矿山供电安全讲座

煤 矿 井 下 用 电 安 全 及 保 护 一 、 煤 矿 供 电 系 统 简 介二 、 矿 用 电 气 设 备三 、 漏 电 与 触 电 四 、 井 下 变 压 器 中 性 点 禁 止 接 地 的 分 析 五 、 漏 电 保 护六 、 接 地 与 接 零七 、 过 流 保 护学 习 提 纲 一 、 煤 矿 供 电 系 统 简 介 : 1、 煤 矿 电 力 负 荷 对 供 电 的 要 求 : 可 靠 性 ： 保 证 不 间 断 供 电 ； 安 全 性 ： 不 发 生 触 电 、 引 爆 瓦 斯 煤 尘 等 事 故 ； 优 质 性 ： 电 压 、 频 率 稳 定 ， 谐 波 含 量 不 超 过 允 值 ； 经 济 性 ： 在 保 证 前 三 项 的 前 提 下 力 求 低 成 本 。 2、 煤 矿 常 用 电 压 等 级 : 地 面 ： 0.22， 0.38， 6.0， 10， 35， 110kV 井 下 高 压 ： 6kV； 10kV 井 下 低 压 ： 380V； 660V； 1140V； 井 下 照 明 、 电 钻 等 ： 127V ； 控 制 线 路 ： 36V 。 3、 供 电 系 统 的 结 线 方 式 : 放 射 式 :(单 源 单 放 、 单 源 双 回 、 双 源 双 回 ) 干 线 式 :(直 联 、 贯 穿 ) 环 状 式 : 4 、 矿 山 变 电 所 常 用 的 结 线 方 式 : 母 线 式 :(单 母 不 分 段 、 单 母 分 段 、 双 母 ) 桥 式 :(内 桥 、 外 侨 、 全 桥 ) 线 路 -变 压 器 组 式 : 5、 煤 矿 典 型 供 电 系 统 分 析 : A 、 煤 矿 供 电 系 统 的 流 程 图 (图 0) B、 典 型 煤 矿 地 面 供 电 系 统 （ 图 1） C、 典 型 煤 矿 井 下 供 电 系 统 （ 图 2） 井下中央变电所采区变电所 6KV 6KV通 风 机 房压 风 机 房大 绞 车 房地面6K V负荷工作面配电点6kV/0.66kV区 域 变 电 所 （ 35KV）矿 井 变 电 所 （ 35/6KV） 图 0 移 动 变 电 站 6/0.66kv 6/1.14kv6/3.3kv水 泵 房井 底 场 附 近 的 负 荷 其 它 负 荷 图 1 图 2 6、 对 电 源 与 供 电 系 统 的 规 定 : （ 煤 矿 安 全 规 程 09年 版 ） 双 回 路 供 电 ， 不 得 分 接 负 荷 ， 10kV 及 以 下 不 得 共 杆 架 设 ， 不 准 装 负 荷 定 量 器 。 两 路 电 源 线 应 分 列 运 行 ， 若 一 用 一 备 则 必 须 带 电 备 用 。 井 下 供 电 严 禁 中 性 点 接 地 。 高 压 电 网 单 相 接 地 电 流 应 20A。 高 压 下 井 电 缆 严 禁 装 设 自 动 重 合 闸 。 井 上 下 必 须 装 设 防 雷 电 装 置 。 电 气 操 作 实 行 工 作 票 制 度 , 包 括 工 作 票 的 内 容 、 签发 与 执 行 . 高 压 停 、 送 电 制 度 ,要 遵 守 ： 停 电 验 电 放 电 装设 接 地 线 设 置 遮 栏 警 示 等 程 序 ， 严 禁 带 电 作 业 。 任 何 供 电 系 统 都 除 技 术 和 功 能 上 满 足 要 求外 ， 还 要 确 保 其 使 用 和 运 行 的 安 全 ， 这 里 的 安全 指 的 是 人 身 安 全 ； 设 备 安 全 ； 煤 矿 井下 由 于 电 气 事 故 引 起 的 瓦 斯 爆 炸 。 所 有 我 们 学习 的 重 点 是 井 下 电 气 上 的 防 爆 原 理 和 三 大 保 护(漏 电 保 护 、 保 护 接 地 、 过 流 保 护 )。二 、 矿 用 电 气 设 备 : (一 )矿 用 电 气 设 备 的 要 求 : 1、 井 下 巷 道 硐 室 和 采 掘 工 作 面 的 空 间 狭 窄 。 要 求 电 气 设 备 体 积 小 、 重 量 轻 。 2、 由 于 顶 板 压 力 及 放 炮 的 影 响 ， 电 气 设 备 及 电缆 易 受 损 伤 ， 要 求 电 气 设 备 有 坚 固 的 外 壳 、 内部 之 件 有 较 强 的 抗 震 能 力 。 3、 井 下 空 气 潮 湿 ， 有 滴 水 ， 电 气 设 备 易 受 潮 ， 要 求 电气 设 备 防 潮 性 能 和 绝 缘 水 平 要 高 。 