1、井下电气工井下电气工 -矿井供电电网保护矿井供电电网保护赵庄煤业培训中心返回目录煤矿井下电气保护所指的“三大保护(漏电电保护、过流保护和保护接地)，是我国煤矿井下电气设备和线路普遍具有和使用的三种保护类型。第二十七学时第二十七学时 矿井供电电网保护的类型及要求矿井供电电网保护的类型及要求 井下电气井下电气保护类型保护类型1 12 23 34 45 56 67 7 电流保护。包括短路保护、过流(过负荷)保护。漏电保护。包括非选择性、选择性漏电保护和漏电闭锁。保护接地。包括系统保护接地、局部保护接地。电压保护。包括欠电压保护、过电压保护。单相断线保护。风电、瓦斯与电闭锁。综合保护。有电动机综合保护
2、和煤电钻(照明)综合保护等。返回目录对矿井电气保护装置的基本要求有以下几点：电气保护装置要求快速性选择性动作可靠性灵敏性第二十七学时第二十七学时 矿井供电电网保护的类型及要求矿井供电电网保护的类型及要求 返回目录第二十七学时第二十七学时 矿井供电电网保护的类型及要求矿井供电电网保护的类型及要求返回目录第二十八学时第二十八学时 漏电保护（上）漏电保护（上）煤矿安全规程第457条规定：地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置
3、，保证自动切断漏电的馈电线路。返回目录第二十八学时第二十八学时 漏电保护（上）漏电保护（上）一、漏电在变压器中性点不接地电网中，发生单相接地(直接接地或经过渡阻抗接地)或两相、三相对地的总绝缘电阻降低到危险值的电气故障叫漏电故障，简称漏电。人体触及一相带电导体的情况，是单相经过渡电阻接地，也属于漏电。电网漏电按性质可分为集中性漏电和分散性漏电两类。集中性漏电是指由于电网某处或某点的绝缘损伤而发生的漏电；分散性漏电则是由于整个电网或某条线路的对地绝缘电阻降低而发生的漏电。在井下电网中出现较多的是集中性漏电。返回目录1漏电的危害当人体触及一相带电导体或漏电设备外壳流经人身的电流超过30 mAs时，
4、就有触电伤亡的危险。当漏电电流的电火花能量达到点燃瓦斯、煤尘的最小能量时，可能引起瓦斯、煤尘爆炸。长期漏电，会使绝缘发热、老化，还可能烧毁电气设备，引发相间短路和电气火灾事故。此外，如果漏电发生在爆破作业地点附近，由于漏电电流在它流经的路径上会产生电压降，当电雷管两端的引线接触漏电路径上具有电位差的两点时，可能造成电雷管提前引爆。由此可见，漏电故障的危害是十分严重的，必须采取漏电保护措施。第二十八学时第二十八学时 漏电保护（上）漏电保护（上）返回目录2漏电保护装置的作用连续监视电网对地的绝缘状态，当人体触及一相带电导体或电网发生漏电时迅速切断电源，防止漏电事故发生。3漏电的原因井下电网尤其是低
5、压电网的工作环境恶劣，电网对地绝缘容易遭受破坏，会经常发生漏电故障。井下发生漏电故障的主要原因是：(1)运行中的电缆或电气设备受潮或进水，使绝缘电阻下降。(2)电气设备或电缆长期过负荷运行使绝缘老化。第二十八学时第二十八学时 漏电保护（上）漏电保护（上）返回目录 (3)电缆与电气设备的连接不符合要求，造成接头松动脱落、碰触金属外壳。(4)橡套电缆的连接不符合要求，出现“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头，并受潮气侵入。(5)用金属丝吊挂橡套电缆，使其嵌入绝缘层内接触芯线。(6)接线时，将导电芯线与地线接错。(7)橡套电缆在运行中被炮崩或受挤、压、拉、砸、砍等机械作用而使护套绝缘破损。第二十八学时第二
6、十八学时 漏电保护（上）漏电保护（上）返回目录(8)电缆因长期过度弯曲而产生裂口或缝隙，运行中受潮气或淋水侵入。(9)带电作业，人体接触一相带电导体。(10)在电气设备内随意增添电气元件，或检修时将工具等导体留在设备内，使电气间隙小于规定值，导致一相对外壳放电。(11)操作电气设备时产生弧光对地放电。(12)出现严重过电压，击穿电缆或电气设备的对地绝缘。第二十八学时第二十八学时 漏电保护（上）漏电保护（上）返回目录第二十八学时第二十八学时 漏电保护（上）漏电保护（上）返回目录第二十九学时第二十九学时 漏电保护（下）漏电保护（下）二、漏电保护井下供电系统常用的漏电保护方式有漏电保护(非选择性)、
7、选择性漏电保护和漏电闭锁。目前，使用的漏电保护装置种类很多，但总体上可分为两大类：一类是安装在各种开关中的具有漏电跳闸、漏电闭锁和选择性漏电保护功能的电子插件、微电脑综合控制保护器和漏电继电器；另一类是具有独立隔爆外壳必须与馈电开关配合使用的检漏继电器。漏电保护按原理不同可分为附加直流电源式、零序电流方向式、旁路接地式和自动复电式等。返回目录第二十九学时第二十九学时 漏电保护（下）漏电保护（下）1附加直流电源漏电保护漏电保护采用附加直流电源，在开关合闸后对带电电网进行绝缘监测，当电网对地绝缘电阻低于动作值时，开关跳闸停止供电，起保护作用。（1）附加直流电源漏电保护的基本原理。在变压器中性点不接
8、地电网中，很容易检测到电网各相对地的绝缘电阻值。若在三相电网与大地之间附加一独立的直流电源，则在三相对地绝缘电阻上将有一直流电流流过，该电流的大小直接反映了电网对地绝缘电阻的高低。附加直流电源漏电保护就是通过检测该电流来实现漏电保护的。返回目录第二十九学时第二十九学时 漏电保护（下）漏电保护（下）（2）漏电保护装置的动作电阻值。漏电保护装置的动作电阻值是以网络允许最低绝缘电阻为基础确定的。当低压电网对地总的绝缘电阻下降到对人触电有危险的程度时，漏电保护装置动作跳闸，切断电源。这个对人体触电有危险的电网最低绝缘电阻值，即为漏电保护装置的动作电阻值。返回目录2选择性漏电保护在变压器中性点不接地的放
