用电安全及保护讲座新课件

矿井用电安全及保护临沧靖泰安全技术培训中心机电工程师肖正周13987016189869808247@lcxizz@163.com

临沧靖泰安全技术培训中心一、供电系统简介二、矿用电气设备三、漏电与触电分析

四、井下变压器中性点禁止接地的分析

五、漏电保护装置六、接地与接零保护学习提纲临沧靖泰前言（一）安全基本知识安全生产方针：“安全第一、预防为主、综合治理”三者是、原则和手段、措施的有机统一的辩证关系。（二）相关电工作业的法律法规(一)法律：

1、《安全生产法》《劳动法》《消防法》《职业病防治法》。2、《职业病防治法》首次将“高危粉尘”写入法条。(二)法规：

1、《安全生产施工报告和调查处理条例》《工伤保险条例》《电力安全事故应急处置和调查处理条例》《劳动防护用品监督管理条例》《生产经营单位安全培训规定》《安全生产事故隐患排查治理暂行规定》《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》《安全生产培训管理办法》《工作场所职业卫生监督管理规定》。临沧靖泰

2、《安全生产事故报告和调查处理条例》规定：事故发生后，事故现场有关人员应当立即向本单位负责人报告；单位负责人接到报告后，应当于1小时内向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。3、《工伤保险条例》①在工作时间和工作岗位突发疾病死亡或者在48小时之内经抢救无效死亡的；在抢险救灾等维护国家利益、公共利益活动中受到伤害的；职工原在军队服役、因站、因公、负伤致残，已取得革命伤残军人证，到单位后旧伤复发的；视同工伤。②工伤职工已经评定伤残等级并经劳动能力鉴定委员会确认需要生活护理的从工伤保险资金按月支付生活护理费。4、《生产经营单位安全培训规定》金属非金属矿山、危化品、烟花爆竹等生产经营单位必须对新上岗的临时工、合同工、劳务工、轮换工、协议工等进行强制性安全培训；岗前培训时间不得少于24学时。临沧靖泰

5、《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》明确规定：①将登高架设作业和高处安装、维护、拆除作业立为特种作业；②国家对特种作业人员的安全技术培训、考核、发证、复审工作实行统一监管、分级实施、教考分离的原则；③特种作业操作证有效期为6年，在全国范围内有效；每3年复审1次；④特种作业操作证申请复审或者延期复审前，特种作业人员应当参加必要的安全培训并考试合格。6、《安全生产培训管理办法》规定下列从业人员应当取得相应资质的安全培训机构进行培训。①、依照有关法律、法规、应当取得安全生产资格证的生产经营单位主要负责人。②、安全生产管理人员。③、特种作业人员。④、井工矿山企业的生产、技术、通风、机电、运输、地测、调度等职能部门的负责人。临沧靖泰（一）对矿山供电系统的要求:

可靠性：保证不间断供电；

安全性：不发生触电、引爆瓦斯煤尘等事故；

优质性：电压、频率稳定，谐波含量不超过允许值

经济性：在保证前三项的前提下力求低成本。（二）电力负荷及对供电的要求

1、什么是电力负荷？

电力负荷是指设备或线路中正常运行时消耗的功率与损耗的功率之和。是供电系统规化、设计、设备选型以及发电、输电、变电布局的主要依据。临沧靖泰一、矿山供电系统简介

2、电力负荷的分级

根据对供电可靠性要求的不同，也就是根据停电造成的损失或影响程度，矿山将电力负荷可分成以下三级：

一级负荷：当中断供电后，将造成人身伤亡者，或在政治、经济上造成重大损失者，为一级负荷。

二级负荷：当中断供电后，将在政治、经济上造成较大损失者，为二级负荷。

三级负荷：除一、二级负荷外，均为三级负荷。

3、对电力负荷的供电要求

一级负荷：双电源双回路

由于一级负荷属重要负荷，中断供电后会造成十分严重的后果，因此要求应有两个独立电源供电，任何一个电源发生故障，不会影响另一个电源的供电。（如医院）

二级负荷：双回路或专用线。

三级负荷：无要求。

临沧靖泰3、电基本含义电荷（带电微粒）的定向移动形成——电流。电阻的单位是欧姆——用Ω表示。PN（晶体二极管）结具有单向导电的特性。玻璃、云母、氮、硅油等都是绝缘材料。绝缘材料由于泄露电流增加可能导致电气设备温度升高。安全距离的大小主要取决于电压的高低设备运行状况和安装方式。安全隔离变压器的一次边、二次边均应设短路保护元件。空气中二氧化碳含量达到8.5%时，会使人血压升高。雷电的危害——火灾、爆炸、触电、设备损坏等。避雷针、避雷线、避雷网、避雷带都是直击雷防护措施。（三）矿山供电系统的结线方式1、供电系统的结线方式:

