礦山供電安全講座

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1、煤 礦 井 下 用 電 安 全 及 保 護 一 、 煤 礦 供 電 系 統(tǒng) 簡 介二 、 礦 用 電 氣 設(shè) 備三 、 漏 電 與 觸 電 四 、 井 下 變 壓 器 中 性 點 禁 止 接 地 的 分 析 五 、 漏 電 保 護六 、 接 地 與 接 零七 、 過 流 保 護學 習 提 綱 一 、 煤 礦 供 電 系 統(tǒng) 簡 介 : 1、 煤 礦 電 力 負 荷 對 供 電 的 要 求 : 可 靠 性 ： 保 證 不 間 斷 供 電 ； 安 全 性 ： 不 發(fā) 生 觸 電 、 引 爆 瓦 斯 煤 塵 等 事 故 ； 優(yōu) 質(zhì) 性 ： 電 壓 、 頻 率 穩(wěn) 定 ， 諧 波 含 量 不 超 過

2、允 值 ； 經(jīng) 濟 性 ： 在 保 證 前 三 項 的 前 提 下 力 求 低 成 本 。 2、 煤 礦 常 用 電 壓 等 級 : 地 面 ： 0.22， 0.38， 6.0， 10， 35， 110kV 井 下 高 壓 ： 6kV； 10kV 井 下 低 壓 ： 380V； 660V； 1140V； 井 下 照 明 、 電 鉆 等 ： 127V ； 控 制 線 路 ： 36V 。 3、 供 電 系 統(tǒng) 的 結(jié) 線 方 式 : 放 射 式 :(單 源 單 放 、 單 源 雙 回 、 雙 源 雙 回 ) 干 線 式 :(直 聯(lián) 、 貫 穿 ) 環(huán) 狀 式 : 4 、 礦 山 變 電 所 常 用

3、 的 結(jié) 線 方 式 : 母 線 式 :(單 母 不 分 段 、 單 母 分 段 、 雙 母 ) 橋 式 :(內(nèi) 橋 、 外 僑 、 全 橋 ) 線 路 -變 壓 器 組 式 : 5、 煤 礦 典 型 供 電 系 統(tǒng) 分 析 : A 、 煤 礦 供 電 系 統(tǒng) 的 流 程 圖 (圖 0) B、 典 型 煤 礦 地 面 供 電 系 統(tǒng) （ 圖 1） C、 典 型 煤 礦 井 下 供 電 系 統(tǒng) （ 圖 2） 井下中央變電所采區(qū)變電所 6KV 6KV通 風 機 房壓 風 機 房大 絞 車 房地面6K V負荷工作面配電點6kV/0.66kV區(qū) 域 變 電 所 （ 35KV）礦 井 變 電 所 （ 3

4、5/6KV） 圖 0 移 動 變 電 站 6/0.66kv 6/1.14kv6/3.3kv水 泵 房井 底 場 附 近 的 負 荷 其 它 負 荷 圖 1 圖 2 6、 對 電 源 與 供 電 系 統(tǒng) 的 規(guī) 定 : （ 煤 礦 安 全 規(guī) 程 09年 版 ） 雙 回 路 供 電 ， 不 得 分 接 負 荷 ， 10kV 及 以 下 不 得 共 桿 架 設(shè) ， 不 準 裝 負 荷 定 量 器 。 兩 路 電 源 線 應(yīng) 分 列 運 行 ， 若 一 用 一 備 則 必 須 帶 電 備 用 。 井 下 供 電 嚴 禁 中 性 點 接 地 。 高 壓 電 網(wǎng) 單 相 接 地 電 流 應(yīng) 20A。 高

5、 壓 下 井 電 纜 嚴 禁 裝 設(shè) 自 動 重 合 閘 。 井 上 下 必 須 裝 設(shè) 防 雷 電 裝 置 。 電 氣 操 作 實 行 工 作 票 制 度 , 包 括 工 作 票 的 內(nèi) 容 、 簽發(fā) 與 執(zhí) 行 . 高 壓 停 、 送 電 制 度 ,要 遵 守 ： 停 電 驗 電 放 電 裝設(shè) 接 地 線 設(shè) 置 遮 欄 警 示 等 程 序 ， 嚴 禁 帶 電 作 業(yè) 。 任 何 供 電 系 統(tǒng) 都 除 技 術(shù) 和 功 能 上 滿 足 要 求外 ， 還 要 確 保 其 使 用 和 運 行 的 安 全 ， 這 里 的 安全 指 的 是 人 身 安 全 ； 設(shè) 備 安 全 ； 煤 礦 井下 由

6、 于 電 氣 事 故 引 起 的 瓦 斯 爆 炸 。 所 有 我 們 學習 的 重 點 是 井 下 電 氣 上 的 防 爆 原 理 和 三 大 保 護(漏 電 保 護 、 保 護 接 地 、 過 流 保 護 )。二 、 礦 用 電 氣 設(shè) 備 : (一 )礦 用 電 氣 設(shè) 備 的 要 求 : 1、 井 下 巷 道 硐 室 和 采 掘 工 作 面 的 空 間 狹 窄 。 要 求 電 氣 設(shè) 備 體 積 小 、 重 量 輕 。 2、 由 于 頂 板 壓 力 及 放 炮 的 影 響 ， 電 氣 設(shè) 備 及 電纜 易 受 損 傷 ， 要 求 電 氣 設(shè) 備 有 堅 固 的 外 殼 、 內(nèi)部 之 件

