煤矿电工学第2章课件.ppt

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1、2023/1/21,1,第二章 井下安全供电技术,第一节 电火灾及其预防第二节 矿用电气设备及其防爆第三节 触电及其预防第四节 井下电气设备的保护接地第五节 井下漏电保护装置第六节 井下过流保护装置,2023/1/21,2,第一节 电火灾及其预防,一、井下引起电火灾的主要原因二、电火灾的预防措施三、井下电火灾的扑灭,2023/1/21,3,一、井下引起电火灾的主要原因,电网过流。过流时电气设备的温度很高，特别是短路电弧温度更高，从而点燃绝缘材料或瓦斯、煤尘。漏电火花。电网漏电点会产生电火花，引燃瓦斯和煤尘。电路接触不良。导线、元器件接触不良会增大接触电阻，当较大的负荷电流通过时，产生高温引起火

2、灾。电器散热不良。井下照明灯罩上覆盖的煤尘会使灯具散热不良，温度升高，导致煤尘燃烧而形成火灾。架线电机车电弧引燃木支护棚着火。,2023/1/21,4,二.电火灾的预防措施,(1)合理选择电气设备的容量及电缆截面，防止过载。同时校验高低压开关设备及电缆的动稳定性及热稳定性。防止高低压开关断流容量不足而不能灭弧，发生弧光短路，短路电流进而引燃电缆。(2)对输电线路和用电设备必须设过流保护和漏电保护，并按煤矿井下低压电网短路保护装置和漏电保护的整定细则进行整定和校验。若开关因短路、漏电跳闸，不排除故障不许反复强行送电。(3)为了防止已着火的电缆脱离电源或火源后继续燃烧，必须采用合格的矿用阻燃（不延

3、燃）橡套电缆。(4)为防止散热不良，电缆不准盘圈、成堆或压埋送电，电缆悬挂要符合煤矿安全规程要求。,2023/1/21,5,(5)为防止接触不良，加强高压电缆接线盒、尤其是铝芯电缆接线盒的检查。铝芯接头处极易氧化，产生较大接触电阻，电流通过时使接头过热以致烧毁绝缘，甚至引起芯线相间短路，造成接线盒“放炮”，熔化起火。接线盒处不得有可燃物。(6)井下禁止使用带油的电气设备，如矿用油浸式变压器、油浸纸绝缘电缆。以防油遇火引起火灾。(7)井下照明灯应悬挂、必须有保护罩，不准将照明灯放置在易燃物上，不准用灯泡取暖。(8)为防止架线电机车运行时产生电弧高温引燃木棚着火，架线电机车行驶的巷道，必须是锚喷、

4、砌碹或混凝土棚支护。(9)变配电硐室防火。硐室应备有足够的干式灭火器和沙箱、铁锹，机电硐室不得用可燃性材料支护，并应有防火密闭铁门。,二.电火灾的预防措施,2023/1/21,6,(10)严禁违章指挥、违章作业，做到十不准：不准带电检修。不准甩掉无压释放器、过流保护装置。不准切除检漏电继电器、煤电钻综合保护和局部通风机风电闭锁装置。不准明火操作、明火打点、明火放炮。不准用铜、铝、铁丝等作熔体。停风、停电的采掘工作面，未检查瓦斯不准送电。有故障的供电线路不准强送电。电气设备的保护装置失灵后不准送电。失爆设备、失爆电器不准使用。在井下不准拆卸矿灯。,二.电火灾的预防措施,2023/1/21,7,（

5、11）采用保护接地、添加抗静电剂可以消除静电。保护接地可以防止电荷积累，物体上的静电可以通过接地引线引入大地，避免出现高电位，减小物体对地的电位差。在普通的材料中掺人抗静电剂，例如抗静电风筒、抗静电胶带、托滚等，可以减小静电电荷量。在选择这些材料时应选择具有“煤矿矿用产品安全标志证书”的产品，这些产品都具有阻燃、抗静电性能。（12）采用火灾自动报警装置。目前应用在电气防火的产品主要有防漏电报警系统、防过载报警系统、电缆温度报警系统等类型，其特点是能准确地探测到电缆线路的异常状态，通过处理将信息提供给维护人员，这样可以将电气火灾的隐患消灭在萌芽状态。,二.电火灾的预防措施,2023/1/21,8

6、,三、井下电火灾的扑灭,电气设备着火以后往往都带电，因此不能用普通的泡沫灭火器或用水来灭火。首先将着火的电气设备或电缆的电源切断，再用沙子和干粉灭火器来灭火。必要时，在确知已经断开电源后，方可用水、泡沫灭火器等普通灭火方法来扑灭火灾。对大面积的火区可以采用砌筑密闭防火墙隔绝空气实现灭火，还可向火区灌浆、注入惰性气体加快灭火。,2023/1/21,9,电火灾产生的原因：过流、漏电、接触不良等产生的电火花、散热不良产生的高温、架线电机车的电弧。电火灾的预防：防止过流、漏电、接触不良、散热不良、架线电机车巷道用不燃材料支护。电火灾的扑灭：1.采用干式灭火器和沙子灭电火灾。2.用水、砂、灭火器等直接扑

