礦山供電安全講座(新)

礦山供電安全講座(新)第一頁，共四十七頁，2022年，8月28日一、煤礦供電系統(tǒng)簡介二、礦用電氣設(shè)備三、漏電與觸電四、井下變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地分析

五、漏電保護(hù)裝置六、接地與接零保護(hù)學(xué)習(xí)提綱第二頁，共四十七頁，2022年，8月28日一、煤礦供電系統(tǒng)簡介（一）對煤礦供電系統(tǒng)的要求:

可靠性：保證不間斷供電；安全性：人、設(shè)備以及電引起的瓦斯煤塵爆炸等事故；

優(yōu)質(zhì)性：電壓(±5%)、頻率穩(wěn)定(±0.5%)、諧波含量（5%以下）；

經(jīng)濟(jì)性：在保證前三項(xiàng)的前提下力求低成本。（二）電力負(fù)荷及對供電的要求：

1、什么是電力負(fù)荷？

電力負(fù)荷是指設(shè)備或線路中正常運(yùn)行時消耗的功率與損耗的功率之和。是供電系統(tǒng)規(guī)化、設(shè)計(jì)、設(shè)備選型以及發(fā)電、輸電、變電布局的主要依據(jù)。第三頁，共四十七頁，2022年，8月28日

2、電力負(fù)荷的分級根據(jù)對供電可靠性要求的不同，也就是根據(jù)停電造成的損失或影響程度，礦山將電力負(fù)荷可分成以下三級：

一級負(fù)荷：當(dāng)中斷供電后，將造成人身傷亡者，或在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，為一級負(fù)荷。

二級負(fù)荷：當(dāng)中斷供電后，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，為二級負(fù)荷。

三級負(fù)荷：除一、二級負(fù)荷外，均為三級負(fù)荷。

3、對電力負(fù)荷的供電要求

一級負(fù)荷：雙電源雙回路二級負(fù)荷：雙回路或?qū)Ｓ镁€

三級負(fù)荷：無要求。第四頁，共四十七頁，2022年，8月28日

（三）煤礦供電系統(tǒng)的結(jié)線方式

1、供電系統(tǒng)的結(jié)線方式:

放射式:(單源單放、單源雙回、雙源雙回)

干線式:(直聯(lián)、貫穿)

環(huán)狀式:

2、變電所常用的結(jié)線方式:

母線式:(單母不分段、單母分段、雙母)

橋式:(內(nèi)橋、外僑、全橋)

線路-變壓器組式:

（四）煤礦典型供電系統(tǒng)分析(深井為例）

A、典型煤礦地面供電系統(tǒng)（圖）

B、典型煤礦井下供電系統(tǒng)（圖）第五頁，共四十七頁，2022年，8月28日第六頁，共四十七頁，2022年，8月28日第七頁，共四十七頁，2022年，8月28日第八頁，共四十七頁，2022年，8月28日第九頁，共四十七頁，2022年，8月28日內(nèi)橋外橋全橋第十頁，共四十七頁，2022年，8月28日第十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日6kV第十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日6kV第十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日（五）對電源與供電系統(tǒng)的規(guī)定:（煤礦安全規(guī)程）①雙回路供電，不得共桿架設(shè)，不準(zhǔn)裝負(fù)荷定量器。②兩路電源線若一用一備則必須帶電備用。③井下供電嚴(yán)禁中性點(diǎn)接地。④高壓電網(wǎng)單相接地電流應(yīng)＜20A（國外＜10A）。

⑤高壓下井電纜嚴(yán)禁裝設(shè)自動重合閘。

⑥井上下必須裝設(shè)防雷電裝置。

⑦電氣操作實(shí)行工作票制度,包括工作票的內(nèi)容、簽發(fā)與執(zhí)行.

⑧高壓停、送電制度,要遵守：停電→驗(yàn)電→放電→裝設(shè)接地線→設(shè)置遮欄警示等程序，嚴(yán)禁帶電作業(yè)。第十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日

任何供電系統(tǒng)都除技術(shù)和功能上滿足要求外，還要確保其使用和運(yùn)行的安全。所有后面學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是井下電氣上的防爆原理和三大保護(hù)(漏電保護(hù)、保護(hù)接地、過流保護(hù))。二、礦用電氣設(shè)備:(一)礦用電氣設(shè)備的要求:1、井下巷道硐室和采掘工作面的空間狹窄。要求電氣設(shè)備體積小、重量輕。

2、由于頂板壓力及放炮的影響，電氣設(shè)備及電纜易受損傷，要求電氣設(shè)備有堅(jiān)固的外殼、內(nèi)部元件有較強(qiáng)的抗震能力。第十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日