7、有 較 強 的 抗 震 能 力 。 3、 井 下 空 氣 潮 濕 ， 有 滴 水 ， 電 氣 設(shè) 備 易 受 潮 ， 要 求 電氣 設(shè) 備 防 潮 性 能 和 絕 緣 水 平 要 高 。 4、 井 下 有 瓦 斯 、 煤 塵 ， 在 一 定 條 件 下 可 以 點 燃 和 爆 炸 ，要 求 電 氣 設(shè) 備 具 有 防 爆 性 能 。 5、 井 下 電 氣 設(shè) 備 啟 動 頻 繁 ， 負 荷 變 化 較 大 ， 容 易 過 載 。要 求 電 氣 設(shè) 備 有 較 強 的 過 負 荷 能 力 和 起 動 力 矩 。 (二 )電 氣 設(shè) 備 的 防 爆 原 理 : 1、 隔 爆 性 和 耐 爆 性 ：

8、 隔 爆 性 ： 外 殼 內(nèi) 爆 炸 后 ， 高 溫 和 火 焰 通 過 接 合 面 噴 出 時 ， 受 到 足 夠 的 冷 卻 （ 防 爆 面 ） 。 耐 爆 性 ： 外 殼 內(nèi) 爆 炸 后 ， 外 殼 不 至 于 破 壞 （ 外 殼 的 機械 強 度 ） 。 2、 隔 爆 面 的 三 要 素 ： 間 隙 、 寬 度 、 光 潔 度 (見 下 圖 ) (三 )常 見 礦 用 防 爆 電 氣 設(shè) 備 :(六 種 )增 安 型 ： 采 用 適 當 措 施 ， 工 作 時 不 產(chǎn) 生 電 弧 、 火 花 、高 溫 的 部 件 ， ExeI隔 爆 型 ： 外 殼 具 有 耐 爆 和 隔 爆 性 能

9、， ExdI 充 油 型 ： 將 可 能 產(chǎn) 生 火 花 、 電 弧 、 高 溫 的 部 件 浸 在油 中 ， ExoI本 質(zhì) 安 全 型 ： 工 作 時 所 產(chǎn) 生 的 電 火 花 和 熱 均 不 能 點燃 瓦 斯 和 煤 塵 ， ExibI正 壓 型 ： 利 用 新 鮮 空 氣 、 惰 性 氣 體 ， 在 外 殼 內(nèi) 保 持一 定 的 正 壓 ， IxpI特 殊 型 ： 除 以 上 外 ， 均 屬 這 一 種 （ 國 家 確 認 ） ExsI 防 爆 電 氣 設(shè) 備 （ Ex防 爆 總 標 志 ） 設(shè) 備 類 型 標 志 設(shè) 備 類 型 標 志隔 爆 型 dI 無 火 花 型 nI本 質(zhì)

10、安 全 型 iI 澆 封 型 mI增 安 型 eI 氣 密 型 hI正 壓 型 pI 防 爆 特 殊 型 sI充 油 型 oI充 砂 型 qI (四 )防 爆 電 氣 設(shè) 備 的 選 擇 與 管 理 : 1、 類 型 選 擇 : 按 煤 礦 安 全 規(guī) 程 第 444條 的 要 求 選 用 。 2、 管 理 制 度 : 執(zhí) 行 驗 證 采 購 制 度 ， 要 求 “ 兩 證 齊 全 ” ， 安 全 標 志 準 用 證 （ MA） ， 產(chǎn) 品 合 格 證 。 3、 按 技 術(shù) 參 數(shù) 選 擇 : 額 定 電 壓 應(yīng) 等 于 接 入 電 網(wǎng) 的 額 定 電 壓 ； 額 定 電 流 應(yīng) 大 于 其

11、長 時 最 大 工 作 電 流 ； 按 最 大 三 相 短 路 電 流 校 驗 其 動 、 熱 穩(wěn) 定 。 三 、 漏 電 與 觸 電 （ 一 ） 漏 電 ： 1、 什 么 是 漏 電 ： 廣 義 上 講 ， 漏 電 是 一 種 電 網(wǎng) 對 地發(fā) 生 電 能 泄 漏 的 現(xiàn) 象 ， 特 征 是 電 網(wǎng) 對 大 地 的 絕 緣 阻抗 降 低 ， 流 入 大 地 的 電 流 增 大 ， 該 現(xiàn) 象 稱 為 漏 電 。(該 電 流 為 漏 電 電 流 ) 2、 分 類 ： 集 中 性 漏 電 :（ 某 一 處 或 某 一 點 ） 機 械 、 某 點 老 化 、處 界 ； 分 散 性 漏 電 ： （

12、老 化 ） （ 整 條 線 路 或 整 個 電 網(wǎng) ） ； 3、 漏 點 電 流 回 路 ： 如 圖 3所 示 圖 3變 壓 器 I RC 4、 漏 電 的 危 害 ： 人 身 觸 電 （ 外 殼 帶 電 ） 引 起 爆 炸 （ 煤 塵 、 沼 氣 ） 電 雷 管 無 準 備 引 爆 燒 損 電 氣 設(shè) 備 （ 發(fā) 熱 ） 引 起 短 路 （ 更 大 的 事 故 ） 影 響 產(chǎn) 生 （ 停 電 處 理 ） （ 二 ） 觸 電 ： 1、 什 么 是 觸 電 ： 人 身 接 觸 帶 電 體 或 接 近 高 壓 帶 電體 時 ， 使 人 身 成 為 電 流 通 路 的 一 部 分 ， 叫 做 觸 電