7、灭，注意必须在断电下进行。3.构筑防火墙，使其自然熄灭；同时灌浆、注入惰性气体等加速扑灭。,本节小结,2023/1/21,10,思考题,2-1.电火灾产生的原因是什么？如何防止电火灾的产生？如何熄灭电火灾，应注意什么问题？2-2.电气方面引起瓦斯和煤尘爆炸的原因有哪些？,2023/1/21,11,第二节 矿用电气设备及其防爆,一、隔爆型电气设备二、本质安全型电气设备,2023/1/21,12,矿用电气设备,矿用电气设备是指使用在煤矿井下条件的各种电气设备,根据是否防爆又分为：,矿用一般型电气设备（KY）,矿用防爆型电气设备（Ex）,2023/1/21,13,矿用一般型,具有“五防”：防机械损伤

8、、防潮、防锈、防触电、防过载等功能，但不具有防爆性能。所以只适用于没有沼气、煤尘爆炸危险的井下。如低瓦斯矿井的井底车场、总进风巷道或主要进风巷道等处。,2023/1/21,14,矿用防爆型,矿用防爆型设备除具有矿用一般型的功能外，还具有防爆功能。故用于井下有爆炸危险的场所。其种类较多，但使用最多的是矿用隔爆型设备和本质安全型设备。,2023/1/21,15,一、隔爆型电气设备标志Ex dI（点击观看）采用隔爆外壳的电气设备,隔爆外盖 平面止口式隔爆接合面 隔爆接线盒,2023/1/21,16,1.隔爆外壳的耐爆性,隔爆外壳的耐爆性，是指壳内的爆炸性气体混合物爆炸时，在最大爆炸压力的作用下，外壳

9、不会破裂，也不会发生永久变形，因而爆炸时产生的火焰和高温气体不会直接点燃壳外的爆炸性混合物。,2023/1/21,17,影响耐爆性的因素,沼气浓度为98左右时外壳的净容积大外壳的散热面积对其容积之比小外壳的间隙小,产生的爆炸压力大,外壳的形状为长方形时 产生的爆炸压力最小,2023/1/21,18,防止多空腔连通造成压力叠加.,在A腔发生爆炸后，压力波将以声速涌入B腔，使B腔中的爆炸性气体受到预压。A腔中爆炸生成的火焰传入B腔，在B腔发生爆炸时，其爆炸压力将按B腔内预压力的大小成正比例增加，有时可达40个大气压。这一现象就称作压力重叠。,2023/1/21,19,2.隔爆外壳的隔爆性,隔爆外壳

10、的隔爆性又称不传爆性，即当爆炸性混合物在壳内爆炸时所产生的高温气体或火焰，通过外壳与外盖各接合面处的间隙喷向壳外时能得到足够的冷却，使之不会点燃壳外的爆炸性混合物。这种具有隔爆性的接合面，称为隔爆接合面。,2023/1/21,20,保证隔爆性的条件,隔爆接合面的最大间隙、最小长度和最大粗糙度必须满足表2-2要求。,2023/1/21,21,平面止口隔爆接合面,隔爆接合面长度 隔爆接合面间隙,2023/1/21,22,圆筒隔爆接合面,隔爆接合面长度 隔爆接合面间隙,2023/1/21,23,带有滚动轴承的圆筒结构,滚动轴承 隔爆接合面间隙,2023/1/21,24,二、本质安全型电气设备 Ex

11、iI标志,采用本质安全电路的电气设备,本质安全电路是通过限制电路的电压、电流、贮存的电能，限制电火花的能量，使之达不到点燃瓦斯和煤尘的温度，由于它的电火花是安全的，又称为安全火花型电路。因此可以用于有爆炸危险的场所，但电压较小、电流较小的电路。如：控制、通讯、信号等电路。,2023/1/21,25,降低电火花能量措施,在合理选择电气元件(继电器)的基础上，尽量降低供电电压。在电路中串接限流电阻或利用导线本身电阻来限制电路的电流。电感元件两端并联二极管，消耗断开电路时电感元件释放出来的磁场能量。电容元件两端并联二极管或电阻，消耗断开电路时电容元件释放出来的电场能量。,2023/1/21,26,本

12、质安全型电气设备特点,优点：与隔爆电气设备相比，具有结构简单、体积小、重量轻、制造、维修方便、费用低、安全可靠等特点，是一种比较理想的防爆设备，在技术性能满足要求的情况下，应优先考虑选用。缺点：只能用于低电压、小电流回路。,2023/1/21,27,隔爆兼本质安全型设备标志EX diI,将主回路放在隔爆外壳内，辅助回路采用本质安全电路。优点：可用于有爆炸危险的场所，即可减小设备的体积、保证安全，又不受电压、电流的限制。缺点：需设本安电路与非本安电路的隔离电路。防止出现故障时导致非本质安全电路影响本质安全电路的安全。,2023/1/21,28,隔爆兼本质安全型设备隔离电路,可采用光电耦合、变压器

