工大 供电技术ppt教程 第二章

辽宁工程技术大学第二章安全有电及保护矿用电气设备的防爆原理漏电与触电井下变电器中性点禁止接地的分析漏电保护接地与接零短路电流计算井下电网过流保护辽宁工程技术大学第一节电气设备的防爆原理本节介绍：安全用电指的是：①人身触电；②设备故障；③在井下还要特别注意防止由于电气事故引起的瓦斯爆炸。本节的重点是井下电气上的防爆原理一、矿用电气设备的要求二、爆炸条件和预防措施三、防暴原理四、常见矿用防爆电气设备：五、选用：辽宁工程技术大学一、矿用电气设备的要求:1、井下巷道硐室和采掘工作面的空间狭窄。要求电气设备体积小、重量轻；2、由于顶板压力及放炮的影响，电气设备及电缆易受损伤，要求电气设备有坚固的外壳、内部之件有较强的抗震能力。3、井下空气潮湿，有滴水，电气设备易受潮，要求电气设备防潮性能和绝缘水平要高。4、井下瓦斯、煤尘，在一定条件下可以点燃和爆炸，要求电气设备具有防爆性能。5、井下电气设备启动频繁，负荷变化较大，容易过载。。要求电气设备有较强的过负荷能力和起动力矩。第一节电气设备的防爆原理辽宁工程技术大学二、爆炸条件和预防措施:1、爆炸条件：①瓦斯浓度：5-16%②温度：650-750℃火源2、预防措施：①将沼气和煤气的含量严格控制在非爆炸的范围之下（通风）；②控制井下各种可能引爆的热源、火源、电源；③完善井下供电系统的保护装置（及时切断电源）；④建立各种有效的安全和操作制度（管理手段）。第一节电气设备的防爆原理辽宁工程技术大学三、防爆原理1、隔爆性和耐爆性：隔爆性：外壳内爆炸后，高温和火焰通过接合面喷出时，受到足够的冷却（防爆面）。耐爆性：外壳内爆炸后，外壳不至于破坏（外壳的机械强度）。2、隔爆棉三要素：间隙、宽度、光洁度四、常见矿用防爆电气设备：增安型：采用适当措施，工作时不产生电弧、火化、高温的部件，ExeI隔爆型：外壳具有耐爆和隔爆性能，ExdI充油型：将可能产生火花、电弧、高温的部件浸在油中，ExoI本质安全型：工作时所产生的电火花和热均不能点燃，ExibI正压型：利用新鲜空气、惰性气体，是外壳内保持一定的正压，IxpI特殊型：除上面外属这种，但需国家确认，ExsI第一节电气设备的防爆原理辽宁工程技术大学设备类型标志设备类型标志隔爆型dI无火花型nI本质安全型iI浇封型mI增安型eI气密型hI正压型pI防爆特殊型sI充油型oI充砂型qI防爆电气设备（Ex—防爆总标志）第一节电气设备的防爆原理《防爆规程》中规定了隔爆设备的最小宽度和最大间隙。辽宁工程技术大学第一节电气设备的防爆原理辽宁工程技术大学~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~第二节漏电与触电本节介绍：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：辽宁工程技术大学一、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。2、分类：集中性漏电、分散性漏电；3、漏点电流回路：如图2-1所示4、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）⑤引起短路（更大的事故）⑥影响产生（停电处理）第二节漏电与触电辽宁工程技术大学二、触电：1、什么是触电：人身触及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，使人体器官（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2－6所示。第二节漏电与触电辽宁工程技术大学2、影响触电危害程度的有关因素：①通过人身的电流大小：②触电时间：③电流性质：④电流路径：⑤体重和健康状况：⑥人身电阻：⑦触电电压高低：3、安全电流、安全电压及安秒值：①安全电流：我国规定为30mA、美国为10mA、英国为50mA等。②安全电压：采用36v。③安全值：我国为30mA·S。第二节漏电与触电辽宁工程技术大学4、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：第二节漏电与触电辽宁工程技术大学第三节井下低压电网的漏电分析本节介绍：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：辽宁工程技术大学一、中性点接地方式分类及要求1、分类：一般分为以下四类：①不接地方式、②直接接地方式、③阻抗接地方式、④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。第三节漏电分析辽宁工程技术大学二、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2－3所示，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第三节漏电分析辽宁工程技术大学2、中性点不接地系统：如图2－3所示，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：a、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第三节漏电分析辽宁工程技术大学b、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辽宁工程技术大学3、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。第三节漏电分析辽宁工程技术大学第四节漏电保护本节介绍：一、对漏电保护的要求二、漏电保护原理三、JY82型矿用隔爆检漏继电器四、JJKB30型检漏继电器五、选择性漏电保护装置辽宁工程技术大学定义：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。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。第四节漏电保护辽宁工程技术大学二、漏电保护原理：目前用的最多的有以下四种：附加电流直流检测方式、三相半波整流式、零序参数式、旁路接地式等，主要介绍广泛应用的前三种。1、附加电流直流检测方式：①保护原理：如图2－12所示；②动作值的确定：我国实际规定值为：11、22、33kΩ，其他电压等级地规定见表2－9所示。③电容电流补偿：④优、缺点：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。第四节漏电保护直流检测式漏电保护原理图：辽宁工程技术大学第四节漏电保护辽宁工程技术大学2、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2－15（a）P113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。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煤电钻综合保护中。第四节漏电保护辽宁工程技术大学三、JY82型矿用隔爆检漏继电器：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。第四节漏电保护2、电路中主要元件和作用：如图2－18所示。辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学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）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：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。第四节漏电保护辽宁工程技术大学③可靠性试验：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：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。第四节漏电保护辽宁工程技术大学四、JJKB30型检漏继电器这种继电器是国内上个世纪80年代初期的新产品，主要是千伏级综采电气设备配套而设计研制的。它相对于JY82型而言，有如下较大的改进：①动作值准确；②动作时间短；③无级调感补偿；④自身具有漏电跳闸的功能；⑤具有漏电闭锁的功能。以上两种漏电保护装置均无选择性。下面介绍有选择性的漏电保护装置。第四节漏电保护辽宁工程技术大学五、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选择性漏电保护装置（总开关、分支总