井下电气设备及保护(一)
井下电气设备及保护(一)
1、煤矿井下常见的几种电气故障及危害
一是短路故障。
短路是指具有电位差的两点，通过电阻值很小的导体直接短接的一种电气事故。
当发生短路事故时，短路回路中的短路电流值比正常运行情况下的额定电流值大几倍、几十倍，甚至上百倍，这样大的电流在极短的时间内就可能造成电缆和电气设备的损坏、供电中断，从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
二是过负荷。
过负荷是指供配电回路中实际工作电流值超过了额定电流值，过电流时间也超过了规定的允许时间，如果过负荷现象较长时间存在，就可能造成电缆和电气设备的损坏，从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
三是欠电压。
欠电压是指电动机所接电网点实际工作电压低于电动机额定工作电压，并低于电动机允许的最低工作电压值。
在这种低电压状况下，电动机工作电流增大、温度升高，如果低电压现象较长时间存在，就可能造成电机绝缘损坏，从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
四是单相接地故障。
单相接地故障是指相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，是短路故障的一种。
它包括相线与大地、配电和用电设备的金属外壳、金属接线盒、金属管道或构件、水沟等之间的短路。
对于高压电网，过大的电网将产生较大的单相接地电容电流。
接地故障电容电流虽然较小，但与它有联系的电气设备和管道的外露可导电
部分对地和装置外的可导电部分之间存在故障电压，此电压可使触摸到的人身遭到电击，也可因其对地所产生的电弧或电火花引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
五是漏电故障。
漏电故障是指电气设备的绝缘受到损坏或老化，使绝缘电阻降低，从而形成电气设备对地之间的放电或电弧现象，漏电故障是接地故障的一种。
漏电故障是接地故障的一种。
漏电故障的结果，不仅会使电气设备进一步损坏，形成短路故障事故，从而还可能导致人身触电和瓦斯煤尘爆炸事故。
六是单相断线故障。
单相断线是指三相供电系统中有一相断线。
电动机在运行中发生一相断线还能保持运行，但功率减少，只有三相运行时的1/2~1/3，随着负荷力矩的下降，电动机转速也相应降低，电流增大，一般比正常电流增大30%-40%，使电动机绕组烧坏，从而引发电气事故
2、经由地面架空线路引入井下的供电电缆，必须在入井处装设防雷电装置。
注：经由地面架空线路引入井下供电电缆是雷电电磁波、行波传导的良好路径。
而雷电波所产生的强大的雷电电流将会引起井下火灾，并进而引起瓦斯和煤尘爆炸。
因此，经由地面架空线路引入井下供电电缆，必须在入井处装设避雷装置。
3、向井下供电的电源线路上不得装设自动重合闸装置。
注：自动重合闸装置是指装在馈电线路上的馈电开关因线路故障自动
跳闸后，能使馈电开关重新合闸，迅速恢复送电的一种自动装置。
若在馈电线路上装设自动重合闸装置，当线路发生短暂性故障使开关跳闸后，如果故障没有得到及时排除或排除需要一定时间时，自动重合闸装置的动作，将会使故障进一步扩大，造成电气火灾，损坏电气设备，危及检修人员安全，更有可能引起瓦斯和煤尘爆炸，严重威胁矿井供电安全和矿井安全。
井下电气三大保护
第一章井下电器三大保护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电器的三大保护。
井下电器系统的三大保护是保证井下供电、用电平安的可靠措施。
第一节漏电保护当电气设备或导线的绝缘损坏或人体触与一相带电体时，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。
集中性漏电是指漏电发生在电网的某一处或某一点，其余局部的对地绝缘水平仍保持正常。
分散性漏电是指某条电缆或整个网络对地绝缘水平均匀下降或低于允许绝缘水平。
一、漏电的危害与原因１．漏电的危害漏电会给人身、设备以致矿井造成很大威胁，其危害主要有四个方面：〔１〕人接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事故。
〔２〕漏电回路中碰地碰壳的地方可能产生电火花，有可能引起瓦斯煤尘爆炸。
〔３〕漏电回路上各点存在电位差，假设电雷管引线两端接触不同电位的两点，可能使雷管爆炸。
〔４〕电气设备漏电时不与时切断电源会扩大为短路故障，烧毁设备，造成火灾。
２．漏电的原因DOC〔１〕电缆和电气设备长期过负荷运行，使绝缘老化而造成漏电。
〔２〕运行中的电气设备受潮或进水，造成对地绝缘电阻下降而漏电。
