1、第二章 安全用电及保护,作业:P172 1, 2 , 3 , 4, 10 , 20 , 22,实验一的思考题,第二章 安全用电及保护,知识要点,技能目标：,1.矿用电气设备及其防爆原理； 2.三大保护（漏电保护、接地保护、过流保护）； 3.短路电流、过流保护整定。,1.掌握矿用电气设备防爆原理、及标志； 2.掌握漏电保护工作原理； 3.掌握接地保护工作原理及接地保护系统组成； 4.掌握短路电流计算； 5.掌握过流保护整定计算 。,第二章 安全用电及保护,安全用电是保证矿井安全生产的关键之一。由于井下环境恶劣，容易发生漏电、人身触电、短路、过负荷、电火灾、电雷管提前引爆等电气事故，所以必须采用各
2、种预防措施和设置必要的保护装置如：漏电保护、保护接地和过流保护，即井下三大保护以防止各种电气事故的发生。一旦发生电气事故，保护装置迅速切断故障电源，防止事故的扩大和恶化，确保人员、矿井和设备的安全。,2.1. 电气设备及其防爆原理,2.1.1 瓦斯（沼气、甲烷CH4）、煤尘的燃烧和爆炸,2.1.1.1.瓦斯爆炸条件：浓度：(5-16)% 5%时会被点燃，而不爆炸。温度：(650-750) C0-如：裸火、灼热导体、电火花等。,2.1.1.2.煤尘爆炸条件： 浓度：在空气中的悬浮含量达(30-2000)g/m3，挥发指数 10% 温度：(700-800) C0-如：裸火、灼热导体、电火花等。,2
3、.1.1.3瓦斯和煤尘混和时： P81 表2-1 瓦斯、煤尘同时存在时的爆炸浓度下限,(1).严格控制瓦斯和煤尘的含量 瓦斯浓度低于075; 煤尘在空气中的含量降低到20gm3以下。,2.1.1.4.预防瓦斯、煤尘爆炸措施,(2).控制井下各种可能引爆的热源、火源和电源，使之不能外露或低于引爆温度。,(3).完善井下供电系统的保护装置，当供电系统或设备发生可能引爆瓦斯、煤尘的故障时，及时地切断电源。,(4).建立和健全各种有效的安全制度和操作制度，保证井下供电系统与设备的正常运行。,2.1.2. 矿用电气设备的类型、以及环境对设备的要求,2.1.2.1矿用一般型电气设备,矿用一般型电气设备是一
4、种煤矿井下用的非防爆型电气设备，它只能用于井下无瓦斯煤尘爆炸危险的场所。外壳的明显处有“KY”标志。,对矿用一般型电气设备的基本要求是外壳坚固、封闭，能防止从外部直接触及带电部分；防滴、防溅、防潮性能好；有电缆引入装置，并能防止电缆扭转、拔脱和损伤；开关手柄和门盖之间有联锁装置等。防护等级一般不低于IP54。,矿用电气设备:采取一定措施后，能在矿井井下正常使用的电气设备称为矿用电气设备,根据使用地点分为: 矿用一般型、矿用防爆型,2.1.2.2.矿用防爆型电气设备,矿用防爆型电气设备是用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险的场所的专用设备。外壳的明显处有“Ex”标志。,对矿用防爆型电气设备的通用要求
5、,(1).防爆电气设备使用的环境温度为-2040C。,(2).电气设备与电缆的连接应采用防爆电缆接线盒，电缆的引入引出必须用密封式电缆引入装置，并应具有防松动、防拔脱措施。,(3).对不同的额定电压和绝缘材料，电气间隙和爬电距离都有相应的较高的要求。,(5).防爆电气设备限制使用铝合金外壳，防止其与锈铁摩擦产生大量热能，避免形成危险温度。,(4).具有电气或机械闭锁装置，有可靠的接地及防止螺钉松动装置。,(6).防爆电气设备如果采用塑料外壳，须采用不燃性或难燃性材料制成，并保证塑料表面的绝缘电阻不大于110，以防积聚静电，还必须承受冲击试验和热稳定试验。,(7).防爆型电气设备，必须经国家指定
6、的防爆试验鉴定。,(8).防爆设备的选用:,必须按P85表25井下电气设备选用规定选用.,Ex- 防爆电气设备的防爆总标志，MA-安全标志。,P85表25井下电气设备选用规定选用, 电气设备的防护等级防护等级就是电气设备防外物和防水能力. 用字母P连同两位数来标志. 电气设备应具有坚固的外壳，外壳应具有一定的防护能力，并达到一定的防护等级标准。防外物: 防止外部固体进入设备内部和防止人体触及设备内的带电或运动部分的性能，简称防外物。防外物共分7级。防水:防止外部水分进入设备内部，对设备产生有害影响的防护性能，简称防水。防水共分9级。例如IP54中的IP是外壳防护等级标志，第一位数字5表示防外物
