矿井安全供电及三大保护.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,矿井安全供电及三大保护,刘全福,1,一、煤矿井下为什么采用中性点不接地系统？,煤矿安全规程,第四百四十三条 严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。,2,中性点：,三相交流电三相绕组变压器，发电机、电动机的每个绕组有一点，此点与另外两相绕组接线端间电压绝对值相等，此点就是中性点。电力系统中，中性点用符号“,N,”表示。,中性点接地,：,三相交流电力系统中性点与大地之间的电气连接方式，称为电网中性点接地方式。,3,中性点接地方式涉及电网的安全可靠性、经济性；同时直接影响电力系统设备绝缘等级的选择、耐压等级以及继电保护技术方式、通讯干扰等。,通常来说，电网中性点接地方式也就是变电所中变压器的各级电压中性点接地方式。,供配电系统根据中性点接地方式的不同，分为中性点接地系统和中性点不接地系统两大类。,4,5,二、煤矿供电的基本要求,可靠,-,保证供电不中断（双回路供电、可靠的备用电源）；,安全,-,保证人员、设备、矿井安全（严格遵守,煤矿安全规程,及相关规定）；,质量,-,保证供电频率、电压的稳定（合理选用变压器、电缆）我国煤矿一般要求电压允许偏差不超过额定电压的,5%,，频率允许偏差不差过,（,0.2,0.5,）赫兹；,经济,保证投资、运行、维护等费用经济（合理选择供配电系统及节能、低耗、高效的用电设备，用电系统简单、科学）,6,三、煤矿供电的电压等级,煤矿安全规程,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,。,7,煤矿供电电压等级选择的基本原则,：,根据供电负荷的功率大小、供电距离和用电安全确定。煤矿井下常使用,127V,作为照明、控制电源，电压相对比较低，有利于人身安全；而,660V,、,1140V,的电压比,380V,高，有利于远距离传送大的电能，减少电能损耗。,8,四、煤矿井上下常用的电压等级及用途：,交流：,36V -,设备控制,127V,井下照明、信号以及煤电钻等手持式设备,380V,地面低压设备、小型矿井井下低压设备,660V,井下绝大多数设备,1140V,综采、综掘等大型设备,3300V,大型综采、综掘设备,6000V,、,10000V,井上下高压供电及高压设备,35kV,、,110kV,矿井地面配电,直流：,250,（,550,）,V,井下架线电机车,9,煤矿井下为什么不采用,220V,电源？,220V,电源是三相四线制,380V,电压等级供电系统的相电压，是相对中性点也就是零电位、大地电位而言；而煤矿电源为中性点不接地系统，电源系统没有零线，所以就没有,220V,的电压等级。,10,五、煤矿供电系统,定义：,由各种等级电压的电力线路（电缆）将矿井的各级变电所和电力用户联系起来的输电、变电、配电和用电的整体。,由矿井井上下各级变电所、移动变电站、各种电压等级的电缆和用电设备以及保护系统构成。,11,矿井供电方式,深井供电一般分为三级：,地面变电所、井下主变电所、采区变电所（,6kV,或,10kV,入井，井下各变电所、移动变电站间主电源电压,6kV,或,10kV,）。,浅井、小型矿井采用二级供电方式：,即地面变电所、井下配电所和采区配电所、局部配电点构成（地面变电所,6kV,或,10kV,进线电源，低压,1140,或,660V,入井，井下配电所和采区配电所、局部配电点进线电源电压为,660V,或,1140V,）。,12,各级变电所组成及作用：,地面变电所：,主要由高压线路、高压开关柜（配电、隔离、联络）、计量及,PT,保护柜、补偿柜、变压器组成。担负矿井地面和井下变、配、供电任务。功能是把公网来的,35kV,（,110kV,）电压降压为,6kV,或,10kV,入井，同时根据需要，供地面生产（通压排提运调）、生活用电。,井下主变电所：,是全矿井井下配电中心。将地面来的高压电分配给井下的主排水泵等高压设备、采区变电所，同时通过变压器降压为,660V,为井底车场副井生产及照明系统等供电。主要有隔爆型高压真空配电开关、高压启动器、干式变压器、低压馈电开关、照明综保开关等组成。,13,采区变电所：,采区供电。