井下电气三大保护与完好防爆标准

综、连采、机运队培训教材井下电气三大保护与完好防爆标准兰玉德主编神东分公司职工教育培训中心二〇〇六年十一月井下电气三大保护与完好防爆标准1前言随着我国煤炭工业生产的迅速发展，神东煤炭分公司始终坚持走“生产规模化、技术与装备现代化、队伍专业化、管理手段信息化”的四化建设之路。神东分公司一直坚持依靠科技进步，坚持依靠自主创新和集成创新，不断加大矿区高产高效建设力度，为集团的发展和我国煤炭工业的发展做出了积极贡献，已走上了集约化生产和可持续发展的道路。从1999年到2006年，神东连续六年实现千万吨跨越，创造了一系列世界纪录，建成了世界上独一无二的千万吨矿井群，是我国第一家亿吨级新型工业化煤炭企业。神东所使用的采掘、运输设备，都是国内外最先进的。一流的设备，需要一流的高技能人才队伍来管理使用，才能发挥其技术优势和作用。分公司领导高瞻远瞩，非常重视职工的专业技术培训和整体素质的提高。近年来，教育培训中心在公司的正确领导下，在职工培训方面做了大量卓有成效的工作，编制了大量的综连采培训教材和洗选、特种车辆等培训教材，为职工培训做出了积极贡献。但随着设备的更新，以前编写的教材已经有部分不再适用，而主要的培训专业还一直没有专门的培训教材，在这种情况下，教育培训中心组织有关专业技术人员重新编写和补充编写了部分培训教材。本书主要内容讲解了井下电器三大保护、井下机电设备完好防爆标准及矿用电缆的相关知识内容，本书共三章。该教材填补了神东煤炭分公司一直没有专用培训教材的空白。本《井下电气三大保护与完好防爆标准》培训教材由兰玉德、亓中立同志整理编写，在编写过程中，得到了公司领导、培训中心领导、培训任课教师及同行的大力支持，在此表示深深谢意！本书编写过程中参阅了相关书籍，在此向有关作者表示衷心感谢。由于本人水平有限，实践经验欠足，加之编写时间仓促，书中难免有错误、疏漏和不足之处，恳请广大读者对发现的问题能给予指正，以便进一步修改和完善。编者2006年11月井下电气三大保护与完好防爆标准2目录第一章井下电器三大保护………………………………………………3第一节漏电保护………………………………………………………………………3第二节过流保护………………………………………………………………………12第三节井下电网接地保护……………………………………………………………22第二章井下机电设备完好防爆标准………………………………………32第一节三无……………………………………………………………………………32第二节四有……………………………………………………………………………34第三节二齐……………………………………………………………………………48第四节三全……………………………………………………………………………51第五节三坚持…………………………………………………………………………53第六节其它……………………………………………………………………………55附则1井下电气安全的十条措施(摘要)……………………………………57附则2井下检修电气设备的安全制度………………………………………………59附则3矿用橡套软电缆的允许载流量值……………………………………………61附表1井下电气安全检查评比办法…………………………………………………63附则4关于《井下防爆电气（器）设备检查标准的修改补充规定（试行）》……65附则5煤矿矿井机电设备完好标准（电气设备）…………………………………70第三章矿用电缆……………………………………………………………81第一节矿用电缆的型号及用途………………………………………………………81第二节矿用电缆的选择………………………………………………………………88井下电气三大保护与完好防爆标准3第一章井下电器三大保护煤矿井下供电系统的过流保护、漏电保护、接地保护统称为煤矿井下电器的三大保护。井下电器系统的三大保护是保证井下供电、用电安全的可靠措施。第一节漏电保护当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象，称为漏电。井下常见的漏电故障可分为集中性漏电和分散性漏电两类。集中性漏电是指漏电发生在电网的某一处或某一点，其余部分的对地绝缘水平仍保持正常。