13、隔离；也采用由快速熔断器和晶体稳压二极管组成的安全栅，或由晶体管组成的限能器来加以隔离。,图2-4稳压二极管式安全删电路,图2-3 隔爆兼本安型信号装置电路原理图,图2-2 三极管型光电耦合器原理图,2023/1/21,29,矿用一般型用于无爆炸危险的井下,矿用电气设备工作在井下的电器,矿用防爆型用于有爆炸危险的井下,隔爆设备有耐爆性、隔爆性体大、笨重可用于主回路,隔爆兼本质安全型主回路为隔爆外壳辅助回路用本安电路用于主回路和辅助回路,本质安全型用本质安全电路体小、轻便只用于低压小电流回路,本节小结,2023/1/21,30,思考题,2-3 矿用一般型和矿用隔爆型电气设备分别适用于何种场合？隔

14、爆型电气设备的主要结构特点是什么?什么是它的隔爆性及耐爆性?对此有哪些具体要求和规定?2-4 什么是本质安全型电气设备和本质安全电路?如何实现本质安全电路?试说明本质安全型电气设备的基本特点及其适用范围。,2023/1/21,31,第三节 触电及其预防,一、触电的危险因素二、触电的预防三、触电的急救,2023/1/21,32,触电事故是指人体触及带电体，或人体接近高压带电体时有电流流过人体而造成的事故。按电流对人体伤害的程度，触电大致分为电击和电伤。电击。指电流通过人体内部器官，使心脏、呼吸和神经系统受到损坏。电击多数可致人于死地，所以是最危险的。电伤。指电流通过人身某一局部或电弧烧伤人体造成

15、体表器官的破坏。当烧伤面积不大或程度不深时，不致有生命危险。,一、触电的危险因素,2023/1/21,33,一、触电的危险因素,触电对人体的危害程度是由多种因素决定的，但流经人体电流的大小、频率、作用时间及其途径是主要因素，电流的大小起决定作用。与电流大小相关的有人体触电电压、人体电阻。,2023/1/21,34,人身电阻包括体内电阻和皮肤电阻。体内电阻较小，基本不受外界因素影响，故人身电阻主要是皮肤(角质层)电阻，其数值随人的皮肤状况、触电时间及触电电压的不同变动很大。若皮肤干燥无损时，人身电阻可达10k100k，反之，人身电阻可降至0.8k1k。,相关因素人体电阻井下人身电阻以1k作为计算

16、值,2023/1/21,35,根据欧姆定律和人体电阻、触电电流安全极限值，可知安全触电电压极限值约为3050V，但因人体电阻与工作条件有关，我国规定安全触电电压：在条件较好的场所为65V，条件较差的场所为36V，特别危险的场所为12V。,相关因素触电电压井下安全触电电压为36v,2023/1/21,36,随着触电时间的增加，人体发热出汗增加，人身电阻会逐渐减小，使触电电流逐渐增大。即使触电电流是安全电流，若持续时间过久也会造成死亡事故；反之，即使触电电流大于安全电流，若能迅速脱离电源也不致有生命危险。,主要因素触电时间井下安全电流与时间的乘积为30mA*S,2023/1/21,37,电流通过人

17、体内部器官，使心脏、呼吸和神经系统受到损坏。电击多数可致人于死地，所以是最危险的。电流通过人身某一局部或电弧烧伤人体造成体表器官的破坏。当烧伤面积不大或程度不深时，不致有生命危险。,主要因素电流路径电流通过人体内部器官是最危险,2023/1/21,38,同样电流值下交流的危险大于直流。工频交流的危险大于高频交流。,主要因素电流频率工频交流是最危险的,2023/1/21,39,1.避免触电防止人触及带电体。2.减少触电危险使人体的触电电流、触电时间、触电电压小于安全值。,二、触电的预防,2023/1/21,40,（1）将裸露导体的带电设备安装在一定高度上。如井下电机车架空线的敷设高度，在行人巷道

18、不得低于2m，不行人巷道内不得低于1.8m，井底车场内不得低于2.2m,1.避免触电,2023/1/21,41,（2）将易接触(近)的电气设备置于封闭的外壳内并设闭锁装置，以防带电打开外壳,1.避免触电,2023/1/21,42,（3）将操作时需触及的电气设备加强绝缘。如煤电钻手把上再加一层绝缘套,1.避免触电,2023/1/21,43,（1）对经常接触的电气设备采用低压供电。如煤电钻及井下照明、信号设备工作电压不得超过127V，开关的控制电路电压不得超过36V。,2.减少触电的危险,2023/1/21,44,（2）将电气设备的金属外壳接地以减小其内部绝缘损坏使外壳带电而对人造成危害。,2.减