将井下中央变电所来的,6kV,或,10kV,高压分配给采掘工作面配电中心（综采设备列车、综掘或局部配电点的移动变电站），经所内变压器降压后，为采掘工作提供低压电源。主要由隔爆型高压真空配电开关、高压启动开关、干式变压器、低压馈电开关、低压真空启动开关、照明综保开关等组成。,局部配电点,：一般由移动变电站、馈电开关、低压真空负荷开关等组成。局部配电点有三台用电开关情况下，原则上必须配备总馈电开关，方便检修。,14,六、变压器及电机功率与额定电流的关系,1,、变压器额定容量与额定电流的关系：,S,e,=,3*,U,e,*,I,e,例：,380 V,（空载电压,400V,）：,Ie=1.44Se,变压器实际承载负荷（,kW,）一般为其额定容量（,kVA,）的,80%,，也可将变压器的容量折算为功率后，在按一下关系估算额定电流。,2,、电机额定功率与额定电流的关系：,P,e,=,3*,U,e,*,I,e,*cos,例：,380V,每,kW2A,通常，煤矿用电设备的供电因数大多只有,0.6,0.7,之间，所以，按前述关系估算出来的电流值偏小，用于整定开关时，开关总是误动作。功率因数按,0.6,0.7,情况下：,380V,每,kW2.15A,15,3,、电机的启动电流、额定电流、运行电流,煤矿使用的大多是三相鼠笼型异步电动机。,电机的启动电流（直接启动）一般为其额定电流的,47,倍，如果电机质量较差，甚至可以达到额定电流的,10,倍，一般估算电机的启动电流按照其额定电流的,56,倍；,电机直接启动的时间一般为,510,秒，大功率重载电机启动时间可达,915,秒钟。,井下实际可能遇到大功率电机长距离供电情况，这种条件下，该电机的启动电流可能会大大低于额定启动电流。,电机正常运行时的电流往往小于其额定电流，原因是设备选型时配备的电机容量往往大于机械设备实际需要的功率，俗称“大马拉小车”不经济但工作可靠性高。,16,七、煤矿常用电缆截面及安全电流经验值,电缆载流量：,电缆载流量是指一条电缆线路在输送电能时所通过的电流量,在热稳定条件下,当电缆导体达到长期允许工作温度时的电缆载流量称为电缆长期允许载流量。,17,电缆选取原则：,1,、,按长时间允许载流量选择电缆；,2,、按经济电流密度校验；,3,、按正常工作时允许电压损失校验；,4,、按电机启动时，电机端电压不低于额定电压的,75%,校验；,5,、按最远端两相短路情况下，保护的灵敏系数校验；,6,、按机械强度校验。,3,、,4,项：一条电缆供多台电机的供电线路，按距离最远功率最大电机启动，其它电机正常运行条件下的电压损失进行校验。,一般情况下选用的电缆截面偏大，都能满足该项条件，因而电缆选型计算时第,4,项校验忽略不计。,18,八、煤矿供电三大保护及整定细则,煤矿井下供电系统的,过流保护,、,漏电保护,、,接地保护,统称为煤矿井下的三大保护。,19,第四百五十五条,井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。,第四百五十六条,井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置；必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须正确选择熔断器的熔体。,必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。,第四百五十七条,矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过,20A,。,地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。,井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。,每天必须对低压检漏装置的运行情况进行,1,次跳闸试验。,煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置。每班使用前，必须对煤电钻综合保护装置进行,1,次跳闸试验。,20,1,、,过流保护,过电流是指流过电气设备和电缆的电流超过额定值。其故障有短路、过负荷和断相。,2,、,漏电保护,当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有电流流过的现象，称为漏电。