井下供电系统设计毕业设计论文.doc

摘 要

长期以来，煤矿井下一般低压采用660V供电，因此煤矿井下中央变电所低压供电系统也是以660V的用电设备为主。煤矿井下中央变电所低压供电系统的设计涉及到很多低压电气设备的选择以及井下防爆措施的设置，井下中央变电所低压系统的主要负荷有水泵、电机车系统、胶带输送机以及其它一些用电设备。设计的主要内容包括画出变电所的主接线、选择低压供电系统的电气设备和短路电流计算三部分。

关键词：井下中央变电所；矿用电气设备；漏电保护；过流保护；接地保

概 况

一、矿井基本介绍
佛洼分区工程位于山西省阳泉市郊区旧街乡境内佛洼村附近，矿井工业广场距阳泉市约20公里，是新景矿的改扩建工程。我项目部于2012年2月份进驻佛洼分区，3月上旬开始进行立井改装，现已形成了回风系统。井下已经建立起了瓦斯监控系统，对井下生产地点瓦斯情况实时数据采集、传输、显示、记录和控制。初步建立起人员定位系统，对井下工作人员进行位置监控和管理。井下安装了临时瓦斯抽放泵站，负担15#煤层的瓦斯抽放。
佛洼分区进风立井采用1台2JK一3 X 1．5／20提升机绞车配合1吨双车单层临时罐笼提升进行临时提升。各项保护齐全，机械部分及传动部分无重大安全隐患，润滑良好。佛洼工地井下临时供电点于2012年7月安装完成，安装位置在佛洼工地进风立井井下+420水平井底车场内。井下临时供电点电源采用双回供屯，两路电源引自佛洼工地35Kv降压站。
佛洼分区于2013年10月完成+420水平与+525水平之间施工措施巷与新景矿+525水平巷道的贯通施工，并于12月底完成措施巷的斜坡改造工程，至此佛洼分区+420水平井下巷道形成两个避灾通道、两个运输通道，提升了佛洼分区+420水平井下巷道的避灾能力和运输能力。
二、 地质、水文地质情况
佛洼分区内梁、峁发育，沟谷纵横，多呈“U”字形，地形较高。井筒施工过程中岩层相对稳定，总体为单斜构造，井口内断裂构造极不发育且无岩浆活动。根据三维地震图显示该区域具有多条断层及陷落柱，但该区地质构造整体属于简单构造。
佛洼分区俑干水文地质复杂区，目前所掘进的巷道底板标高均在+369.00cm附近，新景矿佛洼分区奥灰水位标高约为+455m，该巷道低于奥灰水水头值86m，属于承压掘进区域，具有突水危险性。所有巷道掘进前均进行探放水施工，探放水采用“物探+钻探’的方式进行施工，探放90m，允许掘进60m，超前保护30m。
佛洼分区的永久水仓和主排水泵房矿建工程已经施工完毕，计划于2014年底安装永久排水泵并建立强排水系统。目前佛洼分区各个工作面的水通过排水管路和水沟流入井底过放坑，井底卧泵通过立井临时排水管路将永排至+525水平的永久水仓内，再由+525水平的排水泵排至地面。
三、通风系统情况
矿建五部佛洼分区井下供风由新景矿佛洼主扇担负，已形成全负压通风系统。现枣属矿建五部施工区域1拘+420水平总风量为7670m3／min(包括佛洼+420水平实际用风量4844 m5／min和流经+420水平与+525水平之间施工措施巷返回+525水平的风量2826m3／min)；井下共有七个掘进工作面供风，分别为‘15#煤东区南回风巷、15#煤东区北回风巷、15#煤采区西部胶带一联巷、15#煤西刚匕回风与辅助运输巷之间横贯、圬番煤东采区胶带大巷、瓦斯管配风巷(现停掘)．、15#煤西采区胶轮车辅助大巷(现停掘)。
H其中15#煤采区西部胶带一联巷沿15#煤层顶板进行掘进，该巷道使用2 X 45kw的大风机进行供风，其他各条巷道目前均为岩巷，均采用FBD NO．7．1 2 X 30kw矿用隔爆对旋式局扇进行供风。

目 录
前言：
第一章井下供电系统设计概述
一、井下供电设计的目的
二、井下供电的组成
三、井下供电设计的总体要求
四、井下供电设计的有关规定
第二章井下供电系统概述
一、煤矿对供电的基本要求
二、电力负荷分类
三、煤矿常用的电压等级
第三章矿井供电系统的组成
一、深井供电系统
二、浅井供电系统
第四章矿用电气设备及其防爆
一、矿用电气设备分类
二、隔爆型电气设备
三、本质安全型电气设备
第五章矿山供电系统的接线方式
第六章变压器的选择
一、变压器台数的确定
二、变压器型号的确定
