1、2022-6-162 第三章 煤礦供電三大保護第一節第一節 井下電氣設備的保護接地井下電氣設備的保護接地第二節第二節 井下漏電保護裝置井下漏電保護裝置第三節第三節 井下過流保護裝置井下過流保護裝置2022-6-164 第一節 井下電氣設備的保護接地一、一、保護接地的原理保護接地的原理二、二、井下保護接地系統井下保護接地系統三、三、接地網接地電阻的檢查與測定接地網接地電阻的檢查與測定四、四、低壓選擇性漏電保護系統低壓選擇性漏電保護系統電氣設備的金屬外殼及構架在正常情況下是不帶電的。但如果電氣設備絕緣損壞，其金屬外殼和構架就要帶電。此時人若觸及它們，就會發生觸電事故。為了預防這一事故，重要措施之一

2、就是對電氣設備實行保護接地。 一、保護接地的原理一、保護接地的原理一、保護接地的原理一、保護接地的原理1.保護接地就是把電氣設備的金屬外殼和構架，用導線與埋在地中的接地極連接，如圖2-8b所示。 2.保護原理接地裝置與人體構成并聯電路，并聯電壓相等保護接地裝置接地電阻RE越小，通過人體的電流將越少，因而越安全。保護接地的關鍵是將保護接地裝置的接地電阻值降低到規定的范圍內就可以使流過人體的電流不超過安全極限電流達到減小觸電危險目的煤礦安全規程規定：接地網上任一保護接地點的接地電阻2。 EERIRIhhhEEhRRII 接地電阻的降低 接地電阻接地線電阻：接地體電阻：接觸電阻：土壤電阻：截面足夠大

3、焊接或鍍鋅螺栓連接水溝或濕地保護接地系統將各接地極經接地芯線并聯而成 優點：降低接地電阻，提高安全性；互為后備，提高可靠性 二、井下保護接地系統主接地極3 0.75m2鋼板局部接地極4 0.6m2鋼板主接地母線1 50mm2裸銅線或100mm2的鍍鋅扁鋼電纜接地芯線7 電阻1歐姆輔助接地母線2連接導線12接地導線1325mm2裸銅線 或50mm2的鍍鋅扁鋼系統組成 局部接地極的設置煤礦安全規程規定，在下列地點應裝設局部接地極采區變電所9（移動變電站）電氣設備硐室和單獨裝設高壓電氣設備低壓配電點10或三臺以上電氣設備地點 采煤機14工作面的運輸巷、回風巷 集中運輸巷（大巷）10以及由變電 單獨供

4、電的掘進工作面連接高壓動力鎧裝電纜的連接裝置11三、接地網接地電阻的檢查與測定 1. 接地網各組成部分的檢查與維修接地網各組成部分的檢查與維修（1）接地母線和接地導線的導體是否完整、平直與連續，鐵質導體有無嚴重銹蝕、斷裂或開焊現象，銅導線有無斷絲或斷線。如發現有損壞達到超過規程允許截面的情況，應及時進行處理或更換，并作好記錄。設置在有腐蝕性環境中的接地母線與接地導線，還應定期涂防腐涂料。（2）接地母線和接地導線與金屬外殼、接地極間的連接是否完整可靠，如果用螺栓連接時，是否裝有彈簧墊圈、壓接是否堅固可靠；如果采用焊接，其焊縫是否符合規定。若發現有連接不符合規定者，應立即進行處理，并做好記錄。 三

5、、接地網接地電阻的檢查與測定 1. 接地網各組成部分的檢查接地網各組成部分的檢查（3）穿墻壁或基礎的接地母線防護套管是否完好；與電纜，管道等交叉時，其遮蓋物是否完好。（4）每年至少要將主接地極和局部接地極，從水倉或水溝提出來，詳細檢查一次。兩個主接地極，應該輪流分別檢查，不能同時提出來檢查，以免影響安全。如果礦井水含酸性較大，應適當增加檢查次數，如發現嚴重銹蝕或接觸不良等情況，應立即處理。（5）對于設置在水溝以外的管狀局部接地極，應經常灌注鹽水，以保持良好的導電狀態。三、接地網接地電阻的檢查與測定 2.接地電阻值的測定 井下總接地網的接地電阻值測定工作，應有專人負責，每季至少進行一次，并把測量

