礦山電工技術(shù)

1、2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,1,學(xué)習(xí)要求一般掌握：對礦用電氣設(shè)備的基本要求及其防爆原理、漏電的基本概念與原理、漏電、觸電的預(yù)防措施、接地保護(hù)的基本概念、井下過流保護(hù)、過電壓保護(hù) 2. 重點(diǎn)掌握：漏電（觸電）電流分析計(jì)算、漏電保護(hù)原理、接地保護(hù)分析、短路電流的分析與計(jì)算。,CH2 安全用電及保護(hù),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,2,CH2 安全用電及保護(hù),煤礦井下三大保護(hù)：

2、 漏電保護(hù) 保護(hù)接地 過流保護(hù),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,3,§2-1 礦用電氣設(shè)備及其防爆原理(1),一、煤礦井下的環(huán)境特點(diǎn)及對礦用電氣設(shè)備的要求井下的沼氣、煤塵等易爆環(huán)境要求設(shè)備要有防爆性能。井下巷道、硐室、采面空間狹窄，要求設(shè)備體積小、重量輕。井下會發(fā)生片幫冒頂?shù)繇返纫馔庠覊海笤O(shè)備應(yīng)有堅(jiān)固的外殼，及較強(qiáng)的抗震能力。井下空氣潮濕，有滴水、淋水等情況，

3、要求設(shè)備防潮性能好，較高的絕緣水平。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,4,5. 井下散熱條件差，硐室巷道溫度較高，要求設(shè)備盡量選擇耐熱性好的銅材作導(dǎo)體，并采用較高的絕緣等級。6. 井下電氣設(shè)備啟動頻繁，電網(wǎng)電壓波動大，負(fù)荷變化大，容易過載，要求電機(jī)等拖動設(shè)備有較大的啟動力矩和較強(qiáng)的過負(fù)荷能力。7. 井下供電系統(tǒng)及設(shè)備容易發(fā)生漏電、人身觸電、短路、過負(fù)荷、電火災(zāi)、電雷管提前引爆等電氣事故，所以必須采用各種預(yù)防措施和設(shè)置必要

4、的保護(hù)裝置，以防止事故的發(fā)生，一旦發(fā)生事故，保護(hù)裝置會迅速切斷故障部分電源，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，確保礦井、設(shè)備、人員安全。,§2-1 礦用電氣設(shè)備及其防爆原理(2),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,5,二、瓦斯、煤塵爆炸條件分析 礦井發(fā)生瓦斯煤塵爆炸必須具備以下兩個條件：瓦斯煤塵濃度在爆炸濃度范圍內(nèi)；存在足夠溫度的點(diǎn)火源。如明火、高熱導(dǎo)體、電火花等。 以上兩個條件缺一不可。,

5、67;2-1 礦用電氣設(shè)備及其防爆原理(3),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,6,二、瓦斯、煤塵爆炸條件分析(1),瓦斯煤塵的爆炸，從接觸點(diǎn)火源到發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起爆炸要經(jīng)過一段時間，該時間稱為引爆延遲時間。延遲時間隨點(diǎn)燃溫度的升高而縮短，隨瓦斯煤塵的濃度的降低而增大，一般不超過幾秒。點(diǎn)燃溫度和延遲時間對礦用電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)制造有重大意義。點(diǎn)燃溫度用來確定電氣設(shè)備及導(dǎo)電體的最高允許溫度；延遲時間用來設(shè)計(jì)超前切斷保護(hù)的時間，用

6、來在引起爆炸前切斷點(diǎn)火源。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,7,為防止瓦斯煤塵的爆炸，應(yīng)采取以下預(yù)防措施： 1）將瓦斯煤塵含量嚴(yán)格控制在非爆炸的范圍內(nèi)。可通過加強(qiáng)通風(fēng)降低瓦斯含量，通過灑水減少懸浮的煤塵。 2）控制井下各種可能引爆的熱源、火源和電源，使之不能外露或低于引爆溫度。 3）完善井下供電系統(tǒng)的保護(hù)，在系統(tǒng)或設(shè)備可能引爆瓦斯煤塵爆炸時及時切斷電源。 4）建立健全有效的安全制度和操作制度，

