电钳工课件.ppt

1,煤矿特殊工种安全技术培训,李 美 锦内蒙古煤矿安全培训中心,2,井下电钳工,3,第一讲 矿井供电系统,一、煤矿井下供电的特点及对电气设备的安全要求1.采区容易发生冒顶和片帮事故，所以电气设备和电缆很容易受到碰撞、挤压。因此，电气设备必须有坚固的外壳。2.井下含有瓦斯和煤尘，当电气设备产生电火花、电弧、局部高温时，容易引起瓦斯和煤尘的燃烧和爆炸。3.井下空气潮湿，电气设备及电缆易受潮而漏电。因此，电气设备得绝缘要求高且具有较好的防水能力。,4,第一讲 矿井供电系统,4.采区电气设备和电缆移动频繁，易受机械伤害和弯曲、折损，电气设备在使用中负荷变化大，容易出现过负荷。5.井下空间狭小，人体接触电气设备多，需防止发生触电事故。6.井下硐室和巷道温度高，电气设备散热条件差，因此要保持电气设备清洁和通风。,5,第一讲 矿井供电系统,二、矿井对供电的基本要求根据矿井供电的特点以及设备的安全要求，矿井对供电的基本要求是：安全、可靠、经济、合理。三、煤矿电能用户的分类一级负荷：要求供电绝对可靠，中断供电会造成生命危险和重大的经济损失。如：主通风机、主运输机、主排水泵、矿山医院。这样的用户要求双回路电源供电。,6,第一讲 矿井供电系统,二级负荷：中断供电造成严重的经济损失。如：采区变点所、露天矿变点所。这样的用户要有备用电源，可以不使双回路电源。三级负荷：停电对生产无直接影响，可使几个用户合用一条线路供电。对负荷的划分，目的在于选取合理的供电方式和供电的运行方式。,7,第一讲 矿井供电系统,四、矿井供电电压等级地面受电电压：110KV 66KV 35KV 10KV10KV/6KV井下高压电动机及供电电压。3300V/1140V综采工作面成套电气设备额定电压。660V/380V低压动力用电电压。127V照明、信号、电话和手持电气设备。36V 电气设备的控制回路。直流250V、550V架线式电机车。,8,第一讲 矿井供电系统,五、变压器中性点运行方式1.直接接地运行系统：,9,第一讲 矿井供电系统,井下配电变压器中性点直接接地的危害主要有三个方面：一是由于井下供电电缆的敷设受井巷条件限制，一般高度均较低，人体可以直接触摸，一旦发生人体触电时，大大增加了触电电流，对人员生命构成威胁；二是单相接地时形成单相短路，单相短路可引起供电设备及线路损坏或着火事故，同时接地点产生很大的电弧，有可能引起瓦斯煤尘爆炸；三是接地点的高电位、大地中的大电流有可能引发电雷管超前引爆。这些事故的后果都是极为严重的。,10,第一讲 矿井供电系统,2.不接地运行系统：,11,第一讲 矿井供电系统,如上图所示：ra、rb、rc分别为三相绝缘电阻，Ca、Cb、Cc为三相的对地电容。则人身的触电电流所通过的路径为：电源a相人身大地b相与c相绝缘及对地电容b相与c相电源中性点。这种方式的优点是发生单相触电时，相当于给人体串联了电阻，那么此时流经人体的电流便会很小（7mA 30mA）。煤矿安全规程明确规定：严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。,12,第一讲 矿井供电系统,3.经消弧线圈接地运行系统：这种运行方式是用消弧线圈产生的电感电流来补偿对地的电容电流，从而降低单相接地电流，也使流过人体的电流相应减少了。,13,第一讲 矿井供电系统,六、矿井供电系统由矿井地面变电所，井下中央变电所，采区变电所，工作面配电点按照一定的方式相互连接起来的一个整体，称为矿井供电系统。典型的矿井供电系统如下图所示：,14,15,16,第一讲 矿井供电系统,七、井下中央变电所供电系统井下中央变电所一般设在井底车场，是整个井下供电的中心，负责向井下各用电场所提供电力服务，如下图所示：,17,18,第一讲 矿井供电系统,八、采区变电所采区变电所是采区用电的中心，由中央变电所提供电源。采区变电所的任务：将高压变为低压，并将电压分配到本采区所有采掘工作面及其他用电设备。采区变电所应设在负荷的中心，以保证采区所有用电设备（特别是大功率采掘设备）端电压不低于额定电压的95%。采区变电所内要通风良好，硐室坚固，无淋水，易维护。,19,第一讲 矿井供电系统,1.综采工作面供电系统供电特点：用电设备多，单机容量大，工作面走向长。供电方式：采用移动变电站供电。KSGZY型移动变电站全称是：矿用三相干式组合式移动变电站移动变电站的组成：高压开关室，变压器室，低压开关室，将这些装在平板车上，在巷道的轨道上移动。移动变电站将6KV的电能降为（3300V）1140V，通过防爆真空磁力起动器和千伏级电缆把电能分配给综采工作面的电气设备，低压馈电开关对所馈出的电缆和电机进行控制和维护。,20,第一讲 矿井供电系统,防爆真空磁力启动器对所带电机和电缆进行维护和控制。几种常见的开关有：400/1140型矿用隔爆真空馈电开关。本馈电开关主要由隔爆外壳、真空断路器、控制回路电源开关、芯板组件、检查开关、故障信号指示等组成。其主要技术特征有：最大分断能力为7500，分断时间从接到漏电继电器动作信号到分断完毕不大于0.03秒，分合的额定电流为3000，机械寿命1500万次，并可外接主令开关，实现远方控制。,第一讲 矿井供电系统,保护性能特征是：过流脱扣器具过载长延时动作和短路瞬间动作两段保护特性，保护整定电流从1200到4000六个档次。开关具有欠压脱扣线圈、分励脱扣线圈及电子式过流脱扣器，其次还有漏气闭锁功能，即当开关分闸后，任一真空管漏气时，开关闭锁不能合闸。