7、5级，第二位数字4表示防水4级。数字越大表示等级越高，要求越严格。，, 防爆电气设备的类型: 按其使用环境的不同，一般分为两类：,类：煤矿井下使用的防爆电气设备，主要用于有瓦斯爆炸性的作用环境。 类：工厂使用的防爆电气设备，主要用于除瓦斯以外的各种各样爆炸性气体中或可燃物的化工厂、石油开采 等作用环境。,2.1.3. 矿用防爆设备类型及原理,2.1.3. 1.矿用防爆设备类型标志 P82表2-2,2.1.3. 1.矿用防爆设备原理,1.增安型 ExeI（KA）,在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这
8、些现象的电气设备。,2.隔爆型ExdI（KB）,具有隔爆外壳的防爆电气设备，该外壳既能承受其内部爆炸性气体混合物引爆产生的爆炸压力，又能防止爆炸产物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物。 条件：隔爆外壳、隔爆面三要素（隔爆面长度和光洁度、间隙厚度、）,(增大电气间隙和绝缘),（间隙防爆,隔离点火源）,3.本质安全型 ExibI （KH）,优点：体积小、重量轻、工作可靠、安全性能好、价格低。适用于井下防爆通信、信号、控制装置。,缺点：只适用于小电流低电压的地方.,限制电火花能量,本质安全电路:是指在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态下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
9、路.,全部电路都采用本质安全型电路的设备称为本质安全型设备.,4.无火花型ExnI 在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。,限制电火花能量,6.正压型ExpI （KF）,具有正压外壳的电气设备。即外壳内充有保护性气体，并保持其压力（压强）高于周围爆炸性环境的压力（压强），以阻止外部爆炸性混合物进入的防爆电气设备。,（隔离点火源）,5.充油型 ExoI （KC）,全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或外壳外的爆炸性混合物的防爆电气设备。 油在使用中易碳化、井下潮湿及煤上尘等影响，故井下很少使用充油型设备.,（隔离点火源）,7.气密型Ex
10、hI,（隔离点火源）,具有气密外壳的电气设备。,10.特殊型 ExsI （KT）,不属于上列类型的，经国家认可的防爆设备。,8.浇封型ExmI,（隔离点火源）,将电气设备或其部件浇封在浇封剂中，使它在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的防爆电气设备。,9.充砂型ExqI,（隔离点火源）,外壳内充填砂粒材料，使之在规定的条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热温度，均不能点燃周围爆炸性混合物的防爆电气设备,2.1.4 . 矿用隔爆型电气设备失爆的危害、原因及预防,失爆: 井下防爆设备具有隔爆性和耐爆性，就是说在设备的壳内产生的电火花引起混合气体爆炸时
11、其火焰传不到壳外。失爆是指电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性。,危害：当设备失爆后就起不到隔爆和耐爆的作用。内部发生爆炸的火焰会传到壳外，并且与井下可燃、可爆性混合气体直接接触，将引起矿井火灾及瓦斯煤尘爆炸，造成重大恶性事故。,2.1.4.1.井下防爆电气设备失爆的原因,（1）密封接线不合格，甚至出现“羊尾巴”接头。,(2).隔爆外壳的防爆面因锈蚀出现“麻点”而造成防爆间隙超标。,（3）隔爆外壳因受到严重机械碰撞变形造成隔爆间隙增大。,（4）不用的喇叭口没有用合适的挡板堵死。,（5）接线盒盖板螺钉未拧紧。,（6）矿用电气设备选型与使用条件不符合规定。,以上诸多因素，都是容易被忽略的小问题。
12、但这些小问题也许就是引起瓦斯、煤尘爆炸的直接原因，因此必须认真对待，决不可马虎大意。,2.1.4.2.防爆电器失爆事故的预防,（1）隔爆型电气设备要经过考试合格的防爆电气设备检查员检查其安全性能并取得合格证。,（2）外壳完整无损、无裂痕和变形。,（3）外壳的紧固件、密封件、接地件应齐全完好。,（4）隔爆结合面的间隙，有效宽度和粗糙度应符合煤矿安全规程的规定。,（5）电缆接线盒和电缆引人装置应完好，零部件应齐全，无缺损，电缆连接应牢固可靠。与电缆连接时，一个连接装置只允许连接一条电缆；密封圈外径与电缆引入装置内径之差不得大于2mm；电缆与密封圈之间不得有杂物；不用的电缆引入装置要用厚度不小于2m