13、 。觸 電 是 前 面 講 過 的 漏 電 的 一 種 特 殊 情 況 ， 只 是 過 渡電 阻 變 成 了 人 身 電 阻 。 觸 電 對 人 體 組 織 的 破 壞 大 體 可 分 為 兩 種 ： 電 擊 和電 傷 。 電 擊 ： 是 指 觸 電 后 電 流 通 過 人 體 ， 使 人 體 主 要 器官 （ 如 心 臟 ） 受 到 損 傷 ， 有 生 命 危 險 ， 這 是 最 危 險的 觸 電 。 電 傷 ： 是 指 電 弧 或 強 電 流 瞬 時 通 過 人 體 某 一 局 部 ，造 成 人 體 外 表 器 官 的 破 壞 （ 燒 傷 ） ， 一 般 不 至 于 有生 命 危 險 。

14、2、 影 響 觸 電 危 害 程 度 的 有 關(guān) 因 素 ： 通 過 人 身 的 電 流 大 小 ： 根 據(jù) 實 驗 得 ， 交 流在 15 20mA以 下 ， 直 流 在 50mA以 下 ， 一 般對 人 體 傷 害 較 輕 ， 如 果 長 期 通 過 工 頻 交 流 30 50mA就 有 生 命 危 險 ， 超 過 50mA對 人 的 生命 是 絕 對 有 危 險 的 。 觸 電 時 間 ： 根 據(jù) 實 驗 測 定 的 數(shù) 據(jù) ， 觸 電 時間 在 0.2s以 下 和 0.2s以 上 ， 電 流 對 人 體 的 危 害程 度 是 有 較 大 差 別 的 。 如 0.2s以 下 ， 400m

15、A能 使 心 臟 損 傷 ， 0.2s以 上 ， 25mA能 使 心 臟 損傷 。 電 流 性 質(zhì) ： 直 流 和 交 流 對 人 體 的 危 害 程 度 是 不 同的 ， 而 以 50 100Hz的 交 流 電 流 對 人 體 的 危 害 最 為嚴 重 。 電 流 路 徑 ： 主 要 取 決 于 心 臟 受 損 的 程 度 ， 電 流 從手 到 腳 特 別 是 通 過 心 臟 對 人 最 為 危 險 。 體 重 和 健 康 狀 況 ： 健 康 和 有 病 不 同 ， 情 緒 好 和 不好 不 同 ， 胖 和 搜 。 人 身 電 阻 ： 主 要 是 人 體 表 面 皮 膚 層 和 體 內(nèi) 的

16、電 阻 ，它 隨 人 的 皮 膚 狀 況 （ 損 傷 、 潮 濕 ） 、 觸 電 時 間 、 觸電 電 壓 高 低 等 因 素 而 變 動 ， 當 皮 膚 完 整 干 燥 時 ， 人身 電 阻 可 達 10 100千 歐 觸 電 時 相 對 安 全 ； 當 皮 膚潮 濕 或 有 損 傷 ， 人 身 電 阻 降 低 到 1000歐 左 右 ， 觸 電時 相 對 危 險 （ 以 后 人 身 電 阻 取 最 小 值 1000歐 ） 。 觸 電 電 壓 ： 作 用 于 人 身 的 電 壓 越 高 ， 則 通 過 人 體的 電 流 越 大 ， 也 就 越 危 險 。 3、 安 全 電 流 、 安 全 電

17、 壓 及 安 全 值 ： 安 全 電 流 ： 也 就 是 人 體 觸 電 后 不 會 使 人 致 死 、 致傷 的 最 大 電 流 ， 稱 為 安 全 電 流 。 根 據(jù) 上 述 的 因 素 分析 ， 觸 電 危 險 性 取 決 于 通 過 人 體 的 電 流 與 作 用 時 間的 乘 積 。 通 過 對 動 物 的 實 驗 ， 我 國 提 出 發(fā) 生 心 室 顫動 的 電 流 50mA與 時 間 乘 積 的 安 全 值 為 50mAS， 取1.67倍 安 全 系 數(shù) ， 規(guī) 定 為 30mA、 美 國 為 10 mA、英 國 為 50mA等 。 安 全 電 壓 ： 安 全 電 流 和 人 身

18、 電 阻 的 乘 積 ， 稱 為 安全 電 壓 。 經(jīng) 常 接 觸 的 電 氣 設(shè) 備 ， 在 沒 有 高 度 危 險 的條 件 下 ， 采 用 65v電 壓 ， 有 高 度 危 險 的 條 件 ， 采 用36v， 在 特 別 危 險 的 條 件 下 ， 采 用 12v。 安 全 值 ： 安 全 電 流 與 觸 電 時 間 的 乘 積 ， 稱 安 全 值 。我 國 為 30 mAS。 4、 觸 電 的 預 防 辦 法 ： 由 于 礦 井 的 情 況 特 殊 ， 觸 電 的 可 能 性 較 大 。 因 此 ， 必 須采 取 有 效 措 施 ， 防 止 觸 電 事 故 發(fā) 生 。 我 國 從 實

19、踐 中 總 結(jié) 出 來預 防 觸 電 的 方 法 主 要 有 以 下 幾 點 ： 變 壓 器 中 性 點 禁 止 接 地 （ 后 面 分 析 ） 井 下 電 氣 設(shè) 備 采 用 保 護 接 地 （ 后 面 分 析 ） 井 下 電 網(wǎng) 采 用 漏 電 保 護 裝 置 （ 后 面 分 析 ） 把 帶 電 裸 導 線 安 裝 在 一 定 的 高 度 ， 如 井 下 電 機 車 的 架 空 線（ 大 巷 2米 以 上 ， 井 底 車 場 2.2米 以 上 ） 將 各 種 礦 用 電 器 設(shè) 備 、 電 纜 接 頭 等 都 封 閉 在 堅 固 的 外 殼 內(nèi) ，并 加 閉 鎖 裝 置 （ 電 氣 閉 鎖

