礦井安全供電及用電課件

第二章礦井安全供電及用電技術人身觸電及其預防措施井下供電系統(tǒng)中性點不接地分析井下保護接地井下電網(wǎng)漏電保護第一節(jié)觸電的危險性及預防措施

觸電事故人身觸及帶電體或接近高壓帶電體時，將會有電流通過人體觸電對人體組織的破壞性很復雜電擊：觸電后電流通過人體，使人體內部器官受到損傷和破壞，多數(shù)情況下會致人死亡，是最危險的電傷：強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，嚴重時可能使人致殘，但不會有生命危險觸電對人體的危害程度是由多種因素決定的電流強度、電流的類型及頻率、電流通過人體路徑觸電持續(xù)時間、電壓的高低、人的體質狀態(tài)等跨步電壓觸電兩相觸電單相觸電電流50Hz交流直流0.6～1.5始有感覺，手指有麻刺感無感覺2～3手指有強烈麻刺感，顫抖無感覺5～7手部痙攣感覺癢、刺痛、灼熱8～10手難以擺脫帶電體，手指到手腕有劇痛熱感增加20～25手迅速麻痹，不能擺脫帶電體，劇痛，呼吸困難熱感覺增強較大，手部肌肉不強烈收縮50～80呼吸麻痹心室開始震顫有強烈熱感覺，手部肌肉收縮，痙攣，呼吸困難90～100呼吸麻痹，持續(xù)3s以上則心臟麻痹，心室顫動呼吸麻痹100～300時間0.1s以上則呼吸心臟麻痹，肌體受電流熱破壞通過人體的電流及其對人體組織的危害人體電阻流經(jīng)人體電流值的大小與人體電阻有密切關系人體電阻主要是人體表面皮膚角質層的電阻，數(shù)值變動很大與人的皮膚有無損傷以及潮濕等程度有關范圍：800～1500Ω規(guī)定：1000Ω我國規(guī)定：通過人體的最大安全電流為30mA允許安秒值（即電流與時間的乘積）為30mA·s30mA電流作用于人體1s及以內，對人體無傷害作用觸電電流與觸電電壓的關系觸電的預防措施

防止人身觸及或接近帶電導體裸露導體必須有高度和距離閉鎖裝置帶電部件全部封閉在外殼內采取相應的技術措施，防止人身觸電變壓器中性點不接地漏電保護和漏電閉鎖裝置設置保護接地對易造成觸電危險的系統(tǒng)，除應加強絕緣外，盡量采用較低電壓嚴格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》中的有關規(guī)定和安全作業(yè)制度井下供電的變壓器中性點禁止接地分析

中性點直接接地1.人觸及一相帶電導體時變壓器中性點接地的供電系統(tǒng)無論是380V供電系統(tǒng)還是660V供電系統(tǒng)，當變壓器中性點接地，人觸及帶電導體一相時，通過人體的電流都遠遠超過30mA，所以是絕對危險的！2．電網(wǎng)一相接地在變壓器中住點接地的供電系統(tǒng)中，電網(wǎng)一相接地即為單相短路，短路點將產(chǎn)生一個大電弧，足以引起瓦斯、煤塵爆炸。變壓器中性點絕緣的供電系統(tǒng)單相漏電電流回路示意圖。變壓器中性點絕緣的供電系統(tǒng)若人體觸及一相帶電導體時，則通過人身的電流的途徑是從電網(wǎng)一相經(jīng)過人身入地，再經(jīng)過其他兩相線路對地絕緣分布電阻r和對地分布電容C回到其它兩相。1．忽略電網(wǎng)對地電容1．忽略電網(wǎng)對地電容1）在正常狀態(tài)下：電源電壓是對稱的，同時，各相對地的絕緣電阻值也是相等的，即：ra=rb=rc=r。絕緣電阻ra、rb、rc相當于一個假想的星形負載，在上述條件下，這個假想負載是對稱的，其中性點為地。在未發(fā)生人身觸電或單相接地時，每相絕緣電阻中流過的電流也是對稱的，即1．忽略電網(wǎng)對地電容可見，這時各相對地電壓與電源相電壓相等，也是對稱的。因而，假想負載的中性點與變壓器中性點之間沒有電位差。也就是說，變壓器中性點對地電壓為零，即：1．忽略電網(wǎng)對地電容2）當人觸及一相時觸及a相導體時，便有電流通過人身。該電流是經(jīng)過其它兩相的絕緣電阻rb和rc形成通路；而a相的絕緣電阻ra與人身電阻Rr并聯(lián)，結果使a相對地電阻變?yōu)椋哼@就破壞了上述假想負載的對稱性，于是電網(wǎng)對地電壓和電流將發(fā)生新的變化，假想的中性點與變壓器中性點間便出現(xiàn)了電位差。1．忽略電網(wǎng)對地電容假想負載中性點由“0”移到“0’”點，即為。各相對地（即0’點）的電壓便不再對稱了。但電源線電壓仍保持對稱，故對負載運行并無影響。1．忽略電網(wǎng)對地電容各相絕緣電阻中流過的電流人身觸電電流值1．忽略電網(wǎng)對地電容根據(jù)基爾霍夫第一定律