放射式:(单源单放、单源双回、双源双回)

干线式:(直联、贯穿)

环状式:

2、变电所常用的结线方式:

母线式:(单母不分段、单母分段、双母)

桥式:(内桥、外侨、全桥)

线路-变压器组式:

（四）典型供电系统分析A、典型地面供电系统（图1）B、典型井下供电系统（图2）临沧靖泰（五））对电电源与与供电电系统统的规规定:（煤矿矿安全全规程程09年版版）①双双回回路供供电，，不得分分接负负荷，不得共共杆架架设，不准装装负荷荷定量量器。②两两路路电源源线若若一用用一备备则必必须带电备备用。③井井下下供电电严禁中中性点点接地地。④高高压压电网网单相接接地电电流应应＜20A。⑤高高压压下井井电缆缆严禁装装设自自动重重合闸闸。⑥井井上上下必须装装设防防雷电电装置置。⑦电气气操作作实行工工作票票制度度,包包括工工作票票的内内容、、签发发与执执行.⑧高压压停、、送电电制度度,要要遵守守：停电→→验电电→放放电→→装设设接地地线→→设置置遮栏栏警示示等程程序，，严禁禁带电电作业业。临沧靖靖泰任何供供电系系统都都除技术和功能上满足足要求求外，，还要要确保保其使用和运行的安全，这里里的安全指的是是①人人身安安全；；②设设备安安全；；③井井下由由于电电气事事故引引起的的瓦斯斯爆炸炸。所所有我我们学学习的的重点点是井井下电电气上上的防爆原原理和三大保保护(漏电电保护护、保保护接接地、、过流流保护护)。二、矿矿用电电气设设备:(一)矿用用电气气设备备的要要求:1、井井下巷巷道硐硐室和和采掘掘工作作面的的空间间狭窄窄。要要求求电气设设备体体积小小、重重量轻轻。2、由由于顶顶板压压力及及放炮炮的影影响，，电气气设备备及电电缆易易受损损伤，，要求电电气设设备有有坚固固的外外壳、、内部部之件件有较较强的的抗震震能力力。临沧靖靖泰3、井井下空空气潮潮湿，，有滴滴水，，电气气设备备易受受潮，，要求电电气设设备防防潮性性能和和绝缘缘水平平要高高。4、井井下有有瓦斯斯、煤煤尘，，在一一定条条件下下可以以点燃燃和爆爆炸，，要求电电气设设备具具有防防爆性性能。。5、井井下电电气设设备启启动频频繁，，负荷荷变化化较大大，容容易过过载。。要求电电气设设备有有较强强的过过负荷荷能力力和起起动力力矩。。(二)电气气设备备的防防爆原原理:1、隔隔爆性性和耐耐爆性性：隔爆性：：外壳内爆爆炸后，，高温和和火焰通通过接合合面喷出出时时，，受到足足够的冷冷却（防防爆面））。耐爆性：：外壳内爆爆炸后，，外壳不不至于破破坏（外外壳的机机械强度度）。2、隔爆爆面的三三要素：：间隙、宽宽度、光光洁度临沧靖泰泰三、漏漏电与触触电分析析（一）漏漏电：1、什么么是漏电电：广义上讲讲，漏电电是一种种电网对对地发生生电能泄漏漏的现象，，特征是是电网对对大地的的绝缘阻抗降低低，流入大大地的电流增大大，该现象象称为漏电。(该电电流为漏漏电电流流)2、分类类：集中性漏漏电:（某一处处或某一一点）机机械、某某点老化化、处界界；分散性漏漏电：（老化））（整条条线路或或整个电电网）；；3、漏点点电流回回路：如图3所示临沧靖泰泰图3变压器IRC临沧靖泰泰4、漏电电的危害害：①人身触触电（外外壳带电电）②引起爆爆炸（煤煤尘、沼沼气）③电雷管管无准备备引爆④烧损电电气设备备（发热热）⑤引起短短路（更更大的事事故）⑥影响产产生（停停电处理理）临沧靖泰泰（二）触触电：1、什么么是触电电：人身接触带电电体或接近高压压带电体体时，使人人身成为为电流通通路的一一部分，，叫做触电。触电是是前面讲讲过的漏漏电的一一种特殊殊情况，，只是过过渡电阻阻变成了了人身电电阻。