1、第二章 安全用電及保護,觸電的危害及預防 保護接地與接零 井下漏電的危害及防護 短路電流計算 井下過流保護,第一節 觸電的危害及預防,觸電的危險性 觸電的預防 觸電后的急救,煤礦井下由于空間狹窄、照明不足、空氣潮濕，以及電氣設備易受砸、碰、壓而使絕緣損壞，所以比地面更易發生人身觸電、漏電及短路事故。如果缺乏必要和可靠的保護裝置，電氣設備長期過載容易引起井下火災，漏電及短路故障容易引起瓦斯、煤塵爆炸，漏電電流的長期存在還可能使雷管超前引爆。所以，煤礦井下安全用電，就是根據井下的特殊工作條件而采取相應的措施，防止上述事故的發生和發展，確保人身和設備的安全及供電的可靠性。,一、觸電的危險性,觸電一般

2、對人體的傷害大致分為電擊和電傷兩種類型。 電擊是指觸電后電流通過人體，使人體內部器官受到損傷和破壞，多數情況下會致人死亡，所以是最危險的。 電傷是指強電流瞬時通過人體的某一局部，或電弧燒傷人體，造成人體外表器官的破壞，一般容易治愈，嚴重時可能使人致殘，但不會有生命危險,1、流過人體的電流,流過人體的電流又稱人體觸電電流。 我國一般規定30mA為通過人體的極限安全電流值，但是因人而異。 流過人體的電流越大，對人體組織的破壞作用就越大。見表3-1.,2、人體電阻,人體電阻由體內電阻和皮膚電阻兩部分組成。 體內電阻較小，不受外界影響，大約為500歐。 皮膚電阻變化較大，皮膚干燥時為10千歐， 潮濕或

3、角質皮損壞時為1000歐左右。 井下工作人員的人體電阻通常取1000歐作為計算依據。,3、人體觸電電壓,流過人體的電壓和電流成非線性關系，這是因為人體電阻不固定。,工礦企業的安全電壓采用36V。,4、觸電時間,觸電持續時間是指從觸電瞬間開始到人體脫離電源的時間。 我國規定觸電電流與觸電持續時間的乘積不得超過30 mA。 觸電的傷害程度還與觸電方式、電流的種類、頻率以及電流流經人體的路徑等多種因素有關。相同的條件下，直流電的危險性比交流電小。,二、觸電的預防,1、使人體不接觸和不接近帶電體,將帶電裸導體置于一定高度或者加保護遮攔，使人體接觸不到帶電體。如： 井下架線式電機車的架空線，在行人巷道中

4、敷設高度距軌面不得低于2m。 礦用電氣設備的外殼與手把之間設置可靠的機械閉鎖裝置，以保證未合上外殼，不能送電;通電后，不能打開外殼。 操作高壓回路，必須戴絕緣手套、穿絕緣靴以防觸電。,2、人體接觸較多的電氣設備采用低電壓,觸電機會多的設備采用低壓。如： 井下手持煤電鉆、照明設備工作電壓不得超過127 V 。 礦用井下控制回路的電壓不得超過36 V。,3、設置保護接地裝置,當電氣設備的絕緣損壞時，可能使正常不帶電的金屬外殼或支架帶電，如果人體觸及這些帶電的金屬外殼或支架，便會發生觸電事故。 將正常時不帶電的金屬外殼和支架接地，以確保人身安全。,4、設置漏電保護裝置,當電氣設備或線路絕緣損壞時才有

5、觸電的危險，所以設置漏電保護裝置，使之能不斷地監視線路的絕緣狀況，在絕緣電阻下降到危險值時，自動切斷電源。,5、井下及向井下供電的變壓器中性點禁止直接接地,中性點直接接地系統,5、井下及向井下供電的變壓器中性點禁止直接接地,中性點對地絕緣系統,考慮對地電容時，流過人體的電流，比不考慮時大，比中性點接地系統的的小。,只考慮對地電阻時,三、觸電后的搶救,兩快，一堅持，一慎重。,兩快是指快速切斷電源和快速進行搶救。 當出事地點沒有電源開關時，若是380 V以下低壓線路，可用木棒、繩索等絕緣物體撥開電源線或直接將觸電者拉脫電源(注意與觸電者的絕緣);若是高壓線路，則應用相應等級的絕緣棒等物品使觸電者脫

