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学习要求：学习要求：1.一般掌握：一般掌握：对矿用电气设备的基本要求及对矿用电气设备的基本要求及其防爆原理、漏电的基本概念与原理、漏其防爆原理、漏电的基本概念与原理、漏电、触电的预防措施、保护接地的基本概电、触电的预防措施、保护接地的基本概念、井下过流保护、过电压保护。念、井下过流保护、过电压保护。2.重点掌握：重点掌握：漏电（触电）电流分析计算、漏电（触电）电流分析计算、漏电保护原理、保护接地分析、短路电流漏电保护原理、保护接地分析、短路电流的分析与计算。的分析与计算。CH2 安全用电及保护安全用电及保护5/24/20241中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系CH2 安全用电及保护安全用电及保护煤矿井下三大保护煤矿井下三大保护*：漏电保护漏电保护 保护接地保护接地 过流保护过流保护5/24/20242中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2-1 矿用电气设备及其防爆原理矿用电气设备及其防爆原理(1)一、煤矿井下的环境特点及对矿用电气设备的要求一、煤矿井下的环境特点及对矿用电气设备的要求1.井下的沼气、煤尘等易爆环境要求设备要井下的沼气、煤尘等易爆环境要求设备要有有防防爆性能爆性能。2.井下巷道、硐室、采面空间狭窄，要求设备井下巷道、硐室、采面空间狭窄，要求设备体体积小、重量轻积小、重量轻。3.井下会发生片帮、冒顶、掉矸等意外砸压，要井下会发生片帮、冒顶、掉矸等意外砸压，要求设备求设备应有坚固的外壳，及较强的抗震能力应有坚固的外壳，及较强的抗震能力。4.井下空气潮湿，有滴水、淋水等情况，要求设井下空气潮湿，有滴水、淋水等情况，要求设备备防潮性能好，较高的绝缘水平防潮性能好，较高的绝缘水平。5/24/20243中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系5.井下散热条件差，硐室巷道温度较高，要求井下散热条件差，硐室巷道温度较高，要求设备尽量设备尽量选择耐热性好的铜材作导体选择耐热性好的铜材作导体，并采用较高的绝缘等级并采用较高的绝缘等级6.井下电气设备启动频繁，电网电压波动大，负荷变化井下电气设备启动频繁，电网电压波动大，负荷变化大，容易过载，要求电机等大，容易过载，要求电机等拖动设备有较大的启动力拖动设备有较大的启动力矩和较强的过负荷能力矩和较强的过负荷能力。7.井下供电系统及设备容易发生漏电、人身触电、短路、井下供电系统及设备容易发生漏电、人身触电、短路、过负荷、电火灾、电雷管提前引爆等电气事故，所以过负荷、电火灾、电雷管提前引爆等电气事故，所以必须必须采用各种预防措施和设置必要的保护装置采用各种预防措施和设置必要的保护装置，以防，以防止事故的发生，一旦发生事故，保护装置会迅速切断止事故的发生，一旦发生事故，保护装置会迅速切断故障部分电源，防止事故进一步扩大，确保矿井、设故障部分电源，防止事故进一步扩大，确保矿井、设备、人员安全。备、人员安全。2-1 矿用电气设备及其防爆原理矿用电气设备及其防爆原理(2)5/24/20244中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系二、瓦斯、煤尘爆炸条件分析二、瓦斯、煤尘爆炸条件分析 矿井发生瓦斯煤尘爆炸必须同时具备以矿井发生瓦斯煤尘爆炸必须同时具备以下两个条件：下两个条件：1.瓦斯煤尘浓度在爆炸浓度范围内；瓦斯煤尘浓度在爆炸浓度范围内；2.存在足够温度的点火源存在足够温度的点火源。如明火、高热导。如明火、高热导体、电火花等。体、电火花等。3.以上以上两个条件缺一不可两个条件缺一不可。2-1 矿用电气设备及其防爆原理矿用电气设备及其防爆原理(3)5/24/20245中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系瓦斯、煤尘爆炸条件瓦斯、煤尘爆炸条件瓦斯爆炸：瓦斯爆炸：浓度浓度5%16%温度温度650750煤煤尘尘爆炸：爆炸：浓浓度度302000g/m3温度温度7008005/24/20246中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系三、矿用电气设备的类型与防爆原理三、矿用电气设备的类型与防爆原理(1)矿用电气设备分为矿用电气设备分为矿用一般型矿用一般型电气设备（标志电气设备（标志KY）和）和矿用防爆型矿用防爆型电气设备（标志电气设备（标志Ex）。对矿用一般型电气设备的基本要求为：对矿用一般型电气设备的基本要求为：1.外壳有一定的防水、防外物的要求；外壳有一定的防水、防外物的要求；2.引入电缆的接线端子有一定的空气间隙和漏电距引入电缆的接线端子有一定的空气间隙和漏电距离的要求；离的要求；3.有良好的耐潮性能，有内外接地螺栓；有良好的耐潮性能，有内外接地螺栓；4.