當r=ra=rb=rc時1．忽略電網(wǎng)對地電容人身觸電電流

取絕對值1．忽略電網(wǎng)對地電容例：在井下660V低壓電網(wǎng)中，若每相對地絕緣為35000，通過人身的電流是多少？設人身電阻Rr＝1000。在忽略電容的情況下，當絕緣電阻值等于或大于35kΩ時，就能夠防止人身觸電；反之，若低于35kΩ，則可能發(fā)生危險。由此可見，提高電網(wǎng)對地的絕緣電阻，便能保證人身安全。1．忽略電網(wǎng)對地電容人身觸電電流值的大小與電源的相電壓成正比，電壓越高，人身觸電電流值也就越大。如果電源電壓升高了，而人身觸電電流值仍要求不超過30mA，那么，就只好提高電網(wǎng)對地的絕緣電阻值。對于1140V電壓，絕緣電阻值就必須大于或等于？63kΩ；對于380V電壓，絕緣電阻值卻只要大于或等于？19kΩ。2．考慮電網(wǎng)對地電容下圖為中性點絕緣的井下低壓供電單元原理圖。T為動力變壓器，Rma為人體電阻，r=r1=r2=r3為各相對地絕緣電阻，r>>Rma，C=C1=C2=C3為各相對地電容，C約為0～1uF。T利用戴維南等效定理求人身觸電電流。求M、N之間的開路電壓M、N間開路，相當于電網(wǎng)沒有發(fā)生單相漏電故障，因此三相電網(wǎng)仍然對稱，變壓器二次繞組中性點N’的電位為零，則

