煤矿井下供电系统的三大保护.docx

1、煤矿井下供电系统的三大保护煤矿井下供电系统的“三大保护” 煤矿井下供电系统的过流保护、漏电保护、接地保护统称为煤矿井下的三大保护。第一节 过电流保护 一、过电流故障的危害及原因 过电流是指流过电气设备和电缆的电流超过额定值。其故障有短路、过负荷和断相。第一节 过电流保护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，引起火灾或引起瓦斯、煤尘爆炸事故。短路电流还会产生很大的电动力，使电气设备遭到机械损坏，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工作。造成短路的主要原因是

2、绝缘受到破坏，因而应加强对电气设备和电缆绝缘的维护和检查，并设置短路保护装置。第一节 过电流保护2.过负荷过负荷是指流过电气设备和电路的实际电流超过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，温度将超过所用绝缘材料的最高允许温度，损坏绝缘，如不及时切断电源，将会发展成漏电和短路事故。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容量选择过小，致使正常工作时负荷电流超过了额定电流；二是对生产机械的误操作，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冲击下引起电动机过热，甚至烧毁。此外，电

3、源电压过低或电动机机械性堵转都会引起电动机过负荷。第一节 过电流保护3.断相断相是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线。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；电动机定子绕组与接线端子连接不牢而脱落等。第一节 过电流保护二、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则（一）、一般规定1、短路电流的计算方法1）选择短路保护装置的整定电流时，需要计算两相短路电流值，可按公式（1）计算： = （1）式中： -两相短路电流，A。 -短路回路内一相电阻，电抗值总和，。 Xx -根据三相短路容量计算的系统电抗值, 。 R1、X1 -高压电缆的电阻

4、、电抗值，。 Kb -矿用变压器变比。 Rb、Xb -矿用变压器的电阻、电抗值，。 R2、X2 -低压电缆的电阻、电抗值，。 UN2 -变压器二次侧额定电压，V。第一节 过电流保护利用公式计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻值也忽略不计。若需计算三相短路电流值，可按公式计算： 式中： -三相短路电流，A。2）两相短路电流亦可利用计算图(或表)查出。2、短路保护装置1）馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装置。2）当干线上的开关不能同时保护分支线路时，则应在靠近分支点处另行加装短路保护装置。3）各类短路保护装置

5、均应按本细则进行计算、整定、校验，保证灵敏可靠，不准甩掉不用，并禁止使用不合格的短路保护装置。第一节 过电流保护2、短路保护装置1）馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装置。2）当干线上的开关不能同时保护分支线路时，则应在靠近分支点处另行加装短路保护装置。3）各类短路保护装置均应按本细则进行计算、整定、校验，保证灵敏可靠，不准甩掉不用，并禁止使用不合格的短路保护装置。第一节 过电流保护（二）、电缆线路的短路保护1、电磁式过流继电器的整定1）1200V及以下馈电开关过流继电器的整定值，按下列规定选择。对保护电缆干线的装置按公式选择： 式中：IZ -过流

6、保护装置的电流整定值，A。 IQC -容量最大的电动机的额定起动电流，A。 Ie-其余电动机的额定电流之和，A。 KX -需用系数，取0.51。第一节 过电流保护（二）、电缆线路的短路保护1、电磁式过流继电器的整定1）1200V及以下馈电开关过流继电器的整定值，按下列规定选择。对保护电缆干线的装置按公式选择： 式中：IZ -过流保护装置的电流整定值，A。 IQC -容量最大的电动机的额定起动电流，A。 Ie-其余电动机的额定电流之和，A。 KX -需用系数，取0.51。第一节 过电流保护保护电缆支线的装置按公式选择： IZIQC 式中：IZ、IQC的含义同公式。目前某些隔爆磁力起动器装有限流热

7、继电器，其热元件按公式整定： IZIe 式中：IZ、Ie的含义同公式。2）按第1条规定选择出来的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合公式的要求： /IZ 1.5 式中： -被保护电缆干线或支线距变压器最远点 的两相短路电流值，A。 Iz-过流保护装置的电流整定值，A。 1.5-保护装置的可靠动作系数。第一节 过电流保护若线路上串联两台及以上开关时(其间无分支线路)，则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验，校验的可靠动作系数应满足1.21.5的要求，以保证双重保护的可靠性。若经校验，两相短路电流不能满足公式时，可采取以下措施：加大干线或支线电缆截面。设法

