第二講采區電網保護第一節漏電保護

第二節過電流保護第三節保護接地二、漏電保護方式分類：漏電保護、選擇性漏電保護、漏電閉鎖。1、漏電保護目前使用的漏電保護裝置種類很多，有電子線路，也有使用單片計算機控制的。這里介紹的漏電保護，從原理上也叫附加直流電源漏電保護，如圖2—1所示。

其工作原理是：漏電繼電器用直流電進行絕緣監視，當人體觸時，或漏電時，絕緣電阻降低，其回路如下：直流電源→接地極→人體→負荷線C〔或a或b〕→SK〔三相電抗器〕→LK〔零序電抗器〕→Ω〔歐姆表〕→ZJ〔直流繼電器〕→電源。這時ZJ吸合，ZJ1閉合，TQ〔跳閘線圈〕有電觸點斷開，DW〔饋電開關〕斷開，切斷了供電回路。如果絕緣電阻高于整定值時，直流監測電流小于ZJ的動作電流，饋電開關不會跳閘。正常供電。圖2—1漏電保護原理圖二、漏電保護方式2、選擇性漏電保護選擇性漏電保護大多利用零序電流方向保護原理。如圖2—2所示：〔1〕構成：零序電流互感器、互感器鐵環套在電纜上，并繞有二次線圈，整流裝置和直流繼電器?！?〕工作原理：當線路正常工作時，電網的三相電壓對稱，三相負載相同，三相電流矢量和為零，電流互感器二次沒有電流和電壓，執行繼電器不動動。當發生漏電故障時，流過鐵環電流和與流回鐵環的電流不相等，這時有零序電流產生。這個零序電流通過電網對地絕緣電阻r和分布電容C構成通路。在二次側產生電流，經二級管整流后，使執行繼電器J動作，帶動開關跳閘。圖2—2零序電流保護裝置原理圖二、漏電保護方式2、選擇性漏電保護對多個支路的供電系統來說，〔如圖2—3范所示〕，以三個支路為例來討論。其分布電容分別用C1、C2、C3來表示。如果第一支路發生單相漏電或接地故障，第二、三支路的零序電流互感器LLH2和LLH3中的零序電流分別由各支路自身的電容C2和C3來決定，而在LLH1中那么流過第二、三支路電流之和。使第一支路的零序電流互感器LLH1所流過的零序電流要大于其他兩個支路。如果電網的支路數更多，那么LLH1中的零序電流還要更大，因此，利用零序電流的大小不同，即可使故障支路與非故障支路區分開，到達選擇性漏電保護目的。圖2—3選擇性漏電保護原理圖3、漏電閉鎖〔1〕漏電閉鎖：是指在開關合閘前對電網進行絕緣監測，當電網對地絕緣阻值低于閉鎖值時開關不能合閘，起閉鎖作用。〔2〕磁力起動器中漏電閉鎖〔圖2—4所示〕在磁力起動器尚未吸合前，主接觸器XLC的常閉觸頭XLC3閉合，接通以下直流絕緣檢測電路：附加電源E的“十〞端→地→電動機及其供電線路的對地絕緣電阻r→三相線路→人工星形三相硅堆GZ→常閉輔助觸頭XLC3→取樣電位器W→直流電源E的“-〞端，從而對r進行檢測。二、漏電保護方式圖2—4磁力起動器中漏電閉鎖原理圖三、漏電保護裝置的整定、維護及檢修1、漏電保護裝置的整定：電壓漏電保護漏電閉鎖1140V20KΩ40KΩ660V11KΩ22KΩ380V3.5KΩ7KΩ127V1.5KΩ3KΩ2、漏電保護裝置的維護及檢修①日檢查實驗：漏電繼電器安裝位置是否平穩可靠，周圍是否清潔，有無淋水現象，局部接地極和輔助接地極安設是否良好，觀察歐姆表指示數值是否正常。②實驗時停電，用并接饋電開關的方法保證電能供給。③月詳細檢查和修理：線頭是否良好，有無破損或受潮，閉鎖開關是否靈活，接頭、觸點接觸是否良好，有無松動脫落或燒毀現象。繼電器的動作是否靈敏可靠，整流器的直流電壓是否符合要求，內部元件、熔斷器熔體及指示燈有無燒毀，調節補償電感是否到達最正確補償效果，漏電繼電器是否符合防爆性能。3、檢修：每年上井一次檢修除對防爆外殼進行檢修外，其他工程應按照安裝前的檢驗內容進行檢查和試驗，并更換不合格的零件，對絕緣電阻較低、耐壓實驗不合格的須進行烘烤處理第二節過電流保護