2．考慮電網(wǎng)對地電容輸入阻抗即不看外部電路，且內電路中的電壓源按短接，電流源按開路考慮時，從M、N兩點測得的阻抗。此時相當于L1、L2、L3及N’各點短接，三相對地電阻合對地電容為并聯(lián)關系。有ri=r/3Ci=3C總的輸入阻抗Zin為ri與Ci的并聯(lián)，為：2.求M、N間的輸入阻抗Zin對人身觸電情況，外電路的阻抗即為人身電阻。故有：Zex=Zma。則電網(wǎng)發(fā)生人身單相觸電等效電路如右圖：3.外電路阻抗Zex根據(jù)電路原理，人身觸電電流為人身觸電電流將X3C=1/3ωC帶入得：人身觸電電流取有效值，得：其中ω=2πf=2×3.14×50=314人身觸電電流例：設電網(wǎng)每相對地電容C＝0.5uF，每相對地電阻為r=35kΩ,電網(wǎng)電壓V＝660V，求人身單相觸電電流。人體電阻取1kΩ。解：根據(jù)公式有：由于電網(wǎng)對地電容的影響，使通過人身的觸電電流有較大的增加。2．考慮電網(wǎng)對地電容通過上面的分析可以看出，變壓器中性點絕緣的供電系統(tǒng)比中性點接地的供電系統(tǒng)，在人觸及一相帶電導體時，通過人身的電流要小得多。在中性點絕緣的供電系統(tǒng)中，當發(fā)生一相接地時，入地電流也很小，從而使引燃瓦斯、煤塵的可能性大大減少。這些就是井下變壓器禁止中性點接地的原因。（入地電流？）單相接地不破壞電源電壓的對稱性，并不立即對設備造成損壞，不會造成斷路器掉閘，按規(guī)程允許運行兩小時。變壓器中性點絕緣的供電系統(tǒng)變壓器中性點絕緣的供電系統(tǒng)也存在一些缺點，當電網(wǎng)一相接地時，往往不易發(fā)覺，如果沒有漏電指示，一相接地可能長期存在。如人站在地上又觸及另一相帶電導體，則人身跨接于電網(wǎng)線電壓。這時通過人身的觸電電流較之變壓器中性點接地的供電系統(tǒng)還要大0.73倍，這是非常危險的。即使對中性點絕緣的低壓供電系統(tǒng)，人身單相觸電電流也是非常危險的。那么，通過提高電網(wǎng)對地絕緣水平，是否就可以降低人身觸電電流呢？令則有：結論：單純通過提高對地絕緣水平，不一定能降低人身觸電電流，有時可能相反。如果通過改變電網(wǎng)對地電容，對人身觸電電流有何影響？令公式中C=0，則有：結論：通過減小電網(wǎng)對地電容，即減小電網(wǎng)容性電流，對降低人身觸電電流是有效的辦法。對地分布電容為0.5uF時，對地絕緣電阻從30k到100k時人身接地電流變化情況對地絕緣電阻為35k時，對地分布電容由0uF到1uF時人身觸電電流變化情況。人身觸電電流值隨絕緣電阻和電容的變化規(guī)律中性點接地方式的再討論為了彌補中性點絕緣供電系統(tǒng)中存在的問題，井下電網(wǎng)必須裝設漏電保護裝置井下供電系統(tǒng)中，中性點的工作方式中性點直接接地中性點經(jīng)低阻抗接地中性點經(jīng)高阻抗接地（英國）中性點不接地（我國、蘇聯(lián)、德國）井下采用中性點不接地方式不一定是最好的或唯一的不同接地方式的分析比較從人身觸電危險的角度看中性點絕緣可以通過提高電網(wǎng)對地絕緣電阻和減少電容的方法來降低人身觸電電流值。中性點直接接地觸電電流很大，遠遠超過了安全極限值，比較危險。

