煤矿电气安全PPT课件

1、煤矿电气安全1煤煤 矿矿 电电 气气 安安 全全中中 国国 矿矿 业业 大大 学学二二O一一O 煤矿电气安全2主要内容主要内容 煤矿电网概述煤矿电网概述 中性点运行方式中性点运行方式 漏电保护与保护接地漏电保护与保护接地 现有规定及小型煤矿常见问题现有规定及小型煤矿常见问题 事故案例分析事故案例分析煤矿电气安全3一、煤矿供电系统一、煤矿供电系统1矿井对供电的要求矿井对供电的要求 煤矿企业为电能的重要用户。由于煤矿生产的特殊性煤矿企业为电能的重要用户。由于煤矿生产的特殊性，在供电上要求更为严格。其主要要求如下：，在供电上要求更为严格。其主要要求如下：1）供电可靠）供电可靠 2）供电安全）供电安全

2、 3）保证充足的供电量）保证充足的供电量 4）技术经济合理）技术经济合理 煤矿电气安全42矿井电压等级矿井电压等级电压等级电压等级用途用途交交流流电电36V36V127V127V220V220V380V380V660V660V1140V1140V3 3、6 6、10kV10kV3535、60kV60kV110110、220220、330kV330kV以上以上矿用低压隔爆磁力起动器的控制矿用低压隔爆磁力起动器的控制回路及信号回路回路及信号回路井下照明、信号、煤电钻井下照明、信号、煤电钻地面照明、低压动力地面照明、低压动力地面或井下低压动力地面或井下低压动力井下低压动力井下低压动力采区大型采煤机组

3、等采区大型采煤机组等大型机械的电动机或输电大型机械的电动机或输电高压输电高压输电超高压输电超高压输电直直流流电电110110、220220、440V440V250250、550V550V4040、8080、110110、120V120V2.52.5、4V4V一般动力一般动力架线式电机车架线式电机车蓄电池电机车蓄电池电机车矿灯矿灯煤矿电气安全53 3 矿井供电系统的结构矿井供电系统的结构v矿井供电方式的决定因素矿井供电方式的决定因素矿区范围矿区范围采用机械化方式采用机械化方式矿层结构矿层结构采煤方法采煤方法矿层埋藏深浅矿层埋藏深浅井下涌水量大小井下涌水量大小v典型供电方式：典型供电方式：深井、浅

4、井、平硐深井、浅井、平硐三种三种煤矿电气安全6电力网电力网深井供电深井供电煤矿电气安全7中央变电所中央变电所煤矿电气安全84 4 矿井变电所及工作面配电点矿井变电所及工作面配电点 v地面变电所地面变电所v井下中央变电所井下中央变电所 v采区变电所采区变电所v工作面配电点工作面配电点 煤矿电气安全9某矿地面供电系统（部分）煤矿电气安全10某矿井下供电系统（部分）煤矿电气安全11v供电可靠性要求高供电可靠性要求高 井下人员井下人员 瓦斯瓦斯 涌水涌水 生产生产 损失惨重，教训深刻损失惨重，教训深刻 v同一电压等级的供电级数多同一电压等级的供电级数多 地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、移动变电

5、地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、移动变电站站v负荷集中负荷集中 大功率设备多大功率设备多 大功率设备多且相对集中，负荷变化对供电系统影响大大功率设备多且相对集中，负荷变化对供电系统影响大v运行环境恶劣运行环境恶劣 事故频繁事故频繁 环境潮湿，粉尘多，移动型设备多，挤压碰撞多环境潮湿，粉尘多，移动型设备多，挤压碰撞多v电缆供电为主电缆供电为主 高压电缆一般有几十公里，单相接地电流大，易拉起电高压电缆一般有几十公里，单相接地电流大，易拉起电弧，不易自恢复弧，不易自恢复v新型电力电子设备逐渐增多新型电力电子设备逐渐增多 谐波含量超标谐波含量超标 自然功率因数低自然功率因数低v供电设备技术水平

6、参差不齐供电设备技术水平参差不齐 设备多且难以统一，配合复杂，管理维护困难设备多且难以统一，配合复杂，管理维护困难5 矿矿 井井 供供 电电 的的 特特 点点 煤矿电气安全12v中性点的运行方式指的是中性点与大中性点的运行方式指的是中性点与大地之间的连接关系。地之间的连接关系。v中性点运行方式的选择主要取决于单中性点运行方式的选择主要取决于单相接地时电气设备的绝缘要求及供电相接地时电气设备的绝缘要求及供电可靠性。可靠性。v中性点运行方式的不同，直接影响到中性点运行方式的不同，直接影响到安全和经济问题，需要进行综合比较安全和经济问题，需要进行综合比较分析。分析。中性点运行方式中性点运行方式煤矿电

7、气安全131 中性点运行方式的种类 大接地电流系统大接地电流系统 1）直接接地，又称为有效接地）直接接地，又称为有效接地 2）经低阻接地）经低阻接地 小接地电流系统小接地电流系统 1）不接地，又称为中性点绝缘）不接地，又称为中性点绝缘 2）经消弧线圈接地）经消弧线圈接地 3）经高阻接地）经高阻接地煤矿电气安全14中性点运行方式的种类中性点运行方式的种类煤矿电气安全15关于煤矿电网中性点运行方式的规定关于煤矿电网中性点运行方式的规定煤矿安全规程煤矿安全规程第第443条规定：条规定： 严禁严禁井下配电变压器中性点直接接地井下配电变压器中性点直接接地。严禁严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电由地面

