煤矿供电系统三大保护课件.ppt

1、 煤矿供电系统三大保护煤矿供电系统三大保护空杯心法要诀空杯心法要诀来到课堂来到课堂，不是要寻找你已经知道的东西；，不是要寻找你已经知道的东西；来到课堂来到课堂，不是要证明你是对的；，不是要证明你是对的；来到课堂来到课堂，不是要告诉别人你知道的比别人多；，不是要告诉别人你知道的比别人多；来到课堂来到课堂，不是要你比老师棒。，不是要你比老师棒。举办三大保护讲座目的1、基于标准化检查存在问题2、提高供电设计人员的业务水平3、系统地学习讨论三大保护细则我国煤矿采区供电系统现状与发展前景我国煤矿采区供电系统现状与发展前景 1、供电系统现状我国采煤工作面的供电系统经历了由380 V到3300 V 的4个发

2、展阶段。2O世纪6O年代以前，炮采方式，380 V供电系统。1964年 8O机组，660 V供电系统。7O年代，综采，1140 V供电系统。8O年代以来，提高单面单产，综采工作面总装机容量已达1500 kW 2000 kW 的新型高产的综采工作面。综采工作面供电电压由1140 V提高为3300V。我国煤矿采区供电系统现状与发展前景我国煤矿采区供电系统现状与发展前景 2、供电系统发展 我国采区供电系统发展思路。综采工作面供电系统采用33 kV 供电技术与装备，研究与开发大容量移动变电站、多控制回路智能化组合开关(负荷控制中心)、大容量供电电缆和供电系统的漏电保护系统。矿井供电系统一、矿井供电系统

3、的类型 由矿井各级变电所（地面变电所、井下中央变电所、采区变电所3级高压供电）的变压器、配电装置、供电线路及用电负荷，按照一定方式相互联接起来的一个整体，称为煤矿供电系统。根据矿井的井田范围、矿层结构、埋藏深度和井下涌水量的大小等条件，矿井供电系统可分为深井150M供电系统和浅井供电系统两种基本类型。煤矿电气图专用图形符号煤矿电气图专用图形符号煤矿电气图专用图形符号煤矿电气图专用图形符号MTT 5701996中华人民共和国煤炭工业部中华人民共和国煤炭工业部19961203批准批准 19971001实施实施 本标准所规定的图形符号，是根据我国本标准所规定的图形符号，是根据我国煤炭行业的具体情况和

4、使用要求，对国家标煤炭行业的具体情况和使用要求，对国家标准准GB 4728电气图用图形符号所作的补充，电气图用图形符号所作的补充，它专门适用于煤矿电气设计、生产、科研及它专门适用于煤矿电气设计、生产、科研及管理等方面，作为有关电气图的基本组成。管理等方面，作为有关电气图的基本组成。井下变配电设施和设备图形符号井下变配电设施和设备图形符号 井下变电所、采区变电所井下变电所、采区变电所 井下井下矿用防爆变压器、矿用防爆变压器、移动变电站移动变电站 矿用高压配电箱、矿用高压配电箱组矿用高压配电箱、矿用高压配电箱组 隔爆型自动馈电开关、隔爆型电磁起动器隔爆型自动馈电开关、隔爆型电磁起动器 煤电钻组合保

5、护装置煤电钻组合保护装置 井下主接地极井下主接地极、井下局部接地极、井下局部接地极 井下电压网路的标准电压等级及其相应的平均电压为：标准电压（V）：127 380 660 1140 3300 6000 平均电压（V）：133 400 690 1200 3460 6300 煤矿安全规程规定：1、高压不超过、高压不超过10000V。2、低压不超过、低压不超过1140V。3、照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定、照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压不超过电压不超过127V。4、远距离控制线路的额定电压不超过、远距离控制线路的额定电压不超过36V。井下中央变电所是井下供电的中心，它的电

6、源直接由地面变电所提供。采区变电所是采区用电的中心。它的电源由中央变电所提供，其主要任务是将高电压变为低电压，并将此电压配到本采区所有采掘工作面及其它用电设备。中性点直接接地的危害主要有两方面：一是人体触电时大大增加了人体的触电电流；二是单项接地时形成了单项短路。我国煤矿井下变压器中性点采用不接地方式三大保护三大保护保护接地保护接地漏电保护漏电保护过流保护过流保护移动频繁负荷大移动频繁负荷大瓦斯煤尘易爆炸瓦斯煤尘易爆炸空间狭窄又潮湿空间狭窄又潮湿一、特殊环境一、特殊环境二、危害及预防1、短路、漏电极易造成瓦斯煤尘爆炸人身触电等2、中性点不接地系统中三大保护是保证煤矿安全供电的根本保障 第一部分

