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1、電氣安全與保護,第六講 礦山電氣設備與保護,1,第六講 礦山電氣設備與保護,主要內容1.煤礦井下環境特點及對礦用電氣設備的要求2.瓦斯、煤塵爆炸條件分析3.防止瓦斯煤塵爆炸的預防措施4.礦用電氣設備的類型與防爆原理5.煤礦井下的漏電/人身觸電分析6.煤礦井下漏電保護的實現礦山供電系統（視頻）礦山生產系統（視頻）,2,一、煤礦井下環境特點及對礦用電氣設備的要求,1井下有瓦斯、煤塵等易爆環境下礦用電氣設備必須具有防爆性能。2電氣設備應盡可能體積小、重量輕，以便運輸、安裝、移動。3電氣設備應有堅固的外殼，加強絕緣及防護，有較強的抗震能力。4要求電氣設備防潮性能好，較高的絕緣水平。5.電氣設備盡量選擇2、銅作導體，并采用較高的絕緣等級。6.電機等拖動設備有較大啟動力矩和較強的抗過載能力。7.煤礦井下供電系統及設備必須采用各種預防措施，同時設置完善的保護系統。,3,二、瓦斯、煤塵爆炸條件分析,瓦斯濃度（即在空氣中的含量）達到5%16%，遇到溫度達650750的點火源，如明火、灼熱導體、電火花等，就可能發生爆炸。最容易引爆的瓦斯濃度是8.5%，爆炸壓力最大的瓦斯濃度是9.5%；當瓦斯濃度低于5%時，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層；瓦斯濃度在16%以上時，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會燃燒。煤塵的粒度在1m1mm范圍內，揮發分指數（即煤塵中所含揮發物的相對比例）超過10%，其在空氣中的懸浮含3、量達到302000g/m3時，具有爆炸性，濃度在300400g/m3時爆炸力最強。煤塵引燃溫度在6101050之間，一般為700800。引燃溫度越高，越容易引起爆炸。,4,瓦斯、煤塵爆炸條件,礦井發生瓦斯、煤塵爆炸必須同時具備以下2個條件：（1）瓦斯、煤塵濃度在爆炸濃度范圍之內。（2）存在足夠高溫度的點火源。如明火、高熱導體、電火花等。當瓦斯中含有煤塵時，會使爆炸濃度的下限降低。,5,引爆延遲時間,瓦斯煤塵從接觸點火源引起發生化學反應到發生爆炸要經過一個很短的時間，這種現象稱為引爆延遲現象，該時間稱為引爆延遲時間（也稱瓦斯爆炸的感應期）。引爆延遲時間隨點燃溫度的升高而縮短，隨瓦斯煤塵的濃度的降4、低而增大，一般不超過幾秒。對指導煤礦安全生產的意義。在設計制造礦用電氣設備時，常用點燃溫度來確定電氣設備及導電體的最高允許溫度，而利用引爆延遲時間來確定快速保護的動作時間，實現在引起爆炸前切斷點火源。,6,三、防止瓦斯煤塵爆炸的預防措施,（1）嚴格控制瓦斯和煤塵的濃度在規定濃度以下。（2）采取一切措施杜絕井下高溫火源的產生。（3）設置完善的井下供電保護系統。（4）加強技術管理，強化安全意識。,7,四、礦用電氣設備的類型與防爆原理,礦用電氣設備分為礦用一般型和礦用防爆型1礦用一般型電氣設備 只能用于井下無瓦斯、煤塵爆炸危險的場所，如低沼氣礦井的井底車場、主進風巷道及井下中央變電所等區域可以選用礦5、用一般型電氣設備。在其外殼的明顯處，均有清晰的永久性金屬凸紋紅色標志“KY”。礦用一般型電氣設備具有堅固的外殼，能夠防止任何人員從外部直接接觸帶電體；有良好的封閉性，滿足防水、防潮、防外物的要求；有電纜引入裝置，引入電纜的接線端子有足夠的空氣間隙和漏電距離的要求，并能防止電纜扭轉、拔脫和損傷；開關手柄和門蓋之間有機械閉鎖，有內外接地螺栓，并標有接地符號。