一、過電流故障的危害及原因二、采區低壓電網過電流保護裝置的整定計算引起電氣設備和電纜過負荷的主要原因：一是電氣設備和電纜的容量選擇小，致使正常工作時負荷電流超過了額定電流；二是對生產機械的誤操作，例如在刮板輸送機機尾壓煤的情況下，連續點動起動，就會在起動電流的連續沖擊下引起電動機過熱，甚至燒毀。此外，電源電壓過低或電動機機械性堵轉都會引起電動機過負荷。3、斷相斷相是指三相電動機的一相供電線路或一相繞組短線。此時，運行中的電動機叫單相運行，由于其轉矩比三相運行時小得多，在其所帶負載不變的情況下，必然過負荷，甚至燒毀電動機。造成斷相的原因有：熔斷器有一相熔斷；電纜于電動機或開關的接線端子連接不牢而松動脫落；電纜芯線一相斷線；電動機定子繞組與接線端子接觸不牢而脫落等。由于井下過電流發生的時機多而且造成的危害巨大，所以對于電氣設備和電纜都必須加以相應的過電流保護。二、采區低壓電網過電流保護裝置的整定計算對各種過電流故障雖然有預防措施，但仍有可能發生，所以在電氣設備內均設有過電流保護裝置。對過電流保護裝置的額定電流或動作電流，必須進行正確的選擇或整定，否那么不能起到保護作用。二、采區低壓電網過電流保護裝置的整定計算1、熔斷器熔斷器串接在被保護的電氣設備的主電路中，當電氣設備發生短路時，流過熔斷器的大電流使熔體溫度急劇升高并將它熔斷，從而將故障線路與電源分開，到達保護的目的。熔體額定電流的選擇計算如下：〔1〕對保護電纜支線的熔體，按下式計算：IR=IQe/〔1.8—2.5〕式中:IR---熔體的額定電流，A；IQe---電動機的額定起動電流，A；電動機起動時保證熔體不熔斷的系數,對不經常起動和輕載起動的電動機取2.5，對頻繁起動或重載起動的電動機可取1.8---2。〔2〕對保護電纜干線的熔體，按下式計算：IR≈IQe/〔1.8—2.5〕+∑Ie式中:IQe---容量最大的一臺電動機的額定起動電流，A；∑Ie—其余電動機額定電流之和，A?！?〕對保護照明負荷的熔體，按下式計算：IR≈Ie式中:Ie--照明負荷的額定電流，A。為保證在熔斷器保護范圍內出現最小短路電流時熔體能可靠熔斷，按規定要驗算它們的短路電流，校驗其靈敏度，公式如下：Id(2)/IR≥4―7式中:Id(2)—被保護末端的最小兩相短路電流，A；4―7—保護熔體及時熔斷的系數，電壓為380V、660V，熔體額定電流100A及以下時，系數取7；熔體額定電流125A時，系數取6.4；熔體額定電流200A及以上時，系數取5；電壓為127V時，系數一律取4。二、采區低壓電網過電流保護裝置的整定計算1、熔斷器假假設短路電流校驗不能滿足要求時，可根據具體情況，分別采取以下措施：〔1〕加大干線或支線電纜截面。〔2〕設法減少電纜線路的長度。〔3〕換用大容量變壓器。〔4〕對有分支的供電線路可增設分段保護開關。二、采區低壓電網過電流保護裝置的整定計算2、電磁式過電流繼電器在DW系列礦用隔爆型自動饋電開關中裝設的過電流繼電器，是一種直接動作的一次式過流繼電器，作為變壓器二次側總的或配出線的短路保護裝置。它的動作電流整定值，是靠改變彈簧的拉力進行均勻調節的，其調節范圍一般是開關額定電流的1---3倍。當繼電器的動作電流一經整定好后，只要流過繼電器線圈的電流到達或超過整定值時，繼電器就迅速動作。電磁式過電流繼電器的整定：〔1〕保護支線按下式計算：IZ≧IQe式中：IZ---電磁式過電流繼電器的整定動作電流，A；IQe---電動機的額定起動電流，A?！?〕保護干線電纜按下式計算：IZ≧IQe+∑Ie式中：IQe---容量最大的一臺電動機額定起動電流，A；∑Ie---其余電動機額定電流之和，A。二、采區低壓電網過電流保護裝置的整定計算3、熱繼電器熱繼電器是以雙金屬片為主體構成的。一方面，因為雙金屬片有熱慣性，從設備開始出現過載到雙金屬片因受熱而產生顯著變形，以至斷開觸點起保護作用，需要經過一段延時。另一方面，過載程度越大，雙金屬片的溫度升高的越快，動作延時越短；反之，那么動作延時越長。