井下常见的漏电故障可分为集中性漏电和分散性漏电两类。,21,3,、,接地保护,保护接地，是为防止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的防护措施。将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分（即与带电部分相绝缘的金属结构部分）用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。接地保护一般用于配电变压器中性点不直接接地（三相三线制）的,供电系统,中，用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全范围。,22,过流保护的整定,保护的整定计算必须满足四方面要求：选择性、可靠性、迅速性、灵敏性。,选择性：,当线路故障时，只切断故障部分线路，并不越级跳闸。,可靠性：,保护装置不应出现误动或拒动。,迅速性：,当保护范围内出现故障时，保护装置应迅速切断被保护线路，是非故障线路和设备得到保护，避免事故扩大。,灵敏性：,当保护范围内发生最小短路电流时，保护装置应可靠动作。灵敏性高低是以灵敏度来衡量，其意义是指被保护范围内发生的最小短路电流与整定值的比值，数值越大灵敏性越高。,23,过流保护装置的分类及组成,电子式（电流互感器,+,电子监测,+,执行机构）,电磁式（过流线圈,+,过流继电器,+,执行机构）,煤矿使用的高低压配电开关、高低压真空启动开关普遍采用电子综合保护装置，电磁式基本淘汰。,保护整定的最终原则：,躲过最大启动电流，保证设备正常启动、运行；,允许短时间过载，且根据过载电流的大小反时限保护；,迅速切断最小两相短路电流实现对供电设备和线路的保护。,过载（过负荷）保护的主要对象是用电设备和电缆；,短路保护的主要对象是供电设备和电缆。,24,一、低压馈电开关的整定,1,、过载（过负荷）保护,：馈电开关的过载保护整定原则：是按实际负载电流值进行整定，即同一线路可能同时在线运行电机额定电流之和。保证当该供电线路用电负荷全部投入情况下，可靠供电，电机都能可靠启动运行。,I,Zg,I,e,式中：,I,Zg,-,过载保护电流整定值，,A,I,e,-,该供电线路中所有投用电机的额定电流之和，,A,；,其整定范围为（,0.2,1.2,）,I,e,；,I,e,为馈电开关的额定电流值（具体档位因开关厂家不同而有差异）。,25,例：,某掘进工作面一台,KBZ-400/660,型馈电开关，带,SGB420/255,型皮带机一部，,SGB420/240,型刮板机一台，,7.5kW,潜水泵两台，,11.4,调度绞车一台，,660V,供电系统，则：,根据功率、电流经验公式（功率因数取,0.7,）：,I,Zg,I,e,=,1.25,（,255+240+27.5+11.4,）,270A,馈电开关额定电流为,400A,，故，其过载保护整定值可预设为,0.6,I,e,，即,240A,，通过实际开机运行确定最终整定值，若某台电机正常启动或全部电机都正常运行，开关过流跳闸，说明预选值偏小，可加大一档，,0.7,I,e,，即,280A,。,新型电子这保护装置可以按,10A,的步长来调节，可直接整定为,270A,。,26,2,、短路（速断）保护：,馈电开关的短路保护整定原则：按最大启动电流整定，按最小两相短路电流检验灵敏度。,采用电子综合保护器的馈电开关，其短路保护电流值的整定范围为（,0.5,10,）,I,e;(,I,e,为馈电开关的额定电流值，整定的档位和倍率因厂家而异，比如,0.1,、,0.2,、,0.5,等等）,对保护电缆干线（总馈电）的过流保护装置按以下公式整定：,I,Zd,I,Qe,+,K,X,I,e,式中：,I,zd-,短路保护电流整定值，,A,；,I,Qe,该线路中功率最大的电机的额定启动电流，对有多台电机同时启动的设备，如其总功率大于单台启动的容量最大的电机功率时，,I,Qe,则为这几台同时启动的电机额定启动电流之和，,A,；,I,e,-,该线路中其它电机的额定电流之和，,A,；,K,X,-,需用系数；取值范围同前述。