三、矿用变压器技术数据
第七章采区供电电缆的确定
一、矿用电缆的选择
第八章漏电保护
一、漏电故障产生的原因
二、漏电故障的危害
三、解决漏电故障的方法
第九章过流保护
一、过电流
二、短路故障造成的危害
三、防止过流产生的方法
第十章接地保护
一、接地保护措施
二、其它保护
第十一章井下人身触电及其预防
一、触电的危险因素
二、触电的预防措施
三、触电的急救
前言
此次学习任务，除了对煤矿作业过程及对矿弗各设备的了解，收集矿井原始资料，并以其为依据，对矿井采区作供电系统的设计。
本设计分为三大部分，第一部分为原始资料，第二部分为设计过程，第三部分为参考资料，书中着重讲述采区供电系统中各电气设备的设计过程，如高压配电箱、变压器。电缆的选择方法，并对其的整定及校验，书中详细叙述了电缆及设备的选择原则，井下供电系统采取各种保护的重要性，简明易懂。本设计方案符合《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》，坚持从实际出发、联系理论知识，在设计过程中，通过各方面的考虑，选用新型产品，应用新技术，满足供电的可靠性、安全性、经济性及技术合理性。
通过设计，让我了解了矿山的概况，了解了煤矿供电系统运行和供电设备管理情况和煤矿生产管理的基本知识，使自己具有一定的理论知识的同时，又具有较强的实际操作能力及解决实际工程问题的能力，根据新采区的实际情况，在老师和单位技术员的指导下，并深入生产现场，查阅了有关设计资料、规程、规定、规范。听取并收录了现场许多技术员的意见及经验，对采区所需设备的型号及供电线路等进行设计计算与分析。
第一章井下供电系统设计概述
一、井下供电设计的目的
井下设计的目的是应用煤矿井下供电理论知识具体解决井下供电的技术问题，学会查阅技术资料和各种文献的方法，培养计算、绘制图表、编写技术文献的能力，掌握井下供电设计的技术经济政策及安全规程的规定，完成井下供电设计的内容。
二、井下供电的组成
凡是矿井进入井筒的供电设备与供电电缆所组成的供电网络，均为井下供电系统。井下供电系统一般由井下电缆、各水平的主变电所、采区变电所、隔爆移动变电站、采区配电点及各类供配电电缆等组成。
彗下供电设计由井下主变电所和采区供电设计组成。其包括拟定主变电所的设计，井下主变电所供电系统。计算与选择井下主变电所动力变压器和高压配电装置。
三、井下供电设计的总体要求
(一)设计要符合《煤矿安全规程》、《煤矿工业设计规范》和《煤矿井下供电设计技术规定》。
(二)设计遵循煤炭工业建设的方针政策，在保证供电安全可靠的基础上进行技术经济比较，选取最佳方案。
(三)设备选型时，应采用定型的成套设备，尽量采用新技术、新产品、积极采取措施减少电能的损耗，节约能源。
(四)设计质量要确保技术的先进性、经济的合理性、安全的适用性。
第二章井下供电系统概述
一、煤矿对供电的基本要求
电力是煤矿的主要能源，为确保安全供电和生产，煤矿对供电有四个基本要求。
(一)供电可靠
煤矿供电必须连续，不能中断。煤矿一旦中断供电，不仅造成全矿停产，而且由于主排水泵、主通风机、瓦斯抽放泵、主提升机等机电设备停运，就将危及井下工作人员甚至全矿井的安全。因此，为了保证矿井安全生产，煤矿要求供电必须可靠。
(二) 供电安全
由于煤矿井下特殊的环境条件，使供电线路和电气设备易受损坏，可能造成人身触电和电火花引起的火灾和瓦斯、煤尘爆炸等严重事故。因此，煤矿井下供电必须采取安全技术措施，严格遵守《煤矿安全规程》的有关规定，确保供电安全。
(三)供电质量
供电质量是指供电电压、频率基本稳定为额定值。我国煤矿一般要求电压允许偏差不超过额定电压的±5％，频率允许偏差不超过±(0．2-0．5)Hz。频率的质量是由发电厂保证的；电压的质量是靠调整变压器分接头、降低电源内阻抗和输电线路上的电压损失保证的。
(四) 供电经济
在满足以上要求的基础上，应尽量做到供电系统简单、设备选型合理、安装操作方便、基本建设投资和运行费用低，从而节约开支，降低成本，提高经济效益。
二、电力负荷分类
(一)一类负荷——凡停电会造成人身伤亡或重大经济损失者。要求：供电绝对可靠，采用双电源双回路供电。
(二)二类负荷——凡停电造成较大经济损失者。要求：供电相对可靠，采用专线供电。
