矿井安全供电及用电课件

第二章矿井安全供电及用电技术人身触电及其预防措施井下供电系统中性点不接地分析井下保护接地井下电网漏电保护第一节触电的危险性及预防措施

触电事故人身触及带电体或接近高压带电体时，将会有电流通过人体触电对人体组织的破坏性很复杂电击：触电后电流通过人体，使人体内部器官受到损伤和破坏，多数情况下会致人死亡，是最危险的电伤：强电流瞬时通过人体的某一局部，或电弧烧伤人体，造成人体外表器官的破坏，一般容易治愈，严重时可能使人致残，但不会有生命危险触电对人体的危害程度是由多种因素决定的电流强度、电流的类型及频率、电流通过人体路径触电持续时间、电压的高低、人的体质状态等跨步电压触电两相触电单相触电电流50Hz交流直流0.6～1.5始有感觉，手指有麻刺感无感觉2～3手指有强烈麻刺感，颤抖无感觉5～7手部痉挛感觉痒、刺痛、灼热8～10手难以摆脱带电体，手指到手腕有剧痛热感增加20～25手迅速麻痹，不能摆脱带电体，剧痛，呼吸困难热感觉增强较大，手部肌肉不强烈收缩50～80呼吸麻痹心室开始震颤有强烈热感觉，手部肌肉收缩，痉挛，呼吸困难90～100呼吸麻痹，持续3s以上则心脏麻痹，心室颤动呼吸麻痹100～300时间0.1s以上则呼吸心脏麻痹，肌体受电流热破坏通过人体的电流及其对人体组织的危害人体电阻流经人体电流值的大小与人体电阻有密切关系人体电阻主要是人体表面皮肤角质层的电阻，数值变动很大与人的皮肤有无损伤以及潮湿等程度有关范围：800～1500Ω规定：1000Ω我国规定：通过人体的最大安全电流为30mA允许安秒值（即电流与时间的乘积）为30mA·s30mA电流作用于人体1s及以内，对人体无伤害作用触电电流与触电电压的关系触电的预防措施

防止人身触及或接近带电导体裸露导体必须有高度和距离闭锁装置带电部件全部封闭在外壳内采取相应的技术措施，防止人身触电变压器中性点不接地漏电保护和漏电闭锁装置设置保护接地对易造成触电危险的系统，除应加强绝缘外，尽量采用较低电压严格执行《煤矿安全规程》中的有关规定和安全作业制度井下供电的变压器中性点禁止接地分析

中性点直接接地1.人触及一相带电导体时变压器中性点接地的供电系统无论是380V供电系统还是660V供电系统，当变压器中性点接地，人触及带电导体一相时，通过人体的电流都远远超过30mA，所以是绝对危险的！2．电网一相接地在变压器中住点接地的供电系统中，电网一相接地即为单相短路，短路点将产生一个大电弧，足以引起瓦斯、煤尘爆炸。变压器中性点绝缘的供电系统单相漏电电流回路示意图。变压器中性点绝缘的供电系统若人体触及一相带电导体时，则通过人身的电流的途径是从电网一相经过人身入地，再经过其他两相线路对地绝缘分布电阻r和对地分布电容C回到其它两相。1．忽略电网对地电容1．忽略电网对地电容1）在正常状态下：电源电压是对称的，同时，各相对地的绝缘电阻值也是相等的，即：ra=rb=rc=r。绝缘电阻ra、rb、rc相当于一个假想的星形负载，在上述条件下，这个假想负载是对称的，其中性点为地。在未发生人身触电或单相接地时，每相绝缘电阻中流过的电流也是对称的，即1．忽略电网对地电容可见，这时各相对地电压与电源相电压相等，也是对称的。因而，假想负载的中性点与变压器中性点之间没有电位差。也就是说，变压器中性点对地电压为零，即：1．忽略电网对地电容2）当人触及一相时触及a相导体时，便有电流通过人身。该电流是经过其它两相的绝缘电阻rb和rc形成通路；而a相的绝缘电阻ra与人身电阻Rr并联，结果使a相对地电阻变为：这就破坏了上述假想负载的对称性，于是电网对地电压和电流将发生新的变化，假想的中性点与变压器中性点间便出现了电位差。1．忽略电网对地电容假想负载中性点由“0”移到“0’”点，即为。各相对地（即0’点）的电压便不再对称了。但电源线电压仍保持对称，故对负载运行并无影响。1．忽略电网对地电容各相绝缘电阻中流过的电流人身触电电流值1．忽略电网对地电容根据基尔霍夫第一定律