6、離電源。 一堅持是指堅持搶救 一慎重是指慎重用藥,1）人工呼吸法,搶救方法：,2）心臟按摩法,第二節 保護接地與接零,工作接地 保護接地 保護接地系統 保護接零,電氣設備的任何部分與大地之間作良好的電氣連接，叫做接地。 用來直接與土壤接觸的一個或多個金屬導體，稱為接地體或接地極。 電氣設備接地部分與接地極連接用的導體，稱為接地線。 接地極與接地線，合稱為接地裝置。 接地極與土壤接觸時，兩者之間的電阻及土壤的電阻，稱為流散電阻 接地線電阻、接地體電阻及流散電阻之和，稱為接地電阻。 接地按其目的和作用可分為:工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地、重復接地等。,相關概念,一、工作接地,當為保證電

7、力系統中電氣設備在任何情況下都能安全、可靠地運行，要求系統中某一點必須用導體與接地體相連接，稱為工作接地。如電源中性點的直接接地或經消弧線圈的接地等都屬于工作接地。,二、保護接地,為防止人體觸電事故，將電設備中所有正常時不帶電、絕緣損壞時可能帶電的外露金屬部分接地，稱為保護接地。,1）TT接地系統,2）IT接地系統,三、保護接地系統,1地面保護接地系統,接地體分為自然接地體和人工接地體。應盡量使用自然接地體，如不滿足時再敷設人工接地體。 接地體的深度：垂直埋人地中的接地體一般長2 m一3m；接地體上端與地面應有0.5 m一1 m的距離。 接地體的布置：為了降低接觸電壓和跨步電壓，接地體的布丑形

8、式要適當考慮，應盡量使電位分布均勻。因此，在環形接地網中間加裝幾條平行的扁鋼均壓帶;在人員經常出人處，加裝帽檐式均壓帶，就能較好地降低電位變化的陡度。,2、煤礦井下保護接地系統,保護接地、過流保護、漏電保護構成井下的三大保護。,煤礦井下保護接地系統地極、局部接地極、接地母線、輔助接地母線和接地線組成，如圖3一9所示。,煤礦安全規程要求接地系統做到以下幾點： (1)電壓在36 V以上和由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設備的金屬外殼、構架，愷裝電纜的鋼帶(或鋼絲)、鉛皮或屏蔽護套等必須有保護接地。 (2)接地網上任一保護接地點的接地電阻值不得超過2歐姆。每一移動式和手持電氣設備至局部接地極之間的

9、保護接地用的電纜芯線和接地連接導線的電阻位，不得超過1 歐姆。 (3)所有電氣設備的保護接地裝置(包括電纜的愷裝、鉛皮、接地芯線)和局部接地裝置，應與主接地極連接成1個總接地網。,四、保護接零,第三節 井下漏電的危害及防護,漏電的概念 漏電的危害 漏電的原因 漏電保護方式 漏電保護裝置的整定 礦用隔爆型檢漏繼電器,一、漏電的概念,漏電是指在電力系統中，因導體對地的絕緣阻抗降低，流入大地的電流也將會隨之增大的故障現象，流人大地的電流稱為漏電電流。 在煤礦井下的供電系統中，漏電故障表現為單相直接接地（由于變壓器中性點不直接接地），或者單相、兩相、三相對地的絕緣電阻下降至規定值。其中單相漏電約占漏電