(三)三类负荷——凡停电不会造成直接经济损失者。要求：供电经济，采用一条线路向多个负荷供电。
三、煤矿常用的电压等级
交流：
l 727v—井下照明、煤电钻用电电压；
220v—地面照明、单相电路用电电压；
380v—地面低压、小型矿井下低压动力；
660V—中型矿井下低压动力；
1140v—大型矿井下综采低压动力；
3.3kv—特大型矿井综采高压动力；
6kv—地面高压动力、下井电压：
35kv—煤矿电源进线电压。
直流：
110(220)v—操作电压：
250(550)V—井下架线电机车。
第三章矿井供电系统的组成
由矿井的各级变电所、各电压等级的配电线路共同构成了矿井供电系统。对矿井的供电一般采用两种典型方式：深井供电系统和浅井供电系统。
一、深井供电系统
当煤层埋藏较深、井田范周较大、井下用电量较大时一般采用深井供电系统。其特征为：由地面变电所、井下中央变电所、采区变电所、移动变电站、工作面配电点构成三级供电。
(一)地面变电所的双电源为婴回路，电源进线电压为35KV，经主变压器将电压变为6KV或IOKV，再经6(10)KV母线将电能分配给地面各高压用电设备，其中一、二类费荷分别由两段母线供电；并用双回路高压电缆通过井筒向井下中央变电所供电。地面变电所还设有低压变压器，将6(10)KV电压变380V＼220V向地面低压动力及照明负荷供电。
(二)井下中央变电所的分段母线和高压配电箱将6’(10)KV高压电能分配给井底车疡附近的高压用电设备和各采区变电所，主排水泵、电机车的变流设备等一、二类负荷分别由两段母线供电。井下中央变电所设有动力变压器，将6(10)KV电压变为66晡或38。0v，向井底车场附近的低压动力设备供电；还设有照明变压器综合装置，将电压菱菊127V,向井底车场及附近巷道和硐室中的照明设备供电。
(三)采区变电所电源为双回路。采区水泵、瓦斯泵、自救系统压风机、局部通风机分别由两段母线供电。动力变压器将电压变到660V，通过低压电缆分送到各用电设备。采巨变电所及附近巷道中的照明由设在采区变电所中的照明信号综合装置供电。若采区内有综采和综掘工作面，6(10)KV电能由采区变电所中的高压配电箱配送到工作面附
近平巷中的移动变电站，经移动变电站将电压变为1140V送到工作面配电点，再由工作面配电点分送到工作面附近巷道的各用电设备。
二、浅井供电系统
浅井供电系统适用于煤层埋藏较浅且井下负荷较小的中、小型矿井。图3.2所示为一个较典型的浅井供电系统。
我国的浅井供电主要有以下三种方式：
(一)井底车场及其附近巷道的低压用电设备，可由设在地面变电所配电变压器的低压母线引出的低压母线引出的低压电缆通过井筒送到井底车场配电所供电。井下架线式电机车所用的直流电源，可由地面变电所整流后用电缆沿井筒送到井底车场配电所获得。
(二)当采区负荷不大且没有高压用电设备时，采区用电由地面变电所经高压架空线路，将高压电能送到设在采区上方的地面变电室或变电亭，然后把电压变为660V或380V后，用低压电缆经钻孑L送到采区配电所，由采区配电所再送给工作面配电点和低压用电设备。
(三)当采区负荷较大或有高压用电设备时，用高压电缆经钻孔将高压电能送到井下采区变电所，然后变压给采区负荷供电。 、
在浅井供电系统中，为防止受到钻孔孔壁塌落的挤压，电缆应穿钢管敷设。
采用浅井供电系统，可节省昂贵的井下高压电气设备和电缆，减少井下变电所硐室的开拓量和触电的危险，比较经济、安全。其不足是需要钻孔和敷设钢管，且钢管不能回收。
第四章矿用电气设备及其防爆
一、矿用电气设备分类
矿用电气设备是指使用在煤矿井下条件的各种电气设备，通常分为矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备。矿用一般型电气设备铸有。“KY”字样，具有防机械损伤、防潮、防锈、防触电、防过载等功能，但不具有防爆性能，所以只适用于没有沼气、，煤尘爆炸危险的井下。如低瓦斯矿井的井底车场、总进风巷道或主要进风巷道等处。矿用防爆型设备铸有“Ex”字样，具有矿用一般型的功能外，还具有防爆功能，故用于井下有爆炸危险的场所，其种类较多，但使用最多的是矿用隔爆型设备和本质安全型设备。
