第二章安全用電及保護(hù).ppt

1、第二章 安全用電及保護(hù),觸電的危害及預(yù)防 保護(hù)接地與接零 井下漏電的危害及防護(hù) 短路電流計(jì)算 井下過流保護(hù),第一節(jié) 觸電的危害及預(yù)防,觸電的危險(xiǎn)性 觸電的預(yù)防 觸電后的急救,煤礦井下由于空間狹窄、照明不足、空氣潮濕，以及電氣設(shè)備易受砸、碰、壓而使絕緣損壞，所以比地面更易發(fā)生人身觸電、漏電及短路事故。如果缺乏必要和可靠的保護(hù)裝置，電氣設(shè)備長期過載容易引起井下火災(zāi)，漏電及短路故障容易引起瓦斯、煤塵爆炸，漏電電流的長期存在還可能使雷管超前引爆。所以，煤礦井下安全用電，就是根據(jù)井下的特殊工作條件而采取相應(yīng)的措施，防止上述事故的發(fā)生和發(fā)展，確保人身和設(shè)備的安全及供電的可靠性。,一、觸電的危險(xiǎn)性,觸電一般

2、對人體的傷害大致分為電擊和電傷兩種類型。 電擊是指觸電后電流通過人體，使人體內(nèi)部器官受到損傷和破壞，多數(shù)情況下會致人死亡，所以是最危險(xiǎn)的。 電傷是指強(qiáng)電流瞬時通過人體的某一局部，或電弧燒傷人體，造成人體外表器官的破壞，一般容易治愈，嚴(yán)重時可能使人致殘，但不會有生命危險(xiǎn),1、流過人體的電流,流過人體的電流又稱人體觸電電流。 我國一般規(guī)定30mA為通過人體的極限安全電流值，但是因人而異。 流過人體的電流越大，對人體組織的破壞作用就越大。見表3-1.,2、人體電阻,人體電阻由體內(nèi)電阻和皮膚電阻兩部分組成。 體內(nèi)電阻較小，不受外界影響，大約為500歐。 皮膚電阻變化較大，皮膚干燥時為10千歐， 潮濕或

3、角質(zhì)皮損壞時為1000歐左右。 井下工作人員的人體電阻通常取1000歐作為計(jì)算依據(jù)。,3、人體觸電電壓,流過人體的電壓和電流成非線性關(guān)系，這是因?yàn)槿梭w電阻不固定。,工礦企業(yè)的安全電壓采用36V。,4、觸電時間,觸電持續(xù)時間是指從觸電瞬間開始到人體脫離電源的時間。 我國規(guī)定觸電電流與觸電持續(xù)時間的乘積不得超過30 mA。 觸電的傷害程度還與觸電方式、電流的種類、頻率以及電流流經(jīng)人體的路徑等多種因素有關(guān)。相同的條件下，直流電的危險(xiǎn)性比交流電小。,二、觸電的預(yù)防,1、使人體不接觸和不接近帶電體,將帶電裸導(dǎo)體置于一定高度或者加保護(hù)遮攔，使人體接觸不到帶電體。如： 井下架線式電機(jī)車的架空線，在行人巷道中

4、敷設(shè)高度距軌面不得低于2m。 礦用電氣設(shè)備的外殼與手把之間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖裝置，以保證未合上外殼，不能送電;通電后，不能打開外殼。 操作高壓回路，必須戴絕緣手套、穿絕緣靴以防觸電。,2、人體接觸較多的電氣設(shè)備采用低電壓,觸電機(jī)會多的設(shè)備采用低壓。如： 井下手持煤電鉆、照明設(shè)備工作電壓不得超過127 V 。 礦用井下控制回路的電壓不得超過36 V。,3、設(shè)置保護(hù)接地裝置,當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣損壞時，可能使正常不帶電的金屬外殼或支架帶電，如果人體觸及這些帶電的金屬外殼或支架，便會發(fā)生觸電事故。 將正常時不帶電的金屬外殼和支架接地，以確保人身安全。,4、設(shè)置漏電保護(hù)裝置,當(dāng)電氣設(shè)備或線路絕緣損壞時才有

