(矿山电工学)4安全

EXIT第四章安全有电及保护第一节漏电与触电第二节井下变压器中性点禁止接地的分析第三节漏电保护第四节接地与接零第五节井下电网过流保护第六节过电压保护(补充）第四章安全有电及保护EXIT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、漏电电流回路：如图4-1所示P164。4、漏电的原因：P164-1655、漏电的危害：①人身触电（外壳带电）；②引起爆炸（煤尘、沼气）；③电雷管无准备引爆；④烧损电气设备（发热）；如下图⑤引起短路（更大的事故）；⑥影响产生（停电处理）。4-1漏电与触电EXIT4-1漏电与触电EXIT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。触电电流：发生人身触电时流过人身的电流叫做触电电流。表4－1所示P167。4-1漏电与触电EXIT2、影响触电危害程度的有关因素：①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。②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。③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。4-1漏电与触电EXIT④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。⑤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。⑥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）。⑦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。4-1漏电与触电EXIT3、安全电流、安全电压及安全值：①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50mA·S，取1.67倍安全系数，规定为30mA、美国为10mA、英国为50mA等。②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。③安全值：安全电流与触电时间的乘积，称安全值。我国为30mA·S。4-1漏电与触电EXIT4、触电的预防办法：①变压器中性点禁止接地②井下电气设备采用保护接地③井下电网采用漏电保护装置（要求有一定的选择性）④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）⑤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）⑥加强电动工具把手的绝缘⑦对于接触机会非常多的电气设备，采用较低的工作电压（电钻127v控制36v）⑧加强维护，发现问题及时解决。5、救护：摆脱电、抢救。4-1漏电与触电EXIT本节小结一、漏电：1、什么是漏电：2、分类：3、漏点电流回路：4、漏电的危害：二、触电：1、什么是触电：2、影响触电危害程度的有关因素：3、安全电流、安全电压及安秒值：4、触电的预防办法：5、救护：4-1漏电与触电EXIT1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析一、中性点接地方式分类及要求1、分类：一般分为以下三类：①不接地方式、②直接接地方式、③阻抗接地方式或消弧线圈接地方式。2、要求：*3－63kv系统，采用中性点不接地方式；*110kv及以上和220∕380v的低压系统，采用中性点直接接地方式；*但是，当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，采用中性点经阻抗接地方式。EXIT二、中性点接地方式分析:1、中性点接地系统：当人触及一相带电导体时（忽略分布电容）：如图1-18所示P26，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=1000Ώ，线电压为660V时，通过人体的电流为：当线电压为380V时:可见，无论是线电压380v还是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。mI3axamamaUURRm660I0.3838031000aAmAm380I0.2222031000aAmA1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析EXIT变压器IRC1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析EXIT2、中性点不接地系统：如图1-20所示P26，若人体触及一相带电导体时，该电流经过其他两相的电阻和电容形成通路，根据基尔霍夫第一定律得：（1）当电容忽略时，Rma=1000Ώ，r=35000Ώ，Ux=660V:可见是安全的。2222Im(6)*19(1)UaarrRrRmaRmarc33660Im0.033033100035000UxaAmARmar1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析EXIT变压器IRC1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析EXIT（2）当电容不忽略时，Rma=1000Ώ，r=35000Ώ，Ux=660V，C=0.5μF: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。