《矿山供电安全讲座》PPT课件

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1、煤矿井下用电安全及保护煤矿井下用电安全及保护 河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院 易晓郑易晓郑易晓郑易晓郑 一、煤矿供电系统简介一、煤矿供电系统简介二、矿用电气设备二、矿用电气设备三、漏电与触电三、漏电与触电 四、井下变压器中性点禁止接地的分析四、井下变压器中性点禁止接地的分析 五、漏电保护五、漏电保护六、六、接地与接零接地与接零七、过流保护七、过流保护学学 习习 提提 纲纲一、煤矿供电系统简介一、煤矿供电系统简介: 1、煤矿电力负荷对供电的要求、煤矿电力负荷对供电的要求: 可靠性可靠性：保证不间断供电；：保证不间断供电； 安全性安全性：不发生触电

2、、引爆瓦斯煤尘等事故；：不发生触电、引爆瓦斯煤尘等事故； 优质性优质性：电压、频率稳定，谐波含量不超过允值；：电压、频率稳定，谐波含量不超过允值； 经济性经济性：在保证前三项的前提下力求低成本。：在保证前三项的前提下力求低成本。 2、煤矿常用电压等级、煤矿常用电压等级: 地地 面：面： ，10，35，110kV 井下高压：井下高压： 6kV； 10kV 井下低压：井下低压： 380V；660V；1140V； 井下照明、电钻等井下照明、电钻等 ： 127V ； 控制线路：控制线路： 36V 。 3、供电系统的结线方式、供电系统的结线方式: 放射式放射式:(单源单放单源单放、单源双回、双源双回、单

3、源双回、双源双回) 干线式干线式:(直联直联、贯穿、贯穿) 环状式环状式: 4 、矿山变电所常用的结线方式、矿山变电所常用的结线方式: 母线式母线式:(单母不分段单母不分段、单母分段、双母、单母分段、双母) 桥式桥式:(内桥内桥、外侨、全桥、外侨、全桥) 线路线路-变压器组式变压器组式: 5、煤矿典型供电系统分析、煤矿典型供电系统分析: A 、煤矿供电系统的流程图、煤矿供电系统的流程图(图图0) B、典型煤矿典型煤矿地面地面供电系统（图供电系统（图1） C、典型煤矿、典型煤矿井下井下供电系统（图供电系统（图2）井下中央变电所采区变电所 6KV6KV通风机房通风机房压风机房压风机房大绞车房大绞车

4、房地面地面6KV负荷负荷工作面配电点区域变电所区域变电所区域变电所区域变电所 （35KV35KV35KV35KV）矿井变电所（矿井变电所（矿井变电所（矿井变电所（35/6KV35/6KV35/6KV35/6KV）图图0移动变电站移动变电站移动变电站移动变电站水泵房水泵房井底场附近的负荷井底场附近的负荷 其它负荷其它负荷图1图2 6、对电源与供电系统的规定、对电源与供电系统的规定: （煤矿安全规程（煤矿安全规程09年版）年版） 双回路供电，双回路供电，不得分接负荷不得分接负荷， 10kV 及以下及以下不得共杆架设不得共杆架设，不准装负荷定量器不准装负荷定量器。 两路电源线应两路电源线应分列运行分

5、列运行，若一用一，若一用一 备则必须备则必须带电备用带电备用。 井下供电井下供电严禁中性点接地严禁中性点接地。 高压电网高压电网单相接地电流应单相接地电流应20A。 高压下井电缆高压下井电缆严禁装设自动重合闸严禁装设自动重合闸。 井上下井上下必须装设防雷电装置必须装设防雷电装置。 电气操作电气操作实行工作票制度实行工作票制度, 包括工作票的内容、签包括工作票的内容、签发与执行发与执行. 高压停、送电制度高压停、送电制度,要遵守：要遵守：停电停电验电验电放电放电装装设接地线设接地线设置遮栏警示等程序，严禁带电作业。设置遮栏警示等程序，严禁带电作业。 任任何何供供电电系系统统都都除除技技术术和和功

6、功能能上上满满足足要要求求外外，还还要要确确保保其其使使用用和和运运行行的的安安全全，这这里里的的安安全全指指的的是是人人身身安安全全；设设备备安安全全；煤煤矿矿井井下下由由于于电电气气事事故故引引起起的的瓦瓦斯斯爆爆炸炸。所所有有我我们们学学习习的的重重点点是是井井下下电电气气上上的的防防爆爆原原理理和和三三大大保保护护(漏漏电电保保护、保护接地、过流保护护、保护接地、过流保护)。二、矿用电气设备二、矿用电气设备: (一一)矿用电气设备的要求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、井下巷道硐室和采掘工作面的空间狭窄。要 求求电气设备体积小、重量轻。电气设备体积小、重