6、結果記入登記簿，以便查閱。新安裝的接地裝置，在投入運行前，應對其接地電阻值進行測量。在有甲烷及煤塵爆炸危險的礦井內，進行接地電阻測量時，應用安全火花型儀表，如ZC5型安全火花接地電阻測量儀。如果用普通型的測量儀表進行測定時，只準在沼氣濃度為1以下的地點進行，并采取一定的安全措施，報有關部門審批 保護接地實現保護的關鍵：將將接地電阻降到規定接地電阻降到規定值下，才能值下，才能使人的觸電電流小于安全值。使人的觸電電流小于安全值。井下保護接地組成系統的優點：降低系統接地電阻，降低系統接地電阻，提高提高保護的保護的安全性安全性；互為備用，提高保護的；互為備用，提高保護的可靠性可靠性井下保護接地系統組成

7、：是由是由“兩極兩極”（主接地極、局部接（主接地極、局部接地極）地極）“五線五線”（主接地母線、輔接地母線、連接導線、接地導（主接地母線、輔接地母線、連接導線、接地導線、電纜的接地芯線）組成線、電纜的接地芯線）組成井下接地系統的接地電阻規定值：2 2歐歐本節小結思考題2-9 說明保護接地的工作原理和保護接地實現保護的關鍵。2-10 井下保護接地網是怎樣組成的?為什么要組成井下保護接地網? 第二節 井下漏電保護一、一、附加直流電源漏電保護附加直流電源漏電保護二、二、零序電流式漏電保護零序電流式漏電保護三、三、零序功率方向式漏電保護零序功率方向式漏電保護漏電當電網絕緣小于漏電電阻值時，人觸及后會產

8、生觸電危險，此時稱為漏電。漏電危害煤礦井下由于潮氣入侵或機械損傷，引起絕緣電阻下降，導致漏電事故發生。漏電不僅會使電氣設備進一步損壞，形成短路事故，而且還可導致人身觸電和漏電火花引爆瓦斯、煤塵的危險，漏電流還會提前引爆電雷管。漏電保護作用實現監視絕緣、漏電保護、漏電閉鎖、漏電試驗以及補償流過人身的電容電流。井下漏電保護裝置的類型按電壓等級分：礦用隔爆高壓漏電監視保護裝置，低壓1140V、660V、380V動力電網礦用隔爆檢漏繼電器；127V煤電鉆（照明）綜合保護裝置。按工作原理分：有附加直流電源的漏電保護裝置，有零序電流的漏電保護裝置。按其保護功能分：無選擇性的漏電保護裝置、有選擇性的漏電保護

9、裝置及漏電閉鎖的漏電保護裝置。 1.保護原理 1 1）監測電網絕緣電阻）監測電網絕緣電阻接通附加直流電源組成的檢漏回路，產生附加直流I大小為： 當結構一定時，電源電動勢V、回路電阻R一定，回路電流I與三相絕緣電阻R成相反變化，用電流表測得I,再換算為相應的R刻度，從而讀出絕緣電阻R大小而成為k表。表中漏電電阻R漏電區域為紅色，對于380v電網為3.5k，660v電網為11k，1140v電網為20k。RRVI圖 2-10 原理圖I一、附加直流電源漏電保護一、附加直流電源漏電保護2 2）漏電保護）漏電保護發生漏電時，絕緣電阻RR漏電由上式知I？：附加直流II動作(繼電器K)KD動作，其觸點KD閉合