,8,2礦用防爆型電氣設備,2礦用防爆型電氣設備 防爆型電氣設備是指采取了特別的防爆措施，可以在爆炸危險環境場所正常安全使用的電氣設備。其按使用環境的不同分為兩類：I類：煤礦井下用防爆電氣設備。能在井下有瓦斯、煤塵爆炸危險的場所使用。II類：工6、廠用防爆電氣設備。適用于有各種爆炸性氣體或可燃物的化工廠、石油開采、石油煉制、艦船等場所使用。防爆電氣設備的總標志為“Ex”。將不同防爆電氣設備的類型、類別、級別和組別連同防爆設備的總標志“Ex”一起，構成防爆標志。要求在電氣設備外殼的明顯處，設有清晰的永久性金屬凸紋紅色防爆標志，如“Exd I”。礦山防爆電器設備安裝維護（視頻）,9,2礦用防爆型電氣設備,國家標準GB3836-2000將防爆電氣設備按防爆結構的不同分為10種基本類型：（1）隔爆型電氣設備（d-類型代號）。它是一種具有隔爆外殼的電氣設備。該外殼既能承受其內部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，又能防止爆炸產物穿出隔爆間隙點燃外殼周圍的7、爆炸性混合物。（2）增安型電氣設備（e）。對正常運行時不會產生電弧、火花或危險高溫的電氣設備，采取加大絕緣、增大電氣間隙和漏電距離等方式，進一步提高安全程度，防止內部發生短路及接地故障，并嚴格控制外殼的表面溫度，以達到防爆的目的的設備。（3）本質安全型電氣設備（i）。全部電路均為本質安全電路的電氣設備。采用IEC76-3火花試驗裝置，在正常工作或規定的故障狀態下產生的火花或熱效應均不能點燃爆炸性混合物。,10,2礦用防爆型電氣設備,（4）正壓型電氣設備（p）。將新鮮空氣或惰性氣體充入密封具有正壓外殼的電氣設備外殼內部，并保持一定的正壓，以阻止設備外部的爆炸性混合物進入外殼內部，使點火源與周圍的8、爆炸性混合物隔離，達到防爆目的。（5）充油型電氣設備（o）。將可能產生火花、電弧或危險高溫的帶電部件浸在變壓器油（絕緣油）中，使之不與油面上爆炸性混合物相接觸，電弧或火花在油中被冷卻熄滅，不致引燃油面上的爆炸性混合物，達到防爆目的。（6）充砂型電氣設備（q）。外殼內充填砂粒材料，使之在規定的使用條件下殼內產生的電弧、傳播的火焰、外殼壁或砂粒材料表面的過熱，均不能點然周圍爆炸性混合物的電氣設備。,11,2礦用防爆型電氣設備,（7）澆封型電氣設備（m）。整臺設備或其中部分澆封在澆封劑中，在正常運行和認可的過載或認可的故障下，不能點燃周圍的爆炸性混合物的電氣設備。（8）無火花型電氣設備（n）。在正常9、運行條件下，不會點燃周圍爆炸性混合物，且一般不會發生有點燃作用的故障的電氣設備。（9）氣密型電氣設備（h）。具有氣密封外殼的電氣設備。氣密封外殼是用熔化擠壓或膠粘的方法進行密封的外殼。這種外殼能防止殼外氣體進入殼內。（10）特殊型電氣設備（s）。是指采用的防爆措施不為上述9種基本防爆類型所包括，但經過防爆檢驗證明確實具有防爆性能的電氣設備。這種特殊的防爆電氣設備，是使點火源與爆炸性氣體混合物進行了隔離，即正常或故障時產生的危險因素，不與爆炸性混合物直接接觸，一般采用網罩隔爆結構或微孔隔爆結構。,12,2.1礦用隔爆型（Exd I）電氣設備,礦用隔爆電氣設備的隔爆外殼利用了間隙防爆原理設計制造，10、具有足夠的機械強度，能耐受內部爆炸性混合物可能產生的最大壓力，并通過嚴格控制結合面的間隙、寬度及加工光潔度，使電氣設備外殼內部發生的電火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。