7、量轻。 2、由于顶板压力及放炮的影响，电气设备及电、由于顶板压力及放炮的影响，电气设备及电缆易受损伤，缆易受损伤，要求电气设备有坚固的外壳、内部要求电气设备有坚固的外壳、内部之件有较强的抗震能力。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，、井下空气潮湿，有滴水，电气设备易受潮，要求电要求电气设备防潮性能和绝缘水平要高。气设备防潮性能和绝缘水平要高。 4、井下有瓦斯、煤尘，在一定条件下可以点燃和爆炸，、井下有瓦斯、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。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。、井下电气设备启动频繁

8、，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。要求电气设备有较强的过负荷能力和起动力矩。 (二二)电气设备的防爆原理电气设备的防爆原理: 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：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）。时，受到足够的冷却（防爆面）。 耐爆性耐爆性：外壳内爆炸后，外壳不至于破坏（外壳的机械：外壳内爆炸后，外壳不至于破坏（外壳的机械强度）。强度）。 2、隔爆面的三要素：、隔爆面的三要素：间隙、宽度、光洁度间隙、宽度、光洁度 (见下图见下图)(三三)常见矿用防爆电气设备常见矿用防

9、爆电气设备:(六种六种)增安型：增安型：采用适当措施，工作时不产生电弧、火花、采用适当措施，工作时不产生电弧、火花、高温的部件，高温的部件，ExeI隔爆型：隔爆型：外壳具有耐爆和隔爆性能，外壳具有耐爆和隔爆性能，ExdI 充油型充油型：将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在：将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在油中，油中，ExoI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工作时所产生的电火花和热均不能点燃瓦斯和煤尘，燃瓦斯和煤尘，ExibI正压型：正压型：利用新鲜空气、惰性气体，在外壳内保持利用新鲜空气、惰性气体，在外壳内保持一定的正压，一定的正压，IxpI特殊型特殊型：除以上外，

10、均属这一种（国家确认）：除以上外，均属这一种（国家确认）ExsI防爆电气设备（Ex防爆总标志） 设备类型 标 志 设备类型 标 志隔爆型dI无火花型nI本质安全型iI浇封型mI增安型eI气密型hI正压型pI防爆特殊型sI充油型oI充砂型qI (四四)防爆电气设备的选择与管理防爆电气设备的选择与管理: 1、类型选择、类型选择: 按煤矿安全规程第按煤矿安全规程第444条的要求选用。条的要求选用。 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“两证齐全两证齐全”， 安全标志准用证安全标志准用证（MA），），产品合格证产品合格证。 3、按技术参数选择、按技术参数选择: 额定电

11、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。 三、三、 漏电与触电漏电与触电 （一）漏电：（一）漏电： 1、什么是漏电：广义上讲，漏电是一种电网对地发、什么是漏电：广义上讲，漏电是一种电网对地发生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，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。(该电流为漏电电流该电流为漏电电流) 2、分类：、分类： 集中性漏电集中性漏电:

12、（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、漏点电流回路：如图、漏点电流回路：如图3所示所示图3变压器IRC4、漏电的危害：、漏电的危害：人身触电（外壳带电）人身触电（外壳带电）引起爆炸（煤尘、沼气）引起爆炸（煤尘、沼气）电雷管无准备引爆电雷管无准备引爆烧损电气设备（发热）烧损电气设备（发热）引起短路（更大的事故）引起短路（更大的事故）影响产生（停电处理）影响产生（停电处理）（二）触电：（二）触电： 1、什么是触电：人身、什么是触电：人身接触带电体接触带电体或或接

13、近高压带电接近高压带电体体时，使人身成为电流通路的一部分，叫做时，使人身成为电流通路的一部分，叫做触电触电。触电是前面讲过的漏电的一种特殊情况，只是过渡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人身电阻。电阻变成了人身电阻。 触电对人体组织的破坏大体可分为两种：触电对人体组织的破坏大体可分为两种：电击电击和和电电伤。伤。 电击电击：是指触电后电流通过人体，使人体主要器官：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（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

14、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），一般不至于有一般不至于有生命危险。生命危险。 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： 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， 交流交流在在1520mA以下，直流在以下，直流在50mA以下，一般以下，一般对人体伤害较轻，如果长期通过工频交流对人体伤害较轻，如果长期通过工频交流3050mA就有生命危险，超过就有生命危险，超过50mA对人的生对人的生命是绝对有危险的。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，触电时间根据实验测定的数据，触电时间在以下和以上

