第四章安全用電及保護2-10.23.

1、第四章第四章 第二節(jié)第二節(jié)漏電保護漏電保護主要內(nèi)容 安全用電是保證礦井安全生產(chǎn)的關(guān)鍵之一。井下環(huán)境條件惡劣，容易發(fā)生各種電氣事故，需要采取各種預防措施和設(shè)置必要的保護裝置，提高礦井生產(chǎn)的安全水平。煤礦井下最重要的電氣保護（三大保護）：o 漏電保護o 保護接地o 過流保護一、一、 對漏電保護的要求對漏電保護的要求o定義：定義：漏電保護是指當電網(wǎng)漏電時，通過切斷電源來防止人身觸電傷亡和漏電電流所引爆瓦斯、煤塵的一種措施。1、保護全面：、保護全面：是指保護范圍應覆蓋整個供電單元；是指保護范圍應覆蓋整個供電單元；2、安全性：、安全性：要滿足要滿足30mAS，動作要速度快；，動作要速度快；3、可靠性：、

2、可靠性：一是自身的可靠性，二是保護的可靠性（一是自身的可靠性，二是保護的可靠性（不拒動、不拒動、 不誤動不誤動）；）；4、靈敏性：、靈敏性：是指保護裝置對故障的反應能力，要求最輕的漏電，保護也能可靠動作 ；5、選擇性：、選擇性：要求只切除故障線路而不切除非故障線路。 二、漏電保護原理二、漏電保護原理 常見類型：附加直流電源檢測式、三相半波整流式、零序電壓式、零序功率方向式、常見類型：附加直流電源檢測式、三相半波整流式、零序電壓式、零序功率方向式、旁路接地式等旁路接地式等 。 1、附加直流電源檢測式：、附加直流電源檢測式：保護原理：保護原理：如圖如圖410所示所示 ；動作值的確定：動作值的確定：

3、我國實際規(guī)定值（我國實際規(guī)定值（50mA安全電流）為：安全電流）為： 11、22、33k，其他電壓等級，其他電壓等級的規(guī)定見表的規(guī)定見表42所示。所示。電容電流補償電容電流補償 ：利用零序電流流過利用零序電流流過2L所產(chǎn)生的電感電流與電網(wǎng)對地電容電流相抵消。所產(chǎn)生的電感電流與電網(wǎng)對地電容電流相抵消。 見見圖（圖（4-12）優(yōu)、缺點優(yōu)、缺點：o優(yōu)點：優(yōu)點：a、保護全面； b、觸電電流??； c、整定簡單； d、可靠性高；o缺點：缺點：a、無選擇性； b、屬靜態(tài)補償； c、動作時間長50ms ； d、無漏電閉鎖。二、漏電保護原理二、漏電保護原理2 、利用三個整流管的漏電保護、利用三個整流管的漏電保護

4、 ：原理：原理：如圖413（a）所示，U1U3接于三相電網(wǎng)構(gòu)成三相半波整流，其負載電阻就只有Rl0+ r,由于Rl0的電阻很小，所以回路的直流同樣取決于r的大小，這表明這種方法的原理與前面講的直流檢測式是完全一樣的，只是無直流附加電源。優(yōu)缺點優(yōu)缺點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，不需要另設(shè)直流電源。由于它具有較高的直流電壓，所以能夠較真實地反應電網(wǎng)的絕緣水平。 缺點：但動作值受電網(wǎng)電壓波動的影響較大，對整流管的反向電壓要求較高，故只用在電壓低的地方如127v煤電鉆綜合保護中。二、漏電保護原理二、漏電保護原理3 、零序電壓式漏電保護、零序電壓式漏電保護 ：原理：利用零序電壓反映電網(wǎng)絕緣程度。原理：利用零序電壓反

5、映電網(wǎng)絕緣程度。優(yōu)缺點優(yōu)缺點:動作值不固定，無選擇性，不能保護對動作值不固定，無選擇性，不能保護對稱性故障，只能用在中性點非直接接地電網(wǎng)。稱性故障，只能用在中性點非直接接地電網(wǎng)。二、漏電保護原理二、漏電保護原理4 、零序電流式漏電保護、零序電流式漏電保護 ：原理：電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障，如有零序回路，原理：電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障，如有零序回路，則回路中將出現(xiàn)零序電流。利用零序電流互感則回路中將出現(xiàn)零序電流。利用零序電流互感器檢測該電流，使繼電器動作?？梢詫崿F(xiàn)放射器檢測該電流，使繼電器動作?？梢詫崿F(xiàn)放射式電網(wǎng)的選擇性漏電保護。式電網(wǎng)的選擇性漏電保護。優(yōu)缺點優(yōu)缺點:動作值不固定，不能保護對稱性故障，動作值