,I,emax,该线路中功率最大的电机的额定电流，,A,27,例：,仍以前面的掘进工作面馈电开关为例，皮带机两台电机同时启动，功率因数,=0.7,：,I,Zd,I,Qe,+,K,X,I,e,=61.25255+0.651.25,（,240+27.5+11.4,）,=911A,K,X,=0.286+0.714,（,255/,（,255+240+27.5+11.4,）,=0.65,根据开关的具体参数，可选择为,2.5,I,e,或选择为,920A,对保护电缆支线（分馈电）的过流保护按一下公式整定：,I,Zd,I,Qe,28,3,、整定值的校验：,按上述原则确定出的整定值，同样需要用两相短路电流值进项灵敏性校验。,如果动作灵敏度小于,1.5,，则保护动作不可靠，需要按照下面的措施进行整改。,若供电线路上串接两台及以上馈电开关时（中间无分支线路），则其上一级馈电开关的过流整定值，必须按照下一级馈电开关保护范围内的最远端两相短路电流来校验，校验的灵敏度应满足,1.2,1.5,以确保双重保护的可靠性。,如果经校验，最远端两相短路电流不能满足,1.2,1.5,的关系，说明过流保护动作不可靠，最远端发生两相短路时可能不跳闸。,29,4,、提高保护灵敏度即增大保护可靠性的技术措施,通过采取措施来增大供电线路中最小两相短路电流来达到增加保护装置灵敏系数的目的。,、,加大干线或支线电缆截面。,、缩短低压电缆线路的供电长度；,、采用软启动等技术措施降低电机的启动电流减小过流保护整定电流值,Iz,提高最远端两相短路电流对过流保护动作值（过流整定值）的比值，从而提高保护的可靠性。,、换用大容量变压器或采取变压器并联运行方式，以提高变压器容量提高最远端的两相短路电流值；,、采用移动变电站长距离高压供电；相应缩短采掘设备低压电缆的供电长度，,、增加分段保护开关；使保护范围缩短，相应的保护范围内最小短路电流就增大；,30,随着新技术、新设备的应用，采用技术手段减小整定值的方法可以提高保护装置动作灵敏系数。,、采用各电机逐台起动,、采用双速电机,、采用各种软起动技术,、采用新型电子综合保护装置以选择最合适的整定值,Iz,、采用相敏保护技术,31,二、,低压启动开关的过流整定：,煤矿常用低压启动开关采用新型电子式保护装置，保护装置内部已经设定了电机启动电流和短路电流之间的保护关系，保护装置相关单元完成对负载的过载、断相、短路、漏电闭锁和风电延时闭锁等保护功能的检测和实现保护。可以根据电机实际运行电流来区分启动、过载或是短路。,所以，过流保护整定值的确定原则是：,I,Z,I,e,式中：,I,Z-,过流保护整定值，,A,I,e,电机的额定电流值，,A,即，过流保护动作值小于等于电机的额定电流。,按电机额定电流进行整定,，,运行电流超过,I,Z,值，即视为过载,；电子保护反时限延时进行保护；,当运行电流达到,I,Z,值的,8,倍及以上时，即视为发生短路，保护器速短保护。,按上述原则确定出的整定值，同样需要用两相短路电流值进项灵敏性校验。,式中：,-,最远端两相短路电流，,A,，需要计算。,I,Z-,电子保护器的过流动作电流值，即保护整定值，,A,8I,Z-,电子保护器短路保护动作值，,A,如果动作灵敏度小于,1.2,，则保护动作不可靠，需要按照前述措施。,32,三、变压器的保护（高爆开关的整定）,当变压器发生运行过载或两相短路（指变压器本身发生短路故障，高压或低压侧绕组内部、低压出线端短路）时，由矿用高压配电装置（高爆开关）的过流（短路）保护装置来保护。,过载保护,按变压器的一次侧额定电流整定；,I,Z,I,e,短路保护,：因高爆开关保护装置的技术原理来整定（某些开关按一次侧电流，另一类高爆开关按互感器二次侧电流的倍数来整定）。,按二次侧发生两相短路时一次侧电流值整定：,I,Qe,+,K,X,i,e,I,zd=,K,b,按变压器电流互感器二次侧电流的倍数整定：,I,Qe,+,K,X,I,e,n=,K,b,Ig,e,式中：,n-,高爆开关电流互感器二次侧额定电流（,5A,）的倍数；,K,b,-,变压器的变比；,低压,660V,：,K,b,=10kV/690=14.5,低压,1140V,：,K,b,=10kV/1200=8.33,Ig,e,-,高爆开关的额定电流；,33,短路保护灵敏系数校验,：,低压侧两相短路电流折算到高压侧电流,对,Y/Y,型接线的变压器：,对,Y/,型接线的变压器：,34,漏电保护,第四百五十七条,矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过,20A,。