进线装置符合相应的防爆电气设备制造规程；进线装置符合相应的防爆电气设备制造规程；5.接线盒的内壁盒可能产生火花的金属外壳内壁涂接线盒的内壁盒可能产生火花的金属外壳内壁涂耐弧漆。耐弧漆。5/24/20249中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系 防爆型电气设备：采取了特别的防爆措施，可防爆型电气设备：采取了特别的防爆措施，可以在爆炸危险环境场所正常安全使用的矿用电气设以在爆炸危险环境场所正常安全使用的矿用电气设备。备。I类为煤矿井下用电气设备，类为煤矿井下用电气设备，II类为工厂用电气类为工厂用电气设备。按防爆结构不同分为设备。按防爆结构不同分为10种基本类型。种基本类型。六种常用防爆类型：六种常用防爆类型：1.增安型增安型 EXe I 2.隔爆型隔爆型 EXd I3.充油型充油型 EXo I 4.本质安全型本质安全型 EXib I 5.正压型正压型 EXp I 6.特殊型特殊型 EXs I其余其余4种：种：充砂型、气密型、浇封型、无火花型充砂型、气密型、浇封型、无火花型三、矿用电气设备的类型与防爆原理三、矿用电气设备的类型与防爆原理(2)5/24/202410中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系1.矿用增安型矿用增安型（EXe I）2.对正常运行时不产生电弧、火花或危险对正常运行时不产生电弧、火花或危险高温的电气设备，采取加大绝缘、增大电气间高温的电气设备，采取加大绝缘、增大电气间隙和漏电距离等方式，进一步提高安全程度，隙和漏电距离等方式，进一步提高安全程度，防止内部发生短路及接地故障，并严格控制外防止内部发生短路及接地故障，并严格控制外壳的表面温度，以达到防爆的目的的设备。主壳的表面温度，以达到防爆的目的的设备。主要适用井下异步电动机、照明灯、接线盒等固要适用井下异步电动机、照明灯、接线盒等固定式电气设备。定式电气设备。三、矿用电气设备的类型与防爆原理三、矿用电气设备的类型与防爆原理(3)5/24/202411中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.矿用隔爆型（矿用隔爆型（EXd I）3.具有隔爆外壳的矿用电气设备。隔爆外壳利具有隔爆外壳的矿用电气设备。隔爆外壳利用了用了间隙防爆原理间隙防爆原理设计制造，应有足够的机械强设计制造，应有足够的机械强度，能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压度，能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压力，并严格控制结合面的间隙、宽度及加工光洁力，并严格控制结合面的间隙、宽度及加工光洁度，使电气设备外壳内部发生的电火花及爆炸不度，使电气设备外壳内部发生的电火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。即致引燃外部爆炸性混合物。即要求隔爆外壳要有要求隔爆外壳要有耐爆性和隔爆性能耐爆性和隔爆性能。三、矿用电气设备的类型与防爆原理三、矿用电气设备的类型与防爆原理(4)5/24/202412中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.矿用隔爆型（矿用隔爆型（EXd I）1）耐爆性：耐爆性：也称为爆炸稳定性也称为爆炸稳定性，即外壳要有足够，即外壳要有足够的机械强度，在外壳内爆炸性混合物的爆炸压力作的机械强度，在外壳内爆炸性混合物的爆炸压力作用下，外壳不致于被破坏，因而爆炸所产生的火焰用下，外壳不致于被破坏，因而爆炸所产生的火焰不能直接去点燃壳外的爆炸性混合物。不能直接去点燃壳外的爆炸性混合物。（1）根据设备的净容积确定外壳的机械强度。）根据设备的净容积确定外壳的机械强度。（2）设计隔爆外壳时，尽量避免具有多个连通空）设计隔爆外壳时，尽量避免具有多个连通空腔的结构；外壳的纵向与横向尺寸比不宜过大；选腔的结构；外壳的纵向与横向尺寸比不宜过大；选择合适的外形（最优：长方形择合适的外形（最优：长方形圆柱形圆柱形正方形正方形圆球形（避免使用）等。圆球形（避免使用）等。5/24/202413中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.矿用隔爆型（矿用隔爆型（EXd I）2）隔爆性：也称不传爆性隔爆性：也称不传爆性，即当爆炸性混合，即当爆炸性混合物在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰，通物在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰，通过外壳与壳体的结合面向外喷出时，受到足够过外壳与壳体的结合面向外喷出时，受到足够的冷却，使之不能将壳外的爆炸性混合物点燃的冷却，使之不能将壳外的爆炸性混合物点燃引爆。引爆。