15、，电流对人体的危害程度是有较在以下和以上，电流对人体的危害程度是有较大差别的。如以下大差别的。如以下 ，400mA能使心脏损伤，能使心脏损伤，以上，以上，25mA能使心脏损伤。能使心脏损伤。 电流性质：电流性质：直流和交流对人体的危害程度是不同的，直流和交流对人体的危害程度是不同的，而以而以50100Hz的交流电流对人体的危害最为严重。的交流电流对人体的危害最为严重。 电流路径：电流路径：主要取决于心脏受损的程度，电流从手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。到脚特别是通过心脏对人最为危险。 体重和健康状况：健康和有病不同，情绪好和不好体重和健康状况：健康和有病不同

16、，情绪好和不好不同，胖和搜不同，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电阻，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）、触电时间、触它随人的皮肤状况（损伤、潮湿）、触电时间、触电电压高低等因素而变动，当皮肤完整干燥时，人电电压高低等因素而变动，当皮肤完整干燥时，人身电阻可达身电阻可达10100千欧触电时相对安全；当皮肤潮千欧触电时相对安全；当皮肤潮湿或有损伤，人身电阻降低到湿或有损伤，人身电阻降低到1000欧左右，触电时欧左右，触电时相对危险（以后人身电阻取最小值相对危险（以后人身电阻取最小值1000欧欧）。）。 触电电压：触电电压：作用于人身的电压

17、越高，则通过人体的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。电流越大，也就越危险。 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、致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。根据上述的因素分伤的最大电流，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用时间析，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，我国提出发生心室颤的乘积。通过对动物的实验，我国提出发生心室颤动的电流动的电流50mA与时间乘积的安全值为与时间乘积的安全值为50mAS，取，取倍安全系

18、数，规定为倍安全系数，规定为30mA、美国为、美国为10 mA、英国、英国为为50mA等。等。 安全电压：安全电压：安全电流和人身电阻的乘积，称为安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，在没有高度危险的全电压。经常接触的电气设备，在没有高度危险的条件下，采用条件下，采用65v电压，有高度危险的条件，采用电压，有高度危险的条件，采用36v，在特别危险的条件下，采用，在特别危险的条件下，采用12v。 安全值：安全值：安全电流与触电时间的乘积，称安全值。安全电流与触电时间的乘积，称安全值。我国为我国为30 mAS。 4、触电的预防办法：、触电的预防办法： 由于矿井的情况特殊，触

19、电的可能性较大。因此，必须由于矿井的情况特殊，触电的可能性较大。因此，必须采取有效措施，防止触电事故发生。我国从实践中总结出来采取有效措施，防止触电事故发生。我国从实践中总结出来预防触电的方法主要有以下几点：预防触电的方法主要有以下几点： 变压器中性点禁止接地变压器中性点禁止接地（后面分析）（后面分析） 井下电气设备采用保护接地井下电气设备采用保护接地（后面分析）（后面分析） 井下电网采用漏电保护装置井下电网采用漏电保护装置（后面分析）（后面分析） 把带电裸导线安装在一定的把带电裸导线安装在一定的高度高度，如井下电机车的架空线，如井下电机车的架空线（大巷（大巷2米以上，井底车场米以上）米以上，

20、井底车场米以上） 将各种矿用电器设备、电缆接头等都封闭在将各种矿用电器设备、电缆接头等都封闭在坚固的外壳坚固的外壳内，内，并加并加闭锁装置闭锁装置（电气闭锁、机械闭锁）（电气闭锁、机械闭锁） 加强电动工具把手的加强电动工具把手的绝缘绝缘 对于接触机会非常多的电气设备，采用对于接触机会非常多的电气设备，采用较低的工作电压较低的工作电压（煤电钻（煤电钻127v控制控制36v） 加强管理和维护加强管理和维护，发现问题及时解决。，发现问题及时解决。四、四、 井下供电的变压器中性点禁止接地的分析井下供电的变压器中性点禁止接地的分析: （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: 前面在

21、介绍漏电和触电时，常提到中性点接地前面在介绍漏电和触电时，常提到中性点接地或不接地的问题，因此，这里对中性点问题进行分或不接地的问题，因此，这里对中性点问题进行分析。析。 1、分类：一般分为以下四类：、分类：一般分为以下四类： 不接地方式不接地方式：又称中性点绝缘系统：又称中性点绝缘系统 直接接地方式直接接地方式：中性点直接与接地装置连接：中性点直接与接地装置连接 阻抗接地方式阻抗接地方式：中性点经过不同数值的电阻与接：中性点经过不同数值的电阻与接地装置连接，电阻在数十欧姆时，为低阻接地地装置连接，电阻在数十欧姆时，为低阻接地（100 以下）；电阻在数百欧姆时，为高阻接地以下）；电阻在数百欧姆

