煤矿机电教案2

第二讲采区电网保护第一节漏电保护

第二节过电流保护第三节保护接地二、漏电保护方式分类：漏电保护、选择性漏电保护、漏电闭锁。1、漏电保护目前使用的漏电保护装置种类很多，有电子线路，也有使用单片计算机控制的。这里介绍的漏电保护，从原理上也叫附加直流电源漏电保护，如图2—1所示。

其工作原理是：漏电继电器用直流电进行绝缘监视，当人体触时，或漏电时，绝缘电阻降低，其回路如下：直流电源→接地极→人体→负荷线C〔或a或b〕→SK〔三相电抗器〕→LK〔零序电抗器〕→Ω〔欧姆表〕→ZJ〔直流继电器〕→电源。这时ZJ吸合，ZJ1闭合，TQ〔跳闸线圈〕有电触点断开，DW〔馈电开关〕断开，切断了供电回路。如果绝缘电阻高于整定值时，直流监测电流小于ZJ的动作电流，馈电开关不会跳闸。正常供电。图2—1漏电保护原理图二、漏电保护方式2、选择性漏电保护选择性漏电保护大多利用零序电流方向保护原理。如图2—2所示：〔1〕构成：零序电流互感器、互感器铁环套在电缆上，并绕有二次线圈，整流装置和直流继电器。〔2〕工作原理：当线路正常工作时，电网的三相电压对称，三相负载相同，三相电流矢量和为零，电流互感器二次没有电流和电压，执行继电器不动动。当发生漏电故障时，流过铁环电流和与流回铁环的电流不相等，这时有零序电流产生。这个零序电流通过电网对地绝缘电阻r和分布电容C构成通路。在二次侧产生电流，经二级管整流后，使执行继电器J动作，带动开关跳闸。图2—2零序电流保护装置原理图二、漏电保护方式2、选择性漏电保护对多个支路的供电系统来说，〔如图2—3范所示〕，以三个支路为例来讨论。其分布电容分别用C1、C2、C3来表示。如果第一支路发生单相漏电或接地故障，第二、三支路的零序电流互感器LLH2和LLH3中的零序电流分别由各支路自身的电容C2和C3来决定，而在LLH1中那么流过第二、三支路电流之和。使第一支路的零序电流互感器LLH1所流过的零序电流要大于其他两个支路。如果电网的支路数更多，那么LLH1中的零序电流还要更大，因此，利用零序电流的大小不同，即可使故障支路与非故障支路区分开，到达选择性漏电保护目的。图2—3选择性漏电保护原理图3、漏电闭锁〔1〕漏电闭锁：是指在开关合闸前对电网进行绝缘监测，当电网对地绝缘阻值低于闭锁值时开关不能合闸，起闭锁作用。〔2〕磁力起动器中漏电闭锁〔图2—4所示〕在磁力起动器尚未吸合前，主接触器XLC的常闭触头XLC3闭合，接通以下直流绝缘检测电路：附加电源E的“十〞端→地→电动机及其供电线路的对地绝缘电阻r→三相线路→人工星形三相硅堆GZ→常闭辅助触头XLC3→取样电位器W→直流电源E的“-〞端，从而对r进行检测。二、漏电保护方式图2—4磁力起动器中漏电闭锁原理图三、漏电保护装置的整定、维护及检修1、漏电保护装置的整定：电压漏电保护漏电闭锁1140V20KΩ40KΩ660V11KΩ22KΩ380V3.5KΩ7KΩ127V1.5KΩ3KΩ2、漏电保护装置的维护及检修①日检查实验：漏电继电器安装位置是否平稳可靠，周围是否清洁，有无淋水现象，局部接地极和辅助接地极安设是否良好，观察欧姆表指示数值是否正常。②实验时停电，用并接馈电开关的方法保证电能供给。③月详细检查和修理：线头是否良好，有无破损或受潮，闭锁开关是否灵活，接头、触点接触是否良好，有无松动脱落或烧毁现象。继电器的动作是否灵敏可靠，整流器的直流电压是否符合要求，内部元件、熔断器熔体及指示灯有无烧毁，调节补偿电感是否到达最正确补偿效果，漏电继电器是否符合防爆性能。3、检修：每年上井一次检修除对防爆外壳进行检修外，其他工程应按照安装前的检验内容进行检查和试验，并更换不合格的零件，对绝缘电阻较低、耐压实验不合格的须进行烘烤处理第二节过电流保护

