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1、第五章井下供电与照明本讲稿第一页，共一百六十七页主要教学内容及要求：主要教学内容及要求：1 1、井下供电，井下供电，2 2、井下安全供电技术概井下安全供电技术概述，述，3 3、井下安全供电及保护装置，井下安全供电及保护装置，4 4、井下电气保护，井下电气保护，5 5、井下低压电网可能造成、井下低压电网可能造成的危害及预防，的危害及预防，6 6、井下保护接地，井下保护接地，7 7、矿井下电网漏电保护，矿井下电网漏电保护，8 8、井下过流保护。井下过流保护。本讲稿第二页，共一百六十七页教学重点与难点：教学重点与难点：重点熟悉井下安全供电技术，井下安全重点熟悉井下安全供电技术，井下安全供电及保护装置
2、，井下电气保护，掌握供电及保护装置，井下电气保护，掌握井下三大保护措施。难点是井下保护接井下三大保护措施。难点是井下保护接地、漏电保护、过流保护，即井下三大地、漏电保护、过流保护，即井下三大保护措施。保护措施。本讲稿第三页，共一百六十七页一、电气保护装置的任务一、电气保护装置的任务二、井下电气保护的类型二、井下电气保护的类型1 1）过电流保护。包括短路保护、过流（过负荷）保护。）过电流保护。包括短路保护、过流（过负荷）保护。2 2）漏电保护。包括选择性和非选择性漏电保护、漏电闭锁。）漏电保护。包括选择性和非选择性漏电保护、漏电闭锁。3 3）接地保护。包括局部接地保护、保护接地系统。）接地保护。
3、包括局部接地保护、保护接地系统。4 4）电压保护。包括欠电压保护、过电压保护。）电压保护。包括欠电压保护、过电压保护。5 5）单相断线（断相）保护。）单相断线（断相）保护。6 6）风电闭锁、瓦斯电闭锁。）风电闭锁、瓦斯电闭锁。7 7）综合保护。电动机综保和煤电钻（照明）综保等。）综合保护。电动机综保和煤电钻（照明）综保等。“三大保护三大保护”本讲稿第四页，共一百六十七页煤矿井下供电煤矿井下供电三三大大保保护护本讲稿第五页，共一百六十七页本讲稿第六页，共一百六十七页 一、常见过电流故障的类型一、常见过电流故障的类型 低压电网运行中，常见的过电流故低压电网运行中，常见的过电流故障有短路、过负荷（过
4、载）和单相断线障有短路、过负荷（过载）和单相断线三种情况。什么是短路电流？三种情况。什么是短路电流？我们首先通过一个简单的实例来说我们首先通过一个简单的实例来说明这一问题：明这一问题：本讲稿第七页，共一百六十七页本讲稿第八页，共一百六十七页 在正常情况下流过导线、灯的电流为：I=V/R=220/（R1+R2+R3）=220/50.48=4.36 A 如果在灯头处两根导线相互碰头等于灯泡电阻没有接入，此时流过导线的电流则为：I=V/R=220/（R2+R3）=220/2.08=105.5 A本讲稿第九页，共一百六十七页1 1、短路是指供电线路的相与相之间经导、短路是指供电线路的相与相之间经导线直
5、接逢接成回路。线直接逢接成回路。短路时，流过供电线路的电流称为短短路时，流过供电线路的电流称为短路电流。在井下中性点不接地的供电系统路电流。在井下中性点不接地的供电系统中，短路分为三相、中，短路分为三相、本讲稿第十页，共一百六十七页两相两种，而单相接地不属于短路，但可两相两种，而单相接地不属于短路，但可发展为短路。发展为短路。短路故障发生的原因短路故障发生的原因 线路与电气设备绝缘破坏。例如，线路与电气设备绝缘破坏。例如，绝缘老化、绝缘受潮，接线（头）工艺不绝缘老化、绝缘受潮，接线（头）工艺不合格，设备内部的电气缺陷和电缆质量低合格，设备内部的电气缺陷和电缆质量低及大气过电压等。及大气过电压等
6、。本讲稿第十一页，共一百六十七页 受机械性破坏。例如，受到运输机受机械性破坏。例如，受到运输机械的撞击，片帮、冒顶物的砸伤，炮崩，械的撞击，片帮、冒顶物的砸伤，炮崩，电缆敷设半径过小等。电缆敷设半径过小等。误接线、误码操作。例如，相序不误接线、误码操作。例如，相序不同线路的并联，带电进行封装接地线与带同线路的并联，带电进行封装接地线与带封装接地线送电，局部检修送电等。封装接地线送电，局部检修送电等。本讲稿第十二页，共一百六十七页 严重隐患点。例如，严重隐患点。例如，“鸡爪子鸡爪子”、“羊尾巴羊尾巴”处。处。带电检修电气设备。带电检修电气设备。带电移挪电气设备。带电移挪电气设备。本讲稿第十三页，