20、 、 機 械 閉 鎖 ） 加 強 電 動 工 具 把 手 的 絕 緣 對 于 接 觸 機 會 非 常 多 的 電 氣 設(shè) 備 ， 采 用 較 低 的 工 作 電 壓（ 煤 電 鉆 127v控 制 36v） 加 強 管 理 和 維 護 ， 發(fā) 現(xiàn) 問 題 及 時 解 決 。 四 、 井 下 供 電 的 變 壓 器 中 性 點 禁 止 接 地 的 分 析 : （ 一 ） 中 性 點 接 地 方 式 分 類 及 要 求 : 前 面 在 介 紹 漏 電 和 觸 電 時 ， 常 提 到 中 性 點 接 地或 不 接 地 的 問 題 ， 因 此 ， 這 里 對 中 性 點 問 題 進 行 分析 。 1、

21、分 類 ： 一 般 分 為 以 下 四 類 ： 不 接 地 方 式 ： 又 稱 中 性 點 絕 緣 系 統(tǒng) 直 接 接 地 方 式 ： 中 性 點 直 接 與 接 地 裝 置 連 接 阻 抗 接 地 方 式 ： 中 性 點 經(jīng) 過 不 同 數(shù) 值 的 電 阻 與 接地 裝 置 連 接 ， 電 阻 在 數(shù) 十 歐 姆 時 ， 為 低 阻 接 地（ 100 以 下 ） ； 電 阻 在 數(shù) 百 歐 姆 時 ， 為 高 阻 接 地方 式 （ 100 以 上 ） 消 弧 線 圈 接 地 方 式 ： 中 性 點 經(jīng) 電 抗 線 圈 與 接 地 裝置 連 接 。 后 兩 種 是 為 了 減 小 接 地 點

22、的 電 流 ， 使 電 弧 的 能 量減 弱 。 2、 要 求 ： 在 供 電 系 統(tǒng) 中 ， 什 么 情 況 （ 條 件 ） 下采 用 何 種 接 地 方 式 呢 ？ 我 國 有 以 下 要 求 ： * 3 63kv系 統(tǒng) ， 采 用 中 性 點 不 接 地 方 式 ； * 110kv及 以 上 和 220380v的 低 壓 系 統(tǒng) ， 采用 中 性 點 直 接 接 地 方 式 ； * 3-10KV電 網(wǎng) 當 接 地 電 容 電 流 大 于 30A或20KV以 上 電 網(wǎng) 當 接 地 電 容 電 流 大 于 10A時 ，采 用 中 性 點 經(jīng) 阻 抗 或 消 弧 線 圈 接 地 方 式 。

23、(二 )中 性 點 接 地 方 式 分 析 :1 、 中 性 點 接 地 系 統(tǒng) ： 人 觸 及 一 相 帶 電 導 體 時 （ 忽 略 分 布 電 容 ） ： 如 圖 4所 示 ， 這 時 人 體 承 受 電 網(wǎng) 相 電 壓 ， 通 過 人 體的 電 流 可 根 據(jù) 歐 姆 定 律 求 出 ： 當 取 Rma=1000， 線 電 壓 為 660V時 ， 通 過 人 體 的 電流 為 ： 可 見 ， 無 論 是 線 電 壓 是 660v供 電 系 統(tǒng) ， 當 中 性 點 接 地時 ， 通 過 人 體 的 電 流 都 遠 遠 超 過 30mA， 所 以 是絕 對 危 險 的 。mI 3a xa

24、m a m aU UR R m 660I 0.38 3803 1000a A mA 圖 4 變 壓 器 I RC 電 網(wǎng) 一 相 接 地 ： 如 圖 4所 示 ， 這 時 系 統(tǒng) 為 單 相 短 路 故 障 ，短 路 點 將 產(chǎn) 生 一 個 大 電 弧 ， 足 以 引 起 瓦 斯 、煤 塵 爆 炸 ， 也 是 非 常 危 險 的 。2、 中 性 點 不 接 地 系 統(tǒng) ： 如 圖 5所 示 ， 若 人 體 觸 及 一 相 帶 電 導 體 時 ，則 通 過 人 體 的 電 流 的 途 徑 是 從 電 網(wǎng) 一 相 經(jīng) 過人 體 入 地 ， 再 經(jīng) 過 其 他 兩 相 線 路 對 地 絕 緣 分布

25、電 阻 r和 對 地 分 布 電 容 c回 到 其 他 相 ， 分 布電 容 的 大 小 決 定 于 電 網(wǎng) 的 總 長 度 ， 較 短 時 ， c可 忽 略 ， 較 長 時 ， c不 能 忽 略 。 圖 5 變 壓 器 I RC 根 據(jù) 基 爾 霍 夫 第 一 定 律 得 ：a、 當 電 容 忽 略 時 ， Rma=1000 ， r=35000 ，Ux=660V，可 見 是 安 全 的 。 2 2 2 2Im ( 6 )* 1 9 (1 )U aa r r RrRm a Rm a r c 3 3 660Im 0.03 303 3 1000 35000Uxa A mARma r b、 當 電

26、容 不 忽 略 時 ， Rma=1000 ， r=35000 ，Ux=660V， C=0.5 f 可 見 當 電 容 不 忽 略 時 ， 同 樣 不 安 全 ， 但 比 中 性點 接 地 系 統(tǒng) 通 過 人 體 的 電 流 要 小 的 多 ， 故 相 對 安 全 。2 2 2 2 2 2 2 6 2Im ( 6 )* 1 9 (1 )660 335000(35000 6 1000)1000 1 9 1000 1 35000 (2 3.14 50) (0.5 10 )154 30 Uaa r r RrRma Rma r cmA mA 3、 結(jié) 論 ： 中 性 點 絕 緣 比 中 點 接 地 的