5、觸電的危險(xiǎn)，所以設(shè)置漏電保護(hù)裝置，使之能不斷地監(jiān)視線路的絕緣狀況，在絕緣電阻下降到危險(xiǎn)值時，自動切斷電源。,5、井下及向井下供電的變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地,中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),5、井下及向井下供電的變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地,中性點(diǎn)對地絕緣系統(tǒng),考慮對地電容時，流過人體的電流，比不考慮時大，比中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的的小。,只考慮對地電阻時,三、觸電后的搶救,兩快，一堅(jiān)持，一慎重。,兩快是指快速切斷電源和快速進(jìn)行搶救。 當(dāng)出事地點(diǎn)沒有電源開關(guān)時，若是380 V以下低壓線路，可用木棒、繩索等絕緣物體撥開電源線或直接將觸電者拉脫電源(注意與觸電者的絕緣);若是高壓線路，則應(yīng)用相應(yīng)等級的絕緣棒等物品使觸電者脫

6、離電源。 一堅(jiān)持是指堅(jiān)持搶救 一慎重是指慎重用藥,1）人工呼吸法,搶救方法：,2）心臟按摩法,第二節(jié) 保護(hù)接地與接零,工作接地 保護(hù)接地 保護(hù)接地系統(tǒng) 保護(hù)接零,電氣設(shè)備的任何部分與大地之間作良好的電氣連接，叫做接地。 用來直接與土壤接觸的一個或多個金屬導(dǎo)體，稱為接地體或接地極。 電氣設(shè)備接地部分與接地極連接用的導(dǎo)體，稱為接地線。 接地極與接地線，合稱為接地裝置。 接地極與土壤接觸時，兩者之間的電阻及土壤的電阻，稱為流散電阻 接地線電阻、接地體電阻及流散電阻之和，稱為接地電阻。 接地按其目的和作用可分為:工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地、重復(fù)接地等。,相關(guān)概念,一、工作接地,當(dāng)為保證電

7、力系統(tǒng)中電氣設(shè)備在任何情況下都能安全、可靠地運(yùn)行，要求系統(tǒng)中某一點(diǎn)必須用導(dǎo)體與接地體相連接，稱為工作接地。如電源中性點(diǎn)的直接接地或經(jīng)消弧線圈的接地等都屬于工作接地。,二、保護(hù)接地,為防止人體觸電事故，將電設(shè)備中所有正常時不帶電、絕緣損壞時可能帶電的外露金屬部分接地，稱為保護(hù)接地。,1）TT接地系統(tǒng),2）IT接地系統(tǒng),三、保護(hù)接地系統(tǒng),1地面保護(hù)接地系統(tǒng),接地體分為自然接地體和人工接地體。應(yīng)盡量使用自然接地體，如不滿足時再敷設(shè)人工接地體。 接地體的深度：垂直埋人地中的接地體一般長2 m一3m；接地體上端與地面應(yīng)有0.5 m一1 m的距離。 接地體的布置：為了降低接觸電壓和跨步電壓，接地體的布丑形

8、式要適當(dāng)考慮，應(yīng)盡量使電位分布均勻。因此，在環(huán)形接地網(wǎng)中間加裝幾條平行的扁鋼均壓帶;在人員經(jīng)常出人處，加裝帽檐式均壓帶，就能較好地降低電位變化的陡度。,2、煤礦井下保護(hù)接地系統(tǒng),保護(hù)接地、過流保護(hù)、漏電保護(hù)構(gòu)成井下的三大保護(hù)。,煤礦井下保護(hù)接地系統(tǒng)地極、局部接地極、接地母線、輔助接地母線和接地線組成，如圖3一9所示。,煤礦安全規(guī)程要求接地系統(tǒng)做到以下幾點(diǎn)： (1)電壓在36 V以上和由于絕緣損壞可能帶有危險(xiǎn)電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼、構(gòu)架，愷裝電纜的鋼帶(或鋼絲)、鉛皮或屏蔽護(hù)套等必須有保護(hù)接地。 (2)接地網(wǎng)上任一保護(hù)接地點(diǎn)的接地電阻值不得超過2歐姆。每一移動式和手持電氣設(shè)備至局部接地極之間的