7、共一百六十七页 短路故障的危害短路故障的危害 短路事故是煤矿常见的恶性事故之一，短路事故是煤矿常见的恶性事故之一，它产生的电流很大，在短路点电弧的中心它产生的电流很大，在短路点电弧的中心温度一般在温度一般在2500 40002500 4000，可在极短的，可在极短的时间内烧毁线路或电气设备，甚至引起火时间内烧毁线路或电气设备，甚至引起火灾。在遇瓦斯、煤尘时，可以引起燃烧或灾。在遇瓦斯、煤尘时，可以引起燃烧或爆炸爆炸.短路可使电网电压急剧下降，影响电短路可使电网电压急剧下降，影响电气设备的正常工作。气设备的正常工作。本讲稿第十四页，共一百六十七页 2 2、过负荷、过负荷 过负荷也称为过载，是指实
8、际流过过负荷也称为过载，是指实际流过电气设备的电流超过其额电流，又超过电气设备的电流超过其额电流，又超过了允许的过流时间。从过流和时间两个了允许的过流时间。从过流和时间两个量来说，都是相对量，必须具备过流和量来说，都是相对量，必须具备过流和超时这两个条件，才称为过负荷。超时这两个条件，才称为过负荷。本讲稿第十五页，共一百六十七页 过负荷常烧坏井下电气设备，造成过过负荷常烧坏井下电气设备，造成过负荷的原因有：电源电压过低；重载起动；负荷的原因有：电源电压过低；重载起动；机械性堵转和单相断相。其共同表现是：机械性堵转和单相断相。其共同表现是：电气设备超允许时间的过电流，设备的温电气设备超允许时间的
9、过电流，设备的温升超过其允许温升，有时会引起线路着火，升超过其允许温升，有时会引起线路着火，甚至扩大为火灾或重大事故。甚至扩大为火灾或重大事故。本讲稿第十六页，共一百六十七页 3 3、断相、断相 供电线路或用电设备一相断开时称供电线路或用电设备一相断开时称为断相。电动机的此种运转状态叫单相为断相。电动机的此种运转状态叫单相运行。运行。本讲稿第十七页，共一百六十七页 断相时产生于供电线路，有时产生断相时产生于供电线路，有时产生于设备内部，其断相的原因有：电缆与于设备内部，其断相的原因有：电缆与电缆的连接、电缆与用电设备的连接不电缆的连接、电缆与用电设备的连接不牢，松动脱落或一相虚接而烧断；熔断牢
10、，松动脱落或一相虚接而烧断；熔断器有一相熔断；电缆芯线受外力作用而器有一相熔断；电缆芯线受外力作用而断开。其危害主要表同为过负荷，即电断开。其危害主要表同为过负荷，即电动机电流增加，转矩下降，温度升高，动机电流增加，转矩下降，温度升高，甚至烧毁电动机。甚至烧毁电动机。本讲稿第十八页，共一百六十七页 二、低压电网短路电流的计算二、低压电网短路电流的计算低压电网短路电流计算的目的，其一是低压电网短路电流计算的目的，其一是接最大短路电流选择开关设备，使开关接最大短路电流选择开关设备，使开关的遮断电流大于所保护电网发生的最大的遮断电流大于所保护电网发生的最大三相短路电流；其二是接保护线路最末三相短路电
11、流；其二是接保护线路最末端的两相短路电流校验其保护装置的灵端的两相短路电流校验其保护装置的灵敏度，从而达到保护装置的要求。敏度，从而达到保护装置的要求。本讲稿第十九页，共一百六十七页 短路电流的计算，应根据井下低压电短路电流的计算，应根据井下低压电网的实际情况，力求计算过程简单，并设网的实际情况，力求计算过程简单，并设定一些条件。定一些条件。计算低压电网短路电流的设定条件计算低压电网短路电流的设定条件 低压共电系统的容量为无穷大时低压共电系统的容量为无穷大时,变变压器二次空载电压维持不变。压器二次空载电压维持不变。计算线路阻抗时，电缆的电阻值若计算线路阻抗时，电缆的电阻值若小于其电抗值的三分之
12、一，小于其电抗值的三分之一，本讲稿第二十页，共一百六十七页可忽略电缆的电阻。可忽略电缆的电阻。计算低压电网短路电流可不计算计算低压电网短路电流可不计算高压电网阻抗。忽略开关的接触电阻和高压电网阻抗。忽略开关的接触电阻和弧光电阻。弧光电阻。本讲稿第二十一页，共一百六十七页 低压电网短路电流的计算低压电网短路电流的计算短路电流的计算，有公式法和图表法两短路电流的计算，有公式法和图表法两种。图表法使用简单，但不如公式法准种。图表法使用简单，但不如公式法准确。确。1 1、公式计算法、公式计算法利用公式计算短路电流，其实质是欧姆利用公式计算短路电流，其实质是欧姆定律的应用。定律的应用。本讲稿第二十二页，
13、共一百六十七页本讲稿第二十三页，共一百六十七页本讲稿第二十四页，共一百六十七页 R短路回路内一相电阻值的总和，X短路回路内一相电抗值的总和，R=R1/Kb2+Rb+R2 X=Xx+X1/Kb2+Xb+X2 Xx根据三相短路容量计算的系统电抗值，R1、X1高压电缆的电阻、电抗值，本讲稿第二十五页，共一百六十七页 Kb矿用变压器的变比，若一次电压为6000伏，二次电压为 400伏、690伏、1200伏时，变比依次为15、8.7、5 Rb、Xb变压器的电阻、电抗值，R2、X2低压电缆的电阻、电抗值，本讲稿第二十六页，共一百六十七页 用公式法计算两相短路电流的准备工作：原始资料的搜集。包括低压供电图；