4、 井 下 有 瓦 斯 、 煤 尘 ， 在 一 定 条 件 下 可 以 点 燃 和 爆 炸 ，要 求 电 气 设 备 具 有 防 爆 性 能 。 5、 井 下 电 气 设 备 启 动 频 繁 ， 负 荷 变 化 较 大 ， 容 易 过 载 。要 求 电 气 设 备 有 较 强 的 过 负 荷 能 力 和 起 动 力 矩 。 (二 )电 气 设 备 的 防 爆 原 理 : 1、 隔 爆 性 和 耐 爆 性 ： 隔 爆 性 ： 外 壳 内 爆 炸 后 ， 高 温 和 火 焰 通 过 接 合 面 喷 出 时 ， 受 到 足 够 的 冷 却 （ 防 爆 面 ） 。 耐 爆 性 ： 外 壳 内 爆 炸 后 ， 外 壳 不 至 于 破 坏 （ 外 壳 的 机械 强 度 ） 。 2、 隔 爆 面 的 三 要 素 ： 间 隙 、 宽 度 、 光 洁 度 (见 下 图 ) (三 )常 见 矿 用 防 爆 电 气 设 备 :(六 种 )增 安 型 ： 采 用 适 当 措 施 ， 工 作 时 不 产 生 电 弧 、 火 花 、高 温 的 部 件 ， ExeI隔 爆 型 ： 外 壳 具 有 耐 爆 和 隔 爆 性 能 ， ExdI 充 油 型 ： 将 可 能 产 生 火 花 、 电 弧 、 高 温 的 部 件 浸 在油 中 ， ExoI本 质 安 全 型 ： 工 作 时 所 产 生 的 电 火 花 和 热 均 不 能 点燃 瓦 斯 和 煤 尘 ， ExibI正 压 型 ： 利 用 新 鲜 空 气 、 惰 性 气 体 ， 在 外 壳 内 保 持一 定 的 正 压 ， IxpI特 殊 型 ： 除 以 上 外 ， 均 属 这 一 种 （ 国 家 确 认 ） ExsI 防 爆 电 气 设 备 （ Ex防 爆 总 标 志 ） 设 备 类 型 标 志 设 备 类 型 标 志隔 爆 型 dI 无 火 花 型 nI本 质 安 全 型 iI 浇 封 型 mI增 安 型 eI 气 密 型 hI正 压 型 pI 防 爆 特 殊 型 sI充 油 型 oI充 砂 型 qI (四 )防 爆 电 气 设 备 的 选 择 与 管 理 : 1、 类 型 选 择 : 按 煤 矿 安 全 规 程 第 444条 的 要 求 选 用 。 2、 管 理 制 度 : 执 行 验 证 采 购 制 度 ， 要 求 “ 两 证 齐 全 ” ， 安 全 标 志 准 用 证 （ MA） ， 产 品 合 格 证 。 3、 按 技 术 参 数 选 择 : 额 定 电 压 应 等 于 接 入 电 网 的 额 定 电 压 ； 额 定 电 流 应 大 于 其 长 时 最 大 工 作 电 流 ； 按 最 大 三 相 短 路 电 流 校 验 其 动 、 热 稳 定 。 三 、 漏 电 与 触 电 （ 一 ） 漏 电 ： 1、 什 么 是 漏 电 ： 广 义 上 讲 ， 漏 电 是 一 种 电 网 对 地发 生 电 能 泄 漏 的 现 象 ， 特 征 是 电 网 对 大 地 的 绝 缘 阻抗 降 低 ， 流 入 大 地 的 电 流 增 大 ， 该 现 象 称 为 漏 电 。(该 电 流 为 漏 电 电 流 ) 2、 分 类 ： 集 中 性 漏 电 :（ 某 一 处 或 某 一 点 ） 机 械 、 某 点 老 化 、处 界 ； 分 散 性 漏 电 ： （ 老 化 ） （ 整 条 线 路 或 整 个 电 网 ） ； 3、 漏 点 电 流 回 路 ： 如 图 3所 示 图 3变 压 器 I RC 4、 漏 电 的 危 害 ： 人 身 触 电 （ 外 壳 带 电 ） 引 起 爆 炸 （ 煤 尘 、 沼 气 ） 电 雷 管 无 准 备 引 爆 烧 损 电 气 设 备 （ 发 热 ） 引 起 短 路 （ 更 大 的 事 故 ） 影 响 产 生 （ 停 电 处 理 ） （ 二 ） 触 电 ： 1、 什 么 是 触 电 ： 人 身 接 触 带 电 体 或 接 近 高 压 带 电体 时 ， 使 人 身 成 为 电 流 通 路 的 一 部 分 ， 叫 做 触 电 。触 电 是 前 面 讲 过 的 漏 电 的 一 种 特 殊 情 况 ， 只 是 过 渡电 阻 变 成 了 人 身 电 阻 。 触 电 对 人 体 组 织 的 破 坏 大 体 可 分 为 两 种 ： 电 击 和电 伤 。 电 击 ： 是 指 触 电 后 电 流 通 过 人 体 ， 使 人 体 主 要 器官 （ 如 心 脏 ） 受 到 损 伤 ， 有 生 命 危 险 ， 这 是 最 危 险的 触 电 。 