,地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。,井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。,每天必须对低压检漏装置的运行情况进行,1,次跳闸试验,。,煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置。每班使用前，必须对煤电钻综合保护装置进行,1,次跳闸试验。,35,煤矿漏电类型：,两大类,集中性漏电：,电缆某处绝缘损坏造成漏电。,1,、长期集中性漏电：某台设备或电缆绝缘击穿，或到导线碰壳；,2,、间歇性集中性漏电：电缆或电机绝缘损伤，受到震动、拖移时漏电；,3,、瞬间的集中性漏电：人员误触带电体、绝缘破损处对地弧光放电。,分散性漏电：,电网或某条电缆对地绝缘电阻值普遍下降造成的漏电。,36,漏电保护的类型：,我国煤矿井下供电系统漏电保护装置，从原理上基本分为两大类：利用零序电流的漏电保护装置和附加直流电源的漏电保护装置。,37,漏电保护整定原则,根据规定网络电压等级确定绝缘电阻值。,安全电流,：有研究证明流经人体的电流小于,50mAs,是安全的，但考虑到漏电（接地）电流不引爆电雷而导致瓦斯煤尘事故，我国煤矿规定，,30mAs,为安全电流。,30mAs,是确定漏电保护装置主要技术指标的依据。,达到这一指标所采取的的措施：,1,、提高供电网路对地绝缘电阻；,2,、对网路的对地分布电容电流采区有效的补偿；,3,、提高漏电保护装置灵敏度、可靠性和动作速度,。,38,漏电保护的作用：,1,、连续监测电网对地绝缘状态；但电缆、用电设备对地绝缘电阻值降低到整定值时，漏电闭锁，禁止合闸送电；,2,、当电网对地绝缘电阻值降低到整定值、人体触及带电体或电网发生单相漏电（接地）时，馈电开关自动切断电源；,3,、补偿电网的电容电流，降低人体触电或单相接地时的电流。,远方漏电试验：,在馈电开关控制线路的最远端电机接线端子上（一端接在接线柱上、另一端通过按钮接在接地端子上），按不同电压等级接入试验电阻（,127V,用,2k,、,10W,电阻，,380V,用,3.5k,、,10W,电阻，,660V,用,11k,、,10W,电阻，,1140V,用,20k,、,10W,电阻），试验馈电开关是否跳闸检验馈电开关的漏电保护装置动作的灵敏可靠性。,39,漏电故障的常见原因及查找：,1,电缆、电机遭淋水、浸泡受潮或进水或绝缘老化，造成绝缘降低或绝缘击穿；,2.,电缆受到挤压、砍砸、磨损、过度弯曲、铁丝吊挂等产生外皮损伤（裂口）；,3.,接头松脱、毛刺与外壳接触或放电；,4.,长时间过负荷运行发热造成绝缘老化；,5.,检修接线错误、停送电错误、工器具材料等遗留造成接地；,6.,高压接头制作不合格、擅自改装开关造成电气间隙、爬电距离不够；,7.,维修配件、材料不合格；,8.,误操作弧光放电；,9.,冷补、热补接头制作不合格（芯线联接不牢、密封不严、绝缘包扎不良），造成接头松动、发热、进水、受潮等。,10.,真空开关阻容吸收组件损坏或缺失，在真空管分断时易产生过电压造成电缆、电机绝缘瞬间击穿。,40,保护接地,保护接地,：为防止人身触电，将电气设备正常不带电部分（内部本体、金属外壳、构架等）接地的方法，称为保护接地。,41,煤矿井下作业环境狭窄，潮湿，电缆等对地绝缘状况非理想，一旦人体触及带电体就会构成回路产生漏电电流，造成人身伤害。,理想状态下，人身触及中性点不接地系统电网，没有电流通过人体，也就是说不会造成人身伤害,。,实际状况是，井下供电网络存在绝缘电容和分布电容（电缆越长电容越大）：,42,人体触电受伤害的程度有以下几个因素决定：,1,、电流：,50mA,可以致命，国家规定安全电流值为,30mA,2,、人体电阻，通常取值为,1000,；,3,、触电电压：极限安全电流与人体电阻的乘积，称之为安全电压；与工作环境有关。根据国家,GB3805-83,规定：安全基础电压有效值最大不超过,50V,，安全电压等级为,42V,、,36V,、,24V,、,12V,、,6V,。煤矿规定安全电压为,36V,。,4,、触电持续时间。国家规定对人体无生命危险的触电电流与触电时间的乘积不得超过,30mAs,。,43,电网电容电流的危害及治理方式：,正常运行的中性点不接地系统电网，三相对地电容基本平衡，电容电流也大小相等。