6、不固定，不能保護對稱性故障，不能補償電容電流。不能補償電容電流。二、漏電保護原理二、漏電保護原理5、零序功率方向式漏電保護、零序功率方向式漏電保護 o原理：利用零序電流或零序電壓的幅值大小來判斷供電單元內(nèi)是否發(fā)生了漏電，同時，利用各支路的零序電流與零序電壓的相位關(guān)系來判斷故障支路，而后動作，有選擇地切除故障支路的電源，這種保護方案就稱為零序功率方向式漏電保護，簡稱方向保護。o它之所以稱為“零序功率”，是因為它同時利用了零序電流和零序電壓兩個參量(不一定是幅值相乘的關(guān)系)的緣故(借用地面功率方向過流保護的稱呼)。o方向保護的原理如圖4-16所示。當電網(wǎng)中某支路發(fā)生漏電故障或人身觸電事故時，由取樣

7、電路分別從電網(wǎng)中取出零序電壓和各支路的零序電流信號，經(jīng)放大整形后，由相位比較電路來判別故障支路，最后啟動執(zhí)行電路，切斷故障支路的電源，從而實現(xiàn)了有選擇性的漏電保護。簡言之，就是對零序電壓和零序電流進行幅值和相位綜合處理以判斷故障支路，進而切除故障支路的原理。 圖4-16返回6. 旁路接地式漏電保護（圖4-17） 原理：當發(fā)生電網(wǎng)單相漏電或人身觸及一相時，由檢測選相器確認故障相并輸出動作指令，執(zhí)行繼電器1kd3kd迅速將故障相旁路接地，利用專用接地板接地電阻Rgr的分流作用降低人身觸電電流或漏電出入地電流，而不影響電網(wǎng)正常運行，故障之路跳閘后，旁路接地復位。 特點：安全性較高，保護范圍單純（單相

8、漏電和人身觸電），電路較為復雜。 為了避免兩相或三相誤接地，電路中還必須設(shè)置電氣閉鎖。旁路接地式漏電保護在一定條件下，能有效地削弱斷電后電動機反電勢和電網(wǎng)電容儲能對觸電人員的危害，此外，對反電勢和電容向漏電點的饋送能量，也同樣有著削弱作用。返回三、三、JY82型礦用隔爆檢漏繼電器型礦用隔爆檢漏繼電器 1、功能特點：、功能特點：功能：功能： a、隨時監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣電阻（歐姆表）；、隨時監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣電阻（歐姆表）； b、當電網(wǎng)漏電時，能使低壓總開關(guān)跳閘；、當電網(wǎng)漏電時，能使低壓總開關(guān)跳閘； c、能補償電網(wǎng)對地的電容電流（人身觸電和電網(wǎng)單相接地）。、能補償電網(wǎng)對地的電容電流（人身觸電和電網(wǎng)單相接地

9、）。優(yōu)、缺點：優(yōu)、缺點：缺點：缺點：a、動作時間長（50ms（保護動作時間）100ms（開關(guān)動作時間）；b、無選擇性（一處漏電所有與其有關(guān)的開關(guān)都跳閘）；c、無漏電閉鎖。優(yōu)點：優(yōu)點：簡單可靠，動作值準確，所以一直用到今天。無選擇性漏電保護無選擇性漏電保護三、三、JY82型礦用隔爆檢漏繼電器型礦用隔爆檢漏繼電器2、 電路中主要元件和作用：電路中主要元件和作用： 如圖如圖418所示所示。3、各保護功能的動作過程、各保護功能的動作過程：（原理）監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣水平監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣水平：（監(jiān)視回路）V C(+)K1PE（2PE）大地r電網(wǎng)QS1L2LKDV C() K就可以持續(xù)指示電網(wǎng)對地絕緣水平: 漏電

10、（觸電）保護回路動作情況漏電（觸電）保護回路動作情況：V C(+)K1PE（2PE）大地Rma并r電網(wǎng)QS1L2LKDV C()L2QAYAQSKD1QSQAL3于是總開關(guān)QA跳閘，實現(xiàn)了漏電和觸電保護。rRVCI三、三、JY82型礦用隔爆檢漏繼電器型礦用隔爆檢漏繼電器可靠性試驗可靠性試驗：主要是用模擬的漏電故障來試驗繼電器的動作可靠性，當按下試驗按鈕SB時，便接通了實驗回路。即：VC（+）K1PE(局部) 2PESBR32FU L21L2LKDVC() 我國規(guī)程規(guī)定每個班應試驗一次。 電網(wǎng)對地電容電流的補償：電網(wǎng)對地電容電流的補償：電網(wǎng)（rC）大地1PE（2PE）C22L1L電網(wǎng)上述回路中主