隔爆性能主要靠隔爆性能主要靠隔爆面长度（隔爆面长度（L）、间隙厚）、间隙厚度（度（W）和隔爆面光洁度即隔爆三要素）和隔爆面光洁度即隔爆三要素保证。保证。5/24/202414中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系3.防爆充油型（防爆充油型（EXo I）将可能产生火花、电弧或危险高温的带电部件浸将可能产生火花、电弧或危险高温的带电部件浸在变压器油（绝缘油）中，使之不与油面上爆炸性混在变压器油（绝缘油）中，使之不与油面上爆炸性混合物相接触，电弧或火花在油中被冷却熄灭，不致引合物相接触，电弧或火花在油中被冷却熄灭，不致引燃油面上的爆炸性混合物，达到防爆目的。燃油面上的爆炸性混合物，达到防爆目的。4.本质安全型（本质安全型（EXib I）5.在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障条件下，所产生的电火花和热效应，均不能点燃规定条件下，所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，叫做的爆炸性混合物的电路，叫做本质安全电路本质安全电路，所有电，所有电路均为本安电路的电气设备叫做路均为本安电路的电气设备叫做本质安全型（本质安全型（本安型）本安型）。三、矿用电气设备的类型与防爆原理三、矿用电气设备的类型与防爆原理5/24/202415中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系本质安全型（本质安全型（EXib I）试验表明，试验表明，井下沼气、煤尘的最小点燃能量为井下沼气、煤尘的最小点燃能量为0.28mJ，本质安全型电气设备，必须做到在，本质安全型电气设备，必须做到在正常正常工作或故障状态下都不产生短时能量达到工作或故障状态下都不产生短时能量达到0.28mJ的电火花的电火花。通过适当选择电气元件和系数参数，降低电源通过适当选择电气元件和系数参数，降低电源电压，减小线路电流，对储能元件采取消能措施，电压，减小线路电流，对储能元件采取消能措施，在本安电路与非本安电路间采用安全栅，防止非在本安电路与非本安电路间采用安全栅，防止非本安电路的能量进入本安电路，限制电火花能量。本安电路的能量进入本安电路，限制电火花能量。5/24/202416中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系5.防爆正压型（防爆正压型（EXp I）将新鲜空气或惰性气体充入密封具有正压外壳将新鲜空气或惰性气体充入密封具有正压外壳的电气设备外壳内部，并保持一定的正压，以阻止的电气设备外壳内部，并保持一定的正压，以阻止设备外部的爆炸性混合物进入外壳内部，使点火源设备外部的爆炸性混合物进入外壳内部，使点火源与周围的爆炸性混合物隔离，达到防爆目的。与周围的爆炸性混合物隔离，达到防爆目的。6.特殊型防爆电气设备（特殊型防爆电气设备（EXs I）结构上不属于以上类型或组合类型的电气设备，结构上不属于以上类型或组合类型的电气设备，经过国家防爆检验机构通过试验并确认具有防爆能经过国家防爆检验机构通过试验并确认具有防爆能力的电气设备，称为特殊型防爆电气设备。力的电气设备，称为特殊型防爆电气设备。1）网罩隔爆结构）网罩隔爆结构 2）微孔隔爆结构）微孔隔爆结构三、矿用电气设备的类型与防爆原理三、矿用电气设备的类型与防爆原理5/24/202417中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系四、矿用电气设备的使用范围及选用四、矿用电气设备的使用范围及选用选用矿用电气设备首先应根据煤矿安全规程选用矿用电气设备首先应根据煤矿安全规程第第410条的规定选用。条的规定选用。还应贯彻经济和维护简便的原则。隔爆型造价还应贯彻经济和维护简便的原则。隔爆型造价昂贵且维护不便，故在可用一般型或增安型的昂贵且维护不便，故在可用一般型或增安型的场所，尽量选用。场所，尽量选用。控制、监测、通讯等弱电系统的电气设备，应控制、监测、通讯等弱电系统的电气设备，应优先考虑本安型设备优先考虑本安型设备。这类设备体积小，重量。这类设备体积小，重量轻，便于携带，造价低廉，且安全程度高。轻，便于携带，造价低廉，且安全程度高。5/24/202418中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系使用场所使用场所 煤与沼气煤与沼气突出矿井突出矿井和沼气喷和沼气喷出区域出区域沼气矿井沼气矿井类别类别井底车场、井底车场、总进风道总进风道或主要进或主要进风道风道翻罐翻罐笼硐笼硐室室采区采区进风进风道道总回风道、总回风道、主要回风主要回风道、采区道、采区回风道、回风道、工作面和工作面和工作面进工作面进风回风道风回风道低沼低沼气矿气矿井井高沼高沼气矿气矿井井高低压电高低压电机和电气机和电气设备设备矿用防爆矿用防爆型（增安型（增安型除外）型除外）矿用矿用一般一般型型矿用矿用一般一般型型矿用矿用防爆防爆型型矿用矿用防爆防爆型型矿用防爆矿用防爆型（增安型（增安型除外）型除外）照明灯具照明灯具 矿用防爆矿用防爆型（增安型（增安型除外）型除外）矿用矿用一般一般型型矿用矿用增安增安型型矿用矿用防爆防爆型型矿用矿用防爆防爆型型矿用防爆矿用防爆型（增安型（增安型除外）型除外）5/24/202419中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2-2 漏电与触电漏电与触电漏电漏电是电网对地发生电能泄漏的电气故障，是电网对地发生电能泄漏的电气故障，特特征是电网对地的绝缘阻抗降低，泄漏入地电流征是电网对地的绝缘阻抗降低，泄漏入地电流增大增大。