7、保證井下供電系統(tǒng)和設(shè)備的正常運(yùn)行。,二、瓦斯、煤塵爆炸條件分析(2),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,8,三、礦用電氣設(shè)備的類型與防爆原理(1),礦用電氣設(shè)備分為礦用一般型電氣設(shè)備和礦用防爆型電氣設(shè)備。對礦用一般型電氣設(shè)備的基本要求為：外殼有一定的防水、防外物的要求；引入電纜的接線端子有一定的空氣間隙和漏電距離的要求；有良好的耐潮性能，有內(nèi)外接地螺栓；進(jìn)線裝置符合相應(yīng)的防爆電氣設(shè)備制造規(guī)程；接線盒的內(nèi)壁盒可能產(chǎn)生

8、火花的金屬外殼內(nèi)壁涂耐弧漆。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,9,防爆型電氣設(shè)備：采取了特別的防爆措施，可以在爆炸危險環(huán)境場所正常安全使用的礦用電氣設(shè)備。六種常用防爆類型：增安型 EXe I 2. 隔爆型 EXd I充油型 EXo I 4. 本質(zhì)安全型 EXib I 5. 正壓型 EXp I 6. 特殊型 EXs I,

9、三、礦用電氣設(shè)備的類型與防爆原理(2),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,10,礦用增安型（EXe I） 對正常運(yùn)行時不產(chǎn)生電弧、火花或危險高溫的電氣設(shè)備，采取加大絕緣、增大電氣間隙和漏電距離等方式，進(jìn)一步提高安全程度，防止內(nèi)部發(fā)生短路及接地故障，并嚴(yán)格控制外殼的表面溫度，以達(dá)到防爆的目的的設(shè)備。主要適用井下異步電動機(jī)、照明燈、接線盒等固定式電氣設(shè)備。,三、礦用電氣設(shè)備的類型與防爆原理(3),2024/3/19,中

10、國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,11,礦用隔爆型（EXd I） 具有隔爆外殼的礦用電氣設(shè)備。隔爆外殼利用了間隙防爆原理設(shè)計(jì)制造，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能耐受內(nèi)部爆炸性混合物可能產(chǎn)生的最大壓力，并嚴(yán)格控制結(jié)合面的間隙、寬度及加工光潔度，使電氣設(shè)備外殼內(nèi)部發(fā)生的電火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。即要求隔爆外殼要有耐爆性和隔爆性能。,三、礦用電氣設(shè)備的類型與防爆原理(4),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,12,2. 礦用隔爆

11、型（EXd I）,1）耐爆性：也稱為爆炸穩(wěn)定性，即外殼要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在外殼內(nèi)爆炸性混合物的爆炸壓力作用下，外殼不致于被破壞，因而爆炸所產(chǎn)生的火焰不能直接去點(diǎn)燃?xì)ね獾谋ㄐ曰旌衔铩?（1）根據(jù)設(shè)備的凈容積確定外殼的機(jī)械強(qiáng)度。 （2）設(shè)計(jì)隔爆外殼時，盡量避免具有多個連通空腔的結(jié)構(gòu)；外殼的縱向與橫向尺寸比不宜過大；選擇合適的外形（最優(yōu)：長方形－>圓柱形－>正方形－>圓球形（避免使用））等。,

12、2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,13,2. 礦用隔爆型（EXd I）,2）隔爆性：也稱不傳爆性，即當(dāng)爆炸性混合物在外殼內(nèi)爆炸所產(chǎn)生的高溫氣體與火焰，通過外殼與殼體的結(jié)合面向外噴出時，受到足夠的冷卻，使之不能將殼外的爆炸性混合物點(diǎn)燃引爆。 隔爆性能主要靠隔爆面長度、間隙厚度和隔爆面光潔度即隔爆三要素保證。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,14,3. 防爆充油型（EXo I） 將可能

13、產(chǎn)生火花、電弧或危險高溫的帶電部件浸在油中，使之不與油面上爆炸性混合物相接觸，電弧或火花在油中被冷卻熄滅，不致引燃油面上的爆炸性混合物，達(dá)到防爆的目的。本質(zhì)安全型（EXib I） 在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，正常工作或規(guī)定的故障條件下，所產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)，均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物的電路，叫做本質(zhì)安全電路，所有電路均為本安電路的電氣設(shè)備叫做本安型。,三、礦用電氣設(shè)備的類型與防爆原理,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工