9、保護(hù)接地用的電纜芯線和接地連接導(dǎo)線的電阻位，不得超過1 歐姆。 (3)所有電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置(包括電纜的愷裝、鉛皮、接地芯線)和局部接地裝置，應(yīng)與主接地極連接成1個總接地網(wǎng)。,四、保護(hù)接零,第三節(jié) 井下漏電的危害及防護(hù),漏電的概念 漏電的危害 漏電的原因 漏電保護(hù)方式 漏電保護(hù)裝置的整定 礦用隔爆型檢漏繼電器,一、漏電的概念,漏電是指在電力系統(tǒng)中，因?qū)w對地的絕緣阻抗降低，流入大地的電流也將會隨之增大的故障現(xiàn)象，流人大地的電流稱為漏電電流。 在煤礦井下的供電系統(tǒng)中，漏電故障表現(xiàn)為單相直接接地（由于變壓器中性點(diǎn)不直接接地），或者單相、兩相、三相對地的絕緣電阻下降至規(guī)定值。其中單相漏電約占漏電

10、故障的85%。 集中性漏電是指電網(wǎng)的漏電發(fā)生在某一點(diǎn)或某一處，其余部分的對地絕緣水平仍保持正常。 分散性漏電是指整個電網(wǎng)或整條電纜的絕大部分對地絕緣水平下降，多處發(fā)生漏電現(xiàn)象。,二、漏電的危害,煤礦井下的漏電事故會對人身、設(shè)備、礦井的安全造成很大的威脅。其危害主要有以下幾個方面: 人接觸到漏電設(shè)備或電纜，電流通過人體經(jīng)大地與電源形成回路，造成觸電傷亡事故。 漏電回路中碰地或碰殼的地方可能產(chǎn)生電火花，有可能引起瓦斯煤塵爆炸。 漏電回路中各點(diǎn)存在電位差，若電雷管引線兩端接觸到不同電位的兩點(diǎn)，可能使雷管爆炸。 電氣設(shè)備漏電時不及時切斷電源會擴(kuò)大為短路故障，燒毀設(shè)備，造成火災(zāi)。 發(fā)生一相嚴(yán)重漏電或接地

11、時，電動機(jī)繞組對地(外殼)電壓將會升高為線電壓，對繞組對地絕緣構(gòu)成威脅。,三、漏電的原因,煤造成并下低壓電網(wǎng)漏電的原因，大致有以下兒個方面： 電纜和電氣設(shè)備本身的原因。 管理不當(dāng)而引起的漏電。 維修操作不當(dāng)引起漏電。 施工安裝不當(dāng)引起漏電。 意外事故引起漏電。,四、漏電保護(hù)方式,在煤礦井下，電網(wǎng)發(fā)生漏電是不可避免的，由于電網(wǎng)漏電所帶來的危害是極其嚴(yán)重的。因此，漏電保護(hù)是煤礦井下供電系統(tǒng)中不可缺少的。常見的漏電保護(hù)方式： 附加直流電源檢測式漏電保護(hù)。 零序電流式保護(hù)。 零序電壓式。 零序功率方向保護(hù)式。 漏電閉鎖式。,1、附加直流電源檢測式漏電保護(hù),電流回路 動作過程（ZJ） 工作原理（有無觸電