电 伤 ： 是 指 电 弧 或 强 电 流 瞬 时 通 过 人 体 某 一 局 部 ，造 成 人 体 外 表 器 官 的 破 坏 （ 烧 伤 ） ， 一 般 不 至 于 有生 命 危 险 。 2、 影 响 触 电 危 害 程 度 的 有 关 因 素 ： 通 过 人 身 的 电 流 大 小 ： 根 据 实 验 得 ， 交 流在 15 20mA以 下 ， 直 流 在 50mA以 下 ， 一 般对 人 体 伤 害 较 轻 ， 如 果 长 期 通 过 工 频 交 流 30 50mA就 有 生 命 危 险 ， 超 过 50mA对 人 的 生命 是 绝 对 有 危 险 的 。 触 电 时 间 ： 根 据 实 验 测 定 的 数 据 ， 触 电 时间 在 0.2s以 下 和 0.2s以 上 ， 电 流 对 人 体 的 危 害程 度 是 有 较 大 差 别 的 。 如 0.2s以 下 ， 400mA能 使 心 脏 损 伤 ， 0.2s以 上 ， 25mA能 使 心 脏 损伤 。 电 流 性 质 ： 直 流 和 交 流 对 人 体 的 危 害 程 度 是 不 同的 ， 而 以 50 100Hz的 交 流 电 流 对 人 体 的 危 害 最 为严 重 。 电 流 路 径 ： 主 要 取 决 于 心 脏 受 损 的 程 度 ， 电 流 从手 到 脚 特 别 是 通 过 心 脏 对 人 最 为 危 险 。 体 重 和 健 康 状 况 ： 健 康 和 有 病 不 同 ， 情 绪 好 和 不好 不 同 ， 胖 和 搜 。 人 身 电 阻 ： 主 要 是 人 体 表 面 皮 肤 层 和 体 内 的 电 阻 ，它 随 人 的 皮 肤 状 况 （ 损 伤 、 潮 湿 ） 、 触 电 时 间 、 触电 电 压 高 低 等 因 素 而 变 动 ， 当 皮 肤 完 整 干 燥 时 ， 人身 电 阻 可 达 10 100千 欧 触 电 时 相 对 安 全 ； 当 皮 肤潮 湿 或 有 损 伤 ， 人 身 电 阻 降 低 到 1000欧 左 右 ， 触 电时 相 对 危 险 （ 以 后 人 身 电 阻 取 最 小 值 1000欧 ） 。 触 电 电 压 ： 作 用 于 人 身 的 电 压 越 高 ， 则 通 过 人 体的 电 流 越 大 ， 也 就 越 危 险 。 3、 安 全 电 流 、 安 全 电 压 及 安 全 值 ： 安 全 电 流 ： 也 就 是 人 体 触 电 后 不 会 使 人 致 死 、 致伤 的 最 大 电 流 ， 称 为 安 全 电 流 。 根 据 上 述 的 因 素 分析 ， 触 电 危 险 性 取 决 于 通 过 人 体 的 电 流 与 作 用 时 间的 乘 积 。 通 过 对 动 物 的 实 验 ， 我 国 提 出 发 生 心 室 颤动 的 电 流 50mA与 时 间 乘 积 的 安 全 值 为 50mAS， 取1.67倍 安 全 系 数 ， 规 定 为 30mA、 美 国 为 10 mA、英 国 为 50mA等 。 安 全 电 压 ： 安 全 电 流 和 人 身 电 阻 的 乘 积 ， 称 为 安全 电 压 。 经 常 接 触 的 电 气 设 备 ， 在 没 有 高 度 危 险 的条 件 下 ， 采 用 65v电 压 ， 有 高 度 危 险 的 条 件 ， 采 用36v， 在 特 别 危 险 的 条 件 下 ， 采 用 12v。 安 全 值 ： 安 全 电 流 与 触 电 时 间 的 乘 积 ， 称 安 全 值 。我 国 为 30 mAS。 4、 触 电 的 预 防 办 法 ： 由 于 矿 井 的 情 况 特 殊 ， 触 电 的 可 能 性 较 大 。 因 此 ， 必 须采 取 有 效 措 施 ， 防 止 触 电 事 故 发 生 。 我 国 从 实 践 中 总 结 出 来预 防 触 电 的 方 法 主 要 有 以 下 几 点 ： 变 压 器 中 性 点 禁 止 接 地 （ 后 面 分 析 ） 井 下 电 气 设 备 采 用 保 护 接 地 （ 后 面 分 析 ） 井 下 电 网 采 用 漏 电 保 护 装 置 （ 后 面 分 析 ） 把 带 电 裸 导 线 安 装 在 一 定 的 高 度 ， 如 井 下 电 机 车 的 架 空 线（ 大 巷 2米 以 上 ， 井 底 车 场 2.2米 以 上 ） 将 各 种 矿 用 电 器 设 备 、 电 缆 接 头 等 都 封 闭 在 坚 固 的 外 壳 内 ，并 加 闭 锁 装 置 （ 电 气 闭 锁 、 机 械 闭 锁 ） 加 强 电 动 工 具 把 手 的 绝 缘 对 于 接 触 机 会 非 常 多 的 电 气 设 备 ， 采 用 较 低 的 工 作 电 压（ 煤 电 钻 127v控 制 36v） 加 强 管 理 和 维 护 ， 发 现 问 题 及 时 解 决 。 