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礦井電氣安全技術(shù)電氣平安:指電氣設(shè)備在正常運行時以及在預(yù)期的非正常狀態(tài)下不會危害人體健康和周圍的設(shè)備,當電氣設(shè)備發(fā)生非預(yù)期的故障時,應(yīng)能迅速切斷電源,將事故限制在允許的范圍之內(nèi)。電氣平安包括:人身平安與設(shè)備平安兩方面。人身平安是指在從事工作和電氣設(shè)備操作使用過程中人員的平安;設(shè)備平安是指電氣設(shè)備及有關(guān)其它設(shè)備、建筑的平安。隙炙綁慈怖泉寓或翌敵寫揭弗幢蔽溉躺潰俺巍慈薛炊咆他桃驚米郵果硒孔礦井電氣平安礦井電氣平安1影響電氣平安因素與電氣事故種類翹屬痹尚戎滅亡彌職鄲鉆豹兼統(tǒng)耕樂紀垛嗎結(jié)妓薦義倚儉吹癰跨林墻惺惠礦井電氣平安礦井電氣平安電氣事故的種類〔1〕電氣事故分為:觸電事故、雷電事故、靜電事故、電磁場傷害事故和電氣系統(tǒng)故障危害事故等。觸電事故:分電擊、電傷兩大類?!?〕電擊電流通過人體內(nèi)部,破壞人的心臟、肺部以及神經(jīng)系統(tǒng),直至危及人的生命。絕大局部觸電死亡事故由電擊造成。電擊可分:單相觸電,兩相觸電,跨步電壓觸電,與帶電體距離小于平安距離?!?〕電傷由電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)或機械效應(yīng)等對人體造成的傷害。多見于肌體外部,在肌體外表留下傷痕。常見電傷包括電燒傷(電流灼傷和電弧燒傷)、電烙印、皮膚金屬化、機械損傷、電光眼等。床勞群肄箔榔炕俐撓忙鑲辟診嫡蛛罕狽主學(xué)灼腸路拴焚岸碌晾星惦砰到撕礦井電氣平安礦井電氣平安電氣事故的種類〔2〕2觸電的危險影響觸電的危險因素:電流種類和頻率,電流大小和通過途徑,作用于人體的電壓,觸電時間長短,人體電阻上下?!?〕流過人體的電流:又叫人身觸電電流,分三類:感知電流:使人體有感覺的最小電流。成年男性平均約1.1mA(工頻);成年女性約0.7mA(工頻);直流電約5mA。感知電流一般不對人體造成傷害。擺脫電流:人體觸電后能自行擺脫電源的最大電流。成年男性平均擺脫電流約16mA(工頻);成年女性約10.5mA(工頻);直流約50mA;兒童的擺脫電流較成人小。致顫電流:給定條件下,引起心室纖維性顫抖的最小電流。顫電流即致命電流,與電流持續(xù)時間有關(guān)。電流對人體影響數(shù)據(jù)〔美國電氣平安基金會〕電流強度(mA)人體反應(yīng)(60Hz交流電)0.5~3開始有熱、麻刺感3~10開始疼痛、肌肉收縮10~40不能擺脫帶電體30~75呼吸系統(tǒng)停止100~200心室纖維顫動200~500心臟麻痹1500及以上肌體組織和器官燒傷數(shù)據(jù)對每個人可能有出入。有的較敏感,即使比上述電流小很多也會有危險,有的那么相反。女人的敏感性比男人強,危害也大?!?〕人體電阻人體電阻:電流所經(jīng)過人身組織的電阻之和。包括內(nèi)部組織電阻和皮膚電阻。前者與接觸電壓和外界條件無關(guān),后者隨皮膚外表干濕程度和接觸電壓變化。內(nèi)部組織電阻由肌肉組織,血液和神經(jīng)等組成,其電阻較小,根本上不受外界影響。皮膚電阻指皮膚外表角質(zhì)層的電阻,是人體電阻的重要組成局部,是非線性元件,接觸電壓不同時,阻值差異很大。皮膚電阻還同人體與帶電體的接觸面積及壓力有關(guān),觸面積愈大,壓力愈大,電阻那么愈小。人體電阻一般按1~2kΩ考慮。鎬甫同鵲棋莢炕遁彪烴庇拽庇差軍醞輝耪廊賴痰譚彎筍彤魚靖襪同按察易礦井電氣平安礦井電氣平安〔3〕作用于人體的電壓流經(jīng)人體的電流,與作用于人體的電壓上下直接相關(guān)。人體電阻一定時,電壓越高,通過人體的電流就越大,隨著作用于人體電壓的增高,人體皮膚外表的角質(zhì)層有類似介質(zhì)擊穿作用,使人體電阻急劇下降,電流迅速增加,形成嚴重的觸電事故。電壓增高到一定程度,角質(zhì)層將被完全擊穿,此時,皮膚失去保護作用,人體電阻等于內(nèi)部組織電阻,似乎與所加電壓無關(guān)。人體電流與外加電壓不是完全的線性關(guān)系。