3、井下空氣潮濕，有滴水，電氣設(shè)備易受潮，要求電氣設(shè)備防潮性能和絕緣水平要高。

4、井下有瓦斯、煤塵，在一定條件下可以點(diǎn)燃和爆炸，要求電氣設(shè)備具有防爆性能。

5、井下電氣設(shè)備啟動頻繁，負(fù)荷變化較大，容易過載。要求電氣設(shè)備有較強(qiáng)的過負(fù)荷能力和起動力矩。

(二)電氣設(shè)備的防爆原理:1、隔爆性和耐爆性：

隔爆性：外殼內(nèi)爆炸后，高溫和火焰通過接合面噴出時，受到足夠的冷卻（防爆面）。

耐爆性：外殼內(nèi)爆炸后，外殼不至于破壞（外殼的機(jī)械強(qiáng)度）。

2、隔爆面的三要素：間隙、寬度、粗糙度

(見下圖)第十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日第十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日(三)常見礦用防爆電氣設(shè)備類型:

防爆電氣設(shè)備（Ex—防爆總標(biāo)志）

設(shè)備類型

標(biāo)志

設(shè)備類型

標(biāo)志隔爆型dⅠ無火花型nⅠ本質(zhì)安全型iⅠ澆封型mⅠ增安型eⅠ氣密型hⅠ正壓型pⅠ防爆特殊型sⅠ充油型oⅠ充砂型qⅠ另外：a、b、c為保護(hù)等級，b適合煤礦用。第十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日增安型：采用適當(dāng)措施，工作時不產(chǎn)生電弧、火花、高溫的部件，ExeⅠ隔爆型：外殼具有耐爆性和隔爆性能，ExdⅠ

充油型：將可能產(chǎn)生火花、電弧、高溫的部件浸在油中，ExoⅠ本質(zhì)安全型：工作時所產(chǎn)生的電火花和熱均不能點(diǎn)燃瓦斯和煤塵，ExibⅠ正壓型：利用新鮮空氣、惰性氣體，在外殼內(nèi)保持一定的正壓，ExpⅠ特殊型：除以上外，均屬這一種（國家確認(rèn)）ExsⅠ第十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日

(四)防爆電氣設(shè)備的選擇與管理:

1、類型選擇:

戶用、戶外型；普通型、礦用一般型、隔爆型；總開關(guān)、分開關(guān)等。

2、管理制度:

執(zhí)行驗(yàn)證采購制度，要求“兩證一標(biāo)齊全”，

安全標(biāo)志準(zhǔn)用證（MA），生產(chǎn)許可證，產(chǎn)品合格證。

3、按技術(shù)參數(shù)選擇:①額定電壓應(yīng)等于接入電網(wǎng)的額定電壓；②額定電流應(yīng)大于其長時最大工作電流；③按最大三相短路電流校驗(yàn)其動、熱穩(wěn)定。

第二十頁，共四十七頁，2022年，8月28日三、漏電與觸電

（一）漏電：

1、什么是漏電：廣義上講，漏電是一種電網(wǎng)對地發(fā)生電能泄漏的現(xiàn)象，特征是電網(wǎng)對大地的絕緣阻抗降低，流入大地的電流增大，該現(xiàn)象稱為漏電。(該電流為漏電電流)

2、分類：

集中性漏電:（某一處或某一點(diǎn)）機(jī)械、某點(diǎn)老化、處界；

分散性漏電：（老化）（整條線路或整個電網(wǎng)）；

3、漏電電流回路：如圖3所示。中性點(diǎn)、電網(wǎng)分布參數(shù)、漏電回路。第二十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日圖3變壓器IRC第二十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日（二）觸電：

1、什么是觸電：人身接觸帶電體或接近高壓帶電體時，使人身成為電流通路的一部分，叫做觸電。觸電是前面講過的漏電的一種特殊情況，只是過渡電阻變成了人身電阻。觸電對人體組織的破壞大體可分為兩種：電擊和電傷。

電擊：是指觸電后電流通過人體，使人體主要器官（如心臟）受到損傷，有生命危險，這是最危險的觸電。

電傷：是指電弧或強(qiáng)電流瞬時通過人體某一局部，造成人體外表器官的破壞（燒傷），一般不至于有生命危險。第二十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日

2、影響觸電危害程度的有關(guān)因素：

①通過人身的電流大小：根據(jù)實(shí)驗(yàn)得，交流在15－20mA以下，直流在50mA以下，一般對人體傷害較輕，如果長期通過工頻交流30－50mA就有生命危險，超過50mA對人的生命是絕對有危險的。

②觸電時間：根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定的數(shù)據(jù)，觸電時間在0.2s以下和0.2s以上，電流對人體的危害程度是有較大差別的。如0.2s以下，400mA能使心臟損傷，0.2s以上，25mA能使心臟損傷。第二十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日