一、过电流故障的危害及原因二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算引起电气设备和电缆过负荷的主要原因：一是电气设备和电缆的容量选择小，致使正常工作时负荷电流超过了额定电流；二是对生产机械的误操作，例如在刮板输送机机尾压煤的情况下，连续点动起动，就会在起动电流的连续冲击下引起电动机过热，甚至烧毁。此外，电源电压过低或电动机机械性堵转都会引起电动机过负荷。3、断相断相是指三相电动机的一相供电线路或一相绕组短线。此时，运行中的电动机叫单相运行，由于其转矩比三相运行时小得多，在其所带负载不变的情况下，必然过负荷，甚至烧毁电动机。造成断相的原因有：熔断器有一相熔断；电缆于电动机或开关的接线端子连接不牢而松动脱落；电缆芯线一相断线；电动机定子绕组与接线端子接触不牢而脱落等。由于井下过电流发生的时机多而且造成的危害巨大，所以对于电气设备和电缆都必须加以相应的过电流保护。二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算对各种过电流故障虽然有预防措施，但仍有可能发生，所以在电气设备内均设有过电流保护装置。对过电流保护装置的额定电流或动作电流，必须进行正确的选择或整定，否那么不能起到保护作用。二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算1、熔断器熔断器串接在被保护的电气设备的主电路中，当电气设备发生短路时，流过熔断器的大电流使熔体温度急剧升高并将它熔断，从而将故障线路与电源分开，到达保护的目的。熔体额定电流的选择计算如下：〔1〕对保护电缆支线的熔体，按下式计算：IR=IQe/〔1.8—2.5〕式中:IR---熔体的额定电流，A；IQe---电动机的额定起动电流，A；电动机起动时保证熔体不熔断的系数,对不经常起动和轻载起动的电动机取2.5，对频繁起动或重载起动的电动机可取1.8---2。〔2〕对保护电缆干线的熔体，按下式计算：IR≈IQe/〔1.8—2.5〕+∑Ie式中:IQe---容量最大的一台电动机的额定起动电流，A；∑Ie—其余电动机额定电流之和，A。〔3〕对保护照明负荷的熔体，按下式计算：IR≈Ie式中:Ie--照明负荷的额定电流，A。为保证在熔断器保护范围内出现最小短路电流时熔体能可靠熔断，按规定要验算它们的短路电流，校验其灵敏度，公式如下：Id(2)/IR≥4―7式中:Id(2)—被保护末端的最小两相短路电流，A；4―7—保护熔体及时熔断的系数，电压为380V、660V，熔体额定电流100A及以下时，系数取7；熔体额定电流125A时，系数取6.4；熔体额定电流200A及以上时，系数取5；电压为127V时，系数一律取4。二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算1、熔断器假假设短路电流校验不能满足要求时，可根据具体情况，分别采取以下措施：〔1〕加大干线或支线电缆截面。〔2〕设法减少电缆线路的长度。〔3〕换用大容量变压器。〔4〕对有分支的供电线路可增设分段保护开关。二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算2、电磁式过电流继电器在DW系列矿用隔爆型自动馈电开关中装设的过电流继电器，是一种直接动作的一次式过流继电器，作为变压器二次侧总的或配出线的短路保护装置。它的动作电流整定值，是靠改变弹簧的拉力进行均匀调节的，其调节范围一般是开关额定电流的1---3倍。当继电器的动作电流一经整定好后，只要流过继电器线圈的电流到达或超过整定值时，继电器就迅速动作。电磁式过电流继电器的整定：〔1〕保护支线按下式计算：IZ≧IQe式中：IZ---电磁式过电流继电器的整定动作电流，A；IQe---电动机的额定起动电流，A。〔2〕保护干线电缆按下式计算：IZ≧IQe+∑Ie式中：IQe---容量最大的一台电动机额定起动电流，A；∑Ie---其余电动机额定电流之和，A。二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算3、热继电器热继电器是以双金属片为主体构成的。一方面，因为双金属片有热惯性，从设备开始出现过载到双金属片因受热而产生显著变形，以至断开触点起保护作用，需要经过一段延时。另一方面，过载程度越大，双金属片的温度升高的越快，动作延时越短；反之，那么动作延时越长。热继电器的整定计算如下：〔1〕保护单台电动机时按下式计算：IZ=Ie式中：IZ---热继电器的整定电流，A；Ie---电动机的额定电流，A。〔2〕保护多台电动机时按下式计算：IZ=∑Ie式中：∑Ie---各电动机的额定电流之和，A。二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算4、电磁起动器电磁起动器中电子保护的过电流整定值，按下式计算：IZ=Ie校验灵敏度KS=Id(2)/(8IZ)≧1.2式中：Id(2)---被保护范围末端的最小两相短路电流，A；IZ---电子保护器的过电流整定值，A；Ie---电动机的额定电流，A；8IZ---电子保护器短路保护动作值，A；1.2---保护装置的可靠动作系数。