27、人 身 觸 電 電 流 要 小 得 多 ， 比 較 安 全 。 入 地 電 流 很 小 ， 從 而 使 引 燃 瓦 斯 、 煤 塵 的 可 能 性 大 大 減 少 。 不 影 響 線 電 壓 （ 可 運 行 2個 小 時 ） 。以 上 三 大 優(yōu) 點 就 是 井 下 變 壓 器 禁 止 中 性 點 接 地 的 原 因 。然 而 ， 也 存 在 一 些 缺 點 ：A、 當 電 網(wǎng) 一 相 接 地 時 ， 往 往 不 易 發(fā) 覺 ， 易 燒 電 動 機 （ 并 不 影響 三 相 設(shè) 備 的 短 時 運 行 ） ；B、 如 果 沒 有 漏 電 指 示 ， 一 相 接 地 可 能 長 期 存 在 ，

28、再 此 情 況 下 ，如 人 站 在 地 上 又 觸 及 另 一 相 帶 電 導 體 ， 人 身 跨 接 電 網(wǎng) 線 電 壓 ，這 時 通 過 人 身 的 觸 電 電 流 較 中 性 點 接 地 的 供 電 系 統(tǒng) 還 要 大0.73倍 (660mA)， 這 是 非 常 危 險 的 。C、 其 他 兩 相 電 壓 將 升 高 3倍 ， 容 易 使 絕 緣 差 的 地 方 被 擊 穿 。為 克 服 以 上 缺 點 ， 井 下 電 網(wǎng) 必 須 裝 設(shè) 漏 電 保 護 裝 置 。 五 、 漏 電 保 護 裝 置 :（ 一 ） 對 漏 電 保 護 的 要 求 ：1、 保 護 全 面 ： 是 指 保 護

29、 范 圍 應(yīng) 覆 蓋 整 個 供 電 單 元 ， 沒 有 死 角 ，什 么 類 型 的 漏 電 ， 保 護 都 應(yīng) 動 作 。 另 外 ， 有 條 件 的 話 ， 無 論電 氣 設(shè) 備 處 在 什 么 狀 態(tài) ， 都 應(yīng) 起 到 保 護 作 用 （ 漏 電 閉 鎖 ） 。2、 安 全 性 ： 從 人 員 觸 電 的 角 度 考 慮 ， 要 滿 足 30mAS的 要 求 ，動 作 要 速 度 快 （ 不 光 跳 閘 ， 還 要 能 減 小 人 身 觸 電 電 流 的 作 用時 間 ） 。3、 可 靠 性 ： 一 是 自 身 的 可 靠 性 （ 元 件 質(zhì) 量 、 制 造 工 藝 ） ， 二是 保

30、 護 性 能 的 可 靠 性 （ 該 動 就 動 、 不 該 動 就 不 動 ） ， 不 能 誤動 和 拒 動 。4、 靈 敏 性 ： 是 指 保 護 裝 置 對 故 障 的 反 應(yīng) 能 力 ， 要 求 最 輕 的 漏電 ， 保 護 也 能 可 靠 動 作 （ 使 用 整 定 值 的 調(diào) 節(jié) ， 不 受 電 網(wǎng) 電 壓波 動 的 影 響 ） 。5、 選 擇 性 ： 要 求 只 切 除 故 障 線 路 而 不 切 除 非 故 障 線 路 ， 目 的是 為 了 停 電 范 圍 盡 可 能 減 小 。 （ 二 ） 漏 電 保 護 原 理 : 漏 電 保 護 有 很 多 方 法 來 實 現(xiàn) 。 目 前

31、 用 的 最 多 的有 以 下 三 種 ： 附 加 電 流 直 流 檢 測 方 式 、 三 相 半 波 整流 式 、 零 序 參 數(shù) 式 等 。 1、 附 加 電 流 直 流 檢 測 方 式 ： 保 護 原 理 ： 如 圖 6所 示 。 電 網(wǎng) 如 果 發(fā) 生 漏 電 ， 就 意 味 著 電網(wǎng) 對 地 絕 緣 電 阻 的 下 降 。 怎 樣 檢 測 這 個 電 阻 呢 ？ 可以 設(shè) 想 在 三 相 電 網(wǎng) 中 加 上 一 個 獨 立 的 直 流 電 源 ， 作用 于 電 網(wǎng) 三 相 和 大 地 之 間 ， 這 樣 在 電 網(wǎng) 的 絕 緣 電 阻上 將 有 一 直 流 電 流 流 過 ， 該 電

32、 流 的 大 小 變 化 直 接 反映 了 電 網(wǎng) 對 地 絕 緣 電 阻 的 變 化 ， 有 效 地 檢 測 和 利 用這 一 電 流 ， 就 構(gòu) 成 附 加 電 流 直 流 檢 測 式 地 漏 電 保 護 。 圖 6 變 壓 器 RCZJ 動 作 值 的 確 定 : 由 于 保 護 是 根 據(jù) 電 網(wǎng) 對 地 絕 緣 電 阻 的 降 低 來 動 作 的 ， 所以 ， 必 須 以 r為 動 作 值 并 加 以 整 定 ， 再 利 用 由 r、 V所 決 定的 I來 調(diào) 整 KD的 動 作 電 流 。 由 于 人 身 安 全 電 流 為 30mA， 故r的 整 定 要 滿 足 使 人 身 觸

