1、电气安全与保护,第六讲 矿山电气设备与保护,1,第六讲 矿山电气设备与保护,主要内容1.煤矿井下环境特点及对矿用电气设备的要求2.瓦斯、煤尘爆炸条件分析3.防止瓦斯煤尘爆炸的预防措施4.矿用电气设备的类型与防爆原理5.煤矿井下的漏电/人身触电分析6.煤矿井下漏电保护的实现矿山供电系统（视频）矿山生产系统（视频）,2,一、煤矿井下环境特点及对矿用电气设备的要求,1井下有瓦斯、煤尘等易爆环境下矿用电气设备必须具有防爆性能。2电气设备应尽可能体积小、重量轻，以便运输、安装、移动。3电气设备应有坚固的外壳，加强绝缘及防护，有较强的抗震能力。4要求电气设备防潮性能好，较高的绝缘水平。5.电气设备尽量选择2、铜作导体，并采用较高的绝缘等级。6.电机等拖动设备有较大启动力矩和较强的抗过载能力。7.煤矿井下供电系统及设备必须采用各种预防措施，同时设置完善的保护系统。,3,二、瓦斯、煤尘爆炸条件分析,瓦斯浓度（即在空气中的含量）达到5%16%，遇到温度达650750的点火源，如明火、灼热导体、电火花等，就可能发生爆炸。最容易引爆的瓦斯浓度是8.5%，爆炸压力最大的瓦斯浓度是9.5%；当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。煤尘的粒度在1m1mm范围内，挥发分指数（即煤尘中所含挥发物的相对比例）超过10%，其在空气中的悬浮含3、量达到302000g/m3时，具有爆炸性，浓度在300400g/m3时爆炸力最强。煤尘引燃温度在6101050之间，一般为700800。引燃温度越高，越容易引起爆炸。,4,瓦斯、煤尘爆炸条件,矿井发生瓦斯、煤尘爆炸必须同时具备以下2个条件：（1）瓦斯、煤尘浓度在爆炸浓度范围之内。（2）存在足够高温度的点火源。如明火、高热导体、电火花等。当瓦斯中含有煤尘时，会使爆炸浓度的下限降低。,5,引爆延迟时间,瓦斯煤尘从接触点火源引起发生化学反应到发生爆炸要经过一个很短的时间，这种现象称为引爆延迟现象，该时间称为引爆延迟时间（也称瓦斯爆炸的感应期）。引爆延迟时间随点燃温度的升高而缩短，随瓦斯煤尘的浓度的降4、低而增大，一般不超过几秒。对指导煤矿安全生产的意义。在设计制造矿用电气设备时，常用点燃温度来确定电气设备及导电体的最高允许温度，而利用引爆延迟时间来确定快速保护的动作时间，实现在引起爆炸前切断点火源。,6,三、防止瓦斯煤尘爆炸的预防措施,（1）严格控制瓦斯和煤尘的浓度在规定浓度以下。（2）采取一切措施杜绝井下高温火源的产生。（3）设置完善的井下供电保护系统。（4）加强技术管理，强化安全意识。,7,四、矿用电气设备的类型与防爆原理,矿用电气设备分为矿用一般型和矿用防爆型1矿用一般型电气设备 只能用于井下无瓦斯、煤尘爆炸危险的场所，如低沼气矿井的井底车场、主进风巷道及井下中央变电所等区域可以选用矿5、用一般型电气设备。在其外壳的明显处，均有清晰的永久性金属凸纹红色标志“KY”。矿用一般型电气设备具有坚固的外壳，能够防止任何人员从外部直接接触带电体；有良好的封闭性，满足防水、防潮、防外物的要求；有电缆引入装置，引入电缆的接线端子有足够的空气间隙和漏电距离的要求，并能防止电缆扭转、拔脱和损伤；开关手柄和门盖之间有机械闭锁，有内外接地螺栓，并标有接地符号。,8,2矿用防爆型电气设备,2矿用防爆型电气设备 防爆型电气设备是指采取了特别的防爆措施，可以在爆炸危险环境场所正常安全使用的电气设备。其按使用环境的不同分为两类：I类：煤矿井下用防爆电气设备。能在井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所使用。