14、电网电压等级；所用变压器型号；分段电缆的型号、规格、长度；开关型号。保护范围内两相短路点的选定。对查表找（见电工手册变压器数据表）或计算变压器和每段电缆的电阻、电抗值；本讲稿第二十七页，共一百六十七页求出短路回路内一相电阻值、电抗值的总和，便于利用公式计算。以上前两项内容可标注在低压供电系统图上。2）三相短路电流的计算本讲稿第二十八页，共一百六十七页本讲稿第二十九页，共一百六十七页 2、用图表法计算两相短路电流 用图表法计算两相短路电流虽比不上公式法计算得准确，但也能满足要求。其步骤如下：本讲稿第三十页，共一百六十七页 搜集原始资料.同公式法步骤.确定每台开关的范围.将实际使用电缆的截面长度换
15、算为标准电缆截面为50mm2的电缆长度.换算方法是：实际电缆长度乘以换算系数。本讲稿第三十一页，共一百六十七页本讲稿第三十二页，共一百六十七页本讲稿第三十三页，共一百六十七页 计算短路点至变压器 查表求出该点的两相短路电流值。查表求Id（2）时应注意：变压器的型号、容量和运行方式要相符。实际电压要与表中电压等级相符。根据Id（2）与Id（3）的关系，算出三相短路电流。本讲稿第三十四页，共一百六十七页3、短路电流的计算实例如下图所示：本讲稿第三十五页，共一百六十七页本讲稿第三十六页，共一百六十七页解：L1的换算电缆长度为L1h=600m（属于标准截面电缆）。L2的换算长度为：L2h=1501.9
16、1=286.5md1点至变压器之间的电缆换算长度之和为:L1h+L2h=600+286.5=886.5m查表可知d1点的两相短路电流为:Id1(2)=681A该点的三相短路电流为:Id1(3)=1.15 Id1(2)=783A本讲稿第三十七页，共一百六十七页本讲稿第三十八页，共一百六十七页本讲稿第三十九页，共一百六十七页 三、低压电网过流保护装置的整定三、低压电网过流保护装置的整定过流保护装置是煤矿井下电气设备使用最普遍的保护装置之一。煤矿安全规程规定：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、接地和欠压保护功能；井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路
17、、过负荷和漏电保护装置；本讲稿第四十页，共一百六十七页 低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护。本讲稿第四十一页，共一百六十七页低压电动机的控制设备应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。另外，通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷装置。由此可见看出过流保护装置在使用中的重要性，所以井下电气工作人员必须学会过流保护的整定和校验，确保供电安全。本讲稿第四十二页，共一百六十七页 根据被保护设备的正常负荷和起动电
18、流大小来选择。考虑合适的倍数，一般熔体额定电流应为被保设备额定电流的1.82.6倍。根据供电电路中，上下级之间保护整定值的配合要求选择防止越级保作。根据设备起动时重载还是轻载来择。根据被保护设备的重要性、数量及起动特点来选择。本讲稿第四十三页，共一百六十七页 2、熔体的选择、熔体的选择 作为电力干线保护时，熔体的选择：本讲稿第四十四页，共一百六十七页式中：IR熔体额定电流，A IQe容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动的工作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，IQe则为这几台同时起动的电动机之和，A Ie其余电动机的额定电流之和，A 1.82.5当容量最大
19、的电动机起动时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起动和轻载起动的可取2.5；对于频繁起动和带负载起动的可取1.82.5。本讲稿第四十五页，共一百六十七页 如果电动机起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小得多，其所取的不熔化系数比上述数值可略大一些，但不能将熔体的额定电流取得太小，以免在正常工作中由于起动电流过大烧坏熔体，导致单相运转。本讲稿第四十六页，共一百六十七页本讲稿第四十七页，共一百六十七页本讲稿第四十八页，共一百六十七页 伏，熔体额定电流为100A及以下时，系数取7；电流为125A时，系数取6.4；电流为160A时，系数取5；电流为200A时，系数取4；当电压为127伏时，不论熔
