井下电气设备的安全保护措施.doc

论文题 目：井下电气设备的安全保护措施单位名称： 新元公司 姓 名： 日 期：2011年10月26日 内容摘要 电气设备的安全可靠运行,直接关系着公司的安全生产。该文阐述了对机电设备使用不当和不加保护可能会产生的各种故障及预防措施,着重从三大保护即：漏电保护；过流保护；接地保护内容进行了具体的阐述,具有一定借鉴意义。 关键词：漏电保护；过流保护；保护接地；目录一、漏电保护-41、漏电故障-42、漏电对煤矿安全生产的影响-43、导致漏电的原因-4二、过流保护-61、过电流故障-62、过电流保护装置-7三、接地保护-91、保护接地的作用-92、井下保护接地系统-93、接地装置的安装、检查和测定-94、接地装置的检查-115、接地电阻的测定-12四、参考资料-12一、漏电保护1、 漏电故障 随着煤矿井下用电设备数量的增多和电压的升级，供电与用电的安全问题日益突出。其中漏电故障具有危害大、发生率高、突发性强、分布范围广、不易察觉等特点，成为影响电力系统安全运行的重要因素。漏电保护设施可以监测电力系统的运行状况，一旦漏电发生，保护设施可以有效控制故障的发展和事态的恶化。2、 漏电对煤矿安全生产的影响 1）、产生过电压或造成相间短路。当发生单相间歇性电弧接地时，由于接地电流不大，往往不能产生稳定的电弧，当电流经过零点而暂时熄弧后，在故障相的电压恢复上升到足够高的时候，电弧又立即重燃，这种间歇性电弧现象会导致电磁能量的振荡和积聚，并在健全相及系统中性点间产生弧光接地过电压，危及电网与设备的绝缘。在持续过程中，单相接地还可能发展成两相接地短路。 2）、造成人身触电。漏电故障具有隐蔽性，如果保护功能不完善，容易导致人身触电。 3）、提前引爆雷管。当漏电发生在爆破作业场所附近，且漏电电流电流足够大时，有可能提前引爆雷管，并造成严重的人员伤亡。 4）、引爆瓦斯。在660v系统中，漏电电流达到42ma时，其产生的为花的能量足以引爆超限的瓦斯。3、 导致漏电的原因 1）、电缆、电气设备自身原因。现象有：电缆在井下长期运行中，绝缘老化、受潮，导致绝缘性能下降；电动机工作时，绕组绝缘受热膨胀，停机后的绕组绝缘冷却收缩，长期使用的结果是绝缘材料出现缝隙，潮气容易侵入，导致对地绝缘电阻降低。 2)、操作、维修不当。现象有：采掘机械迁移时，对电缆防护不好，导致电缆受到挤、压等外力，影响其绝缘性能; 对检修后的电气设备送电时，由于内部残留有多余的零部件或遗留金属工具，导致带电部分和外壳之间的电气距过小，或二者直接接触;过载保护的动作值整定不适，导致过载长期存在而使绝缘受损。 3）、施工、安装不当。现象有：电缆与设备连接时，相线与地线接反；电缆冷补或热补时，操作工艺有误或使用的材质低下，影响绝缘性能；将电气设备安设在淋水或其他易使设备受潮的地方。 4）、管理不当。现象有：购入并使用质量低劣的设备、电缆，其绝缘性能往往不能满足要求；电缆长期浸泡在水中或埋压，没有及时处理。4、 零序电流漏电保护方式 零序电流保护方式可以实现对漏电故障有选择地处理，其基本原理：在变压器中性点不接地的供电系统中，正常状态下电网三相电压对称，三相对地绝缘电阻和分布电容相同，变压器中性点对地电压为零。此时，电网中没有零序电压和零序电流产生。当电网中的某条支路发生单相接地时，接地电流由接地点通过其他两相对地绝缘电阻和分布电容返回电网。此时，故障相对地电压接近为零，其他两相对地电压等于线电压。单相接地时，电网线电压仍然平衡，不影响负荷的运行。由于三相对地电压不平衡，电网中出现零序电压和零序电流，零序电流在正常支路和故障支路中同时存在。其中，正常支路上的零序电流是通过本支路对地阻抗的零序电流。故障支路上的零序电流是本支路与正常支路的零序电流之和，并且正常支路与故障支路上零序电流的方向相反，由此可判断出故障支路。在零序电流保护方式的实际运用中，综合利用了零序电压和零序电流两种采样信号，最终实现漏电故障的选择判断。 其次，在利用零序电流保护方式实施漏电保护时，没有零序电抗器，不能进行电容电流的补偿，为了提高漏电保护的安全程度，通常采用旁路接地分流技术，在人身触及电网一相的暂态过程中，检测选相电路准确选定故障相，然后驱动故障相继电器动作，使故障相迅速通过电阻r接地，起到旁路分流作用，使流经人身的电流大幅度地减小，降低触电的危险。二、过流保护1、 过电流故障 过电流故障是指实际通过电气设备或电缆的工作电流超过了额定电流值。常见的过电流故障有短路、过负荷、断相三种。1）、短路的危害与原因 在煤矿井下发生的短路故障有两相短路和三相短路。短路属于最严重的过电流故障，对故障点周围的其他设备的正常运行造成很大的影响，短路点电弧中心温度达25004000摄氏度，短时间可能会烧毁设备或电缆，引起电气火灾，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸。造成短路原因主要有： （1）绝缘击穿。由于绝缘老化、受潮或接线头工艺不符合要求等问题可能导致电缆绝缘击穿。 （2）机械损伤。如对电缆或电气设备防护不当，致使其受外力作用。 （3）误操作。如将未停电线路当成停电线路进行短路接地；对刚检修完毕的设备送电时，忘记拆除短路接地线。2）、过负荷的危害与原因 过负荷是指电气设备或电缆的实际工作电流超过了额定电流值。而且超过了允许的过负荷 时间。其原因主要有电源电压过低；机械性堵转；重载起动等3）、断相的危害及原因 断相是指三相供电线路或设备出现一相断线，设备在运行中断相后，仍会运转，但由于机械负载不变，其工作电流会比正常的工作电流大，引起过负荷。造成断相的主要原因有：熔断器一相熔断；电缆与电缆或电缆与设备没有可靠连接；电缆芯线中有一相断线2、 过电流保护装置 1）过电流保护装置的种类和作用 过电流保护装置包括短路保护、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、接地和欠压释放保护。