二、隔爆型电气设备
隔爆型电气设备的外壳上标注有Ex d I，其外壳具有耐爆性和隔爆性。
(一)隔爆外壳的耐爆性
隔爆外壳的耐爆性是指当壳内的爆炸性气体混合物爆炸时，在最大爆炸压力作用下，外壳不会变形、损坏，因而爆炸产生的高温、高压气体和火焰不会直接点燃壳外的爆炸性气体混合物。为此，隔爆外壳必须具有足够的机械强度。
(二)隔爆外壳的隔爆性
隔爆外壳的隔爆性是指壳内的爆炸性气体混合物爆炸时产生的高温气体或火焰，通过外壳各接合面的间隙向壳外喷泄过程中能得到足够的冷却，使之不会点燃周围的爆炸性混合物。隔爆外壳的隔爆性是靠严格控制各接合面的间隙、长度和粗糙度来实现的，这种隔爆性的接合面，称为隔爆接合面。
三、本质安全型电气设备
本质安全型(简称本安型)电气设备又称安全火花型电气设备，外壳上标注Ex iI其特点是采用本质安全电路。
(一)本质安全电路
本质安全电路就是要合理地选择电路的参数，使电路在正常和故障情况下产生的电火花或电弧，都不能点燃瓦斯和煤层，故又称为安全火花电路。
试验表明，当瓦斯浓度为8．2％一8．5％时最容易爆炸，所需点燃瓦斯的最小能量为0．28mJ。只要将电路中的能量限制在点燃瓦斯的最小能量之内，就可实现安全火花。因此，在设计本质安全电路时，常采用以下措施来降低电火花的能量：在合理选择继电器等电气元件的基础上，尽量降低供电电压；在电路中串接限流电阻或利用导线本身电阻来限制电路的电流；电感元件两端并联二极管，消耗电感元件释放出来的磁场能量；电容元件两端并联二极管或电阻，消耗电容元件释放出来的电场能量。
(二)本安型设备
本安型设备只能用于低压、小电流的电路中，如信号、仪表、控制等回路。本安型电气设备分为单一式和复合式两种形式。单一式本安型电气设备是指电气设备的全部电路都是由本安电路组成的，如便捷式仪表；复合式本安型电气设备是指电气设备的辅助回路是本质安全电路，主回路是非本安电路，本安电路必须与主回路之间隔离，以保证本安特性。
采用光电耦合器也可以实现与主回路的隔离。光电祸合器是把发光器件和光敏器件集成在i起，通过光线实现耦合构成电一光和光一点的转换器件。
第五章变压器的选择
变压器是供电系统中的主要电气设备，对供电的可靠性、安全性和经济性有着重要意义。如果变压器容量选择过大，不仅使设备投资费用增加，而且变压器空载损耗也将过大，使供电系统中的功率因数直减小；如果变压器容量选择过小，在长期过负荷运行情况下，铜损耗将增大，使线圈过热而加速老化，缩短变压器寿命i即不安全也不经济。因此，正确计算负荷和选用变压器是井下供电设计中的重要组成部分，必须予以足够重视。一般常用的计算方法有加权平均效率及加权平均功率因数的计算，需用系数法等。
一、变压器台数的确定
井下主变电所在一般情况下，是按变压器计算容量选设两台动力变压器分列运行。如果其中一台变压器停止运行时，另一台变压器应能承担100％负荷用电。若主排水设备为低压设备时，则变压器台数的确定应遵循一台变压器停止运行时，其余变压器能保证排出最大涌水量所需要电量的原则。
二、变压器型号的确定
在确定变压器型号时，应考虑国产矿用变压器的电压等级和容量，同时应根据巷道断面、运输条件及备用容量等因素，对选用方案进行经济比较，选取最佳方案。
(一)矿用动力变压器
目前我国煤矿井下主变电所及采区变电所内使用的动力变压器主要是KSJ及KSJL系列。均为矿用一般型设备，允许安装在无易燃、。易爆炸性气体的环境中。
(二)矿用隔爆型干式变压器 ，
KS．G及KSGLZ系列矿用隔爆干式变压器主要用于有易燃及易爆危险的场合，如井下采掘工作面等处。将380V或660V电压降为127V后供照明、信号及手持式电煤钻等设备用电。
KSGB矿用隔爆型干式变压器用于有甲烷混合气体和煤尘具有爆炸危险的矿井中，作为煤矿井下综合机械化采掘成套设备的主要供配电装置。使用条件：海拔高度不超过1000re；环境温度不高于40。C；空气相对湿度不超过95％(25℃时)；无强烈颠簸震动以及与垂直面的斜度不超过15。的环境；无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及蒸汽。
三、矿用变压器技术数据
