中國礦大版-礦山電工課件-第三章-礦井三大保護

中國礦大版-礦山電工課件-第三章_礦井三大保護第一頁，共126頁。目錄第一章12第二章3第三章4第四章5第五章第二頁，共126頁。第三章井下電網(wǎng)三大保護

井下電網(wǎng)的過電流保護、漏電保護和保護接地是保證煤礦井下電網(wǎng)安全供電三大必不可少的保護,人們已習(xí)慣稱之為”煤礦井下電網(wǎng)三大保護第三頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)一、繼電保護的任務(wù)

(1)發(fā)生故障時應(yīng)自動地、迅速地借助斷路器將故障部分從供電系統(tǒng)中切除，以減輕故障的危害，防止事故蔓延。(2)當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，根據(jù)運行維護條件(如有無經(jīng)常值班人員)確定保護是作用于信號還是跳間。第四頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)二、繼電保護的組成及工作原理第五頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)三、對繼電保護的基本要求作用于跳閘的繼電保護，在技術(shù)上有四個基本要求即：快速性、可靠性、選擇性、靈敏性。1．快速性快速切除故障可以減輕故障的危害程度，加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，為電動機自起動創(chuàng)造條件等。故障切除時間等于繼電保護動作時間與斷路器跳閘時間(包括熄弧時間)之和。對于反應(yīng)不正常運行狀態(tài)的保護，一般無需要求迅速，而應(yīng)按照選擇性條件，帶延時發(fā)出信號。第六頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)2．可靠性保護裝置的可靠性是指切斷故障的可靠程度,或能分離故障的概率，提高保護裝置自身工作的可靠性和增加后備保護是提高繼電保護可靠性的兩個主要途徑。如圖3-2所示，當(dāng)短路時，若斷路器因本身失靈或保護拒動而不能跳開，此時斷路器的保護應(yīng)使跳閘，這種作用稱為遠(yuǎn)后備保護。第七頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)4．靈敏性是指保護裝置對保護范圍內(nèi)故障的反應(yīng)能力，通常用靈敏系數(shù)來衡量。在進行繼電保護整定計算時，常用到最大運行方式和最小運行方式。所謂的最大運行方式和最小運行方式是指在同一點發(fā)生同一類型短路，流過某一保護裝置的電流達到最大值和最小值的運行方式。第八頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)以上四項是對繼電保護的基本要求，是選擇設(shè)計繼電保護的依據(jù)。根據(jù)以上分析可以看出，四個基本要求是互相聯(lián)系而有時又互相矛盾的，故在選用、設(shè)計保護裝置時，應(yīng)從全局出發(fā)，統(tǒng)一考慮。由于煤礦井下供電的特殊性，在其保護中首先考慮的是快速性和可靠性，然后再考慮選擇性和靈敏性。第九頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)四、繼電保護的發(fā)展簡史五、互感器互感器，是一種特殊變壓器，它包括電壓互感器和電流互感器。互感器的功能主要有四點。第十頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)(1)將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)值，通常額定二次電壓為100V，額定二次電流為5A?？墒箿y量儀表和保護裝置標(biāo)準(zhǔn)化，以及二次設(shè)備的絕緣水平可按低電壓設(shè)計，使結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜。(2)所有二次設(shè)備可用低電壓、小電流的控制電纜連接，使屏內(nèi)布線簡單、安裝方便。同時，便于集中管理，可實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和測量。(3)二次回路不受一次回路的限制，可采用星形、三角形等接法，因而接線靈活方便。同時，對二次設(shè)備進行維護、調(diào)換及調(diào)整試驗時不需要中斷一次系統(tǒng)的運行，僅適當(dāng)?shù)馗淖兌谓泳€即可實現(xiàn)。(4)使二次沒備和工作人員與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)一端必須接地，以防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側(cè)高壓竄入二次側(cè)，從而保證了設(shè)備和人身安全。第十一頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)（一）、電流互感器1、電流互感器的接線方式三相星形接線和兩相星形接線第十二頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)2、電流互感器的使用注意事項①在連接時，一定要注意電流互感器的極性。否則二次側(cè)所接儀表，繼電器中流過的電流，就不是預(yù)想的電流，影響正確測量，甚至引起事故。②電流互感器的二次線圈及外殼均應(yīng)接地，接地線不應(yīng)松動，斷開或發(fā)熱。其目的是防止電流互感一、二次線圈絕緣擊穿時，高壓傳到二次側(cè)，損壞設(shè)備或危及人身的安全。③電流互感器二次回路不準(zhǔn)開路或接熔斷器。如開路將危及人身安全及損壞設(shè)備。④電流互感器套管應(yīng)清潔，沒有碎裂、閃絡(luò)痕跡。電流互感器內(nèi)部沒有放電和其它噪聲。第十三頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)（二）、電壓互感器1、電壓互感器的接線方式電壓互感器在三相電路中的幾種常見接線方案如圖3-5所示第十四頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)第十五頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)(a)一個單相電壓互感器的接線(b)兩個電壓互感器接成V/V型(c)三個單相電壓互感器接成Y0/Y0型(d)三個單相三繞組或一個三相五柱三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/Δ型。第十六頁，共126頁。第一節(jié)繼電保護基礎(chǔ)2、電壓互感器運行中應(yīng)注意事項①電壓互感器在運行時，二次側(cè)不能短路，熔斷器應(yīng)完好。在正常運行時，其二次電流很小近似開路，所以二次線圈導(dǎo)線截面小，當(dāng)流過短路電流時，將會燒毀設(shè)備。②)電壓互感器：二次線圈的一端及外殼應(yīng)接地，以防止一次側(cè)高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和儀表等設(shè)備的安全。接地線不應(yīng)有松動、斷開或發(fā)熱現(xiàn)象。③電壓互感器在接線時，應(yīng)注意一、二次線圈接線端子上的極性。以保證測量的準(zhǔn)確性。④電壓互感器套管應(yīng)清潔，沒有碎裂或閃絡(luò)痕跡；油位指示應(yīng)正常，沒有滲漏油現(xiàn)象；內(nèi)部無異常聲響。如有不正?，F(xiàn)象，應(yīng)退出運行，進行檢修。第十七頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護凡是流過電氣設(shè)備或線路的電流，如果超過其額定值或允許值，都叫做過電流。引起過電流的原因很多，如短路、過負(fù)荷、電動機單相運轉(zhuǎn)(斷相)等。長時間的過電流運行，將導(dǎo)致電氣設(shè)備與井下電纜的迅速損壞，甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。為此，對于電氣設(shè)備和供電線路都必須設(shè)置相應(yīng)的過流保護，以便能及時地切斷故障處的電源，防止事態(tài)的惡化。第十八頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護《煤礦安全規(guī)程》第421條規(guī)定：“井下高壓電動機、動力變壓器的高壓側(cè)，應(yīng)有短路、過負(fù)荷和欠電壓釋放保護。井下由中央變電所、移動變電站或配電點引出的饋電線上，應(yīng)裝設(shè)短路和過負(fù)荷保護裝置，或至少裝短路保護裝置。低壓電動機應(yīng)具備短路、過負(fù)荷、單相斷線的保護及遠(yuǎn)方控制裝置?！钡谑彭?，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護一、JDB電子式保護裝置1、組成及主要技術(shù)數(shù)據(jù)圖3-6JDB-120、225A型電動機綜合保護器原理框圖第二十頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護2、工作原理第二十一頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護(1)直流穩(wěn)壓電源。(2)電壓形成。(3)過負(fù)荷保護。(4)短路保護。(5)斷相保護。(6)漏電閉鎖。第二十二頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護三、井下過流保護整定計算由于煤礦井下環(huán)境惡劣,有爆炸性混合物存在,電氣故障有可能引發(fā)嚴(yán)重的次生災(zāi)害,對于煤礦井下電網(wǎng)的過流(短路)保護在確?？焖傩缘臈l件下兼顧選擇性。井下各級(縱向)過流保護均為瞬動，沒有延時，故有時很難保證縱向的選擇性。有些情況下，靠拉大上、下級保護裝量動作電流差距的辦法可以獲得部分選擇性。第二十三頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護1.井下低壓系統(tǒng)過流保護整定（1)過電流繼電器的整定計算裝有電磁型過電流繼電器的DW系列自動開關(guān)與QC系列的磁力起動器是按以下方法來整定的(均為速斷)。①保護支線。保護裝置的動作電流(整定電流)應(yīng)躲開電動機的啟動電流