13、m的钢板堵死。,（6）联锁装置功能完整，保证电源接通时打不开盖，开盖送不上电的要求，内部电气元件应完好，保护装置应动作可靠。,2.1.4.2.防爆电器失爆事故的预防,（7）接线盒内裸露导电芯线之间的空气间隙，660V时，不应小于10cm；380V时，不应小于6cm；导电芯线不应有毛刺，上紧接线螺母时不应压住绝缘材料；外壳内部不得随意增加元件并杜绝某些电气距离小于规定值。,（8）在设备输出端断电后，壳内仍有带电部件时，应在其上装设防护绝缘盖板，并标明“带电”字样，防止人身触电事故。,（9）接线盒内的接地芯线应比导电芯线长；即使导电芯线被拉 脱，接地芯线仍保持连接；接线盒内保持清洁，无杂物和导电线
14、丝。,（10）隔爆型电气设备安装地点无滴水、淋水，周围围岩应坚固，设备放置应与地面垂直，最大倾角不得大于15。,（11）不得使用失爆设备、失爆小型电器。发现失爆要追究直 接责任者及相关人员责任。,2.2.漏电与触电 P86,漏电是一种电网对地发生电能泄漏的电气故障，其特征是电网对大地的绝缘阻抗降低、泄漏入地的电流增大。触电在一般情况下是电网发生漏电故障的一种特殊形式，它直接威胁工作人员的生命安全，研究并确定人身安全电流或触电安全值等对人员、矿井的安全和漏电保护系统的设计有重要意义。,2.2.1、漏电,在电力系统中，当带电导体对地绝缘下降至一定程度时，有电流经该阻抗流入大地，这个电流大到一是程度
15、时 称为漏电。该电流称为漏电电流.,380V3.5K, 660 V11K, 1140V20K;,(30mA),2.2.1.1.产生漏电原因 ： P87,1)电缆或电气设备本身的原因2)因施工安装不当引起漏电3)因管理不当引起漏电4)因维修操作不当引起漏电 5)因意外事故引起漏电,总的来讲： 绝缘下降所至,2.2.1.2.漏电危害,、 使人触电。 、引起短路故障，烧坏电气设备，引发火灾; 、引起瓦斯、煤尘爆炸、电雷管爆炸; 、严重影响生产。按规程要求：一但发生漏电，就必须停电处理。,2.2.2. 触电及影响触电程度的因素 P90人体触及带电导体或因绝缘损坏而带电的电气没备金属外壳，甚至接近高压带
16、电体而成为电流通路的现象叫触电。,2.2.2.1.触电对人体伤害形式： 、电击 、电伤,2.2.2.2. 影响触电程度的因素 P91 表2-6,一般为500-1M，在井下规定为：(800-1200) 取1000,发生人身触电时流过人身的电流叫触电电流。触电电流越大，对人体组织的破坏作用也就越大，因而也就越危险。 （感知电流、反应电流、摆脱电流、极限电流）,人站在地上，身体某一部分碰到带电的导体或金属外壳时，人体接触部分与站立点的电位差称为接触电压。接触电压的最大值可达电气设备的相对地电压.,一般地说，直流的危险比交流小，在交流电中，5060Hz是对人体伤害最严重的频率，当频率超过2000HZ时
17、，对心脏的影响就很小了.,P92 图2-2触电电流与接触电压的关系,、触电电流：,、接触电压：,、频率：,触电持续时间，是指从触电瞬间开始到人体脱离电源或电源被切断的时间。触电持续时间越长，对人越危险。, 、触电持续时间：,、人身电阻：,80V,4mA,20k,40V,22mA,1.8k,电流mA,（安全电压65、36、12V）、,2.2.2.3、人身安全电流,、安全电流（极限电流）30mA：发生触电时不会使人致死、致伤的通过人体的总大触电电流。,2.2.2.4 预防漏电、触电的主要措施,、安全安秒值It30mAS (触电时间),3.井下电气设备的外壳等必需进行保护接地，形成接地网。接地网上任
18、一保护接地点的接地电阻值不得超过2（ 05煤炭安全规程-482-483-484）,1.选用的井下电气设备，应符煤矿安全规程中2-5表中有关规定；(05煤炭安全规程-444),2.向井下供电的变压器、发电机及井下变压器，禁止中性点接地。（05煤炭安全规程-443）,4.井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线。（05煤炭安全规程-445）,2.2.2.4 预防漏电、触电的主要措施,5.非专职人员或非值班电气人员不得擅自操作电气设备。（05煤炭安全规程-446）,6.操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。（05-446）,7.手持式电气设备的操作手柄和工
