电气作业第七、九章1.ppt

矿井供电电网保护,煤矿特种作业类别：井下电气作业主讲：郝晓凯单位：平禹煤电公司安培中心,内容提要,一、矿井电气保护的任务及对电气保护装置的要求；二、井下电气保护1、过流保护2、电压保护3、漏电保护4、保护接地,一、矿井电气保护的任务及对电气保护装置的要求,（一）矿井电气保护的任务当出现故障时作用于跳闸，发生不正常运行状态时能发出信号，限制事故范围的扩大。,（二）井下电气保护的类型井下供电系统的三大保护：过流保护、漏电保护、保护接地。煤矿目前常用的电气保护类型：1、四保护：1）过流保护2）电压保护3）漏电保护4）保护接地2、两闭锁：风电闭锁和瓦斯与电闭锁3、综合保护：电动机综合保护，煤电钻综合保护等。4、单相断线保护,三、对电气保护装置的要求1、选择性当供电系统发生故障时，电气保护应能有选择地将故障线路切除，保证供电系统的非故障部分正常运行。2、快速性当供电系统发生故障时，电气保护装置应能将故障快速切除，防止事故进一步扩大。3、灵敏性过流保护的最低灵敏度系数为1.5，后备保护灵敏度系数为1.2。4、可靠性当供电系统发生故障时，电气保护装置应能可靠动作，不误动，不拒动。对电气保护装置必须进行正确的整定和定期校验。,第二节井下电气保护,一、过流保护,过流保护是指电气设备或电缆的实际电流超过了额定值。过流保护包括短路保护、过负荷保护和断相保护。（一）过电流故障的危害及原因1、短路短路是指供电线路的相与相之间经导线直接短接、电流不流经负载形成回路。短路时供电线路的电流称为短路电流。井下电网可能出现的短路故障有两相短路、三相短路和异相两点接地短路。,2、短路电流的危害短路电流很大，通常可达到额定电流值的几倍、几十倍甚至几百倍。（1）短路电流产生大量的热，烧毁电气设备，引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸。（2）短路电流的电动力使故障设备及其他设备遭受机械破坏。（3）短路引起电网电压突然下降，影响电网中其他电气设备的正常运行等。,（二）过负荷过负荷又叫过载，是指电气设备和电缆的实际电流超过了该电气设备和电缆的额定电流，并超过允许过负荷时间。过负荷的危害是：（1）电气设备和线路出现过负荷后，其温度将超过所用绝缘材料的最高允许值，烧毁绝缘。（2）长期过载会扩展成漏电或短路故障。（3）电气设备长期超载运行、电源电压过低和断相运行等都使电气设备出现过负荷现象。（4）在重载情况下反复启动电动机，因启动电流大会使电动机过热而烧毁。（5）在井下采掘机械中，由于堵转也可能烧毁电动机。,（三）断相断相，是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线。在这种状态运行的电动机叫单相运行。此时，电动机输出的转矩比三相运行时小得多，在其所带负载不变的情况下，工作电流增加，造成过热，可能烧毁电气设备。造成断相故障的原因如下：（1）熔断器一相熔断。（2）电缆与电缆、电缆与设备的连接不牢而一相松动脱落，电缆一相芯线断开。（3）电动机定子绕组与接线端子的连接一相松动脱落等。,（四）电压保护1、欠压保护（1）欠压保护（失压保护），是指在供电过程中，由于某种原因出现电网电压突然消失或急剧降低30%-40%，此时，保护装置使开关跳闸，自动切断电源。当电网电压恢复后，开关不会自动合闸，不会自动恢复供电或用电设备自动启动的一种保护装置。电气设备低压运行会造成电动机电流增大，长时间运行会引起电动机烧毁。（2）井下高低压防爆开关都具有欠电压保护功能。高压防爆开关内装设有欠电压释放装置，通常叫做无压释放装置。,（3）低压磁力启动器的接触器在失压或欠压的情况下，接触器电磁吸合力不能保持吸合状态而释放，其启动控制回路中的自保节点已打开，只有电压恢复后人工重新启动，启动器才送电。（4）磁力启动器的控制回路就兼有欠压装置的功能，能够起防止电动机低压运行时被烧毁和电动机启动造成事故的作用。2、过压保护过电压是指在供电系统的运行过程中，产生危及电气设备绝缘的电压升高。一般超过额定电压15%以上。,过电压可能会破坏电气设备的绝缘、烧毁供电线路，造成供电系统长时间停电的重大事故。其减少过电压的技术措施如下：（1）研制低截流和低重燃率的真空触头（其截流值为0.5-1A）。（2）在感性负载上并联电容器或在10KV及其以下的母组上装设一中性点接地的星型接线电容器组。（3）负载端并联电阻、电容，可以有效地降低截流过电压和减少或阻止电弧重燃。