即要求隔爆外殼要有耐爆性和隔爆性能。耐爆性也稱為爆炸穩定性，即外殼要有足夠的機械強度，在外殼內爆炸性混合物的爆炸壓力作用下，外殼不致于被破壞，因而爆炸所產生的火焰不能直接去點燃殼外的爆炸性混合物。試驗證明，當爆炸性混合物爆炸時，外殼內產生的最大壓力為0.73MPa，設備外殼凈容積不同，所產生的最大壓力也不同，一般都比此值小。所以，必須根據凈容積的大小來確定電氣設備外殼的機械強度。隔爆外殼的機械強度要求見表4-2。,13,表 隔11、爆外殼的機械強度要求,14,礦用隔爆型（Exd I）電氣設備,設計隔爆外殼時，應盡量避免具有多個連通空腔的結構，這種結構由于爆炸有先后之分而極易產生壓力疊加現象，使外殼不能承受而損壞。隔爆性亦稱不傳爆性，即當爆炸性混合物在外殼內爆炸所產生的高溫氣體與火焰，通過外蓋與殼體的接合面噴向殼外時，受到足夠的冷卻，使之不能將殼外爆炸性混合物點燃。隔爆外殼的隔爆性能主要靠隔爆面長度、間隙厚度和隔爆面光潔度等參數來保證，這三個參數通常稱為隔爆三要素。,15,礦用隔爆型（Exd I）電氣設備,殼內爆炸的火焰，以發火點為中心向外擴散，并通過殼體隔爆法蘭盤向殼外擴散，對整個殼體而言，法蘭盤的寬度就是隔爆面的長度，12、通常用符號“L”表示。當殼內爆炸向殼外擴散時，法蘭隔爆面能吸收大量熱量，使通過的火焰及噴射物溫度急劇降低，以致達不到點燃溫度。隔爆接合面相對表面間的距離稱為間隙厚度，也可以叫氣隙厚度，通常用符號“W”表示。間隙的作用是：使殼內爆炸噴射物與隔爆面緊密接觸，有利于溫度的降低；能破壞向外噴射火焰的結構，使錐形火焰變成舌狀，接觸面增大，有利于冷卻；滯緩爆炸噴射物的速度，延長了冷卻時間，加大了熱損失；間隙有漏氣泄壓作用，降低殼內爆炸所產生的壓力，減小對外殼的爆炸沖擊力。隔爆接合面如果比較粗糙，一方面等于增大了隔爆接合面的間隙，影響隔爆性能；另一方面，表面粗糙容易積存灰塵，造成表面生銹，而生銹的間隙，在爆13、炸火焰的作用下，會脫離出金屬粒子，灼熱的金屬粒子向外噴出，降低隔爆性能。接合面表面平均粗糙度不能超過6.3m。,16,2.2礦用本質安全型（Exib I）電氣設備,在規定的試驗條件下，正常工作或規定的故障條件下，所產生的電火花和熱效應，均不能點燃規定的爆炸性混合物的電路，叫做本質安全電路（簡稱本安電路），所有電路均為本安電路的電氣設備叫做本質安全型（簡稱本安型）。試驗表明，當瓦斯濃度為8.2%8.5%時最容易爆炸，所需點燃瓦斯的最小能量為0.28mJ，只要將電路中的能量限制在點燃瓦斯的0.28mJ之內，就可實現安全火花。,17,本質安全電路的設計要點,采用以下措施來降低電火花的能量：（1）在合14、理選擇電氣元件參數的基礎上，盡量降低電源供電電壓。（2）在電路中串接限流電阻或利用導線本身電阻來限制電路的電流。（3）電感元件兩端并聯二極管，消耗電感元件釋放出來的磁場能量。（4）電容元件兩端并聯二極管或電阻，消耗電容元件釋放出來的電場能量。（5）在本安電路與非本安電路間采用安全柵，防止非本安電路的能量進入本安電路，限制電火花能量。,18,復合式本安型電氣設備,本質安全型設備只能用于低電壓、小電流的電路中，如信號指示、監測儀表、控制保護等回路。本質安全型電氣設備分為單一式和復合式兩種形式。單一式本安型電氣設備是指電氣設備的全部電路都是由本質安全電路組成的，如便攜式儀表。復合式本安型電氣設備是指15、電氣設備的輔助回路是本質安全電路，主回路是非本安電路，如礦用隔爆兼本安型電氣設備（Exdia I或Exdib I）。