煤矿机电教案2课件.ppt
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- 煤矿 机电 教案 课件
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1、第二讲第二讲 采区电网保护采区电网保护 第一节 漏电保护 第二节 过电流保护 第三节 保护接地第一节 漏电保护漏电: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,有电流过的现象,称为漏电。漏电的分类:井下电气设备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,其余的部分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的均匀下降或低于允许绝缘水平。一、漏电的危害及原因一、漏电的危害及原因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)接触到漏电设备或电缆时会造成触电伤亡事
2、故。(2)漏电回路中碰地、碰壳的地方可能产生火花,有可能引起瓦斯煤尘爆炸。(3)漏电回路上各点存在电位差,若雷管引线两端接触不同电位的两点,可能使雷管爆炸。(4)电气设备漏电时不及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:分为11个方面。(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,某相与外壳接触而造成漏电。(4)电气设备内部随意增加电气元件,使外壳与带电部分的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他器
3、械的挤压、碰砸等,造成相线和地线破皮或护套损坏,芯线裸露而发生漏电。(6)铠装电缆受到机械损伤或者过度弯曲而产生裂口或缝隙,长期受潮或遭淋水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部分折断,刺破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。(11)设备维护时,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。二、漏电保护方式二、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
4、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21 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)(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21 漏电保护原理图二、漏电保护方式二、漏电保护方式2、选择性漏电保护
5、选择性漏电保护大多利用零序电流方向保护原理。如图22 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22 零序电流保护装置原理图二、漏电保护方式二、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23
6、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中则流过第二、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,则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,达到选择性漏电保护目的。图23 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
7、闭锁作用。(2)磁力起动器中漏电闭锁(图24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、漏电保护方式二、漏电保护方式图24 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 1140V 20K 40 K 660V 11 K 22 K 380V 3.5 K 7 K 127V 1.5 K 3 K2
8、、漏电保护装置的维护及检修 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。实验时停电,用并接馈电开关的方法保证电能供给。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,调节补偿电感是否达到最佳补偿效果,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,其他项目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
9、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二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算定计算一、过电流故障的危害及原因一、过电流故障的危害及原因 过电流是指流过电气设备和电缆的电流超过了额定值。其故障有短路、过负荷和断相。1、短路 短路是指电流不流经负载,而是两相或三相导体直接短接形成回路。这时电流很大,可达额定值的几倍、几十倍,甚至更大,其危害是能够在极短的时间内烧毁电气设备,引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸事故。短路电流还会产生很大的电动力,使电气设备遭到机械损坏,也会引起电网电压急剧下降,影响
10、电网中的其他用电设备的正常工作。造成短路的主要原因是绝缘受到破坏,因而应加强对电气设备和电缆绝缘的维护及检查,并设置短路保护装置。2、过负荷 过负荷是指留过电气设备和电缆的实际电流超过其额定电流和允许过负荷时间。其危害是使电气设备和电缆温度将超过绝缘材料允许的最高温度,损坏绝缘;如不及时切断电源,将会发展成漏电和短路事故。过负荷是井下烧毁中、小型电动机的主要原因之一。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。
11、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机会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,
12、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,否则不能起到保护作用。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,达到保护的目的。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/(1.82.5)式中:IR-熔体的额定电流,A;IQe-电动机的额定起动电流,A;1.8-2.5-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
13、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:IRIQe/(1.82.5)+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:IRIe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)/IR47式中:Id(2)被保护末端的最小两相短路电流,A;47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125
14、A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二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算1、熔断器假若短路电流校验不能满足要求时,可根据具体情况,分别采取下列措施:(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
15、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达到或超过整定值时,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:IZIQe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:IZIQe+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。(3)灵敏度校验:KS=I d(2)/IZ1.5式中:I d(2)-被保护范围末端的最小两相短路电流,A;IZ-过电流继电器
16、的动作电流整定值,A;KS-灵敏度系数。井下采、掘、运机械常用电动机的额定电流和额定起动电流,可查技术数据表。如果没有具体的资料可查,可进行估算,方法如下:对于380V电动机,Ie=2Pe对于660V电动机,Ie=1.15Pe对于1140V电动机,Ie=0.67PeP为鼠笼型电动机的额定功率,IQe=6Iee二、采区低压电网过电流保护装置的整定计算二、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
17、的越快,动作延时越短;反之,则动作延时越长。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
18、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安全运行具有重要相辅相成,缺一不可,它们对保证
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