7、保护接地第一部分保护接地第第443条条 严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁井下配电变压器中性点直接接地。1、矿井内所有电气设备的金属外壳及电缆的配件、金属外皮等，必须接地。巷道中接近电缆线路的金属构筑物等均应接地。看“保护接地系统图”清楚6个名词：主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线、连接导线保护接地系统图保护接地系统图保护接地保护接地2、矿井电气设备保护接地系统的规定是：所有需要接地的设备和局部接地极，都应与接地母线（或辅助接地母线）连接。接地母线应与主接地极连接，形成接地网。移动和携带式电气设备，应采用橡套电缆的接地芯线，并与接地干线连接。矿井所有接地的设备，必须有单

8、独的接地连接线。禁止将几台电气设备的接地连接线串联连接。矿井所有电缆的金属外皮，都必须有可靠的电气连接，以构成接地干线。保护接地保护接地 3、接地极应符合下列要求：主接地极，应采用面积不小于0.75 、厚度不小于5mm的钢板制成。局部接地极，应采用面积不小于0.6 、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成。保护接地保护接地 其他地点的局部接地极，应采用直径不小于35 mm、长度不小于1.5 m的钢管制作，钢管上至少应有20个直径不小于5mm的透孔。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

9、板。保护接地保护接地 4、连接主接地极的连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50 m的铜线，或厚度不小于4mm、截面不小于100 m的扁钢。或直径不小于或直径不小于12 mm的圆的圆钢。钢。电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25 m的铜线，或厚度不小于4mm、截面不小于50 m的扁钢。或直径不小于或直径不小于8 mm的圆钢。的圆钢。保护接地保护接地 5、接地装置的所有钢材的要求，必须镀锌或镀锡。接地装置的连接线，应采取防腐措施。6、每个主接地极的接地电阻，由主接地极起至最远的就地接地装

10、置上，不得大于2。每台移动电气设备至接地干线的接地电阻值不得大于1。电气设备保护接地后，通过人体电流减小，大部分从接地极入电气设备保护接地后，通过人体电流减小，大部分从接地极入地；接地极电阻越小，流经人体的电流也越小。地；接地极电阻越小，流经人体的电流也越小。abcRIZZ ZabcRIZZ ZGImI无保护接地Im=Ir 有保护接地Im=Ir.Rg/Rm 井下保护接地是一个系统工程（并联总井下保护接地是一个系统工程（并联总电阻值小于小于分电阻值），因此电阻值小于小于分电阻值），因此单独的保单独的保护接地极，不能完全消除触电危险性。护接地极，不能完全消除触电危险性。将各将各保护接地极连起来，形

11、成一保护接地网，降保护接地极连起来，形成一保护接地网，降低接地电阻值，不同相同时碰壳时，两相短低接地电阻值，不同相同时碰壳时，两相短路电流使过流保护装置动作。路电流使过流保护装置动作。保护接地保护接地7、低压机电硐室的辅助接地母线，电气设备外壳同接地母线（包括辅助接地母线）的连接，电缆接线盒两头的铠装、铅皮的连接，应使用截面积不小于25 m的铜线、或厚度不小于4mm、截面积不小于50m 的扁钢。8、不大于127V的电气设备的接地导线、连接导线应采用断面不小于6m 的裸铜线。局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析 电流经接地极流向大地及在大地中流动时

12、的电阻统称为接地电阻。接地电阻包括接地极本身的电阻、接地导线的电阻、接地极和地之间的电阻（接触电阻）以及周围的土壤电阻等。1、理论分析 过程繁多沉长省略，结论:两根钢管直径为22mm埋深0.75m的接地极并联时接地电阻比单根钢管直径为35 mm埋深1.5m的接地极电阻略有减少。局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析局部接地极并联接地的接地电阻计算机效果分析 2、现场测试结果 在抚顺局老虎台矿和新汶局进行了现场测试，测试情况如下：两根钢管直径为22mm埋深0.75m的接地极并联时接地电阻与单根钢管直径为35 mm埋深1.5m的接地极，分别在煤巷和岩巷进行测试，结果与理论计算相同。保护接地保护