14、程系,15,5. 防爆正壓型（EXp I） 將新鮮空氣或惰性氣體充入密封具有正壓外殼的電氣設(shè)備外殼內(nèi)部，并保持一定的正壓，以阻止設(shè)備外部的爆炸性混合物進(jìn)入外殼內(nèi)部，使點(diǎn)火源與周圍的爆炸性混合物隔離，達(dá)到防爆目的。6. 特殊型防爆電氣設(shè)備（EXs I） 結(jié)構(gòu)上不屬于以上類型或組合類型的電氣設(shè)備，經(jīng)過國家防爆檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)通過試驗(yàn)并確認(rèn)具有防爆能力的電氣設(shè)備，稱為特殊型防爆電氣設(shè)備。 1）網(wǎng)罩隔爆結(jié)構(gòu)

15、 2）微孔隔爆結(jié)構(gòu),三、礦用電氣設(shè)備的類型與防爆原理,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,16,四、礦用電氣設(shè)備的使用范圍及選用,選用礦用電氣設(shè)備首先應(yīng)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第410條的規(guī)定，選用。還應(yīng)貫徹經(jīng)濟(jì)和維護(hù)簡便的原則。隔爆型造價昂貴且維護(hù)不便，故在可用一般型或增安型的場所，盡量選用?？刂啤⒈O(jiān)測、通訊等弱點(diǎn)系統(tǒng)的電氣設(shè)備，應(yīng)優(yōu)先考慮本安型設(shè)備。這類設(shè)備體積小，重量輕，便于攜帶，造價低廉，且安全程度高。,2024/

16、3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,18,§2-2 漏電與觸電,漏電是電網(wǎng)對地發(fā)生電能泄漏的電氣故障，特征是電網(wǎng)對地的絕緣阻抗降低，泄漏入地電流增大。觸電經(jīng)常被認(rèn)為是電網(wǎng)發(fā)生漏電故障的一種形式，直接威脅工作人員的生命安全。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,19,一、漏電故障,漏電故障的基本概念在電力系統(tǒng)中，當(dāng)帶電導(dǎo)體對大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)過該阻抗流入大地的電流增大到一定程度，即稱該帶電導(dǎo)體（或供電

17、系統(tǒng)）發(fā)生了漏電故障。流入大地的電流為漏電電流。正常情況下電網(wǎng)對地絕緣阻抗很大，流入大地的電流很小，這時一般不認(rèn)為漏電故障。當(dāng)流入大地的電流增大到幾十毫安、幾安培甚至幾十安培時，這時可以判斷電網(wǎng)發(fā)生了漏電故障。當(dāng)入地電流增大到幾百安培以上時，這時已經(jīng)超出了漏電故障，進(jìn)入過流（短路）故障。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,20,是正常的泄漏電流，還是漏電電流的判斷一般根據(jù)電流的大小、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電壓等級、中性點(diǎn)接地方式等各種

18、因素綜合考慮，兩者之間沒有嚴(yán)格的界限。如中性點(diǎn)直接接地的低壓供電系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生一相導(dǎo)線直接與大地相連，這時通過接地點(diǎn)流入大地的電流在幾百、幾千安培，屬于短路故障。中性點(diǎn)不接地的低壓供電系統(tǒng)，如果電網(wǎng)對地絕緣很好，如果發(fā)生一相導(dǎo)線直接接地，這時電網(wǎng)通過接地點(diǎn)流入大地的電流一般只有幾十安培，就屬于漏電故障。,1. 漏電故障的基本概念,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,21,我國井下普遍使用變壓器中性點(diǎn)絕緣的低壓供電系統(tǒng)，漏電故障

19、定義為：在中性點(diǎn)絕緣的低壓供電系統(tǒng)中發(fā)生單相接地（包括直接接地和經(jīng)過過渡阻抗接地）或兩相、三相對地的總絕緣阻抗下降到一定危險值的電氣故障為漏電故障，簡稱漏電。人身觸電屬于其中的單相經(jīng)過過渡電阻接地的漏電故障。,1. 漏電故障的基本概念,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,22,漏電可分為集中性漏電和分散性漏電。集中性漏電又分為長期集中性漏電、間歇性集中漏電和瞬間集中漏電。從理論分析的角度，漏電可分為單相漏電、兩相漏電和三相

20、漏電。其中前兩種為不對稱漏電故障，后者為對稱性漏電故障。,1. 漏電故障的基本概念,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,23,1. 漏電故障的基本概念,單相漏電電流回路示意圖。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,24,2. 產(chǎn)生漏電的原因,2. 產(chǎn)生漏電的原因1） 電纜或電氣設(shè)備本身的原因 （1）敷設(shè)在井下巷道的電纜由于井下環(huán)境潮濕，且運(yùn)行多年，其絕緣老化或潮氣入侵，引起絕緣電阻下降，使正常運(yùn)行時系統(tǒng)對地