四 、 井 下 供 电 的 变 压 器 中 性 点 禁 止 接 地 的 分 析 : （ 一 ） 中 性 点 接 地 方 式 分 类 及 要 求 : 前 面 在 介 绍 漏 电 和 触 电 时 ， 常 提 到 中 性 点 接 地或 不 接 地 的 问 题 ， 因 此 ， 这 里 对 中 性 点 问 题 进 行 分析 。 1、 分 类 ： 一 般 分 为 以 下 四 类 ： 不 接 地 方 式 ： 又 称 中 性 点 绝 缘 系 统 直 接 接 地 方 式 ： 中 性 点 直 接 与 接 地 装 置 连 接 阻 抗 接 地 方 式 ： 中 性 点 经 过 不 同 数 值 的 电 阻 与 接地 装 置 连 接 ， 电 阻 在 数 十 欧 姆 时 ， 为 低 阻 接 地（ 100 以 下 ） ； 电 阻 在 数 百 欧 姆 时 ， 为 高 阻 接 地方 式 （ 100 以 上 ） 消 弧 线 圈 接 地 方 式 ： 中 性 点 经 电 抗 线 圈 与 接 地 装置 连 接 。 后 两 种 是 为 了 减 小 接 地 点 的 电 流 ， 使 电 弧 的 能 量减 弱 。 2、 要 求 ： 在 供 电 系 统 中 ， 什 么 情 况 （ 条 件 ） 下采 用 何 种 接 地 方 式 呢 ？ 我 国 有 以 下 要 求 ： * 3 63kv系 统 ， 采 用 中 性 点 不 接 地 方 式 ； * 110kv及 以 上 和 220380v的 低 压 系 统 ， 采用 中 性 点 直 接 接 地 方 式 ； * 3-10KV电 网 当 接 地 电 容 电 流 大 于 30A或20KV以 上 电 网 当 接 地 电 容 电 流 大 于 10A时 ，采 用 中 性 点 经 阻 抗 或 消 弧 线 圈 接 地 方 式 。 (二 )中 性 点 接 地 方 式 分 析 :1 、 中 性 点 接 地 系 统 ： 人 触 及 一 相 带 电 导 体 时 （ 忽 略 分 布 电 容 ） ： 如 图 4所 示 ， 这 时 人 体 承 受 电 网 相 电 压 ， 通 过 人 体的 电 流 可 根 据 欧 姆 定 律 求 出 ： 当 取 Rma=1000， 线 电 压 为 660V时 ， 通 过 人 体 的 电流 为 ： 可 见 ， 无 论 是 线 电 压 是 660v供 电 系 统 ， 当 中 性 点 接 地时 ， 通 过 人 体 的 电 流 都 远 远 超 过 30mA， 所 以 是绝 对 危 险 的 。mI 3a xa m a m aU UR R m 660I 0.38 3803 1000a A mA 图 4 变 压 器 I RC 电 网 一 相 接 地 ： 如 图 4所 示 ， 这 时 系 统 为 单 相 短 路 故 障 ，短 路 点 将 产 生 一 个 大 电 弧 ， 足 以 引 起 瓦 斯 、煤 尘 爆 炸 ， 也 是 非 常 危 险 的 。2、 中 性 点 不 接 地 系 统 ： 如 图 5所 示 ， 若 人 体 触 及 一 相 带 电 导 体 时 ，则 通 过 人 体 的 电 流 的 途 径 是 从 电 网 一 相 经 过人 体 入 地 ， 再 经 过 其 他 两 相 线 路 对 地 绝 缘 分布 电 阻 r和 对 地 分 布 电 容 c回 到 其 他 相 ， 分 布电 容 的 大 小 决 定 于 电 网 的 总 长 度 ， 较 短 时 ， c可 忽 略 ， 较 长 时 ， c不 能 忽 略 。 图 5 变 压 器 I RC 根 据 基 尔 霍 夫 第 一 定 律 得 ：a、 当 电 容 忽 略 时 ， Rma=1000 ， r=35000 ，Ux=660V，可 见 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、 当 电 容 不 忽 略 时 ， Rma=1000 ， r=35000 ，Ux=660V， C=0.5 f 可 见 当 电 容 不 忽 略 时 ， 同 样 不 安 全 ， 但 比 中 性点 接 地 系 统 通 过 人 体 的 电 流 要 小 的 多 ， 故 相 对 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、 结 论 ： 中 性 点 绝 缘 比 中 点 接 地 的 人 身 触 电 电 流 要 小 得 多 ， 比 较 安 全 。 