在中性點絕緣的供電系統(tǒng)中，必須裝設漏電保護裝置。不同接地方式的分析比較從瓦斯、煤塵爆炸危險的角度看中性點絕緣單相接地電流值小，此時電火花能量較小，從點燃瓦斯、煤塵的角度看，更安全。如果漏電保護裝置再和屏蔽電纜配合使用，進一步降低危險程度。中性點直接接地電網(wǎng)的一相接地，能形成單相短路。單相短路電流將產(chǎn)生較大的電?。嚎赡芤咚?、煤塵；電弧的高溫可能使絕緣進一步損壞，形成相間短路，甚至電氣火災。不同接地方式的分析比較從電網(wǎng)運行的角度看中性點絕緣單相接地不破壞電源電壓的對稱性，并不立即對設備造成損壞，不會造成斷路器掉閘，按規(guī)程允許運行兩小時。如果電網(wǎng)中沒有裝設漏電保護裝置，這種故障是不容易被發(fā)現(xiàn)的。極易發(fā)展成為其他事故。中性點直接接地由于變壓器的中性點接地，電位與大地相等，電網(wǎng)每相對地的電壓固定，不會出現(xiàn)上述電壓升高現(xiàn)象，絕緣材料也就不會承受比相電壓高出很多的電壓。不同接地方式的分析比較從繼電保護的角度看中性點絕緣單相接地電流值很小，不可能使過流保護裝置動作。因而需另外采用一套復雜得多的保護裝置，即漏電保護裝置，才能反映漏電或接地故障。中性點直接接地一相導體碰地，會造成很大的單相短路電流，足以使熔斷器的熔體熔斷，或使過電流保護裝置動作，讓開關跳閘。不同接地方式的分析比較從雜散電流的角度看中性點絕緣入地電流小。中性點直接接地發(fā)生單相接地故障時，有大量的電流入地，形成雜散電流。此雜散電流若流過電氣雷管，可能使其提前引爆，威脅工人生命安全。雜散電流還可造成其它更為嚴重的事故。第二節(jié)井下保護接地漏電保護的側重點是故障發(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。保護接零主要用于地面低壓三相四線制中性點直接接地的供電系統(tǒng)中，對防止人身觸電有重要作用。

一、保護接地及其作用原理保護接地，就是用導體把電氣設備中所有正常不帶電、當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。是預防人身觸電的一項極其重要的措施。保護接地及其作用原理沒有裝保護接地時的情況。當電氣設備內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。當電網(wǎng)對地絕緣阻抗較低時，則通過人身的電流將遠超過安全值（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。保護接地及其作用原理有保護接地時的情況。這時，當電氣設備內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。

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有如下關系：

Rd—接地極的接地電阻，對于井下，Rd<=2Ω；Ih—流過人身的電流，A。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?？傻?/p>

Ih=2×1000/1000=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Rd越小，則流經(jīng)人體的電流Ih就越小，電流大部分由接地極入地。將接地電阻的數(shù)值控制在規(guī)程規(guī)定的范圍以內，就可以使通過人身的電流降到反應電流以內，確保人身安全。由于裝設了保護接地裝置，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電氣設備發(fā)生單相碰殼，接地電流經(jīng)接地極入地后，向四周流散，形成地中電流。距接地極越近，電流通過土壤的導電面積越小，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，電阻較大；越遠的地方，電阻越小。離接地極20m以外的地方，土壤電阻很小，近似認為零。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接地極附近土壤中的電位分布曲線如圖

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，故一般認為接地電阻等于流散電阻。在接地電流范圍內，人站在地上，身體某一部分碰到帶電的導體或金屬外殼時，人體接觸部分與站立點的電位差稱為接觸電壓。由于接地極與帶電外殼之間的電氣距離為零，故可認為接觸電壓為接地極電位與站立點電位之差。保護接地及其作用原理跨步電壓的概念：當接地極有電流流過時，在離接地極20m的圓內，地面上具有不同的電位分布。當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。從接觸電壓的角度看，保護接地的作用原理也可以這樣解釋：由于接地極的電阻很小，漏電電流在接地電阻上產(chǎn)生的電壓降亦很小，使得漏電設備外殼的對地電壓大大降低，從而降低了接觸電壓，保證了觸電人員的安全。保護接地及其作用原理二、井下保護接地系統(tǒng)井下各種電氣設備裝設了單獨的保護接地裝置，并不能完全消除觸電的危險。如圖所示的系統(tǒng)中，電動機M1和M2均裝設了單獨的保護接地裝置。

當電動機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。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)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)如圖所示。因為接地網(wǎng)電阻遠遠小于接地極電阻，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。

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、接地導線和連接導線組成。設置在井底主、副水倉或集水井內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，應視其腐蝕性情況適當加大其厚度，或鍍上耐酸金屬，或采用其它耐腐蝕鋼板。一般在主、副水倉內各設一個主接地極，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，每個水平的總接地網(wǎng)都要與主接地極連接。礦井內分區(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置分區(qū)的主接地極。