矿用变压器技术数据见《矿用电气设备手册》。其中K——矿用；s——三相；J—二油浸自冷式；L——铝线；G——干式自冷式
第六章采区供电电缆的确定
一、矿用电缆的选择
(一)原则
采区供电电缆是根据采区机械设备配置图拟定，应符合安全、经济、操作灵活、素统簟单、保护完善、便于检修等项要求。
原则如下：保证供电可靠，力求减少使用开关、起动器、使用电缆的数量应最少。原则上一台起动器控制一台设备；采区变电所动力变压器多于一台时，应合理分配变压器负荷，通常一台变压器担负一个工作面用电设备；变压器最好不并联运行；采煤机宜采用单独电缆供电，工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电上山及顺槽输送机宜采用干线式供电；配电点起动器在三台以下，一般不设配电点进线自动馈电开关；工作面配电点最大容量电动机用的起动器应靠近配电点进线，以减少起动器间连接电缆的截面；供电系统尽量减少回头供电；低沼气矿井、掘进工作面与回采工作面的电气设备应分开供电，局部扇风机实行风电沼气闭锁，沼气喷出区域、高压沼气矿井、煤与沼气突出矿井中，所有掘进工作面的局扇机械装设三专(专用变压器、专用开关、专用线路)二闭锁设施即风、电、沼气闭锁。
(二)电缆的选择
矿用电缆型号应符合《煤矿安全规程》规定，所有井下低压电缆匀采用MY型。
l.在正常工作时电缆芯线的实际温升不得超过绝缘所允许的温升，否则电缆将因过热而缩短其使用寿命或迅速损坏。橡套电缆允许温升是65。，铠装电缆允许温升是8。，电缆芯线的时间温升决定它所流过的负荷电流，因此，为保证电缆的正常运行，必须保证实际流过电缆的最大长时工作电流不得超过它所允许的负荷电流。
2.正常运行时，电缆网路的实际电压损失必须不大于网路所允许的电压损失。为保证电动机的正常运行，其端电压不得低于额定电压的95％，否则电动机等电气设备将因电压过低而烧毁。所以被选定的电缆必须保证其电压损失不超过允许值。
3.距离电源最远，容量最大的电动机起动时，因起动电流过大而造成电压损失也最大。因此，必须校验大容量电动机起动大，是否能保证其他用电设备所必须的最低电压。即进行起动条件校验。
4.电缆的机械强度应满足要求，特别是对移动设备供电的电缆。采区常移动的橡套电缆支线的截面选择一般按机械强度要求的最小截面选取时即可，不必进行其他项自的校验。对于干线电缆，则必须首先按允许电流及起动条件进行校验。
5.对于低压电缆，由于低压网路短路电流较小，按上述方法选择的电缆截面的热稳定性均能满足其要求，因此可不必再进行短路时的热稳定校验。
第七章 漏电保护
煤矿井下采用中性点不接地的供电方式，井下供电系统绝大多数故障是由单相接地漏电而引起的，会使非接地相对地电压增高，‘很容易发展成为两相短路，甚至酿成重大塞全事故。《煤矿安全规程》(2009)第四百五十七条规定：“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j保证自动切断漏电的馈电线路。因此，分析研究煤矿井下供电系统的漏电保护具有极其重要的意义。
当电网绝缘电阻小于一定数值时，人触及后会产生触电危险，而且漏电不仅会使设备进一步损坏，形成短路事故，同时还存在漏电火花引爆瓦斯、煤尘的危险。因此在井下供电系统中必须装设漏电保护装置实现绝缘监视、漏电保护以及补偿流过人身的电容电流的作用。按其实现保护功能分为无选择性漏电保护和有选择性漏电保护。
一、漏电故障产生的原因
造成漏电故障的原因很多，但对于采区主要有以下几点：
(一)电气设备检修质量较差i或有金属碎片及小零件忘记在设备内部，则可能因这些东西碰到电源线而产生漏电。
(二)由于管理不严，电缆被埋压或脱落浸泡于水沟中。电缆被埋压后其热量不易散发，时间一久将使绝缘老化而漏电；电缆浸泡于水中，由于受井下水的酸性侵蚀及渗透作用，也会使绝缘因受潮而漏电。
(三)电气设备或电缆使用午久，又得不到正常的维修，使设备绝缘性降低到危险值。
(四)在电缆与电缆或电缆与设备连接时，误将火线与地线相连，造成直接漏电。或者由于接线连接不牢固，在生产中拖拽电缆，将电缆接头碰掉而造成漏电。
二、漏电故障的危害
煤矿井下供电系统大部分在采区，环境条件恶劣，又是工作人员和生产机械比较集中的地方，电网若发生漏电，将导致以下危险：