入 地 电 流 很 小 ， 从 而 使 引 燃 瓦 斯 、 煤 尘 的 可 能 性 大 大 减 少 。 不 影 响 线 电 压 （ 可 运 行 2个 小 时 ） 。以 上 三 大 优 点 就 是 井 下 变 压 器 禁 止 中 性 点 接 地 的 原 因 。然 而 ， 也 存 在 一 些 缺 点 ：A、 当 电 网 一 相 接 地 时 ， 往 往 不 易 发 觉 ， 易 烧 电 动 机 （ 并 不 影响 三 相 设 备 的 短 时 运 行 ） ；B、 如 果 没 有 漏 电 指 示 ， 一 相 接 地 可 能 长 期 存 在 ， 再 此 情 况 下 ，如 人 站 在 地 上 又 触 及 另 一 相 带 电 导 体 ， 人 身 跨 接 电 网 线 电 压 ，这 时 通 过 人 身 的 触 电 电 流 较 中 性 点 接 地 的 供 电 系 统 还 要 大0.73倍 (660mA)， 这 是 非 常 危 险 的 。C、 其 他 两 相 电 压 将 升 高 3倍 ， 容 易 使 绝 缘 差 的 地 方 被 击 穿 。为 克 服 以 上 缺 点 ， 井 下 电 网 必 须 装 设 漏 电 保 护 装 置 。 五 、 漏 电 保 护 装 置 :（ 一 ） 对 漏 电 保 护 的 要 求 ：1、 保 护 全 面 ： 是 指 保 护 范 围 应 覆 盖 整 个 供 电 单 元 ， 没 有 死 角 ，什 么 类 型 的 漏 电 ， 保 护 都 应 动 作 。 另 外 ， 有 条 件 的 话 ， 无 论电 气 设 备 处 在 什 么 状 态 ， 都 应 起 到 保 护 作 用 （ 漏 电 闭 锁 ） 。2、 安 全 性 ： 从 人 员 触 电 的 角 度 考 虑 ， 要 满 足 30mAS的 要 求 ，动 作 要 速 度 快 （ 不 光 跳 闸 ， 还 要 能 减 小 人 身 触 电 电 流 的 作 用时 间 ） 。3、 可 靠 性 ： 一 是 自 身 的 可 靠 性 （ 元 件 质 量 、 制 造 工 艺 ） ， 二是 保 护 性 能 的 可 靠 性 （ 该 动 就 动 、 不 该 动 就 不 动 ） ， 不 能 误动 和 拒 动 。4、 灵 敏 性 ： 是 指 保 护 装 置 对 故 障 的 反 应 能 力 ， 要 求 最 轻 的 漏电 ， 保 护 也 能 可 靠 动 作 （ 使 用 整 定 值 的 调 节 ， 不 受 电 网 电 压波 动 的 影 响 ） 。5、 选 择 性 ： 要 求 只 切 除 故 障 线 路 而 不 切 除 非 故 障 线 路 ， 目 的是 为 了 停 电 范 围 尽 可 能 减 小 。 （ 二 ） 漏 电 保 护 原 理 : 漏 电 保 护 有 很 多 方 法 来 实 现 。 目 前 用 的 最 多 的有 以 下 三 种 ： 附 加 电 流 直 流 检 测 方 式 、 三 相 半 波 整流 式 、 零 序 参 数 式 等 。 1、 附 加 电 流 直 流 检 测 方 式 ： 保 护 原 理 ： 如 图 6所 示 。 电 网 如 果 发 生 漏 电 ， 就 意 味 着 电网 对 地 绝 缘 电 阻 的 下 降 。 怎 样 检 测 这 个 电 阻 呢 ？ 可以 设 想 在 三 相 电 网 中 加 上 一 个 独 立 的 直 流 电 源 ， 作用 于 电 网 三 相 和 大 地 之 间 ， 这 样 在 电 网 的 绝 缘 电 阻上 将 有 一 直 流 电 流 流 过 ， 该 电 流 的 大 小 变 化 直 接 反映 了 电 网 对 地 绝 缘 电 阻 的 变 化 ， 有 效 地 检 测 和 利 用这 一 电 流 ， 就 构 成 附 加 电 流 直 流 检 测 式 地 漏 电 保 护 。 图 6 变 压 器 RCZJ 动 作 值 的 确 定 : 由 于 保 护 是 根 据 电 网 对 地 绝 缘 电 阻 的 降 低 来 动 作 的 ， 所以 ， 必 须 以 r为 动 作 值 并 加 以 整 定 ， 再 利 用 由 r、 V所 决 定的 I来 调 整 KD的 动 作 电 流 。 由 于 人 身 安 全 电 流 为 30mA， 故r的 整 定 要 满 足 使 人 身 触 电 电 流 Ima30mA的 条 件 。 