為加強接地系統(tǒng)的可靠性，在裝有電氣設備的地點獨立埋設的接地極成為局部接地極。需要裝設局部接地極的地點有：每個裝有固定電氣設備的峒室和單獨的高壓配電裝置；采區(qū)變電所（包括移動變電所）和至少有3臺開關的低壓配電點；連接動力鎧裝電纜內的每個接線盒；采煤工作面的機巷、回風巷以及由變電所單獨供電的掘進工作面，至少要分別設置一個局部接地極。井下保護接地系統(tǒng)局部接地極可用面積不小于0.6m2，厚度不小于3mm的鋼板；如礦井水為酸性時，應采取與主接地極相同的措施。局部接地極應放在巷道的水溝中。無水溝的地方埋設局部接地極時，可以用直徑不小于35mm，長度不小于1.5m的鍍鋅鋼管，鉆直徑不小于5mm的透孔20個以上，鋼管必須埋設于潮濕的地方。井下保護接地系統(tǒng)連接井底主、副水倉內主接地極的母線成為接地母線。井下各機電峒室、配電點、采區(qū)變電所內與局部接地極、電氣設備外殼、電纜的接地部分連接的母線稱為輔助接地母線。接地母線及變電所輔助接地母線應采用截面不小于100mm2的鍍鋅扁鋼（或鍍鋅鋼絞線）或截面不小于50mm2的裸銅線。采區(qū)配電點及其他機電峒室的輔助接地母線應采用截面積不小于50mm2的鍍鋅扁鋼（或鍍鋅鋼絞線），或截面積不小于25mm2的裸銅線。井下保護接地系統(tǒng)從接地網(wǎng)或輔助接地母線引向電氣設備（包括電纜）的接地部分的導線稱連接導線（或接地引線）。從局部接地極引出的導線稱接地導線。連接導線、接地導線應采用截面不小于50mm2的鍍鋅扁鋼（或鍍鋅鋼絞線）或截面不小于25mm2的裸導線。電壓為127V及以下的電氣設備的接地導線、連接導線可采用截面積不小于6mm2的裸銅線。禁止采用鋁導體作為接地極、接地母線，輔助接地母線、連接導線和接地導線。接地母線與主接地極、局部接地級的連接要用焊接。接地導線和接地母線（或輔助接地母線）的連接最好也采用焊接。無條件時，可用直徑不小于10mm的鍍鋅螺栓加防松裝置（彈簧墊、雙螺帽）擰緊連接，連接處還應鍍錫或鍍鋅。

井下保護接地系統(tǒng)采掘工作面的移動機械以及不便裝設固定接地極的設備，它們的外殼應利用六芯或四芯橡套軟電纜中的接地芯線來接地。這時接地總線的一段接移動設備外殼，另一段接采區(qū)配電點設備外殼。巷道內固定照明接線盒，可以每隔100m左右作局部接地一次。對礦井接地系統(tǒng)的總接地電阻，一般可不進行計算，但必須定期測定。要求從任意一個局部接地裝置處所測的接地系統(tǒng)總接地電阻不得超過2Ω。每一移動式電氣設備與接地系統(tǒng)或局部接地極之間的接地芯線的電阻，不得超過1Ω。井下保護接地系統(tǒng)保護接零1.保護接零的作用地面低壓380/220V采用三相四線制供電系統(tǒng)，由于使用廣泛，并帶有生活、照明等負荷，發(fā)生人身觸電的幾率較高。這種供電系統(tǒng)，采用變壓器中性點直接接地的運行方式，其接地的中性點叫零點，由零點引出的線或接地的中性線叫零線。保護接零，就是把電氣設備正常情況下不帶電的金屬部分與電網(wǎng)的零線作電氣連接的保護措施。保護接零電氣示意圖保護接零的目的：保證人身安全，防止發(fā)生觸電傷亡事故。當電氣設備發(fā)生一相碰殼故障時，則通過設備外殼造成相線對零線的單相短路，電流超出正常工作電流許多倍，能使線路上的過流保護裝置迅速動作，限制了故障存在的時間，減少觸電幾率。此時，如果在電源被切斷之前恰有人觸及該漏電設備外殼，可利用保護接零的分流作用，減少人身觸電電流，降低接觸電壓，以保證人員的安全。三、保護接零2.重復接地沿零線把一點或多點再次接地，成為重復接地。重復接地的作用：進一步降低發(fā)生單相碰殼接地短路時人體的接觸電壓，并可減少零線斷線時漏電設備外殼的對地電壓。