II类：工6、厂用防爆电气设备。适用于有各种爆炸性气体或可燃物的化工厂、石油开采、石油炼制、舰船等场所使用。防爆电气设备的总标志为“Ex”。将不同防爆电气设备的类型、类别、级别和组别连同防爆设备的总标志“Ex”一起，构成防爆标志。要求在电气设备外壳的明显处，设有清晰的永久性金属凸纹红色防爆标志，如“Exd I”。矿山防爆电器设备安装维护（视频）,9,2矿用防爆型电气设备,国家标准GB3836-2000将防爆电气设备按防爆结构的不同分为10种基本类型：（1）隔爆型电气设备（d-类型代号）。它是一种具有隔爆外壳的电气设备。该外壳既能承受其内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，又能防止爆炸产物穿出隔爆间隙点燃外壳周围的7、爆炸性混合物。（2）增安型电气设备（e）。对正常运行时不会产生电弧、火花或危险高温的电气设备，采取加大绝缘、增大电气间隙和漏电距离等方式，进一步提高安全程度，防止内部发生短路及接地故障，并严格控制外壳的表面温度，以达到防爆的目的的设备。（3）本质安全型电气设备（i）。全部电路均为本质安全电路的电气设备。采用IEC76-3火花试验装置，在正常工作或规定的故障状态下产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物。,10,2矿用防爆型电气设备,（4）正压型电气设备（p）。将新鲜空气或惰性气体充入密封具有正压外壳的电气设备外壳内部，并保持一定的正压，以阻止设备外部的爆炸性混合物进入外壳内部，使点火源与周围的8、爆炸性混合物隔离，达到防爆目的。（5）充油型电气设备（o）。将可能产生火花、电弧或危险高温的带电部件浸在变压器油（绝缘油）中，使之不与油面上爆炸性混合物相接触，电弧或火花在油中被冷却熄灭，不致引燃油面上的爆炸性混合物，达到防爆目的。（6）充砂型电气设备（q）。外壳内充填砂粒材料，使之在规定的使用条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热，均不能点然周围爆炸性混合物的电气设备。,11,2矿用防爆型电气设备,（7）浇封型电气设备（m）。整台设备或其中部分浇封在浇封剂中，在正常运行和认可的过载或认可的故障下，不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备。（8）无火花型电气设备（n）。在正常9、运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。（9）气密型电气设备（h）。具有气密封外壳的电气设备。气密封外壳是用熔化挤压或胶粘的方法进行密封的外壳。这种外壳能防止壳外气体进入壳内。（10）特殊型电气设备（s）。是指采用的防爆措施不为上述9种基本防爆类型所包括，但经过防爆检验证明确实具有防爆性能的电气设备。这种特殊的防爆电气设备，是使点火源与爆炸性气体混合物进行了隔离，即正常或故障时产生的危险因素，不与爆炸性混合物直接接触，一般采用网罩隔爆结构或微孔隔爆结构。,12,2.1矿用隔爆型（Exd I）电气设备,矿用隔爆电气设备的隔爆外壳利用了间隙防爆原理设计制造，10、具有足够的机械强度，能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压力，并通过严格控制结合面的间隙、宽度及加工光洁度，使电气设备外壳内部发生的电火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。