,二、漏电保护,（一）漏电当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电导体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象叫漏电。在变压器中性点不接地电网中，发生单相接地（或直接接地或经过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总的绝缘电阻降到危险值的电气故障叫漏电故障，简称漏电。人体触及一相带电导体的情况，是单相经过电阻接地，也属于漏电。电网按性质分为集中性漏电和分散性漏电两大类。其中，分散性漏电是由于整个电网或某条线路的对地绝缘电阻降低而发生的漏电。集中性漏电则是由于电网某处或某点的绝缘损伤而发生的漏电。在井下电网中出现较多的是集中性漏电。,1、漏电的危害（1）当漏电电流的电火花能量达到点燃瓦斯、煤尘的最小能量时，可能引起瓦斯、煤尘爆炸。（2）长期漏电，会使绝缘发热、老化，还可能烧毁电气设备，引发相间短路和电气灾害事故。（3）如果漏电发生在爆破作业地点附近，由于漏电电流在它流经的路径上会产生电压降，当电雷管两端的引线接触漏电路径上具有电位差的两点时，可能造成电雷管提前引爆。2、漏电保护装置的作用连续监视电网对地的绝缘状态，当人体触及一相带电导体或电网发生漏电时迅速切断电源，防止漏电事故发生。,3、漏电的原因（1）运行中的电缆或电气设备受潮或进水，使绝缘电阻下降。（2）电气设备或电缆长期过负荷运行使绝缘老化。（3）电缆与电气设备的连接不符合要求，造成接头松动脱落碰触金属外壳。（4）橡套电缆的连接不符合要求，出现“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头，并受潮气侵入。（5）用金属丝吊挂橡套电缆，使其嵌入绝缘层内接触芯线。（6）接线时，将导电芯与地线接错。,3、漏电的原因（7）橡套电缆在运行中被炮崩或受挤、压、拉、砸、砍等机械作用而使护套绝缘层破坏。（8）电缆因长期过度弯曲而产生裂口或缝隙，运行机制中受潮气或淋水侵入。（9）带电作业，人体接触一相带导体。（10）在电气设备内随意增添电气元件，或检修时将工具等导体留在设备内，使电气间隙小于规定值，导致一相对外壳放电（11）操作电气设备时产生弧光对地放电。（12）出现严重过电压、击穿电缆或电气设备的对地绝缘。,（二）漏电保护,常用的漏电保护方式,非选择性漏电保护,选择性漏电保护,漏电闭锁,目前，新型漏电保护装置，是利用高性能检测元件霍尔电流传感器和微机信号处理技术。，构成具有横向选择性的直流检测式漏电保护装置。使用的漏电保护装置总体上分为两大类：一类是安装在各种开关中的具有漏电跳闸、漏电闭锁和选择性漏电保护功能的电子插件、微电脑综合控制保护器和漏电继电器；另一类是具有独立隔爆外壳必须与馈电开关配合使用诉检漏继电器。漏电保护按原理不同可分为附加直流电源式、零序电流方向式，旁路接地式和自动复电式等。,1、附加直流电源漏电保护（非选择性）漏电保护采用附加直流电源，在开关合闸后对带电电网进行绝缘监测，当电网对地绝缘电阻低于动作值时，开关跳闸停止供电、起保护作用。2、选择性漏电保护在变压器中性点不接地的放射式电网中，可以安装选择性漏电继电器。选择性漏电保护具有横向选择性、弥补了漏电保护的不足，即只切断漏电故障支路的供电电源。,3、漏电闭锁漏电闭锁是指在开关合闸前对电网进行监测，当电网对地绝缘电阻低于规定的漏电闭锁动作电阻值，使开关不能合闸，起闭锁作用。目前，漏电闭锁单元都是利用附加直流电源式保护原理检测对地绝缘电阻实现漏电闭锁功能的。,某矿输送机道，供工作面电的电缆先是放在人行道一侧，行人来回踩、压，内有内伤，检漏继电器长期甩掉不用，电缆漏电不能及时发现，最后造成电缆短路着火，酿成火灾，死亡35人，直接经济损失近40万元。,事故案例,三、保护接地,保护接地是指用导体把电气设备中所有正常不带电的外露金属部分，通过接地装置与大地紧密连接起来。电气设备的金属外壳在正常情况下是不带电的，但在绝缘损坏时其外壳或构架就会带电。此时，若人体触及，就会造成触电事故。保护接地就是预防这类触电事故的重要措施之一。（一）装设局部接地极的规定：（1）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。（2）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。,（4）无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷（胶带运输巷）以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少分别设置1个局部接地极。