与漏电继电器配合使用，对线路实行漏电保护，从接到漏电继电器的动作信号到分断完毕，时间不大于0.03秒。,第一讲 矿井供电系统,信号指示：白色为过载信号，跳闸后燃亮；红色为短路信号，蓝色为真空开关漏气信号，在合闸前指示。另外如BQ80型真空磁力启动器（H:安全火花型） QBZ120/660(380)都是新型的矿用低压电气产品用真空接触器把电弧封闭在真空管内，具有分断能力强、燃弧时间短、触头磨损小、使用寿命长，介质绝缘强度恢复速度快，适合于频繁操作等优点，已经在煤矿中普遍使用。综采工作面机电设备布置、供电系统、移动变电站、如下图所示：,23,24,25,26,27,第一讲 矿井供电系统,2掘进工作面的供电：分两路供电，一路供掘进设备，一路供局部通风机。而且有风电闭锁和瓦斯电闭锁。由于掘进工作面是独头巷道，容易产生瓦斯集聚，而机电设备在运转过程中会产生电火花和机械火花，当瓦斯浓度达到5%16%，火花能量达到0.28J以上时，就会引起瓦斯爆炸。为了防止事故的发生，掘进工作面采用“三专、两闭锁”供电系统。,28,第一讲 矿井供电系统,三专：是指掘进工作面的局部通风机实行专用线路、专用变压器、专业开关不间断供的电方式。两闭锁：是风电闭锁和瓦斯电闭锁。其中：风电闭锁：是用两台磁力起动器进行联锁控制，其中一台接风机，另外一台接掘进用的电气设备（掘进机、刮扳机、煤电钻等），实现先通风后送电，风机停电时，掘进工作面的电源同时被切断。,29,第一讲 矿井供电系统,瓦斯电闭锁：是由瓦斯探头、监控分站、断电仪和高压开关构成。瓦斯探头测得瓦斯（CH4）含量信号送给监控分站，由监控分站分析浓度，实现报警（1%）或常开触点闭合接通断电仪电路引起馈电开关断开（1.5%）。电气闭锁：是指一个电气元件的辅助接点去控制另一电气元件的通断状态，实现相互控制，不得同时带电工作的电磁机构的互控。,30,第二讲 采区电网保护,煤矿井下供电系统的漏电保护、过流保护、保护接地统称为煤矿井下的三大保护。井下供电系统的三大保护是保证井下供电安全的可靠措施。掌握漏电保护的方式及原理，能正确整定漏电保护装置，掌握其维护及检修方法，是搞好三大保护的保证。,31,第二讲 采区电网保护,一、漏电保护1.漏电：当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时和大地形成回路，有电流流过的现象，称为漏电。2.井下常见的漏电故障分类：集中性漏电：是指漏电发生在电网的某一处或某一点，其余部分的对地绝缘水平仍保持正常。分散性漏电：是指某条电缆或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。,32,第二讲 采区电网保护,3.漏电的危害：漏电会给人身、设备以致矿井造成很大威胁，其危害主要有四个方面：(1)人接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。(2)漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。(3)漏电回路上各点存在电位差，若电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使雷管爆炸。(4)电气设备漏电时不及时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。,33,第二讲 采区电网保护,4.漏电的原因：(1)电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电。(2)运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。(3)电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。,34,第二讲 采区电网保护,(4)电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一相对外壳放电而发生接地漏电。(5)橡套电缆受车辆或其他器械的挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套破坏，芯线裸露而发生漏电。(6)铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电。,35,第二讲 采区电网保护,(7)电气设备内部遗留导电物体,某一相碰壳而发生漏电。 (8)设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电。(9)移动频繁的电气设备的电缆反复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与接地芯线接触而造成漏电。(10)操作电气设备时，弧光放电造成一相接地而漏电。(11)设备维修时，因停、送电操作错误，带电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。,36,第二讲 采区电网保护,5.漏电保护方式：漏电保护方式有漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。 漏电保护：目前使用的漏电保护装置种类很多，有电子电路的，也有单片计算机控制的。