22、时，为高阻接地方式（方式（100 以上）以上） 消弧线圈接地方式消弧线圈接地方式：中性点经电抗线圈与接地装：中性点经电抗线圈与接地装置连接。置连接。 后两种是为了减小接地点的电流，使电弧的能量后两种是为了减小接地点的电流，使电弧的能量减弱。减弱。 2、要求：、要求： 在供电系统中，什么情况（条件）下在供电系统中，什么情况（条件）下采用何种接地方式呢？我国有以下要求：采用何种接地方式呢？我国有以下要求： * 363kv系统，采用中性点不接地方式；系统，采用中性点不接地方式； * 110kv及以上和及以上和220380v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； *

23、3-10KV电网当接地电容电流大于电网当接地电容电流大于30A或或20KV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10A时，时，采用中性点经阻抗或消弧线圈接地方式。采用中性点经阻抗或消弧线圈接地方式。(二二)中性点接地方式分析中性点接地方式分析:1 、中性点接地系统：、中性点接地系统：人触及一相带电导体时（人触及一相带电导体时（忽略分布电容忽略分布电容）：）： 如图如图4所示，这时人体承受电网相电压，通过人体所示，这时人体承受电网相电压，通过人体的电流可根据欧姆定律求出：的电流可根据欧姆定律求出： 当取当取Rma=1000，线电压为，线电压为660V时，通过人体的电时，通过人体的电

24、流为：流为： 可见，无论是线电压是可见，无论是线电压是660v供电系统，当供电系统，当中性点接地中性点接地时，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30mA，所以是，所以是绝对危险的。绝对危险的。图4变压器IRC电网一相接地：电网一相接地： 如图如图4所示，这时系统为单相短路故障，所示，这时系统为单相短路故障，短路点将产生一个大电弧，足以引起瓦斯、短路点将产生一个大电弧，足以引起瓦斯、煤尘爆炸，也是非常危险的。煤尘爆炸，也是非常危险的。2、中性点不接地系统：、中性点不接地系统： 如图如图5所示，若人体触及一相带电导体时，所示，若人体触及一相带电导体时，则通过人体的电流的途径是从电

25、网一相经过则通过人体的电流的途径是从电网一相经过人体入地，再经过其他两相线路对地绝缘分人体入地，再经过其他两相线路对地绝缘分布电阻布电阻r和对地分布电容和对地分布电容c回到其他相，分布回到其他相，分布电容的大小决定于电网的总长度，较短时，电容的大小决定于电网的总长度，较短时，c可忽略，较长时，可忽略，较长时，c不能忽略。不能忽略。图5变压器IRC根据基尔霍夫第一定律得：根据基尔霍夫第一定律得：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。 b、当电容不忽略时，、当电容不忽略时，Rma=1000 ，r=35000 ，Ux=660

26、V，f 可见当电容不忽略时，同样不安全，但比中性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，故点接地系统通过人体的电流要小的多，故相对安全相对安全。3、结论：、结论：中性点绝缘比中点接地的人身中性点绝缘比中点接地的人身触电电流要小得多触电电流要小得多，比较安全。，比较安全。入地电流很小入地电流很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。不影响线电压不影响线电压（可运行（可运行2个小时个小时）。）。以上三大优点就是井下变压器禁止中性点接地的原因。以上三大优点就是井下变压器禁止中性点接地的原因。然而，也存在一些缺点：然而，也存在

27、一些缺点：A、当电网一相接地时，往往不易发觉，、当电网一相接地时，往往不易发觉，易烧电动机易烧电动机（并不影（并不影响三相设备的短时运行）；响三相设备的短时运行）；B、如果没有漏电指示，一相接地可能长期存在，再此情况下，、如果没有漏电指示，一相接地可能长期存在，再此情况下，如人站在地上又触及另一相带电导体，如人站在地上又触及另一相带电导体，人身跨接电网线电压人身跨接电网线电压，这时通过人身的触电电流较中性点接地的供电系统还要大倍这时通过人身的触电电流较中性点接地的供电系统还要大倍(660mA)，这是非常危险的。，这是非常危险的。C、其他两相电压将升高其他两相电压将升高3倍倍，容易使绝缘差的地方