即要求隔爆外壳要有耐爆性和隔爆性能。耐爆性也称为爆炸稳定性，即外壳要有足够的机械强度，在外壳内爆炸性混合物的爆炸压力作用下，外壳不致于被破坏，因而爆炸所产生的火焰不能直接去点燃壳外的爆炸性混合物。试验证明，当爆炸性混合物爆炸时，外壳内产生的最大压力为0.73MPa，设备外壳净容积不同，所产生的最大压力也不同，一般都比此值小。所以，必须根据净容积的大小来确定电气设备外壳的机械强度。隔爆外壳的机械强度要求见表4-2。,13,表 隔11、爆外壳的机械强度要求,14,矿用隔爆型（Exd I）电气设备,设计隔爆外壳时，应尽量避免具有多个连通空腔的结构，这种结构由于爆炸有先后之分而极易产生压力叠加现象，使外壳不能承受而损坏。隔爆性亦称不传爆性，即当爆炸性混合物在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰，通过外盖与壳体的接合面喷向壳外时，受到足够的冷却，使之不能将壳外爆炸性混合物点燃。隔爆外壳的隔爆性能主要靠隔爆面长度、间隙厚度和隔爆面光洁度等参数来保证，这三个参数通常称为隔爆三要素。,15,矿用隔爆型（Exd I）电气设备,壳内爆炸的火焰，以发火点为中心向外扩散，并通过壳体隔爆法兰盘向壳外扩散，对整个壳体而言，法兰盘的宽度就是隔爆面的长度，12、通常用符号“L”表示。当壳内爆炸向壳外扩散时，法兰隔爆面能吸收大量热量，使通过的火焰及喷射物温度急剧降低，以致达不到点燃温度。隔爆接合面相对表面间的距离称为间隙厚度，也可以叫气隙厚度，通常用符号“W”表示。间隙的作用是：使壳内爆炸喷射物与隔爆面紧密接触，有利于温度的降低；能破坏向外喷射火焰的结构，使锥形火焰变成舌状，接触面增大，有利于冷却；滞缓爆炸喷射物的速度，延长了冷却时间，加大了热损失；间隙有漏气泄压作用，降低壳内爆炸所产生的压力，减小对外壳的爆炸冲击力。隔爆接合面如果比较粗糙，一方面等于增大了隔爆接合面的间隙，影响隔爆性能；另一方面，表面粗糙容易积存灰尘，造成表面生锈，而生锈的间隙，在爆13、炸火焰的作用下，会脱离出金属粒子，灼热的金属粒子向外喷出，降低隔爆性能。接合面表面平均粗糙度不能超过6.3m。,16,2.2矿用本质安全型（Exib I）电气设备,在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障条件下，所产生的电火花和热效应，均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路，叫做本质安全电路（简称本安电路），所有电路均为本安电路的电气设备叫做本质安全型（简称本安型）。试验表明，当瓦斯浓度为8.2%8.5%时最容易爆炸，所需点燃瓦斯的最小能量为0.28mJ，只要将电路中的能量限制在点燃瓦斯的0.28mJ之内，就可实现安全火花。,17,本质安全电路的设计要点,采用以下措施来降低电火花的能量：（1）在合14、理选择电气元件参数的基础上，尽量降低电源供电电压。（2）在电路中串接限流电阻或利用导线本身电阻来限制电路的电流。（3）电感元件两端并联二极管，消耗电感元件释放出来的磁场能量。（4）电容元件两端并联二极管或电阻，消耗电容元件释放出来的电场能量。（5）在本安电路与非本安电路间采用安全栅，防止非本安电路的能量进入本安电路，限制电火花能量。,18,复合式本安型电气设备,本质安全型设备只能用于低电压、小电流的电路中，如信号指示、监测仪表、控制保护等回路。本质安全型电气设备分为单一式和复合式两种形式。单一式本安型电气设备是指电气设备的全部电路都是由本质安全电路组成的，如便携式仪表。