11、要是C和2L在起作用。補償效果較差（分級調(diào)整）補償效果較差（分級調(diào)整） 這種繼電器是國內(nèi)上個世紀這種繼電器是國內(nèi)上個世紀80年代初期的新產(chǎn)品，主要是千伏級年代初期的新產(chǎn)品，主要是千伏級綜采電氣設(shè)備配套而設(shè)計研制的綜采電氣設(shè)備配套而設(shè)計研制的 。它相對于它相對于JY82型而言，型而言，有如下有如下較大的改進較大的改進 ：動作值準確；動作值準確；動作時間短；動作時間短；無級調(diào)感補償；無級調(diào)感補償；自身具有漏電跳閘的功能；自身具有漏電跳閘的功能；具有漏電閉鎖的功能。具有漏電閉鎖的功能。以上兩種漏電保護裝置均無選擇性。以上兩種漏電保護裝置均無選擇性。四、四、JJKB30型檢漏繼電器（補充）型檢漏繼電器

12、（補充）五、選擇性漏電保護裝置五、選擇性漏電保護裝置1、定義：、定義：是指保護裝置動作時僅將發(fā)生漏電故障線路的電源切斷，保障系統(tǒng)其余部分正常工作。2、分類、分類（漏電保護的選擇性含義）（漏電保護的選擇性含義）縱向選擇性：是指上下級線路之間的關(guān)系，用動作時限差來實現(xiàn)的（上長下短）。 橫向選擇性：是指同一級線路之間的關(guān)系，用零序參數(shù)（零序電流或零序功率）的原理來實現(xiàn)的。 選擇性分級：可分三級和兩級，煤礦井下一般多采用三級選擇性漏電保護裝置（總饋電開關(guān)、分支饋電開關(guān)、配電點磁力啟動器）。見圖4-21三級：三級選擇性漏電保護系統(tǒng)是指在供電系統(tǒng)的三級上都裝設(shè)有選擇性漏電保護裝置。兩級：兩級選擇性漏電保護

13、系統(tǒng)是指在供電系統(tǒng)的三級中的兩級裝設(shè)有選擇性漏電保護裝置。（我國采用一級和二級）圖2-19返回五、選擇性漏電保護裝置五、選擇性漏電保護裝置3、XL-I型礦用低壓選擇性漏電保護裝置（兩級選擇性保護型礦用低壓選擇性漏電保護裝置（兩級選擇性保護）組成：組成：KXL-I-DW和和KXL-I-JY組件形成分支總開關(guān)和總開關(guān)兩級選組件形成分支總開關(guān)和總開關(guān)兩級選擇性漏電保護裝置。擇性漏電保護裝置。 組件介紹：組件介紹： a、KXL-I-DW（裝于分支饋電開關(guān)）如圖4-22所示 b、KXL-I-JY（加裝于JY82型檢漏繼電器中）如圖4-23所示工作原理：工作原理：a、選擇性漏電保護由安裝在各分路饋電開關(guān)中

14、的KXL-I-DW組件實 現(xiàn)，采用零序電流方向原理判斷故障支路；b、漏電閉鎖KXL-I-DW組件實現(xiàn)，采用附加直流電源檢測原理； 分分支開關(guān)支開關(guān)DWDW跳閘后，漏電閉鎖回路工作，漏電情況無法合閘。跳閘后，漏電閉鎖回路工作，漏電情況無法合閘。d、總漏電保護，由裝設(shè)于總饋電開關(guān)QA的JY82型檢漏繼電器中的 KXL-I-JY組件實現(xiàn)，采用附加直流電源檢測原理。 欲對井下低壓供電單元設(shè)置具有全面、安全、可靠及有選擇性的漏電欲對井下低壓供電單元設(shè)置具有全面、安全、可靠及有選擇性的漏電保護系統(tǒng)，要考慮數(shù)種漏電保護方式配合使用，以吸取各種保護方式保護系統(tǒng)，要考慮數(shù)種漏電保護方式配合使用，以吸取各種保護方