,19,2.3礦用增安型（Exe I）電氣設備,增安型設備是對在正常運行條件下不會產生電弧或火花的電氣設備進一步采取措施，提高其安全程度，防止電氣設備產生危險溫度、電弧和火花的可能性的防爆型式。增安措施：制成有效的防護外殼；選擇合適的爬電距離和電氣間隙；提高絕緣材料的絕緣等級；限制設備的溫度；電路和導線要可靠連接。增安型電氣設備的外殼應具備較好的防水、防外物能力，以確保增安型電氣設備安全可靠運行。為此，增安型電氣設備的外殼應采用耐機械作用和熱作用的金屬制成。對有絕緣帶電部件的外殼16、，其防護等級應達到IP44，對于有裸露帶電部件的外殼，其防護等級應達到IP54。,20,2.4礦用電氣設備的使用范圍及選用,21,五、煤礦井下的漏電/人身觸電分析,煤礦井下電網的三大保護漏電保護保護接地過流保護,22,五、煤礦井下的漏電/人身觸電分析,漏電是電網對地發生電能泄漏的電氣故障，特征是電網對地的絕緣阻抗降低，泄漏入地電流增大。觸電是電網發生漏電故障的一種形式，直接威脅工作人員的生命安全。,23,1.漏電故障的基本概念,正常情況下電網對地絕緣阻抗很大，流入大地的泄漏電流很小，不認為是漏電故障。當流入大地的電流增大到幾十毫安、幾安培甚至幾十安培時，判定電網發生了漏電(接地)故障。當入地電17、流增大到幾百安培以上時，已超出漏電故障，成為過流（短路）故障。正常泄漏/漏電故障/過流（短路）故障的判斷:一般根據電流的大小、電網的結構、電壓等級、中性點接地方式等各種因素綜合考慮，彼此之間沒有嚴格的界限。,24,中性點直接接地的低壓供電系統，發生單相導線直接接地，接地電流為幾百、幾千安培，屬于短路故障。若發生單相經較大過渡阻抗接地，入地電流一般不會超過幾個安培，屬于漏電故障。中性點不接地的低壓供電系統，電網對地絕緣很好，若發生單相導線直接接地，電網通過接地點流入大地的電流一般不足1A，屬于漏電故障。中性點經高阻抗接地或消弧線圈接地的供電系統，當發生單相直接接地或經過渡阻抗接地，入地電流也不大18、，屬于漏電故障。,1.漏電故障的基本概念,25,我國井下普遍使用變壓器中性點絕緣的低壓供電系統中性點絕緣的低壓供電系統中發生單相接地（直接接地/經過過渡阻抗接地）、兩相及三相對地總絕緣阻抗下降到一定危險值的電氣故障為漏電故障，簡稱漏電。人身觸電屬于其中的單相經過過渡電阻接地的漏電故障。,1.漏電故障的基本概念,26,漏電可分為集中性漏電和分散性漏電。集中性漏電又分為長期集中性漏電、間歇性集中漏電和瞬間集中漏電。從理論分析的角度，漏電可分為單相漏電、兩相漏電和三相漏電。其中單相、兩相漏電為不對稱漏電故障，三相漏電為對稱性漏電故障。,1.漏電故障的基本概念,27,2.產生漏電的原因,1）電纜或電氣19、設備本身的原因（1）敷設在井下巷道的電纜由于井下環境潮濕，且運行多年，其絕緣老化或潮氣入侵，引起絕緣電阻下降，使正常運行時系統對地的絕緣阻抗偏低或發生漏電。如果偶然發生過電壓沖擊，也會使絕緣水平較低處發生擊穿，產生集中性漏電。（2）開關設備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電；內部元件或導線絕緣老化或導線頭碰殼也會造成漏電；自動饋電開關中的過流繼電器，當調整螺桿過低時也會因相對地放電造成漏電。（3）長期使用的電動機，工作時繞組發熱膨脹，停機后冷卻收縮，使絕緣在冷縮中形成縫隙，潮氣、粉塵容易進入，在發生絕緣受潮、繞組散熱不好時使絕緣材料變性、老化造成漏電。電機內接頭脫落導致一相導線接觸外殼形成單相漏20、電故障。,28,2.