28、被击穿。，容易使绝缘差的地方被击穿。为克服以上缺点，井下电网为克服以上缺点，井下电网必须装设漏电保护装置必须装设漏电保护装置。五、漏电保护装置五、漏电保护装置:（一）对漏电保护的要求：（一）对漏电保护的要求：1、保护全面保护全面：是指保护范围应覆盖整个供电单元，没有死角，：是指保护范围应覆盖整个供电单元，没有死角，什么类型的漏电，保护都应动作。另外，有条件的话，无论什么类型的漏电，保护都应动作。另外，有条件的话，无论电气设备处在什么状态，都应起到保护作用（漏电闭锁）。电气设备处在什么状态，都应起到保护作用（漏电闭锁）。2、安全性安全性：从人员触电的角度考虑，要满足：从人员触电的角度考虑，要满足

29、30mAS的要求，的要求，动作要速度快（不光跳闸，还要能减小人身触电电流的作用动作要速度快（不光跳闸，还要能减小人身触电电流的作用时间时间）。3、可靠性可靠性：一是自身的可靠性（元件质量、制造工艺），二是：一是自身的可靠性（元件质量、制造工艺），二是保护性能的可靠性（该动就动、不该动就不动），不能误动保护性能的可靠性（该动就动、不该动就不动），不能误动和拒动。和拒动。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，：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（使用整定值的调节，不受电网电压波动保护也能可靠动作（使用整定值的调节，不受电网电压波动的影响）。的影

30、响）。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，目的是：要求只切除故障线路而不切除非故障线路，目的是为了停电范围尽可能减小。为了停电范围尽可能减小。（二）漏电保护原理（二）漏电保护原理: 漏电保护有很多方法来实现。目前用的最多的漏电保护有很多方法来实现。目前用的最多的有以下三种：有以下三种：附加电流直流检测方式、三相半波整附加电流直流检测方式、三相半波整流式、零序参数式流式、零序参数式等。等。 1、附加电流直流检测方式：、附加电流直流检测方式： 保护原理保护原理： 如图如图6所示所示 。电网如果发生漏电，就意味着电。电网如果发生漏电，就意味着电网对地绝缘电阻的下降。怎样检测这个电

31、阻呢？可网对地绝缘电阻的下降。怎样检测这个电阻呢？可以设想在三相电网中加上一个独立的直流电源，作以设想在三相电网中加上一个独立的直流电源，作用于电网三相和大地之间，这样在电网的绝缘电阻用于电网三相和大地之间，这样在电网的绝缘电阻上将有一直流电流流过，该电流的大小变化直接反上将有一直流电流流过，该电流的大小变化直接反映了电网对地绝缘电阻的变化，有效地检测和利用映了电网对地绝缘电阻的变化，有效地检测和利用这一电流，就构成附加电流直流检测式地漏电保护。这一电流，就构成附加电流直流检测式地漏电保护。图6变压器RCZJZJ 动作值的确定动作值的确定: 由于保护是根据电网对地绝缘电阻的降低来动作的，所由于

32、保护是根据电网对地绝缘电阻的降低来动作的，所以，必须以以，必须以r为动作值并加以整定，再利用由为动作值并加以整定，再利用由r、V所决定所决定的的I来调整来调整KD的动作电流。由于的动作电流。由于人身安全电流为人身安全电流为30mA，故，故r的整定要满足使人身触电电流的整定要满足使人身触电电流Ima30mA的条件。的条件。 根据戴维南定理（不考虑分布电容）得：根据戴维南定理（不考虑分布电容）得： 设：设：ImA=30mA VL1=380v Rma=1k 代入上式后求得：代入上式后求得：r=35k 这表明对于这表明对于660v线电压电网中，当电网各相对地电阻线电压电网中，当电网各相对地电阻低于低于

33、35k时，人身触电电流将大于时，人身触电电流将大于30mA，故电网绝缘水平，故电网绝缘水平必须保持再必须保持再35k以上，这样就可以方便地确定单相、两相、以上，这样就可以方便地确定单相、两相、三相漏电保护装置地动作电阻值。三相漏电保护装置地动作电阻值。 我国实际规定值为：我国实际规定值为： 11、22、33k。 电容电流补偿电容电流补偿： （如图（如图6所示）所示） 前面是以前面是以Im30mA为前提得到的，那么怎样使为前提得到的，那么怎样使Im30mA呢？呢？ 由于电网对地电容越大（长度），人身触电电流由于电网对地电容越大（长度），人身触电电流越大。因此，只有把电容的影响基本消除，前面的整越