触电触电经常被认为是电网发生漏电故障的一种形经常被认为是电网发生漏电故障的一种形式，直接威胁工作人员的生命安全。式，直接威胁工作人员的生命安全。5/24/202420中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系一、漏电故障一、漏电故障漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念 电力系统中，当带电导体对大地的绝缘阻抗降低到电力系统中，当带电导体对大地的绝缘阻抗降低到一定程度，使经过该阻抗流入大地的电流增大到一定程一定程度，使经过该阻抗流入大地的电流增大到一定程度，即称该带电导体（或供电系统）发生度，即称该带电导体（或供电系统）发生漏电故障漏电故障。正常情况下电网对地绝缘阻抗很大，流入大地的泄正常情况下电网对地绝缘阻抗很大，流入大地的泄漏电流很小，这时一般不认为是漏电故障。当流入大地漏电流很小，这时一般不认为是漏电故障。当流入大地的电流增大到几十毫安、几安培甚至几十安培时，这时的电流增大到几十毫安、几安培甚至几十安培时，这时可以判定电网发生了漏电故障。当入地电流增大到几百可以判定电网发生了漏电故障。当入地电流增大到几百安培以上时，这时已经超出了漏电故障，进入过流（短安培以上时，这时已经超出了漏电故障，进入过流（短路）故障。路）故障。5/24/202421中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系是正常的泄漏电流，还是漏电电流的判断一般根是正常的泄漏电流，还是漏电电流的判断一般根据电流的大小、电网的结构、电压等级、中性点据电流的大小、电网的结构、电压等级、中性点接地方式等各种因素综合考虑，两者之间没有严接地方式等各种因素综合考虑，两者之间没有严格的界限。格的界限。如中性点直接接地的低压供电系统，当发生一相如中性点直接接地的低压供电系统，当发生一相导线直接与大地相连，这时通过接地点流入大地导线直接与大地相连，这时通过接地点流入大地的电流在几百、几千安培，属于短路故障。但是的电流在几百、几千安培，属于短路故障。但是如果如果 是发生单相经过较大的过渡阻抗接地，如地是发生单相经过较大的过渡阻抗接地，如地电流一般不会超过几个安培，则属于漏电故障。电流一般不会超过几个安培，则属于漏电故障。1.漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念5/24/202422中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念中性点不接地的低压供电系统，如果电中性点不接地的低压供电系统，如果电网对地绝缘很好，如果发生一相导线直网对地绝缘很好，如果发生一相导线直接接地，这时电网通过接地点流入大地接接地，这时电网通过接地点流入大地的电流一般不足的电流一般不足1A，属于漏电故障。，属于漏电故障。中性点经高阻抗接地或消弧线圈接地的中性点经高阻抗接地或消弧线圈接地的供电系统，当发生单相直接接地或经过供电系统，当发生单相直接接地或经过渡阻抗接地，入地电流也不大，属于漏渡阻抗接地，入地电流也不大，属于漏电故障。电故障。5/24/202423中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系我国井下普遍使用变压器中性点绝缘的低压供电我国井下普遍使用变压器中性点绝缘的低压供电系统系统，漏电故障定义为：，漏电故障定义为：在中性点绝缘的低压供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过电系统中发生单相接地（包括直接接地和经过过渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下渡阻抗接地）或两相、三相对地的总绝缘阻抗下降到一定危险值的电气故障为漏电故障，简称漏降到一定危险值的电气故障为漏电故障，简称漏电电。人身触电人身触电属于其中的单相经过过渡电阻接地的漏属于其中的单相经过过渡电阻接地的漏电故障电故障。1.漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念5/24/202424中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系漏电可分为集中性漏电和分散性漏电。