10、故障的85%。 集中性漏電是指電網的漏電發生在某一點或某一處，其余部分的對地絕緣水平仍保持正常。 分散性漏電是指整個電網或整條電纜的絕大部分對地絕緣水平下降，多處發生漏電現象。,二、漏電的危害,煤礦井下的漏電事故會對人身、設備、礦井的安全造成很大的威脅。其危害主要有以下幾個方面: 人接觸到漏電設備或電纜，電流通過人體經大地與電源形成回路，造成觸電傷亡事故。 漏電回路中碰地或碰殼的地方可能產生電火花，有可能引起瓦斯煤塵爆炸。 漏電回路中各點存在電位差，若電雷管引線兩端接觸到不同電位的兩點，可能使雷管爆炸。 電氣設備漏電時不及時切斷電源會擴大為短路故障，燒毀設備，造成火災。 發生一相嚴重漏電或接地

11、時，電動機繞組對地(外殼)電壓將會升高為線電壓，對繞組對地絕緣構成威脅。,三、漏電的原因,煤造成并下低壓電網漏電的原因，大致有以下兒個方面： 電纜和電氣設備本身的原因。 管理不當而引起的漏電。 維修操作不當引起漏電。 施工安裝不當引起漏電。 意外事故引起漏電。,四、漏電保護方式,在煤礦井下，電網發生漏電是不可避免的，由于電網漏電所帶來的危害是極其嚴重的。因此，漏電保護是煤礦井下供電系統中不可缺少的。常見的漏電保護方式： 附加直流電源檢測式漏電保護。 零序電流式保護。 零序電壓式。 零序功率方向保護式。 漏電閉鎖式。,1、附加直流電源檢測式漏電保護,電流回路 動作過程（ZJ） 工作原理（有無觸電

12、時對比）,2、零序電流式保護,一次、二次側的構成 零序電流的產生 電纜終端盒接地線穿過互感器接地,2、零序電流式保護,漏電電流為各支路總和 故障相與非故障相電流方向相反,3、零序電壓式保護原理,零序電壓的產生 正常時無零序電壓，故障時產生 零序電壓驅動保護元件動作,3、零序電壓式保護原理,電抗器的結構,4、零序功率方向保護式,動作條件 故障相與非故障相的零序電流方向相反,五、漏電保護裝置的整定,1、JY82型檢漏繼電 器結構,六、礦用隔爆型檢漏繼電器,組成 機械閉鎖 斷電才能開蓋，蓋開不能接通電 2L 電容補償 中性點對地絕緣 R3 穩定負荷 HL供千歐表照明 K2比k1提前閉合 C 交流旁路

13、 R2 試驗電阻 E2 輔助接地極,檢測回路 漏電后的動作過程 電網對地電容補償 試驗回路,1、JY82型檢漏繼電器工作原理,2、JY82A型檢漏繼電器結構,組成 A3鋼板拉伸成外殼 機械閉鎖 機芯用加長桿固定 三項電抗器 多抽頭 零序電抗器多抽頭,2、JY82A型檢漏繼電器工作原理,電源電路 補償電路 直流檢測回路 控制回路 延時電路,2、JY82A型檢漏繼電器檢修與安裝,檢查電壓等級，按圖3-5檢查 按圖323接線 合DW,合QS，用SB試驗 調整好后下井 下井后接線，檢查無誤后送電 跳閘，檢查漏電故障 機芯故障檢測,2、JY82A型檢漏繼電器檢修與安裝,3、JY82B型檢漏繼電器,發光二

14、極管照明兼指示 增加電源檔次見圖3-6 雙T濾波代替零序電抗器 濾波，延時小,3、JY82B型檢漏繼電器,4、BJJ3型檢漏繼電器,直流電源 零序電壓回路 零序電流回路 直流分量取樣電路 相敏電路 動作執行電路 試驗電路,第四節 煤電鉆綜合保護裝置,結構 電氣原理 使用與維修,ZBZ-4Z型煤電鉆綜合保護裝置,主回路 低壓電源 控制電路 短路保護 過載保護 漏電保護 試驗電路,主回路 低壓電源 一路是32v,另一路是5.5v 控制電路 先導啟動回路；主接觸器的閉合過程；1J供電的切換 短路保護 無論煤電鉆是否送電，都有有固定頻率信號；頻率信號的生成電路；正常時單結晶體管導通狀態；低阻放電回路；