19、作中必须接触的部分必须有良好绝缘。（05煤炭安全规程-446),8.容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。（05-447）,9.在低压馈电线上必须装设检漏继电器控制故障发生后的跳闸时间（434条）,10.带电裸体架空线（如电机车）与地面保持一定高度。大巷 2.米，井低车场 2.2米。,11.常用电气设备采用低压。,2.3 井下低压电网的漏电分析,地面采用变压器中性点可靠接地供电系统。,2.3.1.井下低压供电系统的基本特点,1 ) 煤矿井下采用变压器中性点绝缘(不接地)或中性点经高电阻接地的运行方式.,2)以一台动力变压器为一个相对独立的供电单元.,3
20、)低压动力电压等级为660、1140V.,4)低压线路全部由电缆组成 .,2.3 .2 井下低压电网的漏电分析 (P94 图2-3),井下采用变压器中性点禁止接地（绝缘）的供电系统。,地面采用变压器中性点可靠接地供电系统。,r1、r2、r3-分别为三相电缆对地电阻,c1、c2、c3-分别为三相电缆对地电容,2.3.1 变压器中性点可靠接地供电系统,1). 当系统额定电压为380V或660V时, 人体单相触电时触电电流Ima = ?,= 220(380)mA 30 (mA),电网 人体 大地 接地极 电网,=,Ima =,解: 电流回路：,2).当电网一相落地（单相短路）：情况很危险，产生短路电
21、流IS，引发火灾，瓦斯、煤尘爆炸等事故。,2.2.2.4 预防漏电、触电的主要措施,不安全,Ima,2.3.2.变压器中性点绝缘的供电系统,1).在该系统(P94图2-3)中人体单相触电时,触电电流Ima = ?,Ima,2.3.2.变压器中性点绝缘的供电系统,1).在该系统(P94图2-3)中人体单相触电时,触电电流Ima = ?,解:（1）画出等效电路图,(运用戴维南定律）,、其余部份可看作一有源二端网络,.电动势E (M、N之间开路电压V oc.MN), 简化为一等效电源 = 理想电动势E +串联内阻R0；,、取出Ima分支（MN）；,E = V oc.MN = V L1,.内阻R0 (
22、 M、N之间入端阻抗Zin ),=,、外电路阻抗Zex：,R o= Zin =除去有源二端网络电源后的等效电阻,Zin = R o =( r1r2r3)(C1C2C3),Zex=Rma=1000,=,图2-4人身触及一相时的等效电路图,该支路电流,）,在带j算式中，用数学方式想方设法将j j2 =1 若变不成j2 也要变成加减形式如 (a) j (b-c+d),带j算式的有效值 = (实数项2 + 虑数项2)再根号 =,分母：同乘,公式2-6演算,公式： a2-b2 =（a+b）*（a-b）,j2 = 1,上式中负号提出(-/-)消掉，“分母”中 同乘272c2,对2-5式取有效值,(2).对
23、公式2-6讨论 ：,设电网电缆每相(橡胶)对地电阻r = 35k；供电系统采用380V（660V）电压时（线电压 V CL） ；当电缆长L 1km，电缆对地电容C=0.5f，求流过人身触电电流Ima=？,1.2矿山供电系统,.当电缆长 1KM时 C = 0f,Ima =,=,= 17.3mA（30mA） 30mA,.当电缆线路 1KM时C = 0.5f,= 2f =2*3.14*50 = 314,I ma =,= 88.7mA（154mA） 30mA,安全,不安全,解：,1.2矿山供电系统,.当电缆长 1KM时 C = 0f,Ima =,=,= 17.3mA（30mA） 30mA,.当电缆线路
24、 1KM时C = 0.5f,= 2f =2*3.14*50 = 314,I ma =,= 88.7mA（154mA） 30mA,安全,不安全,解：, 能否增大r，降低Ima,a) .电网长度1km 时， 可不考虑电容影响C=0,从公式2-8可知： Ima =,=,rIma 可行,=,b) . 电网长度1km时，C不可忽略,I ma =,- 2-7,=93.3mA （162mA） 88.7mA（154mA）-更不安全,结论：,1.当电缆长度 1KM时：绝缘电阻增加r 则Ima；,若单纯增大绝缘电阻r,2.当电缆长度 1KM时：公式27说明：当绝缘电阻(r)增加到一定程度时，Ima相反会增加；,3