当r=ra=rb=rc时1．忽略电网对地电容人身触电电流

取绝对值1．忽略电网对地电容例：在井下660V低压电网中，若每相对地绝缘为35000，通过人身的电流是多少？设人身电阻Rr＝1000。在忽略电容的情况下，当绝缘电阻值等于或大于35kΩ时，就能够防止人身触电；反之，若低于35kΩ，则可能发生危险。由此可见，提高电网对地的绝缘电阻，便能保证人身安全。1．忽略电网对地电容人身触电电流值的大小与电源的相电压成正比，电压越高，人身触电电流值也就越大。如果电源电压升高了，而人身触电电流值仍要求不超过30mA，那么，就只好提高电网对地的绝缘电阻值。对于1140V电压，绝缘电阻值就必须大于或等于？63kΩ；对于380V电压，绝缘电阻值却只要大于或等于？19kΩ。2．考虑电网对地电容下图为中性点绝缘的井下低压供电单元原理图。T为动力变压器，Rma为人体电阻，r=r1=r2=r3为各相对地绝缘电阻，r>>Rma，C=C1=C2=C3为各相对地电容，C约为0～1uF。T利用戴维南等效定理求人身触电电流。求M、N之间的开路电压M、N间开路，相当于电网没有发生单相漏电故障，因此三相电网仍然对称，变压器二次绕组中性点N’的电位为零，则

2．考虑电网对地电容输入阻抗即不看外部电路，且内电路中的电压源按短接，电流源按开路考虑时，从M、N两点测得的阻抗。此时相当于L1、L2、L3及N’各点短接，三相对地电阻合对地电容为并联关系。有ri=r/3Ci=3C总的输入阻抗Zin为ri与Ci的并联，为：2.求M、N间的输入阻抗Zin对人身触电情况，外电路的阻抗即为人身电阻。故有：Zex=Zma。则电网发生人身单相触电等效电路如右图：3.外电路阻抗Zex根据电路原理，人身触电电流为人身触电电流将X3C=1/3ωC带入得：人身触电电流取有效值，得：其中ω=2πf=2×3.14×50=314人身触电电流例：设电网每相对地电容C＝0.5uF，每相对地电阻为r=35kΩ,电网电压V＝660V，求人身单相触电电流。人体电阻取1kΩ。解：根据公式有：由于电网对地电容的影响，使通过人身的触电电流有较大的增加。2．考虑电网对地电容通过上面的分析可以看出，变压器中性点绝缘的供电系统比中性点接地的供电系统，在人触及一相带电导体时，通过人身的电流要小得多。在中性点绝缘的供电系统中，当发生一相接地时，入地电流也很小，从而使引燃瓦斯、煤尘的可能性大大减少。这些就是井下变压器禁止中性点接地的原因。（入地电流？）单相接地不破坏电源电压的对称性，并不立即对设备造成损坏，不会造成断路器掉闸，按规程允许运行两小时。变压器中性点绝缘的供电系统变压器中性点绝缘的供电系统也存在一些缺点，当电网一相接地时，往往不易发觉，如果没有漏电指示，一相接地可能长期存在。如人站在地上又触及另一相带电导体，则人身跨接于电网线电压。这时通过人身的触电电流较之变压器中性点接地的供电系统还要大0.73倍，这是非常危险的。即使对中性点绝缘的低压供电系统，人身单相触电电流也是非常危险的。那么，通过提高电网对地绝缘水平，是否就可以降低人身触电电流呢？令则有：结论：单纯通过提高对地绝缘水平，不一定能降低人身触电电流，有时可能相反。如果通过改变电网对地电容，对人身触电电流有何影响？令公式中C=0，则有：结论：通过减小电网对地电容，即减小电网容性电流，对降低人身触电电流是有效的办法。对地分布电容为0.5uF时，对地绝缘电阻从30k到100k时人身接地电流变化情况对地绝缘电阻为35k时，对地分布电容由0uF到1uF时人身触电电流变化情况。人身触电电流值随绝缘电阻和电容的变化规律中性点接地方式的再讨论为了弥补中性点绝缘供电系统中存在的问题，井下电网必须装设漏电保护装置井下供电系统中，中性点的工作方式中性点直接接地中性点经低阻抗接地中性点经高阻抗接地（英国）中性点不接地（我国、苏联、德国）井下采用中性点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较从人身触电危险的角度看中性点绝缘可以通过提高电网对地绝缘电阻和减少电容的方法来降低人身触电电流值。中性点直接接地触电电流很大，远远超过了安全极限值，比较危险。

在中性点绝缘的供电系统中，必须装设漏电保护装置。不同接地方式的分析比较从瓦斯、煤尘爆炸危险的角度看中性点绝缘单相接地电流值小，此时电火花能量较小，从点燃瓦斯、煤尘的角度看，更安全。如果漏电保护装置再和屏蔽电缆配合使用，进一步降低危险程度。中性点直接接地电网的一相接地，能形成单相短路。单相短路电流将产生较大的电弧：可能引爆瓦斯、煤尘；电弧的高温可能使绝缘进一步损坏，形成相间短路，甚至电气火灾。不同接地方式的分析比较从电网运行的角度看中性点绝缘单相接地不破坏电源电压的对称性，并不立即对设备造成损坏，不会造成断路器掉闸，按规程允许运行两小时。如果电网中没有装设漏电保护装置，这种故障是不容易被发现的。极易发展成为其他事故。中性点直接接地由于变压器的中性点接地，电位与大地相等，电网每相对地的电压固定，不会出现上述电压升高现象，绝缘材料也就不会承受比相电压高出很多的电压。不同接地方式的分析比较从继电保护的角度看中性点绝缘单相接地电流值很小，不可能使过流保护装置动作。因而需另外采用一套复杂得多的保护装置，即漏电保护装置，才能反映漏电或接地故障。中性点直接接地一相导体碰地，会造成很大的单相短路电流，足以使熔断器的熔体熔断，或使过电流保护装置动作，让开关跳闸。不同接地方式的分析比较从杂散电流的角度看中性点绝缘入地电流小。中性点直接接地发生单相接地故障时，有大量的电流入地，形成杂散电流。此杂散电流若流过电气雷管，可能使其提前引爆，威胁工人生命安全。杂散电流还可造成其它更为严重的事故。第二节井下保护接地漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸时间，一旦发生漏电或人身触电，应尽快切断电源，将故障存在的时间减少到最短。（被动保护）井下保护接地的侧重点，在于限制裸露漏电电流和人身触电电流的大小，最大限度的降低故障的严重程度。（主动保护）两种保护在井下电网中相辅相成，缺一不可，对井下电网的安全运行有重要作用。保护接零主要用于地面低压三相四线制中性点直接接地的供电系统中，对防止人身触电有重要作用。