③電流性質(zhì)：直流和交流對人體的危害程度是不同的，而以50－100Hz的交流電流對人體的危害最為嚴(yán)重。

④電流路徑：主要取決于心臟受損的程度，電流從手到腳特別是通過心臟對人最為危險。

⑤體重和健康狀況：健康和有病不同，情緒好和不好不同，胖和搜。

⑥人身電阻：主要是人體表面皮膚層和體內(nèi)的電阻，它隨人的皮膚狀況（損傷、潮濕）、觸電時間、觸電電壓高低等因素而變動，當(dāng)皮膚完整干燥時，人身電阻可達(dá)10－100千歐觸電時相對安全；當(dāng)皮膚潮濕或有損傷，人身電阻降低到1000歐左右，觸電時相對危險（以后人身電阻取最小值1000歐）。

⑦觸電電壓：作用于人身的電壓越高，則通過人體的電流越大，也就越危險。第二十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日

3、安全電流、安全電壓及安全值：

①安全電流：也就是人體觸電后不會使人致死、致傷的最大電流，稱為安全電流。根據(jù)上述的因素分析，觸電危險性取決于通過人體的電流與作用時間的乘積。通過對動物的實(shí)驗(yàn)，我國提出發(fā)生心室顫動的電流50mA與時間乘積的安全值為50mA·S，取1.67倍安全系數(shù)，規(guī)定為30mA、美國為10mA、英國為50mA等。

②安全電壓：安全電流和人身電阻的乘積，稱為安全電壓。經(jīng)常接觸的電氣設(shè)備，在沒有高度危險的條件下，采用65v電壓，有高度危險的條件，采用36V，在特別危險的條件下，采用12v。

③安全值：安全電流與觸電時間的乘積，稱安全值。我國為30mA·S。第二十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日

4、井下預(yù)防觸電主要辦法：由于礦井的情況特殊，觸電的可能性較大。因此，必須采取有效措施，防止觸電事故發(fā)生。我國從實(shí)踐中總結(jié)出來預(yù)防觸電的方法主要有以下三點(diǎn)：

①變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地（后面分析）

②井下電網(wǎng)采用漏電保護(hù)裝置（后面分析）

③井下電氣設(shè)備采用保護(hù)接地（后面分析）第二十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日四、井下變壓器中性點(diǎn)禁止直接接地分析:

（一）中性點(diǎn)接地方式分類及要求:

前面在介紹漏電和觸電時，常提到中性點(diǎn)接地或不接地的問題，因此，這里對中性點(diǎn)問題進(jìn)行分析。

1、分類：一般分為以下四類：

①不接地方式：又稱中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)

②直接接地方式：中性點(diǎn)直接與接地裝置連接

③消弧線圈接地方式：中性點(diǎn)經(jīng)電抗線圈與接地裝置連接。后兩種是為了減小接地點(diǎn)的電流，使電弧的能量減弱。第二十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日

2、要求：在供電系統(tǒng)中，什么情況（條件）下采用何種接地方式呢？我國有以下要求：

*3－63kv系統(tǒng)，采用中性點(diǎn)不接地方式；*110kv及以上和220∕380v的低壓系統(tǒng)，采用中性點(diǎn)直接接地方式；*3-10KV電網(wǎng)當(dāng)接地電容電流大于30A或20KV以上電網(wǎng)當(dāng)接地電容電流大于10A時，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。第二十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日(二)中性點(diǎn)接地方式分析:1、中性點(diǎn)接地系統(tǒng)：如圖4所示，這時人體承受電網(wǎng)相電壓，通過人體的電流可根據(jù)歐姆定律求出：

當(dāng)取Rma=1000?，線電壓為660V時，通過人體的電流為：

可見，線電壓是660v供電系統(tǒng)，當(dāng)中性點(diǎn)接地時，通過人體的電流都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過30mA，所以是絕對危險的。第三十頁，共四十七頁，2022年，8月28日圖4變壓器IRC第三十一頁，共四十七頁，2022年，8月28日2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)：如圖所示，變壓器IRC第三十二頁，共四十七頁，2022年，8月28日根據(jù)基爾霍夫第一定律得：a、當(dāng)電容忽略時，Rma=1000?，r=35000?，Ux=660V，可見是安全的。第三十三頁，共四十七頁，2022年，8月28日