〔３〕电缆与设备连接时，接头不牢，运行或移动时接头松脱，某相碰壳而造成漏电。
〔４〕电气设备内部随意增加电气元件，使外壳与带电局部之间电气间隙小于规定值，造成某一相对外壳放电而发生接地漏电。
〔５〕橡套电缆受车辆或其它器械的挤压、碰砸等，造成相线和地线破皮或护套破坏，芯线裸露而发生漏电。
〔６〕铠装电缆受到机械损伤或过度弯曲而产生裂口或缝隙，长期受潮或遭水淋使绝缘损坏而发生漏电。
〔７〕电气设备内部遗留导电物体，造成某一相碰壳而发生漏电。
〔８〕设备接线错误，误将一相火线接地或接头毛刺太长而碰壳，造成漏电。
〔９〕移动频繁的电气设备的电缆反复弯曲使芯线局部折断，刺破电缆绝缘与接地芯线接触而造成漏电。
〔１０〕操作电气设备时，产生弧光放电造成一相接地而漏电。
井下电气设备管理
井下电气设备管理井下电气设备是指安装在井下工作环境中的各种电气设备，包括电动机、发电机、配电柜、电缆等。
在井下工作环境中，电气设备的管理非常重要，不仅关系到工作人员的安全，还直接影响到井下工作的正常进行。
因此，井下电气设备的管理不容忽视。
井下电气设备的管理工作主要包括设备的定期检查、维护保养、故障处理等。
下面将重点介绍井下电气设备管理的具体措施。
首先，定期检查是井下电气设备管理的基础工作。
定期检查应按照设备的使用频率和重要性进行排定，重点检查设备的外观是否有损坏、接线是否松动、绝缘性能是否符合要求等。
检查时应注意使用专用工具，防止发生触电事故。
定期检查的频率应根据设备的使用情况确定，一般不超过一年。
其次，维护保养是井下电气设备管理的关键环节。
维护保养包括设备的清洁、润滑、紧固等工作。
设备清洁应定期进行，以防止积尘、湿气对设备的影响。
润滑工作主要是对设备的轴承、齿轮等部位进行润滑，以保证设备的正常运转。
紧固工作是指定期检查设备的螺丝、螺母等连接部位，并进行必要的紧固工作，以防止设备的松动。
另外，故障处理是井下电气设备管理的重要环节。
一旦发现设备出现故障，应立即停止使用，并进行排除故障的工作。
故障处理应由专业人员进行，根据设备的故障情况采取相应的处理措施。
故障处理过程中，要严格按照操作规程进行，以保证工作的安全性。
总之，井下电气设备管理是一项复杂的工作，需要专业的人员进行管理和操作。
通过定期检查、维护保养和故障处理等措施，可以有效确保井下电气设备的正常运转，保证工作人员的安全。
同时，管理人员应加强对操作人员的培训，提高其对电气设备管理的认识和操作技能。
只有做好井下电气设备管理工作，才能保证井下工作的顺利进行。
煤矿井下常用电气设备
P400F 馈 电 开 关 原 理 图
信号板
P400F馈电合闸说明
检查线路电压与开关变压器电压一致---万转开关(LW)由闭锁 打到分闸(LW1、LW4、LW3闭合)供电---变压器(KB)得电---电 源模块(D-30BGD)有电，综合保护器(KPZB-400F)有电---开关 正常显示---进行参数整定---按复位(FW)按钮---综合保护器 的10、20闭合，AC36V继电器1ZJ吸合---万转开关(LW)由分闸 打到合闸(LW1、LW4、LW2、LW5闭合，LW3断开)--断路器(ZN) 线包得电吸合---开关合闸正常运行 AC36V—提供继电器的工作电压 AC45V—经整流提供DC40V附加直流漏电检查电压 AC17V—提供显示电压和集成块的工作电压
注意事项：
说明：高压经过移变出来接到总馈电开关电源侧， 总馈电开关的负荷侧接到所有分开关的电源侧， 地线连接好组成选择性漏电系统。
常见故障
断路器合闸时,出现连击现象:
1.断路器后面辅助开关常开点接触不好; 2.万能转换开关触点接触不好; 3.断路器左侧插头接触不好;
开关不合闸:
1.断路器插头掉或没插好; 2.变压器或断路器线圈烧毁或保险熔断; 3控制回路接线不正确或断线；
二 次 电 压 可 通 过 y—d 变 换 得 两 种 电 压 ： 693/400v； 调整分接开关Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档可调整输出电压。
低压真空电磁启动器
1、用途 主要用于含爆炸性气体和煤尘的矿井，用于控制、保 护低压电机。 2、 结构 隔爆外壳、隔离换向开关、真空接触器、控制保护回 路、过电压保护组成。
二、变压器
变压器运行中的检查
井下电气工-井下供电及电气设备的安全操作
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第六十九学时 矿用电缆
三、电缆的连接与试验
(一)电缆的连接 1．低压橡套电缆与电气的设备的连接 2．高压铠装电缆与电气设备的连接 3．电缆与电缆之间的连接 (二)电缆的试验 (1)绝缘电阻测定。 (2)泄漏电流及直流耐压试验。 (3)水浸耐压试验。 (4)载流试验。