20、体额定电流大小，系数一律取4。本讲稿第四十九页，共一百六十七页 3、电磁式过电流继电器的整定、电磁式过电流继电器的整定低压电网中使用的电磁式过电流继电器是一种直接动作的一次式过电流继电器，多数装在矿用馈电子表开关中，作为变压器二次侧馈出线的总保护。另一种是装在矿用磁力开关中的限流热继电器的电磁元件，主要用于支线和电动机的保护。本讲稿第五十页，共一百六十七页 它们都是电磁式的，如果作为短路保护使用时，无选择性。低压电网中电磁式过流继电器动作电流的整定应满足如下两个基本要求：一是被保护设备通过正常最大工作电流时，保护不应动作；二是被保护设备发生最小两相路时，保护应能可靠动作。本讲稿第五十一页，共一
21、百六十七页 用于保护电缆干线的电磁 过流保护的整定：低压馈电开关中的这保护和部分隔爆磁力起动器的限流电磁元件接下式选择：IZIQe+KxLe本讲稿第五十二页，共一百六十七页式中：IZ过流保护装置的整定值，A Kx需用系数，取0.51 IQe、Le同熔体选择中含义.用于保护电动机或电缆支线的装置接下式选择:IZIQe另外,对于过负荷所使用的热继电器接照IzIe选择,其可靠性按电子保护器的校验方法进行校验.本讲稿第五十三页，共一百六十七页 煤矿井下常驻机构用电动机的额定起动电流的选值：对于绕线型电机,其近似值可用1.5乘以额定电流;对于鼠笼式电动机,其近似值可用额定电流乘以6；对于某些大容量电动机
22、，其IQe最好用实际起动电流进行计算。本讲稿第五十四页，共一百六十七页本讲稿第五十五页，共一百六十七页 当线路上串联两台及两台以上开关时（其间设有分支线路），则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相拓路电流来校验，其灵敏度过应满足1.21.5的要求，以保证双重保护的可靠性。本讲稿第五十六页，共一百六十七页 若经上式校验，不能满足要求时，可采取调整Id（2）的措施：虽大干线或支线电缆截面。采用移动变电站或移动变压器，减少低压电缆的长度。采用变压器并联或更换大容量变压器。采用相敏保护器或软起动技术。增设开关，进行分段保护。本讲稿第五十七页，共一百六十七页 4、电子保护器的电流整定
23、、电子保护器的电流整定 电子保护器同时具有过负荷延时保护、短路瞬时动作等性能，是煤矿井下电气保护的发展方向。本讲稿第五十八页，共一百六十七页 馈电开关中电子保护器的短路保护整定原则、计算方法和校验与电磁式过流保护相同。整定保护范围大，为310倍的馈电开关额定电流；其过载长延时保护电流整定值按实际负荷电流整定，其整定范围为0.41倍的馈电开关额定电流。本讲稿第五十九页，共一百六十七页 磁力起动器中电子保护器的过流整定。其整定公式为：IzIe 式中：Iz电子保护器的过流整定值，为电动机额定电流的近似值，A Ie电动机的额定电流，A本讲稿第六十页，共一百六十七页 当电动机的运转电流大于整定值时，电动
24、机即出现过载，电子保护器将延时动作；当运行中电流达到整定电流的8倍及其以上时，即躲过了起动电流，电子保护实现短路瞬时动作。磁力起动器中电子保护器过流整定值的校验，应满足下式要求。即本讲稿第六十一页，共一百六十七页本讲稿第六十二页，共一百六十七页本讲稿第六十三页，共一百六十七页一、井下漏电故障的类型及原因和危一、井下漏电故障的类型及原因和危害：害：1 1、漏电和漏电故障、漏电和漏电故障漏电是指在电网对地电压的作用下，漏电是指在电网对地电压的作用下，电流沿电网对地的绝缘电阻和分布电电流沿电网对地的绝缘电阻和分布电容流入大地，这一电流称为电网对地容流入大地，这一电流称为电网对地的漏电电流，简称漏电。
25、的漏电电流，简称漏电。本讲稿第六十四页，共一百六十七页 在变压器中性点不接地的供电系在变压器中性点不接地的供电系统中，当电网中的任何一相，不论什统中，当电网中的任何一相，不论什么原因，使其绝缘遭到破坏，出现漏么原因，使其绝缘遭到破坏，出现漏电时，它对电网的平衡影响很小，不电时，它对电网的平衡影响很小，不会影响电动机正常运转。这种漏电隐会影响电动机正常运转。这种漏电隐患在供电中长期存在下去的现象，称患在供电中长期存在下去的现象，称为漏电故障。为漏电故障。本讲稿第六十五页，共一百六十七页 2 2、漏电故障的类型、漏电故障的类型 漏电故障是低压供电系统工程中的常见故障。漏电故障是低压供电系统工程中的