13、接地保护接地的检查管理 1、每年应将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出，进行详细检查，发现问题及时处理。2、接地电网接地电阻值测定每季1次；新安装的电气设备绝缘电阻和接地电阻的测定在投入运行以前。3、接地电阻的测定（ZC18）保护接地保护接地4、串联接地 保护接地保护接地 井下保护接地的侧重点，在于限制裸露电流和人身触电电流的大小，最大限度地降低的严重程度。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。两种保护在煤矿井下低压电网中相辅相成，缺一不可，它们对保证井下低压电网的安全运行具有重要作用。第二部分漏电保护第二部分漏电保护一

14、、漏电保护的概念 在电力系统中，如果带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度，使经该阻抗流入大地的电流增大到一定程度，那么说明该带电导体发生了漏电故障，流入大地的电流叫漏电电流。漏电保护漏电保护二、漏电的原因 电缆和电气本身的原因 因管理不当而引起漏电 维修操作不当引起漏电 施工安装不当引起漏电 因意外引起漏电漏电保护漏电保护三、对漏电保护的要求 安全性安全性漏电保护的首要任务是保证安全用电 可靠性可靠性漏电保护的可靠性是指一是不拒动；二是不误动。选择性选择性漏电保护的选择性是指它要求在供电单元内只切除故障部分的电源，目的是为了减小出现故障时的停电范围。灵敏性灵敏性漏电保护的灵敏性是指保护装置针

15、对不同程度漏电故障的反应能力。漏电保护漏电保护四、漏电保护方式 漏电保护的主要目的是为了防止人身触电和漏电电流引爆瓦斯、煤尘，保护矿井和人身的安全。对于井下变压器中性点绝缘的供电单元，最常用的漏电保护方式有附加电源直流检测式、零序功率方向原理式、旁路接地式、自动复电式几种。目前在现场使用目前在现场使用的漏电保护装置则主要采用前两种保护原理。的漏电保护装置则主要采用前两种保护原理。漏电保护漏电保护 五、漏电保护的工作原理五、漏电保护的工作原理 漏电保护通过切断电源的操作来防止漏电保护通过切断电源的操作来防止人身触电和漏电电流引爆瓦斯煤尘。人身触电和漏电电流引爆瓦斯煤尘。漏电保护的首要任务是保证安

16、全供电。因此，考虑一个漏电保护是否合理，必须从安全角度出发。一个完善的漏电保护系统，不是用一台总的漏电保护器对整个电网起漏电保护作用，而是由多台具有不同保护原理的漏电继电器配合在一起，构成漏电保护系统，共同完成漏电保护任务。漏电保护漏电保护六、低压电网的选择性漏电保护六、低压电网的选择性漏电保护总控开关Q1分控开关Q2两处磁力起动器Q3选择性漏电保护系统便可分为三级和两级两种。选择性漏电保护系统便可分为三级和两级两种。6kV T Q2 Q2 Q2 Q3 Q3 Q3 M1 M2 M3 Q1 K1 K2 K3 L1 L2 L3 纵向选择性纵向选择性横向选择性横向选择性漏电保护漏电保护 总自动馈电开

17、关处的漏电保护装置一般采用附加直流电源保护原理。分支自动馈电开关的漏电保护装置一般采用零序功率方向原理。漏电保护漏电保护1.附加直流电源漏电保护原理C隔直电容；隔直电容；J动作继电器；动作继电器；k毫安表；毫安表；U外加直流电压；外加直流电压；C0、r各相对地电容、电阻；各相对地电容、电阻；SK三相电抗器；三相电抗器；LK零序电抗器零序电抗器kCJI+-L KS KCBAU漏电保护漏电保护附加直流电源漏电保护原理 总馈电开关漏电保护装置一般采用附加直流电源保护原理，作为整个电网的对称漏电和非对称漏电保护。由于总馈电开关的动作时间有一固定延时，故可配合分支馈电开关的漏电保护装置使用，达到纵向选择