33、電 電 流 Ima30mA的 條 件 。 根 據(jù) 戴 維 南 定 理 （ 不 考 慮 分 布 電 容 ） 得 ： 設(shè) ： ImA=30mA VL1=380v Rma=1k 代 入 上 式 后 求 得 ： r=35k 這 表 明 對 于 660v線 電 壓 電 網(wǎng) 中 ， 當 電 網(wǎng) 各 相 對 地 電 阻低 于 35k時 ， 人 身 觸 電 電 流 將 大 于 30mA， 故 電 網(wǎng) 絕 緣 水 平必 須 保 持 再 35k以 上 ， 這 樣 就 可 以 方 便 地 確 定 單 相 、 兩 相 、三 相 漏 電 保 護 裝 置 地 動 作 電 阻 值 。 我 國 實 際 規(guī) 定 值 為 ： 1

34、1、 22、 33k。3Im 3 Uxa Rma r 電 容 電 流 補 償 ： （ 如 圖 6所 示 ） 前 面 是 以 Im 30mA為 前 提 得 到 的 ， 那 么 怎 樣 使 Im30mA呢 ？ 由 于 電 網(wǎng) 對 地 電 容 越 大 （ 長 度 ） ， 人 身 觸 電 電 流越 大 。 因 此 ， 只 有 把 電 容 的 影 響 基 本 消 除 ， 前 面 的 整定 值 才 能 合 理 （ 前 面 忽 略 的 內(nèi) 容 ） 。 為 了 解 決 這 個 問題 ， 在 電 網(wǎng) 與 大 地 之 間 加 上 一 個 感 性 元 件 ， 用 它 產(chǎn) 生的 電 感 電 流 與 電 容 產(chǎn) 生 的

35、 電 容 電 流 相 抵 消 （ 因 相 位 相反 ） ， 就 能 解 決 這 個 問 題 。 優(yōu) 、 缺 點 （ 附 加 電 流 直 流 檢 測 方 式 ） ： 優(yōu) 點 ： a保 護 全 面 b觸 電 電 流 小 c整 定 簡 單 d可 靠 性 高 缺 點 ： a無 選 擇 性 b屬 靜 態(tài) 補 償 c動 作 時 間 長 50ms d無 漏 電 閉 鎖 2、 三 相 半 波 整 流 式 ： 這 種 漏 電 保 護 原 理 很 簡 單 ， 這 里 只 作 簡單 的 介 紹 。 如 圖 7所 示 ， U1 U3接 于 三 相 電網(wǎng) 構(gòu) 成 三 相 半 波 整 流 ， 其 負 載 電 阻 就 只

36、有Rlo+ r,由 于 Rlo的 電 阻 很 小 ， 所 以 回 路 的 直流 同 樣 取 決 于 r的 大 小 ， 這 表 明 這 種 方 法 的原 理 與 前 面 講 的 直 流 檢 測 式 是 完 全 一 樣 的 ，只 是 無 直 流 附 加 電 源 。 但 動 作 值 受 電 網(wǎng) 電 壓波 動 的 影 響 較 大 ， 對 整 流 管 的 反 向 電 壓 要 求較 高 ， 故 只 用 在 電 壓 低 的 地 方 ,如 127v煤 電 鉆綜 合 保 護 中 。 圖 7 變 壓 器 RCZJ （ 三 ） 選 擇 性 漏 電 保 護 裝 置 : 1、 定 義 ： 是 指 保 護 裝 置 動 作

37、 時 僅 將 發(fā) 生 漏 電 故 障線 路 的 電 源 切 斷 ， 保 障 系 統(tǒng) 其 余 部 分 正 常 工 作 。 2、 分 類 ： 縱 向 選 擇 性 ： 是 指 上 下 級 線 路 之 間 的 關(guān) 系 ， 用 動作 時 限 差 來 實 現(xiàn) 的 （ 上 長 下 短 ） 。 橫 向 選 擇 性 ： 是 指 同 一 級 線 路 之 間 的 關(guān) 系 ， 用 零序 參 數(shù) （ 零 序 電 流 、 零 序 電 壓 或 功 率 方 向 ） 的 原 理來 實 現(xiàn) 的 。 3、 選 擇 性 漏 電 保 護 原 理 ： 如 圖 8所 示 圖 8變 壓 器 RCU。 I。比較電路 六 、 接 地 與 接 零

38、 : 前 面 我 們 分 析 可 知 ， 電 網(wǎng) 對 地 如 果 有 分 布 電 容 存 在 ，人 體 觸 電 的 觸 電 電 流 遠 大 于 30mA（ 154mA） ,而 電 容 補償 也 是 有 限 的 ， 為 了 人 身 的 安 全 ， 采 用 保 護 接 地 可 進 一步 減 小 人 體 觸 電 電 流 ， 將 其 限 制 在 安 全 值 以 內(nèi) 。 (一 ) 分 類 : 在 供 電 系 統(tǒng) 中 ， 各 種 電 氣 設(shè) 備 的 接 地 按 照 其 作 用 的不 同 可 以 分 為 ： 工 作 接 地 、 保 護 接 地 、 保 護 接 零 三 大 類 。工 作 接 地 是 指 變 壓