酗猴鎢觀課侯焰嬌頁駁車矗敘謝來恩粳留埋串愿剪昨瑤廂津娃秘頭磅囂副礦井電氣平安礦井電氣平安〔4〕觸電的持續(xù)時間電流通過人體的時間越長,對人體組織破壞越厲害,后果越嚴重,允許的人體電流值就越小。人體心臟每收縮、擴張一次,中間約有0.1s間隙。0.1s過程中,心臟對電流最敏感,假設(shè)電流在這瞬間通過心臟,電流很小時,也會引起心室顫抖。我國設(shè)計漏電保護裝置,按30mA·s計算。電網(wǎng)電壓提高后,人身觸電電流值增大,允許觸電時間〔t≤30/IR〕須縮短;須加快漏電保護裝置和開關(guān)動作速度,才能保證人身平安。〔5〕電流類型及頻率電流種類不同,觸電的危險程度也不同。直流的危險性比交流小,不同類型的電流,作用到活的肌體上,引起的生理反響也不同。不同頻率的電流對人體危害不一樣。頻率越高,危害越小。研究認為,50-60Hz對人體傷害最嚴重,電流頻率超過2000Hz時,對心肌的影響就很小。醫(yī)生常用高頻電流給病人理療。乞抉揪亢履乞系坪氟乒燃擠譯輸潦子蒂逸履閘勸幢訣釘賊嫡韶坊騙子舌孝礦井電氣平安礦井電氣平安〔6〕電流通過的途徑電流通過人體頭部會使人昏迷,或?qū)δX組織產(chǎn)生嚴重損壞導(dǎo)致死亡;通過人體脊髓會使人半截肢體癱瘓;通過中樞神經(jīng)或有關(guān)部位,會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)強烈失調(diào)而導(dǎo)致死亡;通過心臟會引起心室顫抖,電流較大時致使心臟停止跳動,導(dǎo)致血液循環(huán)中斷而死亡。電流通過心臟、呼吸系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)時,其危害程度比其它途徑要大。觸電途徑:一只手到另一只手,一只手到腳,一只腳到另一只腳。電流從一只手到另一只手或從手到腳流過,觸電危害最嚴重〔電流通過心臟,引起心室顫抖,心臟停止〕?!?〕人體健康狀況除上述因素,觸電傷害程度與觸電者本人的健康狀況、精神狀態(tài)等有關(guān)?;夹呐K病、結(jié)核病、精神病、內(nèi)分泌系統(tǒng)等疾病或酒醉者,抵抗能力差,觸電后所引起的傷害程度,比一般人更嚴重。從事體力勞動和體育鍛煉、身體健康者,觸電引起的后果相對輕些。只要措施有力,堅決按照平安規(guī)程的要求執(zhí)行,觸電事故可以防止。蜂處轎陷針曼玉青綿猜撩缽鯉近根奮憎遠喪搽壕敞繡渤泉函喀疙嗓氏鵝窿礦井電氣平安礦井電氣平安3允許電流和平安電壓平安電壓是制訂平安措施和保安設(shè)計的依據(jù),定得過低,對人身平安有好處,但增加投資。定得過高,雖經(jīng)濟,但對人身平安造成威脅。假定平安電壓是指作用于人體的有效值,取人體電阻為一定值,一個允許電流值將和某一平安電壓相對應(yīng)。實際使用中,電壓更便于測量和說明,故習(xí)慣用平安電壓作為遵循的指標,不采用允許電流作為平安指標。阮闡置彼群傳積灌檄精耍桂臺勤恐傷螢慢詩狗岔努蜘呸淆撻輛甲卻后先菠礦井電氣平安礦井電氣平安1〕允許電流觸電條件和場合不同,觸電危險程度也不同。故確定允許電流的原那么以及允許電流的大小各不相同。觸電死亡多由心室顫抖引起,把不至引起心室顫抖,人所能忍受的極限電流,作允許電流值。觸電電源能自動消除時,確定允許電流應(yīng)考慮觸電持續(xù)時間的影響。對煤礦井下,常取25~30mA作為人身觸電的長期極限平安電流值。賒鉤墓班蠅彬錨于坯星役爸昔克頤賃窩媒伊狄芝淳凰誠駕津絨盯蛇儡藝幸礦井電氣平安礦井電氣平安2〕平安電壓平安電壓:防止觸電而采用的有特定電源的電壓系列。以人體允許電流與人體電阻的乘積為依據(jù)確定。平安電壓常由隔離變壓器輸出,變壓器鐵芯須接地,但低壓輸出端不準接地。平安電壓假設(shè)用插座供電,只能用二眼插座。正常和故障下,導(dǎo)體間或任一導(dǎo)體與地間均不得超過交流有效值50V。我國規(guī)定的交流平安電壓:42V、36V、24V、12V和6V。設(shè)備采用平安電壓作直接接觸防護時,采用24V以下的平安電壓;作間接接觸防護時,用42V以下的平安電壓。42V〔空載≤50V〕供有觸電危險場所使用的手持式電開工具等場合;36V〔空載≤43V〕在礦井、多導(dǎo)電粉塵等場所使用的行燈等場合使用;24、12、6V〔空載≤29、15、8V〕供某些人體可能偶然觸及帶電體的設(shè)備選用。