第三节保护接地

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。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，最大限度地降低严重程度。两种保护在煤矿井下低压电网中相辅相成，缺一不可，它们对保证井下电网的平安运行具有重要作用。一、井下保护接地网的作用与构成二、对保护接地的要求三、保护接地装置的安装检查与维护图2—5保护接地一、井下保护接地网的作用与构成2、井下保护接地网的构成井下电气设备比较分散，而且供电距离又较远，很难用一个集中的接地装置来满足保护接地的需要。因此，除井下中央变电所设置主接地极外，沿着供电线路还埋设了许多局部接地极。利用铠装电缆的铅皮、钢带、电缆的接地芯线，把分布在井下车场、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〔局部接地极〕也并联起来，形成一个井下保护系统，如图2—6表演所示。图2—6井下保护接地网示意图二、对保护接地的要求接地电阻的大小，将直接影响到电气设备金属外壳对地电压的上下，而单个接地极很难到达平安要求，因此，井下采用保护接地网以尽量减小接地电阻的数值为好。根据?煤矿平安规程?对保护接地有如下要求：〔1〕电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带〔或钢丝〕、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。〔2〕接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2欧姆。每一移动式和手持电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1欧姆。〔3〕所有电气设备的保护接地装置〔包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线〕和局部接地装置，应与主接地极连成1个总接地网。主接地极应在主、副水仓中各埋设一块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5毫米。在钻孔中敷设的电缆不能与主接地极连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得超过2欧姆。〔4〕以下地点应装设局部接地极：①采区变电所〔包括移动变电站和移动变压器〕。②装有电气设备的峒室和单独装设的高压电气设备。③低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。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，至少应分别设置1个局部接地极。⑤连接高压动力电缆的金属接地装置。局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6平方米、厚度不小于3毫米的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35毫米、长度不小于1.5米的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5毫米的透空，并垂直全部埋入底板；也可用直径不小于22毫米、长度不小于1米的两根钢管制成，每根管上钻10个直径不小于5毫米的透孔，两根钢管相距不得小于5米，并联后直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75米。〔5〕连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50平方毫米的铜线，或截面不小于100平方毫米的扁钢。电气设备的外壳与接地母线或接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25平方毫米的铜线，或截面不小于50平方毫米的镀锌铁线，或厚度不小于4毫米、截面不小于50平方毫米的扁钢。〔6〕橡套电缆的接地芯线，除用作监测回路外，不得兼作他用。三、保护接地装置的安装检查与维护1、井下保护接地装置的安装〔1〕主接地极。主接地极的安装如图2—7所示。两个主接地极分别安装在主、副水仓，并保证其工作时总是埋在水中。为了检修时提升方便，应设置专用吊环和吊绳。另外，在制作时，主接地极及其接地导线必须焊接在一起。而安装时，接地导线和接地母线之间只好用螺栓连接，但应保证接触良好，并不承受过大的拉力。图2—7主接地极的构造及其安装示意图1—吊环；2—吊绳；3—连接螺栓；4—辅助母线〔4X25扁钢〕5—主接地极板；6—吊绳孔；7—接地导线〔引至接地母线〕