漏电可分为集中性漏电和分散性漏电。集中性漏电又分为长期集中性漏电、间歇性集集中性漏电又分为长期集中性漏电、间歇性集中漏电和瞬间集中漏电。中漏电和瞬间集中漏电。从理论分析的角度，漏电可分为单相漏电、两从理论分析的角度，漏电可分为单相漏电、两相漏电和三相漏电。其中前两种为相漏电和三相漏电。其中前两种为不对称漏电不对称漏电故障故障，后者为，后者为对称性漏电故障对称性漏电故障。1.漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念5/24/202425中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系1.漏电故障的基本概念漏电故障的基本概念单相漏电电流回路示意图。单相漏电电流回路示意图。5/24/202426中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因产生漏电的原因1）电缆或电气设备本身的原因电缆或电气设备本身的原因 （1）敷设在井下巷道的电缆由于井下环境潮湿，）敷设在井下巷道的电缆由于井下环境潮湿，且运行多年，其绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电且运行多年，其绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，使正常运行时系统对地的绝缘阻抗偏低或阻下降，使正常运行时系统对地的绝缘阻抗偏低或发生漏电。如果偶然发生过电压冲击，也会使绝缘发生漏电。如果偶然发生过电压冲击，也会使绝缘水平较低处发生击穿，产生集中性漏电。水平较低处发生击穿，产生集中性漏电。（2）开关设备长期使用，接线板潮湿可能造成）开关设备长期使用，接线板潮湿可能造成漏电；内部元件或导线绝缘老化或导线头碰壳也会漏电；内部元件或导线绝缘老化或导线头碰壳也会造成漏电；自动馈电开关中的过流继电器，当调整造成漏电；自动馈电开关中的过流继电器，当调整螺杆过低时也会因相对地放电造成漏电。螺杆过低时也会因相对地放电造成漏电。5/24/202427中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因产生漏电的原因 （3）长期使用的电动机，工作时绕组发热膨胀，）长期使用的电动机，工作时绕组发热膨胀，停机后冷却收缩，使绝缘在冷缩中形成缝隙，潮气、停机后冷却收缩，使绝缘在冷缩中形成缝隙，潮气、粉尘容易进入，在发生绝缘受潮、绕组散热不好时粉尘容易进入，在发生绝缘受潮、绕组散热不好时使绝缘材料变性、老化造成漏电。电机内接头脱落使绝缘材料变性、老化造成漏电。电机内接头脱落导致一相导线接触外壳形成单相漏电故障。导致一相导线接触外壳形成单相漏电故障。5/24/202428中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因产生漏电的原因2）因施工安装不当引起漏电）因施工安装不当引起漏电 （1）电缆施工接线错误；橡套电缆接头违反）电缆施工接线错误；橡套电缆接头违反施工工艺要求等；施工工艺要求等；（2）电缆与设备连接时，芯线接头不牢、封）电缆与设备连接时，芯线接头不牢、封堵不严、压板不紧，运行或移动过程造成接头堵不严、压板不紧，运行或移动过程造成接头脱落或接头松动等；脱落或接头松动等；（3）橡套电缆违反规定用铁丝或铜丝悬挂，）橡套电缆违反规定用铁丝或铜丝悬挂，时间长造成漏电；时间长造成漏电；（4）开关或其他电气设备的内部接线错误，）开关或其他电气设备的内部接线错误，或接头松脱，导致漏电。或接头松脱，导致漏电。5/24/202429中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因产生漏电的原因3）因管理不严引起漏电）因管理不严引起漏电 （1）管理不严，电缆被埋或脱落浸泡水中而引）管理不严，电缆被埋或脱落浸泡水中而引起漏电故障；起漏电故障；（2）电气设备长期过负荷运行造成绝缘老化而）电气设备长期过负荷运行造成绝缘老化而发生漏电；发生漏电；（3）电机长期被矸石堵塞风道，造成通风不良）电机长期被矸石堵塞风道，造成通风不良发热使绝缘受损而漏电；发热使绝缘受损而漏电；（4）对已经发生受潮或水淹的电气设备未经过）对已经发生受潮或水淹的电气设备未经过严格的干燥处理和对地绝缘电阻、耐压测试又投严格的干燥处理和对地绝缘电阻、耐压测试又投入运行，而发生漏电。入运行，而发生漏电。5/24/202430中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因产生漏电的原因 4）因维修操作不当引起漏电）因维修操作不当引起漏电 （1）工人工作时劳动工具容易使电缆刮伤或碰伤，造）工人工作时劳动工具容易使电缆刮伤或碰伤，造成漏电。设备移动时电缆容易受到挤压等造成漏电；成漏电。