复合式本安型电气设备是指15、电气设备的辅助回路是本质安全电路，主回路是非本安电路，如矿用隔爆兼本安型电气设备（Exdia I或Exdib I）。,19,2.3矿用增安型（Exe I）电气设备,增安型设备是对在正常运行条件下不会产生电弧或火花的电气设备进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和火花的可能性的防爆型式。增安措施：制成有效的防护外壳；选择合适的爬电距离和电气间隙；提高绝缘材料的绝缘等级；限制设备的温度；电路和导线要可靠连接。增安型电气设备的外壳应具备较好的防水、防外物能力，以确保增安型电气设备安全可靠运行。为此，增安型电气设备的外壳应采用耐机械作用和热作用的金属制成。对有绝缘带电部件的外壳16、，其防护等级应达到IP44，对于有裸露带电部件的外壳，其防护等级应达到IP54。,20,2.4矿用电气设备的使用范围及选用,21,五、煤矿井下的漏电/人身触电分析,煤矿井下电网的三大保护漏电保护保护接地过流保护,22,五、煤矿井下的漏电/人身触电分析,漏电是电网对地发生电能泄漏的电气故障，特征是电网对地的绝缘阻抗降低，泄漏入地电流增大。触电是电网发生漏电故障的一种形式，直接威胁工作人员的生命安全。,23,1.漏电故障的基本概念,正常情况下电网对地绝缘阻抗很大，流入大地的泄漏电流很小，不认为是漏电故障。当流入大地的电流增大到几十毫安、几安培甚至几十安培时，判定电网发生了漏电(接地)故障。当入地电17、流增大到几百安培以上时，已超出漏电故障，成为过流（短路）故障。正常泄漏/漏电故障/过流（短路）故障的判断:一般根据电流的大小、电网的结构、电压等级、中性点接地方式等各种因素综合考虑，彼此之间没有严格的界限。,24,中性点直接接地的低压供电系统，发生单相导线直接接地，接地电流为几百、几千安培，属于短路故障。若发生单相经较大过渡阻抗接地，入地电流一般不会超过几个安培，属于漏电故障。中性点不接地的低压供电系统，电网对地绝缘很好，若发生单相导线直接接地，电网通过接地点流入大地的电流一般不足1A，属于漏电故障。中性点经高阻抗接地或消弧线圈接地的供电系统，当发生单相直接接地或经过渡阻抗接地，入地电流也不大18、，属于漏电故障。,1.漏电故障的基本概念,25,我国井下普遍使用变压器中性点绝缘的低压供电系统中性点绝缘的低压供电系统中发生单相接地（直接接地/经过过渡阻抗接地）、两相及三相对地总绝缘阻抗下降到一定危险值的电气故障为漏电故障，简称漏电。人身触电属于其中的单相经过过渡电阻接地的漏电故障。,1.漏电故障的基本概念,26,漏电可分为集中性漏电和分散性漏电。集中性漏电又分为长期集中性漏电、间歇性集中漏电和瞬间集中漏电。从理论分析的角度，漏电可分为单相漏电、两相漏电和三相漏电。其中单相、两相漏电为不对称漏电故障，三相漏电为对称性漏电故障。,1.漏电故障的基本概念,27,2.产生漏电的原因,1）电缆或电气19、设备本身的原因（1）敷设在井下巷道的电缆由于井下环境潮湿，且运行多年，其绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，使正常运行时系统对地的绝缘阻抗偏低或发生漏电。如果偶然发生过电压冲击，也会使绝缘水平较低处发生击穿，产生集中性漏电。（2）开关设备长期使用，接线板潮湿可能造成漏电；内部元件或导线绝缘老化或导线头碰壳也会造成漏电；自动馈电开关中的过流继电器，当调整螺杆过低时也会因相对地放电造成漏电。