这里介绍的漏电保护，从原理上也叫附加直流电源漏电保护（也叫无选择漏电保护），如下图所示：,37,38,第二讲 采区电网保护,其工作原理是：漏电继电器用直流电进行绝缘监视，当人体触电时，绝缘电阻降低，其回路如下：电源接地极人体负荷线c相SK(三相电抗器)LK(零序电抗器)一(欧姆表)一ZJ(直流继电器) 电源，ZJ吸合一ZJ1闭合 TQ(跳闸线圈)有电触点断开 DW(馈电开关)断开切断了供电回路。如果绝缘阻值高于整定值时，直流监测电流小于ZJ的动作电流，馈电开关不会跳闸，正常供电。,39,第二讲 采区电网保护,选择性漏电保护:选择性漏电保护大多利用零序电流方向保持原理，如右图所示，,40,41,第二讲 采区电网保护,采用的主要检查元件是零序电流互感器。零序电流互感器有一个环形铁芯，其上缠有二次绕组，环形铁芯套在电缆上，穿过铁芯电缆中的三根芯线就是它的一次绕组。在线路正常工作时，电网的三相电压对称，三相负载相同，三相电流的矢量和等于零，电流互感器二次没有电流和电压，执行继电器J不动作。,42,第二讲 采区电网保护,当发生漏电故障时，三相电路不对称，必然有零序电流，这个零序电流通过电网对地绝缘电阻r和分布电容c构成通路。当发生单相漏电故障时，在零序电流互感器LLH的一次侧中流过3倍的零序电流，在二次侧产生电流，经二极管整流后，可使执行继电器J动作，带动开关跳闸。,43,第二讲 采区电网保护,同理，如下图所示，在供电系统中各支路的每相对地电容分别用C1、C2和C3表示，如果在第一支路上发生单相漏电或接地故障，第二、三支路的零序电流互感器LLH2和LLH3中的零序电流便分别由各支路自身的电容C2和C3来决定，而在LLH1中则流过第二、三支路电流之和。,44,第二讲 采区电网保护,使第一支路的零序电流互感器LLH1所流过的零序电流要大于其他两个支路。如果电网的支路数更多，则LLH1中的零序电流还要更大，因此，利用零序电流的大小不同，即可使故障支路与非故障支路区分开，达到选择性漏电保护目的。,45,46,第二讲 采区电网保护,（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，当电网对地绝缘阻值低于闭锁值时开关不能合闸，起闭锁作用。下图是磁力起动器中漏电闭锁原理图。,47,48,第二讲 采区电网保护,由上图可知，在磁力起动器尚未吸合送电时，主接触器XLC的常闭辅助触头XLC3闭合，接通以下直流绝缘检测电路：附加直流电源E的“+”端地电动机及供电线路的对地绝缘电阻r 三相线路人工星形三相硅堆GZ 常闭辅助触头XLC3 取样电位器W 直流电源E的“-”端，从而对r进行检测。,49,第二讲 采区电网保护,若此时电动机及其供电线路的绝缘水平较低，小于规定的漏电闭锁动作电阻值或已存在漏电，检测电路中将流过较大的直流电流，从取样电位器W上取得一个较大的信号电压，使后面的反相放大器输出零伏电压，导致三极管BG截止，漏电闭锁继电器BHJ断电，因而后者的常开触点不能闭合，接触器XLC的线圈控制电路不能接通，磁力起动器不能合闸送电，这就实现漏电闭锁。,50,第二讲 采区电网保护,反之，如果此时电动机及其供电线路的绝缘良好，r大于规定的漏电闭锁动作电阻值，则在检测回路中流过很小的直流电流，从取样电位器W上取得的信号电压也很低，因而反相放大器输出较高电压，促使BG导通，BGJ继电器有电，后者闭合它自身的常开触点，为接通接触器XLC的线圈电路做好了准备。,51,第二讲 采区电网保护,这时只要按压起动按钮QA，即可使磁力起动器吸合送电，电动机起动运转。但在起动器合闸送电后，主接触器XLC 的常闭辅助触头XLC3随之断开，切断漏电闭锁检测电路，漏电闭锁解除。此后，如果电动机及其供电线路在运行过程中发生漏电，则由接在电网总开关上的检漏继电器进行保护，使总开关跳闸。,52,第二讲 采区电网保护,6.漏电保护的作用：监视电网对地的绝缘电阻，以便进行预防性检 修。当有漏电发生时，漏电保护装置动作，通过馈 电开关自动切断电源防止事故的扩大。补偿人体触电和一相接地时的容性电流，降低 人体触电的危险性，减少接地触电电流的危害。,53,第二讲 采区电网保护,7.漏电保护装置的整定、维护及检修漏电保护装置的整定： 漏电继电器动作电阻值是以网路绝缘电阻为基准确的，即当低压电网绝缘水平下降到对人触电有危险时，漏电继电器应动作，并切断电源。因此，把这个对人身触电有危险的电网极限绝缘电阻值，定为漏电继电器的动作电阻值。对漏电保护和漏电闭锁装置按下表整定。,54,第二讲 采区电网保护,漏电保护装置及漏电闭锁的动作电阻整定值,55,第二讲 采区电网保护,漏电保护装置的维护及检修 值班电钳工每天应对漏电继电器的运行情况进行一次 检和试验。检查漏电继电器安装位置是否平稳可靠，周围是否清洁，有无淋水现象，局部接地极和辅助接地极安设是否良好，观察欧姆表指示数值是否正常，如果网路的绝缘水平下降到，660V低于30k，380V低于15k,127V低于10k时，则应及时地采取措施，设法提高网路的绝缘电阻值，预防跳闸。此外，每天应用试验按钮对漏电继电器进行一次跳闸试验。,56,第二讲 采区电网保护,在超级瓦斯矿井和有瓦斯突出的矿井，试验漏电继电器将造成局通停止运转，使掘进巷道与工作面瓦斯聚集，易发生危险。为此，某些矿采用了并接试验用馈电开关的办法来解决这一问题。 每月至少要对漏电继电器进行一次详细的检查和修理，除了每天检查时的内容外，还要检查各处的线头是否良好，有无破损及受潮，闭锁开关是否灵活，各处接头，触点接触是否良好，有无松动脱落或烧毁的现象。