產生漏電的原因,2）因施工安裝不當引起漏電（1）電纜施工接線錯誤；橡套電纜接頭違反施工工藝要求等；（2）電纜與設備連接時，芯線接頭不牢、封堵不嚴、壓板不緊，運行或移動過程造成接頭脫落或接頭松動等；（3）橡套電纜違反規定用鐵絲或銅絲懸掛，時間長造成漏電；（4）開關或其他電氣設備的內部接線錯誤，或接頭松脫，導致漏電。,29,2.產生漏電的原因,3）因管理不嚴引起漏電（1）管理不嚴，電纜被埋或脫落浸泡水中而引起漏電故障；（2）電氣設備長期過負荷運行造成絕緣老化而發生漏電；（3）電機長期被矸石堵塞風道，造成通風不良發熱使絕緣受損而漏電；（4）對已經發生受潮或水淹的電氣設備未經過嚴格21、的干燥處理和對地絕緣電阻、耐壓測試又投入運行，而發生漏電。,30,2.產生漏電的原因,4）因維修操作不當引起漏電（1）工人工作時勞動工具容易使電纜刮傷或碰傷，造成漏電。設備移動時電纜容易受到擠壓等造成漏電；（2）冷熱補的橡套電纜或澆灌的電纜接頭，由于芯線連接不牢，絕緣膠澆灌不均勻等造成運行期間接頭容易發熱，最終造成漏電；（3）開關設備檢修后，殘留在設備內的線頭、金屬碎片、小零件、電工工具等遺留在設備內容易發生漏電；（4）修理電氣設備時停送電操作錯誤造成漏電；（5）開關分合閘，滅弧機構故障等造成漏電,31,2.產生漏電的原因,5）因意外事故造成漏電（1）電纜因頂板脫落砸傷、礦車出軌、支柱傾倒等意22、外機械事故使電纜絕緣破損發生漏電；（2）井下電纜因短路造成局部對地絕緣損壞，恢復送電時容易發生漏電；（3）大氣過電壓侵入井下供電系統，擊穿電纜對地絕緣而發生漏電。,32,3.漏電的危害,1）人身觸電2）引起瓦斯、煤塵爆炸3）使電雷管無準備引爆4）燒損電氣設備，引起火災5）引起短路事故6）嚴重影響生產7）造成重大經濟財產損失,33,4.井下低壓電網人身觸電電流分析,中性點絕緣的井下低壓供電單元T為動力變壓器，Rma為人體電阻，r=r1=r2=r3為各相對地絕緣電阻，rRma，C=C1=C2=C3為各相對地電容，C約為01uF。,T,34,人身單相觸電等效電路,35,根據電路原理，人身觸電電流為,23、人身觸電電流,36,人身觸電電流,37,取有效值，得：其中=2f=23.1450=314,人身觸電電流,38,例：設電網每相對地電容C0.5uF，每相對地電阻為r=35k,電網電壓V660V，求人身單相觸電電流。人體電阻取1k。,解：根據公式有：,對中性點絕緣的低壓供電系統，人身單相觸電電流也是非常危險的。,39,那么，通過提高電網對地絕緣水平，是否就可以降低人身觸電電流呢？,令則有：,結論：單純通過提高對地絕緣水平，不一定能降低人身觸電電流，有時可能相反。,40,如果通過改變電網對地電容，對人身觸電電流有何影響？,令公式中C=0，則有：,結論：通過減小電網對地電容（減小電網容性電流），是對降24、低人身觸電電流的有效辦法。,41,六、煤礦井下漏電保護的實現,漏電保護目的：通過切斷電源的操作來防止人身觸電傷亡和漏電電流引爆沼氣煤塵。煤礦井下漏電保護的實現方式有：附加直流電源檢測式漏電保護 利用三個整流管的漏電保護 零序電壓式漏電保護 零序電流式漏電保護 零序功率方向式漏電保護 旁路接地式漏電保護,42,附加電源直流檢測式漏電保護,1）保護原理：電網發生漏電故障，最容易檢測到電網各相對地絕緣電阻的下降。通過在電網上附加一直流電源的方式，檢測電網對地的絕緣阻抗，判斷是否發生漏電故障。