——繼電器的整定電流，A；

——電動機的啟動電流，A。第二十四頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護②保護干線。保護裝置的動作電流應(yīng)躲開最大一臺電動機的啟動電流與除最大一臺電動機外，其余用電設(shè)備的額定電流之和.——被保護網(wǎng)路中最大一臺電動機的啟動電流，A；

——被保護網(wǎng)路中除最大一臺電動機外，其余用電設(shè)備額定電流之和，A。第二十五頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護③按下列公式校驗過電流繼電器的靈敏度——被保護網(wǎng)路末端最小兩相短路電流值，A。

第二十六頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護

如保護裝置不能滿足靈敏度的要求，可用以下措施進行補救：A、增大電纜截面以減少線路阻抗，增大短路電流值。B、縮短電纜長度，把供電變壓器移近用電設(shè)備。C、改用較大容量的變壓器。第二十七頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護（2)電子保護器的過流值的整定①饋電開關(guān)中電子短路保護可按過流繼電器有關(guān)要求進行整定和靈敏度校驗。其整定范圍為(3～10)IN；其過載長延時保護整定值按實際電流整定，其整定范圍為(0.4～1)IN，IN為饋電開關(guān)額定電流。②磁力起動器中電子保護器的過流整定值按下式選擇：第二十八頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護電動機運行中電流超過值時，即視為過載，電子保護器延時動作；當(dāng)運行中電流達到值的8倍及以上時，即視為短路，電子保護器瞬時動作。故電子保護器短路保護動作電流整定值為第二十九頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護③靈敏度校驗：式中——電子保護器短路保護動作值；1.2——保護裝置的靈敏系數(shù)，如不能滿足上式的要求，則應(yīng)采取電磁繼電器達不到靈敏度要求所采取的相關(guān)措施。第三十頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護2．井下高壓系統(tǒng)過流保護整定在井下高壓配電裝置中，由于保護均采用兩相兩繼電器不完全星形接法，流過繼電器的電流等于電流互感器二次側(cè)電流，即接線系數(shù)為1，所以在整定公式中不再出現(xiàn)接線系數(shù)符號。高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)相比由于是采用的電流互感器的二次電流作為整定值，因此與低壓相比在整定計算中增加了一個電流互感器的比例系數(shù)。第三十一頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護（1）高壓電動機保護①利用瞬時過電流繼電器的保護。動作電流按躲過電動機額定啟動電流來整定，即

（3-8）式中——瞬時過流繼電器動作電流，A（速斷）；

——電動機的額定啟動電流，A。——可靠性系數(shù)；——電流互感器變流比；第三十二頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護靈敏度按下式校驗：第三十三頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護若高壓電動機啟動時，在過電流繼電器兩端并聯(lián)有分流器，則動作電流與靈敏度校驗分別按下兩式計算：——電動機額定電流，A；