b、當(dāng)電容不忽略時，Rma=1000?，r=35000?，Ux=660V，C=0.5μf

可見當(dāng)電容不忽略時，同樣不安全，但比中性點(diǎn)接地系統(tǒng)通過人體的電流要小的多，故相對安全。第三十四頁，共四十七頁，2022年，8月28日3、結(jié)論：①中性點(diǎn)絕緣比中點(diǎn)接地的人身觸電電流要小得多，比較安全。②入地電流很小，從而使引燃瓦斯、煤塵的可能性大大減少。③不影響線電壓（可運(yùn)行2個小時）。以上三大優(yōu)點(diǎn)就是井下變壓器禁止中性點(diǎn)直接接地的原因。然而，也存在一些缺點(diǎn)：A、當(dāng)電網(wǎng)一相接地時，往往不易發(fā)覺，易燒電動機(jī)（并不影響三相設(shè)備的短時運(yùn)行）；B、如果沒有漏電指示，一相接地可能長期存在，再此情況下，如人站在地上又觸及另一相帶電導(dǎo)體，人身跨接電網(wǎng)線電壓，這時通過人身的觸電電流較中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)還要大0.73倍(660mA)，這是非常危險的。C、其他兩相電壓將升高√3倍，容易使絕緣差的地方被擊穿。為克服以上缺點(diǎn)，井下電網(wǎng)必須裝設(shè)漏電保護(hù)裝置。第三十五頁，共四十七頁，2022年，8月28日五、漏電保護(hù)裝置:（一）對漏電保護(hù)裝置的要求：

1、保護(hù)全面：是指保護(hù)范圍應(yīng)覆蓋整個供電單元，沒有死角，什么類型的漏電，保護(hù)都應(yīng)動作。另外，有條件的話，無論電氣設(shè)備處在什么狀態(tài)，都應(yīng)起到保護(hù)作用（漏電閉鎖）。

2、安全性：從人員觸電的角度考慮，要滿足30mA·S的要求，動作要速度快（不光跳閘，還要能減小人身觸電電流的作用時間）。

3、可靠性：一是自身的可靠性（元件質(zhì)量、制造工藝），二是保護(hù)性能的可靠性（該動就動、不該動就不動），不能誤動和拒動。

4、靈敏性：是指保護(hù)裝置對故障的反應(yīng)能力，要求最輕的漏電，保護(hù)也能可靠動作（使用整定值的調(diào)節(jié)，不受電網(wǎng)電壓波動的影響）。

5、選擇性：要求只切除故障線路而不切除非故障線路，目的是為了停電范圍盡可能減小。第三十六頁，共四十七頁，2022年，8月28日（二）漏電保護(hù)原理:

漏電保護(hù)有很多方法來實(shí)現(xiàn)。目前用的最多的有以下三種：附加直流電源檢測方式、三相半波整流式、零序參數(shù)式等。

1、附加直流電源檢測方式：如圖6所示。電網(wǎng)如果發(fā)生漏電，就意味著電網(wǎng)對地絕緣電阻的下降。怎樣檢測這個電阻呢？可以設(shè)想在三相電網(wǎng)中加上一個獨(dú)立的直流電源，作用于電網(wǎng)三相和大地之間，這樣在電網(wǎng)的絕緣電阻上將有一直流電流流過，該電流的大小變化直接反映了電網(wǎng)對地絕緣電阻的變化，有效地檢測和利用這一電流，就構(gòu)成附加電源直流檢測式地漏電保護(hù)。第三十七頁，共四十七頁，2022年，8月28日

特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：a、保護(hù)全面；b、觸電電流??；

c、整定簡單；d、可靠性高。缺點(diǎn)：a、無選擇性；b、屬靜態(tài)補(bǔ)償；

c、動作時間長＞50ms；d、無漏電閉鎖。變壓器RCZJΩ第三十八頁，共四十七頁，2022年，8月28日2、三相半波整流式：特點(diǎn)：無直流附加電源。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綜合保護(hù)中和漏電閉鎖用。變壓器RCZJ第三十九頁，共四十七頁，2022年，8月28日

3、選擇性漏電保護(hù)裝置（零序參數(shù)式）：

特點(diǎn)：動作時間短，具有橫向選擇功能；而縱向選擇是靠時間來實(shí)現(xiàn)。

變壓器RCU。I。比較電路第四十頁，共四十七頁，2022年，8月28日

六、接地與接零:

前面我們分析可知，電網(wǎng)對地如果有分布電容存在，人體觸電的觸電電流遠(yuǎn)大于30mA（154mA）,而電容補(bǔ)償也是有限的，為了人身的安全，采用保護(hù)接地可進(jìn)一步減小人體觸電電流，將其限制在安全值以內(nèi)。

(一)分類:

在供電系統(tǒng)中，各種電氣設(shè)備的接地按照其作用的不同可以分為：工作接地、保護(hù)接地、保護(hù)接零三大類。工作接地是指變壓器或互感器等根據(jù)工作的需要而采用的繞組或中性點(diǎn)接地；保護(hù)接地是指三相三線制的電網(wǎng)，將設(shè)備正常時不帶電的金屬外殼與接地裝置相連接。保護(hù)接零是指三相四線制電網(wǎng)，將設(shè)備外殼好與零線相連接。它們是防止人身觸電