一、保护接地及其作用原理保护接地，就是用导体把电气设备中所有正常不带电、当绝缘损坏时可能带电的外露金属部分（电动机、变压器、电器、测量仪表的金属外壳、配电装置的金属构件、电缆终端盒与金属外壳等），和埋在地下的接地极连接起来。是预防人身触电的一项极其重要的措施。保护接地及其作用原理没有装保护接地时的情况。当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触此外壳，则电流经过人体入地，在经过其它两相对地绝缘阻抗回到电源。当电网对地绝缘阻抗较低时，则通过人身的电流将远超过安全值（见前面的计算）。同时，碰壳处出现的漏电电流还可能引起沼气煤尘爆炸。保护接地及其作用原理有保护接地时的情况。这时，当电气设备内部绝缘损坏而使一相带电体碰壳时，若人接触外壳，电流将通过人体电阻与接地装置的接地电阻所构成的并联支路入地，在通过其它两相对地绝缘阻抗回到电源。由于接地装置的分流作用，通过人身的电流便大大减少。

保护接地及其作用原理通过人身的电流与通过接地的电流有如下关系：

Rd—接地极的接地电阻，对于井下，Rd<=2Ω；Ih—流过人身的电流，A。保护接地及其作用原理对于中性点绝缘的660V低压电网，单相接地电流不大于1A。可得

Ih=2×1000/1000=2mA<<30mA可见，保护接地对人身触电安全是非常重要的。另外，接地电阻Rd越小，则流经人体的电流Ih就越小，电流大部分由接地极入地。将接地电阻的数值控制在规程规定的范围以内，就可以使通过人身的电流降到反应电流以内，确保人身安全。由于装设了保护接地装置，碰壳处的漏电电流大部分将经接地极入地。即使设备外壳与大地接触不良而产生火花，但由于接地装置的分流作用，使电火花能量大大减小，从而避免引爆瓦斯、煤尘的危险。保护接地及其作用原理电气设备发生单相碰壳，接地电流经接地极入地后，向四周流散，形成地中电流。距接地极越近，电流通过土壤的导电面积越小，反之越大。在电流扩散的方向上选同长的一段，可见距接地极越近，半球面表面积越小，电阻较大；越远的地方，电阻越小。离接地极20m以外的地方，土壤电阻很小，近似认为零。电流通过电阻时产生压降，距接地极越近的地方，单位长度上的电压降越大；反之也就越小。在20m以外的土壤中，几乎没有电压降，因而认为该处的电位为零，即通常所说的电气上的“地”。接地回路中任何一点对“地”的电位差称为对地电压。

保护接地及其作用原理接地极附近土壤中的电位分布曲线如图

接地极的对地电压与经接地极流入地中的接地电流之比称为接地极的流散电阻；电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比称为接地装置的接地电阻，它等于接地线的电阻与接地极的流散电阻之和。因为接地线的电阻很小，可略去不计，故一般认为接地电阻等于流散电阻。在接地电流范围内，人站在地上，身体某一部分碰到带电的导体或金属外壳时，人体接触部分与站立点的电位差称为接触电压。由于接地极与带电外壳之间的电气距离为零，故可认为接触电压为接地极电位与站立点电位之差。保护接地及其作用原理跨步电压的概念：当接地极有电流流过时，在离接地极20m的圆内，地面上具有不同的电位分布。当人的两脚站在这种带有不同电位的地面时，两脚间的电位差叫做跨步电压。在计算时，一般取步距0.8m，即取0.8m间的电位差为跨步电压。由图可知，距接地极越近，跨步电压越大，反之越小。从接触电压的角度看，保护接地的作用原理也可以这样解释：由于接地极的电阻很小，漏电电流在接地电阻上产生的电压降亦很小，使得漏电设备外壳的对地电压大大降低，从而降低了接触电压，保证了触电人员的安全。保护接地及其作用原理二、井下保护接地系统井下各种电气设备装设了单独的保护接地装置，并不能完全消除触电的危险。如图所示的系统中，电动机M1和M2均装设了单独的保护接地装置。