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、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备，应具有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。井下配电网路均应装设过流、短路保护装置。 （1）熔断器 熔断器的熔体通常用低熔点的铅、锡、锌合金制成，串接在被保护的电气设备的主回路中，当电气设备发生短路时，短路电流使熔体温度急剧升高并使其熔断，从而将故障线路切除。熔断器在起动器、软起动装置、开关电器的主电路中应用普遍。 （2）电磁式过流继电器 电磁式过流继电器是一种直接动作的一次式过电流继电器，多数安设在矿用馈电开关中，作为变压器二次侧馈出线的总保护。当流过继电器线圈的电流达到或超过整定值时，继电器就会迅速动作。 （3）热继电器 热继电器在井下作为过载保护装置，对其基本要求就是要有反时限的保护特性。所谓反时限保护特性是指过载程度越重，允许过载时间越短。动作延时随过载程度的增加而减少。 （4）除了以上功能单一的保护装置外，矿井供电系统中还使用了多种功能全面的综合保护装置。如井下照明和信号装置使用了具有短路、过载和漏电保护的照明信号综合保护装置。2） 过电流保护装置的整定计算 过电流故障持续的时间及其电流的大小决定了对矿井供电系统的破坏程度，因此，必须合理整定过电流保护装置的动作值，使之在故障发生时能准确、可靠、迅速地切除故障。若保护装置动作整定不合适，不仅不能起到保护目的，而且还可能引起严重的事故。整定计算的原则是：通过正常工作电流或尖峰工作电流时，保护装置不应动作；通过最小的两相短路电流时，保护装置要可靠动作。三、接地保护1、 保护接地的作用 运行中的电气设备，其外壳对地不应出现电位。如果内部出现绝缘损坏导致一相碰壳漏电 ，会使其金属外壳出现对电压，同时与电气设备接触的其他金属物上也会出现这类情况，对周围工作人员的安全构成威胁。这种情况下，装设保护接地是一种有效的措施。保护接地就是将电气设备在正常情况下不带电的，但有可能带有危险电压（36v以上）的金属外壳、构架等与埋设在地下或水沟中的接地极连接起来，这样可以减小漏电时外壳、构架等对地的电压。在煤矿井下，保护接地通过分流作用，可以有效地降低人身触电的危险，减小漏电故障引起瓦斯爆炸的机会。2、 井下保护接地系统 单独装设的保护接地装置接地电阻大，可靠性低，没有完全降低人体触电的危险，因此，所有电气设备的保护接地装置和叫局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网，也就是井下保护接地系统。3、 接地装置的安装、检查和测定1） 接地装置的安装 主接地极的安装。主接地极应在主、副水仓中各埋设1块，采用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75，厚度不得小于5mm。考虑矿井水呈酸性，应视腐蚀情况适当地加大厚度或镀上耐酸金属。主接地极与接地导线必须焊接。 局部接地极的安装。局部接地可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于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，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部地极，可用直径不小于35mm、埋在地下部分的长度不小于1.5的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直埋入底板。其安设地点有： （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、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。2） 接地线的连接 接地母线 接地母线用来连接主接地极，应采用截面不小于50m铜线，或截面不小于100m的镀锌铁线，或厚度不小于4mm，截面不小于100m的扁钢 接地导线 连接导线电气设备的外壳与接地线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25m的铜线，或截面不小于50m的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50m的扁钢。橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地外，不得兼作他用。4、 接地装置的检查1) 安装后的检查内容如下： 检查各部分的选材是否符合规定，井下禁用铝导体作接地极、接地导线等。材质无误后，进一步检查极板面积、厚度、接地线截面是否符合要求 检查各连接处连接是符合规定的要求。采用焊接的检查焊接有无缺陷，焊接长度是否符合要求。采用螺栓连接的，检查螺栓是否经过防锈处理，连接处是否镀锌镀锡，螺栓的规格是否符合要求，是否有弹簧垫圈，螺母是否拧紧。 检查各电气设备的接地连接方法是否正确，包括固定设备、移动设备。严禁串联接地。 测量接地网总电阻是否在规定的范围内，在任意一点测得的数值反映的是接地网的接地电阻值，而不是局部值。若在某点测得值大于2欧，则需要在附近并入一接地极，使测量结果在2欧以内。2） 运行中的检查。重点是保护接地装置的连接和锈蚀情况凡有人值班的机电硐室和有专职司机的电气设备，交接班时必须由值班人员和专职司机对保护接地进行一次表面检查。其他设备的保护接地，则由维修人员每周至少进行一次表面检查。每年至少要将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出来详细检查一次，检查主接地极时，应保证有一个工作。水酸性较大的矿井，应适当增加