——分流器的分流比。第三十四頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護②利用GL系列感應(yīng)型過流繼電器的保護。過負(fù)荷動作電流（感應(yīng)機構(gòu)）：第三十五頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護式中——繼電器返回系數(shù)，一般取0.85,對于GL-13～16型取0.8；動作時間按下式整定：（3-13）式中——繼電器的動作時間，一般取10～15s；

——電動機的啟動時間，一般為3～6s。第三十六頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護短路保護動作電流，按躲過電動機額定啟動電流整定，即（3-14）動作電流整定倍數(shù)計算安下式進行：（3-15）靈敏度校驗按式（3-9）進行。（3-9）第三十七頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護（2）高壓電纜線路保護①利用瞬時過電流繼電器的保護。動作電流按躲過線路最大工作電流來整定，即（3-16）式中——線路最大工作電流（即尖峰電流），A。靈敏度校驗用下式進行：（3-17）式中——保護范圍末端的最小兩相短路電流，A。第三十八頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護②利用感應(yīng)式過流繼電器的保護。A、反時限過負(fù)荷保護。動作電流按躲過線路最大工作電流整定，即（3-18）相鄰兩段線路的保護時限配合，要求靠近電源端的線路保護時間應(yīng)比下一級保護中的最大的保護動作時限大一個時限階梯，即。靈敏度按下式校驗：第三十九頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護B、線路—變壓器組速斷保護。動作電流按躲過變壓器二次側(cè)出口處最大三相短路電流來整定，即（3-20）式中——變壓器的變壓比（降壓倍數(shù)）；第四十頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護C、線路速斷保護：（3-21）式中——線路末端最大三相短路電流，A。兩種速斷保護均應(yīng)取大于或等于的標(biāo)準(zhǔn)整定值，并按下式校驗靈敏度：

第四十一頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護（3）變壓器保護①利用瞬時過電流繼電器的保護。動力變壓器內(nèi)部以及低壓側(cè)出線端發(fā)生短路故障時，應(yīng)由高壓配電箱來切除。因此，動作電流應(yīng)按躲過變壓器低壓側(cè)的尖峰負(fù)荷電流來整定，即（3-23）第四十二頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護保護裝置的靈敏度按下式檢驗：——變壓器組別系數(shù)，對于Y/Y接線的變壓器，＝1，對于Y/△接線的變壓器，第四十三頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護②利用電子式高壓綜合保護器的保護。按電流互感器二次額定電流(5A)的倍數(shù)整定，有（3-25）式中——電流互感器二次額定電流（5A）的倍數(shù)；

——需用系數(shù)；——高壓配電裝置額定電流，A。靈敏度校驗：

（3-26）第四十四頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護③利用GL系列感應(yīng)型過流繼電器的保護。過負(fù)荷動作電流（感應(yīng)機構(gòu)）：（3-27）式中——變壓器一次側(cè)額定電流，A。動作時間與式（3-13）相同。速斷保護動作電流與式（3-23）相同。 動作電流整定倍數(shù)：（3-28）靈敏度校驗按式（3-24）進行。第四十五頁，共126頁。第二節(jié)井下電網(wǎng)過流保護四、BZZ-2.5(4)型煤電鉆綜合保護裝置煤電鉆綜合保護裝置，目前廣泛用于井下127V低壓系統(tǒng)，它將變壓器、起動器以及控制、保護(過流、漏電、閉鎖)、狀態(tài)顯示等功能集于一體，這種綜合的供電控制保護方式，也是660V低壓供電單元保護的發(fā)展方向。第四十六頁，共126頁。第四十七頁，共126頁。第三節(jié)漏電保護漏電保護的主要目的是通過切斷電源的操作來防止人身觸電傷亡和漏電電流引爆瓦斯煤塵。對于井下中性點絕緣的供電單元，漏電保護有多種方式，如附加電源直流檢測式，零序電壓、電流式式等，它們的保護原理各不相同。漏電保護與過流等保護一樣，都屬于繼電保護的范圍，所以它應(yīng)該滿足快速性、可靠性選擇性和靈敏性等基本要求。第四十八頁，共126頁。第三節(jié)漏電保護漏電保護的目的是通過切斷電源的操作來防止人身觸電傷亡和漏電電流引爆沼氣煤塵。保護方式有：

附加直流電源檢測式漏電保護利用三個整流管的漏電保護零序電壓式漏電保護零序電流式漏電保護零序功率方向式漏電保護旁路接地式漏電保護第四十九頁，共126頁。二、漏電保護原理附加電源直流檢測式漏電保護1）保護原理：電網(wǎng)發(fā)生漏電故障，最容易檢測到電網(wǎng)各相對地絕緣電阻的下降。通過在電網(wǎng)上附加一直流電源的方式，檢測電網(wǎng)對地的絕緣阻抗，判斷是否發(fā)生漏電故障。