（5）连接高压动力电缆的金属连接装置。（6）其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应至少钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板；垂直埋深不得小于0.75m。,（二）对接地母线和连接导线及其他要求（1）电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm的铜线，或截面不小于50mm的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm的扁钢。（2）接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2。（3）橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作他用。,第九章矿用电气设备,煤矿特种作业类别：井下电气作业主讲：郝晓凯单位：平禹煤电公司安培中心,第一节矿用防爆电气设备分类（一）电气设备的分类防爆电气设备的类型、标志及适用条件,标志：总标志：Ex，安全标志：mA,类别：类：井下含有甲烷混合物的爆炸性环境。分为：矿用一般型：矿用防爆型：类：主要用于工厂用电气设备。,（二）防爆电气设备分类,煤矿安全规程对井下电气设备一般规定第四百四十六条操作井下电气设备应遵守下列规定：（一）非专职人员或非值班电气人员不得擅自操作电气设备。（二）操作高压电气设备主回路时，操作人员必须戴绝缘手套，并穿电工绝缘靴或站在绝缘台上。（三）手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分必须有良好绝缘。第四百四十七条容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。,第四百四十八条井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求：（一）高压，不超过10000V。（二）低压，不超过1140V。（三）照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V。（四）远距离控制线路的额定电压，不超过36V。采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。第四百四十五条井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线检修或搬迁前，必须切断电源，检查瓦斯，在其巷道风流中瓦斯浓度低于1.0%时，再用与电源电压相适应的验电笔检验；检验无电后，方可进行导体对地放电。控制设备内部安有放电装置的，不受此限。所有开关的闭锁装置必须能可靠地防止擅自送电，防止擅自开盖操作，开关把手在切断电源时必须闭锁，并悬挂“有人工作，不准送电”字样的警示牌，只有执行这项工作的人员才有权取下此牌送电。第四百四十七条容易碰到的、裸露的带电体及机械外露的转动和传动部分必须加装护罩或遮栏等防护设施。,第四百五十条矿井必须备有井上、下配电系统图，井下电气设备布置示意图和电力、电话、信号、电机车等线路平面敷设示意图，并随着情况变化定期填绘。图中应注明：（一）电动机、变压器、配电设备、信号装置、通信装置等装设地点。（二）每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其他技术性能。（三）馈出线的短路、过负荷保护的整定值，熔断器熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值。（四）线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。（五）保护接地装置的安设地点。,第四百五十一条电气设备不应超过额定值运行。井下防爆电气设备变更额定值使用和进行技术改造时，必须经国家授权的矿用产品质量监督检验部门检验合格后，方可投入运行。第四百五十二条防爆电气设备入井前,应检查其“产品合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”及安全性能；检查合格并签发合格后，方准入井。第四百五十四条硐室外严禁使用油浸式低压电气设备。