根 据 戴 维 南 定 理 （ 不 考 虑 分 布 电 容 ） 得 ： 设 ： ImA=30mA VL1=380v Rma=1k 代 入 上 式 后 求 得 ： r=35k 这 表 明 对 于 660v线 电 压 电 网 中 ， 当 电 网 各 相 对 地 电 阻低 于 35k时 ， 人 身 触 电 电 流 将 大 于 30mA， 故 电 网 绝 缘 水 平必 须 保 持 再 35k以 上 ， 这 样 就 可 以 方 便 地 确 定 单 相 、 两 相 、三 相 漏 电 保 护 装 置 地 动 作 电 阻 值 。 我 国 实 际 规 定 值 为 ： 11、 22、 33k。3Im 3 Uxa Rma r 电 容 电 流 补 偿 ： （ 如 图 6所 示 ） 前 面 是 以 Im 30mA为 前 提 得 到 的 ， 那 么 怎 样 使 Im30mA呢 ？ 由 于 电 网 对 地 电 容 越 大 （ 长 度 ） ， 人 身 触 电 电 流越 大 。 因 此 ， 只 有 把 电 容 的 影 响 基 本 消 除 ， 前 面 的 整定 值 才 能 合 理 （ 前 面 忽 略 的 内 容 ） 。 为 了 解 决 这 个 问题 ， 在 电 网 与 大 地 之 间 加 上 一 个 感 性 元 件 ， 用 它 产 生的 电 感 电 流 与 电 容 产 生 的 电 容 电 流 相 抵 消 （ 因 相 位 相反 ） ， 就 能 解 决 这 个 问 题 。 优 、 缺 点 （ 附 加 电 流 直 流 检 测 方 式 ） ： 优 点 ： a保 护 全 面 b触 电 电 流 小 c整 定 简 单 d可 靠 性 高 缺 点 ： a无 选 择 性 b属 静 态 补 偿 c动 作 时 间 长 50ms d无 漏 电 闭 锁 2、 三 相 半 波 整 流 式 ： 这 种 漏 电 保 护 原 理 很 简 单 ， 这 里 只 作 简单 的 介 绍 。 如 图 7所 示 ， U1 U3接 于 三 相 电网 构 成 三 相 半 波 整 流 ， 其 负 载 电 阻 就 只 有Rlo+ r,由 于 Rlo的 电 阻 很 小 ， 所 以 回 路 的 直流 同 样 取 决 于 r的 大 小 ， 这 表 明 这 种 方 法 的原 理 与 前 面 讲 的 直 流 检 测 式 是 完 全 一 样 的 ，只 是 无 直 流 附 加 电 源 。 但 动 作 值 受 电 网 电 压波 动 的 影 响 较 大 ， 对 整 流 管 的 反 向 电 压 要 求较 高 ， 故 只 用 在 电 压 低 的 地 方 ,如 127v煤 电 钻综 合 保 护 中 。 图 7 变 压 器 RCZJ （ 三 ） 选 择 性 漏 电 保 护 装 置 : 1、 定 义 ： 是 指 保 护 装 置 动 作 时 仅 将 发 生 漏 电 故 障线 路 的 电 源 切 断 ， 保 障 系 统 其 余 部 分 正 常 工 作 。 2、 分 类 ： 纵 向 选 择 性 ： 是 指 上 下 级 线 路 之 间 的 关 系 ， 用 动作 时 限 差 来 实 现 的 （ 上 长 下 短 ） 。 横 向 选 择 性 ： 是 指 同 一 级 线 路 之 间 的 关 系 ， 用 零序 参 数 （ 零 序 电 流 、 零 序 电 压 或 功 率 方 向 ） 的 原 理来 实 现 的 。 3、 选 择 性 漏 电 保 护 原 理 ： 如 图 8所 示 图 8变 压 器 RCU。 I。比较电路 六 、 接 地 与 接 零 : 前 面 我 们 分 析 可 知 ， 电 网 对 地 如 果 有 分 布 电 容 存 在 ，人 体 触 电 的 触 电 电 流 远 大 于 30mA（ 154mA） ,而 电 容 补偿 也 是 有 限 的 ， 为 了 人 身 的 安 全 ， 采 用 保 护 接 地 可 进 一步 减 小 人 体 触 电 电 流 ， 将 其 限 制 在 安 全 值 以 内 。 (一 ) 分 类 : 在 供 电 系 统 中 ， 各 种 电 气 设 备 的 接 地 按 照 其 作 用 的不 同 可 以 分 为 ： 工 作 接 地 、 保 护 接 地 、 保 护 接 零 三 大 类 。工 作 接 地 是 指 变 压 器 或 互 感 器 等 根 据 工 作 的 需 要 而 采 用的 绕 组 或 中 性 点 接 地 ； 保 护 接 地 是 指 三 相 三 线 制 的 电 网 ，将 设 备 正 常 时 不 带 电 的 金 属 外 壳 与 接 地 装 置 相 连 接 。 保护 接 零 是 指 三 相 四 线 制 电 网 ， 将 设 备 外 壳 好 与 零 线 相 连接 。 