18、性的目的，并起后备保护作用。这种保护原理实现的漏电保护装置不具备选择性功能，电网中任一处漏电时该装置皆要无选择性地动作（在无延时条件下）。漏电保护漏电保护2.漏电闭锁保护保护原理QF为开关断路器，当开关停运时，常闭辅助触点为开关断路器，当开关停运时，常闭辅助触点QF1闭合，闭合，直流电源直流电源E通过通过R1、R2、D、QF1对电机绝缘对电机绝缘r进行检测。进行检测。开关闭合或电机起动后，开关闭合或电机起动后，QF1断开，漏电闭锁检测回路退出断开，漏电闭锁检测回路退出运行运行 R2 r Q F1 Q F M -+R1 D E T o t h e d e v ic e UL I 漏电保护漏电保护

19、漏电闭锁保护保护原理 考虑到井下设备和人身的安全性，目前在井下低压电网的所有开关中都应设置有漏电闭锁保护功能。漏电闭锁一般采用附加直流的检测原理，并应注意检测回路的本安性能。漏电保护漏电保护3.零序功率方向保护原理+IC001ILH1I01I0102I02II0201I02II02I01+I02I01+IIIIILH2LH3漏电保护漏电保护零序功率方向保护原理 利用零序电流或零序电压零序电流或零序电压的幅值幅值大小来判断是否发生漏电,同时同时利用各支路的零序电流和零序电压的相位关系相位关系来判断故障支路，而后作用于跳闸，达到选择性保护的目的。分支馈电开关分支馈电开关的选择性保护装置多采用零序电

20、流方向原理，它将各个分支线路的零序电流信号和零序电压信号进行比相，达到横向选择性漏电保护横向选择性漏电保护的目的。低压选择性漏电保护装置原理框图I0传感器U0传感器波形变换波形变换微分电路比相电路执行电路漏电保护漏电保护漏电动作电阻整定值 为了充分发挥漏电保护的作用，特对煤矿井下低压检漏保护装置提出如下要求：1、当电网对地的总绝缘电阻降低到表3-1中所列数值及其以下时，应立即动作，并切断其供电电源。表3-1 漏电动作电阻整定值漏电保护漏电保护漏电动作电阻整定值2、当电网对地的总绝缘电阻降低到表3-2中所列数值及其以下时，应将其电源开关闭锁起来，以防止合闸送电，防止事故扩大。表3-2 漏电闭锁电

21、阻整定值漏电保护漏电保护运行、维护和检修运行、维护和检修 1、值班电钳工每天应对检漏保护装置的运行情况进行检查试验，并作记录。2、局部接地极和辅助接地极的安设应良好。3、用试验按钮对检漏保护装置进行跳闸试验。煤（岩）电钻综合保护装置每班试验一次；照明信号综合保护装置每天试验一次；对具有选择性功能的检漏保护装置，各支路应每天做一次跳闸试验；总检漏保护装置每周做一次跳闸试验。漏电保护漏电保护运行、维护和检修运行、维护和检修 4、对新安装的检漏保护装置在首次投入运行前做一次远方人工漏电跳闸试验。运行中的检漏保护装置，每月至少做一次远方人工漏电跳闸试验。有选择性的检漏保护装置做远方人工漏电跳闸试验时，

22、总检漏保护装置应在分支开关断开后在分支开关入口处做人工漏电跳闸试验，其余分路开关应分别做一次远方人工漏电跳闸试验。漏电保护与保护接地的关系漏电保护与保护接地的关系 漏电保护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。井下保护接地保护接地的侧重点，在于限制裸露电流和人身触电电流的大小，最大限度地降低的严重程度。两种保护在煤矿井下低压电网中相辅相成，缺一不可，它们对保证井下低压电网的安全运行具有重要作用。第三部分过电流保护第三部分过电流保护 明确几个概念明确几个概念 过电流故障的种类、危害及原因 所谓过电流，是指流过电气设备和电缆的电

23、流超过了它们的额定值。短路短路 短路是指电流不流经负载，而是经过电阻很小的导体直接形成回路，其特点是电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大。过负荷过负荷 所谓过负荷，是指流过电气设备和电缆的实际电流超过其额定电流，而且过电流的延续时间超过了允许时间。计算公式及参数：计算公式及参数：两相短路电流：两相短路电流：（A）；）；三相短路电流：三相短路电流：（A）；）；短路回路内一相电阻值的总和：短路回路内一相电阻值的总和：短路回路内一相电抗值的总和；短路回路内一相电抗值的总和；其中：、为高压电缆的电阻电抗、系统电抗、其中：、为高压电缆的电阻电抗、系统电抗、变压器二次侧额定电压、变压比、变压器的