39、 器 或 互 感 器 等 根 據(jù) 工 作 的 需 要 而 采 用的 繞 組 或 中 性 點 接 地 ； 保 護 接 地 是 指 三 相 三 線 制 的 電 網(wǎng) ，將 設(shè) 備 正 常 時 不 帶 電 的 金 屬 外 殼 與 接 地 裝 置 相 連 接 。 保護 接 零 是 指 三 相 四 線 制 電 網(wǎng) ， 將 設(shè) 備 外 殼 好 與 零 線 相 連接 。 它 們 是 防 止 人 身 觸 電 的 重 要 措 施 。 安 全 規(guī) 程 第431條 規(guī) 定 ： 36V以 上 由 于 絕 緣 損 壞 可 能 帶 有 危 險 電 壓 的電 氣 設(shè) 備 金 屬 外 殼 和 構(gòu) 架 ， 都 必 須 設(shè) 保 護

40、 接 地 。 (二 )接 地 有 關(guān) 電 壓 : 1 、 對 地 電 壓 Vtg: 如 下 圖 9所 示 ， 縱 坐 標 表 示 接 地 極 電 壓 V，橫 坐 標 表 示 離 開 接 地 極 的 距 離 。 當 電 氣 設(shè) 備 發(fā) 生單 相 碰 殼 。 實 際 上 就 是 單 相 經(jīng) Rgr接 地 的 漏 電 故障 時 ， 入 地 電 流 Igr經(jīng) 接 地 極 呈 半 球 狀 流 向 大 地深 處 ， 再 設(shè) 法 回 到 電 源 。 這 就 是 在 接 地 附 近 的 大地 表 面 和 土 壤 中 形 成 一 定 的 電 位 分 布 ， 顯 然 離 接地 極 越 近 ， 電 流 通 過 的

41、半 球 表 面 積 越 小 ， 所 以 電阻 越 大 ， 壓 降 越 大 ， 電 位 越 高 。 而 離 接 地 極 20m以 外 的 地 方 ， 由 于 半 球 面 已 經(jīng) 很 大 ， 土 壤 電 阻 近似 為 零 。 故 任 意 兩 點 間 幾 乎 沒 有 電 位 差 。 這 就 是電 氣 上 的 “ 地 ” ， 而 設(shè) 備 外 殼 等 對 “ 地 ” 的 電 位差 叫 做 對 地 電 壓 。 圖 9 電氣設(shè)備Vtg Vss Vco VspIgrRgr 2、 接 地 電 阻 Rgr: 接 地 電 阻 是 指 電 氣 設(shè) 備 接 地 部 分 （ 外 殼 ）的 對 地 電 壓 與 入 地 電

42、流 之 比 ， 即 Rgr=Utg/Igr。再 忽 略 接 地 線 電 阻 的 情 況 下 ， 它 近 似 等 于 接地 極 的 電 阻 。 該 電 阻 就 是 土 壤 在 通 入 入 地 電流 時 所 呈 現(xiàn) 的 電 阻 。 它 與 接 地 極 的 材 料 、 形狀 和 土 壤 的 電 阻 率 有 關(guān) 。 在 工 程 實 際 中 接 地極 的 接 地 電 阻 是 用 ZC-18型 接 地 電 阻 測 量 儀來 測 定 。 （ 有 一 定 的 要 求 ） 井 上 5（ 工 作 、保 護 、 防 雷 ） 、 井 下 2（ 任 何 一 點 ） 。 3、 接 觸 電 壓 Vco 接 觸 電 壓 是

43、指 人 體 觸 電 部 分 與 站 立 點 之間 的 電 位 差 Vco。 由 圖 可 見 Vco= Vtg Vsp ,可 見 離 接 地 極越 遠 觸 電 電 壓 越 高 ， 這 就 是 接 地 極 不 能 設(shè) 在離 設(shè) 備 太 遠 的 道 理 。4 、 跨 步 電 壓 Vss 跨 步 電 壓 是 指 在 入 地 電 流 的 流 動 范 圍 內(nèi) ，人 兩 腳 間 的 電 位 差 。 由 圖 可 見 Vss=V1-V2,離接 地 極 越 近 跨 步 電 壓 越 高 。 (三 )接 地 保 護 原 理 :(如 圖 10所 示 )1.無 保 護 接 地 時 ： 電 流 經(jīng) 人 體 入 地 ， 再

44、經(jīng) 其 他 兩 項 的 絕 緣 阻抗 回 到 電 源 ， 這 里 的 關(guān) 鍵 是 電 流 全 部 流 經(jīng) 人 體 。2.有 保 護 接 地 時 ： 電 流 將 通 過 人 體 電 阻 和 接 地 電 阻 所 組 成 的并 聯(lián) 支 路 入 地 ， 再 經(jīng) 過 其 他 的 兩 相 絕 緣 阻 抗 回 到 電 源 。這 就 很 大 程 度 的 減 小 了 通 過 人 身 的 電 流 。3、 要 求 ： 一 般 井 下 保 護 接 地 電 阻 小 于 2， 而 人 體 電 阻 為1000。 這 使 通 過 人 身 的 觸 電 電 流 降 為 無 保 護 接 地 的 五百 分 之 一 ， 甚 至 更 小

45、 ， 完 全 可 以 限 制 在 安 全 電 流 以 下 ，另 外 ， 當 設(shè) 備 漏 電 時 ， 其 漏 電 電 流 絕 大 部 分 經(jīng) 埋 在 地 中的 接 地 極 入 地 ， 而 使 設(shè) 備 表 面 的 電 火 花 能 量 被 限 制 到 最小 ， 有 利 于 井 下 的 安 全 。4、 不 足 ： 沒 有 斷 電 功 能 。 電 網(wǎng) 發(fā) 生 單 相 直 接 接 地 時 ， 無分 流 作 用 。 人 接 觸 單 相 電 網(wǎng) ， 無 分 流 作 用 。 所 以 漏 電保 護 和 保 護 接 地 二 者 缺 一 不 可 。 圖 10變 壓 器 RCM 機機Igr2 Im a1kI （ 四 ）