8、中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。机直接向井下供电。 我国、苏联、西德等国井下采用中性我国、苏联、西德等国井下采用中性点不接地系统；其它国家，如英国采用中性点点不接地系统；其它国家，如英国采用中性点经高电阻接地的系统或其它类型的接地系统。经高电阻接地的系统或其它类型的接地系统。 煤矿电气安全162 中性点不接地方式中性点不接地方式v 主要特点主要特点：单相接地电流小：单相接地电流小v 适用范围适用范围：3-10kV电网。因为在这类电网中，电网。因为在这类电网中，发生单相接地故障的比例很大。采用中性点发生单相接地故障的比例很大。采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流，从而减不接地方

9、式可以减少单相接地电流，从而减轻其危害。轻其危害。v 分分 析析：单相接地电流，单相接地时的各：单相接地电流，单相接地时的各相对地电压相对地电压煤矿电气安全17中性点不接地方式-正常运行v三相对称，没有电三相对称，没有电流在地中流过。流在地中流过。v中性点对地电位为中性点对地电位为0v各相对地电压等于各相对地电压等于相电压。相电压。v其中其中C为电网对地电为电网对地电容（高压电网忽略容（高压电网忽略电网对地绝缘电阻电网对地绝缘电阻R）煤矿电气安全18中性点不接地方式单相接地v当发生金属性接地时，接地当发生金属性接地时，接地故障相对地电压为零。故障相对地电压为零。v中性点对地的电压上升到相中性点

10、对地的电压上升到相电压，且与接地相的电源电电压，且与接地相的电源电压相位相反。压相位相反。v非故障相对地电压由相电压非故障相对地电压由相电压升高为线电压。升高为线电压。v三相的线电压仍保持对称且三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户接于大小不变，对电力用户接于线电压的设备的工作并无影线电压的设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供响，无须立即中断对用户供电。电。v单相接地电流，等于正常运单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。倍，为容性电流。煤矿电气安全19单相接地故障对电网的影响n 单相接地时，由于线电压保持不变，使负荷电流不单相接地时，

11、由于线电压保持不变，使负荷电流不变，电力用户能继续工作，提高了供电可靠性。变，电力用户能继续工作，提高了供电可靠性。n 由于接地点的电弧或者由此产生的过电压可能引起由于接地点的电弧或者由此产生的过电压可能引起故障扩大，发展成为多相接地故障。故障扩大，发展成为多相接地故障。n 非故障相电压升高到线电压，所以在这种系统中，非故障相电压升高到线电压，所以在这种系统中，电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计，从而相应地增加了投资。设计，从而相应地增加了投资。n 在中性点不接地系统中，应装设交流绝缘监察装置，在中性点不接地系统中，应装设交流绝缘监察装

12、置，当发生单相接地故障时，立即发出信号。规程规定：当发生单相接地故障时，立即发出信号。规程规定：系统发生单相接地时，继续运行的时间不得超过系统发生单相接地时，继续运行的时间不得超过2h，并要加强监视。并要加强监视。煤矿电气安全201、问题的提出、问题的提出v煤矿安全规程煤矿安全规程第第457条规定：条规定： 地面变电所和井下中央变电所的地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接有选择性的单相接地保护装置地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地有选择性的动作于跳闸的单相接地保

13、护装置保护装置。 井下井下低压馈电线低压馈电线必须装设必须装设检漏保护检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。切断漏电的馈电线路。漏电保护漏电保护煤矿电气安全21 我国井下普遍使用变压器中性点绝缘的低压供我国井下普遍使用变压器中性点绝缘的低压供电系统电系统，漏电故障定义为：，漏电故障定义为：在中性点绝缘的低在中性点绝缘的低压供电系统中发生单相接地（包括直接接地和压供电系统中发生单相接地（包括直接接地和经过过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝经过过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到一定危险值的电气故障为漏电故缘阻抗下降到

14、一定危险值的电气故障为漏电故障，简称漏电障，简称漏电。 人身触电人身触电属于其中的单相经过过渡电阻接地的属于其中的单相经过过渡电阻接地的漏电故障漏电故障。2 漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念煤矿电气安全22 2 漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念 单相漏电电流回路示意图。单相漏电电流回路示意图。煤矿电气安全233. 产生漏电的原因产生漏电的原因1）电缆或电气设备本身的原因）电缆或电气设备本身的原因2）因施工安装不当引起漏电）因施工安装不当引起漏电3）因管理不严引起漏电）因管理不严引起漏电4）因维修操作不当引起漏电）因维修操作不当引起漏电5）因意外事故造成漏电）因意外事故造成漏电煤矿电气安

15、全244. 漏电的危害漏电的危害1）人身触电）人身触电2）引起沼气、煤尘爆炸）引起沼气、煤尘爆炸3）使电雷管无准备引爆）使电雷管无准备引爆4）烧损电气设备，引起火灾）烧损电气设备，引起火灾5）引起短路事故）引起短路事故6）严重影响生产）严重影响生产7）造成经济损失）造成经济损失煤矿电气安全25二、井下低压电网人身触电电流二、井下低压电网人身触电电流 下图为中性点绝缘的井下低压供电单元原理图。下图为中性点绝缘的井下低压供电单元原理图。T为为动力变压器，动力变压器，Rma为人体电阻，为人体电阻，r=r1=r2=r3为各相对地为各相对地绝缘电阻，绝缘电阻，rRma，C=C1=C2=C3为各相对地电容

16、，为各相对地电容，C约为约为01uF。T煤矿电气安全26 对人身触电对人身触电情况，外电路的阻抗即情况，外电路的阻抗即为人身电阻。为人身电阻。 则电网发生人身单则电网发生人身单相触电等效电路如右图：相触电等效电路如右图：Rma3Cr/3MNImaVl1等效电路等效电路煤矿电气安全27例：设电网每相对地电容例：设电网每相对地电容C0.5uF，每相对地电阻为，每相对地电阻为r=35k,电网电压电网电压V660V，求人身单相触电电流。人，求人身单相触电电流。人体电阻取体电阻取1k 。解：根据公式有：解：根据公式有：mAmAmaI30154)35000)105 . 0(3141 (10009)1000