26、常见故障。若供电系统中某一处或某一点的绝缘受到时破坏，若供电系统中某一处或某一点的绝缘受到时破坏，其绝缘阻值低于规定值，而供电系统中其余部分其绝缘阻值低于规定值，而供电系统中其余部分的对地绝缘仍保持正常时，叫做集中性漏电；若的对地绝缘仍保持正常时，叫做集中性漏电；若供电系统网络或某条线路的对地绝缘阻值均匀下供电系统网络或某条线路的对地绝缘阻值均匀下降到规定值以下时，称为分散性漏电故障。在井降到规定值以下时，称为分散性漏电故障。在井下供电中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故下供电中遇到的大多数漏电故障是集中性漏电故障类型，分散性漏电故障类型极为少见。障类型，分散性漏电故障类型极为少见。本讲稿第六
27、十六页，共一百六十七页 3 3、常见漏电故障的致因、常见漏电故障的致因 井下工作环境较差，供电系统对地绝缘井下工作环境较差，供电系统对地绝缘极容易受到破坏，常导致漏电故障的发生。极容易受到破坏，常导致漏电故障的发生。归纳起来主要有如下几方面的原因。归纳起来主要有如下几方面的原因。本讲稿第六十七页，共一百六十七页 电缆和设备长期过负荷运行，促绝电缆和设备长期过负荷运行，促绝缘老化；缘老化；电缆芯线接头松动后碰到金属设备电缆芯线接头松动后碰到金属设备外壳；外壳；运行中的电缆和电气设备受潮或进运行中的电缆和电气设备受潮或进水，使供电系统绝缘性能降低水，使供电系统绝缘性能降低.在电气设备内部随意增设电
28、气元件，在电气设备内部随意增设电气元件，使元器件间的电气间隙小于规定值，导致使元器件间的电气间隙小于规定值，导致放电而接地；放电而接地；本讲稿第六十八页，共一百六十七页 导线芯线与地线错接；导线芯线与地线错接；电缆和电气设备受到机械性冲击或炮电缆和电气设备受到机械性冲击或炮崩电缆；崩电缆；人身直接触及一相导电芯线。人身直接触及一相导电芯线。本讲稿第六十九页，共一百六十七页 4 4、漏电故障的危害、漏电故障的危害 漏电故障会给人身和矿井的安全带来很大漏电故障会给人身和矿井的安全带来很大的威胁，因而必须进行严格的管理。当漏电的威胁，因而必须进行严格的管理。当漏电电流的电火花能量达到瓦斯、煤尘最小点
29、燃电流的电火花能量达到瓦斯、煤尘最小点燃能量时，如果漏电处的瓦斯浓度在能量时，如果漏电处的瓦斯浓度在5%5%16%16%时，即能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸；当漏时，即能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸；当漏电电流超过电电流超过50mA50mA时，可能引起电雷管的超前时，可能引起电雷管的超前引爆，导致人员伤亡；引爆，导致人员伤亡；本讲稿第七十页，共一百六十七页 当漏电故障不能及时发现和排除时，就当漏电故障不能及时发现和排除时，就可能扩大为相间短路事故；若人身触及一相可能扩大为相间短路事故；若人身触及一相带电导体或漏电设备外壳时，流经人身电流带电导体或漏电设备外壳时，流经人身电流超过超过30mA30mA的极
30、限电流时，就有伤亡的危险。的极限电流时，就有伤亡的危险。由此可见，漏电故障的危害是十分严重的，由此可见，漏电故障的危害是十分严重的，必须采取措施加以预防。必须采取措施加以预防。本讲稿第七十一页，共一百六十七页 二、低压检漏保护装置二、低压检漏保护装置 煤矿安全规程规定：煤矿安全规程规定：“井下低压馈井下低压馈电电线上，应装设检漏保护装置或有选择电电线上，应装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路馈电线路”。漏电保护装置还能经常监视。漏电保护装置还能经常监视电网的绝缘状态，以便进行预防性检修。电网的绝缘状态，以便进行预防性检修。加外
31、，还能对电网对地的电容电流进行补加外，还能对电网对地的电容电流进行补偿。所以说，设置漏电保护装置是井下安偿。所以说，设置漏电保护装置是井下安全供电的有效措施。全供电的有效措施。本讲稿第七十二页，共一百六十七页 漏电保护装置的动作电阻值漏电保护装置的动作电阻值漏电保护装置的动作电阻是以电网系统的漏电保护装置的动作电阻是以电网系统的总的绝缘电阻值为基础。电网系统总的绝总的绝缘电阻值为基础。电网系统总的绝缘电阻值规定为：缘电阻值规定为：1140V1140V时不低于时不低于80k80k；660V660V时不低于时不低于50k50k；380V380V时不低于时不低于30k30k；127V127V时不低于