(一)使电雷管无准备引爆
漏电电流在其通过的路径上会产生电位差，漏电电流的数值越大，所产生的电位差就越大。如果电雷管两端引线不慎与漏电回路上具有一定电位差的两点相接触，就可能发生电雷管无准备爆炸的事故。
(二) 烧损电气设备，引起火灾
长期存在的漏电电流，在通过设备绝缘损坏处时将散发出大量的热，使绝缘进一步损坏，甚至使可燃性材料着火燃烧。
(三)可能造成人身触电
当电气设备因绝缘损坏而使外壳带电，而工作人员又接触此外壳时，一部分入地电流将会通过人体，其数值达到危险值时就会造成工作人员的伤亡。
(四)引起瓦斯及煤尘爆炸
我国大部分煤矿都存在瓦斯和煤尘爆炸的危险，．当电网发生单相接地或设备发生单相碰壳时，在接地点就会产生电火花，若此电火花具有足够的能量，就可能点燃瓦斯和煤尘。
(五)严重影响生产
按规程要求，一旦电网发生漏电，就必须停电处理，7因而严重影响生产，降低煤矿企业的经济效益。
三、解决漏电故障的方法
(1)事选择性的漏电保护，采用零序电流保护原理：零序电流信号由零序电流互感器获得。当未发生漏电时，一次侧三相电流对称，其电流相量和为o，二次侧无电流输出：‘当发生漏电时，一次侧三相电流不对称，其电流相量和不为0，二次侧有电流输出。其装置与分路开关配合使用，其优点是减少停电范围，易于查找故障线路，因此被广泛地使用。
(2)无选择性漏电保护，采用附加直流电源的保护原理；在包含对地绝缘电阻的检测回路中附加直流电源，监视其直流电流的变化，达到监测绝缘电阻的目的。该装置需与低压自动馈电总开关配合使用。其缺点是停电范围大，不易判断漏电线路，但结构简单、工作可靠，故仍在使用。
第八章 过流保护
一、过电流
电火灾产生的主要原因是电网的过电流，而过电流又是由短路、过载引起的，因此防止电火灾方法就是防止过流的产生。 · ‘
(1)过载保护：过载是指电动机的运行电流或电气设备工作电流大于其额定电流，但超过额定电流的倍数小些，通常是额定电流的1．5倍以内。引起电动机或电气设备过载的原因很多，如负载突然增加，断相运行以及电网电压降低等。若电动机或电气设备长期过载运行，其绕组或电气设备的温升超过允许值使绝缘老化、损坏。过载保护的动作时间与过载电流大小有关，其动作值设定小于短路保护的动作值。动作延时取决于过载程度，过载程度越大，延时越短：过载程度越小，延时越长，此特性称为反时限特性。延时环节由时间继电器构成，过载时，电流继电器动作，其触点接通时间继电器线圈，经延时后时间继电器触点动作，使执行机构动作，切断主回路电源，同时发出过载信号。过载保护可由电磁式继电器、电子式继电器和热继电器实现。
(2)短路保护：当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时将产生短路现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几到几十倍，使电气设备或配电线路因过流而产生电动力损坏i甚至因电弧引起火灾。短路保护的动作时间要短，其动作值设定较大，在很短的时间内切断电源。电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护。
二、短路故障造成的危害
(一)短路电流的热效应使设备急剧发热，可能导致井下电气设备过热损坏。
(二)短路电流产生很大的电动力，可能使井下设备永久变形或严重损坏。
(三)短路时系统电压大幅度下降，严重影响井下的各工作面的正常工作。短路可能真个煤矿电力系统的运行失去稳定。
(四)不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通信系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作。
三、防止过流产生的方法
(一)截止型过流保护电路能够克服限流型保护电路的缺陷，可以彻底消除因过流而产生负载电流很大的现象，其工作原理：当电源过流或短路时，具有记忆能力的保护电路被触发而进入保护状态，并把电源输出端彻底断开，从而达到过流保护的目自勺。