34、大。因此，只有把电容的影响基本消除，前面的整定值才能合理（前面忽略的内容）。为了解决这个问定值才能合理（前面忽略的内容）。为了解决这个问题，在电网与大地之间加上一个感性元件，用它产生题，在电网与大地之间加上一个感性元件，用它产生的电感电流与电容产生的电容电流相抵消（因相位相的电感电流与电容产生的电容电流相抵消（因相位相反），就能解决这个问题。反），就能解决这个问题。 优、缺点优、缺点（附加电流直流检测方式）：（附加电流直流检测方式）： 优点：优点：a保护全面保护全面 b触电电流小触电电流小 c整定简单整定简单 d可靠性高可靠性高 缺点：缺点：a无选择性无选择性 b属静态补偿属静态补偿 c动作时

35、间长动作时间长50ms d无漏电闭锁无漏电闭锁 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，这里只作简这种漏电保护原理很简单，这里只作简单的介绍。如图单的介绍。如图7所示，所示，U1U3接于三相电接于三相电网构成三相半波整流，其负载电阻就只有网构成三相半波整流，其负载电阻就只有Rlo+ r,由于由于Rlo的电阻很小，所以回路的直的电阻很小，所以回路的直流同样取决于流同样取决于r的大小，这表明这种方法的的大小，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，原理与前面讲的直流检测式是完全一样的，只是只是无直流附加电源无直流附加电源。但动作值受电网电压。但动作值受电网电压

36、波动的影响较大，波动的影响较大，对整流管的反向电压要求对整流管的反向电压要求较高较高，故只用在电压低的地方，故只用在电压低的地方,如如127v煤电钻煤电钻综合保护中。综合保护中。图7变压器RCZJ（三）选择性漏电保护装置（三）选择性漏电保护装置: 1、定义：是指保护装置动作时、定义：是指保护装置动作时仅将发生漏电故障线仅将发生漏电故障线路的电源切断路的电源切断，保障系统其余部分正常工作。，保障系统其余部分正常工作。 2、分类：、分类： 纵向选择性纵向选择性：是指上下级线路之间的关系，用动：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）。作时限差来实现的（上长下短）。 横向选择性横向

37、选择性：是指同一级线路之间的关系，用零：是指同一级线路之间的关系，用零序参数（零序电流、零序电压或功率方向）的原理序参数（零序电流、零序电压或功率方向）的原理来实现的。来实现的。 3、选择性漏电保护原理：、选择性漏电保护原理： 如图如图8所示所示 图8变压器RCU。I。比比比比较较较较电电电电路路路路 六、接地与接零六、接地与接零: 前面我们分析可知，电网对地如果有分布电容存在，前面我们分析可知，电网对地如果有分布电容存在，人体触电的触电电流远大于人体触电的触电电流远大于30mA（154mA）,而电容补而电容补偿也是有限的，为了人身的安全，采用保护接地可进一偿也是有限的，为了人身的安全，采用保

38、护接地可进一步减小人体触电电流，将其限制在安全值以内。步减小人体触电电流，将其限制在安全值以内。 (一一) 分类分类: 在供电系统中，各种电气设备的接地按照其作用的在供电系统中，各种电气设备的接地按照其作用的不同可以分为：不同可以分为：工作接地、保护接地、保护接零三大类工作接地、保护接地、保护接零三大类。工作接地是指变压器或互感器等根据工作的需要而采用工作接地是指变压器或互感器等根据工作的需要而采用的绕组或中性点接地；保护接地是指三相三线制的电网，的绕组或中性点接地；保护接地是指三相三线制的电网，将设备正常时不带电的金属外壳与接地装置相连接。保将设备正常时不带电的金属外壳与接地装置相连接。保护

39、接零是指三相四线制电网，将设备外壳好与零线相连护接零是指三相四线制电网，将设备外壳好与零线相连接。它们是防止人身触电的重要措施。安全规程第接。它们是防止人身触电的重要措施。安全规程第431条规定：条规定：36V以上由于绝缘损坏可能带有危险电压的以上由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备金属外壳和构架，都必须设保护接地电气设备金属外壳和构架，都必须设保护接地。 (二二)接地有关电压接地有关电压: 1 、对地电压对地电压Vtg: 如下图如下图9所示，纵坐标表示接地极电压所示，纵坐标表示接地极电压V，横坐标表示离开接地极的距离。当电气设备发生横坐标表示离开接地极的距离。当电气设备发生单相碰壳。实际上