触电对人人体组织织的破坏坏大体可可分为两两种：电击和电伤。电击：是指触电电后电流流通过人人体，使使人体主主要器官官（如心心脏）受受到损伤伤，有生生命危险险，这是是最危险的的触电。。电伤：是指电弧弧或强电电流瞬时时通过人人体某一一局部，，造成人人体外表表器官的的破坏（（烧伤）），一般不至至于有生生命危险险。临沧靖泰泰2、影响响触电危危害程度度的有关关因素：：①通过人人身的电电流大小小：根据实验验得，交交流在在15－－20mA以下下，直流流在50mA以以下，一一般对人人体伤害害较轻，，如果长长期通过过工频交交流30－50mA就就有生命命危险，，超过50mA对人的的生命是是绝对有有危险的的。②触电时时间：根据实验验测定的的数据，，触电时时间在0.2s以下和和0.2s以上上，电流流对人体体的危害害程度是是有较大大差别的的。如0.2s以下，，400mA能使心心脏损伤伤，0.2s以以上，25mA能使心心脏损伤伤。临沧靖泰泰③电流性性质：直流和交交流对人人体的危危害程度度是不同同的，而而以50－100Hz的交流电电流对人人体的危危害最为为严重。。④电流路路径：主要取决决于心脏脏受损的的程度，，电流从从手到脚脚特别是是通过心心脏对人人最为危危险。⑤体重和和健康状状况：健康和有有病不同同，情绪绪好和不不好不同同，胖和和搜。。⑥人身电电阻：主要是人人体表面面皮肤层层和体内内的电阻阻，它随随人的皮皮肤状况况（损伤伤、潮湿湿）、触触电时间间、触电电电压高高低等因因素而变变动，当当皮肤完完整干燥燥时，人人身电阻阻可达10－100千千欧触电电时相对对安全；；当皮肤肤潮湿或或有损伤伤，人身身电阻降降低到1000欧左右右，触电电时相对对危险（（以后人人身电阻阻取最小小值1000欧）。⑦触电电电压：作用于人人身的电电压越高高，则通通过人体体的电流流越大，，也就越越危险。。临沧靖泰泰3、安全全电流、、安全电电压及安安全值：：①安全电电流：也就是人人体触电电后不会会使人致致死、致致伤的最最大电流流，称为为安全电电流。根根据上述述的因素素分析，，触电危危险性取取决于通通过人体体的电流流与作用用时间的的乘积。。通过对对动物的的实验，，我国提提出发生生心室颤颤动的电电流50mA与与时间乘乘积的安安全值为为50mA·S，取1.67倍安全全系数，，规定为为30mA、美国为为10mA、、英国为为50mA等。。②安全电电压：安全电流流和人身身电阻的的乘积，，称为安安全电压压。经常常接触的的电气设设备，在在没有高高度危险险的条件件下，采采用65v电压压，有高高度危险险的条件件，采用用36v，在特别别危险的的条件下下，采用用12v。③安全值值：安全电流流与触电电时间的的乘积，，称安全全值。我我国为30mA·S。临沧靖泰泰4、井下下预防触触电主要要办法：：由于矿井井的情况况特殊，，触电的的可能性性较大。。因此，，必须采采取有效效措施，，防止触触电事故故发生。。我国从从实践中中总结出出来预防防触电的的方法主主要有以以下三点点：①变压器器中性点点禁止接接地（后面分分析）②井下电电气设备备采用保保护接地地（后面分分析）③井下电电网采用用漏电保保护装置置（后面分分析）临沧靖泰四、井下供供电的变压器器中性点禁止止接地的分析析:（一）中性点点接地方式分分类及要求:前面在介绍漏漏电和触电时时，常提到中中性点接地或或不接地的问问题，因此，，这里对中性性点问题进行行分析。