三、保護接零如圖所示，未采用重復接地時，當電氣設備發(fā)生單相碰殼時，故障點以后的零線上電壓為1/2相電壓（設零線與相線同材質同截面）。如圖所示，采用重復接地后，如果工作接地電阻與重復接地電阻相等，相線截面與零線截面也相等，則接觸電壓僅為1/4相電壓，在無重復接地時，若零線斷線并發(fā)生一相碰殼，則斷電以后的零線上及其它接零外殼上，將出現(xiàn)接近相電壓值的對地電壓。在有重復接地后，相電壓V降落在重復接地電阻及中性點接地電阻上。井下接地電阻的測定《煤礦安全規(guī)程》第449條規(guī)定，井下接地網(wǎng)上任一保護接地點測得的接地電阻值，不得超過2Ω。此外，在有沼氣及煤塵爆炸危險的礦井內進行接地電阻測量，應采用本質安全性測量儀表。1.電流、電壓表法2.用ZC-18型本質安全性接地電阻測量儀測量最簡單的測量方法有電流、電壓表法。圖中A為被測的接地極；B為第一輔助接地極（金屬探針），用于測定A與大地零電位的電壓；C為第二輔助接地極（金屬探針），使測量電流能在A、C和大地之間形成回路。合上開關QS，測取電壓表和電流表的讀數(shù)（Vtg和Igr），則接地極A的接地電阻Rgr=Vtg/Igr。電流、電壓表法用ZC-18型本質安全性接地電阻測量儀測量用于具有沼氣煤塵爆炸危險的礦井中，測量礦井內各種電氣設備的接地電阻值，以及低電阻導體的電阻值。第三節(jié)井下低壓電網(wǎng)漏電保護在中性點絕緣的低壓供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地（包括直接接地和經(jīng)過渡阻抗接地）或兩相、三相對地的總絕緣阻抗下降到危險值的電氣故障就叫作漏電故障，簡稱漏電。人身觸及一相帶電導體的情況，屬于單相經(jīng)過渡阻抗接地，對人來說是發(fā)生了觸電，對整個供電系統(tǒng)來說就是發(fā)生了漏電。集中性漏電：指發(fā)生在電網(wǎng)中某一處或某一點，而其余部分的對地絕緣水平仍然正常的漏電。分散性漏電：指整條線路或整個電網(wǎng)的對地絕緣水平均勻下降到低于允許水平的漏電。第三節(jié)井下低壓電網(wǎng)漏電保護集中性漏電又分為長期集中性漏電間歇性集中漏電瞬間集中漏電從理論分析的角度，漏電可分為單相漏電、兩相漏電和三相漏電。其中前兩種為不對稱漏電故障，后者為對稱性漏電故障。漏電的危害1）人身觸電2）引起沼氣、煤塵爆炸3）使電雷管無準備引爆4）燒損電氣設備，引起火災5）引起短路事故6）嚴重影響生產(chǎn)7）造成經(jīng)濟損失一、對漏電保護的要求：