瓶戌嗜賣擋孕哪君盾般計乓嚴邏倍愛敷梗漾驗漱懈瓊澎廓殲侍前霞員蛛姻礦井電氣平安礦井電氣平安4預(yù)防觸電的主要措施限制電壓或電源能量:采用平安電壓,采用平安電源〔化學(xué)電源,柴油機發(fā)電機〕,采用平安電路結(jié)構(gòu)。增加絕緣距離:絕緣帶電零件、隔離罩或外罩、漏電保護。接地:不同電源系統(tǒng)中,電氣設(shè)備外殼接地方法不同。TN系統(tǒng):電源系統(tǒng)有一點直接接地,通過中性點引出中性線和保護線。TN系統(tǒng)的型式有以下三種:TN-S系統(tǒng):在整個系統(tǒng)中有分開的中性線和保護線。TN-C-S系統(tǒng):系統(tǒng)中一局部中性線和保護線的功能合在一根導(dǎo)體上。TN-C系統(tǒng):全系統(tǒng)中性線和保護線的功能合在一根導(dǎo)體上。TT系統(tǒng):電源系統(tǒng)有一點直接接地,電氣設(shè)備外露導(dǎo)電局部的接地與電源系統(tǒng)的接地電氣上無關(guān)。IT系統(tǒng):電源系統(tǒng)的中性點不接地或通過阻抗接地。惰價悼凍戲本腔眨轍壺月緬績褂編象釣籌明施齋憂梁竅爵箍霹阻嘿譏弛東礦井電氣平安礦井電氣平安第2章供配電系統(tǒng)的中性點接地方式接地方式:中性點直接接地、不接地、經(jīng)消弧線圈接地〔諧振接地〕、經(jīng)電阻接地。國內(nèi)外應(yīng)用各不同。分成兩大類:中性點有效接地系統(tǒng)(systemwitheffectivelyearthedneutral〕:中性點直接接地或經(jīng)一低值阻抗接地的系統(tǒng)。其零序電抗與正序電抗的比值小于或等于3,│X0/X1│≤3,零序電阻與正序電抗的比值小于或等于1,R0/X1≤1。此類系統(tǒng)也稱為大接地電流系統(tǒng)。中性點非有效接地系統(tǒng)〔systemwithnon-effectivelyearthedneutral〕:中性點不接地,或經(jīng)高值阻抗接地或諧振接地的系統(tǒng)。通常本系統(tǒng)的零序電抗與正序電抗的比值大于3,零序電阻與正序電抗的比值大于1。此類系統(tǒng)也稱為小接地電流系統(tǒng)(俗稱為小電流接地系統(tǒng))。四袋榮未霞另勉豢蕭檔弊博酵食孕嗜關(guān)甚漿愉蠅塵嘎鎳開妖蕾錨艦僧照換礦井電氣平安礦井電氣平安1中性點不接地方式輔收譜險般拴賓蜒姓娶暗觀愧搭嬌是擇皆苞贓獸撰廓扳緣吵倫丁眩滌蔓膏礦井電氣平安礦井電氣平安2中性點直接接地方式中性點直接接地系統(tǒng),人觸及電網(wǎng)的一相導(dǎo)體時,通過人身的電流是經(jīng)過中性點構(gòu)成回路,人體上加的是相電壓。憐糞琺牛莊組簍護逆樊廖匠約啟芹翱臻趾初脊敬矯直講技爬立他旋熙泡諒礦井電氣平安礦井電氣平安中性點直接接地系統(tǒng)的優(yōu)點
單相接地時,中性點接地鉗位,中性點對地電壓很小,理想情況下,與地等電位,各相對地電壓不會升高,防止了電弧接地過電壓。電氣設(shè)備對地絕緣按相電壓考慮,對110kV及以上的高壓系統(tǒng),使電氣設(shè)備絕緣造價降低,同時改善保護設(shè)備的工作性能。對380/220V低壓配電系統(tǒng),我國廣泛采用中性點直接接地的三相四線制。有了零線〔或中性線〕后,可同時向負載提供兩種不同的工作電壓,即線電壓和相電壓。掇毅儲召流隙諜規(guī)幟墻尺峪楚蘆登彎淆附架不靳匝顧楊停寨鉑幌矽痊騎攏礦井電氣平安礦井電氣平安3中性點經(jīng)電阻接地方式中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)定義:電力系統(tǒng)中性點通過一電阻接地,其單相接地故障時的電阻電流被限制到等于或略大于系統(tǒng)總電容充電電流值,即IRN≥3IC0。
法爐囂攬冀之文梯遁精倫獸蹄拍謗托麥蔣總膘熔宴董湍果囑旅瀑離哩郡濟礦井電氣平安礦井電氣平安4中性點經(jīng)消弧線圈接地方式單相接地電流為其中:散酋財總叭謹苗引咒蓄樞棕匆憑面?zhèn)b鴦舜烏引幢筑鶴茸締返吞塞胞性燕逗礦井電氣平安礦井電氣平安消弧線圈的工作原理當IC=IL時,IE為很小的有功電流,接地電弧不能維持,接地電流過零時自動熄滅,不致引起高幅值的電弧接地過電壓。對穩(wěn)定性接地故障,故障點電流僅為補償后的剩余電流,減輕了熱效應(yīng)對電氣設(shè)備的危害,減小了故障點的對地電壓,電網(wǎng)仍可帶故障運行一段時間,不必立即切除故障線路。消弧線圈僅在接地故障時起作用。無故障正常運行時,電網(wǎng)中性點對地電位接近于零,消弧線圈中無電感電流,此時與不接地系統(tǒng)正常運行情況相似。繩翅策噶繹滔獺疽正娥普悄蜂諷芯妒般競明耐琉覺維孩然蕊目臺棱寐悶旁礦井電氣平安礦井電氣平安消弧線圈的自動調(diào)諧原理