10、，接通饋電開關的脫扣線圈YA,使得饋電開關斷路器QF脫扣跳閘，切斷漏電回路電源，實現保護（點擊觀看）。1.保護原理 圖 2-10 原理圖I請問：請問：人觸及一相電網時，漏電保護是否動作？請問：請問：一相電網接地時，漏電保護是否動作？ 3 3）漏電閉鎖）漏電閉鎖 如果在開關沒有接通負載前，在三相電網對地絕緣電阻上附加直流電源檢測漏電，如果發生漏電，通過繼電器接通脫扣線圈則斷路器無法合閘，這種漏電時禁止合閘作用稱之為漏電閉鎖。1.保護原理 圖 2-10 原理圖I4 4）漏電保護試驗）漏電保護試驗按下試驗按紐，接通試驗電阻r（阻值為R漏電），模擬漏電發生，此時絕緣電阻RR漏電附加直流II動作(繼電器

11、K)如果饋電開關脫扣跳閘，說明漏電保護？如果饋電開關不跳閘，說明漏電保護？1.保護原理 5)5)補償人體電容電流補償人體電容電流 未發生漏電時，絕緣電阻RR漏電，KD不動作但是電網線路較長時，對地電容較大，使人體的電容電流IC較大人體的觸電電流仍會超過安全值，還有觸電危險，為此必須補償人體電容電流IC1.保護原理 5)5)補償人體電容補償人體電容電流電流在三相電抗器1L與KD之間串入零序電抗器2L，產生電感電流IL流經人體，人體電流Ih中 IL與IC相量相反，相補償，使得Ih30mA，保證了人身安全。1.保護原理 ICILIhIL2022-6-16292.保護特點 優點：不論是對稱性漏電還是不

12、對稱性漏電，只要絕緣電阻下降到一定程度，保護就可以動作。且準確可靠，安全性高。還可以補償人身觸電或單相接地電流的容性分量部分。 缺點：無選擇性，由于電網各支路絕緣電阻為并聯關系，無論哪個支路絕緣電阻下降，都會使漏電動作， 結論：所以該保護裝在總開關上，故障停電范圍大，且不能直接判定故障支路。 1.零序電流取樣裝置零序電流信號由零序電流互感器TAN取得的。 零序電流互感器有一個環狀鐵芯套在被保護的電纜上，利用電纜作為一次線圈，二次線圈繞在環狀鐵芯上。二次線圈中的電流I2正比于一次線圈中的三相電流相量之和。當未發生漏電時，一次側三相電流對稱相量和為零，二次側無電流輸出當發生漏電時，一次側三相電流不

13、對稱，其相量和不為零，二次側有零序電流輸出。 圖2-11零序電流互感器結構示意圖電纜一次電流鐵芯二次電流二、零序電流式漏電保護二、零序電流式漏電保護2.保護原理對于多支路電網一相漏電時，各分支線路中都有零序電流通過。在故障支路中，總零序電流的代數和是非故障支路零序電流之和；而非故障支路中，則只流過本支路的零序電流。零序電流式漏電保護裝置就是根據故障線路零序電流大小與非故障線路不同來實現選擇性的。 圖2-12 多分支電路中零序電流分布非故障支路故障支路二、零序電流式漏電保護二、零序電流式漏電保護注意：在發生單相接地時，接地電流可能沿著鎧裝電纜的鋼鎧外皮（接地線）流動，這部分電流不僅降低故障線路漏

14、電保護的靈敏度，有時還會造成漏電保護裝置的誤動作。故此應將電纜終端接線盒的接地線穿過零序電流互感器的鐵芯，如圖所示。使鎧裝電纜外皮流過的零序電流，再經接線盒的接地線回流穿過零序電流互感器，從而使穿過互感器的外皮流過的零序電流和為零，防止引起漏電保護的誤動作。 圖2-11零序電流互感器結構示意圖電纜外皮終端 接線盒接地線外皮電流二、零序電流式漏電保護二、零序電流式漏電保護二、零序電流式漏電保護二、零序電流式漏電保護3.保護特點優點：具有橫向選擇性。缺點：三相絕緣電阻同時降低發生漏電，電網中無零序電流，失去保護功能。不能補償人身觸電電容電流。如果同一母線只有2支路，則 兩支路零序電流大小相等，無法