第五十頁，共126頁。附加電源直流檢測式漏電保護電氣原理圖第五十一頁，共126頁。1、附加直流電源檢測漏電保護(2)直流電源V通過三相電抗器1L所組成的人為中性點（也可通過變壓器中性點）加在三相電網(wǎng)與大地之間，直流電流I由電源正極流出入地，經(jīng)絕緣電阻r1,r2,r3進入三相線路，再由三相電抗器1L、零序電抗器2L、千歐表KΩ（直流毫安表）和直流繼電器KD返回電源負(fù)極。第五十二頁，共126頁。對于穩(wěn)定的直流電源，電容C和電網(wǎng)對地電容C1、C2、C3相當(dāng)于開路，不會有電流通過，則電流I為：1、附加直流電源檢測漏電保護(3)第五十三頁，共126頁。1、附加直流電源檢測漏電保護(4)對直流回路，rΣ相當(dāng)于三相電網(wǎng)各相對地的絕緣電阻并聯(lián)。若一相絕緣電阻降低為r，其余兩相為正?；驘o限大，則rΣ＝r；若L1、L2兩相絕緣電阻同時下降，且r1=r2=r，而L3相為正常，則rΣ＝r/2;若三相對地絕緣電阻同時下降，且r1=r2=r3=r，則rΣ＝r/3。第五十四頁，共126頁。1、附加直流電源檢測漏電保護(5)設(shè)RΣ=RKD+RKΩ+R2l+R1l/3為保護裝置內(nèi)阻，則當(dāng)V和RΣ一定時，直流繼電器KD和千歐表中的電流值將隨rΣ的變化而變化。而直流繼電器選定后，動作電流即確定。當(dāng)rΣ下降到一定程度，當(dāng)電流I大于繼電器動作電流時，KD便動作，通過自動饋電開關(guān)跳閘，達到漏電保護的目的。第五十五頁，共126頁。2）直流繼電器動作值的確定。直流繼電器的動作值應(yīng)根據(jù)線路對地絕緣rΣ的大小來確定，線路對地絕緣低到危險值后動作?？紤]到人身安全電流為30mA，因此，rΣ的整定值要滿足使人身觸電電流小于30mA的條件。在不考慮電網(wǎng)對地電容時，有1、附加直流電源檢測漏電保護(6)第五十六頁，共126頁。直流繼電器動作值的整定代入Ima=30mA,Vl1=380V（相電壓）,Rma=1000Ω,可得r＝35kΩ.即對于井下660V低壓電網(wǎng)，相對地實際絕緣水平必須在35kΩ以上，否則在發(fā)生人身觸電時就可能危及人身安全。因此可以確定單相漏電保護裝置的動作電阻應(yīng)為：

rΣ＝r/3＝11.7kΩ低壓電網(wǎng)的單相、兩相、三相漏電的動作電阻值應(yīng)為1：2：3關(guān)系，即11.7：23.4：35kΩ的關(guān)系。第五十七頁，共126頁。不同電網(wǎng)電壓的漏電故障動作電阻值單相兩相三相380*（按50mA計算）3.5710.56601122331140204060第五十八頁，共126頁。直流繼電器動作值的整定三相電網(wǎng)交流對裝置的影響：當(dāng)電網(wǎng)對地絕緣阻抗不對稱時，即使電源電壓正常，也會有交流電流流經(jīng)三相電抗器、零序電抗器進入直流回路，使保護裝置受到交流電流的干擾，因而動作值不再保持1：2：3的關(guān)系。同時電網(wǎng)的對地電容電流也對動作值產(chǎn)生影響。為消除交流電流對直流回路的影響，在零序電抗器與大地之間接入一個大電容C0（幾個毫法至幾十毫法），構(gòu)成交流通路（電容具有隔直流通交流的特性），通過C0的濾波作用，消除了交流電流的影響。第五十九頁，共126頁。3）電容電流的補償由于電網(wǎng)對地電容的存在，會使漏電電流和人身觸電電流顯著增大。在電容電流完全被補償?shù)那闆r下，漏電電流或人身觸電電流才可能為最小。利用零序電抗器的電感電流與對地電容電流的反相特點，實現(xiàn)電容電流的補償。第六十頁，共126頁。3）電容電流的補償電容電流補償后的等效圖等效內(nèi)阻為：第六十一頁，共126頁。3）電容電流的補償當(dāng)電容電流與電感電流完全相等時，即電容電流被全部補償時，漏電電流最小。即