15、短路時動作過程；短路閉鎖 過載保護 RJ 漏電保護 LED4絕緣阻值低指示 LED2漏電指示 試驗電路,照明信號綜合保護裝置,結構 電氣原理 使用與維護,第六節,礦井電網短路電流計算,第三章 短路電流,本章主要內容：無限大容量電力系統三相短路時的物理過程及物理量 三相短路及兩相和單相短路的計算 短路電流的效應及短路校驗條件,第一節 短路的原因、后果及形式,一、短路的原因,絕緣損壞、過電壓、外力損傷、違反操作規程、動物造成等。,二、短路的后果,產生很大的電動力、很高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設備正常運行；停電、電力系統運行的穩定性遭到破壞；不平衡電流、不平衡逆變磁場、電磁干擾等出現。,

16、三、短路的形式,三相短路、兩相短路、單相短路、兩相接地短路,短路的形式(虛線表示短路電流路徑),第二節 無限大容量電力系統三相短路時的物理過程,一、無限大容量電力系統及其三相短路的物理過程,a)三相電路圖 b)等效單相電路圖,無限大容量電力系統中發生三相短路,無限大容量系統發生三相短路時的電壓、電流變動曲線,電路中存在電感，發生短路后，電流不能突變，有一個過渡過程即短路暫態過程。,二、短路有關的物理量,1、短路電流周期分量,2、短路電流非周期分量,（波形按指數函數衰減 ）,（波形為正弦波）,3、短路全電流,4、短路沖擊電流,=12 短路電流沖擊系數（高壓三相短路為1.8，低壓為1.3）,高壓三

17、相短路,低壓三相短路,5、短路穩態電流,（無限大容量系統）,短路電流的表示：,三相短路 、兩相短路 、兩相接地短路 、單相短路,第三節 無限大容量電力系統中短路電流的計算,短路電流計算過程：繪出計算電路圖、元件編號、繪等效電路、計算阻抗和總阻抗、計算短路電流和短路容量。,計算方法： 歐姆法、標幺制法,一、采用歐姆法進行三相短路計算,計算公式,計算高壓短路時電阻較小，一般可忽略。,時,可忽略,時,可忽略,1、電力系統的阻抗計算,電力系統的電阻相對于電抗很小，不予考慮。,2、電力變壓器的阻抗計算,短路損耗,電阻,電抗,3、電力線路的阻抗計算,和,可查下表或其它數據表,電力線路每相的單位長度電抗平均

18、值,4、阻抗換算（有變壓器時）,電路內各元件的阻抗都必須按照短路點的短路計算電壓統一換算，換算的條件是元件功率損耗不變。,例31,二、標幺制法進行三相短路電流計算,1、標幺值概念,任一物理量的標幺值,（實際值與基準值之比）,基準容量 （可以任意選取，一般取100MVA）,基準電壓 （通常取短路計算電壓）,基準電流,基準電抗,2、元件標幺值：,電力系統電抗標幺值：,電力變壓器電抗標幺值：,電力線路電抗標幺值：,3、短路電流標幺值及短路電流計算,根據 可以計算出 。,4、三相短路容量,例32,四、兩相短路電流的計算,五、單相短路電流的計算,大接地電流系統、三相四線制系統發生單相短路時,（要考慮正序

19、、負序、零序阻抗）,工程中簡單計算,單相短路回路的阻抗：,結論：在無限大容量系統中，兩相短路電流和單相短路電流均比三相短路電流小，電氣設備的選擇與校驗應采用三相短路電流，相間短路保護及靈敏度校驗應采用兩相短路電流，單相短路電流主要用于單相短路保護的整定熱穩定度的校驗。,第四節 短路電流的效應和穩定度校驗,發生短路后產生危害效應：電動效應 熱效應,一、短路電流的電動效應和動穩定度,1、短路時最大電動力,由計算可知：無限大容量系統發生三相短路時，中間相導體所受到的電動力比兩相短路時導體所受到的電動力大，一般采用三相短路沖擊電流校驗電器的動穩定度。,2、動穩定度校驗,一般電器：,和,分別為電器的極限