32、时不低于15k15k。本讲稿第七十三页，共一百六十七页 当低压电网绝缘阻值下降到危险值时，当低压电网绝缘阻值下降到危险值时，漏电保护装置应动作，切断电源。该绝缘漏电保护装置应动作，切断电源。该绝缘阻值即为漏电保护装置的动作值。阻值即为漏电保护装置的动作值。当不考虑电网对地分布电容时，动作当不考虑电网对地分布电容时，动作绝缘电阻值可由下式求出。即绝缘电阻值可由下式求出。即 Rd=U/IrRr Rd=U/IrRr （）本讲稿第七十四页，共一百六十七页式中：式中：RdRd电网对地绝缘电阻值，即漏电保电网对地绝缘电阻值，即漏电保护装置的动作值，护装置的动作值，UU电网相电压，电网相电压，380380伏
33、时为伏时为220220伏，伏，660660伏伏时为时为380380伏，伏，11401140伏时为伏时为660660伏。伏。IrIr人身极限安全电流，人身极限安全电流，0.03A0.03A；RrRr人身电阻值（定值），人身电阻值（定值），10001000本讲稿第七十五页，共一百六十七页本讲稿第七十六页，共一百六十七页电网对地电容电流的补偿电网对地电容电流的补偿井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，电网对地分布电容产生的电容电流往往会大电网对地分布电容产生的电容电流往往会大超过极限安全电流。例如，当供电线路长为超过极限安全电流。例如，当供电线路长为1000
34、1000米左右时，在电网绝缘处于正常状态下，米左右时，在电网绝缘处于正常状态下，容性电流可达容性电流可达380m A380m A左右，显然是很危险的，左右，显然是很危险的，不进行补偿就会危及人身和矿井的安全。不进行补偿就会危及人身和矿井的安全。本讲稿第七十七页，共一百六十七页 对电容电流的补偿，可使用电抗器，对电容电流的补偿，可使用电抗器，产生感性电流来抵消电网对地的电容电流。产生感性电流来抵消电网对地的电容电流。补偿有三种情况，其一是完全补偿，但实补偿有三种情况，其一是完全补偿，但实际电网对地分布电容介变化的，不可能做际电网对地分布电容介变化的，不可能做到完全补偿；其二是欠补偿；其三是不用到
35、完全补偿；其二是欠补偿；其三是不用过补偿。过补偿。本讲稿第七十八页，共一百六十七页 漏电保护方式漏电保护方式 煤矿井下变压器中性点绝缘的供电系统煤矿井下变压器中性点绝缘的供电系统最常见的漏电保护方式有附加电源直流检测最常见的漏电保护方式有附加电源直流检测式、零序电流方向式、旁路接地式、自动复式、零序电流方向式、旁路接地式、自动复电式等几种。电式等几种。1 1、附加电源直流检测式漏电保护、附加电源直流检测式漏电保护附加电源直流检测式漏电保护器的型号较多，附加电源直流检测式漏电保护器的型号较多，现结合现结合JY82JY82型检漏继电器予以说明。型检漏继电器予以说明。JY82 JY82型检漏继电器电
36、气原理及接线图型检漏继电器电气原理及接线图如下：如下：本讲稿第七十九页，共一百六十七页本讲稿第八十页，共一百六十七页整定方法主要有：整定方法主要有：测量各主要元件的直流值及直流电压测量各主要元件的直流值及直流电压值。其值包括：直流继电器值。其值包括：直流继电器ZJZJ线圈的电线圈的电阻阻RJRJ；试验电阻值；试验电阻值RYRY；整流器的正反向；整流器的正反向值及电流、电压值；测量继电器值及电流、电压值；测量继电器ZJZJ（继（继电器的动作电流值设计为电器的动作电流值设计为5mA5mA，该值与，该值与衔铁间的间隙及继电器的性能有关，衔衔铁间的间隙及继电器的性能有关，衔铁间隙一般为铁间隙一般为4m
37、m5mm4mm5mm，并可调）。，并可调）。本讲稿第八十一页，共一百六十七页网路切断电阻值网路切断电阻值R R切的校对：切的校对：R R切切=（E/IJE/IJ）（R3+R0+RJR3+R0+RJ）式中：式中：R R切切继电器的动作电阻，继电器的动作电阻，EE整流器的直流输出电压，整流器的直流输出电压，V VIJIJ继电器动作电流，继电器动作电流，mA mA R3R3三相电抗器的电阻，三相电抗器的电阻，k k R0R0零序电抗器的电阻零序电抗器的电阻,k ,k RJRJ继电器线圈的电阻，继电器线圈的电阻，k k本讲稿第八十二页，共一百六十七页 整定方法：将整流器接线端子接于整定方法：将整流器接
38、线端子接于26V26V（380V380V系统）或系统）或54.8V(660V54.8V(660V系统系统)，在端子，在端子A A、B B、C C（即（即D1D1、D2D2、D3D3端子）与检漏继电器外壳之间依次接入端子）与检漏继电器外壳之间依次接入6 6 kk（380V380V）或）或15k15k（660V660V）可调电阻器，接入电）可调电阻器，接入电源，调节电阻器，即可确定继电器源，调节电阻器，即可确定继电器ZJZJ的动作电阻值。的动作电阻值。从上式可看出，从上式可看出，R3R3、R0R0、RJRJ、IJIJ都为定值，调节都为定值，调节E E可可改变切断电源的动作电阻值（改变切断电源的动作