L=1/3ω2C.或XL=X3C當(dāng)XL>X3C時漏電電流呈容性即欠補償狀態(tài)；當(dāng)XL<X3C時漏電電流呈感性即過補償狀態(tài)；當(dāng)XL=X3C時即（完）全補償或最佳補償狀態(tài)；第六十二頁，共126頁。4）附加直流電源檢測式漏電保護的優(yōu)點附加直流電源檢測式漏電保護的優(yōu)點：（1）保護全面。保護范圍幾乎可以覆蓋到整個低壓供電保護單元，唯一不能保護的是一段由井下動力變壓器低壓側(cè)至總低壓饋電開關(guān)的電纜。保護動作無死區(qū)，故障跳閘不受故障類型和發(fā)生的時間地點的影響。（2）對整個供電單元具有電容電流補償，漏電電流和人身觸電電流較小。第六十三頁，共126頁。（3）動作值整定簡單，數(shù)值固定，而且能直接反應(yīng)電網(wǎng)對地的絕緣情況；（4）這種保護裝置與井下供電單元的各分組饋電開關(guān)、磁力啟動器中的漏電閉鎖單元結(jié)合，可以構(gòu)成一個簡單易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏電保護系統(tǒng)；4）附加直流電源檢測式漏電保護的優(yōu)點第六十四頁，共126頁。5）缺點（1）保護無選擇性，即在供電單元的任何處發(fā)生漏電故障，都將引起總開關(guān)跳閘，停電范圍大。（2）電容電流的補償是靜態(tài)補償，電感電抗值調(diào)整好后不能隨電網(wǎng)對地電容的大小變化而自動調(diào)節(jié)，無法保持在最佳補償狀態(tài)。（3）保護裝置的動作時間較長。第六十五頁，共126頁。2.利用三個整流管的漏電保護利用三個整流管構(gòu)成的漏電保護原理圖如圖：第六十六頁，共126頁。額定電壓380V低壓供電網(wǎng)絡(luò)仿真圖，三相對地絕緣為35千歐，Rlo=50千歐第六十七頁，共126頁。額定電壓380V低壓供電網(wǎng)絡(luò)仿真圖，其中兩相對地絕緣為35千歐，一相對地絕緣為5千歐，Rlo=50千歐第六十八頁，共126頁。額定電壓380V低壓供電網(wǎng)絡(luò)仿真圖，其中兩相對地絕緣為5千歐，一相對地絕緣為35千歐，Rlo=50千歐第六十九頁，共126頁。工作原理：三個整流管V1、V2、V3，分別接到電網(wǎng)的L1、L2、L3三相，另一端以星形方式接在一起，并經(jīng)繼電器或負(fù)載電阻Rlo接地。由于變壓器的中性點不接地，經(jīng)三個整流管整流以后的直流電流，必須流經(jīng)Rlo大地電網(wǎng)對地的絕緣阻抗r1、r2、r3，才能返回電源。所以該電流的大小直接反應(yīng)了電網(wǎng)對地的絕緣狀況，通過判斷該電流的變化，可以檢測漏電保護。2.利用三個整流管的漏電保護第七十頁，共126頁。2.利用三個整流管的漏電保護特點及應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡單，不需要另設(shè)直流電源，即可獲得直流檢測式漏電保護所具有的保護特性。另外具有較高的直流電壓，所以能夠較真實反應(yīng)電網(wǎng)的絕緣水平。缺點：動作值受電源電壓波動的影響較大和對整流管的反向電壓要求較高，因此只適合在較低電壓等級電網(wǎng)使用，如127V煤電鉆綜合保護中采用。第七十一頁，共126頁。3.零序電壓式漏電保護利用漏電時零序電壓的大小，來反應(yīng)電網(wǎng)對地的絕緣程度，當(dāng)零序電壓達到一定程度時即認(rèn)為發(fā)生漏電，使饋電開關(guān)跳閘。缺點：動作電阻值不固定、無選擇性、不能保護對稱性漏電故障、只能在變壓器中性點非直接接地系統(tǒng)中，一般應(yīng)用在6kV及以上電壓電網(wǎng)絕緣監(jiān)視保護中。第七十二頁，共126頁。4.零序電流式漏電保護在電網(wǎng)中發(fā)生非對稱性漏電故障時，如果存在零序回路，則在回路中出現(xiàn)零序電流。通過零序電流互感器檢測出該零序電流的大小，在超過整定值時使繼電器動作，切斷故障線路電源。利用各支路零序電流的方向的不同，可實現(xiàn)放射式電網(wǎng)的橫向選擇性漏電保護。既可在中性點不接地系統(tǒng)中應(yīng)用，中性點接地系統(tǒng)中也可應(yīng)用。缺點：動作電阻值不固定、不能保護對稱性故障、不能補償電容電流。第七十三頁，共126頁。第七十四頁，共126頁。5.零序功率方向式漏電保護利用零序電流或零序電壓的幅值大小來判斷供電系統(tǒng)是否發(fā)生漏電，同時利用各支路的零序電流與零序電壓的相位關(guān)系判斷故障支路，然后切除故障支路，實現(xiàn)有選擇性切除故障的保護方式。優(yōu)點：有較強的橫向選擇性，當(dāng)支路發(fā)生漏電時，停電范圍很小。缺點：與零序電流方向保護類似。第七十五頁，共126頁。5.零序功率方向式漏電保護保護原理圖：第七十六頁，共126頁。6.旁路接地式漏電保護保護原理如圖：第七十七頁，共126頁。6.旁路接地式漏電保護當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地或人身觸及一相線時，由檢測選相器確認(rèn)故障相并迅速輸出動作信號，執(zhí)行繼電器1~3KD迅速將故障相旁路接地，利用專設(shè)的接地極電阻Rgr的分流作用，降低人身觸電電流或經(jīng)漏電點的電流，而不影響電網(wǎng)的正常運行。故障支路跳閘后，旁路接地裝置復(fù)位。第七十八頁，共126頁。6.旁路接地式漏電保護優(yōu)點：安全性較高，對礦井的安全生產(chǎn)和人身安全有較好的保障。缺點：保護范圍只能對單相漏電或觸電，且電路復(fù)雜，對裝置本身可靠性要求高。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。第七十九頁，共126頁。六種漏電保護的特點比較保護方式全面性選擇性動作值應(yīng)用附加直流電源檢測√（供電單元內(nèi)任意地點、任意類型的漏電故障）×固定低壓供電單元保護總后備用三個整流管檢測固定127V煤電鉆綜合保護器采用零序電壓×（只能檢測非對稱性漏電<單相、兩相漏電>故障，不能檢測三相對稱性漏電故障）×不固定6kV中性點不直接接地系統(tǒng)零序電流/零序功率方向√（橫向選擇性）中性點接地/不接地/不直接接地系統(tǒng)旁路接地×（只能檢測單相漏電故障）×（可檢測故障相）不固定低壓供電單元漏電保護系統(tǒng)第八十頁，共126頁。三、礦用隔爆檢漏繼電器JY82型礦用隔爆檢漏繼電器適用于煤礦井下中性點絕緣系統(tǒng)，電壓為380V或660V，頻率為50Hz的三相交流電網(wǎng)，能在井下任何有瓦斯煤塵爆炸性危險的場所正常工作。與低壓供電單元的總饋電開關(guān)QA配合，可以對整個供電單元實現(xiàn)漏電跳閘保護。第八十一頁，共126頁。1）主要功能（1）通過內(nèi)設(shè)的歐姆表時刻監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣電阻，以便及時進行預(yù)防性檢修；（2）當(dāng)運行中的電網(wǎng)對地絕緣電阻降低到危險值或發(fā)生人身觸及一相帶電導(dǎo)體或電網(wǎng)一相接地故障，能夠迅速動作，使自動饋電開關(guān)跳閘，切斷電源，防止觸電漏電事故；（3）當(dāng)人觸及電網(wǎng)一相時，可以補償通過人身的電容電流，從而減少通過人身的總電流，降低觸電危害，同時減少入地電流，降低引爆沼氣煤塵的能力。第八十二頁，共126頁。1.JY82型礦用隔爆檢漏繼電器2）結(jié)構(gòu)、電路及元件