〔2〕局部接地极。钢板和角钢局部接地极，最好埋设在巷道旁的排水沟中。钢板和角钢局部接地极与接地导线之间也必须焊接，焊接尺寸如图2—8所示。图2—8钢板和角钢局部接地极的构造及安装示意图a—埋设在潮湿地方的钢板接地极；b—放在沟中的角钢接地极1—接地导线；局部接地极图2—9钢管局部接地极的构造及安装示意图钢管局部接地极，一般垂直打入潮湿的地面，并要求埋在地下局部的长度不得小于1.5米,而地表局部应留有100毫米以上的焊接长度，如图2—9所示。如接地极附近的土壤比较枯燥,在其周围应用沙子、木炭和食盐等混合物填满。沙子和食盐的比例，按体积计算，约为6：1。埋设后，再灌水，以降低其接地电阻值。三、保护接地装置的安装检查与维护2、井下保护接地装置的检查与维护凡有值班人员的机电峒室和有专职司机的电气设备，在交接班时，必须由值班人员和专职司机对局部接地极、接地导线及连接导线等进行一次外表检查。对于其他电气设备的保护接地，那么由维护人员每周至少进行一次外表检查，检查的重点是整个接地网的连接情况，使其保持完好状态。一旦发现接触不良或有严重锈蚀等情况，应当立即处理，以免使接地电阻增大。此外，每年至少要将主接地极和局部接地极从水仓或水沟中提出来，详细检查一次。对于主接地极应是一个检查，一个工作，而不能两个同时提出来，以免影响平安。为了降低接地电阻值，对于钢管接地极，应经常灌注盐水，以保持良好的导电状态。电气设备在安装、检修搬迁后，应详细检查其接地装置的完善情况，使其接地良好。总接地网的接地电阻值的测定，由专人负责，每季至少进行一次，并有测定数据记录。对于具有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井内进行接地电阻测定时，应采用本质平安型测试仪。如用普通测试仪测定时，只准在瓦斯浓度为1%以下的地点使用，并采取一定的平安措施，报有关部门批准。第四节综合保护装置