,43,附加電源直流檢測式漏電保護電氣原理圖,44,1、附加直流電源檢測漏電保護,直流電源U通過三相電抗器1L25、所組成的人為中性點（也可通過變壓器中性點）加在三相電網與大地之間，直流電流I由電源正極流出入地，經絕緣電阻r1,r2,r3進入三相線路，再由三相電抗器1L、零序電抗器2L、千歐表k（直流毫安表）和直流繼電器KD返回電源負極。,45,對于穩定的直流電源，電容C和電網對地電容C1、C2、C3相當于開路，不會有電流通過，則電流I為：,1、附加直流電源檢測漏電保護,46,1、附加直流電源檢測漏電保護,對直流回路，r相當于三相電網各相對地的絕緣電阻并聯。若一相絕緣電阻降低為r，其余兩相為正常或無限大，則rr；若L1、L2兩相絕緣電阻同時下降，且r1=r2=r，而L3相為正常，則rr/2;若三相對地絕緣電26、阻同時下降，且r1=r2=r3=r，則rr/3。,47,1、附加直流電源檢測漏電保護,設R=RKD+R K+R2L+R1L/3為保護裝置內阻，則當U和R 一定時，直流繼電器KD和千歐表中的電流值將隨r的變化而變化。而直流繼電器選定后，動作電流即確定。當r下降到一定程度，當電流I大于繼電器動作電流時，KD便動作，通過自動饋電開關跳閘，達到漏電保護的目的。,48,2）直流繼電器動作值的確定。直流繼電器的動作值應根據線路對地絕緣r的大小 來確定，線路對地絕緣低到危險值后動作?？紤]到人身安全電流為30mA，因此，r的整定值要滿足使人身觸電電流小于30mA的條件。在不考慮電網對地電容時，有,1、附加直流27、電源檢測漏電保護,49,直流繼電器動作值的整定,代入Ima=30mA,Uph=380V（相電壓）,Rma=1000,可得r35 k.即對于井下660V低壓電網，相對地實際絕緣水平必須在35k以上，否則在發生人身觸電時就可能危及人身安全。因此可以確定單相漏電保護裝置的動作電阻應為：r r/311.7 k低壓電網的單相、兩相、三相漏電的動作電阻值應為1：2：3關系，即11.7：23.4：35 k的關系。,50,不同電網電壓的漏電故障動作電阻值,51,直流繼電器動作值的整定,三相電網交流對裝置的影響：當電網對地絕緣阻抗不對稱時，即使電源電壓正常，也會有交流電流流經三相電抗器、零序電抗器進入直流回路，28、使保護裝置受到交流電流的干擾，因而動作值不再保持1：2：3的關系。同時電網的對地電容電流也對動作值產生影響。為消除交流電流對直流回路的影響，在零序電抗器與大地之間接入一個大電容C0（幾個毫法至幾十毫法），構成交流通路（電容具有隔直流通交流的特性），通過C0的濾波作用，消除了交流電流的影響。,52,3）電容電流的補償,由于電網對地電容的存在，會使漏電電流和人身觸電電流顯著增大。在電容電流完全被補償的情況下，漏電電流或人身觸電電流才可能為最小。利用零序電抗器的電感電流與對地電容電流的反相特點，實現電容電流的補償。,53,3）電容電流的補償,電容電流補償后的等效圖等效內阻為：,54,3）電容電流的補29、償,當電容電流與電感電流完全相等時，即電容電流被全部補償時，漏電電流最小。即 L=1/32C 或 XL=X3C當XLX3C時漏電電流呈容性即欠補償狀態；當XLX3C時漏電電流呈感性即過補償狀態；當XL=X3C時即（完）全補償或最佳補償狀態；,55,4）附加直流電源檢測式漏電保護的優點,（1）保護全面。保護范圍幾乎可以覆蓋到整個低壓供電保護單元，唯一不能保護的是一段由井下動力變壓器低壓側至總低壓饋電開關的電纜。保護動作無死區，故障跳閘不受故障類型和發生的時間地點的影響。（2）對整個供電單元具有電容電流補償，漏電電流和人身觸電電流較小。