19、少触电的危险,2023/1/21,45,（3）向井下供电的变压器中性点严禁直接接地。,2.减少触电的危险,2023/1/21,46,人若触及一相带电体，人身的触电电压为相电压，对于380V的电网，相电压为220V，人体电阻R为1K，则人身触电电流I为：远大于安全限制30mA,如果变压器中性点直接接地：,2023/1/21,47,（4）在井下中性点不接地电网中加设漏电保护装置,2.减少触电的危险,2023/1/21,48,触电急救要求把握两点，既动作迅速和救护得法。当发现有人触电时，不要惊慌失措，首先应尽快使触电者脱离电源。然后再根据触电者的具体情况尽快进行抢救。,三、触电的急救,2023/1/

20、21,49,（1）脱离低压触电者的电源附近有电源开关或插销，可立即断开，以切断电源附近无电源开关和插销，可用带绝缘柄的钳子或有干燥木柄工具或其它带有绝缘的器具把电线砍断。如果是电线落在身上或压在身下，可用干燥的木棒或木板等绝缘物把电线挑开，或用干燥的衣服、手套等拉开触电者，使其脱离电源。如果触电者的衣服是干燥的，也可以用一只手直接去拉触电者的衣服，使其脱离电源。但抢救者不得触及带电者的皮肤等易导电部位，防止触电。,1.快速脱离电源,2023/1/21,50,（2）脱离高压触电者的电源如果触及高压电源，应立即通知有关部门停电，或戴上绝缘手套，穿上绝缘靴，用相应耐压等级的绝缘棒或绝缘钳进行上述脱电

21、工作。,1.快速脱离电源,2023/1/21,51,（1）脱电后立即将触电者抬到空气新鲜处躺好，最迅速地检查一下触电者是否失去知觉瞳孔有无光反射，摸摸脉搏，听听心脏是否跳动，用棉絮放在鼻孔处观察有无呼吸，按一下指甲有无血液循环。（2）根据伤害程度采用不同的救护方法。触电者还未失去知觉，可平卧继续观察；如已失去知觉，但还有呼吸，则应解开他的衣带、以利呼吸；如已停止呼吸，或呼吸不规则，但有心跳，要迅速进行人工呼吸；如已停止呼吸和心跳，或心跳不规则，还须在人工呼吸的同时进行体外心脏挤压。,2.正确实施救护,2023/1/21,52,（1）人工呼吸法人工呼吸法是一种用人工的方法，恢复触电者的呼吸。(a

22、)头部后仰(b)捏鼻张口(c)贴近吹气(d)放松换气 图 2-6 口对口人工呼吸,2.正确实施救护,2023/1/21,53,(2)体外心脏挤压法它是用人工的方法在胸外挤压心脏，恢复心脏跳动。,(a)正确定位(c)向下挤压(d)迅速放松,2.正确实施救护,2023/1/21,54,1.触电的安全值：3050V2.触电的预防：避免触电：带电体高架、封栏并闭锁、绝缘减少触电危险：降压、外壳接地、中性点不接地、漏电保护3.触电的急救：两快：“快速断电”“快速施救”两救：“正确施救”“坚持施救”,本节小结,2023/1/21,55,思考题,2-6 井下人体电阻、极限安全电流，安全接触电压各取何值?2-

23、7 预防触电有哪些措施?触电急救的方法有哪些？各在何种情况下采用？,2023/1/21,56,第四节 井下电气设备的保护接地,一、保护接地的原理二、井下保护接地系统三、接地网接地电阻的检查与测定四、低压选择性漏电保护系统,2023/1/21,57,电气设备的金属外壳及构架在正常情况下是不带电的。但如果电气设备绝缘损坏，其金属外壳和构架就要带电。此时人若触及它们，就会发生触电事故。为了预防这一事故，重要措施之一就是对电气设备实行保护接地。,一、保护接地的原理,2023/1/21,58,一、保护接地的原理,1.保护接地就是把电气设备的金属外壳和构架，用导线与埋在地中的接地极连接，如图2-8b所示。

24、,2023/1/21,59,2.保护原理,接地装置与人体构成并联电路，并联电压相等保护接地装置接地电阻RE越小，通过人体的电流将越少，因而越安全。保护接地的关键是将保护接地装置的接地电阻值降低到规定的范围内就可以使流过人体的电流不超过安全极限电流达到减小触电危险目的煤矿安全规程规定：接地网上任一保护接地点的接地电阻2。,2023/1/21,60,接地电阻的降低,接地电阻,接地线电阻：接地体电阻：,接触电阻：,土壤电阻：,截面足够大,焊接或镀锌螺栓连接,水沟或湿地,2023/1/21,61,保护接地系统将各接地极经接地芯线并联而成,优点：降低接地电阻，提高安全性；互为后备，提高可靠性,2023/

25、1/21,62,二、井下保护接地系统,主接地极3 0.75m2钢板局部接地极4 0.6m2钢板,主接地母线1 50mm2裸铜线或100mm2的镀锌扁钢,电缆接地芯线7 电阻1欧姆,辅助接地母线2连接导线12接地导线13,25mm2裸铜线 或50mm2的镀锌扁钢,系统组成,2023/1/21,63,局部接地极的设置,煤矿安全规程规定，在下列地点应装设局部接地极,采区变电所9（移动变电站）,电气设备硐室和单独装设高压电气设备,低压配电点10或三台以上电气设备地点,采煤机14工作面的运输巷、回风巷 集中运输巷（大巷）10以及由变电 单独供电的掘进工作面,连接高压动力铠装电缆的连接装置11,2023/