设备移动时电缆容易受到挤压等造成漏电；（2）冷热补的橡套电缆或浇灌的电缆接头，由于芯线）冷热补的橡套电缆或浇灌的电缆接头，由于芯线连接不牢，绝缘胶浇灌不均匀等造成运行期间接头容易连接不牢，绝缘胶浇灌不均匀等造成运行期间接头容易发热，最终造成漏电；发热，最终造成漏电；（3）开关设备检修后，残留在设备内的线头、金属碎）开关设备检修后，残留在设备内的线头、金属碎片、小零件、电工工具等遗留在设备内容易发生漏电；片、小零件、电工工具等遗留在设备内容易发生漏电；（4）修理电气设备时停送电操作错误造成漏电；）修理电气设备时停送电操作错误造成漏电；（5）开关分合闸，灭弧机构故障等造成漏电）开关分合闸，灭弧机构故障等造成漏电5/24/202431中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.产生漏电的原因产生漏电的原因5）因意外事故造成漏电）因意外事故造成漏电 （1）电缆因顶板脱落砸伤、矿车出轨、支柱）电缆因顶板脱落砸伤、矿车出轨、支柱倾倒等意外机械事故使电缆绝缘破损发生漏电；倾倒等意外机械事故使电缆绝缘破损发生漏电；（2）井下电缆因短路造成局部对地绝缘损坏，）井下电缆因短路造成局部对地绝缘损坏，恢复送电时容易发生漏电；恢复送电时容易发生漏电；（3）大气过电压侵入井下供电系统，击穿电）大气过电压侵入井下供电系统，击穿电缆对地绝缘而发生漏电。缆对地绝缘而发生漏电。5/24/202432中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系3.漏电的危害漏电的危害1）人身触电）人身触电2）引起沼气、煤尘爆炸）引起沼气、煤尘爆炸3）使电雷管无准备引爆）使电雷管无准备引爆4）烧损电气设备，引起火灾）烧损电气设备，引起火灾5）引起短路事故）引起短路事故6）严重影响生产）严重影响生产7）造成经济损失）造成经济损失5/24/202433中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系二、触电及影响触电程度的因素二、触电及影响触电程度的因素触电：触电：人体触及带电导体或因绝缘损坏而带电的电人体触及带电导体或因绝缘损坏而带电的电气设备外壳，甚至接近高压带电体而成为电流通路气设备外壳，甚至接近高压带电体而成为电流通路的现象。的现象。触电对人体的危害分为触电对人体的危害分为电击电击和和电伤电伤。电击是触电后。电击是触电后人体成为电路的一部分，电流流经人体引起热化学人体成为电路的一部分，电流流经人体引起热化学反应、电解血液并影响人的呼吸、心脏及神经系统，反应、电解血液并影响人的呼吸、心脏及神经系统，造成人体内部组织的损伤和破坏，导致残废和死亡。造成人体内部组织的损伤和破坏，导致残废和死亡。电击也称内伤。电伤是人体触及高压时，强电弧对电击也称内伤。电伤是人体触及高压时，强电弧对人体表面的烧伤，当烧伤面积不大时，一般没有生人体表面的烧伤，当烧伤面积不大时，一般没有生命危险。对低压电网，大部分为电击事故。显然，命危险。对低压电网，大部分为电击事故。显然，一般情况，电击对人体的伤害强于电伤。一般情况，电击对人体的伤害强于电伤。5/24/202434中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系影响触电程度的因素：影响触电程度的因素：1.触电电流：触电电流：人身触电时流过人身的电流，是人身触电时流过人身的电流，是直接影响人身安全的重要因素。触电电流越大，直接影响人身安全的重要因素。触电电流越大，对人体组织的破坏越大，也就越危险。根据人对人体组织的破坏越大，也就越危险。根据人体对电流的感受程度，触电过程分为四个阶段：体对电流的感受程度，触电过程分为四个阶段：（1）感知电流）感知电流 男：男：1.1mA 女：女：0.7mA （2）反应电流）反应电流 1.55mA （3）摆脱电流）摆脱电流 男：男：9mA 女：女：6mA （4）极限电流）极限电流 30mA 30mAs二、触电及影响触电程度的因素二、触电及影响触电程度的因素5/24/202435中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系电流电流mA 50Hz交流交流直流直流0.61.5始有感觉，手指有麻刺感始有感觉，手指有麻刺感无感觉无感觉23手指有强烈麻刺感，颤抖手指有强烈麻刺感，颤抖无感觉无感觉57手部痉挛手部痉挛感觉痒、刺痛、灼热感觉痒、刺痛、灼热810手难以摆脱带电体，手指到手难以摆脱带电体，手指到手腕有剧痛手腕有剧痛热感增加热感增加2025手迅速麻痹，不能摆脱带电手迅速麻痹，不能摆脱带电体，剧痛，呼吸困难体，剧痛，呼吸困难热感觉增强较大，手部肌热感觉增强较大，手部肌肉不强烈收缩肉不强烈收缩5080呼吸麻痹心室开始震颤呼吸麻痹心室开始震颤有强烈热感觉，手部肌肉有强烈热感觉，手部肌肉收缩，痉挛，呼吸困难收缩，痉挛，呼吸困难90100呼吸麻痹，持续呼吸麻痹，持续3s以上则心以上则心脏麻痹，心室颤动脏麻痹，心室颤动呼吸麻痹呼吸麻痹100300时间时间0.1s以上则呼吸心脏麻痹，以上则呼吸心脏麻痹，肌体受电流热破坏肌体受电流热破坏5/24/202436中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2.