15、式的優(yōu)點，如的優(yōu)點，如直流檢測式的全面性直流檢測式的全面性、旁路接地式的安全性旁路接地式的安全性、零序功率方零序功率方向保護式的選擇性向保護式的選擇性等，并使之有機地結(jié)合起來，才能獲得理想的保護等，并使之有機地結(jié)合起來，才能獲得理想的保護效果。效果。 系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：針對本章圖針對本章圖4-3列出的井下低壓供電單元電氣模型，旁列出的井下低壓供電單元電氣模型，旁直直零式選擇性零式選擇性漏電保護系統(tǒng)的組成與保護設(shè)置如漏電保護系統(tǒng)的組成與保護設(shè)置如圖圖4-24所示。所示。 組件介紹：組件介紹：該系統(tǒng)共設(shè)置了以下該系統(tǒng)共設(shè)置了以下5種保護單元或插件種保護單元或插件: C附加三相接地電容器組附加三相

16、接地電容器組; PL旁路接地式漏電繼電器旁路接地式漏電繼電器; JY直流檢測式漏電保護插件直流檢測式漏電保護插件; UI零序功率方向式漏電保護插件零序功率方向式漏電保護插件; JB直流檢測式漏電閉鎖插件。直流檢測式漏電閉鎖插件。4、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案： 組件介紹：組件介紹：C附加三相接地電容器組附加三相接地電容器組作用：作用：配合零序功率方向式選擇性漏電保護。每相取值為配合零序功率方向式選擇性漏電保護。每相取值為0.20.25uF，它裝設(shè)于總開關(guān)，它裝設(shè)于總開關(guān)1 DW內(nèi)內(nèi)(負荷側(cè)負荷側(cè))，其星形點聯(lián)，其星形點聯(lián)于接地網(wǎng)。于接地網(wǎng)。

17、 PL旁路接地式漏電繼電器（旁路接地式漏電繼電器（50ms）作用：作用：保證系統(tǒng)的安全性，使任何情況下人身觸電的動作安秒值都不超保證系統(tǒng)的安全性，使任何情況下人身觸電的動作安秒值都不超出出30A.S。的規(guī)定。并顯著降低單相漏電處入地電流，使得靠延時。的規(guī)定。并顯著降低單相漏電處入地電流，使得靠延時的縱向選擇性得以實現(xiàn)。的縱向選擇性得以實現(xiàn)。 4、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案： 組件介紹：組件介紹：JY直流檢測式漏電保護插件直流檢測式漏電保護插件 根據(jù)傳統(tǒng)漏電保護理論設(shè)計，但要取消電容電流補償電路，并增根據(jù)傳統(tǒng)漏電保護理論設(shè)計，但要取消電容電流

18、補償電路，并增設(shè)延時電路，其動作分成啟動和跳閘兩步，延時設(shè)延時電路，其動作分成啟動和跳閘兩步，延時1.22s，即一旦有漏，即一旦有漏電故障發(fā)生，就延時電故障發(fā)生，就延時1.2 2s，再發(fā)出跳閘指令。，再發(fā)出跳閘指令。設(shè)置地點：設(shè)置地點：總開關(guān)總開關(guān)1 DW內(nèi)內(nèi)作用作用：（：（1）主要用來彌補方向式漏電保護的動作死區(qū)主要用來彌補方向式漏電保護的動作死區(qū)(對稱性漏電對稱性漏電)。此時，動作不延時，以提高安全性此時，動作不延時，以提高安全性 （2）作為整個漏電保護系統(tǒng)的總后備，以提高其可靠性。）作為整個漏電保護系統(tǒng)的總后備，以提高其可靠性。 4、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：、旁、直、零式

19、低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案： 組件介紹：組件介紹：UI零序功率方向式漏電保護插件零序功率方向式漏電保護插件 原理：原理：根據(jù)方向保護的基本原理設(shè)計，采用根據(jù)方向保護的基本原理設(shè)計，采用零序電壓、電流的絕對零序電壓、電流的絕對值值比較作出口，采用比較作出口，采用“零壓零流起動、零壓維持零壓零流起動、零壓維持”方式，其漏電啟方式，其漏電啟動時間動時間20 ms，但跳閘指令的發(fā)出有不同的延時，但跳閘指令的發(fā)出有不同的延時:1QC 10QC為0.30.5DW為0.61.0s, 2DW4DW為：0.91.5s。這樣既。這樣既能保證任何開關(guān)的跳閘都在旁路接地繼電器動作之后，又能滿足系能保證任何開關(guān)的跳閘都