当电动机M1发生单相碰壳（如L3相），则其外壳带电；如电网没有绝缘监视或绝缘监视失灵，这一接地故障将长期存在。此时假设电动机M2的另一相（如L1相）绝缘击穿碰壳，这时电网就发生了两相对地短路，短路电流如图所示。如果这一短路电流不足以使过流保护装置动作，这一故障将长期存在下去，这时电气设备外壳将带有危险的电压。

两电动机外壳对地电压的大小，与两电动机的接地电阻成正比。若电动机M1和M2的接地电阻大小相等，则两电动机外壳对地电压相等，为电网电压的一半，即380V电网对地电压为190V；660V电网对地电压为330V。这时如果人触及该电动机外壳时，是非常危险的。二、井下保护接地系统解决方案：通常利用供电的高、低压铠装电缆的金属外皮（铅包和金属铠装层）和橡套（塑料）电缆的接地芯线或屏蔽护套，把分布在井底车场、运输大巷、采区变电所以及工作面配电点的电气设备（36V以上）的金属外壳在电气上连接起来，这样就使各处埋设的接地极（或称局部接地极）也并连起来，形成一个井下保护接地系统（或称总接地网）。这样做既降低接地电阻，也可防止不同电气设备的不同相同时碰壳（接地）所带来的危险。

二、井下保护接地系统如图所示。因为接地网电阻远远小于接地极电阻，这时两相短路电流主要通过接地网流通，因而提高了两相短路电流的数值，保证过流保护装置可靠动作。

井下保护接地系统

井下保护接地系统有主接地极、局部接地极、接地母线、辅助接地母线、接地导线和连接导线组成。设置在井底主、副水仓或集水井内的接地极称为主接地极。主接地极要用面积不小于0.75m2，厚度不小于5mm的钢板做成。如矿井水为酸性时，应视其腐蚀性情况适当加大其厚度，或镀上耐酸金属，或采用其它耐腐蚀钢板。一般在主、副水仓内各设一个主接地极，以保证一个水仓清理或检修接地极时，另一个起保护作用。有几个水平的矿井，每个水平的总接地网都要与主接地极连接。矿井内分区从井上独立供电者（包括钻眼供电）,可以单独在井下或井上设置分区的主接地极。

为加强接地系统的可靠性，在装有电气设备的地点独立埋设的接地极成为局部接地极。需要装设局部接地极的地点有：每个装有固定电气设备的峒室和单独的高压配电装置；采区变电所（包括移动变电所）和至少有3台开关的低压配电点；连接动力铠装电缆内的每个接线盒；采煤工作面的机巷、回风巷以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少要分别设置一个局部接地极。井下保护接地系统局部接地极可用面积不小于0.6m2，厚度不小于3mm的钢板；如矿井水为酸性时，应采取与主接地极相同的措施。局部接地极应放在巷道的水沟中。无水沟的地方埋设局部接地极时，可以用直径不小于35mm，长度不小于1.5m的镀锌钢管，钻直径不小于5mm的透孔20个以上，钢管必须埋设于潮湿的地方。井下保护接地系统连接井底主、副水仓内主接地极的母线成为接地母线。井下各机电峒室、配电点、采区变电所内与局部接地极、电气设备外壳、电缆的接地部分连接的母线称为辅助接地母线。接地母线及变电所辅助接地母线应采用截面不小于100mm2的镀锌扁钢（或镀锌钢绞线）或截面不小于50mm2的裸铜线。采区配电点及其他机电峒室的辅助接地母线应采用截面积不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌钢绞线），或截面积不小于25mm2的裸铜线。井下保护接地系统从接地网或辅助接地母线引向电气设备（包括电缆）的接地部分的导线称连接导线（或接地引线）。从局部接地极引出的导线称接地导线。连接导线、接地导线应采用截面不小于50mm2的镀锌扁钢（或镀锌钢绞线）或截面不小于25mm2的裸导线。电压为127V及以下的电气设备的接地导线、连接导线可采用截面积不小于6mm2的裸铜线。禁止采用铝导体作为接地极、接地母线，辅助接地母线、连接导线和接地导线。接地母线与主接地极、局部接地级的连接要用焊接。接地导线和接地母线（或辅助接地母线）的连接最好也采用焊接。无条件时，可用直径不小于10mm的镀锌螺栓加防松装置（弹簧垫、双螺帽）拧紧连接，连接处还应镀锡或镀锌。