15、區分，從而失去選擇性。圖2-12 多分支電路中零序電流分布非故障支路故障支路0203020303I -I-I-II三、零序功率方向式漏電保護三、零序功率方向式漏電保護0U 1.零序電壓取樣裝置零序電壓信號由零序電壓互感器TVN取得的。 零序電壓互感器一次側三相繞組與電網星形連接，二次繞組為開口三角形連接，根據變壓器原理可知，二次側開口端電壓U正比于三相電壓相量和，未發生不對稱漏電時，其相量和為0，即無電壓輸出；一旦發生不對稱漏電或單相接地，則有電壓輸出，此電壓即為零序電壓。0UUUUWVU2. 保護原理當電網中某支路發生不對稱漏電時，由零序電流互感器、零序電壓互感器提供的信號，經放大整形、相位

16、比較電路來判斷該支路零序電流相位滯后于零序電壓，輸出信號使繼電保護動作，切斷該支路電源，反之非故障支路相位關系不符合動作條件、保護不動作，從而實現有選擇性漏電保護。 2分支電路中零序電流分布非故障支路故障支路三、零序功率方向式漏電保護三、零序功率方向式漏電保護二、零序功率方向式漏電保護二、零序功率方向式漏電保護3.保護特點優點：具有橫向選擇性,且兩支路時也可選擇性保護。缺點：三相絕緣電阻同時降低發生漏電，電網中無零序電流，失去保護功能。不能補償人身觸電電容電流。需增加零序電壓互感器和相位比較電路。圖2-12 多分支電路中零序電流分布非故障支路故障支路四、低壓選擇性漏電保護系統四、低壓選擇性漏電

17、保護系統分開關裝設有瞬時動作的有選擇性零序功率方向漏電保護，總開關裝設有延時動作的附加直流電源式漏電保護。當分開關以下發生漏電故障時，有選擇性地切除故障支路；若漏電故障是對稱的，或分開關失靈拒動時，總開關經短暫延時動作，實現后備保護，確保可靠性。本節小結一、附加直流電源漏電保護作用： 1）監測絕緣電阻；2）漏電保護；3）漏電閉鎖； 4）漏電試驗；5）補償人體電容電流特點：結構簡單，使用方便，但設在總自動饋電開關。 無選擇性，停電范圍大。查找漏電回路困難。適用：作漏電的后備保護。二、零序電流式與零序功率方向式漏電保護作用：當開關所控線路發生漏電時，該開關動作。特點：設在分路開關；有選擇性，停電范

18、圍小 易查找漏電回路。適用：作漏電主保護三、低壓漏電保護系統總開關：設附加直流電源式漏電保護，分開關：設零序電流保護或零序功率方向保護思考題2-11井下電網的漏電有什么危害?2-12漏電保護的類型及其作用是什么?低壓電網漏電保護系統是如何組成的？ 第三節 井下過流保護一、一、熔斷器熔斷器二、二、過流繼電器過流繼電器三、三、熱繼電器熱繼電器第三節 井下過流保護裝置與保護接地、漏電保護并稱井下三大保護過流過流-電氣設備的實際電流電氣設備的實際電流額定值額定值過流過流原因原因過流過流保護保護短路保護短路保護過負荷保護過負荷保護斷相保護斷相保護動作電流值動作電流值設定較設定較大，對電動機應大，對電動機