,57,第二讲 采区电网保护,继电器的动作是否灵敏可靠，整流器的直流电压是否符合要求，内部元件、熔断器熔体及指示灯有无烧毁，调节补偿电感是否达到最佳补偿效果，漏电继电器是否符合防爆性能。 漏电继电器每年应上井进行检修，除对防爆外壳修理外，其他项目应按照安装前的检验内容进行检查和试验，并更换不合格的零件；对绝缘电阻较低、耐压试验不合格的须进行烘烤处理。,58,第二讲 采区电网保护,二、过流保护1.过流：是指流过电气设备或电缆的实际电流值超过了规定的额定电流值。2.产生过流的原因、危害、及保护方式：在电气系统中产生过流的主要原因有短路、过负荷、断相。短路：是电流不经过负载，直接短接形成回路。产生短路的原因：电气设备遭受外部撞击，内部绝缘击穿，带电检修设备等，使电气设备及电缆的电气元件和芯线直接粘接而发生相间短接短路。,59,第二讲 采区电网保护,产生短路的危害：A.在极短的时间内形成很大的电流电弧，烧毁设备，引起火灾，引起煤尘、瓦斯爆炸。B.产生强大的电动力，使电气设备遭受机械破坏。C.引起电网电压的急剧下降，影响其他用户设备的正常运行。对短路的预防和保护：加强维护和检查，装设短路保护装置。短路保护常用的是熔断器（主保护）和过流继电器来进行过流保护。,60,第二讲 采区电网保护,过负荷：是指流过电气设备或电缆的实际电流超过了额定电流和允许过负荷的时间。 产生过负荷的原因及危害：A.电气设备和电缆的容量选择过小，使正常运行时的负荷电流超过了额定值。B.对生产机械设备误操作。如：刮板机机尾压煤的情况下，连续点动启动（属于重载启动），这样在启动电流的连续冲击下引起电机过热甚至烧毁电机。C.电源电压过低，电机发生机械性堵转（机械特性nM）,引起电机过热。,61,第二讲 采区电网保护,过负荷的预防及保护：正确选择电气设备及电缆，正确操作电气设备，保证供电质量。用热继电器来保护由于过负荷产生的故障。断相：就是在三相交流电路中一相供电线路中断或者在三相电动机中一相绕组断相。 产生断相的原因：A.熔断器一相熔断。B.电缆与电机开关接线端子连接不牢。C.电缆芯线一相断线。D.电机本身的定子绕组与接线端子连接不牢脱落。,62,第二讲 采区电网保护,产生断相的危害：断相发生后，其转矩变小，在负载不变的情况下，即发生过负荷，烧毁电机。 断相的预防及保护：加强维护保养检查，用过流继电器来保护。3.过流保护装置的特点：在过流保护装置中，现在用的电子元件组成的过流保护电路对所有的过流都能起到很好保护作用 。过流保护装置中的保险丝主要是用来保护短路，热继电器主要用来保护过负荷，过流继电器对断相保护好。,63,第二讲 采区电网保护,4.对过流保护装置的要求：选择性好：保证过电流保护装置动作时，只切除故障部分的电路，其它部分仍能正常工作。可靠性强：保证设备在正常工作时，过流保护不应误动作，当设备或线路发生故障时，过流保护应可靠动作。动作迅速：一旦设备或线路发生短路故障，过流保护应迅速动作，尽量减少过流故障造成设备的破坏程度。,64,第二讲 采区电网保护,5.正确选择过流保护装置:A.熔断器熔体的选择保护电缆支线时: IrIQe/1.8-2.5 Ir熔体额定电流（A）； IQe电动机额定起动电流（A）； 47Ie 1.82.5当电动机起动时，保护熔体不熔化系数。,65,第二讲 采区电网保护,保护电缆干线时 ：Ir= IQe/1.8-2.5IeIQe所保护干线中最大容量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，若其总功率大于最大容量电动机时，则为这台电动机额定起动电流之和（A）；Ie其余电动机额定电流之和（A）。,66,第二讲 采区电网保护,保护照明负荷的熔体选择： IRIeIR熔体额定电流（A）；Ie 照明负荷额定电流（A）。按以上选出的熔体，都要用其所保护范围内最小短路电流（即保护范围最远点的两相短路电流）来验算其灵敏度。,67,第二讲 采区电网保护,B.电磁式过流保护装置整定值的选择保护电缆支线时: IZIQeIZ过流继电器脱扣装置整定值（A）。保护电缆干线: IZ= IQe +KxIeKx需用系数，取0.51。,68,第二讲 采区电网保护,C.热继电器的整定计算:保护单台电动机：IZ= Ie保护多台电动机：IZ=IeD.电子过流保护器的整定计算: IZIeIZ电子保护器的电流整定值，取电动机额定电流近似值（A）；Ie电动机的额定电流（A）。,69,第二讲 采区电网保护,由以上对过流的分析，我们知道过流是危害极大的电气事故，一旦发生这样的事故，轻者使电气设备或电缆绝缘性能降低，使用寿命缩短，严重时造成漏电或使绝缘击穿，发生人身触电事故和电气火灾以及矿井火灾。所以我们一定要加强对电气系统的检查和维护保养，合理、正确装设保护装置，减少和杜绝事故发生。,70,第二讲 采区电网保护,三、保护接地漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电，应尽快切断电源，将故障存在的时间减少到最短。而保护接地的侧重点是，使发生的漏电电流限制到最小程度。二者相辅相成，缺一不可。1.电气系统接地的种类及作用：工作接地：把电网中的某一点（一般为中性点）与接地极相连。它的作用是：降低人体触电时人体电压（线电压与相电压）；迅速切断故障设备（不接时接地电流小，接地时接地电流大，保护的动作就快）。,71,第二讲 采区电网保护,保护接地：把设备的金属外壳与接地极相连。它的作用是：减少人身触电时的触电电流；防止设备漏电时产生火花而引起有害气体的燃烧或爆炸。