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第六十九学时 矿用电缆
(4)当井下橡套电缆发生故障后，应根据故障现象进行分析和判断， 确定故障类型和故障点。
(5)当连接电缆的开关跳闸时，应由维修电工负责查明原因，并由瓦 斯检查工检查故障电缆所在地段的瓦斯浓度，当浓度在1％以下时，才能 进行检测。
(6)煤与瓦斯突出矿井不得使用送电方式检查电缆。
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实际操作
第七十学时 煤矿井下电缆连接操 作与故障判断操作
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实际操作
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第七十一学时 防爆电气设备的检查与维护
一、《煤矿安全规程》对电气设备检查维护的要求：
第四百八十八条规定：电气设备的检查、维护和调整，必须由电气维修工进行。
高压停、送电的操作，可根据书面申请或其他可靠的联系方式，得到批准后，
油断路器经3次切断短路故障后，其绝缘油应加试1次耐压试验，并检查 不符合标准的绝缘油必须及时处理或更换。油浸电气设备的绝缘油量应 更换和试验矿用设备绝缘油应有记录。
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第七十一学时 防爆电气设备的检查与维护
二、隔爆型电气设备的检查和维护
(一)隔爆型电气设备的检查 (二)隔爆型电气设备隔爆面的修复 1．防止锈蚀的措施 2．检修的注意事项 3．隔爆接合面缺陷的处理 (1)不需修补即可使用的隔爆面 (2)焊补方法修补隔爆面。 (3)磷化处理隔爆面。 4．活动隔爆接合面的修复
煤矿井下用电安全及保护
三、变压器两侧不带高低压开关 的干变的使用要求
❖
❖ 1、原则上仅限于变电所内使用，若不在此 限必须配合高压开关使用或使用移变。
❖ 2、带干变的高压开关，短路保护定值的整 定要考虑干变低压侧近端发生短路要可靠动 作，不能存在保护盲区。
任何供电系统都除技术和功能上满足要求 外，还要确保其使用和运行的安全，这里的安 全指的是①人身安全；②设备安全；③煤矿井 下由于电气事故引起的瓦斯爆炸。所有我们学 习的重点是井下电气上的防爆原理和三大保护 (漏电保护、保护接地、过流保护)。
❖ 以上《规程》规定的电气保护功能必须正常使用，严禁私自 甩掉保护，对于私自甩掉保护或造成保护失灵的，按公司相 关规定进行责任追究。
几种特殊情况下的过流保护整定要求
❖ 一、电动机的启动方式为变频器、串电抗情况下的上级高低压馈电开关 的短路、过载保护的整定要求：
❖ 1、为变频启动的情况下的馈电开关的过载整定根据变频器的内部整定 再取1—1.2的系数即可，即：Iz=（1-1.2）Ib
①变压器中性点禁止接地（后面分析）
②井下电气设备采用保护接地（后面分析）
③井下电网采用漏电保护装置（后面分析）
四、 井下供电的变压器中性点禁止接地的分析:
（一）中性点接地方式分类及要求: 前面在介绍漏电和触电时，常提到中性点接地
或不接地的问题，因此，这里对中性点问题进行分 析。 1、分类：一般分为以下四类： ①不接地方式：又称中性点绝缘系统 ②直接接地方式：中性点直接与接地装置连接 ③阻抗接地方式：中性点经过不同数值的电阻与接 地装置连接，电阻在数十欧姆时，为低阻接地 （100 Ω以下）；电阻在数百欧姆时，为高阻接地 方式（100 Ω以上） ④消弧线圈接地方式：中性点经电抗线圈与接地装 置连接。
煤矿井下电气设备的接地与漏电保护
工业技术INDUSTRY TECHNOLOGY由于矿山开采环境恶劣，井下电气设备在潮湿的环境中极易产生故障。
影响了煤矿井下工作的安全进行，严重时还会造成雷管提前引爆等重大安全事故，给井下工作人员的生命安全造成了巨大威胁。
本文，笔者针对煤矿井下电气设备的运行问题，介绍了煤矿井下电气设备常出现的安全事故，并提出了相应的接地和漏电保护措施。
一、煤矿井下电气设备的接地保护1.接地保护的原理。
接地保护主要是将电气设备不带电部分的金属外壳同接地系统之间做良好的电气连接，将故障设备上的漏电电压控制在安全范围之内。
无接地保护人体接触漏电电气设备模型如图1所示，有接地保护人体接触漏电电气设备的模型如图2所示。
在图1情况下，未采用接地保护，当电源与电气设备的金属外壳相接触时，接地电流I d 通过人体和电网形成闭合回路，为简化计算，假设各相对地绝缘阻抗均相等，那么漏电设备对地电压U d 为U d =3UR r /|3R r +Z |。