井下保护接地系统采掘工作面的移动机械以及不便装设固定接地极的设备，它们的外壳应利用六芯或四芯橡套软电缆中的接地芯线来接地。这时接地总线的一段接移动设备外壳，另一段接采区配电点设备外壳。巷道内固定照明接线盒，可以每隔100m左右作局部接地一次。对矿井接地系统的总接地电阻，一般可不进行计算，但必须定期测定。要求从任意一个局部接地装置处所测的接地系统总接地电阻不得超过2Ω。每一移动式电气设备与接地系统或局部接地极之间的接地芯线的电阻，不得超过1Ω。井下保护接地系统保护接零1.保护接零的作用地面低压380/220V采用三相四线制供电系统，由于使用广泛，并带有生活、照明等负荷，发生人身触电的几率较高。这种供电系统，采用变压器中性点直接接地的运行方式，其接地的中性点叫零点，由零点引出的线或接地的中性线叫零线。保护接零，就是把电气设备正常情况下不带电的金属部分与电网的零线作电气连接的保护措施。保护接零电气示意图保护接零的目的：保证人身安全，防止发生触电伤亡事故。当电气设备发生一相碰壳故障时，则通过设备外壳造成相线对零线的单相短路，电流超出正常工作电流许多倍，能使线路上的过流保护装置迅速动作，限制了故障存在的时间，减少触电几率。此时，如果在电源被切断之前恰有人触及该漏电设备外壳，可利用保护接零的分流作用，减少人身触电电流，降低接触电压，以保证人员的安全。三、保护接零2.重复接地沿零线把一点或多点再次接地，成为重复接地。重复接地的作用：进一步降低发生单相碰壳接地短路时人体的接触电压，并可减少零线断线时漏电设备外壳的对地电压。

三、保护接零如图所示，未采用重复接地时，当电气设备发生单相碰壳时，故障点以后的零线上电压为1/2相电压（设零线与相线同材质同截面）。如图所示，采用重复接地后，如果工作接地电阻与重复接地电阻相等，相线截面与零线截面也相等，则接触电压仅为1/4相电压，在无重复接地时，若零线断线并发生一相碰壳，则断电以后的零线上及其它接零外壳上，将出现接近相电压值的对地电压。在有重复接地后，相电压V降落在重复接地电阻及中性点接地电阻上。井下接地电阻的测定《煤矿安全规程》第449条规定，井下接地网上任一保护接地点测得的接地电阻值，不得超过2Ω。此外，在有沼气及煤尘爆炸危险的矿井内进行接地电阻测量，应采用本质安全性测量仪表。1.电流、电压表法2.用ZC-18型本质安全性接地电阻测量仪测量最简单的测量方法有电流、电压表法。图中A为被测的接地极；B为第一辅助接地极（金属探针），用于测定A与大地零电位的电压；C为第二辅助接地极（金属探针），使测量电流能在A、C和大地之间形成回路。合上开关QS，测取电压表和电流表的读数（Vtg和Igr），则接地极A的接地电阻Rgr=Vtg/Igr。电流、电压表法用ZC-18型本质安全性接地电阻测量仪测量用于具有沼气煤尘爆炸危险的矿井中，测量矿井内各种电气设备的接地电阻值，以及低电阻导体的电阻值。第三节井下低压电网漏电保护在中性点绝缘的低压供电系统中，发生单相接地（包括直接接地和经过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到危险值的电气故障就叫作漏电故障，简称漏电。人身触及一相带电导体的情况，属于单相经过渡阻抗接地，对人来说是发生了触电，对整个供电系统来说就是发生了漏电。集中性漏电：指发生在电网中某一处或某一点，而其余部分的对地绝缘水平仍然正常的漏电。分散性漏电：指整条线路或整个电网的对地绝缘水平均匀下降到低于允许水平的漏电。第三节井下低压电网漏电保护集中性漏电又分为长期集中性漏电间歇性集中漏电瞬间集中漏电从理论分析的角度，漏电可分为单相漏电、两相漏电和三相漏电。其中前两种为不对称漏电故障，后者为对称性漏电故障。漏电的危害1）人身触电2）引起沼气、煤尘爆炸3）使电雷管无准备引爆4）烧损电气设备，引起火灾5）引起短路事故6）严重影响生产7）造成经济损失一、对漏电保护的要求：

全面、安全、可靠、灵敏、有选择性1.全面：指保护范围应覆盖整个供电单元，没有动作死区，无论供电单元内何处发生何种类型的漏电故障（对称或不对称的），都能起到保护跳闸作用。另一个要求是，无论设备或电网处于什么状态（合闸前、合闸后、合闸过程中），当发生漏电故障应能起相应的保护作用，或切断电源，或闭锁送电开关，禁止对故障设备或线路送电。井下低压电网漏电保护一、对漏电保护的要求2.安全：即要求满足30mA·s安秒值的规定。从最严重的触电事故发生到电源被切除的时间乘以流过人体的电流，其乘积应不超过30mA·s。因此一方面要提高保护装置的动作速度，另一方面降低通过人身的触电电流。应保证在切断电源或发生间歇性漏电时，接地点的漏电火花能量小于0.28mJ。一、对漏电保护的要求3.保护可靠：一指保护装置本身有较高的可靠性，二指保护性能要可靠，当本供电单元发生漏电故障时，它一定动作，而本单元以外的任何故障，它一定不动作。4.动作灵敏：指保护装置对故障的反应能力，在发生最轻的漏电故障时也能可靠的动作，即灵敏度高。5.选择性：是保护系统的一个重要参数，要求在供电单元中只切除故障部分的电源，而不切除非故障部分的电源。确保在发生故障时停电的范围尽可能小。二、漏电保护原理附加电源直流检测式漏电保护1）保护原理：电网发生漏电故障，最容易检测到电网各相对地绝缘电阻的下降。通过在电网上附加一直流电源的方式，检测电网对地的绝缘阻抗，判断是否发生漏电故障。