它 们 是 防 止 人 身 触 电 的 重 要 措 施 。 安 全 规 程 第431条 规 定 ： 36V以 上 由 于 绝 缘 损 坏 可 能 带 有 危 险 电 压 的电 气 设 备 金 属 外 壳 和 构 架 ， 都 必 须 设 保 护 接 地 。 (二 )接 地 有 关 电 压 : 1 、 对 地 电 压 Vtg: 如 下 图 9所 示 ， 纵 坐 标 表 示 接 地 极 电 压 V，横 坐 标 表 示 离 开 接 地 极 的 距 离 。 当 电 气 设 备 发 生单 相 碰 壳 。 实 际 上 就 是 单 相 经 Rgr接 地 的 漏 电 故障 时 ， 入 地 电 流 Igr经 接 地 极 呈 半 球 状 流 向 大 地深 处 ， 再 设 法 回 到 电 源 。 这 就 是 在 接 地 附 近 的 大地 表 面 和 土 壤 中 形 成 一 定 的 电 位 分 布 ， 显 然 离 接地 极 越 近 ， 电 流 通 过 的 半 球 表 面 积 越 小 ， 所 以 电阻 越 大 ， 压 降 越 大 ， 电 位 越 高 。 而 离 接 地 极 20m以 外 的 地 方 ， 由 于 半 球 面 已 经 很 大 ， 土 壤 电 阻 近似 为 零 。 故 任 意 两 点 间 几 乎 没 有 电 位 差 。 这 就 是电 气 上 的 “ 地 ” ， 而 设 备 外 壳 等 对 “ 地 ” 的 电 位差 叫 做 对 地 电 压 。 图 9 电气设备Vtg Vss Vco VspIgrRgr 2、 接 地 电 阻 Rgr: 接 地 电 阻 是 指 电 气 设 备 接 地 部 分 （ 外 壳 ）的 对 地 电 压 与 入 地 电 流 之 比 ， 即 Rgr=Utg/Igr。再 忽 略 接 地 线 电 阻 的 情 况 下 ， 它 近 似 等 于 接地 极 的 电 阻 。 该 电 阻 就 是 土 壤 在 通 入 入 地 电流 时 所 呈 现 的 电 阻 。 它 与 接 地 极 的 材 料 、 形状 和 土 壤 的 电 阻 率 有 关 。 在 工 程 实 际 中 接 地极 的 接 地 电 阻 是 用 ZC-18型 接 地 电 阻 测 量 仪来 测 定 。 （ 有 一 定 的 要 求 ） 井 上 5（ 工 作 、保 护 、 防 雷 ） 、 井 下 2（ 任 何 一 点 ） 。 3、 接 触 电 压 Vco 接 触 电 压 是 指 人 体 触 电 部 分 与 站 立 点 之间 的 电 位 差 Vco。 由 图 可 见 Vco= Vtg Vsp ,可 见 离 接 地 极越 远 触 电 电 压 越 高 ， 这 就 是 接 地 极 不 能 设 在离 设 备 太 远 的 道 理 。4 、 跨 步 电 压 Vss 跨 步 电 压 是 指 在 入 地 电 流 的 流 动 范 围 内 ，人 两 脚 间 的 电 位 差 。 由 图 可 见 Vss=V1-V2,离接 地 极 越 近 跨 步 电 压 越 高 。 (三 )接 地 保 护 原 理 :(如 图 10所 示 )1.无 保 护 接 地 时 ： 电 流 经 人 体 入 地 ， 再 经 其 他 两 项 的 绝 缘 阻抗 回 到 电 源 ， 这 里 的 关 键 是 电 流 全 部 流 经 人 体 。2.有 保 护 接 地 时 ： 电 流 将 通 过 人 体 电 阻 和 接 地 电 阻 所 组 成 的并 联 支 路 入 地 ， 再 经 过 其 他 的 两 相 绝 缘 阻 抗 回 到 电 源 。这 就 很 大 程 度 的 减 小 了 通 过 人 身 的 电 流 。3、 要 求 ： 一 般 井 下 保 护 接 地 电 阻 小 于 2， 而 人 体 电 阻 为1000。 这 使 通 过 人 身 的 触 电 电 流 降 为 无 保 护 接 地 的 五百 分 之 一 ， 甚 至 更 小 ， 完 全 可 以 限 制 在 安 全 电 流 以 下 ，另 外 ， 当 设 备 漏 电 时 ， 其 漏 电 电 流 绝 大 部 分 经 埋 在 地 中的 接 地 极 入 地 ， 而 使 设 备 表 面 的 电 火 花 能 量 被 限 制 到 最小 ， 有 利 于 井 下 的 安 全 。4、 不 足 ： 没 有 断 电 功 能 。 电 网 发 生 单 相 直 接 接 地 时 ， 无分 流 作 用 。 人 接 触 单 相 电 网 ， 无 分 流 作 用 。 所 以 漏 电保 护 和 保 护 接 地 二 者 缺 一 不 可 。 