井下电气三大保护.docx

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井下电气三大保护

第一章井下电器三大掩护

煤矿井下供电系统的过流掩护、漏电掩护、接地掩护统称为煤矿井下电器的三大掩护。

井下电器系统的三大掩护是包管井下供电、用电宁静的可靠步伐。

第一节漏电保护

当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象，称为漏电。

井下常见的漏电妨碍可分为会合性漏电和疏散性漏电两类。

会合性漏电是指漏电产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。

疏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。

一、漏电的危害及原因

１．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）人打仗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，若电雷管引线两端打仗差别电位的两点，可能使雷管爆炸。

（４）电气设备漏电时不实时切断电源会扩大为短路妨碍，烧毁设备，造成火警。

２．漏电的原因

（１）电缆和电气设备恒久过负荷运行，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，讨论不牢，运行或移动时讨论松脱，某相碰壳而造成漏电。

（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划定值，造成某一相对外壳放电而产生接地漏电。

（５）橡套电缆受车辆或其它器械的挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套破坏，芯线裸露而产生漏电。

（６）铠装电缆受到机器损伤或过分弯曲而产生裂口或漏洞，恒久受潮或遭水淋使绝缘损坏而产生漏电。

（７）电气设备内部遗留导电物体，造成某一相碰壳而产生漏电。

（８）设备接线错误，误将一相火线接地或讨论毛刺太长而碰壳，造成漏电。

（９）移动频繁的电气设备的电缆重复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与接地芯线打仗而造成漏电。

（１０）操纵电气设备时，产生弧光放电造成一相接地而漏电。

（１１）设备维修时．因停、送电操纵错误，带电作业或事情不慎，造成人身触及一相而漏电。

二、低压检漏掩护装置

《煤矿宁静规程》划定：

“井下低压馈电线上，应装设检漏掩护装置或有选择性的漏电掩护装置，包管自动切断漏电的馈电线路”。

漏电掩护装置还能经常监督电网的绝缘状态，以便进行预防性查验。

另外，还能对电网对地的电容电流进行赔偿。

所以说，设置漏电掩护装置是包管井下宁静供电的有效步伐。

（一）漏电掩护装置的行动电阻值

漏电掩护装置的行动电阻是以电网系统的总的绝缘电阻值为底子的。

电网系统总的绝缘电阻值划定为：

在１１４０Ｖ时，不低于８０ｋΩ；６６０Ｖ时，不低于５０ｋΩ；３８０Ｖ时，不低于３０ｋΩ；１２７Ｖ时，不低于１５ｋΩ几当低压电网绝缘阻值下降到危险值时，漏电掩护装置应行动，切断电源。

该绝缘阻值即为漏电掩护装置的行动值。

当不考虑电网对地漫衍电容时，行动绝缘电阻值可由下式求出。

即

漏电掩护装置作用于跳闸时，应满足快速性的要求。

一般掩护装置与馈电开关联动时间应小于以下值：

１１４０Ｖ时为０．2Ｓ；６６０Ｖ时为０．２５Ｓ；３８０Ｖ时为０．４Ｓ；１２７Ｖ时为ＩＳ。

（二）电网对地电容电流的赔偿

井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，电网对地漫衍

电容产生的电容电流往往会大大凌驾极限宁静电流。

例如，当供

电线路长为１０００ｍ左右时，在电网绝缘处于正常状态下，容性

电流可达３８０ｍＡ左右；显然是很危险的，不进行赔偿就会危及

人身和矿井的宁静。

对电容电流的赔偿，可使用电抗器，产生感性电流来抵消电

网对地的电容电流。

赔偿有三种情况，其一是完全赔偿，但实际

电网对地漫衍电容是经常变革的，不可能做到完全赔偿；其二是

欠赔偿；其三是过赔偿，一般不消过赔偿。

三、漏电掩护方法

漏电掩护方法有漏电掩护、选择性漏电掩护、漏电闭锁。

ｌ．漏电掩护

目前使用的漏电掩护装置种类许多，有电子电路的，也有单

片盘算机控制的。

这里介绍的漏电掩护，从原理上也叫附加直流

电源漏电掩护，如图４—１所示。

其事情原理是：

漏电继电器用直流电进行绝缘监督，当人体触电时，绝缘电阻低落，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）　Ω（欧姆表）　

ＺＪ（直流继电器）　　电源，ＺＪ吸合　　ＺＪ１闭合　　ＴＱ（跳闸线圈）有电触点断开　　ＤＷ（馈电开关）断开一切断了供电回路。

如果绝缘阻值高于整定值时，直流监测电流小于ＺＪ的行动电

流，馈电开关不会跳闸，正常供电。

２．选择性漏电掩护

选择性漏电掩护大多利用零序电流偏向保持原理，如图４—２

所示，接纳的主要查抄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。

在线路正常事情时，电网的三相电压对称，三相负载相同，三相电流的矢量和即是零，电流互感器二次没有电流和电压，执行继电器Ｊ不行动。

当产生漏电妨碍时，三相电路不对称，一定有零序电流，这个零序电流通过电网对地绝缘电阻ｒ和漫衍电容Ｃ组成通路。

当产生单相漏电妨碍时，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行动，动员开关跳闸。

同理，如图４—３所示，在供电系统中各支路的每相对地电容分别用Ｃｌ、Ｃ2和Ｃ３表现，如果在第一支路上产生单相漏电或接地妨碍，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，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，利用零序电流的巨细差别，即可使妨碍支路与非妨碍支路区离开，到达选择性漏电掩护目的。

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。

图４—４是磁力起动器中漏电闭锁原理图。

在磁力起动器尚未吸合送电时，主打仗器ＸＬＣ的常闭帮助触头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　　电动机及其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　　　