8、减少低压电缆长度。采用相敏保护器或软起动等新技术提高可靠动作系数。换用大容量变压器或采取变压器并联。增设分段保护开关。采用移动变电站或移动变压器。第一节 过电流保护2、电子保护器的电流整定1）馈电开关中，电子保护器的短路保护整定原则，按公式进行计算、选择、整定，按公式进行校验，其整定范围为(310) Ie；其过载长延时保护电流整定值按实际负载电流值整定，其整定范围为(0.41) Ie。Ie为馈电开关的额定电流。2）电磁起动器中，电子保护器的过流整定值，按公式选择： IzIe 式中：Iz -电子保护器的过流整定值，取电机额定电流近似值，A。 Ie -电动机的额定电流，A。当运行中电流超过Iz值时

9、，即视为过载，电子保护器延时动作；当运行中电流达到Iz值的8倍及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作。第一节 过电流保护3）按公式计算选择出的整定值，也应以两相短路电流值进行校验，应符合公式的要求： 1.2 式中：8Iz-电子保护短路保护动作值。 1.2-保护装置的可靠动作系数。3、熔断器熔体额定电流的选择1）1200V及以下的电网中，熔体额定电流可按下列规定选择。对保护电缆干线的装置，按公式选择： 式中： IR-熔体额定电流，A。 IQC、Ie-含义同公式。 1.82.5-当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化系数。对不经常启动和轻载起动的可取2.5;对于频繁起动和带负载起动的则可取 1

10、.82。第一节 过电流保护对保护电缆支线的装置按公式选择： 式中 ：IQC 、IR 、1.82.5-含义同公式。对保护照明负荷的装置，按公式(11)选择： IRIe (11)式中：Ie -照明负荷的额定电流，A。选择熔体的额定电流应接近于计算值。2）选用的熔体，应按公式(12)进行校验： 47(12)式中： -含义公式。47-为保证熔体及时熔断的系数，当电压1140V、660V、380V，熔体额定电流为100A及以下时，系数取7；电流为125A时，系数取6.4；电流为160A时，系数取5；电流为200A时，系数取4；当电压为127V时，系数一律取4。第一节 过电流保护（三）变压器的保护1、动力

11、变压器在低压侧发生两相短路时，采用高压配电装置中的过流保护装置来保护，对于电磁式保护装置，其一次电流整定值Iz按公式(13)选择： Iz (13)式中： Kb-变压器变压比 1.21.4-可靠系数对于电子式高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流值(5A)的1、2、3、4、5、6、7、8、9倍分级整定，其整定值按公式(14)选择： n (14)式中： n-互感器二次额定电流(5A)的倍数。 Ige-高压配电装置额定电流，A。第一节 过电流保护对Y/Y接线的变压器，按公式(13)计算出的整定值，按公式(15a)检验： 1.5 (15a)对于Y/接线的变压器，按公式(13)计算出的整定值，按公式(

12、15b)校验： 1.5 (15b)式中： -Y/接线变压器的二次两相短路电流折算到一次侧的系数。 1.5 -保证过流保护装置可靠动作的系数。第一节 过电流保护2、动力变压器的过负荷保护反映变压器正常运行时的过载情况，通常为三相对称，一般经一定延时作用于信号。高压配电装置中保护整定原则如下：电子式过流反时限继电保护装置，按变压器额定电流整定。电磁式动作时间为1015s，起动电流按躲过变压器额定电流来整定： Iz=kIeb/Kf (16)式中：Iz -含义同前。 K -可靠系数，取1.05。 Kf -返回系数，一般为0.85。 Ieb -变压器额定电流。3、照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装

13、置中变压器由下式校验： 47式中： -变压器低压侧两相短路电流，A。 Kb-变压比。 -Y/接线变压器二次侧两相短路电流折算到一次侧的系数，当为/接线时此系数取1。第一节 过电流保护（四）管理制度1、生产矿井(或采区)应有专人负责低压电气设备和高压配电装置过流保护装置的整定和管理工作，矿机电部门应加强对此项工作的检查和指导。2、新投产的采区，在作采区供电设计时，应对保护装置的整定值进行计算、校验，机电安装人员应按设计要求进行安装整定、调整。当电气设备涉及的电网及负荷状况发生变化时，矿井机电技术人员应及时进行计算，经机电副井长（机电副矿长）审批后，由专职的电气维修工负责调整。3、运行中的电气设备

14、的保护装置，由电气维修工负责定期检查，如发现有误动作或整定值选择有差错时，应查明原因，由机电技术人员或机电副井长(机电副矿长)根据实际情况作必要的改动，其他人员不得任意变更。第一节 过电流保护4、生产矿井(或采区)应备有实际的供电系统图(或计算机辅助管理系统)，其上注明电气设备型号、容量、电缆线路规格、长度、短路电流值和保护装置的整定值。此图由生产矿井(或采区)机电队和机电技术人员负责管理并随时修改补充。供电系统图每季报矿机电部门一次。5、为了便于检查，设备应挂标志牌，牌上注明设备的编号、型号、整定值、两相短路电流值、整定日期、供电范围等情况。6、检修后的高、低压开关，必须对其保护装置进行校验