(二)限流型过流保护电路，采用三极管的限流型过流保护电路，。Q1是调整管；Q2是限流保护管；R是检流电阻。正常情况下，检流电阻R上的压降VR小于0．7 v，故Q2截止；保护电路不起作用。当负载电流IL超过一定值时，VR大于或等于0．7 V，使Q2导通，分流了调整管Q1的基极电流。这样就利用Q2发射结的钳位作用使调整管的电流基本维持恒定，丛而达到过流保护的目的。
第九章接地保护
在正常情况下，电气设备的金属外壳及架构不带电，但如果电气设备的绝缘损坏，其金属外壳和架构就要带电。当人触及此电气设备时就会发生触电事故，我国规定触电的安全极限交流电流值为30mA，因此要通过接地保护限制通过人身的电流使其在极限电流之内。保护接地的关键是将保护接地装置的接地电阻降低到规定的范内，就可以使流过人体的电流不超过安全极限电流，达到减少触电危险的目的。《煤矿安全规程》规定：接地网上任一保护接地点的接地电阻不得超过2 Q。同时，主接地极与辅助接地极之间的距离应不小于5 m。
一、接地保护措施
煤矿供电中应采取的各种接地措施：
(一)防雷接地：为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地。
(二)交流工作接地：将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备(如阻抗，电阻等)与大地作金属连接，称为工作接地。
(三)安全保护接地：安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。
(四)直流接地：在煤矿供电系统中，包含有大量的计算机，通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。在这些电子设备进行输入信息，传输信息，转换能量，放大信号，逻辑动作，输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行，且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高，稳定性好，除了需有一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。‘可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，_端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。
(五)屏蔽接地与防静电接地：在煤矿供电系统中，电磁兼容设计是非常重要的，为了避免所用设备的机能障碍，避免甚至会出现的设备损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。防静电干扰也很重要j接地装置的接地电阻越小越好，独立的防雷保护接地电阻应≤10 Q；独立的安全保护接地电阻应≤4 Q；独立的交流工作接地电阻应≤4 Q；独立的直流工作接地电阻应≤4 Q；防静电接地电阻一般要求≤i00 Q。
二、。其它保护
(一)失压保护
电气设备在正常工作时，如果因为电源电压的消失而停止工作，那么在电源电压恢复时，电气设备的自行启动或投入工作将造成人身事故或设备损坏。对供电系统来说，许多电气设备同时启动和工作，也会引起不允许的过电流和过大的压降，而热类电气设备可能引起火灾。为防止电压恢复时电气设备的自行启动或投入工作采用接触器和按钮控制电动机的启动、保持、停止，就具有失压保护作用。
(二)欠压保护
其采用鉴幅式保护原理。电动机或电器元件在有些应用场合下，当供电系统的电压降到额定电压的75％时，就应能自动切除电源而停止工作，以免损坏电动机以及机械设备。欠电压保护方法不仅可以采用接触器希q按钮控制方式，还可以采用低压断路器或专门电磁式电压继电器进行欠压保护。
(三)过压保护
其采用鉴幅式保护原理。当供电系统的电压大于额定电压的115％时，就应能自动切除电源而停止工作，以免损坏电动机以及机械设备。过电压的保护方法是在线圈两端并联一个电阻、电阻串电容或二极管串电阻等形式，以形成一个放电回路，从而实现过压保护。
(四)闭锁功能