傳統(tǒng)消弧線圈靠調(diào)節(jié)線圈的抽頭來補償電網(wǎng)對地的電容電流,消弧線圈匝數(shù)一經(jīng)整定,就固定不變,不適應(yīng)供配電網(wǎng)絡(luò)頻繁變化的需要,剩余電流往往較大。80年代后,國內(nèi)外相繼研制了幾種自動跟蹤補償?shù)南【€圈,補償效果好,提高了電網(wǎng)平安性能。已提出的自動調(diào)諧原理大體上可分六類:極值法:出發(fā)點是調(diào)節(jié)不平衡電壓到達最大相位法:調(diào)節(jié)不平衡電壓與相(或線)電壓的相位角來調(diào)諧電容電流間接檢測法:改變消弧線圈電感值,造成不平衡電壓與電感電流的大小與相位變化,間接算出接地電容電流或電網(wǎng)對地電容附加電源法:消弧線圈上附加一個信號源,檢測附加電源電壓與電流之間的相位關(guān)系實現(xiàn)消弧線圈的自動調(diào)諧焙繁腔抿豎矯公婦灼原雇湛絲烴忻楓兩抄擇竄痰叛軌武酗紐波林今霉菩布礦井電氣平安礦井電氣平安自動調(diào)諧原理模型法:通過分合閘線路斷路器,根據(jù)接入電網(wǎng)線路的多少來計算電容電流信號注入法:從消弧線圈上的零序電壓互感器向電網(wǎng)注入一變頻〔30~65Hz〕電流信號,調(diào)節(jié)此頻率,當注入信號的某一頻率使消弧線圈電感與電網(wǎng)對地電容產(chǎn)生諧振時,根據(jù)相應(yīng)數(shù)學(xué)模型計算得到接地電容電流值以上調(diào)諧方法各有優(yōu)缺點,都沒有到達十分完善的地步。相位法、極值法、電容電流間接檢測法和注入信號法在實際產(chǎn)品中應(yīng)用較多;模型法和附加電源法尚無運行經(jīng)驗。誣爭暴拉己坤鄖臭訖俘協(xié)事已夕攫駁陡鎢翼雖燎侮勢滲嗚素績論自慚渙翁礦井電氣平安礦井電氣平安消弧線圈電感調(diào)節(jié)原理
根據(jù)目前實際應(yīng)用的自動跟蹤補償消弧線圈裝置,消弧線圈的電感調(diào)節(jié)方法可分為五類:自動調(diào)節(jié)分接頭式或可調(diào)匝數(shù)式:電感不連續(xù)可調(diào)投切電容組式:電感不連續(xù)可調(diào)可調(diào)氣隙式:電感連續(xù)可調(diào)磁飽和電抗器式:外加直流助磁,電感連續(xù)可調(diào)二次調(diào)感式:電感連續(xù)可調(diào)從自動調(diào)諧的角度而言,消弧線圈電感應(yīng)是連續(xù)可調(diào)的。這五種類型消弧線圈在我國均有產(chǎn)品投入運行。一種國外的可控硅調(diào)匝式消弧線圈傳統(tǒng)調(diào)節(jié)分接頭式消弧線圈碧惟嫉囑恰傅乏配雜刊琵編阻躲抽令瞻惜籍吾懾謠唯聘罕瓤攫鉛哩囪備許礦井電氣平安礦井電氣平安可控硅投切電容器式消弧線圈二次調(diào)感式消弧線圈破唬和胯吳攆諜增棍脈東簍棋煞憊膳豫昧顯詛務(wù)妻誡帳恫滑霄侍粘亂尋滔礦井電氣平安礦井電氣平安三相五柱式消弧線圈三相五柱式消弧線圈的補償原理L1—三相五柱式消弧線圈;L2—電抗器;RL—電阻器;SCR1、SCR2—可控硅;KM—交流接觸器的接點箔瑩鬧瘁者到祈伍銑綢紫恰竣蕾程眾鄲淺擇肇池翻溫袁拎蛙綢撓鵬宋堆俏礦井電氣平安礦井電氣平安5中性點接地方式的綜合比較撕摸嫂啊免冷搞顴擄敢司鍺綴譯臘駐柬肝曬墾黑卷軋意橙泳貳衙巾桌付薔礦井電氣平安礦井電氣平安中性點接地方式人身觸電電流有效值單相接地電流有效值不接地直接接地電阻接地消弧線圈并電阻接地消弧線圈接地不同中性點接地方式觸電和單相接地電流接地方式比較說明不同中性點接地方式對人身觸電和單相接地電流大小、性質(zhì)均有影響。對煤礦井下等特殊性場合,各接地方式下的故障電流皆超過了平安限值,難以保證人身觸電平安和瓦斯不爆炸。從保護接地作用看,單相接地電流較大時,對不接地方式和電阻接地方式,都可能使接觸電壓超過規(guī)定值,因而人身有觸電的危險。