JY82檢漏繼電器由隔爆外殼、可拆出電氣芯子組成。外殼的前蓋利用止口卡在外殼本體上，并與隔離開關(guān)的操作手柄有機械閉鎖，以確保在斷電源后開蓋，開蓋后就無法接通電源。前蓋上有一個玻璃窗口，可以觀察歐姆表的指示數(shù)值；另有一個試驗按鈕，用以檢查繼電器能否可靠工作；下面的喇叭口用以接輔助接地極。第八十三頁，共126頁。第八十四頁，共126頁。

QS－隔離開關(guān)，檢漏繼電器的電源開關(guān)，對自動饋電開關(guān)有電氣閉鎖作用。當(dāng)此開關(guān)不合閘，即檢漏繼電器未投入運行，由于其一組節(jié)點QS1接通了自動饋電開關(guān)的脫扣器線圈YA的電源，自動饋電開關(guān)不能合閘。即實現(xiàn)漏電保護的強制投入。

1L－三相電抗器，作用是把直流檢測回路與三相交流電網(wǎng)連接起來的元件。三相電抗器的三個線圈始端分別接在電網(wǎng)的三相上，末端結(jié)成星形，接在直流檢測回路；其中一相有二次線圈，作為橋式整流器VC和指示燈HL的電源，二次線圈做成抽頭式。JY82各主要元件的作用：第八十五頁，共126頁。

2L－零序電抗器。作用一：本身有較大的電抗值（十萬歐姆），可以保證三相電抗器星形點對地的絕緣水平；作用二：通過它的電感性電流補償漏電、觸電時的電容性電流。

C2－電容器，也叫接地電容，用來接通檢測繼電器的交流回路。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電時，交流電流經(jīng)C2入地，減少交流電流對繼電器KD直流電路的干擾，防止檢漏繼電器誤動作。JY82各主要元件作用第八十六頁，共126頁。

KD－直流繼電器，檢漏繼電器的執(zhí)行元件，額定動作電流5mA，有兩個常開節(jié)點KD1和KD2，KD1為動作節(jié)點，用以接通自動饋電開關(guān)脫扣器線圈的電源，KD2為自保節(jié)點，且比KD1先行閉合，這樣可以提高繼電器的動作可靠性，并能防止間歇性漏電時，燒毀節(jié)點KD1。

R1－平衡電阻，阻值為1千歐，使整流器經(jīng)常有穩(wěn)定的負(fù)荷，保證整流器的輸出電壓的穩(wěn)定。JY82各主要元件作用第八十七頁，共126頁。

kΩ－歐姆表，實際為一只刻著歐姆刻度的直流毫安表，用以直接監(jiān)視電網(wǎng)的對地絕緣水平；

C1－延時電容器，防止在檢漏繼電器投入運行的瞬間，因C2的充電電流引起KD的誤動作。

VC－橋式整流器，提供附加的直流檢測電源。

HL－指示燈，供給歐姆表照明，并兼作檢漏繼電器投入與否的指示燈。

R3－試驗電阻，用以檢查檢漏繼電器工作是否可靠，對660V電網(wǎng)為10kΩ，380V電網(wǎng)為3.5kΩJY82各主要元件的作用第八十八頁，共126頁。各主要元件的作用

SB－試驗按鈕，與試驗電阻和輔助接地極配合，檢查漏電繼電器動作是否可靠。

1PE－局部接地極。

2PE－輔助接地極，供試驗用，安裝點距離檢漏繼電器的局部接地極5m以上。1.JY82型礦用隔爆檢漏繼電器第八十九頁，共126頁。（1）監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣水平

JY82采用附加直流電源檢測式漏電保護。當(dāng)隔離開關(guān)QS合閘后，整個檢漏繼電器即通過三相電抗器1L與總開關(guān)QA連接，開始工作。其直流檢測回路為：VC(+)kΩ表SB2PE大地電網(wǎng)對地總絕緣電阻R電網(wǎng)1L2LKDVC(?)，形成閉合回路。3）工作原理1PE第九十頁，共126頁。3)工作原理此時，通過歐姆表的直流電流I為：

VC－附加直流電源電壓；R－三相電網(wǎng)對地總的絕緣電阻，R=r/3；Σr－除R外，整個直流檢測回路的各元件電阻之和。直流檢測回路中的電流隨R的減小而增大。通過毫安表的讀數(shù)就可反應(yīng)電網(wǎng)對地絕緣電阻值。第九十一頁，共126頁。3）工作原理（2）漏電、觸電保護當(dāng)人觸及電網(wǎng)任一相或電網(wǎng)對地絕緣電阻下降到危險值，檢測電流I通過下面回路：