12、時對比）,2、零序電流式保護(hù),一次、二次側(cè)的構(gòu)成 零序電流的產(chǎn)生 電纜終端盒接地線穿過互感器接地,2、零序電流式保護(hù),漏電電流為各支路總和 故障相與非故障相電流方向相反,3、零序電壓式保護(hù)原理,零序電壓的產(chǎn)生 正常時無零序電壓，故障時產(chǎn)生 零序電壓驅(qū)動保護(hù)元件動作,3、零序電壓式保護(hù)原理,電抗器的結(jié)構(gòu),4、零序功率方向保護(hù)式,動作條件 故障相與非故障相的零序電流方向相反,五、漏電保護(hù)裝置的整定,1、JY82型檢漏繼電 器結(jié)構(gòu),六、礦用隔爆型檢漏繼電器,組成 機(jī)械閉鎖 斷電才能開蓋，蓋開不能接通電 2L 電容補(bǔ)償 中性點(diǎn)對地絕緣 R3 穩(wěn)定負(fù)荷 HL供千歐表照明 K2比k1提前閉合 C 交流旁路

13、 R2 試驗(yàn)電阻 E2 輔助接地極,檢測回路 漏電后的動作過程 電網(wǎng)對地電容補(bǔ)償 試驗(yàn)回路,1、JY82型檢漏繼電器工作原理,2、JY82A型檢漏繼電器結(jié)構(gòu),組成 A3鋼板拉伸成外殼 機(jī)械閉鎖 機(jī)芯用加長桿固定 三項(xiàng)電抗器 多抽頭 零序電抗器多抽頭,2、JY82A型檢漏繼電器工作原理,電源電路 補(bǔ)償電路 直流檢測回路 控制回路 延時電路,2、JY82A型檢漏繼電器檢修與安裝,檢查電壓等級，按圖3-5檢查 按圖323接線 合DW,合QS，用SB試驗(yàn) 調(diào)整好后下井 下井后接線，檢查無誤后送電 跳閘，檢查漏電故障 機(jī)芯故障檢測,2、JY82A型檢漏繼電器檢修與安裝,3、JY82B型檢漏繼電器,發(fā)光二

14、極管照明兼指示 增加電源檔次見圖3-6 雙T濾波代替零序電抗器 濾波，延時小,3、JY82B型檢漏繼電器,4、BJJ3型檢漏繼電器,直流電源 零序電壓回路 零序電流回路 直流分量取樣電路 相敏電路 動作執(zhí)行電路 試驗(yàn)電路,第四節(jié) 煤電鉆綜合保護(hù)裝置,結(jié)構(gòu) 電氣原理 使用與維修,ZBZ-4Z型煤電鉆綜合保護(hù)裝置,主回路 低壓電源 控制電路 短路保護(hù) 過載保護(hù) 漏電保護(hù) 試驗(yàn)電路,主回路 低壓電源 一路是32v,另一路是5.5v 控制電路 先導(dǎo)啟動回路；主接觸器的閉合過程；1J供電的切換 短路保護(hù) 無論煤電鉆是否送電，都有有固定頻率信號；頻率信號的生成電路；正常時單結(jié)晶體管導(dǎo)通狀態(tài)；低阻放電回路；

15、短路時動作過程；短路閉鎖 過載保護(hù) RJ 漏電保護(hù) LED4絕緣阻值低指示 LED2漏電指示 試驗(yàn)電路,照明信號綜合保護(hù)裝置,結(jié)構(gòu) 電氣原理 使用與維護(hù),第六節(jié),礦井電網(wǎng)短路電流計(jì)算,第三章 短路電流,本章主要內(nèi)容：無限大容量電力系統(tǒng)三相短路時的物理過程及物理量 三相短路及兩相和單相短路的計(jì)算 短路電流的效應(yīng)及短路校驗(yàn)條件,第一節(jié) 短路的原因、后果及形式,一、短路的原因,絕緣損壞、過電壓、外力損傷、違反操作規(guī)程、動物造成等。,二、短路的后果,產(chǎn)生很大的電動力、很高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設(shè)備正常運(yùn)行；停電、電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遭到破壞；不平衡電流、不平衡逆變磁場、電磁干擾等出現(xiàn)。,