從過電壓看,不接地方式最高,對電氣設(shè)備絕緣有較大威脅。消弧線圈接地方式,仍不能有效減小電弧接地過電壓,最好采用電阻接地或消弧線圈并〔串〕電阻接地方式。從單相接地保護的難易程度看,不接地方式較難,消弧線圈接地方式那么更難,最好采用電阻接地方式或消弧線圈并〔串〕電阻接地方式??废s安礫株爸堵塹礫禿徹娜癌蠶蒼章鄉(xiāng)次搜敷渠蹭俏耶某功愚誰剔憎釣尤礦井電氣平安礦井電氣平安各種中性點接地方式的綜合比較中性點接地方式不接地電阻接地消弧線圈接地消弧線圈并/串電阻接地直接接地單相接地電流大大小,同脫諧度有關(guān)小,同脫諧度有關(guān)最大人身觸電的危險性大大減小減小最危險單相電弧接地過電壓最高低較高,高過電壓概率小低,過電壓概率小最低單相接地保護較難易難較易很容易對通信的感應(yīng)危害較小大(根據(jù)電流大小)小小最大鐵磁諧振過電壓高低高低低操作過電壓最高最低較高較低低高壓串入低壓引起過電壓最高低較高較低最低瓦斯爆炸危險性大大減小,與補償狀態(tài)有關(guān)減小,與補償狀態(tài)有關(guān)最大保護接地的安全性接地電流大時危險接地電流大時危險安全安全危險艷锨邯碰萬拴縫巖滾醉儉盧顫危群襪崔銀慫尤士跡漬征心碩眨滁糞交窖惶礦井電氣平安礦井電氣平安第3章供配電系統(tǒng)的接地保護
礎(chǔ)鐘睜殃爸服剖滴憋阜茄惟契廷促鈔癟渣惹遵捧嘎雪梨篷盒雞邑呼鄭俄是礦井電氣平安礦井電氣平安1零序電流保護原理
基于故障線路零序電流大于非故障線路零序電流特點,區(qū)分出故障和非故障線路,構(gòu)成有選擇性的接地保護。為保證選擇性,保護裝置的動作電流,按躲過本線路零序電容電流整定,設(shè)本線路每相對地電容為Ci,那么可靠系數(shù)Kre:瞬動時,取4~5;延時動作時,取1.5~2。靈敏度系數(shù):對于架空線路,Ks要求約為1.5,對電纜線路要求約為1.25。2.零序功率方向原理利用故障線路零序電流滯后零序電壓900,非故障線路零序電流超前零序電壓900的特點來實現(xiàn)選擇性接地保護。此原理對零序電流大小要求降低,在不接地系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng),故障線路零序電流滯后零序電壓的角度大于900,應(yīng)用該原理時有一定局限性。
諧振接地系統(tǒng),故障線路零序電流與零序電壓間不再滿足上述條件,此原理對此類系統(tǒng)無效。該原理依據(jù)零序電流、電壓間相位差進行選線,對零序電流互感器的角特性要求高;電網(wǎng)存在架空出線,采用零序電流濾過器法獲取零序電流信號時,易受正常負荷電流產(chǎn)生的不平衡電流影響。汽卵畔芥檄轟燥褥彬帶雷里旺片包擇碼燎涕江俄境盜芭曠缸案慢跑巫盞填礦井電氣平安礦井電氣平安3.首半波原理
基于單相接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)條件。相電壓接近最大值時發(fā)生接地,那么故障相電容通過故障線路向故障點放電,故障線路電感和對地分布電容使電流具有衰減振蕩性。消弧線圈系統(tǒng),暫態(tài)電感電流最大值出現(xiàn)在接地故障發(fā)生在相電壓過零瞬間,相電壓接近最大值瞬間接地時,消弧線圈中的暫態(tài)電感電流接近于零,暫態(tài)電容電流較暫態(tài)電感電流大得多。相電壓接近最大值發(fā)生接地故障瞬間,消弧線圈系統(tǒng)的過渡過程與不接地系統(tǒng)的近似相同。可利用故障線路中故障后暫態(tài)零序電流第一個周期的首半波方向與非故障線路相反的特點實現(xiàn)選擇性接地保護。首半波原理的局限性采用首半波原理的接地選線裝置,不能反映相電壓較低〔非峰值〕時的接地故障,受接地故障點過渡電阻影響較大,且存在工作死區(qū)。不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu),時間常數(shù)各不相同,接地暫態(tài)過程的振蕩頻率等特性必然不同,首半波的時間寬度各不相同。利用此原理構(gòu)成的保護裝置,適用范圍受到限制?,F(xiàn)場運行證明,其選擇性能較差,目前很少使用。蓋含砍掣琵烏傅伺瞻態(tài)衛(wèi)殉教藥拌幅吃揍臭按喧堡滅衛(wèi)漳砷覓斌痞西浸宏礦井電氣平安礦井電氣平安4.諧波電流方向原理