39、电阻值（R R切），但对于切），但对于380380伏伏系统，系统，R R切应大于或等于切应大于或等于3.5k3.5k；对于；对于660660伏系统，伏系统，R R切应大于或等于切应大于或等于11k11k。本讲稿第八十三页，共一百六十七页本讲稿第八十四页，共一百六十七页 调节调节JY82JY82型检漏继电器对电网电容电流的补型检漏继电器对电网电容电流的补偿，偿，先在电源进线端子的任何一相与地之间接先在电源进线端子的任何一相与地之间接入交流毫安表入交流毫安表mAmA（量程在（量程在0500mA0500mA）和）和1 k1 k电电阻阻R R，然后送上电源，调节零序电抗器线圈抽，然后送上电源，调节零序
40、电抗器线圈抽头，使毫安表的读数达到最小为止。暂时便达头，使毫安表的读数达到最小为止。暂时便达到了对电网电容电流的最佳补偿状态。到了对电网电容电流的最佳补偿状态。本讲稿第八十五页，共一百六十七页 2 2、旁路接地式漏电保护旁路接地式漏电、旁路接地式漏电保护旁路接地式漏电保护原理：保护原理：（见下图）（见下图）本讲稿第八十六页，共一百六十七页本讲稿第八十七页，共一百六十七页 当人身触电功率或网路漏电后，馈电开关即当人身触电功率或网路漏电后，馈电开关即切断供电线路电源切断供电线路电源,此时该漏电保护能够减少电此时该漏电保护能够减少电动机及反电势以及电网分布电容在人体触及电网动机及反电势以及电网分布电
41、容在人体触及电网镍的电流镍的电流.其原因是通过选相电路选择出故障相其原因是通过选相电路选择出故障相,通过执行电路通过执行电路(1KD3KD)(1KD3KD)，使故障相接地，直接，使故障相接地，直接分流人体或漏电处的绝大部电流，实现检测后断分流人体或漏电处的绝大部电流，实现检测后断电，选相后旁路，确保人身和矿井安全。电，选相后旁路，确保人身和矿井安全。本讲稿第八十八页，共一百六十七页 3 3、零序电流方向式漏电保护、零序电流方向式漏电保护 在变压器中性点不接地的放射式电网中，可在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选择性漏电保护继电器，见下图所示：以安装选择性漏电保护继电器，见下图所示：本
42、讲稿第八十九页，共一百六十七页本讲稿第九十页，共一百六十七页 当某一支路发生不对称漏电故障时，所有的支当某一支路发生不对称漏电故障时，所有的支路都有零序电流通过，非故障相序电流方向由母线路都有零序电流通过，非故障相序电流方向由母线流向线路，经线路对地电容入地流向故障点，而故流向线路，经线路对地电容入地流向故障点，而故障相是由故障点经线路流向母线。从方向看故障相障相是由故障点经线路流向母线。从方向看故障相与非故障相正好相反，从量上看故障零序电流为各与非故障相正好相反，从量上看故障零序电流为各正常支路零序电流之和，即前者电流远大于后者。正常支路零序电流之和，即前者电流远大于后者。因此，利用零序电流
43、互感器感出的电流大小与方向因此，利用零序电流互感器感出的电流大小与方向就可实现选择性的保护。就可实现选择性的保护。本讲稿第九十一页，共一百六十七页本讲稿第九十二页，共一百六十七页漏电保护的侧重点漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一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。故障存在的时间减少到最短。（被动保护）（被动保护）井下保护接地的侧重点井下保护接地的侧重点，在于限制裸露漏电电流和，在于限制裸露漏电电流和人身触电电流的大小，最大限度的降低故障的严人身触电电流的大小，最大限度的降低故障的严重程度。重
44、程度。（主动保护）（主动保护）两种保护在井下电网中相辅相成，缺一不可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对井下电网的安全运行有重要作用。本讲稿第九十三页，共一百六十七页 一、保护接地及其作用一、保护接地及其作用 为了减少人身触电电流的非接地电气设备相对为了减少人身触电电流的非接地电气设备相对地电流的火花能量，防止电气设备事故的发生，地电流的火花能量，防止电气设备事故的发生，煤矿安全规程规定：煤矿安全规程规定：“36V“36V以上和由于绝缘损坏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、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