19、應啟動電流；啟動電流； 瞬時動作瞬時動作動作電流值動作電流值設定設定小，額定電流小，額定電流延時動作延時動作，為反時限特性，為反時限特性（動作時間與動作電流成反比）（動作時間與動作電流成反比） 短路短路過負荷過負荷斷相運行斷相運行電流電流額定電流額定電流, ,溫升迅速溫升迅速 電流電流額定電流額定電流, ,溫升較慢溫升較慢 常用過流保護裝置過流過流保護保護裝置裝置短路保護過負荷保護斷相保護熔斷器、電流繼電器、電子繼電器電流繼電器與時間繼電器熱繼電器電子繼電器一、熔斷器簡單的一次性過流保護裝置1.結結構與構與原理原理熔體:熔管低熔點金屬串入電路， 過流時熔斷連接熔體接線柱等固定熔體接線柱、插座等

20、熄滅電弧產氣管、填石英砂 RLl型螺旋式熔斷器型螺旋式熔斷器1瓷帽；2熔斷指示紅點；3熔管；4瓷套；5上接線端；6下接線端；7底座RT0型熔斷器結構 a結構；b熔體；1滑石陶瓷外殼；2金屬蓋板；3螺栓；4熔斷指示器；5指示熔體； 6工作熔體；7刀形觸頭；8石英砂；9紫銅柵片；10錫橋；11小孔RM10RM10型熔斷器結構型熔斷器結構 1熔管；2蓋板；3黃銅帽蓋；4刀形觸頭；5熔體一、熔斷器 型號類別號組別號RM封閉式T填料式L螺旋式C瓷插式設計序號數字電路符號圖符文符 FU一、熔斷器一、熔斷器2.技術數據技術數據 熔斷器的額定電流IN熔斷器殼體的載流部分，允許長時通過的最大電流。使用時電路IN

21、 N工作電流工作電流熔體的額定電流IN長時通過熔體而不使熔體熔斷的最大電流。使用時， IN N IN N。如在額定電流為200A的熔斷器中，可分別裝額定電流為100、125、160和200A幾種規格的熔體，須根據實際需要選配。 熔斷器的極限斷路電流Isb熔斷器所能切斷的最大電流。使用時，所切斷的最大短路電流最大短路電流 Isbsb 熔斷器的額定電壓UN熔斷器長時所能承受的正常工作電壓。使用時所接電網的電壓電網的電壓 UN N保護特性保護特性熔斷時間與熔體電流的關系熔斷時間與熔體電流的關系（安秒特性）安秒特性） 熔斷器具有反時限特性可作？過載保護過載保護。但是不宜作電動機不宜作電動機的過載保護的

22、過載保護，因為電動機啟動時電流為46倍額定電流，使過載保護誤動作。短路時熔體電流很大，熔斷時間很短，故熔斷器可作？電動機的短路保護電動機的短路保護。圖 2-10 熔斷器的保護特性曲線一、熔斷器3.使用注意事項熔斷器中的熔件必須選用特制的熔絲或熔片，不能用銅絲、鋁絲、鉛絲和鐵絲等難熔金屬代替；切除三次大的短路電流后，RM型熔斷器的纖維管被燒薄，機械強度和滅弧能力顯著降低，因而應更換否則會發生外殼爆炸或向外飛弧，引起嚴重事故；當熔斷器中需并聯兩個熔片時，必須選用刻有“兩片”字樣的熔件，并分裝在接觸閘刀的兩面，不能將兩片重迭裝在一起，更不能在熔管外附加熔絲；井下禁用不合格的熔斷器，也不準拆去熔管不用

23、。二、過電流繼電器可重復使用的過流保護裝置可重復使用的過流保護裝置 類類 型型電磁式電磁式（靠電磁（靠電磁力動作）力動作）電子式電子式（靠電子電（靠電子電路動作）路動作）可以組成不同電路，實現三相可以組成不同電路，實現三相短路、兩相短路、過載、斷相短路、兩相短路、過載、斷相漏電、欠壓、過壓等多種保護漏電、欠壓、過壓等多種保護電流繼電器作過流保護電流繼電器作過流保護電壓繼電器作欠壓保護電壓繼電器作欠壓保護時間繼電器與電流繼電器配合作過載保護時間繼電器與電流繼電器配合作過載保護熱動式熱動式 作電動機的過載保護作電動機的過載保護分立元件分立元件集成電路集成電路1.電磁式繼電器結構原理電磁式繼電器結構