熱繼電器的整定計算如下：〔1〕保護單臺電動機時按下式計算：IZ=Ie式中：IZ---熱繼電器的整定電流，A；Ie---電動機的額定電流，A?！?〕保護多臺電動機時按下式計算：IZ=∑Ie式中：∑Ie---各電動機的額定電流之和，A。二、采區低壓電網過電流保護裝置的整定計算4、電磁起動器電磁起動器中電子保護的過電流整定值，按下式計算：IZ=Ie校驗靈敏度KS=Id(2)/(8IZ)≧1.2式中：Id(2)---被保護范圍末端的最小兩相短路電流，A；IZ---電子保護器的過電流整定值，A；Ie---電動機的額定電流，A；8IZ---電子保護器短路保護動作值，A；1.2---保護裝置的可靠動作系數。

第三節保護接地

漏電保護的側重點是故障發生后的跳閘時間，一旦發生漏電或人身觸電，應盡快切斷電源，將故障存在的時間減少到最短。井下保護接地的側重點，在于限制裸露漏電電流和人身觸電電流的大小，最大限度地降低嚴重程度。兩種保護在煤礦井下低壓電網中相輔相成，缺一不可，它們對保證井下電網的平安運行具有重要作用。一、井下保護接地網的作用與構成二、對保護接地的要求三、保護接地裝置的安裝檢查與維護圖2—5保護接地一、井下保護接地網的作用與構成2、井下保護接地網的構成井下電氣設備比較分散，而且供電距離又較遠，很難用一個集中的接地裝置來滿足保護接地的需要。因此，除井下中央變電所設置主接地極外，沿著供電線路還埋設了許多局部接地極。利用鎧裝電纜的鉛皮、鋼帶、電纜的接地芯線，把分布在井下車場、運輸大巷、采區變電所以及工作面配電點的電氣設備〔36V以上〕的金屬外殼在電氣上連接起來，這樣就使各處埋設的接地極〔局部接地極〕也并聯起來，形成一個井下保護系統，如圖2—6表演所示。圖2—6井下保護接地網示意圖二、對保護接地的要求接地電阻的大小，將直接影響到電氣設備金屬外殼對地電壓的上下，而單個接地極很難到達平安要求，因此，井下采用保護接地網以盡量減小接地電阻的數值為好。根據?煤礦平安規程?對保護接地有如下要求：〔1〕電壓在36V以上和由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設備的金屬外殼、構架、鎧裝電纜的鋼帶〔或鋼絲〕、鉛皮或屏蔽護套等必須有保護接地?！?〕接地網上任一保護接地點的接地電阻值不得超過2歐姆。每一移動式和手持電氣設備至局部接地極之間的保護接地用的電纜芯線和接地連接導線的電阻值，不得超過1歐姆。〔3〕所有電氣設備的保護接地裝置〔包括電纜的鎧裝、鉛皮、接地芯線〕和局部接地裝置，應與主接地極連成1個總接地網。主接地極應在主、副水倉中各埋設一塊。主接地極應用耐腐蝕的鋼板制成，其面積不得小于0.75m2、厚度不得小于5毫米。在鉆孔中敷設的電纜不能與主接地極連接時，應單獨形成一分區接地網，其接地電阻值不得超過2歐姆?！?〕以下地點應裝設局部接地極：①采區變電所〔包括移動變電站和移動變壓器〕。②裝有電氣設備的峒室和單獨裝設的高壓電氣設備。③低壓配電點或裝有3臺以上電氣設備的地點。④無低壓配電點的采煤機工作面的運輸巷、回風巷、集中運輸巷〔膠帶運輸巷〕以及由變電所單獨供電的掘進工作面，至少應分別設置1個局部接地極。⑤連接高壓動力電纜的金屬接地裝置。局部接地極可設置于巷道水溝內或其他就近的潮濕處。設置在水溝中的局部接地極應用面積不小于0.6平方米、厚度不小于3毫米的鋼板或具有同等有效面積的鋼管制成，并應平放于水溝深處。設置在其他地點的局部接地極，可用直徑不小于35毫米、長度不小于1.5米的鋼管制成，管上應至少鉆20個直徑不小于5毫米的透空，并垂直全部埋入底板；也可用直徑不小于22毫米、長度不小于1米的兩根鋼管制成，每根管上鉆10個直徑不小于5毫米的透孔，兩根鋼管相距不得小于5米，并聯后直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75米?！?