40、就是单相经单相碰壳。实际上就是单相经Rgr接地的漏电故接地的漏电故障时，入地电流障时，入地电流Igr经接地极呈半球状流向大地经接地极呈半球状流向大地深处，再设法回到电源。这就是在接地附近的大深处，再设法回到电源。这就是在接地附近的大地表面和土壤中形成一定的电位分布，显然离接地表面和土壤中形成一定的电位分布，显然离接地极越近，电流通过的半球表面积越小，所以电地极越近，电流通过的半球表面积越小，所以电阻越大，压降越大，电位越高。而离接地极阻越大，压降越大，电位越高。而离接地极20m以外的地方，由于半球面已经很大，土壤电阻近以外的地方，由于半球面已经很大，土壤电阻近似为零。故任意两点间几乎没有电位差

41、。这就是似为零。故任意两点间几乎没有电位差。这就是电气上的电气上的“地地”，而设备外壳等对，而设备外壳等对“地地”的电位的电位差叫做对地电压。差叫做对地电压。 图9电气设备VtgVssVcoVspIgrRgr 2、接地电阻接地电阻Rgr: 接地电阻是指电气设备接地部分（外壳）接地电阻是指电气设备接地部分（外壳）的对地电压与入地电流之比，即的对地电压与入地电流之比，即Rgr=Utg/Igr。再忽略接地线电阻的情况下，它近似等于接再忽略接地线电阻的情况下，它近似等于接地极的电阻。该电阻就是土壤在通入入地电地极的电阻。该电阻就是土壤在通入入地电流时所呈现的电阻。它与接地极的材料、形流时所呈现的电阻。

42、它与接地极的材料、形状和土壤的电阻率有关。在工程实际中接地状和土壤的电阻率有关。在工程实际中接地极的接地电阻是用极的接地电阻是用ZC-18型接地电阻测量仪型接地电阻测量仪来测定。（有一定的要求）井上来测定。（有一定的要求）井上5（工作、（工作、保护、防雷）、井下保护、防雷）、井下2（任何一点）。（任何一点）。 3、接触电压接触电压Vco 接触电压是指人体触电部分与站立点之接触电压是指人体触电部分与站立点之间的电位差间的电位差Vco。 由图可见由图可见Vco= Vtg Vsp ,可见可见离接地极离接地极越远触电电压越高越远触电电压越高，这就是接地极不能设在，这就是接地极不能设在离设备太远的道理。

43、离设备太远的道理。4 、跨步电压跨步电压Vss 跨步电压是指在入地电流的流动范围内，跨步电压是指在入地电流的流动范围内，人两脚间的电位差。由图可见人两脚间的电位差。由图可见Vss=V1-V2,离离接地极越近跨步电压越高接地极越近跨步电压越高。(三三)接地保护原理接地保护原理:(如图如图10所示所示)1.无保护接地时无保护接地时：电流经人体入地，再经其他两项的绝缘阻抗：电流经人体入地，再经其他两项的绝缘阻抗回到电源，这里的关键是回到电源，这里的关键是电流全部流经人体电流全部流经人体。2.有保护接地时有保护接地时：电流将通过人体电阻和接地电阻所组成的并电流将通过人体电阻和接地电阻所组成的并联支路入

44、地联支路入地，再经过其他的两相绝缘阻抗回到电源。这，再经过其他的两相绝缘阻抗回到电源。这就很大程度的减小了通过人身的电流。就很大程度的减小了通过人身的电流。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2，而人体电阻为，而人体电阻为1000。这使通过人身的触电电流降为无保护接地的五。这使通过人身的触电电流降为无保护接地的五百分之一，甚至更小，完全可以限制在安全电流以下，百分之一，甚至更小，完全可以限制在安全电流以下，另外，当设备漏电时，其漏电电流绝大部分经埋在地中另外，当设备漏电时，其漏电电流绝大部分经埋在地中的接地极入地，而使设备表面的电火花能量被限制到最的接地极入地，而使设

45、备表面的电火花能量被限制到最小，有利于井下的安全。小，有利于井下的安全。4、不足：不足：没有断电功能没有断电功能。电网发生单相直接接地时，无电网发生单相直接接地时，无分流作用分流作用。人接触单相电网，无分流作用人接触单相电网，无分流作用。所以。所以漏电漏电保护和保护接地二者缺一不可保护和保护接地二者缺一不可。图10变压器RCM机机Igr2Ima1kI（四）保护接零：（四）保护接零： 如图如图11所示所示,保护接零主要用于中性点直保护接零主要用于中性点直接接地的供电系统中，一般为低压三相四线接接地的供电系统中，一般为低压三相四线制系统，由中性点引出的线叫零线，也就是制系统，由中性点引出的线叫零线