17、635000(35000110003/66022622 可见，即使对中性点绝缘的低压供电系可见，即使对中性点绝缘的低压供电系统，人身单相触电电流也是非常危险的。统，人身单相触电电流也是非常危险的。煤矿电气安全28 那么，通过提高电网对地绝缘水平，是那么，通过提高电网对地绝缘水平，是否就可以降低人身触电电流呢？否就可以降低人身触电电流呢？ 令令则有：则有：r结论：单纯通过提高对地绝缘水平，不一结论：单纯通过提高对地绝缘水平，不一定能降低人身触电电流，有时可能相反。定能降低人身触电电流，有时可能相反。.11222622623Im11 933 314 0.5 10(660/3)Im1 9 10003

18、14(0.5 10 )162154llCVVI maaRmaCRmajCamAmA 煤矿电气安全29 如果通过改变电网对地电容，对人身触如果通过改变电网对地电容，对人身触电电流有何影响？电电流有何影响？令公式中令公式中C=0，则有：，则有：mArRmaVlmaI303/3500010003/6603/1 结论：通过减小电网对地电容，即减小结论：通过减小电网对地电容，即减小电网容性电流，对降低人身触电电流是有电网容性电流，对降低人身触电电流是有效的办法。效的办法。煤矿电气安全30人身触电电流值随绝缘电阻和电容的变化规律人身触电电流值随绝缘电阻和电容的变化规律1uf1uf0.5uf0.5uf0.4

19、uf0.4uf0.3uf0.3uf0.2uf0.2uf0.1uf0.1ufR(k)Ir(mA)Ir(mA)煤矿电气安全31三、预防漏电、触电的措施三、预防漏电、触电的措施 加强井下电气设备的管理和维护，定期对电气设备进行检查加强井下电气设备的管理和维护，定期对电气设备进行检查和试验，性能指标达不到要求的，应立即更换；和试验，性能指标达不到要求的，应立即更换； 将带电导体、电气元件和电缆接头，都封闭在坚固的外壳内，将带电导体、电气元件和电缆接头，都封闭在坚固的外壳内，在设备外壳与盖子间设置可靠的机械闭锁，强制断电源后开在设备外壳与盖子间设置可靠的机械闭锁，强制断电源后开盖。盖。 对不能封闭的带电

20、裸导体，如机车架空线，应将其安装在一对不能封闭的带电裸导体，如机车架空线，应将其安装在一定的高度，防止人身触电。定的高度，防止人身触电。 加强手持式电动工具的把手绝缘加强手持式电动工具的把手绝缘 对人员接触机会较多的电气设备采用较低的电压如手电钻、对人员接触机会较多的电气设备采用较低的电压如手电钻、照明设备采用照明设备采用127V电压，控制电压在电压，控制电压在1242V以内。以内。 井下配电变压器中性点绝缘运行，严禁直接接地井下配电变压器中性点绝缘运行，严禁直接接地煤矿电气安全32漏电保护漏电保护 漏电保护的漏电保护的目的目的是通过切断电源的操作来防止是通过切断电源的操作来防止人身触电伤亡和

21、漏电电流引爆沼气煤尘。人身触电伤亡和漏电电流引爆沼气煤尘。 对漏电保护的要求：对漏电保护的要求： 全面、安全、可靠、灵敏、有选择性全面、安全、可靠、灵敏、有选择性 保护方式有：保护方式有： 附加直流电源检测式漏电保护附加直流电源检测式漏电保护 利用三个整流管的漏电保护利用三个整流管的漏电保护 零序电压式漏电保护零序电压式漏电保护 零序电流式漏电保护零序电流式漏电保护 零序功率方向式漏电保护零序功率方向式漏电保护 旁路接地式漏电保护旁路接地式漏电保护煤矿电气安全33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1）保护原理：电网发生漏电故障，最容易检测）保护原理：电网发生漏电故障，最容易检

22、测到电网各相对地绝缘电阻的下降。通过在电到电网各相对地绝缘电阻的下降。通过在电网上附加一直流电源的方式，检测电网对地网上附加一直流电源的方式，检测电网对地的绝缘阻抗，判断是否发生漏电故障。的绝缘阻抗，判断是否发生漏电故障。 煤矿电气安全34CCBAN1L2LkKDC3r3C2r2C1r1-+TI1 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煤矿电气安全35直流继电器动作值的确定直流继电器动作值的确定。 井下井下660V低压电网的单相、两相、三相低压电网的单相、两相、三相漏电的动作电阻值应为漏电的动作电阻值应为1：2：3关系，关系， 即即11.7：23.4：35 k的关系的关系。1、附

23、加直流电源检测漏电保护、附加直流电源检测漏电保护煤矿电气安全36附加直流电源检测式漏电保护的优点附加直流电源检测式漏电保护的优点附加直流电源检测式漏电保护的附加直流电源检测式漏电保护的优点优点：（1）保护全面，保护动作无死区；）保护全面，保护动作无死区；（2）对整个供电单元具有电容电流补偿，漏电电流和人身）对整个供电单元具有电容电流补偿，漏电电流和人身触电电流较小；触电电流较小；（3）动作值整定简单，数值固定；）动作值整定简单，数值固定；（4）这种保护装置与井下供电单元的各分组馈电开关、磁）这种保护装置与井下供电单元的各分组馈电开关、磁力启动器中的漏电闭锁单元结合，可以构成一个简单易行、力启动