重复接地：把零线上的一点或几点一大地作多次连接。它的作用是：降低零线的对地电压；当零线折断时，可使故障程度和范围缩小。 保护接零：把电气设备的金属外壳与零线相连。它的作用是：为了能迅速使保护器动作，切断电源，其原理是当绝缘损坏发生漏电时通过零线形成了单相短路，迫使继电器动作。,72,第二讲 采区电网保护,73,第二讲 采区电网保护,2.保护接地与保护接零的区别： 保护接地是将设备的金属外壳同接地极相连，而保护接零是将设备的金属外壳同领线相连。其主要区别有： 保护原理不同：保护接地是限制漏电后的对地电压，使之不超过安全范围。保护接零是借助零线路使漏电形成单相短路，促使保护装置动作。,74,第二讲 采区电网保护,适用范围不同：保护接地既适用与一般不接地电网又适用于采取其它保护装置的电网，而保护接零只适用于中性点直接接地的低压电网。 线路结构不同：保护接地，电网中可以无工作零线只设保护接地线，而采用保护接零，必须设工作零线利用工作零线做保护接零。,75,第二讲 采区电网保护,3.保护接地的作用原理：运行中的井下电气设备可能由于内部绝缘损坏，而使其金属外壳（如电动机、开关、变压器等）以及与电气设备所接触的其他金属物上出现危险的对地电压。人体接触后，就可能发生触电危险。这种情况下最可靠的方法就是装设保护接地。,76,第二讲 采区电网保护,保护接地：就是用导体把电气设备中所有正常不带电的外露金属部分（电动机、变压器等电器的外壳，配电装置金属构件，电缆接线盒等）和埋在地下的接地极连接起来。保护接地的作用：装设保护接地装置，将带电导体碰壳处的接地电流的大部分经接地装置流入大地。即使设备外壳与大地接触不良而产生火花，由于接地装置的分流作用，使电火花能量大大减小，从而减少了引爆瓦斯、煤尘的危险。,77,第二讲 采区电网保护,有了保护接地，就可将由于绝缘损坏而使电气设备外壳所带的对地电压降到安全数值，当人体接触这些外壳时，不致发生触电危险，从而保护人身安全。 保护接地是将设备上的故障电压限制在安全范围内的一种安全措施。保护接地原理如下图所示：,78,第二讲 采区电网保护,79,第二讲 采区电网保护,在煤矿不接地低压系统中，如上图所示没有保护接地时，当一相碰壳时，接地电流Ir通过人体入地，再经其它两相对地绝缘电阻形成回路，若忽略电网对地电容，此电流可由下式求出。 Ir=3U/3Rr+RU电网相电压（V）；Rr人体电阻（）；R电网每相对地的绝缘电阻（）。,80,第二讲 采区电网保护,经分析可见，当电网绝缘电阻较低时，则通过人身电流将达到危险值。同时，产生的漏电电流还可能引起瓦斯、煤尘燃烧或爆炸。在这种情况下，若采用如上图所示保护的措施，在电气设备绝缘损坏而使一相带相带电体碰壳时，当人接触外壳，电流将通过人身电阻与接地接装置的接地电阻并联电路入地，再通过其它两相对绝缘电阻回到电源。,81,第二讲 采区电网保护,由于接地电阻的分流作用，通过人身的电流就大大减少。通过人身的电流为： Ir=IaRd/Rr Id通过保护接地极的接地电流（A）； Rd保护接地极的接地电阻（）。,82,第二讲 采区电网保护,可见，接地电阻Rd愈小则通过人身的电流Ir也愈小，电流大部分由接地极入地。所以，只要适当控制Rd的大小，就可使通过人身的电流小到安全值以内。采用保护接地后，只要将接地电阻限制在规定范围内就可使流动人体电流不超过安全极限电流（30mA），达到预防人体触电的问题。,83,第二讲 采区电网保护,此外，装设保护接地后，当电气设备外壳带电时，接地电流也大部分经过保护接地装置而入地，只有很少一部分漏电电流经电器外壳接地，当外壳与地因接触不良而出现裸露的电火花时，电火花的能量大为减弱，减少了引起瓦斯、煤尘爆炸的可能性。,84,第二讲 采区电网保护,4.井下接地网的构成： 井下设备分散，而且供电距离又远，很难用一个集中的接地装置来满足保护接地的要求，所以在井下设主接地极（在中央变电所）沿供电线路埋设局部接地极，在井下形成一个保护接地网。井下保护接地网主要由主接地极、局部接地极，接地母线、辅助接地母线，接地导线和连接导线，接地支线等几个部分组成。,85,86,第二讲 采区电网保护,5.井下保护接地网的作用： 多个接地体并联后，总接地电阻为单个接地电阻的并联值，且小于任一个接地电阻，而通过人身的电流与保护接地电阻成正比。保护接地电阻愈小，分流作用愈大，通过人身电流愈小，这样多个接地体并联后，可使保护接地的作用更好。 同样，若局部接地极失效，附近电气设备外壳带电，由于设备外壳与接地网连接，能起到保护和用。,87,第二讲 采区电网保护,6.对保护接地的要求：36 V以上电压的电气设备与电缆的金属外皮必须要装设保护接地。接地网上任一点的接地电阻值都不超过2。移动式与手持式电气设备到局部接地极之间保护用的缆芯线和接地连接导线的电阻值不得超过1。,88,第二讲 采区电网保护,所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置，应与主接地极形成一个总接地网。 其中主接地极设在主、副水仓内，要求主接地极用截面积S0.75，厚度5的耐腐蚀的钢板制成。 对钻孔中敷设的电缆与主接地极不能连接时，应该单独形成一个接地网，接地电阻不得超过2。,89,第二讲 采区电网保护,局部接地极可设置在水沟内或就近潮湿的地方。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，并平放在水沟中。