1、分类：一般分为以下下四类：①不接地方式式：又称中性点绝绝缘系统②直接接地方方式：中性点直接与与接地装置连连接③阻抗接地方方式：中性点经过不不同数值的电电阻与接地装装置连接，电电阻在数十欧欧姆时，为低低阻接地（100Ω以以下）；电阻阻在数百欧姆姆时，为高阻阻接地方式（（100ΩΩ以上）④消弧线圈接接地方式：中性点经电抗抗线圈与接地地装置连接。。后两种是为了了减小接地点点的电流，使使电弧的能量量减弱。临沧靖泰2、要求：在供电系统中中，什么情况况（条件）下下采用何种接接地方式呢？？我国有以下下要求：*3－63kv系统，，采用中性点点不接地方式式；*110kv及以上和和220∕380v的低低压系统，采采用中性点直直接接地方式式；*3-10KV电网当当接地电容电电流大于30A或20KV以上电网网当接地电容容电流大于10A时，采采用中性点经经阻抗或消弧弧线圈接地方方式。临沧靖泰(二)中性点点接地方式分分析:1、中性点点接地系统：：如图4所示，这时人人体承受电网网相电压，通通过人体的电流可根据据欧姆定律求求出：当取Rma=1000ΏΏ，线电压为为660V时时，通过人体体的电流为：可见，无论是是线电压是660v供电电系统，当中性点接地时时，通过人体体的电流都远远远超过30mA，所以以是绝对危险险的。临沧靖泰图4变压器IRC临沧靖泰2、中性点不不接地系统：：如图5所示，变压器IRC临沧靖泰根据基尔霍夫夫第一定律得得：a、当电容忽忽略时，Rma=1000ΏΏ，r=35000ΏΏ，Ux=660V，可见是安全的的。临沧靖泰b、当电容不不忽略时，Rma=1000ΏΏ，r=35000ΏΏ，Ux=660V，C=0.5μf可见当电容不不忽略时，同同样不安全，，但比中性点点接地系统通通过人体的电电流要小的多多，故相对安全。临沧靖泰3、结论：①中性点绝缘缘比中点接地地的人身触电电流要小小得多，比较安全。。②入地电流很小小，从而使引燃燃瓦斯、煤尘尘的可能性大大大减少。③不影响线电压压（可运行2个小时）。以上三大优点点就是井下变变压器禁止中中性点接地的的原因。然而，也存在在一些缺点：：A、当电网一一相接地时，，往往不易发发觉，易烧电动机（并不影响三三相设备的短短时运行）；；B、如果没有有漏电指示，，一相接地可可能长期存在在，再此情况况下，如人站站在地上又触触及另一相带带电导体，人身跨接电网网线电压，这时通过人人身的触电电电流较中性点点接地的供电电系统还要大大0.73倍倍(660mA)，这是非常危危险的。C、其他两相电压压将升高√3倍，容易使绝缘缘差的地方被被击穿。为克服以上缺缺点，井下电电网必须装设漏电电保护装置。临沧靖泰五、漏电保护护装置:（一）对漏电电保护装置的的要求：1、保护全面面：是指保护范围围应覆盖整个个供电单元，，没有死角，，什么类型的的漏电，保护护都应动作。。另外，有条条件的话，无无论电气设备备处在什么状状态，都应起起到保护作用用（漏电闭锁锁）。2、安全性：：从人员触电的的角度考虑，，要满足30mA·S的的要求，动作作要速度快（（不光跳闸，，还要能减小小人身触电电电流的作用时时间）。3、可靠性：：一是自身的可可靠性（元件件质量、制造造工艺），二二是保护性能能的可靠性（（该动就动、、不该动就不不动），不能能误动和拒动动。4、灵敏性：：是指保护装置置对故障的反反应能力，要要求最轻的漏漏电，保护也也能可靠动作作（使用整定定值的调节，，不受电网电电压波动的影影响）。5、选择性：：要求只切除故故障线路而不不切除非故障障线路，目的的是为了停电电范围尽可能能减小。临沧靖泰（二）漏电保保护原理:漏电保护有很很多方法来实实现。目前用用的最多的有有以下三种：：附加直流电源源检测方式、、三相半波整整流式、零序序参数式等。1、附加直流流电源检测方方式：①保护原理：：如图6所示。