24、器中的漏电闭锁单元结合，可以构成一个简单易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏电保护系统；可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏电保护系统；煤矿电气安全37缺点缺点（1）保护无选择性）保护无选择性，即在供电单元的任何处发生，即在供电单元的任何处发生漏电故障，都将引起总开关跳闸，停电范围大。漏电故障，都将引起总开关跳闸，停电范围大。（2）电容电流的补偿是静态补偿）电容电流的补偿是静态补偿，电感电抗值调，电感电抗值调整好后不能随电网对地电容的大小变化而自动调整好后不能随电网对地电容的大小变化而自动调节，无法保持在最佳补偿状态。节，无法保持在最佳补偿状态。（3）保护装置的动作时间较长）保护

25、装置的动作时间较长。煤矿电气安全382. 利用三个整流管的漏电保护利用三个整流管的漏电保护 利用三个整流管构成的漏电保护原理图如图：利用三个整流管构成的漏电保护原理图如图：煤矿电气安全392. 利用三个整流管的漏电保护利用三个整流管的漏电保护特点及应用：特点及应用： 结构简单，不需要另设直流电源，即结构简单，不需要另设直流电源，即可获得直流检测式漏电保护所具有的保护特性。可获得直流检测式漏电保护所具有的保护特性。另外具有较高的直流电压，所以能够较真实反应另外具有较高的直流电压，所以能够较真实反应电网的绝缘水平。电网的绝缘水平。缺点缺点：动作值受电源电压波动的影响较大和对整：动作值受电源电压波动

26、的影响较大和对整流管的反向电压要求较高，因此只适合在较低电流管的反向电压要求较高，因此只适合在较低电压等级电网使用，如压等级电网使用，如127V煤电钻综合保护中采用。煤电钻综合保护中采用。煤矿电气安全403. 零序电压式漏电保护零序电压式漏电保护 利用漏电时零序电压的大小，来反应电网对地利用漏电时零序电压的大小，来反应电网对地的绝缘程度，当零序电压达到一定程度时即认的绝缘程度，当零序电压达到一定程度时即认为发生漏电，使馈电开关跳闸。为发生漏电，使馈电开关跳闸。 缺点缺点：动作电阻值不固定、无选择性、不能保：动作电阻值不固定、无选择性、不能保护对称性漏电故障、只能在变压器中性点非直护对称性漏电故

27、障、只能在变压器中性点非直接接地系统中，一般应用在接接地系统中，一般应用在6kV及以上电压电及以上电压电网绝缘监视保护中。网绝缘监视保护中。煤矿电气安全414. 零序电流式漏电保护零序电流式漏电保护 在电网中发生非对称性漏电故障时，如果存在零序在电网中发生非对称性漏电故障时，如果存在零序回路，则在回路中出现零序电流。通过零序电流互回路，则在回路中出现零序电流。通过零序电流互感器检测出该零序电流的大小，在超过整定值时使感器检测出该零序电流的大小，在超过整定值时使继电器动作，切断故障线路电源。继电器动作，切断故障线路电源。 利用各支路零序电流的方向的不同，可实现放射式利用各支路零序电流的方向的不同

28、，可实现放射式电网的电网的横向选择性漏电保护横向选择性漏电保护。既可在中性点不接地。既可在中性点不接地系统中应用，中性点接地系统中也可应用。系统中应用，中性点接地系统中也可应用。 缺点：动作电阻值不固定、不能保护对称性故障、缺点：动作电阻值不固定、不能保护对称性故障、不能补偿电容电流。不能补偿电容电流。煤矿电气安全425. 零序功率方向式漏电保护零序功率方向式漏电保护 利用零序电流或零序电压的幅值大小来判断供电利用零序电流或零序电压的幅值大小来判断供电系统是否发生漏电，同时利用各支路的零序电流系统是否发生漏电，同时利用各支路的零序电流与零序电压的相位关系判断故障支路，然后切除与零序电压的相位关

29、系判断故障支路，然后切除故障支路，实现有选择性切除故障的保护方式。故障支路，实现有选择性切除故障的保护方式。 优点：有较强的横向选择性，当支路发生漏电时，优点：有较强的横向选择性，当支路发生漏电时，停电范围很小。停电范围很小。 缺点：与零序电流方向保护类似。缺点：与零序电流方向保护类似。煤矿电气安全436. 旁路接地式漏电保护旁路接地式漏电保护 保护原理如图：保护原理如图：检测选相器2KD3KD1KDTL3L2L1煤矿电气安全446. 旁路接地式漏电保护旁路接地式漏电保护 优点：安全性较高，对矿井的安全生产和人身安全优点：安全性较高，对矿井的安全生产和人身安全有较好的保障。有较好的保障。 缺点

30、：保护范围只能对单相漏电或触电，且电路复缺点：保护范围只能对单相漏电或触电，且电路复杂，对装置本身可靠性要求高。为了避免两相或三杂，对装置本身可靠性要求高。为了避免两相或三相误接地，电路中还必须设置电气闭锁。相误接地，电路中还必须设置电气闭锁。检测选相器2KD3KD1KDTL3L2L1煤矿电气安全45六种漏电保护的特点比较六种漏电保护的特点比较保护方式保护方式全面性全面性选择性选择性动作值动作值 应用应用附加直流附加直流电源检测电源检测（供电单元（供电单元内任意地点、内任意地点、任意类型的漏任意类型的漏电故障）电故障）固定固定低压供电单元保低压供电单元保护总后备护总后备用三个整用三个整流管检测

31、流管检测固定固定127V煤电钻综合煤电钻综合保护器采用保护器采用零序电压零序电压（只能检测（只能检测非对称性漏电非对称性漏电 故障，不能故障，不能检测三相对称检测三相对称性漏电故障）性漏电故障）不固定不固定 6kV中性点不直中性点不直接接地系统接接地系统零序电流零序电流/零序功率零序功率方向方向（横向（横向选择性）选择性）中性点接地中性点接地/不不接地接地/不直接接不直接接地系统地系统旁路接地旁路接地（只能检测（只能检测单相漏电故障）单相漏电故障）（可检（可检测故障相）测故障相）不固定不固定 低压供电单元漏低压供电单元漏电保护系统电保护系统煤矿电气安全46井下低压漏电保护系统方案井下低压漏电保