常闭帮助触头ＸＬＣ3　　取样电位器Ｗ　　直流电源Ｅ的“－”端，从而对ｒ进行检测。

若此时电动机及其供电线路的绝缘水平较低，小于划定的漏电闭锁行动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，使背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，因尔后者的常开触点不能闭合，打仗器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。

反之，如果此时电动机及其供电线路的绝缘良好，ｒ大于划定的漏电闭锁行动电阻值，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，ＢHＪ继电器有电，后者闭合它自身的常开触点，为接通打仗器ＸＬＣ的线圈电路做好了准备。

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，主打仗器ＸＬＣ的常闭帮助触头ＸＬＣ３随之断开，切断漏电闭锁检测电路，漏电闭锁解除。

今后，如果电动机及其供电线路在运行历程中产生漏电，则由接在电网总开关上的检漏继电器进行掩护，使总开关跳闸。

四、漏电掩护装置的整定、维护及查验

１．漏电掩护装置的整定

漏电继电器行动电阻值是以网路绝缘电阻为基准确定的，即当低压电网绝缘水平下降到对人触电有危险时，漏电继电器应行动，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，定为漏电继电器的行动电阻值。

对漏电掩护和漏电闭锁装置按表４—１整定。

２．漏电掩护装置的维护及查验

值班电工每天应对漏电继电器的运行情况进行一次查抄和试验。

查抄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，局部接地极和帮助接地极安设是否良好，视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３０ｋΩ，３８０Ｖ低于Ｉ５ｋΩ，１２７Ｖ低于１０ｋΩ时，则应实时地接纳步伐，设法提高网路的绝缘电阻值，预防跳闸。

别的，每天应用试验按钮对漏电继电器进行一次跳闸试验。

在超等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，使掘进巷道与事情面瓦斯聚集，易产生危险。

为此，某些煤矿接纳了并接试验，用馈电开关的步伐来解决这一问题。

每月至少要对漏电继电器进行一次详细的查抄和修理，除了每天查抄时的内容外，还要查抄各处的线头是否良好，有无破损及受潮，闭锁开关是否灵活，各处讨论，触点打仗是否良好，有无松动脱落或烧毁的现象。

继电器的行动是否灵敏可靠，整流器的直流电压是否切合要求，内部元件、熔断器熔体及指示灯有无烧毁，调治赔偿电感是否到达最佳赔偿效果，漏电继电器是否切合防爆性能。

漏电继电器每年应上井进行查验，除对防爆外壳修理外，其他项目应凭据安装前的查验内容进行查抄和试验，并调换不及格的零件；对绝缘电阻较低、耐压试验不及格的须进行烘烤处置惩罚。

第二节过电流掩护

一、过电流妨碍的危害及原因

过电流是指流过电气设备和电缆的电流凌驾了额定值。

其妨碍有短路、过负荷和断相。

１．短路

短路是指电流不流经负载，而是两根或三根导线直接短接形成回路，这时电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大，其危害是能够在极短的时间内烧毁电气设备，引起火警或引起瓦斯、煤尘爆炸事故。

短路电流还会产生很大的电动力，使电气设备遭到机器损坏，也会引起电网电压急剧下降，影响电网中的其他用电设备的正常事情。

造成短路的主要原因是绝缘受到破坏，因而应增强对电气设备和电缆绝缘的维护及查抄，并设置短路掩护装置。

２．过负荷

过负荷是指流过电气设备和电缆的实际电流凌驾其额定电流和允许过负荷时间。

其危害是电气设备和电缆出现过负荷后，温度将凌驾所用绝缘质料的最高允许温度，损坏绝缘，如不实时切断电源，将会生长成漏电和短路事故。

过负荷是井下烧毁中、小型电动机的主要原因之一。

引起电气设备和电缆过负荷的原因主要有以下几方面：

一是电气设备和电缆的容量选择过小，致使正常事情时负荷电流凌驾了额定电流；·二是对生产机器的误操纵，例如在刮板输送机机尾压煤的情况下，连续点动起动，就会在起动电流的连续打击下引起电动机过热，甚至烧毁。

别的，电源电压过低或电动机机器性堵转都市引起电动机过负荷。

３．断相

断相是指三相交换电动机的一相供电线路或一相绕组断线。

此时，运行中的电动机叫单相运行，由于其转矩比三相运行时小得许多，在其所带负载稳定的情况下，一定过负荷，甚至烧毁电动机。

造成断相原因有：

熔断器有一相熔断；电缆与电动机或开关的接线端子连接不牢而松动脱落；电缆芯线一相断线；电动机定于绕组与接线端于连接不牢而脱落等。

由于井下过电流产生的时机多并且造成的危害巨大，所以对付电气设备和电缆都必须加以相应的过流掩护。

二、采区低压电网过电流掩护装置的整定盘算

对种种过流妨碍虽然有预防步伐，但仍有可能产生，所以在电气设备内均设有过流掩护装置。

对过流掩护装置的额定电流或行动电流，必须进行正确的选择或整定，不然不能起到掩护作用。

１．熔断器

熔断器串接在被掩护的电气设备的主电路中，当电气设备产生短路时，流过熔体的大电流使熔体温度急剧升高并将它熔断，从而将妨碍线路与电源离开，到达掩护的目的。

熔体额定电流的选择盘算如下：

（１）对掩护电缆支线的熔体，按下式盘算：

式中ＩＲ——熔体的额定电流，Ａ；

ＩＱe一电动机的额定起动电流，Ａ；

１.８—２.５——电动机起动时包管熔体不熔化