46、 保 護 接 零 ： 如 圖 11所 示 ,保 護 接 零 主 要 用 于 中 性 點 直接 接 地 的 供 電 系 統(tǒng) 中 ， 一 般 為 低 壓 三 相 四 線制 系 統(tǒng) ， 由 中 性 點 引 出 的 線 叫 零 線 ， 也 就 是第 四 根 線 。 將 電 氣 設(shè) 備 外 殼 與 零 線 連 接 后 ， 當 設(shè) 備發(fā) 生 單 相 碰 殼 故 障 時 ， 便 形 成 單 相 短 路 ， 而保 護 裝 置 很 快 動 作 ， 切 斷 電 源 ， 縮 短 故 障 存在 的 時 間 ， 減 少 觸 電 的 機 率 ， 這 就 是 保 護 接零 。 圖 11變 壓 器 RCM 機機Igr5 Im

47、 a1kIN 保 護 接 零 分 析 : 1. 無 保 護 接 零 時 （ 如 圖 11所 示 ） ， 如 果 發(fā) 生 單相 碰 殼 而 人 又 觸 及 該 設(shè) 備 外 殼 ， 則 觸 電 電 流 經(jīng) 人 體電 阻 （ 1000） 、 大 地 、 工 作 接 地 極 電 阻 （ 5） 構(gòu)成 回 路 ， 由 于 人 體 電 阻 遠 大 于 工 作 接 地 極 電 阻 ， 故接 觸 電 壓 近 似 等 于 相 電 壓 ， 對 人 是 非 常 危 險 的 。 2.有 保 護 接 零 時 ， 情 況 就 不 一 樣 了 。 它 為 電 流回 路 提 供 了 一 條 更 為 順 利 的 路 徑 ， 外

48、殼 零 線 電源 中 性 點 。 實 際 上 此 漏 電 故 障 被 變 成 了 單 相 短 路 故障 ， 過 流 保 護 會 很 快 動 作 ， 切 斷 電 源 。 又 因 為 零 線短 接 了 人 體 電 阻 和 接 地 電 阻 ， 使 接 觸 電 壓 大 大 減 小 ，對 人 相 對 安 全 。 其 作 用 如 下 ： 變 漏 電 為 單 相 短 路 ； 降 低 人 觸 電 的 機 率 。 3.有 保 護 接 零 和 保 護 接 地 共 存 ,以 免 零 線斷 開 ,形 成 無 保 護 狀 態(tài) . 當 發(fā) 生 零 線 斷 開 時 ,保 護 接 零 就 轉(zhuǎn)變 成 了 保 護 接 地 ,避

49、免 了 無 保 護 狀 態(tài) 的發(fā) 生 .4.零 線 上 不 許 加 裝 任 何 開 關(guān) 和 熔 斷 器 ,以免 人 為 斷 開 零 線 , 造 成 某 一 相 用 電 設(shè)備 的 損 壞 . 七 、 過 流 保 護 : 1、 過 流 保 護 概 論 : 實 際 電 流 超 過 容 許 工 作 電 流 時 的 故 障 叫 過 流 故 障 。 有 短 路 、 過 載 和 斷 相 三 種 類 型 ， 其 中 短 路 是 最 嚴 重 的 一 種 。 能 在 發(fā) 生 過 流 故 障 時 切 斷 電 源 的 裝 置 叫 過 流 保 護 。 2、 對 過 流 保 護 的 要 求 : （ 1） 選 擇 性 :只

50、 切 除 故 障 部 分 的 保 護 特 性 。 （ 2） 快 速 性 :從 故 障 發(fā) 生 到 完 全 斷 電 的 時 間 越 短 越 好 。 （ 3） 靈 敏 性 :對 故 障 的 反 應(yīng) 能 力 ， 越 大 動 作 越 可 靠 。 靈 敏 系 數(shù) ： （ 4） 可 靠 性 :發(fā) 生 故 障 時 不 拒 動 ， 值 班 期 間 不 誤 動 的 能 力 。 3、 對 過 流 保 護 的 規(guī) 定 : 高 、 低 壓 設(shè) 備 與 線 路 須 設(shè) 短 路 保 護 ， 并 用 最 小 兩 相 短 路 電 流 校 驗其 靈 敏 度 。 高 、 低 壓 電 機 ， 變 壓 器 高 壓 側(cè) 須 設(shè) 過 載

51、 保 護 。 低 壓 電 動 機 須 設(shè) 斷 相 保 護 。 定 期 檢 查 設(shè) 備 的 絕 緣 和 保 護 整 定 值 . 4、 過 流 保 護 的 元 件 與 原 理 : 熔 斷 器 : 串 接 于 電 路 中 ， 短 路 時 熔 斷 而 斷 電 ， 熔 斷 時 間 與通 過 電 流 的 大 小 具 有 反 時 限 性 。 過 流 繼 電 器 : (直 接 和 間 接 式 兩 種 ) 線 圈 串 接 于 電 路 中 ， 短 路 時 產(chǎn) 生 電 磁 力 使 接 點 轉(zhuǎn)換 ， 瞬 時 使 開 關(guān) 跳 閘 。 電 子 式 過 流 保 護 : 電 流 互 感 器 信 號 變 換 幅 值 鑒 別 跳 閘 。 具 有 短 路 瞬 動 ， 過 載 反 時 限 ， 斷 相 保 護 和 漏 電 閉鎖 等 功 能 。 謝 謝 大 家