VC(+)kΩSB2PE大地人體電阻電網(wǎng)1L2LKDVC(-)。形成閉合回路。由于人體電阻Rma為1kΩ，遠(yuǎn)小于R，或者R本身降到了較小值，則檢測電流I將超過5mA，直流繼電器KD動作，KD2先閉合自保，后KD1閉合，接通總開關(guān)QA脫扣器線圈YA的電路，自動饋電開關(guān)跳閘，實現(xiàn)了漏電保護。1PER第九十二頁，共126頁。3）工作原理（3）檢漏繼電器的可靠性試驗煤礦安全規(guī)程規(guī)定：每天應(yīng)對低壓檢漏繼電器的運行情況進行一次試驗，發(fā)現(xiàn)檢漏裝置有故障或網(wǎng)路絕緣降低時，應(yīng)立即停電處理，修復(fù)后方可送電。試驗時，按下試驗按鈕SB，接通試驗回路：VC(+)kΩ1PE2PESBR32FU1L中間相2LKDVC(-)。由于R3小于檢漏繼電器的整定值，直流檢測電流I將大于5mA，檢漏繼電器動作，饋電開關(guān)跳閘，說明設(shè)備工作正常。第九十三頁，共126頁。3）工作原理（4）電網(wǎng)對地電容電流的補償通過調(diào)節(jié)零序電抗器2L的電感量（抽頭），使電感電流與電容電流相抵消，從而降低漏電電流。在試驗調(diào)整時，可用三組容量相等的電容器組成模擬電網(wǎng)，當(dāng)調(diào)整電感抽頭使外加毫安表讀數(shù)為最小時，即認(rèn)為達到最佳補償。補償效果E0：E0=(I1-I2)/I2х100%

I1：無補償I2：最佳補償時電流表讀數(shù)第九十四頁，共126頁。四、井下低壓漏電保護系統(tǒng)方案旁·直·零式選擇性漏電保護系統(tǒng)共設(shè)置了五種保護單元或插件：

1）附加三相接地電容器組(C)，用來消除方向型保護動作死區(qū)，裝設(shè)在總開關(guān)的負(fù)荷側(cè)，其星形點連在接地網(wǎng)。

2）旁路接地式漏電繼電器(PL)一臺，設(shè)置在總開關(guān)處。采用旁路接地，保護系統(tǒng)的安全性能大大提高，使得靠延時的縱向選擇性得以實現(xiàn)。第九十五頁，共126頁。旁·直·零式選擇性漏電保護系統(tǒng)

3）直流檢測式漏電保護器插件(JY)一塊，裝設(shè)于總開關(guān)內(nèi)，主要用來彌補方向型漏電保護的動作死區(qū)（對稱性故障），并作為整個漏電保護的總后備。

4）零序功率方向式漏電保護插件(UI)若干，在除總開關(guān)以外的所有饋電開關(guān)和磁力啟動器中各裝設(shè)一塊，主要完成橫向選擇性漏電保護。

5）直流檢測式漏電閉鎖插件(JB)若干，裝設(shè)地點同方向型插件，也可與方向型插件合一。根據(jù)縱向選擇性的要求，縱向各自的跳閘時間應(yīng)在延時上有一定的差別。第九十六頁，共126頁。第九十七頁，共126頁。第四節(jié)保護接地漏電保護的側(cè)重點是故障發(fā)生后的跳閘時間，一旦發(fā)生漏電或人身觸電，應(yīng)盡快切斷電源，將故障存在的時間減少到最短。（被動保護）井下保護接地的側(cè)重點，在于限制裸露漏電電流和人身觸電電流的大小，最大限度的降低故障的嚴(yán)重程度。（主動保護）兩種保護在井下電網(wǎng)中相輔相成，缺一不可，對井下電網(wǎng)的安全運行有重要作用。第九十八頁，共126頁。一、保護接地及其作用原理保護接地，就是用導(dǎo)體把電氣設(shè)備中所有正常不帶電、當(dāng)絕緣損壞時可能帶電的外露金屬部分（電動機、變壓器、電器、測量儀表的金屬外殼、配電裝置的金屬構(gòu)件、電纜終端盒與金屬外殼等），和埋在地下的接地極連接起來。是預(yù)防人身觸電的一項極其重要的措施。第九十九頁，共126頁。保護接地及其作用原理沒有裝保護接地時的情況。當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞而使一相帶電體碰殼時，若人接觸此外殼，則電流經(jīng)過人體入地，在經(jīng)過其它兩相對地絕緣阻抗回到電源。當(dāng)電網(wǎng)對地絕緣阻抗較低時，則通過人身的電流將遠(yuǎn)超過安全值（見前面的計算）。同時，碰殼處出現(xiàn)的漏電電流還可能引起沼氣煤塵爆炸。第一百頁，共126頁。保護接地及其作用原理有保護接地時的情況。這時，當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞而使一相帶電體碰殼時，若人接觸外殼，電流將通過人體電阻與接地裝置的接地電阻所構(gòu)成的并聯(lián)支路入地，在通過其它兩相對地絕緣阻抗回到電源。由于接地裝置的分流作用，通過人身的電流便大大減少。第一百零一頁，共126頁。保護接地及其作用原理通過人身的電流與通過接地的電流關(guān)系：

Rgr——接地極的接地電阻，一般Rgr<=2Ω；

Igr——流過接地極的電流，A。第一百零二頁，共126頁。保護接地及其作用原理對于中性點絕緣的660V低壓電網(wǎng)，單相接地電流不大于1A。據(jù)公式可得