附加电源直流检测式漏电保护电气原理图1、附加直流电源检测漏电保护直流电源V通过三相电抗器1L所组成的人为中性点（也可通过变压器中性点）加在三相电网与大地之间，直流电流I由电源正极流出入地，经绝缘电阻r1,r2,r3进入三相线路，再由三相电抗器1L、零序电抗器2L、千欧表KΩ（直流毫安表）和直流继电器KD返回电源负极。对于稳定的直流电源，电容C和电网对地电容C1、C2、C3相当于开路，不会由电流通过，则电流I为：1、附加直流电源检测漏电保护1、附加直流电源检测漏电保护对直流回路，rΣ相当于三相电网各相对地的绝缘电阻并联。若一相绝缘电阻降低，其余两相为正常或无限大，则rΣ＝r；若L1、L2两相绝缘电阻同时下降，且r1=r2=r，而L3相为正常，则rΣ＝r/2;若三相对地绝缘电阻同时下降，且r1=r2=r3=r，则rΣ＝r/3。设RΣ=RKD+RKΩ+R2l+R1l/3为保护装置内阻，则当V和RΣ一定时，直流继电器KD和千欧表中的电流值将随rΣ的变化而变化。而直流继电器选定后，动作电流即确定。当rΣ下降到一定程度，当电流I大于继电器动作电流时，KD便动作，通过自动馈电开关跳闸，达到漏电保护的目的。直流继电器动作值的确定 直流继电器的动作值应根据线路对地绝缘rΣ的大小来确定，线路对地绝缘低到危险值后动作。考虑到人身安全电流为30mA，因此，rΣ的整定值要满足使人身触电电流小于30mA的条件。在不考虑电网对地电容时，有1、附加直流电源检测漏电保护直流继电器动作值的整定代入Ima=30mA,Vl1=380V（相电压）,Rma=1000

Ω,可得r＝35kΩ.即对于井下660V低压电网，相对地实际绝缘水平必须在35kΩ以上，否则在发生人身触电时就可能危及人身安全。因此可以确定单相漏电保护装置的动作电阻应为：rΣ＝r/3＝11.7kΩ低压电网的单相、两相、三相漏电的动作电阻值应为1：2：3关系，即11.7：23.4：35kΩ的关系。直流继电器动作值的整定三相电网交流对装置的影响：当电网对地绝缘阻抗不对称时，即使电源电压正常，也会有交流电流流经三相电抗器、零序电抗器进入直流回路，使保护装置受到交流电流的干扰，因而动作值不再保持1：2：3的关系。同时电网的对地电容电流也对动作值产生影响。为消除交流电流对直流回路的影响，在零序电抗器与大地之间接入一个大电容C0（几个微法至几十微法），构成交流通路（电容具有隔直流通交流的特性），通过C0的滤波作用，消除了交流电流的影响。电容电流的补偿由于电网对地电容的存在，会使漏电电流和人身触电电流显著增大。在电容电流完全被补偿的情况下，漏电电流或人身触电电流才可能为最小。利用零序电抗器的电感电流与对地电容电流的反相特点，实现电容电流的补偿。3）电容电流的补偿电容电流补偿后的等效图等效内阻为：3）电容电流的补偿当电容电流与电感电流完全相等时，即电容电流被全部补偿时，漏电电流最小。即