24、电阻电抗、低变压器二次侧额定电压、变压比、变压器的电阻电抗、低压电缆的电阻电抗压电缆的电阻电抗计算公式来源于计算公式来源于煤矿井下供电的三大保护细则煤矿井下供电的三大保护细则第第3页，页，系统短路容量：系统短路容量：50 MVA；系统电抗计算公式：；系统电抗计算公式：；为平均电压；为平均电压；22)2(min)()(2XRUIavd22)3(max)()(3XRUIavd21RRKKRRbbb21XXKKXXXbbbxdavavxSUUXavU 1.1高压供配电系统是指从取得电源到电能分配至各用户低压变压器和高压电动机的系统。1.2高压供配电系统设计必须贯彻党和政府的各项建设方针和政策，根据国

25、家现状和企业的实际情况开展工作。要考虑企业的重要性、规模大小、电力系统的情况以及企业的总体布置、当地自然条件和企业的发展规划等因素，经过全面地分析的技术经济比较后制定高压供配电系统。1、序、序1.3高压供配电系统的基本要求高压供配电系统的基本要求1.3.1 应保证生产，满足用电设备对供电可靠性应保证生产，满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求；和电能质量的要求；1.3.2 结线方式应力求简单可靠、操作安全、运结线方式应力求简单可靠、操作安全、运行灵活、便于施工、便于维护、节省劳动力；行灵活、便于施工、便于维护、节省劳动力；1.3.3 力求技术先进、投资少、运行经济合理；力求技术先进、投资少、

26、运行经济合理；1.3.4 便于企业的发展和适当留有技术改造的可便于企业的发展和适当留有技术改造的可能。能。2、电力负荷分级、电力负荷分级 电力负荷分级是根据对供电可靠性的要求及中断供电在电力负荷分级是根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度来划分的，共分为三政治、经济上所造成的损失或影响程度来划分的，共分为三级。级。2.1 一级负荷。一级负荷。突然中断供电将造成人身伤亡者；突然中断突然中断供电将造成人身伤亡者；突然中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏和供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏和用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企

27、业的连用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等；突然中断供电将续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等；突然中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作，如重要影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作，如重要交通枢纽、通讯枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于交通枢纽、通讯枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。力负荷。2.2 二级负荷。突然中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱

28、需要较长时间才能恢复、重要企业大量减产等；突然中断供电将影响重要用电单位的正常工作，如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。2.3 三级负荷。不属于一级和二级负荷者。3、各级负荷对供电电源的要求 3.1 一级负荷：应由两个电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。3.2 二级负荷：宜由两回线路供电，该两回线路应尽可能引自不同的变压器和母线段。当负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV

29、及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。3.3 三级负荷：对供电无特殊要求，一般按其容量大小来决定。3.4 相关解释3.4.1 独立电源：指若干电源中，任一电源因故障而停止供电时，不影响其他电源继续供电。同时具有下列两个条件的发电厂、变电所的不同母线段均属独立电源：1）、每段母线的电源来自不同的发电机；2）、母线段之间无联系；或虽有联系但在其中一段发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。3.4.2 独立电源点：指若干独立电源来自不同地点，任一电源点因故障而停止供电时，

30、不影响其他电源点继续供电。两个发电厂、一个发电厂和一个地区电网或一个电力系统中的两个区域性变电所都属两个独立电源点。3.4.3 下列电源可作为应急电源：1）、独立于正常电源的发电机组。2）、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。3）、蓄电池。4）、干电池。3.4.4 根据允许中断供电的时间可分别选择下列应急电源：1）、允许中断供电时间为15S以上的供电，可选用快速自启动的发电机组。2）、自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间的，可选用带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路。3）、允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置、蓄电池机械贮能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。3.4.5应急电源的工作时间，应按生产技术上要求的停车时间考虑。当与自动启动的发电机组配合使用时，不宜少于10min。参考资料：钢铁企业电力设计手册-北京：冶金工业出版社，1996.1（2008.1重印）ISBN 978-5024-1534-1供配电系统设计规范-GB50052-1995