20、在旁路接地繼電器動作之后，又能滿足系統(tǒng)的縱、橫向均有選擇性的要求。統(tǒng)的縱、橫向均有選擇性的要求。 JB直流檢測式漏電閉鎖插件直流檢測式漏電閉鎖插件 當開關(guān)與起動器合閘前負荷側(cè)有漏電故障存在時，它的出口繼電器當開關(guān)與起動器合閘前負荷側(cè)有漏電故障存在時，它的出口繼電器閉鎖各自控制的饋電開關(guān)與磁力起動器，使之合不上閘。閉鎖各自控制的饋電開關(guān)與磁力起動器，使之合不上閘。 4、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：保護原理及配合保護原理及配合 ： 旁，直旁，直零式選擇性漏電保護系統(tǒng)的保護性能比較完善，漏電跳閘對于供零式選擇性漏電保護系統(tǒng)的保護性能比較完善，漏電

21、跳閘對于供電單元縱向和橫向都有選擇性電單元縱向和橫向都有選擇性;各種情況下的漏電故障切除均滿足各種情況下的漏電故障切除均滿足30mA.s的要求，使人身觸電電流小于的要求，使人身觸電電流小于10mA，并能消除斷電后電動機，并能消除斷電后電動機反電勢和電網(wǎng)電容放電對人身及礦井的危害，具有較高的安全性反電勢和電網(wǎng)電容放電對人身及礦井的危害，具有較高的安全性;由于在由于在總開關(guān)處設(shè)置了直流檢測式漏電保護插件，因而各級開關(guān)、起動器中的總開關(guān)處設(shè)置了直流檢測式漏電保護插件，因而各級開關(guān)、起動器中的方向式漏電保護至少獲得一級后備保護，并使得整個漏電保護系統(tǒng)消除方向式漏電保護至少獲得一級后備保護，并使得整個漏

22、電保護系統(tǒng)消除了動作死區(qū)。了動作死區(qū)。 舉例說明舉例說明： （1）支線）支線L9發(fā)生單相漏電故障發(fā)生單相漏電故障 (2) 干線干線L14發(fā)生單相漏電故障（發(fā)生單相漏電故障（不能實現(xiàn)選擇性跳閘不能實現(xiàn)選擇性跳閘） (3) 在供電單元某處發(fā)生對稱漏電在供電單元某處發(fā)生對稱漏電 此時所有此時所有UI插件和插件和PL繼電器均不啟動，只有靠繼電器均不啟動，只有靠JY插件來保護，其動作插件來保護，其動作不經(jīng)延時直接使總開關(guān)不經(jīng)延時直接使總開關(guān)1 DW跳閘，保護無選擇性。跳閘，保護無選擇性。 4、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：舉例說明舉例說明： (4)送電

23、送電(合閘合閘)前某處有漏電前某處有漏電 此時此時PL 及所有的及所有的UI插件均不動作，因為電網(wǎng)無電，若從總開關(guān)插件均不動作，因為電網(wǎng)無電，若從總開關(guān)開始逐級合閘送電，則當電送到該漏電支路控制開關(guān)的電源側(cè)后，開始逐級合閘送電，則當電送到該漏電支路控制開關(guān)的電源側(cè)后，該開關(guān)的該開關(guān)的JB插件就有電工作，檢測出漏電故障的存在。并閉鎖該插件就有電工作，檢測出漏電故障的存在。并閉鎖該開關(guān)，這就是漏電閉鎖開關(guān)，這就是漏電閉鎖。4、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：、旁、直、零式低壓選擇性漏電保護系統(tǒng)方案：一、漏電保護的要求一、漏電保護的要求 二、漏電保護原理二、漏電保護原理三、三、JY82型礦用

24、隔爆檢漏繼電器型礦用隔爆檢漏繼電器 四、四、JJKB30型檢漏繼電器型檢漏繼電器 五、選擇性漏電保護裝置五、選擇性漏電保護裝置 本節(jié)小結(jié)：習題o 5動作值的確定動作值的確定作為直流檢測型的漏電保護裝置(或繼電器)，它的動作值應能直接反應電網(wǎng)對地的絕緣狀態(tài)，所以不能以KD的動作電流Ise,r作為動作值，而必須以r為動作值并加以整定。由于人身安全電流為30mA，故r的整定一定要滿足使人身觸電電流Ima30mA的條件。 3/11marRVrRVImalmal在不考慮電容在不考慮電容(C=0)的情況下，有：的情況下，有：令I(lǐng)ma=30mA,Vl1=380V，Rma=1000有：r=35K說明：對于660v電網(wǎng)，各相實際絕緣水平必須保持在35k以上。故單相漏電（人身觸電）時保護裝置動作電阻的整定值：7 .113/35)1(skeR見P28,式1-3動作值的確定動作值的確定kke