（3）動作值整定簡單，數值固定，而且能直接反應電網對地的絕緣情30、況；（4）這種保護裝置與井下供電單元的各分組饋電開關、磁力啟動器中的漏電閉鎖單元結合，可以構成一個簡單易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏電保護系統；,56,5）缺點,（1）保護無選擇性，即在供電單元的任何處發生漏電故障，都將引起總開關跳閘，停電范圍大。（2）電容電流的補償是靜態補償，電感電抗值調整好后不能隨電網對地電容的大小變化而自動調節，無法保持在最佳補償狀態。（3）保護裝置的動作時間較長。,57,2.利用三個整流管的漏電保護,利用三個整流管構成的漏電保護原理圖如圖：,58,額定電壓380V低壓供電網絡仿真圖，三相對地絕緣為35千歐，Rlo=50千歐,59,額定電壓380V低壓供31、電網絡仿真圖，其中兩相對地絕緣為35千歐，一相對地絕緣為5千歐，Rlo=50千歐,60,額定電壓380V低壓供電網絡仿真圖，其中兩相對地絕緣為5千歐，一相對地絕緣為35千歐，Rlo=50千歐,61,2.利用三個整流管的漏電保護,特點及應用：結構簡單，不需要另設直流電源，即可獲得直流檢測式漏電保護所具有的保護特性。另外具有較高的直流電壓，所以能夠較真實反應電網的絕緣水平。缺點：動作值受電源電壓波動的影響較大和對整流管的反向電壓要求較高，因此只適合在較低電壓等級電網使用，如127V煤電鉆綜合保護中采用。,62,3.零序電壓式漏電保護,利用漏電時零序電壓的大小，來反應電網對地的絕緣程度，當零序電壓達32、到一定程度時即認為發生漏電，使饋電開關跳閘。缺點：動作電阻值不固定、無選擇性、不能保護對稱性漏電故障、只能在變壓器中性點非直接接地系統中，一般應用在6kV及以上電壓電網絕緣監視保護中,63,4.零序電流式漏電保護,在電網中發生非對稱性漏電故障時，如果存在零序回路，則在回路中出現零序電流。通過零序電流互感器檢測出該零序電流的大小，在超過整定值時使繼電器動作，切斷故障線路電源。利用各支路零序電流的方向的不同，可實現放射式電網的橫向選擇性漏電保護。既可在中性點不接地系統中應用，中性點接地系統中也可應用。缺點：動作電阻值不固定、不能保護對稱性故障、不能補償電容電流。,64,65,5.零序功率方向式漏電33、保護,利用零序電流或零序電壓的幅值大小來判斷供電系統是否發生漏電，同時利用各支路的零序電流與零序電壓的相位關系判斷故障支路，然后切除故障支路，實現有選擇性切除故障的保護方式。優點：有較強的橫向選擇性，當支路發生漏電時，停電范圍很小。缺點：與零序電流方向保護類似。,66,5.零序功率方向式漏電保護,保護原理圖：,67,6.旁路接地式漏電保護,保護原理如圖：,68,6.旁路接地式漏電保護,當電網發生單相接地或人身觸及一相線時，由檢測選相器確認故障相并迅速輸出動作信號，執行繼電器13KD迅速將故障相旁路接地，利用專設的接地極電阻Rgr的分流作用，降低人身觸電電流或經漏電點的電流，而不影響電網的正常運34、行。故障支路跳閘后，旁路接地裝置復位。,69,6.旁路接地式漏電保護,優點：安全性較高，對礦井的安全生產和人身安全有較好的保障。缺點：保護范圍只能對單相漏電或觸電，且電路復雜，對裝置本身可靠性要求高。為了避免兩相或三相誤接地，電路中還必須設置電氣閉鎖。,70,六種漏電保護的特點比較,71,7.礦用隔爆檢漏繼電器,JY82型礦用隔爆檢漏繼電器 適用于煤礦井下中性點絕緣系統，電壓為380V或660V，頻率為50Hz的三相交流電網，能在井下任何有瓦斯煤塵爆炸性危險的場所正常工作。與低壓供電單元的總饋電開關QA配合，可以對整個供電單元實現漏電跳閘保護。