荷电流来整定。即动作电流动作电流：灵敏度校验灵敏度校验： ,1.2 1.4()sb rst MNTiIIIK K(2),1.5srgTTisb rIKKK K I第77页/共105页27 井下电网过电流保护 用电子保护器：用电子保护器：按电流互感器二次额定电流（5A）的倍数整定。即 倍数倍数： 灵敏度校验灵敏度校验

60、： ,st MdeNTG NIKInK I(2),1.5srgTTG NIKnK K I第78页/共105页27 井下电网过电流保护 用感应式继电器（用感应式继电器（GLGL）：）： A A、感应部分、感应部分(过负荷)：动作电流：动作电流： 动作时间：动作时间： t t （10-15s10-15s） t t s ts t（3-6s3-6s） B B、速断部分、速断部分（短路）：动作电流：动作电流： 动作倍数：动作倍数： C C、灵敏度校验、灵敏度校验： ,1,1.2se rN TreiIIK K,1.2 1.4()sb rst MNTiIIIK K,28sb rse rInI(2),1.5s

61、rgTTisb rIKKK K I第79页/共105页27 井下电网过电流保护 2 2、保护高压电机：、保护高压电机：用电磁式继电器：用电磁式继电器：按躲过电动机额定启动电流来整定。即 动作电流动作电流： 灵敏度校验灵敏度校验： ,1.21.4sb rstiIIK(2),2srisb rIKK I第80页/共105页27 井下电网过电流保护 用感应式继电器（用感应式继电器（GLGL）：）：A A、感应部分、感应部分(过负荷)：动作电流：动作电流： 动作时间：动作时间： 取10-15sB B、速断部分、速断部分（短路）：动作电流：动作电流： 动作倍数：动作倍数：C C、灵敏度校验、灵敏度校验：

62、(2),2srisb rIKK I,28sb rse rInI,1.82.0sb rstiIIK,1,1.2se rN MreiIIK K第81页/共105页27 井下电网过电流保护 3 3、保护高压线路：、保护高压线路：用电磁式继电器：用电磁式继电器：按躲过线路最大工作电流来整定。即动作电流：动作电流： 灵敏度校验灵敏度校验：.m,1.2Isb rax WiIK(2),1.5srisb rIKK I第82页/共105页27 井下电网过电流保护 用感应式继电器（用感应式继电器（GLGL）：A A、感应部分、感应部分(过负荷)：动作电流：动作电流：动作时间：动作时间： t=0.7st=0.7s灵

63、敏度校验灵敏度校验：B B、速断部分、速断部分（短路）：动作电流：动作电流：（线路（线路- -变压器组）：变压器组）： ( (线路线路) ) ： 灵敏度校验灵敏度校验： (2)/,1.25 1.5srisbrIKKI(3),max0.9sb rsiIIK(3),max1.2 1.4se rsTiIIK K(2),1.25sri sb rIKKI,m,1.2Ise rax WreiIK K第83页/共105页27 井下电网过电流保护 （二）井下低压过流保护整定（二）井下低压过流保护整定：1.1.熔断器的熔体的选择计算及配合：熔断器的熔体的选择计算及配合： 支线熔体额定电流： INF = Ist

64、/ KF 干线熔体额定电流 ： INF =（IstM / KF）+ Ie 保护127V照明线路。熔体额定电流为： I INF NF I IN N 保护照明变压器的熔体额定电流：1.21.4NFNTIIK第84页/共105页27 井下电网过电流保护 电钻变压器的熔体额定电流： 灵敏度校验： 熔体与电缆截面的配合熔体与电缆截面的配合: : 见表2-24 P162所示，不至于出现熔体未熔化，而电缆先烧坏的现象。1.21.4()stMNFNTFIIIKK(2)47rsNFKII第85页/共105页27 井下电网过电流保护 两级熔断器之间的配合：（支线与干线）两级熔断器之间的配合：（支线与干线） 一般要

65、求上级比下级大一到二级，此外熔体熔化的时间误差值是50%50%。如果上级取负误差，下级取正误差，有可能失去选择性。如下图所示，所以要求t 1t 2，根据这个要求，我们得到公式： t1 = 1.15 * * t 2 3.45 * t 2 1 t 2 t1 o t2 o I 1 .50 .5第86页/共105页27 井下电网过电流保护 2.2.过流继电器的整定计算过流继电器的整定计算：（DW型有电磁过流继电器，QC120有热继电器） 保护支线（同样是躲过启动电流）单台电机 IsbIst 保护干线（躲过尖峰电流）多台电机 IsbIstM +IN 灵敏度校验：3 3、电子保护器过流值的整定：、电子保护

66、器过流值的整定： 馈电开关：为：（3-10）IN 磁力起动器：为： IsbIN或 灵敏度校验：(2)1.5rssbKII/8sbsbII(2)1.28SsbII第87页/共105页27 井下电网过电流保护 本节小结：一、对过流保护的要求：一、对过流保护的要求：二、过流保护元件介绍：二、过流保护元件介绍： 三井下过流保护整定：三井下过流保护整定： 返回返回第88页/共105页28 过电压保护 28 28 过电压保护过电压保护本节简介：一、定义：一、定义： 二、过电压的分类二、过电压的分类：三、外部过电压：三、外部过电压：四、防雷装置：四、防雷装置：五、内部过电压：五、内部过电压：六、内部过电压预防措施：六、内部过电压预防措施：第89页/共105页28 过电压保护 一、定义：一、定义： 电压突然升高，超过其允许值，直接威胁或破坏到设备的绝缘，这种现象我们称之为设备的过电压过电压。二、过电压的分类二、过电压的分类： 由雷电引起的过电压叫大气过电压，又称外外部过电压部过电压（又分直击雷过电压、感应雷过电压）； 由电力系统中的操作或故障而引起的过电压就叫内部过电压内部过电压（又分操作过电压、故障