25、.当r 时，Ima仅与电容C、Rma有关，而与r无关。,变 压 器中性点可靠接、禁止接地时，有人触电时流过人身触电电流,2. 4 漏电保护,通过切断漏电电源的操作来防止人身触电伤亡和漏电电流引爆瓦斯煤尘。,2.4.1.对漏电保护的基本要求 p23-图1-16,全面、安全、可靠、动作灵敏、选择性良好。,漏电保护方式:,漏电保护:,侧重点:,控制故障发生后的跳闸时间即切断电源的时间。,漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。,2.4.1.漏电保护的基本要求,.全面: 保护应复盖整个被保护的单元，无死区。 .安全: 无论任何原因，造成了系统漏电电流30mA、在切断电源或发生间歇性漏电时，接地点电火花能量
26、0.28mJ时，必须停止供电。 .可靠： 系统动作要可靠.从设备结构：元件质量、制造工艺 ;从性能上：不拒动，不误动. .动作灵敏：一但发生最轻微（临界值）漏电事故，能反映. .选择性良好: 在保护范围内，准确无误的切除故障电源，尽可能的减少停电范围。,2.4.1.2.对检漏继电器的基本要求,3).补偿流过人身的电容电流,L电路：I比V滞后90 ,=+90, +j,C,L,R,C电路：I比V超前90, =-90, -j,1).时刻监视绝缘水平,通过欧姆表时刻观察、监视电网的绝缘水平。,2).进行漏电保护,只要漏电电流 30mA时，仪器会自动断电。,380V3.5k、 660V 11k、1140
27、 v 20k,R电路：I与V同相 =0,2.4.2检漏继电器的基本工作原理,2.4.2.1.附加电源直流检测式检漏继电器,图2-12 直流检测式漏 电保护原理图 P109,.工作原理：电流回路：,V(+) PE 大地 无人触电时：r, 电网 1L 2LK KD V(),正常时,I =,KD（线圈）不得电 触点KD1处于常开状态,=, IKD =5mA,分励脱扣线圈YA不得电，衍铁不动作 QA不跳闸 电网正常运行。,当电网绝缘下降了， I =, IKD =5mA,当有人触电时：,=, IKD =5mA,KD（线圈）得电动作 其触点KD1闭合 分励线圈脱扣QA动作跳闸 切断故障电源。,有人触电时：
28、人身 Rma,.组成,Ima =,直流检测式漏电保护优缺点,a。选择性差。即只要一处故障，总开关跳闸。 b电容电流补偿为静态补偿。（只对某一状态最佳） c动作时间长。（150250ms）,优点,a.保护全面，几乎能覆盖整个低压供电单元。唯一漏网是井下动力变压器付方至总低压开关的一段数米长的电缆。P23 图1-16 b.具有电容电流补偿，等于人为减轻故障程度。 c动作电流整定简单，数字固定，直接反映电网对地的绝缘状态。 d系统简单、可靠性高、成本低、故障易查找。,缺点：,2.4.2.2利用三个二极管整流漏电保护,图2-15 三个二极管漏电保护 P113,1).组成：（V1、V2、V3）组成“或门
29、”其作用：在2n周期内轮流导通,I Lo =,=,2-46 P106,VL1 D1 RL0 大地 r2、r3回到电网。,当D1导通时：电流回路为：,2）.工作原理：电网电流经V1、V2、V3整流后 RLO 大地 电网对地电阻r1、r2、r3 回到电网。,保护装置简单，不需另设直流电源，及可获得附加电源直流检测式检漏继电器特点，由于具有较高直流电压，较真实地反映电网绝缘水平。 动作值受电源电压波动影响较大，因此对二级管反向电压要求较高，只能用于电压较低的地方（127V）,正常时：,I LO 30mA，不会切断电源电网正常工作。,故障时：,电网绝缘电阻降至绝缘水平时I L0,当人触及一相电时ILo
30、=Var/（1000+RLo）, 30mA漏电保护装置动作 自动馈电开关跳闸 以实现漏电保护.,2.4.2.2利用三个二极管整流漏电保护,3).特点：,2.4.3.JY-82型矿用隔爆检漏继电器,1).用途：,用于井下有瓦斯、煤尘爆炸的地方，电压为380V或660V的低压电网，与馈电开关QA配合，实现低压电网漏电保护。,2.4.3.JY-82型矿用隔爆检漏继电器,图2-18 JY82型检漏继电器原理接线图,2).组成： 外壳、机芯,3).工作原理,JY82型检漏继电器原理接线图,2.4.3.JY-82工作原理,1).时刻监视电网绝缘水平 （电网是否漏电）,合上QS，,VC+ ,K,SB 2PE