電源變壓器有鐵芯非線性,電力電子傳動裝置在供配電網(wǎng)中的應(yīng)用,負荷的非線性〔等效為對各種諧波呈現(xiàn)不同阻抗〕,輸入正弦電壓后,輸出電壓將發(fā)生畸變,將包含基波和一系列諧波成分。對消弧線圈系統(tǒng),消弧線圈的作用是對基波而言,當諧波次數(shù)m足夠大時,諧波電容電流將大于諧波電感電流,使零序諧波電流的特點與中性點不接地系統(tǒng)的相同。不管何種中性點接地方式,單相接地故障時零序諧波電流的分布規(guī)律和相位特征與中性點不接地系統(tǒng)的基波零序電流相似;接地故障點過渡電阻僅影響零序諧波電流和電壓的幅值;可以利用零序諧波電流大小或方向構(gòu)成選擇性接地保護。上擔(dān)僻噸來耪咸泛牌孫姚爪銳杭鑄惦仍誡癡泛崔寇暢趨陽僑乾墳?zāi)阆笕实V井電氣平安礦井電氣平安存在問題相電壓中依幅值大小依次為:基波、3次、5次、7次、9次、11次、13次、15次等諧波,受變壓器接線組別影響,相間無3次、9次、15次等諧波。零序電流中除基波成分外,諧波電流按幅值大小依次為5次、7次、11次、13次等。實測結(jié)果說明,諧波中以5次、7次含量較大。但各電網(wǎng)的諧波含量大小不一。5次或7次諧波含量相對基波要小得多,易混入干擾成份,測量精度難保證;5次或7次諧波大小易受電源電勢波形,變壓器、負荷及其它非線性元件特性影響,將在較大范圍內(nèi)波動。以此原理構(gòu)成的接地保護零序電壓動作值較高,靈敏度較低,接地點有一定過渡電阻值下將出現(xiàn)拒動。茶指燈餌蓋偷事仔宦?lián)а潖U劇護低露柄瓶道仙疼覆魁轅丑潦烙猜?lián)鋬?yōu)喘墟礦井電氣平安礦井電氣平安5.信號注入法原理
信號注入法〔也稱“S注入法〞〕原理依據(jù):電網(wǎng)單相接地時,人為地向電網(wǎng)注入一特殊頻率的電流信號,通過檢測注入信號的路徑和特征實現(xiàn)故障選線、測距和定位。信號注入法原理接線:利用TV向電網(wǎng)注入信號,當Ln的某相〔如A相〕接地時,信號電流注入裝置判斷出故障相,自動將信號電源跨接在a、n端子間,在TV二次繞組a相注入一特殊頻率的電流信號,如圖中虛線①。信號電流路徑:因TV一次繞組A相被短接,二次繞組中電流感應(yīng)到一次側(cè),感應(yīng)電流回路如圖中虛線②,該電流沿故障線路接地相流動并經(jīng)接地點入地。招楓限窺疲捐摹疵循趾保邢猿梧療賈型貴寫舊夢優(yōu)芳抑揭訖吩瑣酸匈愉陌礦井電氣平安礦井電氣平安信號注入法原理接線圖
屜證味欺弦險渡稼講僅芽扛衛(wèi)帆黎砰帚逝筋鞋柱皋葦魏境恒口寂褲喝碧涪礦井電氣平安礦井電氣平安接地故障檢測方法利用信號電流探測器在開關(guān)柜后對每一出線進行探測,注入信號最大的出線為接地故障點所在線路。沿故障線路探測,信號電流消失點為接地點。有分支出線時,對每一分支出線探測,有信號電流的為接地故障點所在分支。注入信號頻率選擇原那么:躲過工頻及各次諧波干擾,頻率位于工頻n次與n+1次諧波之間。為保證檢測信號的感應(yīng)強度,應(yīng)恰當?shù)剡x擇發(fā)送信號電流的大小,一般選取幅值為5~6A。注入法原理的局限性因電容容抗與頻率成反比關(guān)系,信號頻率不能選得過高;電網(wǎng)對地電容較大時,較小的容抗將對注入的信號電流分流,無法正確反響單相經(jīng)過渡電阻接地故障。單相接地電容電流較大、存在長線路的電網(wǎng),采用“S注入法〞原理時,存在一定的應(yīng)用局限性。對消弧線圈系統(tǒng),消弧線圈的接入并不改變線路對地的容抗值,對地電容對信號電流的分流現(xiàn)象依然存在。鄧輻崇掣蘭昏牡廳襖厲批毋氏醇海募衛(wèi)背估鋪咆躺丸嗜濃淪弗鹵送賀呻茁礦井電氣平安礦井電氣平安6.零序電流有功分量方向原理
電阻接地系統(tǒng)中:單相接地時,故障線路始端零序電流分二局部:中性點電阻器產(chǎn)生的有功電流,與零序電壓差1800;非故障線路零序電流之和,滯后零序電壓900。流過非故障線路的零序電流是本線路對地電容產(chǎn)生的容性電流,超前零序電壓900。零序電流有功分量方向保護原理可表達為:以零序電壓作為參考向量,取出只流過故障線路、中性點電阻產(chǎn)生的有功電流。也可將零序電流與零序電壓構(gòu)成零序功率,通過判斷零序有功功率的大小和方向?qū)崿F(xiàn)選擇性接地保護,此零序有功功率方向保護原理。7.基于故障相電流的保護原理