16、三、短路的形式,三相短路、兩相短路、單相短路、兩相接地短路,短路的形式(虛線表示短路電流路徑),第二節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)三相短路時的物理過程,一、無限大容量電力系統(tǒng)及其三相短路的物理過程,a)三相電路圖 b)等效單相電路圖,無限大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路,無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流變動曲線,電路中存在電感，發(fā)生短路后，電流不能突變，有一個過渡過程即短路暫態(tài)過程。,二、短路有關(guān)的物理量,1、短路電流周期分量,2、短路電流非周期分量,（波形按指數(shù)函數(shù)衰減 ）,（波形為正弦波）,3、短路全電流,4、短路沖擊電流,=12 短路電流沖擊系數(shù)（高壓三相短路為1.8，低壓為1.3）,高壓三

17、相短路,低壓三相短路,5、短路穩(wěn)態(tài)電流,（無限大容量系統(tǒng)）,短路電流的表示：,三相短路 、兩相短路 、兩相接地短路 、單相短路,第三節(jié) 無限大容量電力系統(tǒng)中短路電流的計(jì)算,短路電流計(jì)算過程：繪出計(jì)算電路圖、元件編號、繪等效電路、計(jì)算阻抗和總阻抗、計(jì)算短路電流和短路容量。,計(jì)算方法： 歐姆法、標(biāo)幺制法,一、采用歐姆法進(jìn)行三相短路計(jì)算,計(jì)算公式,計(jì)算高壓短路時電阻較小，一般可忽略。,時,可忽略,時,可忽略,1、電力系統(tǒng)的阻抗計(jì)算,電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗很小，不予考慮。,2、電力變壓器的阻抗計(jì)算,短路損耗,電阻,電抗,3、電力線路的阻抗計(jì)算,和,可查下表或其它數(shù)據(jù)表,電力線路每相的單位長度電抗平均

18、值,4、阻抗換算（有變壓器時）,電路內(nèi)各元件的阻抗都必須按照短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓統(tǒng)一換算，換算的條件是元件功率損耗不變。,例31,二、標(biāo)幺制法進(jìn)行三相短路電流計(jì)算,1、標(biāo)幺值概念,任一物理量的標(biāo)幺值,（實(shí)際值與基準(zhǔn)值之比）,基準(zhǔn)容量 （可以任意選取，一般取100MVA）,基準(zhǔn)電壓 （通常取短路計(jì)算電壓）,基準(zhǔn)電流,基準(zhǔn)電抗,2、元件標(biāo)幺值：,電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值：,電力變壓器電抗標(biāo)幺值：,電力線路電抗標(biāo)幺值：,3、短路電流標(biāo)幺值及短路電流計(jì)算,根據(jù) 可以計(jì)算出 。,4、三相短路容量,例32,四、兩相短路電流的計(jì)算,五、單相短路電流的計(jì)算,大接地電流系統(tǒng)、三相四線制系統(tǒng)發(fā)生單相短路時,（要考慮正序

19、、負(fù)序、零序阻抗）,工程中簡單計(jì)算,單相短路回路的阻抗：,結(jié)論：在無限大容量系統(tǒng)中，兩相短路電流和單相短路電流均比三相短路電流小，電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)應(yīng)采用三相短路電流，相間短路保護(hù)及靈敏度校驗(yàn)應(yīng)采用兩相短路電流，單相短路電流主要用于單相短路保護(hù)的整定熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。,第四節(jié) 短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn),發(fā)生短路后產(chǎn)生危害效應(yīng)：電動效應(yīng) 熱效應(yīng),一、短路電流的電動效應(yīng)和動穩(wěn)定度,1、短路時最大電動力,由計(jì)算可知：無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，中間相導(dǎo)體所受到的電動力比兩相短路時導(dǎo)體所受到的電動力大，一般采用三相短路沖擊電流校驗(yàn)電器的動穩(wěn)定度。,2、動穩(wěn)定度校驗(yàn),一般電器：,和,分別為電器的極限