26、1/21,64,三、接地网接地电阻的检查与测定,接地网各组成部分的检查与维修（1）接地母线和接地导线的导体是否完整、平直与连续，铁质导体有无严重锈蚀、断裂或开焊现象，铜导线有无断丝或断线。如发现有损坏达到超过规程允许截面的情况，应及时进行处理或更换，并作好记录。设置在有腐蚀性环境中的接地母线与接地导线，还应定期涂防腐涂料。（2）接地母线和接地导线与金属外壳、接地极间的连接是否完整可靠，如果用螺栓连接时，是否装有弹簧垫圈、压接是否坚固可靠；如果采用焊接，其焊缝是否符合规定。若发现有连接不符合规定者，应立即进行处理，并做好记录。,2023/1/21,65,三、接地网接地电阻的检查与测定,接地网各组

27、成部分的检查（3）穿墙壁或基础的接地母线防护套管是否完好；与电缆，管道等交叉时，其遮盖物是否完好。（4）每年至少要将主接地极和局部接地极，从水仓或水沟提出来，详细检查一次。两个主接地极，应该轮流分别检查，不能同时提出来检查，以免影响安全。如果矿井水含酸性较大，应适当增加检查次数，如发现严重锈蚀或接触不良等情况，应立即处理。（5）对于设置在水沟以外的管状局部接地极，应经常灌注盐水，以保持良好的导电状态。,2023/1/21,66,三、接地网接地电阻的检查与测定,2.接地电阻值的测定 井下总接地网的接地电阻值测定工作，应有专人负责，每季至少进行一次，并把测量结果记入登记簿，以便查阅。新安装的接地装

28、置，在投入运行前，应对其接地电阻值进行测量。在有甲烷及煤尘爆炸危险的矿井内，进行接地电阻测量时，应用安全火花型仪表，如ZC5型安全火花接地电阻测量仪。如果用普通型的测量仪表进行测定时，只准在沼气浓度为1以下的地点进行，并采取一定的安全措施，报有关部门审批,2023/1/21,67,保护接地实现保护的关键：将接地电阻降到规定值下，才能使人的触电电流小于安全值。井下保护接地组成系统的优点：降低系统接地电阻，提高保护的安全性；互为备用，提高保护的可靠性井下保护接地系统组成：是由“两极”（主接地极、局部接地极）“五线”（主接地母线、辅接地母线、连接导线、接地导线、电缆的接地芯线）组成井下接地系统的接地

29、电阻规定值：2欧,本节小结,2023/1/21,68,思考题,2-9 说明保护接地的工作原理和保护接地实现保护的关键。2-10 井下保护接地网是怎样组成的?为什么要组成井下保护接地网?,2023/1/21,69,第五节 井下漏电保护装置,一、附加直流电源漏电保护二、零序电流式漏电保护三、零序功率方向式漏电保护,2023/1/21,70,漏电当电网绝缘小于漏电电阻值时，人触及后会产生触电危险，此时称为漏电。漏电危害煤矿井下由于潮气入侵或机械损伤，引起绝缘电阻下降，导致漏电事故发生。漏电不仅会使电气设备进一步损坏，形成短路事故，而且还可导致人身触电和漏电火花引爆瓦斯、煤尘的危险，漏电流还会提前引爆

30、电雷管。漏电保护作用实现监视绝缘、漏电保护、漏电闭锁、漏电试验以及补偿流过人身的电容电流。,2023/1/21,71,井下漏电保护装置的类型,按电压等级分：矿用隔爆高压漏电监视保护装置，低压1140V、660V、380V动力电网矿用隔爆检漏继电器；127V煤电钻（照明）综合保护装置。按工作原理分：有附加直流电源的漏电保护装置，有零序电流的漏电保护装置。按其保护功能分：无选择性的漏电保护装置、有选择性的漏电保护装置及漏电闭锁的漏电保护装置。,2023/1/21,72,1.保护原理,1）监测电网绝缘电阻接通附加直流电源组成的检漏回路，产生附加直流I大小为：当结构一定时，电源电动势U、回路电阻R一定

31、，回路电流I与三相绝缘电阻R成相反变化，用电流表测得I,再换算为相应的R刻度，从而读出绝缘电阻R大小而成为k表。表中漏电电阻R漏电区域为红色，对于380v电网为3.5K，660v电网为11K，1140v电网为50K。,图 2-10 原理图,I,一、附加直流电源漏电保护,2023/1/21,73,2）漏电保护发生漏电时，绝缘电阻漏电电阻由上式知：附加直流动作电流，使继电器动作，其触点KD闭合，接通馈电开关的脱扣线圈YA,使得馈电开关断路器QF脱扣跳闸，切断漏电回路电源，实现保护。,1.保护原理,图 2-10 原理图,I,2023/1/21,74,请问：,人触及一相电网时，漏电保护是否动作？,20