在系统未发生接地故障时，三相对地电容电流数值相等相位相差,120,，其矢量和为零，中性点无电流流入。如果发生单相接地则中性点对地电位上升为相电压，其他两项电压将在振荡过程后上升为线电压，流过接地点的电容电流为其他两相相电压在其对地电容上产生的电流矢量和，在不稳定单相接地过程中，将对电网造成间隙性电弧接地过电压。,44,危害,间歇性接地弧光接地过电压。,电力规程规定，中性点不接地系统单相接地故障时，为保证用电的连续可靠性，允许带故障运行,2,小时。当接地为间歇性情况下，接地点会出现拉弧熄灭拉弧现象；当电容电流足够大时电弧强度也随之增大而不再熄灭，伴随产生的弧光接地过电压可达相电压的,3,5,倍。可能导致设备、电缆绝缘击穿、爆炸，避雷器、断路器烧毁等。,持续的单相接地电流热效应造成接地点过热，损坏绝缘。,由于单相接地另两相对地电压相对升高为线电压，可能造成系统中的电压互感器铁芯饱和情况，致使阻抗变小，电感发生变化。当系统中电压互感器的参数和系统对地电容出现匹配时，就有可能引起系统铁磁谐振过电压，烧毁电压互感器等电力设备。,单相碰壳接地情况下，大的接地电容电流将抬升壳体接地电压，危及设备及人身安全。,造成接地电流大，在大地中形成杂散电流、可能引起瓦斯煤尘电雷管爆炸；,间歇性接地引起的电弧，也可能导致引起瓦斯煤尘电雷管爆炸。,45,综合治理方法：,目前，普遍采用中性点经消弧线圈接地方式，利用消弧线圈的电感电流抵消系统的电容电流（电容电流超前电压,90,、电感电流滞后电压,90,），从技术上减弱或消灭接地电流。,随着技术的发展，自动跟踪补偿消弧线圈技术成熟应用。可以实时跟随电网系统单相接地电容电流的变化情况，自动调节出不同的感性电流（调整电感量）进行补偿，是故障点的单相接地电流减小的最小。,消弧线圈补偿方式：,完全补偿,：消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地点电流为零。缺点：易形成,RLC,串联谐振，造成谐振过电压。不大采用。,欠补偿,：电感电流小于接地电容电流，接地电流为容性。缺点：接地故障发生补偿过程中，因系统频率变化等原因导致接地电流减小时，可能出现完全补偿，一般也不采用。,过补偿,：电感电流大于接地电流，单相电流电流为感性。过补偿方式在电网中得到广泛使用，但过补偿程度要合适。,自动跟踪补偿,：利用单片机或危及控制技术，根据接地电容电流的实际值随动调节。,46,接地保护：,通过保护接地将电气设备出现单相接地（碰壳）故障时、漏电电压、电流限制在安全范围内的一种安全措施。,从保护人体触电安全角度出发，保护接地装置的接地电阻越小越好，但要实现每台电器设备各自的接地电阻值都小也不容易；,保护装置的接地电阻越小，通过接地极流入大地的漏电电流就越大，引起瓦斯、煤尘爆炸或引爆电雷管的危险也就越大。,妥善解决这一矛盾的有效措施就是，利用各种方式（高低压铠装电缆的金属铠装层、橡套电缆的接地芯线）将井下各种电气设备的保护接地装置连接起来组成保护接地网，从而，在发生单相碰壳或单相接地故障情况，接地电流就通过接地网的各个接地极流入地下，减少了触电点局部的接地电流，降低了人身电流、以及可能触发瓦斯煤尘电雷管保证的可能性。,47,煤矿保护接地网：,利用供电线路中的高低压铠装电缆金属铠装层、橡套电缆的接地芯线、橡套屏蔽电缆的半导体屏蔽层，把煤矿井下各种用电设备的外壳、构架连接起来，并与设置在中央变电所主副水仓中的主接地极、各变电所、配电点、高压连接器的局部接地机、接地母线、辅助接地母线、连接导线和接地导线一起组成接地网。,48,漏电保护与保护接地,漏电保护的侧重点是故障发生后的跳闸动作时间，一旦发生漏电或人身触电，应准确、迅速切断电源，经故障存在的时间减少到最短。,保护接地的侧重点是限制漏电电流和人身触电电流的大小。,两者协同保护，相辅相成。,49,煤矿安全规程对保护接地网及接地电阻的规定：,第四百八十二条,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。,第四百八十三条,接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过,2,。每一移动式和手持式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,。