32、护系统方案旁旁直直零式选择性漏电保护系统零式选择性漏电保护系统 共设置了五种保护单元或插件：共设置了五种保护单元或插件： 1）附加三相接地电容器组附加三相接地电容器组(C)，用来消，用来消除方向型保护动作死区，装设在总开关的负荷侧，除方向型保护动作死区，装设在总开关的负荷侧，其星形点连在接地网。其星形点连在接地网。 2）旁路接地式漏电继电器旁路接地式漏电继电器(PL)一台，设一台，设置在总开关处。采用旁路接地，保护系统的安全置在总开关处。采用旁路接地，保护系统的安全性能大大提高，使得靠延时的纵向选择性得以实性能大大提高，使得靠延时的纵向选择性得以实现。现。煤矿电气安全471 旁旁直直零式选择性

33、漏电保护系统零式选择性漏电保护系统 3）直流检测式漏电保护器插件直流检测式漏电保护器插件(JY)一块，装一块，装设于总开关内，主要用来弥补方向型漏电保护的动设于总开关内，主要用来弥补方向型漏电保护的动作死区（对称性故障），并作为整个漏电保护的总作死区（对称性故障），并作为整个漏电保护的总后备。后备。 4）零序功率方向式漏电保护插件零序功率方向式漏电保护插件(UI)若干，若干，在除总开关以外的所有馈电开关和磁力启动器中各在除总开关以外的所有馈电开关和磁力启动器中各装设一块，主要完成横向选择性漏电保护。装设一块，主要完成横向选择性漏电保护。 5）直流检测式漏电闭锁插件直流检测式漏电闭锁插件(JB)

34、若干，装若干，装设地点同方向型插件，也可与方向型插件合一。设地点同方向型插件，也可与方向型插件合一。 根据纵向选择性的要求，纵向各自的跳根据纵向选择性的要求，纵向各自的跳闸时间应在延时上有一定的差别。闸时间应在延时上有一定的差别。煤矿电气安全482. 选择性自动复电漏电保护系统选择性自动复电漏电保护系统 所谓自动复电，即地面自动重合闸技术在井下所谓自动复电，即地面自动重合闸技术在井下的运用。具有自动复电功能的保护系统，可以的运用。具有自动复电功能的保护系统，可以减少故障停电时间，提高电网的供电可靠性，减少故障停电时间，提高电网的供电可靠性，并具有选择性。但是设计必须满足并具有选择性。但是设计必

35、须满足煤矿安全煤矿安全规程规程第第424条的规定，即在低压馈电线上应条的规定，即在低压馈电线上应有可靠的漏电、短路检测闭锁装置。有可靠的漏电、短路检测闭锁装置。煤矿电气安全49 系统由带重合闸的馈电开关（总开关采用真空系统由带重合闸的馈电开关（总开关采用真空型）、磁力启动器与直流检测式漏电保护、闭型）、磁力启动器与直流检测式漏电保护、闭锁、延时插件等构成。锁、延时插件等构成。 保护原理：在该供电单元中任何地方发生任何保护原理：在该供电单元中任何地方发生任何性质的漏电故障或人身触电时，设在总开关处性质的漏电故障或人身触电时，设在总开关处的直流检测式漏电保护插件动作，使总开关跳的直流检测式漏电保护

36、插件动作，使总开关跳闸断电，单元内所有开关启动器均失压脱扣断闸断电，单元内所有开关启动器均失压脱扣断电；约经过电；约经过0.5s的延时，各处漏电闭锁电路投的延时，各处漏电闭锁电路投入运行，选择性寻找故障支路，并将故障支路入运行，选择性寻找故障支路，并将故障支路的开关或启动器闭锁；而后经过的开关或启动器闭锁；而后经过12s，从总，从总开关开始逐级自动恢复正常部分的供电。开关开始逐级自动恢复正常部分的供电。2. 选择性自动复电漏电保护系统选择性自动复电漏电保护系统煤矿电气安全50保护接地保护接地 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，一旦是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电或人身

37、触电，应尽快切断电源，将故障存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。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重人身触电电流的大小，最大限度的降低故障的严重程度。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，对井下电网的安全运行有重要作用。下电网的安全运行有重要作用。煤矿电气安全51一、保护接地及其作用原理一、保护接地及其作用原理 保护接地保护接地就是用导体把电气设备

38、中所有正常不就是用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的外露金属部分带电、当绝缘损坏时可能带电的外露金属部分（电动机、变压器、电器、测量仪表的金属外（电动机、变压器、电器、测量仪表的金属外壳、配电装置的金属构件、电缆终端盒与金属壳、配电装置的金属构件、电缆终端盒与金属外壳等），和埋在地下的接地极连接起来。是外壳等），和埋在地下的接地极连接起来。是预防人身触电的一项极其重要的措施。预防人身触电的一项极其重要的措施。煤矿电气安全52一、保护接地及其作用原理一、保护接地及其作用原理 没有装保护接地时的情况。没有装保护接地时的情况。当电气设备内部绝缘损坏当电气设备内部绝缘损坏而使一相带