L=1/3ω2C.或XL=X3C当XL>X3C时漏电电流呈容性即欠补偿状态；当XL<X3C时漏电电流呈感性即过补偿状态；当XL=X3C时即完全补偿或最佳补偿状态；4）附加直流电源检测式漏电保护的优点附加直流电源检测式漏电保护的优点：线路设计简单能反映单相、两相及三相漏电，也就是说无论是人触电还是三相绝缘电阻均匀降低均能反映，而且其动作值只与总的绝缘电阻有关；采用这种原理便于安装欧姆表，井下工人可以通过欧姆表直接看到井下绝缘状态。对整个供电单元具有电容电流补偿，漏电电流和人身触电电流较小。保护全面。保护范围几乎可以覆盖到整个低压供电保护单元，唯一不能保护的是一段由井下动力变压器低压侧至总低压开关的电缆。保护动作无死区，故障跳闸不受故障类型和发生的时间地点的影响。这种保护装置与井下供电单元的各分组馈电开关、磁力启动器中的漏电闭锁单元结合，可以构成一个简单易行、可靠性高、成本低廉且易于查找故障支路的漏电保护系统；4）附加直流电源检测式漏电保护的优点缺点（1）保护无选择性，即在供电单元的任何处发生漏电故障，都将引起总开关跳闸，停电范围大。（2）电容电流的补偿是静态补偿，电感电抗值调整好后不能随电网对地电容的大小变化而自动调节，无法保持在最佳补偿状态。2.利用三个整流管的漏电保护利用三个整流管构成的漏电保护原理图如图：工作原理：三个整流管V1、V2、V3，分别接到电网的L1、L2、L3三相，另一端以星形方式接在一起，并经继电器或负载电阻Rlo接地。由于变压器的中性点不接地，经三个整流管整流以后的直流电流，必须流经Rlo大地电网对地的绝缘阻抗r1、r2、r3，才能返回电源。所以该电流的大小直接反应了电网对地的绝缘状况，通过判断该电流的变化，可以检测漏电保护。2.利用三个整流管的漏电保护2.利用三个整流管的漏电保护当时，A相电压高于B、C两相，因此A相整流管VA导通，而B、C相的整流管VB、VC则在反向电压的作用下处于截止状态。当时，则VB导通，VA、VC截止。可见，在的一个周期内，这三个整流管依次处于导通和截止状态。2.利用三个整流管的漏电保护A相的平均电压为：B相的平均电压为：C相的平均电压为：2.利用三个整流管的漏电保护由于B、C两相的平均电压相等，于是A、B和A、C两相之间的平均电压也相等，其值为：因此，流过R中的平均电流为：可见，随着电网对地绝缘电阻的减小而增大，当绝缘电阻小到一定值时，就可达到使检漏保护装置动作的目的。额定电压380V低压供电网络仿真图，三相对地绝缘为35千欧，Rlo=50千欧额定电压380V低压供电网络仿真图，其中两相对地绝缘为35千欧，一相对地绝缘为5千欧，Rlo=50千欧额定电压380V低压供电网络仿真图，其中两相对地绝缘为5千欧，一相对地绝缘为35千欧，Rlo=50千欧2.利用三个整流管的漏电保护特点及应用：结构简单，不需要另设直流电源，即可获得直流检测式漏电保护所具有的保护特性。另外具有较高的直流电压，所以能够较真实反应电网的绝缘水平。缺点：动作值受电源电压波动的影响较大和对整流管的反向电压要求较高，因此只适合在较低电压等级电网使用，如127V煤电钻综合保护中采用。3.零序电流式漏电保护3.零序电流式漏电保护从电源的母线端往外看，通过故障支路的零序电流大小和方向都与非故障支路不同。故障支路的零序电流互感器（LH3）中流过的是非故障支路零序电流之和，而其他支路的零序电流互感器中只流过本支路的零序电流。另一方面，故障支路的零序电流方向均是由线路流向母线，而非故障支路则由母线流向线路。在忽略电网对地绝缘电阻的条件下，前者滞后于零序电压90°，而后者则超前90°，两者之间互差180°，相位正好相反。零序电流方向保护装置就是根据这个原理设计的。3.零序电流式漏电保护在电网中发生非对称性漏电故障时，如果存在零序回路，则在回路中出现零序电流。通过零序电流互感器检测出该零序电流的大小，在超过整定值时使继电器动作，切断故障线路电源。利用各支路零序电流的方向的不同，可实现放射式电网的横向选择性漏电保护。既可在中性点不接地系统中应用，中性点接地系统中也可应用。缺点：动作电阻值不固定、不能保护对称性故障、不能补偿电容电流。4.零序功率方向式漏电保护利用零序电流或零序电压的幅值大小来判断供电系统是否发生漏电，同时利用各支路的零序电流与零序电压的相位关系来判断故障支路，然后切除故障支路，实现有选择性切除故障的保护方式。优点：有较强的横向选择性，当支路发生漏电时，停电范围很小。缺点：与零序电流方向保护类似。应用：中性点绝缘、经高阻接地及直接接地的低压供电系统中4.零序功率方向式漏电保护保护原理图：5.旁路接地式漏电保护保护原理如图：5.旁路接地式漏电保护当电网发生单相接地或人身触及一相线时，由检测选相器确认故障相并迅速输出动作信号，执行继电器1~3KD迅速将故障相旁路接地，利用专设的接地极电阻Rgr的分流作用，降低人身触电电流或经漏电点的电流，而不影响电网的正常运行。故障支路跳闸后，旁路接地装置复位。5.旁路接地式漏电保护优点：安全性较高，对矿井的安全生产和人身安全有较好的保障。缺点：保护范围只能对单相漏电或触电，且电路复杂，对装置本身可靠性要求高。为了避免两相或三相误接地，电路中还必须设置电气闭锁。三、矿用隔爆检漏继电器JY82型矿用隔爆检漏继电器适用于煤矿井下中性点绝缘系统，电压为380V或660V，频率为50Hz的三相交流电网，能在井下任何有瓦斯煤尘爆炸性危险的场所正常工作。与低压供电单元的总馈电开关QA配合，可以对整个供电单元实现漏电跳闸保护。1.JY82型矿用隔爆检漏继电器1）主要功能（1）通过内设的欧姆表时刻监视电网的绝缘电阻，以便及时进行预防性检修；（2）当运行中的电网对地绝缘电阻降低到危险值或发生人身触及一相带电导体或电网一相接地故障，能够迅速动作，使自动馈电开关跳闸，切断电源，防止触电漏电事故；（3）当人触及电网一相时，可以补偿通过人身的电容电流，从而减少通过人身的总电流，降低触电危害，同时减少入地电流，降低引爆沼气煤尘的能力。1.JY82型矿用隔爆检漏继电器2）结构、电路及元件JY82检漏继电器由隔爆外壳、可拆出电气芯子组成。外壳的前盖利用止口卡在外壳本体上，并与隔离开关的操作手柄有机械闭锁，以确保在断电源后开盖，开盖后就无法接通电源。前盖上有一个玻璃窗口，可以观察欧姆表的指示数值；另有一个试验按钮，用以检查继电器能否可靠工作；下面的喇叭口用以接辅助接地极。QS－隔离开关，检漏继电器的电源开关，对自动馈电开关有电气闭锁作用。当此开关不合闸，即检漏继电器未投入运行，由于其一组节点QS1接通了自动馈电开关的脱扣器线圈YA的电源，自动馈电开关不能合闸。即实现漏电保护的强制投入。1L－三相电抗器，作用是把直流检测回路与三相交流电网连接起来的元件。三相电抗器的三个线圈始端分别接在电网的三相上，末端结成星形，接在直流检测回路；其中一相有二次线圈，作为桥式整流器VC和指示灯HL的电源，二次线圈做成抽头式。JY82各主要元件的作用：2L－零序电抗器。作用一：本身有较大的电抗值（十万欧姆），可以保证三相电抗器星形点对地的绝缘水平；作用二：通过它的电感性电流补偿漏电、触电时的电容性电流。C2－电容器，也叫接地电容，用来接通检测继电器的交流回路。当电网发生漏电时，交流电流经C2入地，减少交流电流对继电器KD直流电路的干扰，防止检漏继电器误动作。JY82各主要元件作用KD－直流继电器，检漏继电器的执行元件，额定动作电流5mA，有两个常开节点KD1和KD2，KD1为动作节点，用以接通自动馈电开关脱扣器线圈的电源，KD2为自保节点，且比KD1先行闭合，这样可以提高继电器的动作可靠性，并能防止间歇性漏电时，烧毁节点KD1。R1－平衡电阻，阻值为1千欧，使整流器经常有稳定的负荷，保证整流器的输出电压的稳定。JY82各主要元件作用kΩ－欧姆表，实际为一只刻着欧姆刻度的直流毫安表，用以直接监视电网的对地绝缘水平；C1－延时电容器，防止在检漏继电器投入运行的瞬间，因C2的充电电流引起KD的误动作。VC－桥式整流器，提供附加的直流检测电源。HL－指示灯，供给欧姆表照明，并兼作检漏继电器投入与否的指示灯。R3－试验电阻，用以检查检漏继电器工作是否可靠，对660V电网为10kΩ，380V电网为3.5kΩJY82各主要元件的作用各主要元件的作用SB－试验按钮，与试验电阻和辅助接地极配合，检查漏电继电器动作是否可靠。1PE－局部接地极。2PE－辅助接地极，供试验用，安装点距离检漏继电器的局部接地极5m以上。1.JY82型矿用隔爆检漏继电器（1）监视电网的绝缘水平JY82采用附加直流电源检测式漏电保护。当隔离开关QS合闸后，整个检漏继电器即通过三相电抗器1L与总开关QA连接，开始工作。其直流检测回路为：VC(+)