图 10变 压 器 RCM 机机Igr2 Im a1kI （ 四 ） 保 护 接 零 ： 如 图 11所 示 ,保 护 接 零 主 要 用 于 中 性 点 直接 接 地 的 供 电 系 统 中 ， 一 般 为 低 压 三 相 四 线制 系 统 ， 由 中 性 点 引 出 的 线 叫 零 线 ， 也 就 是第 四 根 线 。 将 电 气 设 备 外 壳 与 零 线 连 接 后 ， 当 设 备发 生 单 相 碰 壳 故 障 时 ， 便 形 成 单 相 短 路 ， 而保 护 装 置 很 快 动 作 ， 切 断 电 源 ， 缩 短 故 障 存在 的 时 间 ， 减 少 触 电 的 机 率 ， 这 就 是 保 护 接零 。 图 11变 压 器 RCM 机机Igr5 Im a1kIN 保 护 接 零 分 析 : 1. 无 保 护 接 零 时 （ 如 图 11所 示 ） ， 如 果 发 生 单相 碰 壳 而 人 又 触 及 该 设 备 外 壳 ， 则 触 电 电 流 经 人 体电 阻 （ 1000） 、 大 地 、 工 作 接 地 极 电 阻 （ 5） 构成 回 路 ， 由 于 人 体 电 阻 远 大 于 工 作 接 地 极 电 阻 ， 故接 触 电 压 近 似 等 于 相 电 压 ， 对 人 是 非 常 危 险 的 。 2.有 保 护 接 零 时 ， 情 况 就 不 一 样 了 。 它 为 电 流回 路 提 供 了 一 条 更 为 顺 利 的 路 径 ， 外 壳 零 线 电源 中 性 点 。 实 际 上 此 漏 电 故 障 被 变 成 了 单 相 短 路 故障 ， 过 流 保 护 会 很 快 动 作 ， 切 断 电 源 。 又 因 为 零 线短 接 了 人 体 电 阻 和 接 地 电 阻 ， 使 接 触 电 压 大 大 减 小 ，对 人 相 对 安 全 。 其 作 用 如 下 ： 变 漏 电 为 单 相 短 路 ； 降 低 人 触 电 的 机 率 。 3.有 保 护 接 零 和 保 护 接 地 共 存 ,以 免 零 线断 开 ,形 成 无 保 护 状 态 . 当 发 生 零 线 断 开 时 ,保 护 接 零 就 转变 成 了 保 护 接 地 ,避 免 了 无 保 护 状 态 的发 生 .4.零 线 上 不 许 加 装 任 何 开 关 和 熔 断 器 ,以免 人 为 断 开 零 线 , 造 成 某 一 相 用 电 设备 的 损 坏 . 七 、 过 流 保 护 : 1、 过 流 保 护 概 论 : 实 际 电 流 超 过 容 许 工 作 电 流 时 的 故 障 叫 过 流 故 障 。 有 短 路 、 过 载 和 断 相 三 种 类 型 ， 其 中 短 路 是 最 严 重 的 一 种 。 能 在 发 生 过 流 故 障 时 切 断 电 源 的 装 置 叫 过 流 保 护 。 2、 对 过 流 保 护 的 要 求 : （ 1） 选 择 性 :只 切 除 故 障 部 分 的 保 护 特 性 。 （ 2） 快 速 性 :从 故 障 发 生 到 完 全 断 电 的 时 间 越 短 越 好 。 （ 3） 灵 敏 性 :对 故 障 的 反 应 能 力 ， 越 大 动 作 越 可 靠 。 灵 敏 系 数 ： （ 4） 可 靠 性 :发 生 故 障 时 不 拒 动 ， 值 班 期 间 不 误 动 的 能 力 。 3、 对 过 流 保 护 的 规 定 : 高 、 低 压 设 备 与 线 路 须 设 短 路 保 护 ， 并 用 最 小 两 相 短 路 电 流 校 验其 灵 敏 度 。 高 、 低 压 电 机 ， 变 压 器 高 压 侧 须 设 过 载 保 护 。 低 压 电 动 机 须 设 断 相 保 护 。 定 期 检 查 设 备 的 绝 缘 和 保 护 整 定 值 . 4、 过 流 保 护 的 元 件 与 原 理 : 熔 断 器 : 串 接 于 电 路 中 ， 短 路 时 熔 断 而 断 电 ， 熔 断 时 间 与通 过 电 流 的 大 小 具 有 反 时 限 性 。 过 流 继 电 器 : (直 接 和 间 接 式 两 种 ) 线 圈 串 接 于 电 路 中 ， 短 路 时 产 生 电 磁 力 使 接 点 转换 ， 瞬 时 使 开 关 跳 闸 。 电 子 式 过 流 保 护 : 电 流 互 感 器 信 号 变 换 幅 值 鉴 别 跳 闸 。 具 有 短 路 瞬 动 ， 过 载 反 时 限 ， 断 相 保 护 和 漏 电 闭锁 等 功 能 。 谢 谢 大 家