（3）长期使用的电动机，工作时绕组发热膨胀，停机后冷却收缩，使绝缘在冷缩中形成缝隙，潮气、粉尘容易进入，在发生绝缘受潮、绕组散热不好时使绝缘材料变性、老化造成漏电。电机内接头脱落导致一相导线接触外壳形成单相漏20、电故障。,28,2.产生漏电的原因,2）因施工安装不当引起漏电（1）电缆施工接线错误；橡套电缆接头违反施工工艺要求等；（2）电缆与设备连接时，芯线接头不牢、封堵不严、压板不紧，运行或移动过程造成接头脱落或接头松动等；（3）橡套电缆违反规定用铁丝或铜丝悬挂，时间长造成漏电；（4）开关或其他电气设备的内部接线错误，或接头松脱，导致漏电。,29,2.产生漏电的原因,3）因管理不严引起漏电（1）管理不严，电缆被埋或脱落浸泡水中而引起漏电故障；（2）电气设备长期过负荷运行造成绝缘老化而发生漏电；（3）电机长期被矸石堵塞风道，造成通风不良发热使绝缘受损而漏电；（4）对已经发生受潮或水淹的电气设备未经过严格21、的干燥处理和对地绝缘电阻、耐压测试又投入运行，而发生漏电。,30,2.产生漏电的原因,4）因维修操作不当引起漏电（1）工人工作时劳动工具容易使电缆刮伤或碰伤，造成漏电。设备移动时电缆容易受到挤压等造成漏电；（2）冷热补的橡套电缆或浇灌的电缆接头，由于芯线连接不牢，绝缘胶浇灌不均匀等造成运行期间接头容易发热，最终造成漏电；（3）开关设备检修后，残留在设备内的线头、金属碎片、小零件、电工工具等遗留在设备内容易发生漏电；（4）修理电气设备时停送电操作错误造成漏电；（5）开关分合闸，灭弧机构故障等造成漏电,31,2.产生漏电的原因,5）因意外事故造成漏电（1）电缆因顶板脱落砸伤、矿车出轨、支柱倾倒等意22、外机械事故使电缆绝缘破损发生漏电；（2）井下电缆因短路造成局部对地绝缘损坏，恢复送电时容易发生漏电；（3）大气过电压侵入井下供电系统，击穿电缆对地绝缘而发生漏电。,32,3.漏电的危害,1）人身触电2）引起瓦斯、煤尘爆炸3）使电雷管无准备引爆4）烧损电气设备，引起火灾5）引起短路事故6）严重影响生产7）造成重大经济财产损失,33,4.井下低压电网人身触电电流分析,中性点绝缘的井下低压供电单元T为动力变压器，Rma为人体电阻，r=r1=r2=r3为各相对地绝缘电阻，rRma，C=C1=C2=C3为各相对地电容，C约为01uF。,T,34,人身单相触电等效电路,35,根据电路原理，人身触电电流为,23、人身触电电流,36,人身触电电流,37,取有效值，得：其中=2f=23.1450=314,人身触电电流,38,例：设电网每相对地电容C0.5uF，每相对地电阻为r=35k,电网电压V660V，求人身单相触电电流。人体电阻取1k。,解：根据公式有：,对中性点绝缘的低压供电系统，人身单相触电电流也是非常危险的。,39,那么，通过提高电网对地绝缘水平，是否就可以降低人身触电电流呢？,令则有：,结论：单纯通过提高对地绝缘水平，不一定能降低人身触电电流，有时可能相反。,40,如果通过改变电网对地电容，对人身触电电流有何影响？,令公式中C=0，则有：,结论：通过减小电网对地电容（减小电网容性电流），是对降24、低人身触电电流的有效办法。,41,六、煤矿井下漏电保护的实现,漏电保护目的：通过切断电源的操作来防止人身触电伤亡和漏电电流引爆沼气煤尘。煤矿井下漏电保护的实现方式有：附加直流电源检测式漏电保护 利用三个整流管的漏电保护 零序电压式漏电保护 零序电流式漏电保护 零序功率方向式漏电保护 旁路接地式漏电保护,42,附加电源直流检测式漏电保护,1）保护原理：电网发生漏电故障，最容易检测到电网各相对地绝缘电阻的下降。通过在电网上附加一直流电源的方式，检测电网对地的绝缘阻抗，判断是否发生漏电故障。