Ima=2×1000mA/1000=2mA<<30mA可見，保護接地對人身觸電安全是非常重要的。另外，接地電阻Rgr越小，則流經(jīng)人體的電流Ima就越小，電流大部分由接地極入地。第一百零三頁，共126頁。將接地電阻的數(shù)值控制在規(guī)程規(guī)定的范圍以內(nèi)，就可以使通過人身的電流降到反應(yīng)電流以內(nèi)，確保人身安全。由于裝設(shè)了保護接地裝置，碰殼處的漏電電流大部分將經(jīng)接地極入地。即使設(shè)備外殼與大地接觸不良而產(chǎn)生火花，但由于接地裝置的分流作用，使電火花能量大大減小，從而避免引爆瓦斯、煤塵的危險。保護接地及其作用原理第一百零四頁，共126頁。電氣設(shè)備發(fā)生單相碰殼，接地電流經(jīng)接地極入地。距接地極越近，電流越小，反之越大。在電流擴散的方向上選同長的一段，可見距接地極越近，半球面表面積越小，電阻越大，反之越小。離接地極20m以外的地方，近似為零。電流通過電阻時產(chǎn)生壓降，距接地極越近的地方，單位長度上的電壓降越大；反之也就越小。在20m以外的土壤中，幾乎沒有電壓降，因而認(rèn)為該處的電位為零，即通常所說的電氣上的“地”。接地回路中任何一點對“地”的電位差稱為對地電壓。保護接地及其作用原理第一百零五頁，共126頁。接地極附近土壤中的電位分布曲線如圖第一百零六頁，共126頁。接地極的對地電壓與經(jīng)接地極流入地中的接地電流之比稱為接地極的流散電阻；電氣設(shè)備接地部分的對地電壓與接地電流之比稱為接地裝置的接地電阻，它等于接地線的電阻與接地極的流散電阻之和。因為接地線的電阻很小，可略去不計，故一般認(rèn)為接地電阻等于流散電阻。保護接地及其作用原理第一百零七頁，共126頁?？绮诫妷旱母拍睿寒?dāng)接地極有電流流過時，在離接地極20m的圓內(nèi)，地面上具有不同的電位分布。當(dāng)人的兩腳站在這種帶有不同電位的地面時，兩腳間的電位差叫做跨步電壓。在計算時，一般取步距0.8m，即取0.8m間的電位差為跨步電壓。由圖可知，距接地極越近，跨步電壓越大，反之越小。保護接地及其作用原理第一百零八頁，共126頁。二、井下保護接地系統(tǒng)（1）井下各種電氣設(shè)備裝設(shè)了單獨的保護接地裝置，并不能完全消除觸電的危險。第一百零九頁，共126頁。當(dāng)電動機M1發(fā)生單相碰殼（如L3相），則其外殼帶電；如電網(wǎng)沒有絕緣監(jiān)視或絕緣監(jiān)視失靈，這一接地故障將長期存在。此時假設(shè)電動機M2的另一相（如L1相）絕緣擊穿碰殼，這時電網(wǎng)就發(fā)生了兩相對地短路，短路電流如圖所示。第一百一十頁，共126頁。如果這一短路電流不足以使過流保護裝置動作，這一故障將長期存在下去，這時電氣設(shè)備外殼將帶有危險的電壓。

兩電動機外殼對地電壓的大小，與兩電動機的接地電阻成正比。若電動機M1和M2的接地電阻大小相等，則兩電動機外殼對地電壓相等，為電網(wǎng)電壓的一半，即380V電網(wǎng)對地電壓為190V；660V電網(wǎng)對地電壓為330V。這時如果人觸及該電動機外殼時，是非常危險的。二、井下保護接地系統(tǒng)（2）第一百一十一頁，共126頁。解決方案：通常利用供電的高、低壓鎧裝電纜的金屬外皮（鉛包和金屬鎧裝層）和橡套（塑料）電纜的接地芯線或屏蔽護套，把分布在井底車場、運輸大巷、采區(qū)變電所以及工作面配電點的電氣設(shè)備（36V以上）的金屬外殼在電氣上連接起來，這樣就使各處埋設(shè)的接地極（或稱局部接地極）也并連起來，形成一個井下保護接地系統(tǒng)（或稱總接地網(wǎng)）。這樣做既降低接地電阻，也可防止不同電氣設(shè)備的不同相同時碰殼（接地）所帶來的危險。二、井下保護接地系統(tǒng)（3）第一百一十二頁，共126頁。如圖所示。因為接地網(wǎng)電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接地極電阻，這時兩相短路電流主要通過接地網(wǎng)流通，因而提高了兩相短路電流的數(shù)值，保證過流保護裝置可靠動作。

第一百一十三頁，共126頁。井下保護接地系統(tǒng)

井下保護接地系統(tǒng)有主接地極、局部接地極、接地母線、輔助接地母線、接地導(dǎo)線和連接導(dǎo)線組成。設(shè)置在井底主、副水倉或集水井內(nèi)的接地極稱為主接地極。主接地極要用面積不小于0.75m2，厚度不小于5mm的鋼板做成。如礦井水為酸性時，應(yīng)視其腐蝕性情況適當(dāng)加大其厚度，或鍍上耐酸金屬，或采用其它耐腐蝕鋼板。一般在主、副水倉內(nèi)各設(shè)一個主接地極，以保證一個水倉清理或檢修接地極時，另一個起保護作用。有幾個水平的礦井，每個礦井的總接地網(wǎng)都要與主接地極連接。礦井內(nèi)分區(qū)從井上獨立供電者（包括鉆眼供電）,可以單獨在井下或井上設(shè)置分區(qū)的主接地極。第一百一十四頁，共126頁。為加強接地系統(tǒng)的可靠性，在裝有電氣設(shè)備的地點獨立埋設(shè)的接地極成為局部接地極。需要裝設(shè)局部接