kΩ表

SB2PE大地电网对地总绝缘电阻R电网1L2LKDVC(-)，形成闭合回路。3）工作原理1PE3)工作原理此时，通过欧姆表的直流电流I为：

VC－附加直流电源电压；R－三相电网对地总的绝缘电阻，R=r/3；Σr－除R外，整个直流检测回路的各元件电阻之和。直流检测回路中的电流随R的减小而增大。通过毫安表的读数就可反应电网对地绝缘电阻值。3）工作原理（2）漏电、触电保护当人触及电网任一相或电网对地绝缘电阻下降到危险值，检测电流I通过下面回路：VC(+)

kΩ

SB2PE大地人体电阻电网1L2LKDVC(-)。形成闭合回路。由于人体电阻Rma为1kΩ，远小于R，或者R本身降到了较小值，则检测电流I将超过5mA，直流继电器KD动作，KD2先闭合自保，后KD1闭合，接通总开关QA脱扣器线圈YA的电路，自动馈电开关跳闸，实现了漏电保护。1PER3）工作原理（3）检漏继电器的可靠性试验煤矿安全规程规定：每天应对低压检漏继电器的运行情况进行一次试验，发现检漏装置有故障或网路绝缘降低时，应立即停电处理，修复后方可送电。试验时，按下试验按钮SB，接通试验回路：VC(+)

kΩ1PE2PESBR32FU1L中间相2LKDVC(-)。由于R3小于检漏继电器的整定值，直流检测电流I将大于5mA，检漏继电器动作，馈电开关跳闸，说明设备工作正常。3）工作原理（4）电网对地电容电流的补偿通过调节零序电抗器2L的电感量（抽头），使电感电流与电容电流相抵消，从而降低漏电电流。在试验调整时，可用三组容量相等的电容器组成模拟电网，当调整电感抽头使外加毫安表读数为最小时，即认为达到最佳补偿。补偿效果E0：E0=(I1-I2)/I2×100%2．JL82型检漏继电器这种检漏继电器的外壳为钢板焊接的圆柱形转盖式结构，具有强度高、隔爆性能好的特点。外壳的右侧有隔爆开关手柄，旋转式转盖上装有检漏试验SB按钮和补偿用SB1按钮，漏电与补