15、，使之符合要求，以便在井下使用时，可以根据其刻度正确地调整。7、备用开关设备(含新的、检修完的)及单独保护器，在入井前，应由持合格证的防爆检查员检查其电气保护及防爆安全性能，取得合格证后，方可入井安装。8、开关在井下使用超过6个月时，应对其过流保护装置进行一次检验和调整。第二节 漏电保护漏电：当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象，称为漏电。井下常见的漏电故障可分为集中性漏电和分散性漏电两类。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。第二

16、节 漏电保护一、 漏电的危害及原因1、 漏电的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。第二节 漏电保护2、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。（4）电气设备内部随意增加电气元件

17、，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一项对外壳造成放电而发生接地漏电。（5）橡套电缆受车辆或其他器械挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套损坏，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。第二节 漏电保护（7）电气设备内部遗留导电物体，造成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，产生弧光放电造成一相接地而漏电。（11）设备维修时，因停、送电操作失误，带

18、电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。第二节 漏电保护二、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。1、漏电保护方式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，从原理上附加直流电源漏电保护，如图41所示。漏电保护方式有漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。第二节 漏电保护其工作原理是：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）欧姆表ZJ（直流继电器）电源，ZJ吸合ZJ1闭合TQ（跳闸线圈）有电触电断开DW(馈电开关)断开切断了供电回路。如果

19、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。第二节 漏电保护三、煤矿井下低压检漏保护装置的安装、运行、维护与检修细则（一）、总则为了保证矿井和人身安全，根据煤矿安全规程特制定本细则。1、本细则仅适用于井下中性点不直接接地的1140V及以下动力、照明、信号电网中的各类检漏保护装置，包括各类设备中具有漏电闭锁，漏电跳闸及选择性漏电保护功能的保护单元(以下简称检漏保护装置)。2、凡从事井下电气设备安装、运行、维护与检修的人员均应熟悉本细则。3、对井下使用的检漏保护装置，各生产矿井(或采区)必须专人进行维护、检修和调整，使检漏保护装置正常进行。第二节 漏电保护4、

20、检漏保护装置的防爆性能必须符合防爆要求，电气性能必须经煤炭系统归口检验单位检验合格。5、井下各变电所的低压馈出线上，应装设带漏电闭锁的检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置。如无此种装置，必须装设自动切断漏电馈线的检漏保护装置。煤(岩)电钻、照明信号馈线上，必须装设有自动切断漏电馈线的检漏保护装置。低压电磁起动器应具备漏电闭锁功能。6、运行中的检漏保护装置性能必须可靠，严禁任意拆除和停用。7、选择性检漏保护装置必须配套使用(即总开关和所有分支开关必须都装设)，带延时的总检漏保护装置不准单独使用。第二节 漏电保护二）下井前的检验检漏保护装置在地面要进行仔细检查、试验，符合要求后才可以下井使用。检查

21、试验内容：1、按防爆电气设备防爆性能的各项检查要求进行检查。2、按厂家说明书上所示线路核对检漏保护装置内部接线是否正确，连线是否良好，元件、导线等有无破损。3、检漏保护装置的绝缘电阻值应符合：1140V的用1000V摇表摇测不低于10M：660V的用1000V摇表摇测不低于10M；380V的用500V摇表摇测不低于5M；127V的用250V摇表摇测不低于2M；42V装用250V摇表摇测不低于0.5M。4、测量各直流电源的电压值及热继电器的动作电流值，其值应符合厂家规定。第二节 漏电保护5、检漏保护装置在下井前应先在地面进行漏电动作电阻值、漏电动作时间、补偿效果的测定；带旁路的漏电保护应进行旁路

22、动作电阻值、动作时间的测定；具有漏电闭锁功能的应测量闭锁电阻值，测量结果应符合规定。具有选择性漏电保护功能的各类检漏装置，在地面还要进行不少于两条馈电开关的支路作配套试验，各支路都应轮流进行三次漏电试验，以检查漏电选择性的可靠性。第二节 漏电保护（三）安装1、检漏保护装置在井下装卸、搬运过程中，应免受剧烈的震动。2、检漏继电器、选择性的检漏保护装置应接在馈电开关的负荷侧。如用两台馈电开关作总开关时，可合用一台检漏保护装置。两台馈电开关的跳闸线圈应并联，并注意：馈电开关的跳闸线圈必须连接在同一相电源上。两台馈电开关的跳闸线圈联络线间应串接一个隔爆型停止按钮(或开关)；当第一台运行，第二台停运时，