45、或钢丝、铅皮或屏蔽护套等必须有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。保护接地。”本讲稿第九十四页，共一百六十七页 保保保保护护护护接接接接地地地地，就就就就是是是是用用用用导导导导体体体体把把把把电电电电气气气气设设设设备备备备中中中中所所所所有有有有正正正正常常常常不不不不带带带带电电电电、当当当当绝绝绝绝缘缘缘缘损损损损坏坏坏坏时时时时可可可可能能能能带带带带电电电电的的的的外外外外露露露露金金金金属属属属部部部部分分分分（电电电电动动动动机机机机、变变变变压压压压器器器器、电电电电器器器器、测测测测量量量量仪仪仪仪表表表表的的的的金金金金属属属属外外外外壳壳壳壳、配配配配
46、电电电电装装装装置置置置的的的的金金金金属属属属构构构构件件件件、电电电电缆缆缆缆终终终终端端端端盒盒盒盒与与与与金金金金属属属属外外外外壳壳壳壳等等等等），和和和和埋埋埋埋在在在在地地地地下下下下的的的的接接接接地地地地极极极极连连连连接接接接起起起起来来来来。是是是是预预预预防防防防人人人人身身身身触触触触电电电电的的的的一一一一项项项项极其重要的措施。极其重要的措施。极其重要的措施。极其重要的措施。本讲稿第九十五页，共一百六十七页保护接地及其作用原理保护接地及其作用原理没没有有装装保保护护接接地地时时的的情情况况。当当电电气气设设备备内内部部绝绝缘缘损损坏坏而而使使一一相相带带电电体体碰
47、碰壳壳时时，若若人人接接触触此此外外壳壳，则则电电流流经经过过人人体体入入地地，在在经经过过其其它它两两相相对对地地绝绝缘缘阻阻抗抗回回到到电电源源。当当电电网网对对地地绝绝缘缘阻阻抗抗较较低低时时，则则通通过过人人身身的的电电流流将将远远超超过过安安全全值值（见见前前面面的的计计算算）。同同时时，碰碰壳壳处处出出现现的的漏漏电电电电流流还还可可能引起沼气煤尘爆炸能引起沼气煤尘爆炸。本讲稿第九十六页，共一百六十七页保护接地及其作用原理保护接地及其作用原理 有保护接地时的情况。有保护接地时的情况。有保护接地时的情况。有保护接地时的情况。这这这这时，当电气设备内部绝缘时，当电气设备内部绝缘时，当电
48、气设备内部绝缘时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳损坏而使一相带电体碰壳损坏而使一相带电体碰壳损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触外壳，电流时，若人接触外壳，电流时，若人接触外壳，电流时，若人接触外壳，电流将通过人体电阻与接地装将通过人体电阻与接地装将通过人体电阻与接地装将通过人体电阻与接地装置的接地电阻所构成的并置的接地电阻所构成的并置的接地电阻所构成的并置的接地电阻所构成的并联支路入地，在通过其它联支路入地，在通过其它联支路入地，在通过其它联支路入地，在通过其它两相对地绝缘阻抗回到电两相对地绝缘阻抗回到电两相对地绝缘阻抗回到电两相对地绝缘阻抗回到电源。由于接地装置的分流源。由于接地装
49、置的分流源。由于接地装置的分流源。由于接地装置的分流作用，作用，作用，作用，通过人身的电流便通过人身的电流便通过人身的电流便通过人身的电流便大大减少大大减少大大减少大大减少。本讲稿第九十七页，共一百六十七页保护接地及其作用原理保护接地及其作用原理通过人身的电流与通过接地的电流关系：Rgr 接地极的接地电阻，一般Rgr=2；Igr流过接地极的电流，A。本讲稿第九十八页，共一百六十七页保护接地及其作用原理保护接地及其作用原理 对对对对于于于于中中中中性性性性点点点点绝绝绝绝缘缘缘缘的的的的660V660V低低低低压压压压电电电电网网网网，单单单单相相相相接接接接地地地地电电电电流流流流不不不不大大
50、大大于于于于1A1A。据公式可得据公式可得 Ima=21000mA/1000=2mA30mAIma=21000mA/1000=2mA30mA 可可可可见见见见，保保保保护护护护接接接接地地地地对对对对人人人人身身身身触触触触电电电电安安安安全全全全是是是是非非非非常常常常重重重重要要要要的的的的。另另另另外外外外，接接接接地地地地电电电电阻阻阻阻RgrRgr越越越越小小小小，则则则则流流流流经经经经人人人人体体体体的的的的电电电电流流流流ImaIma就就就就越越越越小小小小，电电电电流大部分由接地极入地。流大部分由接地极入地。流大部分由接地极入地。流大部分由接地极入地。本讲稿第九十九页，共一百