它是实现系统安全可靠工作的重要部分之一。常用的闭锁有漏电闭锁、机械闭锁、风电闭锁等。漏电闭锁采用附加直流电源检测原理实现，在隔爆真空型电磁启动器、低压馈电开关中经常使用：高压配史箱设有机械闭锁装置以保证安全，风电闭锁功能是由分路馈电开关与风机的控制开关配合使用实现的，将风机的控制开关的常闭触点接入分路开关的CPU回路，实现对分路开关的控制。
第十章井下人身触电及其预防
一、触电的危险因素
人的身体触及裸露的带电导体或因绝缘损坏而带电的电气设备的外壳、构架等，都会造成人身触电事故。触电对人体会造成严重危害，其直接危害可分为电伤和电击两种。
(一)电伤是电流通过人体某一局部时电弧烧伤人体，造成人体外部局部性的伤害，一般容易治愈，严重时可使人致残，但一般不会致人死亡。
(二)电击是指触电时电流流过人体内部器官和中枢神经，使内部器官的生理功能受到损害，如使心脏功能紊乱，使呼吸活动变慢，使肌肉强烈收缩造成窒息等。发生电击，若抢救不及时或抢救方法不当，多数会致人死亡。
电击对人体的危害程度与多种因素有关，其中最主要的是通过人体电流的大小和电嘲科寺续的时间种试验资料表明严人体触电电流在交流唱5—50mA，直游唔0mAn以士就有生命危险。我国规定触电的安全极限交流电流值为30mA。
二、触电的预防措施
井下发生触电事故的原因，一般是因为电气设备的安装、维修不当，以及工作中疏忽大意或违章操作。预防人身触电主要应做好以下几方面的工作：
(一)防止人身触电或靠近带电导体
1.裸露的电气设备带电部分安装在一定高度。如井下电机车架空线按《煤矿安全规程》规定的高度悬挂；
2.对裸露的高压电气设备带电部分必须围以遮挡，防止人员靠近；
3.井下各种电器设备带电部分都必须装处封闭的外壳内，并有完善的机械闭锁装置，保证不切断电源打不开外盖；
4.手持式电气设备的操作手柄和工作中必须接触的部分，应有良好的绝缘；
5.各变(配)电所入口处都要悬挂“非工作人员，禁止人内”的牌子。无人值班的变(配)电所，必须关门加锁；
(二)降低使用电压
对人员经常接触的电气设备采用较低的工作电压。《煤矿安全规程》规定：井下照明、信号、电话和手持式电气设备的电压，不得超过127V；远距离控制线路的电压，不得超过36V。
(三)遵守各项安全用电作业制度
井下各项安全用电作业制度是预防人身触电的有效措施。如井下严禁带电检修和搬迁电气设备的规定、非专职电气人员不得擅自摆弄和操作电气设备的规定、停送电制度的规定、坚持使用漏电继电器及井下电气设备保护接地的规定等，这些安全作业制度都必须严格遵照执行。
三、触电的急救
触电的急救要求把握两点，即动作迅速和救护得法。当发现有人触电时，不要惊慌失措，首先应尽快使触电者脱离电源，然后再根据触电者的具体情况尽快进行抢救。
(一)尽快使触电者脱离电源
触电急救的第一项工作，首先是使触电者尽快脱离电源。如果触电者所触及的带电体的电源开关就在附近，就应立即断开电源开关。如果电源开关较远或一时找不到电源开关，则应用绝缘物品，如干燥的木棍、电工绝缘手套或其他绝缘物等将触电者与带电导体脱离开来。在使触电者脱离电源的救护中，救护人员必须注意防止自身触电，同时注意防止触电人员在脱离电源的瞬间摔倒碰伤。
(二)对触电者进行现场急救
触电者脱离电源后，要立即在现场进行急救。急救方法，应根据触电人员的具体情况决定。如伤员有自主呼吸和心跳，只是昏迷，应立即将其抬到空气流通的安全地点，平放地上，解开衣扣、裤带，但应注意保暖，让其休息恢复；如伤员停止呼吸但心跳存呼吸和胸外心脏按压同时兼用进行急救。
由于井下的环境较特殊，电气设备分为矿用一般型电气设备和矿用隔爆型电气设备，前者不具有防爆性能，适用于没有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所：后者具有防爆和隔爆性能，一适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。同时，电气设备按工作电压高低分为低压电气设备和高压电气设备，井下电气设备大多属一类负荷和二类负荷，工作时的电流、电压都较大。目前，漏电保护、过流保护和接地保护是井下的三大保护。

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