32、23/1/21,75,请问：,一相电网接地时，漏电保护是否动作？,2023/1/21,76,3）漏电闭锁 如果在开关没有接通负载前，在三相电网对地绝缘电阻上附加直流电源检测漏电，如果发生漏电，通过继电器接通脱扣线圈则断路器无法合闸，这种漏电时禁止合闸作用称之为漏电闭锁。,1.保护原理,图 2-10 原理图,I,2023/1/21,77,4）漏电保护试验按下试验按纽，接通试验电阻r（阻值为r漏电），模拟漏电发生，此时绝缘电阻rr漏电附加直流II动作(继电器K)如果馈电开关脱扣跳闸，说明漏电保护正常。如果馈电开关不跳闸，说明漏电保护故障。,1.保护原理,2023/1/21,78,5)补偿人体电容电

33、流 未发生漏电时，绝缘电阻RR漏电，保护装置不动作但是电网线路较长时，对地电容较大，使人体的电容电流较大人体的触电电流仍会超过安全值，还有触电危险，为此必须补偿人体电容电流。,1.保护原理,2023/1/21,79,5)补偿人体电容电流在三相电抗器1L与保护装置之间串入零序电抗器2L，产生电感电流IL流经人体，人体电流I中 电感电流与电容电流相量相反，相补偿，使得流过人体电流30mA，保证了人身安全。,1.保护原理,IC,IL,Ih,IL,2023/1/21,80,2.保护特点,优点：不论是对称性漏电还是不对称性漏电，只要绝缘电阻下降到一定程度，保护就可以动作。且准确可靠，安全性高。还可以补偿

34、人身触电或单相接地电流的容性分量部分。缺点：无选择性，由于电网各支路绝缘电阻为并联关系，无论哪个支路绝缘电阻下降，都会使漏电动作，结论：所以该保护装在总开关上，故障停电范围大，且不能直接判定故障支路。,2023/1/21,81,1.零序电流取样装置零序电流信号由零序电流互感器TAN取得的。零序电流互感器有一个环状铁芯套在被保护的电缆上，利用电缆作为一次线圈，二次线圈绕在环状铁芯上。二次线圈中的电流I2正比于一次线圈中的三相电流相量之和。当未发生漏电时，一次侧三相电流对称相量和为零，二次侧无电流输出当发生漏电时，一次侧三相电流不对称，其相量和不为零，二次侧有零序电流输出。,图2-11零序电流互感

35、器结构示意图,电缆,一次电流,铁芯,二次电流,二、零序电流式漏电保护,2023/1/21,82,2.保护原理对于多支路电网一相漏电时，各分支线路中都有零序电流通过。在故障支路中，总零序电流的代数和是非故障支路零序电流之和；而非故障支路中，则只流过本支路的零序电流。零序电流式漏电保护装置就是根据故障线路零序电流大小与非故障线路不同来实现选择性的。,图2-12 多分支电路中零序电流分布,非故障支路,故障支路,二、零序电流式漏电保护,2023/1/21,83,二、零序电流式漏电保护,3.保护特点优点：具有横向选择性。缺点：三相绝缘电阻同时降低发生漏电，电网中无零序电流，失去保护功能。不能补偿人身触电

36、电容电流。如果同一母线只有2支路，则 两支路零序电流大小相等，无法区分，从而失去选择性。,图2-12 多分支电路中零序电流分布,非故障支路,故障支路,2023/1/21,84,三、零序功率方向式漏电保护,1.零序电压取样装置零序电压信号由零序电压互感器TVN取得的。零序电压互感器一次侧三相绕组与电网星形连接，二次绕组为开口三角形连接，根据变压器原理可知，二次侧开口端电压U正比于三相电压相量和，未发生不对称漏电时，其相量和为0，即无电压输出；一旦发生不对称漏电或单相接地，则有电压输出，此电压即为零序电压。,2023/1/21,85,2.保护原理当电网中某支路发生不对称漏电时，由零序电流互感器、零

37、序电压互感器提供的信号，经放大整形、相位比较电路来判断该支路零序电流相位滞后于零序电压，输出信号使继电保护动作，切断该支路电源，反之非故障支路相位关系不符合动作条件、保护不动作，从而实现有选择性漏电保护。,2分支电路中零序电流分布,非故障支路,故障支路,三、零序功率方向式漏电保护,2023/1/21,86,二、零序功率方向式漏电保护,3.保护特点优点：具有横向选择性,且两支路时也可选择性保护。缺点：三相绝缘电阻同时降低发生漏电，电网中无零序电流，失去保护功能。不能补偿人身触电电容电流。需增加零序电压互感器和相位比较电路。,图2-12 多分支电路中零序电流分布,非故障支路,故障支路,2023/1