,第四百八十四条,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，应与主接地极连接成,1,个总接地网。,主接地极应在主、副水仓中各埋设,1,块。主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于,0.75m,2,、厚度不得小于,5mm,。,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,。,50,第四百八十五条,下列地点应装设局部接地极：,（一）采区变电所（包括移动变电站和移动变压器）。,（二）装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。,（三）低压配电点或装有,3,台以上电气设备的地点。,（四）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。,（五）连接高压动力电缆的金属连接装置。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,0.6m,2,、厚度不小于,3mm,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,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（,两根管子须垂直于地面，垂直偏差不大于,15,），垂直埋深不得小于,0.75m,。,并入接地网之前，必须测量两根管子以及连接导线、接地导线组成的局部接地极的接地电阻；阻值不得大于,80,。,地下干燥接地电阻较大时，铁管周围应用砂子、木炭和食盐混合物或长效降阻剂填满，砂子和食盐的体积比,6:1,。,51,52,第四百八十六条,连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于,50mm,2,的铜线，或截面不小于,100mm,2,的镀锌铁线，或厚度不小于,4mm,、截面不小于,100mm,2,的扁钢。,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,2,的铜线，或截面不小于,50mm,2,的镀锌铁线，或厚度不小于,4mm,、截面不小于,50mm,2,的扁钢。,变压器的接地,：如下图。将高低压铠装电缆的钢带、钢丝用连接导线分别接到变压器外壳上的接地螺栓上。如果是橡套电缆，将电缆的接地芯线分别接在进出线装置的内接地端子上。最后将变压器外壳上的接地螺栓用连接导线接到接地极的接地母线上。,53,54,55,移动设备的接地,：移动电气设备的接地依靠橡套电缆内部的接地芯线来实现。接地芯线一头接在移动电气设备接线盒内的家底端子上，另一头和启动开关接线腔内的接地端子相连。最终或快点开关启动开关外壳应与总接地网或局部接地极相连。,移动设备（照明灯具、信号电铃、按钮、,1140V,及以下的低压电缆接线盒、单台电机及其控制开关等通过内部接地线与矿井接地网络可靠连接后，可不单设局部接地极。,禁止几台设备串联接地。,56,57,接地线的连接与加固,接地母线与主接地极的连接要用焊接；,接地导线和接地母线（或辅助接地母线）的连接最好也用焊接，无连接时，可用直径不小于,10mm,的镀锌螺栓加防松装置（弹簧垫、螺帽）拧紧连接，连接处应镀锌或镀锡。,58,接地装置所涉及的扁铁、钢管、钢丝绳、钢绞线、螺栓、平垫、弹簧垫、螺母均为镀锌件。,接地装置的检查：,每年至少要对主接地极、局部接地极详细检查一次。其中主接地极和浸在水沟中的局部接地极应拉出水面检查，如发现接触不良或严重锈蚀等缺点，应立即处理或更换，并应测器接地电阻值。,接地系统、接地极的接地电阻值使用专门仪器测定（如,ZC-8,型接地电阻测试仪）,主副水仓不得同时拉出来检查，必须保证一个检查另一个正常工作。,井下总接地网及局部接地极的接地电阻测定，专人负责每季度检测一次并记录存档。新安装的接地极投用前必须检测接地电阻值并记录。,局部接地极应设置管理牌板。至少应注明接地电阻值、管理人员、检测时间等内容。,59,名词解释：,主接地极：,设置在煤矿井下井底主、副水仓或集水井内的接地极,；,局部接地极：,在安装有电气设备的地点（机电硐室、变电所、配电点、移动设备、电缆接线盒等）独立埋设的接地极；其作用是加强接地系统的可靠性，保证总的接地电阻值不超过,2,。