电网网如果发生漏漏电，就意味味着电网对地地绝缘电阻的的下降。怎样样检测这个电电阻呢？可以以设想在三相相电网中加上上一个独立的的直流电源，，作用于电网网三相和大地地之间，这样样在电网的绝绝缘电阻上将将有一直流电电流流过，该该电流的大小小变化直接反反映了电网对对地绝缘电阻阻的变化，有有效地检测和和利用这一电电流，就构成成附加电源直直流检测式地地漏电保护。。临沧靖泰图6变压器RCZJΩ临沧靖泰②电容电流补偿偿：（如图6所示）前面是以Im＝30mA为前提得到到的，那么怎怎样使Im＜＜30mA呢呢？由于电网对地地电容越大（（长度），人人身触电电流流越大。因此此，只有把电电容的影响基基本消除，前前面的整定值值才能合理（（前面忽略的的内容）。为为了解决这个个问题，在电电网与大地之之间加上一个个感性元件，，用它产生的的电感电流与与电容产生的的电容电流相相抵消（因相相位相反），，就能解决这这个问题。③优、缺点（附加电流直直流检测方式式）：优点：a保护护全面b触触电电流小c整定简单单d可靠性性高缺点：a无选选择性b属属静态补偿c动作时间间长＞50msd无无漏电闭锁临沧靖泰2、三相半波波整流式：这种漏电保护护原理很简单单，这里只作作简单的介绍绍。如图7所示，U1～～U3接于三三相电网构成成三相半波整整流，其负载载电阻就只有有Rlo+r∑,由于于Rlo的电电阻很小，所所以回路的直直流同样取决决于r∑的大大小，这表明明这种方法的的原理与前面面讲的直流检检测式是完全全一样的，只只是无直流附加电电源。但动作值受受电网电压波波动的影响较较大，对整流管的反反向电压要求求较高，故只用在电压低的地方方,如127v煤电电钻综合保护护中。临沧靖泰图7变压器RCZJ临沧靖泰3、选择性漏漏电保护装置置（零序参数式））：如图8所示变压器RCU。I。比较电路临沧靖泰六、接地与接接零:前面我们分析析可知，电网网对地如果有有分布电容存存在，人体触触电的触电电电流远大于30mA（154mA））,而电容补补偿也是有限限的，为了人人身的安全，，采用保护接接地可进一步步减小人体触触电电流，将将其限制在安安全值以内。。(一)分类类:在供电系统统中，各种种电气设备备的接地按按照其作用用的不同可可以分为：：工作接地、、保护接地地、保护接接零三大类类。工作接地地是指变压压器或互感感器等根据据工作的需需要而采用用的绕组或或中性点接接地；保护护接地是指指三相三线线制的电网网，将设备备正常时不不带电的金金属外壳与与接地装置置相连接。。保护接零零是指三相相四线制电电网，将设设备外壳好好与零线相相连接。它它们是防止止人身触电电的重要措措施。《安安全规程》》第431条规定：：36V以以上由于绝绝缘损坏可可能带有危危险电压的的电气设备金金属外壳和和构架，都都必须设保保护接地。。临沧靖泰(二)接地地有关参数数:1、对地地电压Vtg:如下图9所示.2、接地电电阻Rgr:井上<4ΩΩ（工作、保保护、防雷雷）、井下<2ΩΩ（任何一点点）。3、接触电电压Vco接触电压是是指人体触触电部分与与站立点之之间的电位位差Vco。由图可可见Vco=Vtg–Vsp,可见离接地极越越远触电电电压越高，这就是接接地极不能能设在离设设备太远的的道理。4、跨步电压Vss跨步电压是是指在入地地电流的流流动范围内内，人两脚脚间的电位位差。由图图可见Vss=V1-V2,离接地极越越近跨步电电压越高。。临沧靖泰图9电气设备VtgVssVcoVspIgrRgr临沧靖泰(三)接地地保护原理理:(如图10所示)1.无保护护接地时：电流经人人体入地，，再经其他他两项的绝绝缘阻抗回回到电源，