39、电体碰壳时，而使一相带电体碰壳时，若人接触此外壳，则电流若人接触此外壳，则电流经过人体入地，在经过其经过人体入地，在经过其它两相对地绝缘阻抗回到它两相对地绝缘阻抗回到电源。当电网对地绝缘阻电源。当电网对地绝缘阻抗较低时，则通过人身的抗较低时，则通过人身的电流将远超过安全值（见电流将远超过安全值（见前面的计算）。同时，碰前面的计算）。同时，碰壳处出现的漏电电流还可壳处出现的漏电电流还可能引起沼气煤尘爆炸。能引起沼气煤尘爆炸。煤矿电气安全53一、保护接地及其作用原理一、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。这时，当电气设备内这时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相部绝缘损坏而使

40、一相带电体碰壳时，若人带电体碰壳时，若人接触外壳，电流将通接触外壳，电流将通过人体电阻与接地装过人体电阻与接地装置的接地电阻所构成置的接地电阻所构成的并联支路入地，在的并联支路入地，在通过其它两相对地绝通过其它两相对地绝缘阻抗回到电源。由缘阻抗回到电源。由于接地装置的分流作于接地装置的分流作用，通过人身的电流用，通过人身的电流便大大减少。便大大减少。 煤矿电气安全54一、保护接地及其作用原理一、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有如下关通过人身的电流与通过接地的电流有如下关系：系： 式中式中Rgr 接地极的接地电阻，对于井下，接地极的接地电阻，对于井下，Rgr=2； Igr流

41、过接地极的电流，流过接地极的电流，A。gImImIrRmaRgraIgraRgrRma煤矿电气安全55一、保护接地及其作用原理一、保护接地及其作用原理 对于中性点绝缘的对于中性点绝缘的660V660V低压电网，单相低压电网，单相接地电流不大于接地电流不大于1A1A。 据公式可得据公式可得 Ima=21000mA/1000=2mA30mA 可见，可见，保护接地对人身触电安全是非常保护接地对人身触电安全是非常重要的重要的。另外，接地电阻。另外，接地电阻RgrRgr越小，则流越小，则流经人体的电流经人体的电流Ima就越小，电流大部分由就越小，电流大部分由接地极入地。接地极入地。煤矿电气安全56 将接

42、地电阻的数值控制在规程规定的范将接地电阻的数值控制在规程规定的范围以内，就可以使通过人身的电流降到围以内，就可以使通过人身的电流降到反应电流以内，确保人身安全。反应电流以内，确保人身安全。 由于装设了保护接地装置，碰壳处的漏由于装设了保护接地装置，碰壳处的漏电电流大部分将经接地极入地。即使设电电流大部分将经接地极入地。即使设备外壳与大地接触不良而产生火花，但备外壳与大地接触不良而产生火花，但由于接地装置的分流作用，使电火花能由于接地装置的分流作用，使电火花能量大大减小，从而避免引爆瓦斯、煤尘量大大减小，从而避免引爆瓦斯、煤尘的危险。的危险。一、保护接地及其作用原理一、保护接地及其作用原理煤矿电

43、气安全57二、井下保护接地系统二、井下保护接地系统 （1） 井下各种电气设备装设了单独的保护接地装置，并井下各种电气设备装设了单独的保护接地装置，并不能完全消除触电的危险。不能完全消除触电的危险。 如图所示的系统中，电动机如图所示的系统中，电动机M1M1和和M2M2均装设了单独的均装设了单独的保护接地装置。保护接地装置。 L3L2L1TM1M2煤矿电气安全58 当电动机当电动机M1M1发生单相碰壳（如发生单相碰壳（如L3L3相），则其外壳带相），则其外壳带电；如电网没有绝缘监视或绝缘监视失灵，这一接电；如电网没有绝缘监视或绝缘监视失灵，这一接地故障将长期存在。此时假设电动机地故障将长期存在。此

44、时假设电动机M2M2的另一相的另一相（如（如L1L1相）绝缘击穿碰壳，这时电网就发生了两相相）绝缘击穿碰壳，这时电网就发生了两相对地短路，短路电流如图所示。对地短路，短路电流如图所示。L3L2L1TIs(2)Is(2)M1M2煤矿电气安全59如果这一短路电流不足以使过流保护装置动作，这如果这一短路电流不足以使过流保护装置动作，这一故障将长期存在下去，这时电气设备外壳将带有一故障将长期存在下去，这时电气设备外壳将带有危险的电压。危险的电压。 两电动机外壳对地电压的大小，与两电动机的接地两电动机外壳对地电压的大小，与两电动机的接地电阻成正比。若电动机电阻成正比。若电动机M1M1和和M2M2的接地电

45、阻大小相等，的接地电阻大小相等，则两电动机外壳对地电压相等，为电网电压的一半，则两电动机外壳对地电压相等，为电网电压的一半，即即380V380V电网对地电压为电网对地电压为190V190V；660V660V电网对地电压为电网对地电压为330V330V。这时如果人触及该电动机外壳时，是非常危。这时如果人触及该电动机外壳时，是非常危险的。险的。二、井下保护接地系统二、井下保护接地系统 （2）煤矿电气安全60解决方案：通常利用供电的高、低压铠装电解决方案：通常利用供电的高、低压铠装电缆的金属外皮（铅包和金属铠装层）和橡套缆的金属外皮（铅包和金属铠装层）和橡套（塑料）电缆的接地芯线或屏蔽护套，把分布（

46、塑料）电缆的接地芯线或屏蔽护套，把分布在井底车场、运输大巷、采区变电所以及工作在井底车场、运输大巷、采区变电所以及工作面配电点的电气设备（面配电点的电气设备（36V36V以上）的金属外壳以上）的金属外壳在电气上连接起来，这样就使各处埋设的接地在电气上连接起来，这样就使各处埋设的接地极（或称局部接地极）也并连起来，形成一个极（或称局部接地极）也并连起来，形成一个井下保护接地系统（或称总接地网）井下保护接地系统（或称总接地网）。这样做。这样做既降低接地电阻，也可防止不同电气设备的不既降低接地电阻，也可防止不同电气设备的不同相同时碰壳（接地）所带来的危险。同相同时碰壳（接地）所带来的危险。 二、井下