46、，也就是第四根线。第四根线。 将电气设备外壳与零线连接后，当设备将电气设备外壳与零线连接后，当设备发生单相碰壳故障时，便形成单相短路，而发生单相碰壳故障时，便形成单相短路，而保护装置很快动作，切断电源，缩短故障存保护装置很快动作，切断电源，缩短故障存在的时间，减少触电的机率，这就是在的时间，减少触电的机率，这就是保护接保护接零零。 图11变压器RCM机机Igr5Ima1kIN 保护接零分析保护接零分析: 1. 无保护接零时无保护接零时（如图（如图11所示）所示） ，如果发生单，如果发生单相碰壳而人又触及该设备外壳，则触电电流经人体相碰壳而人又触及该设备外壳，则触电电流经人体电阻（电阻（1000

47、）、大地、工作接地极电阻（）、大地、工作接地极电阻（5）构）构成回路，由于人体电阻远大于工作接地极电阻，故成回路，由于人体电阻远大于工作接地极电阻，故接触电压近似等于相电压，对人是接触电压近似等于相电压，对人是非常危险非常危险的。的。 2.有保护接零时有保护接零时，情况就不一样了。它为电流，情况就不一样了。它为电流回路提供了一条更为顺利的路径，外壳回路提供了一条更为顺利的路径，外壳零线零线电电源中性点。实际上此漏电故障被变成了单相短路故源中性点。实际上此漏电故障被变成了单相短路故障，过流保护会很快动作，切断电源。又因为零线障，过流保护会很快动作，切断电源。又因为零线短接了人体电阻和接地电阻，使

48、接触电压大大减小，短接了人体电阻和接地电阻，使接触电压大大减小，对人对人相对安全相对安全。其作用如下：。其作用如下：变漏电为单相短路；变漏电为单相短路；降低人触电的机率。降低人触电的机率。3.有保护接零和保护接地共存有保护接零和保护接地共存,以免零线以免零线断开断开,形成无保护状态形成无保护状态. 当发生零线断开时当发生零线断开时,保护接零就转保护接零就转变成了保护接地变成了保护接地,避免了无保护状态的避免了无保护状态的发生发生.4.零线上不许加装任何开关和熔断器零线上不许加装任何开关和熔断器,以以免人为断开零线免人为断开零线 , 造成某一相用电设造成某一相用电设备的损坏备的损坏.七、过流保护

49、七、过流保护: 1、过流保护概论、过流保护概论: 实际电流实际电流超过容许工作电流超过容许工作电流时的故障叫时的故障叫过流过流故障。故障。 有有短路、过载和断相短路、过载和断相三种类型，其中三种类型，其中短路短路是是最严重最严重的一种。的一种。 能在发生过流故障时切断电源的装置叫能在发生过流故障时切断电源的装置叫过流保护过流保护。 2、对过流保护的要求、对过流保护的要求: （1）选择性选择性:只切除故障部分的保护特性。只切除故障部分的保护特性。 （2）快速性快速性:从故障发生到完全断电的时间从故障发生到完全断电的时间 越短越好。越短越好。 （3）灵敏性灵敏性:对故障的反应能力，越大动作越可靠。

50、对故障的反应能力，越大动作越可靠。 灵敏系数：灵敏系数： （4）可靠性可靠性:发生故障时不拒动，值班期间不误动的能力。发生故障时不拒动，值班期间不误动的能力。 3、对过流保护的规定、对过流保护的规定: 高、低压设备与线路须设短路保护，并用高、低压设备与线路须设短路保护，并用最小两相短路电流校验最小两相短路电流校验其灵敏度。其灵敏度。 高、低压电机，变压器高压侧高、低压电机，变压器高压侧须设过载保护须设过载保护。 低压电动机须设低压电动机须设断相保护断相保护。 定期检查设备的绝缘和定期检查设备的绝缘和保护整定值保护整定值. 4、过流保护的元件与原理、过流保护的元件与原理: 熔断器熔断器: 串接于电路中，短路时熔断而断电，熔断时间与串接于电路中，短路时熔断而断电，熔断时间与通过电流的大小具有反时限性。通过电流的大小具有反时限性。 过流继电器过流继电器: (直接和间接式两种直接和间接式两种) 线圈串接于电路中，短路时产生电磁力使接点转线圈串接于电路中，短路时产生电磁力使接点转换，瞬时使开关跳闸。换，瞬时使开关跳闸。 电子式过流保护电子式过流保护: 电流互感器电流互感器信号变换信号变换幅值鉴别幅值鉴别跳闸。跳闸。 具有短路瞬动，过载反时限，断相保护和漏电闭具有短路瞬动，过载反时限，断相保护和漏电闭锁等功能。锁等功能。 谢谢大家谢谢大家