也可用钢管埋入地下（35mm 1.5m 5通孔20个 22mm 1m 2根钢管相距5m以上通孔各10个）。,90,第二讲 采区电网保护,连接主接地极的接地母线，应采用截面积不小于50m 的铜线，或截面不小于100m 的镀锌铁线，或厚度不小于4、截面积不小于100m 的扁钢。井下严禁用铝导体作接地极和接地导线。严禁串联接地。像套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼做他用。,91,第二讲 采区电网保护,设备的保护接地，由维修人员每周至少进行一次表面检查。主接地极每年要从水仓中提出来详细检查一次。接地电阻的测定，要有专人负责，每季至少检查一次。发现电气设备的保护接地装置损坏或有其他影响其保护性能的问题时，在没有修复前，禁止送电使用。,92,第二讲 采区电网保护,四、综合保护装置 1.电动机综合保护器： 电动机综合保护器,是保证电动机安全运转的多功能综合保护器。具有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护功能及远程控制功能。如：JDB120、225A型综合保护器，具有短路、过负荷、断相、漏电闭锁功能，可与矿用磁力启动器配合使用，完成对电动机的保护。,93,第二讲 采区电网保护,主要是由取样电路完成保护功能的。取样电路中，由电流互感器，信号变换电路，整定电路组成。 在主电路中的A，B，C每相加装了一个电流互感器，在二次侧输出电流信号，然后通过电阻转换成电压信号，电压信号经电路中的二极管和电容器组成的整流滤波，形成了所需要的直流信号电压，为同时反映过负荷、短路、断相三种故障信号，将直流信号电压并联输出，同时将其用6个二极管组成的或门电路进行综合。,94,第二讲 采区电网保护,这样便可根据电动机工作电路中出现的故障，实现过负荷、短路、断相的分析和判断。 为了能够对保护器的性能进行定期检查，可以利用漏电试验开关与过载试验开关进行相应的试验。试验的程序是：断开电路的隔离开关打开保护器外壳将试验开关拨到试验位置合上保护器的外壳合上隔离开关试验。 以上程序严格执行，不得违反操作规程。,95,第二讲 采区电网保护,根据电动机综合保护器在工作中出现保护性动作，可判别故障性质，判别的原则是：磁力启动器停止工作时，如果不能启动属于漏电故障。磁力启动器工作时发生跳闸，并且经一定延时后可以重新启动过载、断相故障。磁力启动器工作时跳闸后，不能再次启动短路故障。,96,第二讲 采区电网保护,2.煤电钻综合保护器： 煤电钻是采掘工作面的工具之一。由于井下工作环境恶劣，煤电钻与人接触频繁，虽然电压不高、功率不大，有127V专用电源，但因漏电、短路造成操作人员触电和引起瓦斯爆炸的事故仍时有发生。因此，煤矿安全规程规定，煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止煤电钻功能的综合保护装置。而且每班使用前，必须对煤电钻综合保护装置进行一次跳闸试验。,97,第二讲 采区电网保护,煤电钻从结构上分为两种，一种是不带主变压器，需KSG配套使用来得到127V电源；一种是自带主变压器的，实现127V直接使用。 现在常用的KSGZ4/1140煤电钻综合保护器采用了载频短路保护，对4电缆保护距离可以达到300。本装置由五大保护回路组成，即：先导回路、维持电路、漏电保护电路、载频式短路保护、执行电路组成。,98,第二讲 采区电网保护,煤电钻综合保护器的主要功能有：实现过负荷、短路保护。有检漏和远方停送电功能。提供127V电源功能。实现了煤电钻不工作时，负荷电缆不带电的功能。,99,100,第二讲 采区电网保护,煤电钻维持电路的作用： 煤电钻不工作时负荷电缆不带电功能，是由煤电钻的维持电路来完成，维持电路的工作过程是，当煤电钻正常工作时，维持电路不工作，当煤电钻停止工作时由维持电路把主电源切断，同时保持信号操作电源，为再次启动煤电钻做好准备。,101,第三讲 矿井防爆电气设备,煤矿井下防止煤尘与瓦斯爆炸的办法可以从两方面入手：一方面是限制他们在空气中的含量（加强通风）；另一方面是消除火源。 而电气设备在正常运行或故障的状态下都会出现火花、电弧、热表面等，能成为点燃煤尘与瓦斯的点火源。 因此，在井下使用防爆电气设备，对防止煤尘、瓦斯爆炸具有重要的意义。,102,第三讲 矿井防爆电气设备,一、电气设备的防爆措施：采用隔爆外壳结构：即将电气设备的带电部件放在特制的外壳内，该外壳具有将壳内电气部件产生的火花和电弧与壳外爆炸性混合物隔离开的作用，并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电气设备的火花、电弧引爆时所产生的压力，而外壳不被破坏；同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传爆，不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸（如隔爆开关）。,103,第三讲 矿井防爆电气设备,应用安全火花型：即采用本质安全电路，他是通过限制电气设备电路的各种参数（如：低电压、小电流），或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应都不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现电气防爆。常运用于低压通讯、信号、测量仪表等系统中。