24、原理結構結構 與與原理原理電磁鐵觸點鐵芯常開動作后接通脫扣線圈 和信號回路電磁繼電器結構圖電磁繼電器結構圖 1-電磁線圈；2-鐵芯；3-銜鐵；4-反力彈簧；5-轉軸；6-動觸頭；7-靜觸頭動鐵帶動觸點定鐵導通磁路常閉動作后斷開接觸 器線圈回路反力彈簧設定過流保護動作值只有電流大于動作值時產生的磁力彈力，使動鐵吸合,帶動觸點。線圈接入被保護電路 通電產生磁力元件圖符文符代表意義電路連接特點線圈KAKU電流繼電器電壓繼電器串入電路并入電路線粗、圈少線細、圈多常開觸點KAKU電流繼電器電壓繼電器串入脫扣線圈回路動作后閉合常閉觸點KAKU電流繼電器電壓繼電器串入接觸器線圈回路動作后斷開1.電磁式繼電器

25、電磁式繼電器電路符號1.電磁繼電器電磁繼電器技術數據 繼電器的額定電流IN繼電器的載流部分，允許長時通過的最大電流。使用時電路工作電流工作電流IN繼電器的動作電流Iop 使繼電器銜鐵動作的最小最小電流。須根據保護整定值確定。 繼電器的返回電流IRE使繼電器銜鐵釋放的最大最大電流。繼電器的返回系數KRE 繼電器返回電流與動作電流的比值。返回系數小于1 2.電子式繼電器電子式繼電器原理 原理框圖原理框圖短路保護短路保護框圖框圖過載保護過載保護框圖框圖2.電子式繼電器電子式繼電器舉例JDB電動機綜合保護外電路電動機綜合保護外電路外形與電路連接外形與電路連接2.電子式繼電器電子式繼電器舉例JDB電動機

26、綜合保護外電路電動機綜合保護外電路功能功能過載保護、短路保護、漏電閉鎖試驗整定保護過載試驗、短路試驗、漏電閉鎖試驗過載動作值刻度值倍率檔1,2,4,83.熱動式繼電器結構與原理結構與原理動作值設定觸點雙金屬片1受熱彎曲推4、2加熱元件13串入主回路 通電后發熱常閉7、8動作后斷開接觸 器線圈回路調節凸輪9轉動9后推動11差動桿4差動導板2信號轉換向左推動5、6推動軸11 推動10、6叉10及連桿6 改變行程A （動作值）溫補雙金屬片5環境溫度升高與1同時向左彎曲保證動作值A不變3.熱動式繼電器電路符號觸點常開動作后接通脫扣 線圈和信號回路加熱元件串入主回路 通電后發熱常閉動作后斷開接觸 器線圈回路 圖符 文符FRFRFR3.熱動式繼電器熱動式繼電器技術數據 熱繼電器的額定電流IN熱繼電器的載流部分，允許長時通過最大電流。使用時電路IN 工作電流工作電流熱元件的額定電流IN 使熱繼電器不動作的最大電流。使用時IN IN 。 如熱繼電器額定電流為60A，可裝熱元件的額定電流為22、32、45A等 整定電流及其調節范圍 熱元件調節刻度上所規定電流值,如熱元件的額定電流22A，調節范圍為141822A,整定電流為調節凸輪確定其中某值3.熱繼電器熱繼電器使用JR9系列限流熱繼電器由電磁元件和熱元件兩部分組成，電磁元件相當于電磁式電流繼電器，可作為電動機的短路保護；熱元件相當于熱繼電器作過載