分散性漏电是指某条电缆或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。一、漏电的危害及原因１．漏电的危害漏电会给人身、设备以致矿井造成很大威胁，其危害主要有四个方面：（１）人接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。（２）漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。（３）漏电回路上各点存在电位差，若电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使电雷管爆炸。（４）电气设备漏电时不及时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。２．漏电的原因井下电气三大保护与完好防爆标准4（１）电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电。（２）运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。（３）电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。（４）电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电部分之间电气间隙小于规定值，造成某一相对外壳放电而发生接地漏电。（５）橡套电缆受车辆或其它器械的挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套破坏，芯线裸露而发生漏电。（６）铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电。（７）电气设备内部遗留导电物体，造成某一相碰壳而发生漏电。（８）设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电。（９）移动频繁的电气设备的电缆反复弯曲使芯线部分折断，刺破电缆绝缘与接地芯线接触而造成漏电。（１０）操作电气设备时，产生弧光放电造成一相接地而漏电。（１１）设备维修时．因停、送电操作错误，带电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。二、低压检漏保护装置《煤矿安全规程》规定：“井下低压馈电线上，应装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路”。漏电保护装置还能经常监视电网的绝缘状态，以便进行预防性检修。另外，还能对井下电气三大保护与完好防爆标准5电网对地的电容电流进行补偿。所以说，设置漏电保护装置是保证井下安全供电的有效措施。（一）漏电保护装置的动作电阻值漏电保护装置的动作电阻是以电网系统的总的绝缘电阻值为基础的。电网系统总的绝缘电阻值规定为：在１１４０Ｖ时，不低于８０ｋΩ；６６０Ｖ时，不低于５０ｋΩ；３８０Ｖ时，不低于３０ｋΩ；１２７Ｖ时，不低于１５ｋΩ；当低压电网绝缘阻值下降到危险值时，漏电保护装置应动作，切断电源。该绝缘阻值即为漏电保护装置的动作值。当不考虑电网对地分布电容时，动作绝缘电阻值可由下式求出。即漏电保护装置作用于跳闸时，应满足快速性的要求。一般保护装置与馈电开关联动时间应小于以下值：１１４０Ｖ时，为０．2Ｓ；６６０Ｖ时，井下电气三大保护与完好防爆标准6为０．２５Ｓ；３８０Ｖ时，为０．４Ｓ；１２７Ｖ时，为1Ｓ。（二）电网对地电容电流的补偿井下低压供电系统是中性点绝缘的供电系统，电网对地分布电容产生的电容电流往往会大大超过极限安全电流。例如，当供电线路长为１０００ｍ左右时，在电网绝缘处于正常状态下，容性电流可达３８０ｍＡ左右；显然是很危险的，不进行补偿就会危及人身和矿井的安全。对电容电流的补偿，可使用电抗器，产生感性电流来抵消电网对地的电容电流。补偿有三种情况，其一是完全补偿，但实际电网对地分布电容是经常变化的，不可能做到完全补偿；其二是欠补偿；其三是过补偿，一般不用过补偿。三、漏电保护方式漏电保护方式有漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。ｌ．