20、通過電流（動穩(wěn)定電流）的峰值和有效值，可查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本。,絕緣子：,最大允許載荷,為絕緣子的最大允許載荷，可查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本。如果手冊或產(chǎn)品樣本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值，將其值乘以0.6作為 值； 為三相短路時作用于絕緣子上的計(jì)算力；如果母線在絕緣子上為平放， ；如果母線為豎放，則 。如圖所示（下頁）。,硬母線：最大允許應(yīng)力,為母線材料的最大允許應(yīng)力， 為母線通過 時所受到的最大計(jì)算應(yīng)力； 為母線通過 時所受到的彎曲力矩，當(dāng)母線檔數(shù)為12時， ；當(dāng)母線檔數(shù)大于2時， ；當(dāng)母線水平放置時， ， 為母線截面水平寬度， 為母線截面的垂直高度。如圖所示（下頁）。,水平放的母線 a)平放

21、 b)豎放,3、短路點(diǎn)附近交流電機(jī)反饋沖擊電流的考慮,（參數(shù)見表3-3 67頁）,大容量電動機(jī)對短路點(diǎn)反饋沖擊電流,二、短路電流的熱效應(yīng)與熱穩(wěn)定度,1、短路時的發(fā)熱及計(jì)算,短路前后導(dǎo)體的溫度變化,短路發(fā)熱假想時間,短路發(fā)熱的假想時間：,短路時間 短路保護(hù)裝置實(shí)際動作時間 斷路器的斷路時間 取0.10.2秒,2、短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件,一般電器：,母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體：,和可由有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本查得。,導(dǎo)體熱穩(wěn)定系數(shù) ，可由附錄表7查得。,例34（自己看）,第七節(jié) 井下電網(wǎng)的過電流保護(hù),過電流保護(hù)的任務(wù)和要求,一、過電流保護(hù)裝置的類型和任務(wù),過電流保護(hù)裝置：,熔斷器（簡單、經(jīng)濟(jì)） 低壓斷路

22、器（供電可靠性較高、操作靈活） 繼電保護(hù)（自動化程度較高的場所）,二、對保護(hù)裝置的要求,基本要求：選擇性、速動性、可靠性、靈敏度（靈敏系數(shù) ）。,第二節(jié) 熔斷器保護(hù),一、熔斷器在供配電系統(tǒng)的配置,配置要求：使故障范圍縮小到最低限度,注意：低壓系統(tǒng)中的PE線和PEN線上不允許裝設(shè)熔斷器。,二、熔斷器熔體電流的選擇,1、保護(hù)電力線路,2、保護(hù)電力變壓器,考慮因素：,熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流， 熔體電流要躲過變壓器低壓側(cè)電機(jī)起動的尖峰電流， 熔體電流要躲過變壓器空載含閘電流。,3、保護(hù)電壓互感器,RN2為0.5A,三、熔斷器的選擇與校驗(yàn),1、選擇時應(yīng)滿足的條件：,熔斷器的額定電壓應(yīng)不

23、低于線路的額定電壓， 熔斷器的額定電流不應(yīng)小于它所裝熔體的額定電流， 熔斷器的額定類型應(yīng)滿足技術(shù)要求。,2、斷流能力的校驗(yàn),限流式（RM 、RT0等）：,非限流式（RM10）：,斷流能力有上下限（跌開式）：,四、熔斷器保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn),見下表,檢驗(yàn)熔斷器保護(hù)靈敏度的最小比值K,注：表中K值適用于符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的一些新型熔斷器如RTl2、RTl4、RTl5、NT等型熔斷器。對于老型熔斷器，可取K=47，即近似地按表中熔斷時間為5s的熔斷器來取值。,五、熔斷器之間的選擇性配合,要求線路在發(fā)生故障時，靠近故障點(diǎn)的熔斷器首先熔斷，切斷故障部分。,第三節(jié) 低壓斷路器的保護(hù),一、低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置,三種方式：,1、單獨(dú)接低壓斷路器或低壓斷路器 刀開關(guān)的方式 2、低壓斷路器與磁力起動