一、电动机综合保护器二、煤电钻综合保护器一、电动机综合保护器电动机综合保护器是一种以电子器件为根底的保护装置，能对电动机实现过负荷保护、断相保护、短路保护和漏电闭锁功能的保护装置。〔不知矿上的具体情况〕下面以JDB120〔225〕型综合保护器为例，分别介绍其整定和使用方法。一、电动机综合保护器1、电动机综合保护器的整定取样电路由电流互感器、信号变换电路和整定电路等局部组成。如图2—10所示为JDB—120〔225〕型综合保护器中取样器的电气线路。图2—10JDB—120〔250〕型综合保护器的取样电路图从电流互感器〔LH1—LH3〕二次绕组输出的交流电流信号，首先经过电阻R1—R6转变成交流电压信号，然后再经过二极管D1—D3和电容器C1—C3整流、滤波，最后在电阻R7—R9上形成所需要的直流信号电压。为了能同时得到反映过载、短路和断相三种故障的信号电压，将三个电流互感器二次册的直流信号电压并联输出，并用6个二极管D4—D9组成的或门电路进行综合，b点为三相的中性点。这样，从a、c两点引出的电压就正比例于电动机主电路的电流，因而a、c两点间的电压就是过载和短路保护的信号电压。当电动机一相断线时〔如A相〕，该相的电流互感器无信号输出，但另外的两相电流互感器仍有信号电压输出。此电压的下端除可以继续由a点输出外，还可以通过断线那一相的滤波电阻R7和二极管D加到b端，电压的负端那么通过二极管D5和D6加到c端，因而在b、c两点之间得到一个电压，此电压就是断相故障的信号电压。为能调节过载和短路保护的整定动作电流，在每相电流互感器的二次侧并联有两个负载电阻，并用转换开关K1进行换接，以实现动作电流的粗调。因为在交流信号电压幅值一定时，负载电阻越小，整定动作电流越大，所以当两个负载电阻并联时，动作电流将加大一倍。因此，该保护器的动作电流粗调共分为两档。为实现粗调，在a、c两点间串联11段电阻，用转换开关K2进行调节。在K2处输出的直流电压一定的条件下，接入的电阻段数越少，动作电流越大。整定电流的具体分档见表2—1，具体整定时，动作电流按电动机的额定电流整定。

表2—1整定动作电流的分档值型号分档电流/A刻度电流/A1234567891011JDB—120G30～6060～120306033663672397842844590489651102541085711460120JDB—225G55～110110～220551106012065130701407515080160851709018095190100200110220一、电动机综合保护器2、电动机综合保护器的使用(1)为了对综合保护器工作性能进行定期检查，可以利用保护器的漏电试验开关与过载试验开关进行相应的试验。在试验时必须先断开隔离开关，然后翻开开关外壳，将上述试验开关拨到试验位置，随后再盖上开关盖，合上隔离开关，进行试验。严禁违反平安操作规程。此外，也可以将电流整定在较低值，利用实际起动电流与工作电流进行模拟过电流或过载试验。这些试验同样要严格遵守上述试验步骤。〔2〕属保护性动作的判断原那么是：磁力起动器停止工作是不能起动，属漏电故障。磁力起动器工作时发生跳闸并且跳闸后经一定延时后可以重新起动，属过载或断相故障。磁力起动器工作时发生跳闸并且跳闸后不能再起动，属短路故障。二、煤电钻综合保护器目前我国生产多种形式的煤电钻综合保护装置。这里以ZZ8L—2.5型煤电钻综合保护装置为例进行介绍。如图2—11所示。1、结构与功能ZZ8L—25型煤电钻综合保护装置在结构上有两种类型：一是不带主变压器的，需要和KSG型矿用干式变压器配套使用；另一种自身带主变压器，可直接使用。但两者电气原理相同。全部电路包括主电路、控制保护电源电路、先导电路、载频短路保护电路和漏电保护电路五个局部，且有向煤电钻提供127V交流电源、有过载、短路、检漏和远方停送电功能。煤电钻不工作时，负荷电缆不带电。图2—11ZZ8L—2.5型煤电钻综合保护装置的电气原理图二、煤电钻综合保护器2、调试及安装使用〔1〕进行整机调试。①试验短路保护装置动作性能。此时可参考以下数值：300米打钻，振荡槽路两端电压应大于9V，10米打钻，槽路端电压应大于8V。无论是300米终端或小于10米的近端，在任一相间短路后，槽路两端电压都应为零伏。如有剩余电压，可调整R10和槽路磁芯位置予以消除。最后将磁芯用腊封固。②反复起停电钻装置，应无误动作。③接入漏电试验电阻，继电器2J应动作，如不动作，可调整R4。〔2〕安装、使用。①运输时不应有剧烈的振动、冲击和倒放，运到安装地点后，还应对各电气元件做一次检查。②安装时装置应可靠接地，辅助接地应在主接地5米以外处。③接线前应对装置的绝缘再做一次测定，用500V兆欧表测量上下压侧绝缘电阻，应