,104,第三讲 矿井防爆电气设备,超前切断电源法：该类电气设备的防爆原理是：当电气设备发生故障之前（如屏蔽电缆被砸压等）利用切断装置提前断开电源，从而防止点燃矿井瓦斯的危险称为超前切断（如增安型照明灯等）。,105,第三讲 矿井防爆电气设备,二、防爆电气设备的类型、性能及标志 按矿用防爆型电气设备的国家标准（GB3836-2000）设计制造的不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备，防爆总标志为Ex，用于煤矿井下的有隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、充砂型、浇封型和特殊型等。,106,第三讲 矿井防爆电气设备,1.隔爆型电气设备“d” 隔爆型电气设备具有既能承受其内部爆炸性气体混合物爆炸产生的爆炸压力，又能防止爆炸物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物的电气设备外壳，从而达到隔爆的性能要求。 隔爆型电气设备的防爆性能是靠隔爆外壳的耐爆性和不传爆性来保证的。,107,第三讲 矿井防爆电气设备,隔爆外壳的耐爆性：当外壳内的爆炸性气体混合物爆炸时，在最大爆炸压力作用下，外壳不会变形、损坏，因而爆炸产生的高温高压气体和火焰不会直接点燃壳外的爆炸性混合物。为此，隔爆外壳应有足够的机械强度，能承受壳内爆炸时产生的最大爆炸压力。,108,第三讲 矿井防爆电气设备,隔爆外壳的不传爆性：隔爆外壳的不传爆性是指当爆炸性混合物在壳内爆炸时所产生的高温气体或火焰，通过外壳各接合面的间隙喷向壳外时能得到足够的冷却，使之不会点燃壳外的爆炸性混合物。隔爆外壳的不传爆性主要是靠严格控制各接合面的间隙、长度和粗糙度来达到的。要确保隔爆外壳的不传爆性，各接合面的间隙、长度和粗糙度必须符合防爆标准的要求。,109,第三讲 矿井防爆电气设备,2.增安型电气设备“e” 他的防爆原理是，在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险温度的矿用电气设备上，采取措施提高安全程度，在设备的结构、制造工艺以及技术条件等方面采取一系列措施，以避免在正常运行或认可的过载条件下出现电弧、火花和危险温度的电气设备。它的防爆性能不如隔爆型的，在有瓦斯、煤尘爆炸的危险场所不能使用增安型电气设备，要求增安型电气设备有有效的防护外壳，绝缘强度等级要提高。防水、防外物能力要强。,110,第三讲 矿井防爆电气设备,3.本质安全型电气设备“i”本质安全型电气设备：是指电气设备全部采用本质安全电路的电气设备。所谓本质安全电路：就是在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。其防爆原理是：通过限制电路的电气参数（低电压、小电流），来限制放电能量实现防爆的。本安型电气设备一般用于控制、信号、通讯、监测仪表上，功率在250W左右。,111,第三讲 矿井防爆电气设备,4.浇封型电气设备“m”防爆原理：是将电气设备可能产生的点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温的部分封浇在浇剂中，避免了这些电气元件与爆炸性混合物的接触，从而使电气设备在正常或认可的过载和故障情况下均不能点燃爆炸性混合物。浇封的形式有整台浇封，部件浇封。如：电池，熔断器，电压互感器，电动机和变压器的绕组，电缆接头。但注意：浇封部件不能单独在爆炸性环境中使用。,112,第三讲 矿井防爆电气设备,5.充砂型电气设备“q”防爆原理是：外壳内充填石英砂粒，将设备的导电部件或带电部分埋在石英砂防爆填料层之下，使之在规定的使用条件下，壳内产生的电弧、火花、外壳或砂粒材料表面的温度均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备。6.气密型电气设备“”是将电气设备或电气部件置入经气密的外壳内。这种外壳能防止外部可燃性气体进入壳内。,113,第三讲 矿井防爆电气设备,7.正压型电气设备“p”是将电气设备置入外壳内，壳内无可燃性气体释放源；并在壳内充入不燃的保护性气体，使内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，阻止外部爆炸性混合物进入正压外壳的电气设备。8.特殊型电气设备“s”凡结构上下属于上述基本防爆类型及其类型组合的电气设备，经充分试验又证明确实具有不引爆设备周围爆炸性气体混合物的设备。,114,第三讲 矿井防爆电气设备,9.矿用一般型电气设备“KY”要求：外壳坚固，封闭，防止从外部能直接接触带电部分。防滴、防溅、防潮性好，有电缆引入装置，并能防止电缆扭转、拔脱和损伤。开关手柄与门盖有联锁。表面温度不超过85手柄等不超过60。适宜场所：井下无瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。,115,第三讲 矿井防爆电气设备,三、防爆电气设备的级别和防护等级防爆电气设备分成了两大类：类煤矿井下用 类工厂用的防护等级：是指防外物和防水的能力。防外物：是指防止外部固体进入设备内部，防止人体触及设备内的带电体或运动部分的能力。防水：是防止外部水分进入设备内部产生有害影响的防护性能。防护等级的表示方法：IP两位数字，如：IP43（表示三级防水能力，四级防外物能力）。,116,外 壳 的 防 护 等 级,117,第三讲 矿井防爆电气设备,四、矿用防爆型电气设备的通用要求使用环境温度：-2040。