漏电保护目前使用的漏电保护装置种类很多，有电子电路的，也有单片计算机控制的。这里介绍的漏电保护，从原理上也叫附加直流电源漏电保护，如井下电气三大保护与完好防爆标准7图４—１所示。其工作原理是：漏电继电器用直流电进行绝缘监视，当人体触电时，绝缘电阻降低，其回路如下：电源（+）极接地极人体负荷线Ｃ相ＳＫ（三相电抗器）ＬＫ（零序电抗器）Ω（欧姆表）ＺＪ（直流继电器）电源（－）极，ＺＪ有电吸合ＺＪ１闭合，ＴＱ（跳闸线圈）有电触点断开ＤＷ（馈电开关）断开一切供电回路。如果绝缘阻值高于整定值时，直流监测电流小于ＺＪ的动作电流，馈电开关不会跳闸，保持正常供电。２．选择性漏电保护选择性漏电保护大多利用零序电流方向保持原理，如图４—２所示，采用的主要检查元件是零序电流互感器。零序电流互感器有一个环形铁芯，其上缠有二次绕组，环形铁芯套在电缆上，穿过铁芯电缆中的三根芯线就是它的一次绕组。在线路正常工作时，电网的三相电压对称，三相负载相同，三相电流的矢量和等于零，电流互感器二次没有电流和电压，执行继电器Ｊ不动作。井下电气三大保护与完好防爆标准8当发生漏电故障时，三相电路不对称，必然有零序电流，这个零序电流通过电网对地绝缘电阻ｒ和分布电容Ｃ构成通路。当发生单相漏电故障时，在零序电流互感器ＬＬＨ的一次侧中流过３倍的零序电流，在二次侧产生电流，经二极管整流后，可使执行继电器Ｊ动作，带动开关跳闸。同理，如图４—３所示，在供电系统中各支路的每相对地电容分别用Ｃｌ、Ｃ2和Ｃ３表示，如果在第一支路上发生单相漏电或接地故障，第二、三支路的零序电流互感器ＬＬＨ２和ＬＬＨ３中的零序电流便分别由各支路自身的电容Ｃ２和Ｃ３来决定，而在ＬＬＨ１中则流过第二、三支路电流之和，使第一支路的零序电流互感器ＬＬＨ１所流过的零序电流要大于其他两个支路。如果电网的支路数更多，则ＬＬＨ１中的零序电流还要更大，因此，利用零序电流的大小不同，即可使故障支路与非故障支路区分开，达到选择性漏电保护目的。井下电气三大保护与完好防爆标准9３．漏电闭锁漏电闭锁是指在开关合闸前对电网进行绝缘监测，当电网对地绝缘阻值低于闭锁值时开关不能合闸，起到闭锁作用。图４—４是磁力起动器中漏电闭锁原理图。在磁力起动器尚未吸合送电时，主接触器ＸＬＣ的常闭辅助触头ＸＬＣ３闭合，接通以下直流绝缘检测电路。附加直流电源Ｅ的“＋”端地电动机及其供电线路的对地绝缘电阻ｒ三相线路，人工星形三相硅堆ＧＺ常闭辅助触头ＸＬＣ3取样电位器Ｗ直流电源Ｅ的“－”端，从而对ｒ进行检测。若此时电动机及其供电线路的绝缘水平较低，小于规定的漏电闭锁动作电阻值或已存在漏电，检测电路中将流过较大的直流电流，从取样电位器Ｗ上取得一个较大的信号电压，使后面的反相放大器输出零伏电压，导致三极管ＢＧ反向截止，漏电闭锁继电器BＨＪ断电，因而BＨＪ常开触点不能闭合，接触器ＸＬＣ的线圈控制电路不能接通，磁力起动器不能合闸井下电气三大保护与完好防爆标准10送电，这就实现漏电闭锁。反之，如果此时电动机及其供电线路的绝缘良好，ｒ大于规定的漏电闭锁动作电阻值，则在检测回路中流过很小的直流电流，从取样电位器Ｗ上取得的信号电压也很低，因而反相放大器输出较高电压，促使ＢＧ饱和导通，ＢHＪ继电器有电，闭合它自身的ＢHＪ常开触点，为接通接触器ＸＬＣ的线圈电路做好了准备。这时只要按压起动按钮ＱＡ，即可使磁力起动器吸合送电，电动机起动运转。但在起动器合闸送电后，主接触器ＸＬＣ的常闭辅助触头ＸＬＣ３随之断开，切断漏电闭锁检测电路，漏电闭锁解除。此后，如果电动机及其供电线路在运行过程中发生漏电，则由接在电网总开关上的检漏继电器进行保护，使总开关跳闸。四、漏电保护装置的整定、维护及检修１．漏电保护装置的整定漏电继电器动作电阻值是以网路绝缘电阻为基准确定的，即当低压电网绝缘水平下降到对人触电有危险时，漏电继电器应动作，并切断电源。因此，把这个对人身触电有危险的电网极限绝缘电阻值，定为漏电继电器的动作电阻值。对漏电保护和漏电闭锁装置按表４—１整定。２．漏电保护装置的维护及检修值班电工每天应对漏电继电器的运行情况进行一次检查和试验。检查漏电继电器安装位置是否平稳可靠，周围是否清洁，有无淋水现象，局部井下电气三大保护与完好防爆标准11接地极和辅助接地极安设是否良好，观察欧姆表指示数值是否正常，如果网路的绝缘水平下降到，６６０Ｖ低于３０ｋΩ，３８０Ｖ低于1５ｋΩ