人体阻抗：人体阻抗：触电电流流经人体各部分阻抗之和，包括触电电流流经人体各部分阻抗之和，包括体内电阻和皮肤电阻。体内电阻和皮肤电阻。通常取通常取1000。3.接触电压：接触电压：触电时人体接触带电部分与站立点之间的触电时人体接触带电部分与站立点之间的电位差称为接触电压，最大值为设备对地的相电压。电位差称为接触电压，最大值为设备对地的相电压。4.触电持续时间：触电持续时间：从触电瞬间开始到人体脱离电源或电从触电瞬间开始到人体脱离电源或电源被切断的时间。与触电电流一样是影响触电程度的源被切断的时间。与触电电流一样是影响触电程度的重要因素。因此我国现行的重要因素。因此我国现行的30mAs的安全值规定，即的安全值规定，即根据此道理。根据此道理。5.其他因素：其他因素：电流类型（直流危险小于交流）、频率电流类型（直流危险小于交流）、频率（5060Hz危害最大）、电流途径（局部、体表较轻）危害最大）、电流途径（局部、体表较轻）、人的体质状态、心理状态等。、人的体质状态、心理状态等。二、触电及影响触电程度的因素二、触电及影响触电程度的因素5/24/202437中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系触电电流与触电电压的关系触电电流与触电电压的关系5/24/202438中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系三、人身安全电流三、人身安全电流影响触电程度影响触电程度最主要的因素是触电电流大小和触最主要的因素是触电电流大小和触电时间的长短。电时间的长短。1.安全电流：安全电流：发生触电时不会致死、致伤的通过发生触电时不会致死、致伤的通过人体的最大触电电流。我国规定为人体的最大触电电流。我国规定为30mA。2.允许安秒值：允许安秒值：国际通用规定为：国际通用规定为：30mAs 3.安全电压：安全电压：通过安全电流推算出，规定：通过安全电流推算出，规定：在没有高度危险的条件下在没有高度危险的条件下65V，在高度危险的条，在高度危险的条件下为件下为36V，在特别危险条件下，采用，在特别危险条件下，采用12V。5/24/202439中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系四、井下低压电网人身触电电流四、井下低压电网人身触电电流下图为中性点绝缘的井下低压供电单元原理图。下图为中性点绝缘的井下低压供电单元原理图。T为为动力变压器，动力变压器，Rma为人体电阻，为人体电阻，r=r1=r2=r3为各相对地为各相对地绝缘电阻，绝缘电阻，rRma，C=C1=C2=C3为各相对地电容，为各相对地电容，C约为约为01uF。T5/24/202440中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系利用戴维南等效定理求人身触电电流。利用戴维南等效定理求人身触电电流。求求M、N之间的开路电压之间的开路电压 M、N间开路，相当于电网没有发间开路，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称，变压器二次绕组中性点N的电位为的电位为零，则零，则 四、井下低压电网人身触电电流分析四、井下低压电网人身触电电流分析5/24/202441中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系 输入阻抗即不看外部电路，且内电路中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。此时相当于两点测得的阻抗。此时相当于L1、L2、L3及及N各点短接，三相对地电阻合对地电容为并联各点短接，三相对地电阻合对地电容为并联关系。有关系。有 ri=r/3 Ci=3C 总的输入阻抗总的输入阻抗Zin为为ri与与Ci的并联，为：的并联，为：2.求求M、N间的输入阻抗间的输入阻抗Zin5/24/202442中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系 对人身触电情况，对人身触电情况，外电路的阻抗即为人身外电路的阻抗即为人身电阻。故有：电阻。故有：Zex=Rma。则电网发生人身单相则电网发生人身单相触电等效电路如右图：触电等效电路如右图：3.