设备与电缆连接采用防爆接线盒，引入、引出线采用密封电缆引入装置，并具有防松动，防拔脱措施。有电气、机械闭锁，有可靠的接地、防松动装置。塑料外壳采用不燃性或难燃材料。表面绝缘电阻不大于110（9）以防静电积聚。限制使用铝合金外壳，防止其与铸铁摩擦形成危险温度。,118,第三讲 矿井防爆电气设备,五、矿用隔爆型电气设备的失爆1.失爆：是指电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性。2.隔爆电气设备常见的失爆现象：隔爆结合面的失爆：缺螺栓、弹簧垫，螺栓及弹簧垫失去作用，弹簧垫圈未压平或螺栓松动的，螺母未上满扣，螺栓或螺孔滑扣，不透螺孔连接的紧固螺栓透外壳，弹簧垫圈的规格与螺栓不相适应等均为失爆。,119,第三讲 矿井防爆电气设备,电缆的引入装置失爆：密封圈老化、破损、失去弹性或有明显的裂纹和变形；配合间隙达不到要求；单孔穿多根电缆；密封圈割开套在电缆上；铠装电缆的终端接线盒没有灌绝缘胶或没有灌到三叉以上，密封圈没有关完全套在电缆护套上的；电缆护套伸进接线室器壁长度不答合规定的（规定为5-15mm）；密封圈与电缆护套之间有其它包扎物的等都会引起失爆。,120,第三讲 矿井防爆电气设备,插接装置失爆：隔爆插销的电源侧应接插座，负荷侧接插销，如果接反则为失爆。插销或插座内胶木接线室烧坏开裂的；1140V以下的插接装置缺少防拔脱的联动装置，1140V上的插接装置没有电气联锁装置的为失爆。 外壳失爆：未经检验生产的防爆部件为失爆；外壳有裂纹、开焊、严重变形或外壳镌号码、文字，致使外壳厚度减少；防爆壳内外有严重的锈皮脱落；闭锁装置不全、变形损坏起不到机械闭锁作用；各种观察,121,第三讲 矿井防爆电气设备,透明板松动、破裂，或使用普通玻璃的为失爆；未接线的喇叭嘴无密封圈、挡板为失爆，或挡板直径与进线装置内径差大于2，厚度小于2，挡板材质低于钢垫板强度，或有缺陷均为失爆。防爆面失爆：防爆面应光洁、完整、无锈蚀、伤痕。防爆面的粗糙不得高于6.3（不低于5），对有轻微伤痕的防爆面修复时可用油石蘸机油研磨，然后涂防锈剂。不允许用砂纸、锉刀直接打磨。,122,第三讲 矿井防爆电气设备,3.隔爆电气设备失爆的原因： 定期维护检修不妥当。井下发生局部冒顶砸伤设备外壳或由于移动或搬运不当发生碰撞。装配时紧固件不能正确紧固、操作错误或造成防爆面划痕。隔爆面不做防锈处理由于潮湿生锈。作业人员对防爆知识掌握不够，或粗心大意。,123,第三讲 矿井防爆电气设备,4.隔爆电气设备失爆的危害：隔爆型电气设备失爆后，内部产生的电气火花和电弧会传到外壳，就会与井下可燃、可爆性混合气体直接接触，会引起矿井火灾，瓦斯、煤尘爆炸，造成重大恶性事故。5.隔爆电气设备失爆的防治： 加强职工理论知识的学习，增强防爆意识,严格按规程进行作业;对超期服役的设备，及时更换或技术改装;加强防爆电气的入井检查,正确搬运和装配设备,加强设备管理和维护检修,及时排除故障。,124,第四讲 矿用电缆,煤矿井下的环境要求井下供电线路必须使用电缆。井下电缆容易受潮和遭到机械损伤，发生漏电、短路的机会较多，因而电缆时井下供电安全方面的一个最薄弱环节。为了确保井下供电安全，就必须对电缆进行正确的选择、安装和使用，并精心维护保养。 本讲中主要对矿用动力电缆的结构性能、敷设、试验及故障及处理进行全面的分析，为安全供电和正确使用电缆提供必要的知识和技能。,125,第四讲 矿用电缆,一、矿用电缆的种类及结构性能1.铠装电缆：,126,第四讲 矿用电缆,铠装电缆，就是用钢丝或钢带把电缆铠装起来。最大的优点是绝缘性能高，表面抗机械损伤强，耐热和安全性能好。多用于固定设备和半固定设备的供电。缺点是，弯曲半径大，移动不方便，敷设麻烦，且电缆接头与封端要求工艺水平高。这种由浸油纸绝缘做成的相间和统包绝缘的电缆叫油浸纸绝缘电缆。这种电缆最适宜作高压电缆，钢丝铠装电缆：立井、急倾斜巷道（耐拉力强）。钢带铠装电缆：水平巷、缓倾斜巷道。,127,第四讲 矿用电缆,由于这种电缆的纸带和麻芯上都附着电缆油，在互套内可以流动。所以这种电缆敷设时受落差影响，上部绝缘受到影响，下部聚积油液加大了电缆接线盒的压力发生短路，为了克服这些缺点，专门生产了干绝缘和不滴流铠装电缆。干绝缘是预先将纸绝缘层预先滴干，不滴流是采用特殊的浸渍剂。铠装电缆的护套有铅护套与铝护套两种，用铝做护套的电缆，叫铝包电缆。煤矿安全规程规定：井下严禁使用铝包电缆。,128,第四讲 矿用电缆,2.橡套电缆：,129,第四讲 矿用电缆, 普通型橡套电缆：外套由天然橡胶制成，可以燃烧，而且在燃烧时分解的气体有助燃作用，因而在瓦斯、煤尘有爆炸危险的场所不宜使用。 阻燃橡套电缆：外护套采用了氯丁橡胶制成，氯丁胶同样可以燃烧，只是在燃烧时分解产生氯化氢气体，能将火焰包围起来，与空气隔离，火焰很快熄灭，最适宜井下使用。,130,第四讲 矿用电缆, 屏蔽橡套电缆：,131,第四讲 矿用电缆,屏蔽橡套电缆与普通电缆的差别是增加了用导电绝缘橡胶制成的屏蔽层，接地芯线不加绝缘层，直接用导电绝缘胶缠绕。芯线之间的垫层也用导电橡胶制成。这种电缆主要用在采区工作面、掘进工作面，移动频繁的电气设备上，以提高工作的安全性。当一根主芯线的绝缘破坏时，主芯线就和它的屏蔽层相连，并通过中间垫心，外皮的导电层与接地芯线相连，形成单相漏电，引起捡漏保护装置动作，切断电源。,132,第四讲 矿用电缆,屏蔽层材料：半导体，钢丝尼龙材料制成。屏蔽电缆的特点：A