31、,1PE,大地 ,三相电缆对地电阻r,电网,VC, QS, 1L, 2L,KD,通过该电流(K)时刻观察电网绝缘水平(电阻),电流回路如下：,2).进行漏电保护正常时：,VC+ ,K,大地 ,经三相电缆对地电阻r,其电流,电网,VC, QS, 1L, 2L,KD,a)绝缘下降时：,经人身电阻Rma, 其电流,Ima =,b)当有人触电：,当电流 IKD =5mA KD得电动作 ,KD1闭合,KD2自保,KD1作用：YA得电 QA跳闸 （L3 KD1 YA L2）,KD2作用：自保（VC+ K KD2 KD VC-）,YA得电QA跳闸 切断故障电源,电流回路：,2.4.3.JY-82型矿用隔爆检
32、漏继电器,3).补偿流过人身的电流37,VC+ K 2PE SB（右方闭合） R3 1L 2L KD得电 KD1闭合 (KD2自保) YA得电 QA跳闸 实现漏电保护。,按下实验按钮SB：接通实验电阻R3,4).试验检漏继电器可靠性,2.4.4. 选择性漏电保护,任一组三相不对称的相量都可以分为:,三组正序：等幅 相位互差120度; 三组负序：等幅 相位互差120度,方向与正序相反; 三组零序：幅和相位相同.,对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了这时就能分解出有幅值的负序和零序分量（有
33、时只有其中的一种），中性点则发生偏移后，产生对地电压VZS及零序电压；若此时存在闭合回路则产生零序电流，零序功率。,1、单相接地短路出现：正序、负序、零序； 2、两相短路出现：正序、负序； 3、两相接地短路出现：正序、负序、零序； 4、三相短路是对称性短路，零序电流为0； 5、另外，一相断相后，系统出现负序、零序。,通过检测负序、零序分量，就可以知到系统出了什么样故障,2.4.4. 选择性漏电保护,特点：安全性高，但只能用在单相漏电和人身触电，系统复杂，对元件质量要求高。,1.零序电压式漏电保护 P114,特点：动作值不固定，无选择性，不能保护对称性漏电 ，只能用于变压器中性点非直接接地的电网
34、中，一般用于6Kv及以上的电网中。,2.零序电流式漏电保护 P114,3.零序功率式漏电保护 P115,特点：利用零序电流和零序电压两参数判断漏电。,4.旁路接地式漏电保护 P115,特点：具有选择性（各支路零序电流方向不一同BGP5-6）,2.4.4. 1选择性漏电保护,2.4.4.2. XL-选择性漏电保护装置,纵向定位：,一级保护,三级保护,二级保护,（1.22）秒QA跳闸,（0.91.5）秒（QA13）跳闸,（0.30.5）秒（SM13）跳闸,各级之间靠保护的时间差来完成,横向定位：,零序电流、零序功率来完成,2.4.4.2. XL-选择性漏电保护装置,图222旁直零式漏电保护系统方案
35、,【例1】:L 9 发生单相漏电 0.02s内,( 9QC、5DW、DW)内UI插件,1DW内PL和JY,启动 0.05 s内PL可靠接地 经0.3s延时 9QC跳闸 其它返回,正常运行.,【例2】:L1、L1、L1任一段发生单相漏电 0.02s内,DW内UI插件,1DW内PL和JY,0.05 s内PL可靠接地 经0.s延时 DW跳闸 其它返回,正常运行.,【例】 如发生对称性漏电 JY不经延时直接使DW跳闸 （保护无选择性）,2.5.接地和接零煤矿安全规程第六节 井下电气设备保护接地 482487）,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，最大限度地降低故障的严重程度
36、。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。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。,保护接零主要用于地面低压三相四线制中性点直接接地的供电系统中，对防止人身触电有重要意义。,保护接地：用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的外露金属部分(电动机、变压器、电器、测量仪表的金属外壳、配电装置的金属构件、电缆终端盒与接线盒的金属外壳等)，和埋在地下的接地极连接起来。其目的：利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流。它是预防人身触电的一项极其重要的措施。,图2.23 保护接地作用 b有