全面、安全、可靠、靈敏、有選擇性1.全面：指保護范圍應覆蓋整個供電單元，沒有動作死區(qū)，無論供電單元內何處發(fā)生何種類型的漏電故障（對稱或不對稱的），都能起到保護跳閘作用。另一個要求是，無論設備或電網(wǎng)處于什么狀態(tài)（合閘前、合閘后、合閘過程中），當發(fā)生漏電故障應能起相應的保護作用，或切斷電源，或閉鎖送電開關，禁止對故障設備或線路送電。井下低壓電網(wǎng)漏電保護一、對漏電保護的要求2.安全：即要求滿足30mA·s安秒值的規(guī)定。從最嚴重的觸電事故發(fā)生到電源被切除的時間乘以流過人體的電流，其乘積應不超過30mA·s。因此一方面要提高保護裝置的動作速度，另一方面降低通過人身的觸電電流。應保證在切斷電源或發(fā)生間歇性漏電時，接地點的漏電火花能量小于0.28mJ。一、對漏電保護的要求3.保護可靠：一指保護裝置本身有較高的可靠性，二指保護性能要可靠，當本供電單元發(fā)生漏電故障時，它一定動作，而本單元以外的任何故障，它一定不動作。4.動作靈敏：指保護裝置對故障的反應能力，在發(fā)生最輕的漏電故障時也能可靠的動作，即靈敏度高。5.選擇性：是保護系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，要求在供電單元中只切除故障部分的電源，而不切除非故障部分的電源。確保在發(fā)生故障時停電的范圍盡可能小。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。

附加電源直流檢測式漏電保護電氣原理圖1、附加直流電源檢測漏電保護直流電源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返回電源負極。對于穩(wěn)定的直流電源，電容C和電網(wǎng)對地電容C1、C2、C3相當于開路，不會由電流通過，則電流I為：1、附加直流電源檢測漏電保護1、附加直流電源檢測漏電保護對直流回路，rΣ相當于三相電網(wǎng)各相對地的絕緣電阻并聯(lián)。若一相絕緣電阻降低，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。設RΣ=RKD+RKΩ+R2l+R1l/3為保護裝置內阻，則當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rΣ下降到一定程度，當電流I大于繼電器動作電流時，KD便動作，通過自動饋電開關跳閘，達到漏電保護的目的。直流繼電器動作值的確定 直流繼電器的動作值應根據(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直流繼電器動作值的整定代入Ima=30mA,Vl1=380V（相電壓）,Rma=1000