9、射式电网中，可以安装选择性漏电继电器。选择性漏电保护具有横向选择性，弥补了漏电保护的不足，即只切断漏电故障支路的供电电源。由变压器中性点不接地电网分析可知：当电网正常运行时，各相对地电压对称，电网无零序电压，也无零序电流；当电网发生不对称漏电时，各相对地电压不再平衡，电网出现零序电压，因而必有零序电流。选择性漏电保护的原理就是利用零序电流实现不对称漏电保护的。第二十九学时第二十九学时 漏电保护（下）漏电保护（下）返回目录第二十九学时第二十九学时 漏电保护（下）漏电保护（下）3漏电闭锁漏电闭锁是指在开关合闸前对电网进行绝缘监测，当电网对地绝缘电阻低于规定的漏电闭锁动作电阻值时，使开关不能合闸，起
10、闭锁作用。目前，漏电闭锁单元都是利用附加直流电源式保护原理检测对地绝缘电阻实现漏电闭锁功能的。返回目录第二十九学时第二十九学时 漏电保护（下）漏电保护（下）返回目录第三十学时第三十学时 保护接地（上）保护接地（上）煤矿安全规程第482条规定：电压在36 V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。一、井下电气设备保护接地的作用与构成保护接地是指用导体把电气设备中所有正常不带电的外露金属部分，通过接地装置与大地紧密连接起来。电气设备的金属外壳在正常情况下是不带电的，但在绝缘损坏时其外壳或构架就会带电。此时，若人体触及它
11、们，就会造成触电事故。保护接地就是预防这类触电事故的重要措施之一。返回目录第三十学时第三十学时 保护接地（上）保护接地（上）1保护接地的作用保护接地可以使电气设备金属外壳意外带电时的对地电压降低到规定的安全范围以内，减少人体触电电流和人地电流的大小，最大限度地降低危险程度。2井下保护接地网煤矿安全规程第484条规定：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，应与主接地极接成1个总接地网。返回目录第三十学时第三十学时 保护接地（上）保护接地（上）二、接地装置的检查与检测1接地装置的检查（1）安装后的检查内容包括：检查各部分的选材是否符合规定。检查各连接处连接是否
12、符合有关规定。检查各电气设备的接地连接方法是否正确。测量接地网总电阻是否在规定的范围内。（2）运行中重点检查保护接地装置的连接和锈蚀情况。返回目录第三十学时第三十学时 保护接地（上）保护接地（上）2接地电阻的测定井下测量时，应使用本安型测量仪器，若使用普通仪器，只准在瓦斯浓度为1%一下的地点使用，并采取一定安全措施，报有关部门批准。返回目录第三十一学时第三十一学时 保护接地（下）保护接地（下）三、煤矿安全规程对井下保护接地的要求1对主接地极的要求煤矿安全规程第484条规定：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0.75 m2、厚度不得小于5 mm。在钻
13、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。返回目录第三十一学时第三十一学时 保护接地（下）保护接地（下）2对局部接地极的要求煤矿安全规程第485条规定：下列地点应装设局部接地极：(1)采区变电所(包括移动变电站和移动变压器)。(2)装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。(3)低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。(4)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。(5)连接高压动力电缆的金属连接装置。返回目录第三十一学时第三十一学时 保护接地（下）保护接地（下
14、）3对接地母线和连接导线的要求煤矿安全规程第486条规定：连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50 mm2的铜线，或截面不小于100 mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4 mm、截面不小于100 mm2的扁钢。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 mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4 mm、截面不小于50 mm2的扁钢。返回目录4其他要求煤矿安全规程第483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
15、1。煤矿安全规程第487条规定：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。第三十一学时第三十一学时 保护接地（下）保护接地（下）返回目录第三十一学时第三十一学时 保护接地（下）保护接地（下）曹操：火烧赤壁？返回目录第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护过电流是指流过电气设备或电缆的实际电流超过了额定值。过电流保护包括短路保护、过负荷保护和断相保护。煤矿安全规程(第455条)规定：井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠电压释放保护。一、过电流故障的危害及原因煤矿井下常见的过电流故障和异常状态有短路、过负荷和断相三种。返回目