,43,附加电源直流检测式漏电保护电气原理图,44,1、附加直流电源检测漏电保护,直流电源U通过三相电抗器1L25、所组成的人为中性点（也可通过变压器中性点）加在三相电网与大地之间，直流电流I由电源正极流出入地，经绝缘电阻r1,r2,r3进入三相线路，再由三相电抗器1L、零序电抗器2L、千欧表k（直流毫安表）和直流继电器KD返回电源负极。,45,对于稳定的直流电源，电容C和电网对地电容C1、C2、C3相当于开路，不会有电流通过，则电流I为：,1、附加直流电源检测漏电保护,46,1、附加直流电源检测漏电保护,对直流回路，r相当于三相电网各相对地的绝缘电阻并联。若一相绝缘电阻降低为r，其余两相为正常或无限大，则rr；若L1、L2两相绝缘电阻同时下降，且r1=r2=r，而L3相为正常，则rr/2;若三相对地绝缘电26、阻同时下降，且r1=r2=r3=r，则rr/3。,47,1、附加直流电源检测漏电保护,设R=RKD+R K+R2L+R1L/3为保护装置内阻，则当U和R 一定时，直流继电器KD和千欧表中的电流值将随r的变化而变化。而直流继电器选定后，动作电流即确定。当r下降到一定程度，当电流I大于继电器动作电流时，KD便动作，通过自动馈电开关跳闸，达到漏电保护的目的。,48,2）直流继电器动作值的确定。直流继电器的动作值应根据线路对地绝缘r的大小 来确定，线路对地绝缘低到危险值后动作。考虑到人身安全电流为30mA，因此，r的整定值要满足使人身触电电流小于30mA的条件。在不考虑电网对地电容时，有,1、附加直流27、电源检测漏电保护,49,直流继电器动作值的整定,代入Ima=30mA,Uph=380V（相电压）,Rma=1000,可得r35 k.即对于井下660V低压电网，相对地实际绝缘水平必须在35k以上，否则在发生人身触电时就可能危及人身安全。因此可以确定单相漏电保护装置的动作电阻应为：r r/311.7 k低压电网的单相、两相、三相漏电的动作电阻值应为1：2：3关系，即11.7：23.4：35 k的关系。,50,不同电网电压的漏电故障动作电阻值,51,直流继电器动作值的整定,三相电网交流对装置的影响：当电网对地绝缘阻抗不对称时，即使电源电压正常，也会有交流电流流经三相电抗器、零序电抗器进入直流回路，28、使保护装置受到交流电流的干扰，因而动作值不再保持1：2：3的关系。同时电网的对地电容电流也对动作值产生影响。为消除交流电流对直流回路的影响，在零序电抗器与大地之间接入一个大电容C0（几个毫法至几十毫法），构成交流通路（电容具有隔直流通交流的特性），通过C0的滤波作用，消除了交流电流的影响。,52,3）电容电流的补偿,由于电网对地电容的存在，会使漏电电流和人身触电电流显著增大。在电容电流完全被补偿的情况下，漏电电流或人身触电电流才可能为最小。利用零序电抗器的电感电流与对地电容电流的反相特点，实现电容电流的补偿。,53,3）电容电流的补偿,电容电流补偿后的等效图等效内阻为：,54,3）电容电流的补29、偿,当电容电流与电感电流完全相等时，即电容电流被全部补偿时，漏电电流最小。即 L=1/32C 或 XL=X3C当XLX3C时漏电电流呈容性即欠补偿状态；当XLX3C时漏电电流呈感性即过补偿状态；当XL=X3C时即（完）全补偿或最佳补偿状态；,55,4）附加直流电源检测式漏电保护的优点,（1）保护全面。保护范围几乎可以覆盖到整个低压供电保护单元，唯一不能保护的是一段由井下动力变压器低压侧至总低压馈电开关的电缆。保护动作无死区，故障跳闸不受故障类型和发生的时间地点的影响。（2）对整个供电单元具有电容电流补偿，漏电电流和人身触电电流较小。