20、通過電流（動穩定電流）的峰值和有效值，可查有關手冊或產品樣本。,絕緣子：,最大允許載荷,為絕緣子的最大允許載荷，可查有關手冊或產品樣本。如果手冊或產品樣本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值，將其值乘以0.6作為 值； 為三相短路時作用于絕緣子上的計算力；如果母線在絕緣子上為平放， ；如果母線為豎放，則 。如圖所示（下頁）。,硬母線：最大允許應力,為母線材料的最大允許應力， 為母線通過 時所受到的最大計算應力； 為母線通過 時所受到的彎曲力矩，當母線檔數為12時， ；當母線檔數大于2時， ；當母線水平放置時， ， 為母線截面水平寬度， 為母線截面的垂直高度。如圖所示（下頁）。,水平放的母線 a)平放

21、 b)豎放,3、短路點附近交流電機反饋沖擊電流的考慮,（參數見表3-3 67頁）,大容量電動機對短路點反饋沖擊電流,二、短路電流的熱效應與熱穩定度,1、短路時的發熱及計算,短路前后導體的溫度變化,短路發熱假想時間,短路發熱的假想時間：,短路時間 短路保護裝置實際動作時間 斷路器的斷路時間 取0.10.2秒,2、短路熱穩定度的校驗條件,一般電器：,母線及絕緣導線和電纜等導體：,和可由有關手冊或產品樣本查得。,導體熱穩定系數 ，可由附錄表7查得。,例34（自己看）,第七節 井下電網的過電流保護,過電流保護的任務和要求,一、過電流保護裝置的類型和任務,過電流保護裝置：,熔斷器（簡單、經濟） 低壓斷路

22、器（供電可靠性較高、操作靈活） 繼電保護（自動化程度較高的場所）,二、對保護裝置的要求,基本要求：選擇性、速動性、可靠性、靈敏度（靈敏系數 ）。,第二節 熔斷器保護,一、熔斷器在供配電系統的配置,配置要求：使故障范圍縮小到最低限度,注意：低壓系統中的PE線和PEN線上不允許裝設熔斷器。,二、熔斷器熔體電流的選擇,1、保護電力線路,2、保護電力變壓器,考慮因素：,熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負荷電流， 熔體電流要躲過變壓器低壓側電機起動的尖峰電流， 熔體電流要躲過變壓器空載含閘電流。,3、保護電壓互感器,RN2為0.5A,三、熔斷器的選擇與校驗,1、選擇時應滿足的條件：,熔斷器的額定電壓應不

23、低于線路的額定電壓， 熔斷器的額定電流不應小于它所裝熔體的額定電流， 熔斷器的額定類型應滿足技術要求。,2、斷流能力的校驗,限流式（RM 、RT0等）：,非限流式（RM10）：,斷流能力有上下限（跌開式）：,四、熔斷器保護靈敏度的檢驗,見下表,檢驗熔斷器保護靈敏度的最小比值K,注：表中K值適用于符合IEC標準的一些新型熔斷器如RTl2、RTl4、RTl5、NT等型熔斷器。對于老型熔斷器，可取K=47，即近似地按表中熔斷時間為5s的熔斷器來取值。,五、熔斷器之間的選擇性配合,要求線路在發生故障時，靠近故障點的熔斷器首先熔斷，切斷故障部分。,第三節 低壓斷路器的保護,一、低壓斷路器在低壓配電系統中的配置,三種方式：,1、單獨接低壓斷路器或低壓斷路器 刀開關的方式 2、低壓斷路器與磁力起動