Ω,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為1：2：3關系，即11.7：23.4：35kΩ的關系。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（幾個微法至幾十微法），構成交流通路（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。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。3）電容電流的補償電容電流補償后的等效圖等效內阻為：3）電容電流的補償當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XL>X3C時漏電電流呈容性即欠補償狀態(tài)；當XL<X3C時漏電電流呈感性即過補償狀態(tài)；當XL=X3C時即完全補償或最佳補償狀態(tài)；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：線路設計簡單能反映單相、兩相及三相漏電，也就是說無論是人觸電還是三相絕緣電阻均勻降低均能反映，而且其動作值只與總的絕緣電阻有關；采用這種原理便于安裝歐姆表，井下工人可以通過歐姆表直接看到井下絕緣狀態(tài)。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。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至總低壓開關的電纜。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。這種保護裝置與井下供電單元的各分組饋電開關、磁力啟動器中的漏電閉鎖單元結合，可以構成一個簡單易行、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，電感電抗值調整好后不能隨電網(wǎng)對地電容的大小變化而自動調節(jié)，無法保持在最佳補償狀態(tài)。2.利用三個整流管的漏電保護利用三個整流管構成的漏電保護原理圖如圖：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2.利用三個整流管的漏電保護當時，A相電壓高于B、C兩相，因此A相整流管VA導通，而B、C相的整流管VB、VC則在反向電壓的作用下處于截止狀態(tài)。當時，則VB導通，VA、VC截止?？梢?，在的一個周期內，這三個整流管依次處于導通和截止狀態(tài)。2.利用三個整流管的漏電保護A相的平均電壓為：B相的平均電壓為：C相的平均電壓為：2.利用三個整流管的漏電保護由于B、C兩相的平均電壓相等，于是A、B和A、C兩相之間的平均電壓也相等，其值為：因此，流過R中的平均電流為：可見，隨著電網(wǎng)對地絕緣電阻的減小而增大，當絕緣電阻小到一定值時，就可達到使檢漏保護裝置動作的目的。額定電壓380V低壓供電網(wǎng)絡仿真圖，三相對地絕緣為35千歐，Rlo=50千歐額定電壓380V低壓供電網(wǎng)絡仿真圖，其中兩相對地絕緣為35千歐，一相對地絕緣為5千歐，Rlo=50千歐額定電壓380V低壓供電網(wǎng)絡仿真圖，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2.利用三個整流管的漏電保護特點及應用：結構簡單，不需要另設直流電源，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。3.零序電流式漏電保護3.零序電流式漏電保護從電源的母線端往外看，通過故障支路的零序電流大小和方向都與非故障支路不同。故障支路的零序電流互感器（LH3）中流過的是非故障支路零序電流之和，而其他支路的零序電流互感器中只流過本支路的零序電流。另一方面，故障支路的零序電流方向均是由線路流向母線，而非故障支路則由母線流向線路。在忽略電網(wǎng)對地絕緣電阻的條件下，前者滯后于零序電壓90°，而后者則超前90°，兩者之間互差180°，相位正好相反。零序電流方向保護裝置就是根據(jù)這個原理設計的。3.零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)中應用，中性點接地系統(tǒng)中也可應用。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。4.零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系來判斷故障支路，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。應用：中性點絕緣、經(jīng)高阻接地及直接接地的低壓供電系統(tǒng)中4.零序功率方向式漏電保護保護原理圖：5.旁路接地式漏電保護保護原理如圖：5.旁路接地式漏電保護當電網(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，旁路接地裝置復位。5.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，電路中還必須設置電氣閉鎖。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QA配合，可以對整個供電單元實現(xiàn)漏電跳閘保護。1.JY82型礦用隔爆檢漏繼電器1）主要功能（1）通過內設的歐姆表時刻監(jiān)視電網(wǎng)的絕緣電阻，以便及時進行預防性檢修；（2）當運行中的電網(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體或電網(wǎng)一相接地故障，能夠迅速動作，使自動饋電開關跳閘，切斷電源，防止觸電漏電事故；（3）當人觸及電網(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。1.JY82型礦用隔爆檢漏繼電器2）結構、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。QS－隔離開關，檢漏繼電器的電源開關，對自動饋電開關有電氣閉鎖作用。當此開關不合閘，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的脫扣器線圈YA的電源，自動饋電開關不能合閘。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：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)定的負荷，保證整流器的輸出電壓的穩(wěn)定。JY82各主要元件作用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（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。當隔離開關QS合閘后，整個檢漏繼電器即通過三相電抗器1L與總開關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1PE3)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)就可反應電網(wǎng)對地絕緣電阻值。3）工作原理（2）漏電、觸電保護當人觸及電網(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(+)

kΩ

SB2PE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QA脫扣器線圈YA的電路，自動饋電開關跳閘，實現(xiàn)了漏電保護。1PER3）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，應立即停電處理，修復后方可送電。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，饋電開關跳閘，說明設備工作正常。3）工作原理（4）電網(wǎng)對地電容電流的補償通過調節(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。在試驗調整時，可用三組容量相等的電容器組成模擬電網(wǎng)，當調整電感抽頭使外加毫安表讀數(shù)為最小時，即認為達到最佳補償。補償效果E0：E0=(I1-I2)/I2×100%2．JL82型檢漏繼電器這種檢漏繼電器的外殼為鋼板焊接的圓柱形轉蓋式結構，具有強度高、隔爆性能好的特點。外殼的右側有隔爆開關手柄，旋轉式轉蓋上裝有檢漏試驗SB按鈕和補償用SB1按鈕，漏電與補