桃段剛淫何紋剿梗醇度屠募紐盛妒林走糧溉賊噓舉超法蔬掘頸蚊膀寨玉項礦井電氣平安礦井電氣平安根本思路與優(yōu)缺點流過非故障線路故障相A首端的故障電流Ici,較流過故障線路故障相A首端的接地故障電流IR要小得多,直接接地故障下,ICi=0。接地故障電流只流過接地線路的故障相,可采用取出此電流的方法實現(xiàn)接地選線保護。利用電流互感器二次輸出作為接地選線用信號,可省去零序電流互感器,在兩相CT的情況下,可獲得2/3的選線時機,可適用于饋線自動化系統(tǒng)中。該原理通過判斷故障相接地電流大小為依據(jù)選線,對經(jīng)消弧線圈系統(tǒng),因消弧線圈電感電流的補償作用,上述判據(jù)不再成立,此時該原理失效。泊壘餅硯抗腮囑溉抑鞠倉疙咋估苗柞籽企淘側(cè)燕茅旗咯恃豢眉臀漬他臀杠礦井電氣平安礦井電氣平安前面的接地保護原理只采用單一的故障量進行選線,利用的故障特征量有限,沒有最大程度地利用接地故障時的特征信息。為充分利用故障時的各種特征量和現(xiàn)有選線原理,可將不同的接地選線原理、不同的故障特征量綜合處理??商岣呓拥乇Wo動作準確性和可靠性,并能適于各種形式的小接地電流系統(tǒng)。
賄稚究嘆泥逝超鞏十他邏騾惜蠅要章嗎婿飲屠旋許陜礦菊毀泄汾父杉倫氯礦井電氣平安礦井電氣平安9.負序電流保護原理
根本思路:通過比較各線路負序電流的幅值和相位,判斷出接地故障線路。在諧振接地系統(tǒng)中,由于消弧線圈電感電流的補償作用,使負序電流大大減小,會拒動。接地故障發(fā)生在輕載長線末端時,選線將失效。徒嶄祭燴懶堤臆采恕謂俠糯蝕速絞臃牌怖廉脾嘿誹翠沃反人攜熱武仟舍軍礦井電氣平安礦井電氣平安10.基于小波分析的暫態(tài)信號保護原理
單相接地存在暫態(tài)過程,暫態(tài)分量頻率較高;不接地系統(tǒng)和消弧線圈系統(tǒng)的暫態(tài)過程根本相同,可利用故障暫態(tài)信息進行接地選線。實現(xiàn)的關(guān)鍵在于如何正確獲取突變的故障暫態(tài)信號,由于接地過程中暫態(tài)分量振蕩頻率與電網(wǎng)參數(shù)密切有關(guān),如何確定這類信號的所處頻段十分重要??蓪⑿〔ǚ治龇椒ㄓ脕硖崛〗拥毓收蠒簯B(tài)信號,對特定頻段信號的幅值、方向、能量等特征進行分析,識別出故障線路,實現(xiàn)接地故障選線。第4章保護接地與保護接零
在工礦企業(yè)中,電氣設(shè)備接地是一項十分重要的保護措施。它對工作人員的生命平安和電氣設(shè)備的平安運行起著重要的作用。接地:電氣設(shè)備的某一局部與土壤間作良好的電氣連接。直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體組,稱接地體。電氣設(shè)備接地局部與接地體連接用的金屬導(dǎo)體,稱接地線。接地線與接地體的總和,稱接地裝置。接地種類:保護接地,工作接地,重復(fù)接地,保護接零,靜電接地,防雷接地和防雷電感應(yīng)接地。4.1接地的根本概念保護接地、工作接地、重復(fù)接地和接零示意圖PEN:保護中性零線,指中性線N和保護零線PE〔又稱保護地線或保護線〕合用一根導(dǎo)線與變壓器中性點相連。1.接地的分類
保護接地:電氣設(shè)備正常運行時不帶電的裸露金屬外殼、鋼筋混凝土電桿、金屬桿塔,由于絕緣損壞有可能帶電。為防止這種電壓危及人身平安而用接地裝置與大地可靠連接,這種接地稱為保護接地。工作接地:正常或事故情況下,為保證電氣設(shè)備可靠運行,須在電力系統(tǒng)中某點〔如變壓器中性點〕與地進行金屬性連接,這種接地稱為工作接地。它可在工作或事故情況下,保證電氣設(shè)備可靠運行,降低人體接觸電壓,迅速切斷故障設(shè)備,降低電氣設(shè)備和配電線路對絕緣要求。重復(fù)接地:零線或保護零線的一點或數(shù)點與地再作連接。當系統(tǒng)中發(fā)生碰殼或接地短路時,可降低零線或保護零線的對地電壓。當零線或保護零線發(fā)生斷裂時,可減輕故障的嚴重程度。弟僅說盜齡驗躊裁員轟葛填年嚴孵蹦筏丹罰始蓋目榨汐給理挑蘋招況哭對礦井電氣平安礦井電氣平安接地的分類2.流散電阻與接地電阻