（3）动作值整定简单，数值固定，而且能直接反应电网对地的绝缘情30、况；（4）这种保护装置与井下供电单元的各分组馈电开关、磁力启动器中的漏电闭锁单元结合，可以构成一个简单易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏电保护系统；,56,5）缺点,（1）保护无选择性，即在供电单元的任何处发生漏电故障，都将引起总开关跳闸，停电范围大。（2）电容电流的补偿是静态补偿，电感电抗值调整好后不能随电网对地电容的大小变化而自动调节，无法保持在最佳补偿状态。（3）保护装置的动作时间较长。,57,2.利用三个整流管的漏电保护,利用三个整流管构成的漏电保护原理图如图：,58,额定电压380V低压供电网络仿真图，三相对地绝缘为35千欧，Rlo=50千欧,59,额定电压380V低压供31、电网络仿真图，其中两相对地绝缘为35千欧，一相对地绝缘为5千欧，Rlo=50千欧,60,额定电压380V低压供电网络仿真图，其中两相对地绝缘为5千欧，一相对地绝缘为35千欧，Rlo=50千欧,61,2.利用三个整流管的漏电保护,特点及应用：结构简单，不需要另设直流电源，即可获得直流检测式漏电保护所具有的保护特性。另外具有较高的直流电压，所以能够较真实反应电网的绝缘水平。缺点：动作值受电源电压波动的影响较大和对整流管的反向电压要求较高，因此只适合在较低电压等级电网使用，如127V煤电钻综合保护中采用。,62,3.零序电压式漏电保护,利用漏电时零序电压的大小，来反应电网对地的绝缘程度，当零序电压达32、到一定程度时即认为发生漏电，使馈电开关跳闸。缺点：动作电阻值不固定、无选择性、不能保护对称性漏电故障、只能在变压器中性点非直接接地系统中，一般应用在6kV及以上电压电网绝缘监视保护中,63,4.零序电流式漏电保护,在电网中发生非对称性漏电故障时，如果存在零序回路，则在回路中出现零序电流。通过零序电流互感器检测出该零序电流的大小，在超过整定值时使继电器动作，切断故障线路电源。利用各支路零序电流的方向的不同，可实现放射式电网的横向选择性漏电保护。既可在中性点不接地系统中应用，中性点接地系统中也可应用。缺点：动作电阻值不固定、不能保护对称性故障、不能补偿电容电流。,64,65,5.零序功率方向式漏电33、保护,利用零序电流或零序电压的幅值大小来判断供电系统是否发生漏电，同时利用各支路的零序电流与零序电压的相位关系判断故障支路，然后切除故障支路，实现有选择性切除故障的保护方式。优点：有较强的横向选择性，当支路发生漏电时，停电范围很小。缺点：与零序电流方向保护类似。,66,5.零序功率方向式漏电保护,保护原理图：,67,6.旁路接地式漏电保护,保护原理如图：,68,6.旁路接地式漏电保护,当电网发生单相接地或人身触及一相线时，由检测选相器确认故障相并迅速输出动作信号，执行继电器13KD迅速将故障相旁路接地，利用专设的接地极电阻Rgr的分流作用，降低人身触电电流或经漏电点的电流，而不影响电网的正常运34、行。故障支路跳闸后，旁路接地装置复位。,69,6.旁路接地式漏电保护,优点：安全性较高，对矿井的安全生产和人身安全有较好的保障。缺点：保护范围只能对单相漏电或触电，且电路复杂，对装置本身可靠性要求高。为了避免两相或三相误接地，电路中还必须设置电气闭锁。,70,六种漏电保护的特点比较,71,7.矿用隔爆检漏继电器,JY82型矿用隔爆检漏继电器 适用于煤矿井下中性点绝缘系统，电压为380V或660V，频率为50Hz的三相交流电网，能在井下任何有瓦斯煤尘爆炸性危险的场所正常工作。