37、保护接地,保护接地用于中性点不接地的供电系统中。,2.5.1.保护接地,2.5.1.1.无保护接地的情况：,图2-23 保护接地作用 a无保护接地,当有人触电时流过人身电流,Ima=,（2-6 ） P95,2.5.2.2有保护接地的情况：,Rma,Rgr,Igr,Ima,VL,r,I总,将图2-23 b图简化为右图,2.5.2.2有保护接地的情况：,Rma,Rgr,Igr,Ima,VL,r,国家规定：接地电Rgr2 ；单相接地电流接地电流1A,Ima=,Igr ,=2mA p84,*接地极对地电压Vtg =IrgRrg 2（V）图2-24接地极周围土壤电位分布,结论：若没有保护接地:所有的漏电
38、电流将全部从人身流过.有保护接地:只有2I总漏电电流留过人身。,Ima Rma =Igr Rgr,I总 = Igr+ImaIgr,2.5.3.井下保护接地系统,煤矿安全规程483条规定：井下所有的接地系统要连接起来，形成接地网 .,2.5.3.1单台单独接地缺点,2.5.3.2.形成接地系统的优点,1). 浪费金属材料。 2) 无备用接地极 3). 当有两台电气设备碰壳（短路图2-25）外壳所带电的电压= VCL/2,1).节约金属材料2).两相碰壳时（短路），保护装 置一定会动作。 P129第三行3).若某设备的接地极发生 故障，可联锁保护,2.5.3.3.井下接地系统组成,1.主接地极1P
39、E:,3.接地母线:,2.局部接地极2PE : (P129),5.辅助接地母线：,6.连接导线:,4.接地导线:,放在井底主、付水仓或集水井。,连接主接地极的导线,（1）装有固定设备的硐室和单独的高压配电装置。 （2）.采煤工作面的机巷、回风巷、单独供电的掘进工作面等。 （3）.连接动力铠装电缆的每个接线盒. （4）.采区变电所、移动变电站、三台开关以上的低压配电点.,煤矿井下禁止采用铝导体作为接地系统,连接接地导线的导线,从接地母线或辅助接地母线引向电气设备的导线,从局部接地极引出的导线,P130 图2-27,接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2。,2.5.3.3.井下接地系统尺寸,
40、煤矿安全规程第六节 井下电气设备保护接地回目录,第四百八十二条 电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。 第四百八十三条 接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2。每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1。 第四百八十四条 所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。主接地极应在主、副水仓中各埋设1块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。
41、在钻孔中敷设的电缆不能与主接地极连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得超过2。,第四百八十五条 下列地点应装设局部接地极：,（一）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。,（二）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。,（三）低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。,（四）无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。,（五）连接高压动力电缆的金属连接装置。,局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6m2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面
42、积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。,煤矿安全规程第六节 井下电气设备保护接地回目录,第四百八十六条 连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50mm2的铜线，或截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的扁钢。 电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接