40kW及以上的电动机，应采用真空电磁起动器控制第四百五十九条井上、下必须装设防雷电装置，并遵守下列规定：（一）经由地面架空线路引入井下的供电线路和电机车架线，必须在入井处装设防雷电装置。（二）由地面直接入井的轨道及露天架空引入（出）的管路，必须在井口附近将金属体进行不少于2处的良好的集中接地。（三）通信线路必须在入井处装设熔断器和防雷电装置。,序号,防爆类型,标志符号,基本要求,矿用本质安全型,矿用正压型,矿用增安型,矿用隔爆型,具有隔爆外壳的防爆电气设备，该外壳既能承受其内部爆炸性气体混合物引爆产生的压力，又能防止爆炸产物穿出隔离间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物,在正常运行条件下不会产生电弧、火花或能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备,具有正压外壳的电气设备。即外壳内有保护性气体，并保持其压力（压强）高于周围爆炸性环境的压力（压强），以防止外部爆炸性混合物进入的防爆电气设备,1,2,3,4,d,e,ia,ib,i,p,全部电路均为本质安全电路的电气设备。所谓本质安全电路，是指在规定的实验条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路,矿用防爆电气设备一览表,序号,防爆类型,基本要求,标志符号,全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或外壳外的爆炸性混合物的防爆电气设备,外壳内充沙砾材料，使之在规定的条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂料材料表面的过热温度，均不能点燃周围爆炸性混合物的防爆电气设备,将电气设备或其部件浇封在浇封剂中，使它在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的防爆电气设备,在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备,矿用充油型,矿用充砂型,矿用浇封型,矿用无火花型,矿用特殊型,异于现有防爆型式，由主管部门制订暂行规定，经国家认可的检验机构检验证明，具有防爆性能的电气设备。该型防爆电气设备须报国家技术监督局备案,5,6,8,9,7,o,q,m,n,s,二、防爆电气设备的表面温度、环境温度、接地及引入装置1、表面温度当电气设备可能堆积煤尘时，最高表面温度不应超过150。C，当不会堆积灰尘或采取措施（如密封防尘或通风)防止堆积煤尘的，最高表面温度不应超过450。C。2、环境温度防爆电气设备使用的环境温度为-2040。C。环境气压（0.81.1）*105Pa。3、电气设备接地的目的是为了保证人身安全和防止漏电产生火花。外接地螺栓的规格，须符合下列规定：1）功率大于10KW的设备，不小于M12。2）功率510KW的设备，不小于M10。3）功率0.255KW的设备，不小于M8。4）功率不大于250W且电流不大于5A的设备，不小于M6。5）本安型电气设备和仪器仪表类，外接螺栓能压紧接地芯线即可。,4）引入装置密封圈式引入装置应用最广泛。但应注意的是引入装置所用密封圈只有硬度适宜才能起到密封和防松作用，保证防爆性能。三、防爆电机的防护等级增安型电机外壳防护等级应不低于IP23，且经常有专人检查管理，使用在采掘工作面的本安型电气防护等级应不低于IP54.防爆电气入井前，必须检查其产品合格诈、煤矿矿用产品安全标志及安全性能，检查合格并签发合格证后，方准下井。使用中的防爆电气设备的防爆性能检查，每月1次。,第二节常用防爆电气设备类型一、隔爆型隔爆型电气设备是指设备的所有电气元件全部置于隔爆外壳内，隔爆外壳既具有耐爆性又具有隔爆性（不传爆性），即内部可燃性爆炸混合物时所产生的压力不会使外壳损坏、变形引起壳外爆炸性混合物（瓦斯、煤尘）的爆炸；内部产生的高温火焰不会传到壳外引起壳外爆炸性混合物（瓦斯、煤尘）的爆炸（由隔爆面的长度、间隙和粗糙度决定）。由于使用、管理、维护不善会造成防爆电气设备的失爆。失爆是指电气设备的隔爆外壳失去了耐爆性或隔爆性。,（四）安全检查重点因为电火花是引起瓦斯、煤尘爆炸的主要火源之一，因为搞好电气设备防爆对有效遏止瓦斯、煤尘爆炸具有重要意义。目前，我国煤矿井下还不同程度地存在有失爆电气设备，失爆电气设备引起的特别重大瓦斯、煤尘爆炸事故屡有发生，因此必须加强防爆电气设备的检查、管理工作。1.对井下防爆电气设备管理的具体要求（1）严格按规程选用。（2）