〕連接主接地極的接地母線，應采用截面不小于50平方毫米的銅線，或截面不小于100平方毫米的扁鋼。電氣設備的外殼與接地母線或接地極的連接，電纜連接裝置兩頭的鎧裝、鉛皮的連接，應采用截面不小于25平方毫米的銅線，或截面不小于50平方毫米的鍍鋅鐵線，或厚度不小于4毫米、截面不小于50平方毫米的扁鋼?！?〕橡套電纜的接地芯線，除用作監測回路外，不得兼作他用。三、保護接地裝置的安裝檢查與維護1、井下保護接地裝置的安裝〔1〕主接地極。主接地極的安裝如圖2—7所示。兩個主接地極分別安裝在主、副水倉，并保證其工作時總是埋在水中。為了檢修時提升方便，應設置專用吊環和吊繩。另外，在制作時，主接地極及其接地導線必須焊接在一起。而安裝時，接地導線和接地母線之間只好用螺栓連接，但應保證接觸良好，并不承受過大的拉力。圖2—7主接地極的構造及其安裝示意圖1—吊環；2—吊繩；3—連接螺栓；4—輔助母線〔4X25扁鋼〕5—主接地極板；6—吊繩孔；7—接地導線〔引至接地母線〕

〔2〕局部接地極。鋼板和角鋼局部接地極，最好埋設在巷道旁的排水溝中。鋼板和角鋼局部接地極與接地導線之間也必須焊接，焊接尺寸如圖2—8所示。圖2—8鋼板和角鋼局部接地極的構造及安裝示意圖a—埋設在潮濕地方的鋼板接地極；b—放在溝中的角鋼接地極1—接地導線；局部接地極圖2—9鋼管局部接地極的構造及安裝示意圖鋼管局部接地極，一般垂直打入潮濕的地面，并要求埋在地下局部的長度不得小于1.5米,而地表局部應留有100毫米以上的焊接長度，如圖2—9所示。如接地極附近的土壤比較枯燥,在其周圍應用沙子、木炭和食鹽等混合物填滿。沙子和食鹽的比例，按體積計算，約為6：1。埋設后，再灌水，以降低其接地電阻值。三、保護接地裝置的安裝檢查與維護2、井下保護接地裝置的檢查與維護凡有值班人員的機電峒室和有專職司機的電氣設備，在交接班時，必須由值班人員和專職司機對局部接地極、接地導線及連接導線等進行一次外表檢查。對于其他電氣設備的保護接地，那么由維護人員每周至少進行一次外表檢查，檢查的重點是整個接地網的連接情況，使其保持完好狀態。一旦發現接觸不良或有嚴重銹蝕等情況，應當立即處理，以免使接地電阻增大。此外，每年至少要將主接地極和局部接地極從水倉或水溝中提出來，詳細檢查一次。對于主接地極應是一個檢查，一個工作，而不能兩個同時提出來，以免影響平安。為了降低接地電阻值，對于鋼管接地極，應經常灌注鹽水，以保持良好的導電狀態。電氣設備在安裝、檢修搬遷后，應詳細檢查其接地裝置的完善情況，使其接地良好。總接地網的接地電阻值的測定，由專人負責，每季至少進行一次，并有測定數據記錄。對于具有瓦斯、煤塵爆炸危險的礦井內進行接地電阻測定時，應采用本質平安型測試儀。如用普通測試儀測定時，只準在瓦斯濃度為1%以下的地點使用，并采取一定的平安措施，報有關部門批準。第四節綜合保護裝置

一、電動機綜合保護器二、煤電鉆綜合保護器一、電動機綜合保護器電動機綜合保護器是一種以電子器件為根底的保護裝置，能對電動機實現過負荷保護、斷相保護、短路保護和漏電閉鎖功能的保護裝置。〔不知礦上的具體情況〕下面以JDB120〔225〕型綜合保護器為例，分別介紹其整定和使用方法。一、電動機綜合保護器1、電動機綜合保護器的整定取樣電路由電流互感器、信號變換電路和整定電路等局部組成。如圖2—10所示為JDB—120〔225〕型綜合保護器中取樣器的電氣線路。圖2—10JDB—120〔250〕型綜合保護器的取樣電路圖從電流互感器〔LH1—LH3〕二次繞組輸出的交流電流信號，首先經過電阻R1—R6轉變成交流電壓信號，然后再經過二極管D1—D3和電容器C1—C3整流、濾波，最后在電阻R7—R9上形成所需要的直流信號電壓。