（1）式（1）中，U 为电网相电压，R r 为人体电阻，Z 为电网每相对地绝缘阻抗。
由于绝缘阻抗是绝缘电阻与分布电流的并联阻抗，所以当电网分布范围不大，接用电气设备不多、且绝缘电阻较高时，漏电设备对地电压不高；但当电网分布范围大，接用电气设备较多时，绝缘电阻将明显下降。
在图2情况下，采用了接地保护，在电路中，接地电流通过人体电阻以及接地电阻R d 以及电网对地绝缘阻抗形成回路，其中接地电阻与人体电阻相关联，漏电设备的对地电压U d 为U d =3UR d /|3R d +Z |。
（2）式（2）中，R d <<|Z |，所以设备对地电压大大减小，只需要适当的控制R d ，就可以将漏电设备的对地电压控制在安全范围内，从而防止人体触电。
2.接地保护在煤矿井下电气设备中的应用。
对于井下的电气设备主要是通过将井下的各供电点的接地极用公共母线连接起来，形成保护接地网。
在该系统中，公共母线主要采用铠装的电缆金属钢带帮铅套，接地总线主要采用橡套电缆。
井下电网三大保护原理
电压互感器 1-铁心 2- 一次绕组 3-二次绕组
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电压互感器的接线方式
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电压互感器的接线方式
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电压互感器运行中应注意事项
电压互感器的一、二次侧都必须装设熔断器进行短路保
1. 电压互感器工作时其二次侧不得短路 护。 2. 电压互感器的二次侧有一端必须接地
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第二节 井下电网过流保护
灵敏度按下式校验：
I KS 2 Ki I op.qb
(2) k
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第二节 井下电网过流保护
若高压电动机启动时，在过电流继电器两端并联有分 流器，则动作电流与灵敏度校验分别按下两式计算：
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五、电流互感器和电压互感器
(1)将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，通 常额定二次电压为100V，额定二次电流为5A。可使测量仪表和 保护装置标准化，以及二次设备的绝缘水平可按低电压设计， 使结构轻巧，价格便宜。 (2)所有二次设备可用低电压、小电流的控制电缆连接，使屏 内布线简单、安装方便。同时，便于集中管理，可实现远方控 制和测量。 (3)二次回路不受一次回路的限制，可采用星形、三角形等接 法，因而接线灵活方便。同时，对二次设备进行维护、调换及 调整试验时不需要中断一次系统的运行，仅适当地改变二次接 线即可实现。 (4)使二次设备和工作人员与高电压部分隔离，且互感器二次 侧一端必须接地，以防止一次、二次绕组绝缘击穿时，一次侧 高压窜入二次侧，从而保证了设备和人身安全。
3. 电压互感器在连接时也应注意其端子的极性
4.电压互感器套管应清洁，没有碎裂或闪络痕迹；油位指示 应正常，没有渗漏油现象；内部无异常声响。如有不正常现 象，应退出运行，进行检修。
井下电气设备保护接地规定
井下电气设备保护接地规定一、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（钢丝）、铅皮（屏蔽护套）等必须有保护接地。
二、任一组主接地极断开时，井下总接地网上任一保护接地点的接地电阻值，不得超过2Ω。
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1Ω。
三、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，应当与主接地极连接成1个总接地网。
主接地极应当在主、副水仓中各埋设1块。
主接地极应当用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。
在钻孔中敷设的电缆和地面直接分区供电的电缆，不能与井下主接地极连接时，应当单独形成分区总接地网，其接地电阻值不得超过2Ω。
四、下列地点应当装设局部接地极:（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）低压配电点或者装有3台以上电气设备的地点。
（四）无低压配电点的采煤工作面的运输巷、回风巷、带式输送机巷以及由变电所单独供电的掘进工作面（至少分别设置1个局部接地极）。