23、应按下按钮(或断开关)并锁住不让其返回，避免该停运开关负荷侧仍带电。否则不允许停运一台开关，另一台仍运行。检漏保护装置的电源只需与第一台开关连接。如需停止第一台开关，第二台开关继续运行时，应将检漏保护装置的电源改接到第二台开关上。第二节 漏电保护3、对检漏保护装置接地装置的几点规定：主接地线(即其外壳的保护装置接地线)要可靠地与采区变压所的辅助接地母线或局部接地极相连：煤电钻、照明综合保护装置只设辅助接地极能够满足要求的可以不另设主接地极。供检漏保护装置作检验用的辅助接地线，应用芯线总断面不小于10mm2的橡套电缆。检漏保护装置的辅助接地极应单独设置，规格要求要与局部接地极相同，并距局部接地极

24、的直线距离不得少于5m。煤(岩)电钻、照明综合保护装置的辅助接地极，可采用直径不小于22mm，长度不小于500mm的钢管进行埋设。当同一地点装有两台以上检漏保护装置时，可以共用一个辅助接地极及一根辅助接地线。如共用同一辅助接地极的几台检漏保护装置，则应断其内部试验按钮常闭触点至局部接地极的连线。第二节 漏电保护4、在由地面变电所直接向采区低压供电的特殊情况下，地面变电所必须设检漏保护装置。5、为确保检漏保护装置动作可靠，安装时应将它水平放置于特设的架上或吊架于硐室墙壁上。放置的高度以便于检查为准，并避免水淋或受潮。6、安装前对配合检漏保护装置使用的开关的跳闸机构，应进行如下检查：跳闸线圈的绝缘

25、电阻应符合：1140V的用1000V摇表摇测不低于10M；660V的用1000V摇表摇测不低于10M；380V的用500V摇表摇测不低于5M。跳闸机构灵活可靠。开关的操作机构应无过位或卡阻现象。第二节 漏电保护7、检漏保护装置安装完毕后，应做跳闸试验，如不跳闸，则应立即切断电源作全面检查，合格后方可投入使用。具有对电网对地电容电流进行补偿的各类检漏保护装置，供电系统安装完毕后，均应在正常负荷情况下，进行电容电流的最佳补偿调节。8、安装时，电网系统总的绝缘电阻值应符合：1140V不低于80K；660V不低于50K；380V不低于30K。第二节 漏电保护（四）运行、维护和检修1、采区变电所值班人员

26、或防爆检查人员每天应对检漏保护装置的运行情况进行检查试验，并作记录。检查试验内容：观察欧姆表的指示数值是否正常。当电网绝缘1140V低于50K；660V低于30K；380V低于15K时，应及时采取措施，设法提高电网绝缘电阻值，尽量避免自动跳闸。安装位置必须平稳可靠，周围应清洁，无淋水现象。外观检查检漏保护装置的防爆性能必须合格。局部接地极和辅助接地极的安设应良好。用试验按钮对检漏保护装置进行跳闸试验。煤(岩)电钻综合保护装置每班试验一次，照明信号综合保护装置每天试验一次。对具有选择性功能的检漏保护装置各支路应每天做一次跳闸试验，总检漏保护装置每周做一次跳闸试验。第二节 漏电保护2、检漏保护装置

27、维修人员每月至少对检漏保护装置进行一次详细检查。内容除上条所规定的外，应检查 ：各处导线是否良好，有无破损及受潮。闭锁装置及继电器动作是否可靠。各处接头、触点是否良好，有无松动脱落和烧毁现象。内部元件、插件板、熔断器及指示灯有无松动、破损。补偿电感是否达到最佳补偿效果。检漏保护装置的隔爆性能是否符合规定第二节 漏电保护3、在瓦斯检查员的配合下，对新安装的检漏保护装置在首次投入运行前做一次远方人工漏电跳闸试验。运行中的检漏保护装置，每月至少做一次远方人工漏电跳闸试验。有选择性的检漏保护装置做远方人工漏电跳闸试验时，总检漏保护装置应在分支开关断开后在分支开关入口处做人工漏电跳闸试验，其余分路开关应分别做一次远方人工漏电跳闸试验。试验方法是：在最远端的控制开关的负荷侧按不同电压等级接入试验电阻(127V用2K，10W电阻；380V用3.5K，10W电阻；660V用11K，10W电阻；1140V用20K，10W电阻)。如用磁力起动器进行试验，试验电阻的一端接在熔断管的螺扣上，另一端接在外壳上，盖上外盖后送电，观察馈电开关是否跳闸，如跳闸，说明检漏保护装置动作可靠试验完毕后，要拆除试验电阻。第二节 漏电保护4、检漏保护装置每年应升井进行一次检修，除对防爆外壳修理外，其他项目应