16、录(一)短路短路，是指供电线路的相与相之间经导线直接短接，电流不流经负载形成回路。短路时，流过供电线路的电流称为短路电流。井下电网可能出现的短路故障有两相短路、三相短路和异相两点接地短路。短路电流的大小除与短路故障形式有关外，还与电缆的长度、电缆的截面和电网电压有关。1短路电流的危害短路电流很大，通常可达额定电流的几倍、几十倍甚至几百倍。其危害是：第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录(1)短路电流产生大量的热，烧毁电气设备，引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸。(2)短路电流的电动力使故障设备及其他设备遭受机械破坏。(3)短路引起电网电压突然下降，影响电网中其他电气设
17、备的正常运行等。2造成电网短路故障的主要原因(1)电气设备或电缆的绝缘受到破坏。如绝缘老化、机械性损伤等。(2)不同相序的两回路电源线并联。(3)检修完毕的线路在送电时没有拆除三相短路接地的临时接地线。(4)带电检修与搬迁电气设备、电气设备防护不当等。第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录(二)过负荷过负荷又叫过载，是指电气设备和电缆的实际电流超过了该电气设备和电缆的额定电流，并超过允许过负荷时间。过负荷的危害是：电气设备和线路出现过负荷后，其温度将超过所用绝缘材料的最高允许值，烧毁绝缘。长期过载会扩展成漏电或短路故障。电气设备长期超载运行、电源电压过低和断
18、相运行等都会使电气设备出现过负荷现象。另外，在重载情况下反复启动电动机，因启动电流大会使电动机过热而烧毁；在井下采掘机械中，由于堵转也可能烧毁电动机。第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录(三)断相断相，是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线。在这种状态运行的电动机叫单相运行。此时，电动机输出的转矩比三相运行时小得多，在其所带负载不变的情况下，工作电流增加，造成过热，可能烧毁电气设备。造成断相故障的原因有以下三点：(1)熔断器有一相熔断。(2)电缆与电缆、电缆与设备的连接不牢而一相松动脱落，电缆一相芯线断开。(3)电动机定子绕组与接线端子的连接一相松
19、动脱落等。第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录二、电压保护(一)欠电压保护电压保护包括欠电压保护和过电压保护。欠电压保护也叫做失压保护，它是指在供电过程中，由于某种原因，出现电网电压突然消失或急剧降低3040，此时，保护装置使开关跳闸，自动切断电源。当电网电压恢复后，开关不会自动合闸，不会自动恢复供电或用电设备自启动的一种保护装置。第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录煤矿井下高、低压防爆开关都具有欠电压保护功能。高压防爆开关内装设有欠电压释放装置，通常叫做无压释放装置。低压磁力启动器的接触器在失压或欠压的情况下，接触器
20、电磁吸合力不能保持吸合状态而释放，其启动控制回路中的自保节点已打开，只有电压恢复后人工重新启动，启动器才能送电。所以，磁力启动器的控制回路就兼有欠电压装置的功能，能够起到防止电动机低压运行时被烧毁和电动机自启动造成事故的作用。第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录(二)过电压保护过电压是指在供电系统的运行过程中，产生危及电气设备绝缘的电压升高。一般超过额定电压15以上。电气设备的安全运行，主要取决于设备的绝缘水平和作用于绝缘上的电压，而各种形式的过电压都有可能破坏电气设备的绝缘、烧毁供电线路，造成供电系统长时间停电的重大事故。第三十二学时第三十二学时 过电流
21、保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录依照过电压产生的来源，过电压可分为内部过电压和大气过电压两类。经由地面架线引入井下的供电线路和电机车架线，为防止大气过电压波及井下，应在该线路的入井处装设防雷电装置，通信线路还应装有熔断保护器。煤矿井下的过电压主要是内部过电压，按其性质可分为操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等几种。供电系统的误操作、一相接地和短路故障等都是引起内部过电压的直接原因。第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录减少过电压的技术措施：(1)研制低截流和低重燃率的真空触头(其截流值为0.51 A)。(2)在感性负载上并联电容器或在10 kV及其以下的母组上装设一中性点接地的星型接线电容器组。(3)负载端并联电阻、电容，可以有效地降低截流过电压和减少或阻止电弧重燃。第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录第三十二学时第三十二学时 过电流保护与电压保护过电流保护与电压保护返回目录三、国家题库中相关的试题三、国家题库中相关的试题参考本教材第154-160页 谢谢大家！谢谢大家！