為了能同時得到反映過載、短路和斷相三種故障的信號電壓，將三個電流互感器二次冊的直流信號電壓并聯輸出，并用6個二極管D4—D9組成的或門電路進行綜合，b點為三相的中性點。這樣，從a、c兩點引出的電壓就正比例于電動機主電路的電流，因而a、c兩點間的電壓就是過載和短路保護的信號電壓。當電動機一相斷線時〔如A相〕，該相的電流互感器無信號輸出，但另外的兩相電流互感器仍有信號電壓輸出。此電壓的下端除可以繼續由a點輸出外，還可以通過斷線那一相的濾波電阻R7和二極管D加到b端，電壓的負端那么通過二極管D5和D6加到c端，因而在b、c兩點之間得到一個電壓，此電壓就是斷相故障的信號電壓。為能調節過載和短路保護的整定動作電流，在每相電流互感器的二次側并聯有兩個負載電阻，并用轉換開關K1進行換接，以實現動作電流的粗調。因為在交流信號電壓幅值一定時，負載電阻越小，整定動作電流越大，所以當兩個負載電阻并聯時，動作電流將加大一倍。因此，該保護器的動作電流粗調共分為兩檔。為實現粗調，在a、c兩點間串聯11段電阻，用轉換開關K2進行調節。在K2處輸出的直流電壓一定的條件下，接入的電阻段數越少，動作電流越大。整定電流的具體分檔見表2—1，具體整定時，動作電流按電動機的額定電流整定。

表2—1整定動作電流的分檔值型號分檔電流/A刻度電流/A1234567891011JDB—120G30～6060～120306033663672397842844590489651102541085711460120JDB—225G55～110110～220551106012065130701407515080160851709018095190100200110220一、電動機綜合保護器2、電動機綜合保護器的使用(1)為了對綜合保護器工作性能進行定期檢查，可以利用保護器的漏電試驗開關與過載試驗開關進行相應的試驗。在試驗時必須先斷開隔離開關，然后翻開開關外殼，將上述試驗開關撥到試驗位置，隨后再蓋上開關蓋，合上隔離開關，進行試驗。嚴禁違反平安操作規程。此外，也可以將電流整定在較低值，利用實際起動電流與工作電流進行模擬過電流或過載試驗。這些試驗同樣要嚴格遵守上述試驗步驟?！?〕屬保護性動作的判斷原那么是：磁力起動器停止工作是不能起動，屬漏電故障。磁力起動器工作時發生跳閘并且跳閘后經一定延時后可以重新起動，屬過載或斷相故障。磁力起動器工作時發生跳閘并且跳閘后不能再起動，屬短路故障。二、煤電鉆綜合保護器目前我國生產多種形式的煤電鉆綜合保護裝置。這里以ZZ8L—2.5型煤電鉆綜合保護裝置為例進行介紹。如圖2—11所示。1、結構與功能ZZ8L—25型煤電鉆綜合保護裝置在結構上有兩種類型：一是不帶主變壓器的，需要和KSG型礦用干式變壓器配套使用；另一種自身帶主變壓器，可直接使用。但兩者電氣原理相同。全部電路包括主電路、控制保護電源電路、先導電路、載頻短路保護電路和漏電保護電路五個局部，且有向煤電鉆提供127V交流電源、有過載、短路、檢漏和遠方停送電功能。煤電鉆不工作時，負荷電纜不帶電。圖2—11ZZ8L—2.5型煤電鉆綜合保護裝置的電氣原理圖二、煤電鉆綜合保護器2、調試及安裝使用〔1〕進行整機調試。①試驗短路保護裝置動作性能。此時可參考以下數值：300米打鉆，振蕩槽路兩端電壓應大于9V，10米打鉆，槽路端電壓應大于8V。無論是300米終端或小于10米的近端，在任一相間短路后，槽路兩端電壓都應為零伏。如有剩余電壓，可調整R10和槽路磁芯位置予以消除。最后將磁芯用臘封固。②反復起停電鉆裝置，應無誤動作。③接入漏電試驗電阻，繼電器2J應動作，如不動作，可調整R4?！?〕安裝、使用。①運輸時不應有劇烈的振動、沖擊和倒放，運到安裝地點后，還應對各電氣元件做一次檢查。②安裝時裝置應可靠接地，輔助接地應在主接地5米以外處。③接線前應對裝置的絕緣再做一次測定，用500V兆歐表測量上下壓側絕緣電阻，應