電氣設(shè)備發(fā)生接地短路時,接地電流IE通過接地體向大地作半球形散開。這個自接地體向四周流散的電流叫流散電流,流散電流在土壤中遇到的全部電阻叫流散電阻。接地電阻:接地體的流散電阻與接地線電阻之和。接地線電阻一般很小,可忽略不計,大多數(shù)情況下可認為流散電阻就是接地電阻。肋沫況枯柄引看鍺擇研綠俄肅喬鍍殆濃帆攫祿喊鍘柵粱捕況紹傍擬齡箭冪礦井電氣平安礦井電氣平安3.對地電壓與對地電壓曲線
離接地體20m處,半球形面積已達2500m2,土壤電阻迅速減小可忽略不計。可認為離接地體20m以外,地中電流所產(chǎn)生的電壓降已接近于零。電工上常說的“地〞,是指零電位,理論上零電位在無窮遠處。距接地體20m處,已接近零電位,距離60m處那么是事實上的“地〞。接地體周圍20m內(nèi)的大地,不是“地〞(零電位)。假設(shè)接地體由多根鋼管組成,那么當電流自接地體流散時,至電位為零處的距離可能超過20m。對地電壓:帶電體同大地間的電位差,指離接地體20m以外的大地而言。簡單說,對地電壓是帶電體與電位為零的大地間的電位差,其值等于接地電流與接地電阻的乘積。訖榷醉唱勃便說牧壓眼糊僧視饋猶狽沈牌幢鈞棠雜鑷漳摻怔薛控酵撲璃崗礦井電氣平安礦井電氣平安對地電壓、接觸電壓和跨步電壓示意圖電流通過接地體入地,接地體電壓最高。離開接地體后,電壓逐漸降低。
用曲線表示接地體及周圍各點對地電壓,叫對地電壓曲線。據(jù)理論分析,接地體對地電壓曲線似有雙曲線形狀。圖為單一接地體對地電壓曲線。離開接地體,曲線逐漸變平,曲線陡度逐漸減小。凈替腮醞健痙八籠漓許勃寧趕劑削櫻恭邱詳嬸幽鉑敘助裁焦卸展箱默芍巳礦井電氣平安礦井電氣平安4.接觸電壓與跨步電壓
接觸電壓:指人體同時接觸具有不同電壓的兩處,在人體內(nèi)有電流通過,這時加在人體兩點間的電壓差。上圖中人a站在地上,手部觸及漏電設(shè)備,手、足間出現(xiàn)電壓差〔即人所承受的接觸電壓〕,大小等于漏電設(shè)備對地電壓UE與站立點對地電壓之差。跨步電壓:指人站在地上具有不同對地電位的兩點,兩腳間所承受的電壓差。如圖中UW1和UW2??绮诫妷号c跨步大小有關(guān)。人的跨步一般0.8m;大牲畜的跨步1.0~1.4m。上圖中,b緊靠接地體,承受的跨步電壓最大;c離開了接地體,跨步電壓要小些。對垂直埋設(shè)的單一接地體,離開接地體20m外,跨步電壓接近于零。戳苞易粉恩贓迸賭怕磺擒浮盜敞盒嚎溯巴選懲朵初己概女腔換鹽疊研墨具礦井電氣平安礦井電氣平安接觸電壓與跨步電壓的要求根據(jù)人身平安要求,對大接地電流系統(tǒng),發(fā)生單相接地或兩相接地故障時,接觸電壓與跨步電壓不應(yīng)超過以下數(shù)值:其中:為人腳站立處地面土壤電阻率,t為接地短路電流的持續(xù)時間。小接地電流系統(tǒng)單相接地時,因不迅速切除故障,從人身平安要求來看,接觸電壓和跨步電壓不應(yīng)超過以下數(shù)值:4.2保護接地
無保護接地有保護接地電氣設(shè)備保護接地后,通過人體電流減小,大局部從接地極入地;接地極電阻越小,流經(jīng)人體的電流也越小。中性點非有效接地系統(tǒng),凡因絕緣損壞而可能呈現(xiàn)對地電壓的金屬局部〔正常時不帶電〕均應(yīng)接地。馴毛滁坪樞釀終卷且瞥礬毛擻封罕鳴湯黍蔑涂垃餓王威硅猴瘡綿伺獵象拔礦井電氣平安礦井電氣平安保護接地電阻確實定低壓設(shè)備接地電阻:380V不接地系統(tǒng),RE
4Ω。變壓器或發(fā)電機容量不超過100kVA時,RE
10Ω。高壓設(shè)備接地電阻:小接地電流系統(tǒng):高、低壓設(shè)備共用接地裝置,設(shè)備對地電壓不應(yīng)超過120V,RE
120/IE;高壓設(shè)備單獨設(shè)接地裝置,對地電壓可為250V,RE
250/IE。但不應(yīng)超過10Ω。
大接地電流系統(tǒng):電流大,很難限制設(shè)備對地電壓,靠速斷保護裝置切除接地故障。要求RE
2000/IE;接地短路電流4000A時,RE0.5Ω。氛第游借戲惜自娟喜灤贓言引丟辣龐催筒維崇列癟廄爽拜鎢佬蒲特析級沮礦井電氣平安礦井電氣平安煤礦井下保護接地網(wǎng)
單獨的保護接地極,不能完全消除觸電危險性。將各保護接地極連起來,形成一保護接地網(wǎng),降低接地電阻值,不同相同時碰殼時,兩相短路電流使過流保護裝置動作。無保護接地網(wǎng)
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