222222262Im(6)*19(1)660335000(3500061000)1000191000135000(23.1450)(0.510)15430UaarrRrRmaRmarcmAmA1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析EXIT3、结论：①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。②入地电流也很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。③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直接接地的原因。缺点：A、当电网一相接地时，往往不易发觉；B、其他两相电压将升高√3倍；C、不能控制开关跳闸。故：井下电网必须装设漏电保护装置。1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析EXIT本节小结1、中性点接地方式分类及要求分类：要求：2、中性点接地方式分析中性点接地系统：中性点不接地系统：3、结论：1-3井下供电的变压器中性点接地方式分析EXIT4~2漏电保护定义：漏电保护是指当电网漏电时，通过切断电源来防止人身触电伤亡和漏电电流所引爆瓦斯、煤尘的一种措施。(目的）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；2、安全性：要满足30mA·S，动作要速度快；3、可靠性：一是自身的可靠性，二是保护的可靠性；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；5、选择性：要求只切除故障线路而不切除非故障线路。EXIT二、漏电保护原理：目前用的最多的有以下四种：附加电源直流检测方式、三相半波整流式、零序参数式（三种）、旁路接地式、等，主要介绍广泛应用的前三种。1、附加电源直流检测方式：①保护原理：如图4-10所示P180；②动作值的确定：我国660V实际规定值为：11kΩ、22kΩ、33kΩ，其他电压等级地规定见表4－2所示P181。③电容电流补偿：加电抗器来减小人身触电电流。如图4-10所示P1804~2漏电保护EXIT④特点：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。变压器RCZJKΩ4~2漏电保护EXIT2、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4－13（a）P184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。4~2漏电保护EXIT特点：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综合保护中和漏电闭锁用。变压器RCZJ4~2漏电保护EXIT3、零序电压式：特点：①动作值不固定；②无选择性；③不能保护对称性漏电；④一般用于6kV及以上电网。变压器RCU04~2漏电保护EXIT4、零序电流式：（如图4-14所示P185）特点：①具有横向选择功能（图4-15所示P186）；②动作值不固定；③不能保护对称性漏电；④不能补偿人身触电电流。变压器RCI。4~2漏电保护EXIT4~2漏电保护EXIT5、零序功率方向式：特点：①具有横向选择功能；②动作值不固定；③不能保护对称性漏电；④不能补偿人身触电电流。变压器RCU。I。比较电路4~2漏电保护EXIT6、旁路接地式：（图4-17所示P187）特点：①只能保护单相漏电；②无选择性；③人为增加故障点；④不能保护对称性漏电。变压器RC检漏选相器4~2漏电保护EXIT三、无选择性漏电保护装置1、功能特点：①功能a、随时监视电网的绝缘电阻；b、当电网漏电时，能使低压总开关跳闸；c、能补偿电网对地的电容电流。②优、缺点：缺点：a、动作时间长（50ms（保护动作时间）＋100ms（开关动作时间）；b、无选择性（一处漏电所有与其有关的开关都跳闸）；c、无漏电闭锁。优点：简单可靠，动作值准确，所以一直用到今天。4~2漏电保护EXIT2、电路中主要元件：如图4-18所示P188。3、各保护功能的动作过程：（原理）①监视电网的绝缘水平：（监视回路）如图4-18所示VC(+)→KΩ→1PE（2PE）→大地→r∑→电网→QS→1L→2L→KD→VC(－)KΩ就可以持续指示电网对地绝缘水平（数值）。②漏电保护回路动作情况：如图4-18所示L2→QA→YA→QS→KD1→QS→QA→L3于是总开关QA跳闸，实现了漏电和触电保护。4~2漏电保护EXIT4~2漏电保护12EXIT③可靠性试验：如图4-18所示主要是用模拟的漏电故障来试验继电器的动作可靠性，当按下试验按钮SB时，便接通了实验回路。即：VC（+）→KΩ→1PE(局部)→2PE→SB→R3→2FU→L2→1L→2L→KD→VC(－)我国规程规定每个班应试验一次。④电网对地电容电流的补偿：如图4-18所示电网→（r∑＋C∑）→大地→1PE（2PE）→C2→2L→1L→电网上述回路中主要是C∑和2L，在起作用。4~2漏电保护EXIT四、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：①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）。②横向选择性：是指同一级线路之间的关系，用零序参数（零序电流或零序功率）的原理来实现的。③选择性分级：可分三级和两级，煤矿井下一般多采用三级中用两级选择性漏电保护装置（如：总开关、分支总开关、配电点开关）。4~2漏电保护EXIT3、XL-I型矿用低压选择性漏电保护装置：①组成：KXL-I-J