外电路阻抗外电路阻抗Zex5/24/202443中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系根据电路原理，人身触电电流为根据电路原理，人身触电电流为人身触电电流人身触电电流5/24/202444中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系人身触电电流人身触电电流5/24/202445中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系取取有效值有效值，得：，得：其中其中=2f=2=2f=2x3.143.14x50=31450=314人身触电电流人身触电电流5/24/202446中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系例：设电网每相对地电容例：设电网每相对地电容C0.5uF，每相对地电阻为，每相对地电阻为r=35k,电网电压电网电压V660V，求人身单相触电电流。人，求人身单相触电电流。人体电阻取体电阻取1k。解：根据公式有：解：根据公式有：可见，即使对中性点绝缘的低压供电系可见，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。统，人身单相触电电流也是非常危险的。5/24/202447中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系 那么，通过提高电网对地绝缘水平，是否就可那么，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？以降低人身触电电流呢？令令则有：则有：结论：单纯通过提高对地绝缘水平，不一结论：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。定能降低人身触电电流，有时可能相反。5/24/202448中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系 如果通过改变电网对地电容，对人身触电电流如果通过改变电网对地电容，对人身触电电流有何影响？有何影响？令公式中令公式中C=0，则有：，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。5/24/202449中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系人身触电电流值随绝缘电阻和电容的变化规律人身触电电流值随绝缘电阻和电容的变化规律5/24/202450中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系五、预防漏电、触电的措施五、预防漏电、触电的措施加强井下电气设备的管理和维护，定期对电气设备进行检查加强井下电气设备的管理和维护，定期对电气设备进行检查和试验，性能指标达不到要求的，应立即更换；和试验，性能指标达不到要求的，应立即更换；将带电导体、电气元件和电缆接头，都封闭在坚固的外壳内，将带电导体、电气元件和电缆接头，都封闭在坚固的外壳内，在设备外壳与盖子间设置可靠的机械闭锁，强制断电源后开在设备外壳与盖子间设置可靠的机械闭锁，强制断电源后开盖。盖。对不能封闭的带电裸导体，如机车架空线，应将其安装在一对不能封闭的带电裸导体，如机车架空线，应将其安装在一定的高度，防止人身触电。定的高度，防止人身触电。加强手持式电动工具的把手绝缘加强手持式电动工具的把手绝缘对人员接触机会较多的电气设备采用较低的电压如手电钻、对人员接触机会较多的电气设备采用较低的电压如手电钻、照明设备采用照明设备采用127V电压，控制电压在电压，控制电压在1242V以内。以内。井下配电变压器中性点绝缘运行，严禁直接接地井下配电变压器中性点绝缘运行，严禁直接接地5/24/202451中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系2-3 井下低压电网的漏电分析井下低压电网的漏电分析一、井下低压供电系统的基本特点一、井下低压供电系统的基本特点1.采用变压器中性点不接地或高阻接地运行方式。采用变压器中性点不接地或高阻接地运行方式。2.优点优点：漏电电流小，比较安全：漏电电流小，比较安全3.缺点缺点：对漏电保护装置灵敏度要求高。：对漏电保护装置灵敏度要求高。4.对中性点直接接地系统发生人身单相触电时，对中性点直接接地系统发生人身单相触电时，人身触电电流为：人身触电电流为：5.380mA30mA，足以危及人身和矿井安全，如，足以危及人身和矿井安全，如果发生单相直接接地，短路电流更果发生单相直接接地，短路电流更大。大。5/24/202452中国矿业大学电气工程系中国矿业大学电气工程系一、井下低压供电系统的基本特点一、井下低压供电系统的基本特点2.以一台动力变压器为一个相对独立的供电单元。以一台动力变压器为一个相对独立的供电单元。只只要要对对一一个个小小供供电电系系统统单单元元能能设设置置一一套套完完善善的的漏漏电保护系统，就可以解决所有电网的漏电保护问题。电保护系统，就可以解决所有电网的漏电保护问题。3.动力电压等级为动力电压等级为380V、660V、1140V三种。三种。其其中中660V和和1140V电电压压等等级级应应用用最最多多，综综采采矿矿井井一一般为般为1140V，一