38、/21,87,四、低压选择性漏电保护系统,分开关装设有瞬时动作的有选择性零序功率方向漏电保护，总开关装设有延时动作的附加直流电源式漏电保护。当分开关以下发生漏电故障时，有选择性地切除故障支路；若漏电故障是对称的，或分开关失灵拒动时，总开关经短暂延时动作，实现后备保护，确保可靠性。,2023/1/21,88,本节小结,一、附加直流电源漏电保护作用：1）监测绝缘电阻；2）漏电保护；3）漏电闭锁；4）漏电试验；5）补偿人体电容电流特点：结构简单，使用方便，但设在总自动馈电开关。无选择性，停电范围大。查找漏电回路困难。适用：作漏电的后备保护。二、零序电流式与零序功率方向式漏电保护作用：当开关所控线路发

39、生漏电时，该开关动作。特点：设在分路开关；有选择性，停电范围小 易查找漏电回路。适用：作漏电主保护三、低压漏电保护系统总开关：设附加直流电源式漏电保护，分开关：设零序电流保护或零序功率方向保护,2023/1/21,89,思考题,2-11井下电网的漏电有什么危害?2-12漏电保护的类型及其作用是什么?低压电网漏电保护系统是如何组成的？,2023/1/21,90,第六节 井下过流保护装置,一、熔断器二、过流继电器三、热继电器,2023/1/21,91,第六节 井下过流保护装置与保护接地、漏电保护并称井下三大保护,过流-电气设备的实际电流额定值过流原因过流保护,短路保护,过负荷保护,断相保护,动作电

40、流值设定较大，对电动机应启动电流；瞬时动作,动作电流值设定小，额定电流延时动作，为反时限特性（动作时间与动作电流成反比）,短路,过负荷,断相运行,电流额定电流,温升迅速,电流额定电流,温升较慢,2023/1/21,92,常用过流保护装置,过流保护装置,短路保护,过负荷保护,断相保护,熔断器、电流继电器、电子继电器,电流继电器与时间继电器热继电器电子继电器,2023/1/21,93,一、熔断器简单的一次性过流保护装置,1.结构与原理,熔体:,熔管,低熔点金属串入电路，过流时熔断,连接熔体接线柱等固定熔体接线柱、插座等熄灭电弧产气管、填石英砂,RLl型螺旋式熔断器1瓷帽；2熔断指示红点；3熔管；4

41、瓷套；5上接线端；6下接线端；7底座,RT0型熔断器结构 a结构；b熔体；1滑石陶瓷外壳；2金属盖板；3螺栓；4熔断指示器；5指示熔体；6工作熔体；7刀形触头；8石英砂；9紫铜栅片；10锡桥；11小孔,RM10型熔断器结构 1熔管；2盖板；3黄铜帽盖；4刀形触头；5熔体,2023/1/21,94,一、熔断器,型号,类别号,组别号,R,M封闭式T填料式L螺旋式C瓷插式,设计序号数字,电路符号,图符,文符 FU,2023/1/21,95,一、熔断器2.技术数据,熔断器的额定电流IN熔断器壳体的载流部分，允许长时通过的最大电流。使用时电路I工作电流熔体的额定电流IN长时通过熔体而不使熔体熔断的最大电

42、流。使用时，IN IN。如在额定电流为200A的熔断器中，可分别装额定电流为100、125、160和200A几种规格的熔体，须根据实际需要选配。熔断器的极限断路电流Isb熔断器所能切断的最大电流。使用时，所切断的最大短路电流 Isb 熔断器的额定电压UN熔断器长时所能承受的正常工作电压。使用时所接电网的电压 UN,2023/1/21,96,保护特性熔断时间与熔体电流的关系（安秒特性）,熔断器具有反时限特性可作？过载保护。但是不宜作电动机的过载保护，因为电动机启动时电流为46倍额定电流，使过载保护误动作。短路时熔体电流很大，熔断时间很短，故熔断器可作电动机的短路保护。,图 2-10 熔断器的保护

43、特性曲线,2023/1/21,97,一、熔断器3.使用注意事项,熔断器中的熔件必须选用特制的熔丝或熔片，不能用铜丝、铝丝、铅丝和铁丝等难熔金属代替；切除三次大的短路电流后，RM型熔断器的纤维管被烧薄，机械强度和灭弧能力显著降低，因而应更换否则会发生外壳爆炸或向外飞弧，引起严重事故；当熔断器中需并联两个熔片时，必须选用刻有“两片”字样的熔件，并分装在接触闸刀的两面，不能将两片重迭装在一起，更不能在熔管外附加熔丝；井下禁用不合格的熔断器，也不准拆去熔管不用。,2023/1/21,98,二、过电流继电器可重复使用的过流保护装置,类 型,电磁式（靠电磁力动作）,电子式（靠电子电路动作）,可以组成不同电