,72,1）主要功能,（1）通過內設的歐姆表時刻監35、視電網的絕緣電阻，以便及時進行預防性檢修；（2）當運行中的電網對地絕緣電阻降低到危險值或發生人身觸及一相帶電導體或電網一相接地故障，能夠迅速動作，使自動饋電開關跳閘，切斷電源，防止觸電漏電事故；（3）當人觸及電網一相時，可以補償通過人身的電容電流，從而減少通過人身的總電流，降低觸電危害，同時減少入地電流，降低引爆沼氣煤塵的能力。,73,74,QS隔離開關，檢漏繼電器的電源開關，對自動饋電開關有電氣閉鎖作用。當此開關不合閘，即檢漏繼電器未投入運行，由于其一組節點QS1接通了自動饋電開關的脫扣器線圈YA的電源，自動饋電開關不能合閘。即實現漏電保護的強制投入。1L三相電抗器，作用是把直流檢測回路與三36、相交流電網連接起來的元件。三相電抗器的三個線圈始端分別接在電網的三相上，末端結成星形，接在直流檢測回路；其中一相有二次線圈，作為橋式整流器VC和指示燈HL的電源，二次線圈做成抽頭式。,JY82各主要元件的作用：,75,2L零序電抗器。作用一：本身有較大的電抗值（十萬歐姆），可以保證三相電抗器星形點對地的絕緣水平；作用二：通過它的電感性電流補償漏電、觸電時的電容性電流。C2電容器，也叫接地電容，用來接通檢測繼電器的交流回路。當電網發生漏電時，交流電流經C2入地，減少交流電流對繼電器KD直流電路的干擾，防止檢漏繼電器誤動作。,JY82各主要元件作用,76,KD直流繼電器，檢漏繼電器的執行元件，額定37、動作電流5mA，有兩個常開節點KD1和KD2，KD1為動作節點，用以接通自動饋電開關脫扣器線圈的電源，KD2為自保節點，且比KD1先行閉合，這樣可以提高繼電器的動作可靠性，并能防止間歇性漏電時，燒毀節點KD1。R1平衡電阻，阻值為1千歐，使整流器經常有穩定的負荷，保證整流器的輸出電壓的穩定。,JY82各主要元件作用,77,k歐姆表，實際為一只刻著歐姆刻度的直流毫安表，用以直接監視電網的對地絕緣水平；C1延時電容器，防止在檢漏繼電器投入運行的瞬間，因C2的充電電流引起KD的誤動作。VC橋式整流器，提供附加的直流檢測電源。HL指示燈，供給歐姆表照明，并兼作檢漏繼電器投入與否的指示燈。R3試驗電阻，38、用以檢查檢漏繼電器工作是否可靠，對660V電網為10 k，380V電網為3.5 k,JY82各主要元件的作用,78,各主要元件的作用SB試驗按鈕，與試驗電阻和輔助接地極配合，檢查漏電繼電器動作是否可靠。1PE局部接地極。2PE輔助接地極，供試驗用，安裝點距離檢漏繼電器的局部接地極5m以上。,JY82型礦用隔爆檢漏繼電器,79,8.井下低壓漏電保護系統方案,旁直零式選擇性漏電保護系統 共設置了五種保護單元或插件：1）附加三相接地電容器組(C)，用來消除方向型保護動作死區，裝設在總開關的負荷側，其星形點連在接地網。2）旁路接地式漏電繼電器(PL)一臺，設置在總開關處。采用旁路接地，保護系統的安全性能大大提高，使得靠延時的縱向選擇性得以實現。,80,旁直零式選擇性漏電保護系統,3）直流檢測式漏電保護器插件(JY)一塊，裝設于總開關內，主要用來彌補方向型漏電保護的動作死區（對稱性故障），并作為整個漏電保護的總后備。4）零序功率方向式漏電保護插件(UI)若干，在除總開關以外的所有饋電開關和磁力啟動器中各裝設一塊，主要完成橫向選擇性漏電保護。5）直流檢測式漏電閉鎖插件(JB)若干，裝設地點同方向型插件，也可與方向型插件合一。根據縱向選擇性的要求，縱向各自的跳閘時間應在延時上有一定的差別。,81,82,