与低压供电单元的总馈电开关QA配合，可以对整个供电单元实现漏电跳闸保护。,72,1）主要功能,（1）通过内设的欧姆表时刻监35、视电网的绝缘电阻，以便及时进行预防性检修；（2）当运行中的电网对地绝缘电阻降低到危险值或发生人身触及一相带电导体或电网一相接地故障，能够迅速动作，使自动馈电开关跳闸，切断电源，防止触电漏电事故；（3）当人触及电网一相时，可以补偿通过人身的电容电流，从而减少通过人身的总电流，降低触电危害，同时减少入地电流，降低引爆沼气煤尘的能力。,73,74,QS隔离开关，检漏继电器的电源开关，对自动馈电开关有电气闭锁作用。当此开关不合闸，即检漏继电器未投入运行，由于其一组节点QS1接通了自动馈电开关的脱扣器线圈YA的电源，自动馈电开关不能合闸。即实现漏电保护的强制投入。1L三相电抗器，作用是把直流检测回路与三36、相交流电网连接起来的元件。三相电抗器的三个线圈始端分别接在电网的三相上，末端结成星形，接在直流检测回路；其中一相有二次线圈，作为桥式整流器VC和指示灯HL的电源，二次线圈做成抽头式。,JY82各主要元件的作用：,75,2L零序电抗器。作用一：本身有较大的电抗值（十万欧姆），可以保证三相电抗器星形点对地的绝缘水平；作用二：通过它的电感性电流补偿漏电、触电时的电容性电流。C2电容器，也叫接地电容，用来接通检测继电器的交流回路。当电网发生漏电时，交流电流经C2入地，减少交流电流对继电器KD直流电路的干扰，防止检漏继电器误动作。,JY82各主要元件作用,76,KD直流继电器，检漏继电器的执行元件，额定37、动作电流5mA，有两个常开节点KD1和KD2，KD1为动作节点，用以接通自动馈电开关脱扣器线圈的电源，KD2为自保节点，且比KD1先行闭合，这样可以提高继电器的动作可靠性，并能防止间歇性漏电时，烧毁节点KD1。R1平衡电阻，阻值为1千欧，使整流器经常有稳定的负荷，保证整流器的输出电压的稳定。,JY82各主要元件作用,77,k欧姆表，实际为一只刻着欧姆刻度的直流毫安表，用以直接监视电网的对地绝缘水平；C1延时电容器，防止在检漏继电器投入运行的瞬间，因C2的充电电流引起KD的误动作。VC桥式整流器，提供附加的直流检测电源。HL指示灯，供给欧姆表照明，并兼作检漏继电器投入与否的指示灯。R3试验电阻，38、用以检查检漏继电器工作是否可靠，对660V电网为10 k，380V电网为3.5 k,JY82各主要元件的作用,78,各主要元件的作用SB试验按钮，与试验电阻和辅助接地极配合，检查漏电继电器动作是否可靠。1PE局部接地极。2PE辅助接地极，供试验用，安装点距离检漏继电器的局部接地极5m以上。,JY82型矿用隔爆检漏继电器,79,8.井下低压漏电保护系统方案,旁直零式选择性漏电保护系统 共设置了五种保护单元或插件：1）附加三相接地电容器组(C)，用来消除方向型保护动作死区，装设在总开关的负荷侧，其星形点连在接地网。2）旁路接地式漏电继电器(PL)一台，设置在总开关处。采用旁路接地，保护系统的安全性能大大提高，使得靠延时的纵向选择性得以实现。,80,旁直零式选择性漏电保护系统,3）直流检测式漏电保护器插件(JY)一块，装设于总开关内，主要用来弥补方向型漏电保护的动作死区（对称性故障），并作为整个漏电保护的总后备。4）零序功率方向式漏电保护插件(UI)若干，在除总开关以外的所有馈电开关和磁力启动器中各装设一块，主要完成横向选择性漏电保护。5）直流检测式漏电闭锁插件(JB)若干，装设地点同方向型插件，也可与方向型插件合一。根据纵向选择性的要求，纵向各自的跳闸时间应在延时上有一定的差别。,81,82,