44、路，实现三相短路、两相短路、过载、断相漏电、欠压、过压等多种保护,电流继电器作过流保护电压继电器作欠压保护时间继电器与电流继电器配合作过载保护,热动式,作电动机的过载保护,分立元件,集成电路,2023/1/21,99,1.电磁式继电器结构原理,结构 与原理,电磁铁,触点,铁芯,常开动作后接通脱扣线圈 和信号回路,电磁继电器结构图 1-电磁线圈；2-铁芯；3-衔铁；4-反力弹簧；5-转轴；6-动触头；7-静触头,动铁带动触点,定铁导通磁路,常闭动作后断开接触 器线圈回路,反力弹簧,设定过流保护动作值只有电流大于动作值时产生的磁力弹力，使动铁吸合,带动触点。,线圈接入被保护电路 通电产生磁力,20

45、23/1/21,100,1.电磁式继电器电路符号,2023/1/21,101,1.电磁继电器技术数据,继电器的额定电流IN继电器的载流部分，允许长时通过的最大电流。使用时电路工作电流IN继电器的动作电流Iop 使继电器衔铁动作的最小电流。须根据保护整定值确定。继电器的返回电流IRE使继电器衔铁释放的最大电流。继电器的返回系数KRE 继电器返回电流与动作电流的比值。返回系数小于1,2023/1/21,102,2.电子式继电器原理,原理框图,短路保护框图,过载保护框图,2023/1/21,103,2.电子式继电器举例JDB电动机综合保护外电路,外形与电路连接,2023/1/21,104,2.电子式

46、继电器举例JDB电动机综合保护外电路,功能,过载保护、短路保护、漏电闭锁,试验,整定,保护,过载试验、短路试验、漏电闭锁试验,过载动作值刻度值倍率档1,2,4,8,2023/1/21,105,3.热动式继电器结构与原理,结构与原理,动作值设定,触点,双金属片1受热弯曲推4、2,加热元件13串入主回路 通电后发热,常闭7、8动作后断开接触 器线圈回路,调节凸轮9转动9后推动11,差动杆4差动导板2,信号转换,向左推动5、6,推动轴11 推动10、6,叉10及连杆6 改变行程A（动作值）,温补,双金属片5环境温度升高与1同时向左弯曲保证动作值A不变,2023/1/21,106,3.热动式继电器电路

47、符号,触点,常开动作后接通脱扣 线圈和信号回路,加热元件串入主回路 通电后发热,常闭动作后断开接触 器线圈回路,图符 文符,FR,FR,FR,2023/1/21,107,3.热动式继电器技术数据,热继电器的额定电流IN热继电器的载流部分，允许长时通过最大电流。使用时电路IN 工作电流热元件的额定电流IN 使热继电器不动作的最大电流。使用时IN IN。如热继电器额定电流为60A，可装热元件的额定电流为22、32、45A等 整定电流及其调节范围 热元件调节刻度上所规定电流值,如热元件的额定电流22A，调节范围为141822A,整定电流为调节凸轮确定其中某值,2023/1/21,108,3.热继电器

48、使用,JR9系列限流热继电器由电磁元件和热元件两部分组成，电磁元件相当于电磁式电流继电器，可作为电动机的短路保护；热元件相当于热继电器作过载保护之用。JR0、JRl5、JRl6D系列为具有差动导板的三相热继电器，它不仅可作为电动机的过负荷保护，还可作为断相保护。,2023/1/21,109,熔断器 过流继电器,作短路和过载保护但对电动机只作短路保护,电磁式（靠电磁力动作）,电子式（靠电子电路动作）,可以组成不同电路，实现三相短路、两相短路、过载、断相漏电、欠压、过压等多种保护,电流继电器作过流保护电压继电器作欠压保护时间继电器与电流继电器 配合作过载保护,热动式,作电动机的过载保护,分立元件,

49、集成电路,符号,FU,KAKUKT,FR,本节小结,2023/1/21,110,思考题,对短路保护装置有哪些要求?常用的短路保护装置有哪些?对过载保护装置的基本要求是什么?常用的过载保护装置有哪些?,2023/1/21,111,井下供电安全主要有电火灾预防、触电预防、电气设备过流保护和防爆。电火灾产生主因是电网过电流，而过流又是由短路、过载和断相引起的。因此要防止过流。电火灾扑灭方法有直接灭火、隔绝灭火和混合灭火。都必须先断电。预防触电主要有避免触及带电体和减少触电危险。前者主要将带电体高架或加装外壳并采取闭锁；后者主要从减少人体触电电流、触电电压和触电时间等着手。向井下供电变压器中性点采用不

50、接地方式，其出现接地故障或者人身触电事故产生的危害程度较小，但电网对地电容较大时，其危害程度增加，需采用中性点经电感线圈或高电阻接地方式。并采用漏电保护和保护接地措施保证人身安全和防止漏电点燃瓦斯和电雷管。保护接地的关键是接地电阻小于规定值，因此保护接地应组成系统，各组成部分的规格和设置必须符合煤矿安全规程的规定。,本章小结（一）,2023/1/21,112,漏电保护主要实现绝缘监视、漏电保护和补偿人身触电的电容电流。漏电保护又分为无选择性和有选择性的。前者采用附加直流电源的原理，后者采用零序电流或功率方向原理。过流保护装置又分为短路保护、过载保护和断相保护。短路保护要求瞬间动作，后两者可以按