（五）连接高压动力电缆的金属连接装置。
(六）单独安装的馈电开关、各类型组合开关和双风机双电源风电闭锁瓦斯电闭锁组合开关。
局部接地极可以设置于巷道水沟内或者其他就近的潮湿处。
设置在水沟中的局部接地极应当用面积不小于0.6m2、厚度不小于3mm 的钢板或者具有同等有效面积的钢管制成，并平放于水沟深处。
设置在其他地点的局部接地极，可以用直径不小于35mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并全部垂直埋入底板；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，垂直埋深不得小于0.75m。
五、连接主接地极母线，应当采用截面不小于50mm2的铜线，或者截面不小于100mm2的耐腐蚀铁线，或者厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的耐腐蚀扁钢。
井下供电保护课件演示教学
第一节 漏电保护
（3） 电缆与电气设备内部的相线绝缘老化、 损坏或连接不符合要求，造成接头松动脱落，使一 相火线触及金属外壳。
（4） 橡套电缆的连接不符合要求，出现“鸡 爪子”、“羊尾巴”和“明接头”。
（5） 用金属丝吊挂橡套电缆，使其嵌入绝缘 层内接触芯线。
第一节 漏电保护
（6） 接线时，将导电芯线与地线接错。 （7） 橡套电缆在运行中被炮崩或受挤压、碰 砸、过度弯曲等机械作用而使护套绝缘破损。 （8） 电缆因长期过度弯曲而产生裂口或缝隙， 运行中潮气或淋水侵入。 （9） 设备维修时，因停、送电操作错误、带 电作业或工作不慎，造成人身触及一相而漏电。
第二节 保护接地
一、 井下保护接地装置的作用 保护接地是指用导体把电气设备中所有正常情 况下不带电的外露金属部分，通过接地装置与大地 紧密连接起来。保护接地的作用体现在2个方面。
第二节 保护接地
1. 不安装保护接地时，如图6-1（a）所示，人若 触及带电的金属外壳，触电电流通过c相电源外壳 人体大地a、b两相对地的绝缘阻抗后，与a、b两 相构成回路。在该回路中，通过人体的电流较大， 可能造成人身触电事故；
第一节 漏电保护
2.选择性漏电保护装置
选择性漏电保护装置一般采用零序电流方向式 保护原理，安装在变压器低压侧总馈电开关控制的 支路开关处。当支路开关控制的电网发生漏电故障 时，能够判断出故障线路和非故障线路，有选择地 发出故障信号并切断故障线路电源，而非故障部分 继续供电，起到有选择地切断漏电故障线路的作用。 这种保护装置缩小了停电范围，便于寻找漏电故障 点，提高了供电的可靠性。
第一节 漏电保护
《煤矿安全规程》第457条规定：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。
煤矿井下电气设备的接地与漏电保护
煤矿井下电气设备的接地与漏电保护摘要：过流保护、漏电保护和保护接地是保证矿井安全供电及矿井安全生产最重要的措施，也是最基本的电气保护措施，又称“三大保护”。
作为井下供电系统三大保护之一的接地保护，在预防和减少井下人身触电事故中起到了至关重要的作用。
为了保证煤矿的安全生产，煤矿管理人员必须充分重视井下电气设备的接地保护和漏电保护措施。
关键字：煤矿井下；电气设备；接地保护；漏电保护1.煤矿井下电气设备的接地保护接地保护是煤矿井下电气保护的一个重要环节，人体和接地电阻构成并联电路，接地装置可以发挥分流作用，有效降低人体的触电电流，保障井下工作人员人身安全，并且通过设置保护接地装置，电气设备外壳的漏电电流可以通过接地装置引入地下，减少漏电电流危害，防止发生煤尘或者瓦斯爆炸。
根据《煤矿井下继电器调试安装、运行维护和检修规范》和《矿井保护装置安装设计要求》，严格把关接地线、电气设备、接地极的连接和接地，按照相关规定，对煤矿井下接地保护装置进行检查并且做好记录，定时测定接地电阻，结合《煤矿井下安全规程》，接地网任何位置的接地电阻应小于2欧姆，接地极到手持式或者移动式电气设备之间的保护接地极电阻值应小于1欧姆，一旦超出这个界限，应仔细分析原因，有针对性地进行调整。
1.1井下保护接地装置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高低，而单个接地极很难达到安全的要求，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《煤矿安全规程》对保护接地相关的要求，具体可以参考相关要求。
1.2 井下保护接地装置的安装检查与维护1.2.1井下保护接地装置的安装（1）主接地极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。