,接地母线,：连接井底水仓主副接地极的母线（扁铁）。,辅助接地母线：,连接局部接地极的母线（扁铁）,连接导线：,也叫接地引线，是电气设备（包括电缆）的接地部分引向总接地网或辅助接地母线的导线。,接地导线：,从局部接地极引出的导线（扁铁）,60,九、变压器的并联运行,变压器工作原理就是：动电生磁动磁生电，所产生的的交流电大小、角度、方向有规律变化表示交流电三要素：峰值、频率和初相角。,三相变压器（正弦交流电）频率一定、峰值确定、三相之间的相位差一定（相差,120,）变压器一次侧和二次侧的电流必定存在初相角的差别（即动电生磁动磁生电，衍生的电流必定滞后于原生态）。也就是说，变压器二次侧的电流最大值出现的时间总是滞后于一次侧的电流最大值出现的时间，最大相位差可达,360,61,同名端：,变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上，并被同一主磁通链绕，当主磁通交变时，在高、低压绕组中感应的电势之间存在一定的极性关系。在任一瞬间，高压绕组的某一端的电位为正时，低压绕组也有一端的电位为正，这两个绕组间同极性的一端称为同名端。,电路分析通常采用矢量图描述、分析三相交流电的三要素。,时钟表示法,：把高压绕组线电势作为时钟的分针，永远指向“,12”,点钟，低压绕组的线电势作为时,针，根据高、低压绕组线电势之间的相位指向不同的钟点。即低压侧电压滞后高压侧电压的相位差。,62,变压器联接形式,有四种：,Yy,、,Yd,、,Dy,、,Dd,。我国只采用,Yy,和,Yd,两种。,常用的变压器联接组别,：,Yy,联结的三相变压器，共有,Yy0,、,Yy4,、,Yy8,、,Yy6,、,Yy10,、,Yy2,六种联结组别，标号为偶数,Yd,联结的三相变压器，共有,Yd1,、,Yd5,、,Yd9,、,Yd7,、,Yd11,、,Yd3,六种联结组别，标号为奇数,为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定三相电力变压器规定只有,Yyn0,、,Yd11,、,YNd11,、,YNy0,和,Yy0,五种。,63,标准组别的应用：,Yyn0,组别的三相电力变压器用于三相四线制配电系统中，供电给动力和照明的混合负载；,Yd11,组别的三相电力变压器用于低压高于,0.4kV,的线路中；,YNd11,组别的三相电力变压器用于,110kV,以上的中性点需接地的高压线路中；,YNy0,组别的三相电力变压器用于原边需接地的系统中；,Yy0,组别的三相电力变压器用于供电给三相动力负载的线路中。,64,变压器并联运行（并列运行）,：就是将两台或两台以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上，二次绕组并联在另一电压的母线上，共同向同一负载供电的运行方式。,变压器并列运行的目的及优点,：提高变压器运行的经济性：当负荷增加到一台变压器容量不够用时，则可并列投入第二台变压器，而当负荷减少到不需要两台变压器同时供电时，可将一台变压器退出运行减少电能损耗，提高运行效率；提高供电可靠性：当并列运行的变压器中有一台损坏时，只要迅速将之从电网中切除，另一台或两台变压器仍可正常供电；检修某台变压器时，也不影响其它变压器正常运行从而减少了故障和检修时的停电范围和次数，提高供电可靠性；随着符负荷量的增加，分期分批投用新变压器，减少初期投资。,变压器并列运行的理想状态：,空载时，并联的绕组内不会有环流产生带负载时，各台变压器所带负载与各自额定容量成正比，即负载率相等。,65,变压器并联运行的条件：,1,、联接组别相同：,联接组别不同的两台变压器并联，因二次侧的线电压相位不同，在任一瞬间，两台变压器同相绕组之间都会产生电压差，由于变压器内阻很小，则将会在二次回路中出现几倍于额定电流的环流致使变压器烧毁。,2,、变压比相同：,原边电压相同情况下副边电压相等。变压比不同的两台变压器并联，会在两台变压器的二次回路中产生环流，造成不必要的损耗，也占用变压器的有效容量。我国规定，并联变压器的变压比差值允许,0.5%,，最大不得超过,1%,。,66,67,例,某村农忙季节用一台,100,千伏安,10,0.4,千伏的变压器，额定电流,144A,和一台,50,千伏安,10,0.394,千伏的变压器，额定电流,72.2A,并联运行，