43、，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁钢。 第四百八十七条 橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作他用。,煤矿安全规程第六节 井下电气设备保护接地回目录,2.5.4. 保护接零,P131 图2-28保护接零电气示意图,用于地面低压220380V三相四线制供电系统。这种供电系统，采用变压器中性点直接接地的运行方式，变压器中性点接地的点叫零点，由零点引出的线,或接地的中性线叫零线。,。,目的：当电气设备发生一相碰壳故障时，则通过设备外壳造成相线对零线的单相短路，使保护装置迅速
44、动作，限制了故障存在的时间，减少触电几率。若电源被切断之前恰有人触及该漏电外壳，则利用保护接零的分流作用，减少人身触电电流，降低接触电压，保证人员的安全。,43,零点,零线,2.5.4. 保护接零,注：在变压器中性点接地系统中,若保护接地和保护接零同时使用时，当一相绝缘损坏碰壳时，接地电流,(1) 不允许采用保护接地，只能采用保护接零；,Rgr：保护接地电阻4 Rgr：工作接地电阻4,此电流不足以使大容量的保护装置动作，而使设备外壳长期带电，其对地电压为110V,Ie,Rgr,Rgr,(2) 不准保护接地和保护接零同时使用,接地和接零,保护接零（用于 220V / 380V 三相四线制系统）,
45、把电源碰壳，变成单相短路，使保护设备能迅速可靠地动作，切断电源。,保护接地用于中性点不接地的供电系统,注： 1）在中性点接地系统不允许采用保护接地，只能采用保护接零；,零线,2) 不准保护接地和保护接零同时使用。,2.5.5.井下接地电阻的测试,煤矿安全规程第四百八十三条规定，接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2；每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过l。,P133图2-31,Rgr,2.5.5.1.电流、电压表法,2.5.5.ZC-18本质安全型接地电阻测量仪工作原理,(1).将被测点E/与E连接,在相距20m处埋人探针P/并
46、与P连接,再相距20m处埋人探针C/并与C连接;,图232 ZC一18型接地电阻测量仪原理图,G上 TA E E/ C/ C G下,I1 = Igr,Vgr: E/与P/之间的电位差,Rgr =Vgr/Igr,(3) I1在TA二次侧产生一个感生电流I2 在3RP有压降Vob, 调节3RP使PA平衡,Igr= I1 = I2 ， Vgr=Vob时,R gr =3RP,(2).以120rmin的速度摇动手摇发电机G时，便产生交流电流I1，该电流回路为:,2.6 矿井电网短路电流计算,2.6.1.短路电流及其危害 2.6.1.1.短路电流短路是指供电系统中，不等电位的导体在电气上被短接，称为短路。
47、（如：相与相间、相与地间短路）短路产生的电流称为短路电流。 2.6.1.2危害：短路电流将使电气设备和电缆过热，损坏绝缘，引起火灾，烧毁设备，在井下可能会引起瓦斯、煤尘爆炸。影响电力系统的稳定，对通讯线路和信号系统等产生干扰。,2.6.1.3预防短路措施,1).尽可能排除短路故障发生,2).一但发生短路故障时，立刻切断短路电源。 3).正确地设计和整定过流保护装置2.6.1.4.分类及符号 P137 表2-10,三相短路（对称短路） S（3） 两相短路（非对称短路） S（2） 两相接地短路 ( 非对称短路) S（1.1） 单相接地短路 (非对称短路 ) S（1）,2.6.1.5.计算短路电流目的,煤矿安全规程第四百五十六条 井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置；必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须正确选择熔断器的熔体。必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动,2.6.2.短路电流计算 (解析法、查表法) 2.6.2.1.解析法计算短路电流,