47、保护接地系统二、井下保护接地系统 （3）煤矿电气安全61 如图所示。因为接地网电阻远远小于接地极电如图所示。因为接地网电阻远远小于接地极电阻，这时两相短路电流主要通过接地网流通，阻，这时两相短路电流主要通过接地网流通，因而提高了两相短路电流的数值，保证过流保因而提高了两相短路电流的数值，保证过流保护装置可靠动作。护装置可靠动作。 煤矿电气安全62井下保护接地系统井下保护接地系统 井下保护接地系统有主接地极、局部接地极、接井下保护接地系统有主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线组地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线组成。成。 设置在井底主、副水仓或集水井内的接地极称

48、为设置在井底主、副水仓或集水井内的接地极称为主接地极。一般在主、副水仓内各设一个主接地主接地极。一般在主、副水仓内各设一个主接地极，以保证一个水仓清理或检修接地极时，另一极，以保证一个水仓清理或检修接地极时，另一个起保护作用。个起保护作用。 矿井内分区从井上独立供电者（包括钻眼供电）矿井内分区从井上独立供电者（包括钻眼供电）, ,可以单独在井下或井上设置分区的主接地极。可以单独在井下或井上设置分区的主接地极。 煤矿电气安全63 为加强接地系统的可靠性，在装有电气设备的地为加强接地系统的可靠性，在装有电气设备的地点独立埋设的接地极成为局部接地极。需要装设点独立埋设的接地极成为局部接地极。需要装设

49、局部接地极的地点有：局部接地极的地点有：（1 1）每个装有固定电气设备的峒室和单独的高压配）每个装有固定电气设备的峒室和单独的高压配电装置；电装置；（2 2）采区变电所（包括移动变电所）和至少有）采区变电所（包括移动变电所）和至少有3 3台台开关的低压配电点；开关的低压配电点；（3 3）连接动力铠装电缆内的每个接线盒；）连接动力铠装电缆内的每个接线盒；（4 4）采煤工作面的机巷、回风巷以及由变电所单独）采煤工作面的机巷、回风巷以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少要分别设置一个局部接供电的掘进工作面，至少要分别设置一个局部接地极。地极。井下保护接地系统井下保护接地系统煤矿电气安全64 对矿井接

50、地系统的总接地电阻，一般对矿井接地系统的总接地电阻，一般可不进行计算，但必须定期测定。可不进行计算，但必须定期测定。要求从要求从任意一个局部接地装置处所测的接地系统任意一个局部接地装置处所测的接地系统总接地电阻不得超过总接地电阻不得超过22。每一移动式电。每一移动式电气设备与接地系统或局部接地极之间的接气设备与接地系统或局部接地极之间的接地芯线的电阻，不得超过地芯线的电阻，不得超过11。井下保护接地系统井下保护接地系统煤矿电气安全65小型煤矿供电常见问题小型煤矿供电常见问题 一一 电源电源 多数小型煤矿的电源引自供电网络同一变电所（或多数小型煤矿的电源引自供电网络同一变电所（或开关站）的不同母

51、线段，或引自附近开关站）的不同母线段，或引自附近10 kV农网，由于一般农网，由于一般小型煤矿较为集中，变电所（或开关站）的出线间隔和出线小型煤矿较为集中，变电所（或开关站）的出线间隔和出线走廊有限，往往是一趟走廊有限，往往是一趟10 kV电源线路供多个用户（单树干电源线路供多个用户（单树干式结线方式），各煤矿大多采用式结线方式），各煤矿大多采用T接的方式获得矿井供电电接的方式获得矿井供电电源。源。煤矿电气安全66 农网负荷为三级负荷，农网电源供电农网负荷为三级负荷，农网电源供电可靠性较低，本身就是一个不可靠的电源，一可靠性较低，本身就是一个不可靠的电源，一旦出现电网需减小负荷时，农网将首先被

52、停掉；旦出现电网需减小负荷时，农网将首先被停掉； 采用单电源单树干结线方式，向多个采用单电源单树干结线方式，向多个用户供电，不能满足用户供电，不能满足煤矿安全规程煤矿安全规程第第441条条“矿井的两回路电源线路上都不得分接任何矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷负荷”，当这些用户中的某一个用户出现问题，当这些用户中的某一个用户出现问题，将对所有用户产生影响，这样极易造成井下瓦将对所有用户产生影响，这样极易造成井下瓦 斯积聚、水害事故以及提升运输事故的发生。斯积聚、水害事故以及提升运输事故的发生。煤矿电气安全67措施及建议措施及建议 （1）首先选择距离煤矿较近，自身双回路进线，变）首先选择距

53、离煤矿较近，自身双回路进线，变电所母线分列式运行方式，其主变压器容量、变电所出线问电所母线分列式运行方式，其主变压器容量、变电所出线问隔和出线走廊均有富裕的变电所作为煤矿的电源点，可从该隔和出线走廊均有富裕的变电所作为煤矿的电源点，可从该变电所的不同母线段引二回电源线至矿井，为煤矿提供安全变电所的不同母线段引二回电源线至矿井，为煤矿提供安全可靠的电源；可靠的电源； （2）若距离较近的变电所自身就是单回路进线，或）若距离较近的变电所自身就是单回路进线，或其主变压器容量、变电所出线间隔和出线走廊都较紧张，则其主变压器容量、变电所出线间隔和出线走廊都较紧张，则可考虑从该变电所引一回路电源线路，作为煤

54、矿的一回供电可考虑从该变电所引一回路电源线路，作为煤矿的一回供电电源，煤矿的另一回供电电源从另外一个变电所引入；电源，煤矿的另一回供电电源从另外一个变电所引入； （3）若煤矿的一回供电电源采用农网供电，则另一）若煤矿的一回供电电源采用农网供电，则另一回路必须考虑架设一条专用供电线路，且将专用线路作为煤回路必须考虑架设一条专用供电线路，且将专用线路作为煤矿的主供电源，农网作为煤矿的备用电源使用。矿的主供电源，农网作为煤矿的备用电源使用。煤矿电气安全68 大多数小型煤矿变电所采用单母线运行方式。即大多数小型煤矿变电所采用单母线运行方式。即2趟趟电源进线经进线开关后接至同一母线上，煤矿所有的变压器电

55、源进线经进线开关后接至同一母线上，煤矿所有的变压器均挂在该母线上。虽然有些煤矿有多台变压器，但由于所有均挂在该母线上。虽然有些煤矿有多台变压器，但由于所有变压器的电源均来自于同一条母线，因此，在这种运行方式变压器的电源均来自于同一条母线，因此，在这种运行方式下，不能向煤矿一级负荷（如地面主要通风机、井下主排水下，不能向煤矿一级负荷（如地面主要通风机、井下主排水泵、瓦斯抽放泵、提升人员的立井绞车等）提供双回路的供泵、瓦斯抽放泵、提升人员的立井绞车等）提供双回路的供电电源。电电源。二二 煤矿变电所母线运行方式煤矿变电所母线运行方式煤矿电气安全69 首先煤矿必须有来自首先煤矿必须有来自2个电源点的双

56、回路个电源点的双回路供电线路，煤矿变电所应采用分列运行，也就是单供电线路，煤矿变电所应采用分列运行，也就是单母线分段运行方式，两回路电源进线分别接在母线分段运行方式，两回路电源进线分别接在2段段母线上。变压器也分别接于母线上。变压器也分别接于2段母线上。段母线上。 措施及建议措施及建议煤矿电气安全70三三 一级负荷双电源供电一级负荷双电源供电 根据根据煤矿井下供配电设计规范煤矿井下供配电设计规范（GB 50417-2007）及）及煤矿安全规程煤矿安全规程的规定，煤矿一级负荷（地面主要通风机、的规定，煤矿一级负荷（地面主要通风机、井下主排水泵、下山开采的采区排水泵、升降人员的立井绞车、井下主排水

57、泵、下山开采的采区排水泵、升降人员的立井绞车、瓦斯抽放设备，包括井下移动式瓦斯抽放泵站设备）应采用两瓦斯抽放设备，包括井下移动式瓦斯抽放泵站设备）应采用两回路或两回路以上的电源线路供电。电源线路应引自不同的变回路或两回路以上的电源线路供电。电源线路应引自不同的变压器和母线段。压器和母线段。 煤矿一级负荷是矿井最重要的负荷，它的工作正常与煤矿一级负荷是矿井最重要的负荷，它的工作正常与否与煤矿的安全是息息相关的，一旦这类负荷工作不正常或不否与煤矿的安全是息息相关的，一旦这类负荷工作不正常或不工作，就意味着将可能发生灾难，因此，要求这类负荷的供电工作，就意味着将可能发生灾难，因此，要求这类负荷的供电

58、必须是双回路线路供电，以保证一级负荷可靠工作。必须是双回路线路供电，以保证一级负荷可靠工作。煤矿电气安全71 在小型煤矿中，由于煤矿变电所采用单母线运行方式，在小型煤矿中，由于煤矿变电所采用单母线运行方式，或煤矿只有一回路电源供电，煤矿的一级负荷即使采用两回路或煤矿只有一回路电源供电，煤矿的一级负荷即使采用两回路电缆供电，这个双回路都是假设的双回路，不是真正意义上的电缆供电，这个双回路都是假设的双回路，不是真正意义上的双回路，是不能保证煤矿一级负荷正常工作的；双回路，是不能保证煤矿一级负荷正常工作的； 有些煤矿为了节约成本，在敷设主要通风机、地面有些煤矿为了节约成本，在敷设主要通风机、地面瓦斯

59、抽放泵、井下主排水泵的供电电缆时，未敷设两趟电缆，瓦斯抽放泵、井下主排水泵的供电电缆时，未敷设两趟电缆，仅仅采用单回路电源供电；仅仅采用单回路电源供电； 还有些煤矿全矿井只有还有些煤矿全矿井只有3台变压器台变压器(1台供地面负荷用电、台供地面负荷用电、1台供井下用电负荷用电、台供井下用电负荷用电、1台容量较小的专为井下局部通风机台容量较小的专为井下局部通风机供电供电)，这样煤矿的一类负荷就不可能实现双回路电源供电。，这样煤矿的一类负荷就不可能实现双回路电源供电。 以上这类供电方式的供电系统，其安全性、可靠性很以上这类供电方式的供电系统，其安全性、可靠性很差，若供电线路中的某一个环节出现问题，往

60、往可能导致全矿差，若供电线路中的某一个环节出现问题，往往可能导致全矿停止生产，甚至可能会导致灾害的发生。停止生产，甚至可能会导致灾害的发生。煤矿电气安全72 由于大多数小型煤矿井下未设井下变电所，井下由于大多数小型煤矿井下未设井下变电所，井下用电电源均由地面变电所直接供给，煤矿所有的变压器均设用电电源均由地面变电所直接供给，煤矿所有的变压器均设在地面，因此，在地面变电所设在地面，因此，在地面变电所设5台变压器（台变压器（2台变压器中性台变压器中性点接地，用于供地面负荷用电；点接地，用于供地面负荷用电；2台变压器中性点不接地，台变压器中性点不接地，供井下除局部通风机外的所有负荷用电；另一台变压器