21、的絕緣阻抗偏低或發(fā)生漏電。如果偶然發(fā)生過電壓沖擊，也會使絕緣水平較低處發(fā)生擊穿，產(chǎn)生集中性漏電。 （2）開關(guān)設(shè)備長期使用，接線板潮濕可能造成漏電；內(nèi)部元件或?qū)Ь€絕緣老化或?qū)Ь€頭碰殼也會造成漏電；自動饋電開關(guān)中的過流繼電器，當(dāng)調(diào)整螺桿過低時也會因相對地放電造成漏電。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,25,2. 產(chǎn)生漏電的原因,（3）長期使用的電動機(jī)，工作時繞組發(fā)熱膨脹，停機(jī)后冷卻收縮，使絕緣在冷縮中形成縫隙，潮

22、氣、粉塵容易進(jìn)入，在發(fā)生絕緣受潮、繞組散熱不好時使絕緣材料變性、老化造成漏電。電機(jī)內(nèi)接頭脫落導(dǎo)致一相導(dǎo)線接觸外殼形成單相漏電故障。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,26,2. 產(chǎn)生漏電的原因,2）因施工安裝不當(dāng)引起漏電 （1）電纜施工接線錯誤；橡套電纜接頭違反施工工藝要求等； （2）電纜與設(shè)備連接時，芯線接頭不牢、封堵不嚴(yán)、壓板不緊，運(yùn)行或移動過程造成接頭脫落或接頭松動等； （3）橡套電纜

23、違反規(guī)定用鐵絲或銅絲懸掛，時間長造成漏電； （4）開關(guān)或其他電氣設(shè)備的內(nèi)部接線錯誤，或接頭松脫，導(dǎo)致漏電。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,27,2. 產(chǎn)生漏電的原因,3）因管理不嚴(yán)引起漏電 （1）管理不嚴(yán)，電纜被埋或脫落浸泡水中而引起漏電故障； （2）電氣設(shè)備長期過負(fù)荷運(yùn)行造成絕緣老化而發(fā)生漏電； （3）電機(jī)長期被矸石堵塞風(fēng)道，造成通風(fēng)不良發(fā)熱使絕緣受損而漏電； （4

24、）對已經(jīng)發(fā)生受潮或水淹的電氣設(shè)備未經(jīng)過嚴(yán)格的干燥處理和對地絕緣電阻、耐壓測試又投入運(yùn)行，而發(fā)生漏電。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,28,2. 產(chǎn)生漏電的原因,4）因維修操作不當(dāng)引起漏電 （1）工人工作時勞動工具容易使電纜刮傷或碰傷，造成漏電。設(shè)備移動時電纜容易受到擠壓等造成漏電； （2）冷熱補(bǔ)的橡套電纜或澆灌的電纜接頭，由于芯線連接不牢，絕緣膠澆灌不均勻等造成運(yùn)行期間接頭容易發(fā)熱，最終造成漏電；

25、 （3）開關(guān)設(shè)備檢修后，殘留在設(shè)備內(nèi)的線頭、金屬碎片、小零件、電工工具等遺留在設(shè)備內(nèi)容易發(fā)生漏電； （4）修理電氣設(shè)備時停送電操作錯誤造成漏電； （5）開關(guān)分合閘，滅弧機(jī)構(gòu)故障等造成漏電,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,29,2. 產(chǎn)生漏電的原因,5）因意外事故造成漏電 （1）電纜因頂板脫落砸傷、礦車出軌、支柱傾倒等意外機(jī)械事故使電纜絕緣破損發(fā)生漏電； （2）井下電纜因短路造成局部對地絕

26、緣損壞，恢復(fù)送電時容易發(fā)生漏電； （3）大氣過電壓侵入井下供電系統(tǒng)，擊穿電纜對地絕緣而發(fā)生漏電。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,30,3. 漏電的危害,1）人身觸電2）引起沼氣、煤塵爆炸3）使電雷管無準(zhǔn)備引爆4）燒損電氣設(shè)備，引起火災(zāi)5）引起短路事故6）嚴(yán)重影響生產(chǎn)7）造成經(jīng)濟(jì)損失,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,31,二、觸電及影響觸電程度的因素,觸電：人體觸及帶電導(dǎo)體或因絕緣損壞而帶電

27、的電氣設(shè)備外殼，甚至接近高壓帶電體而成為電流通路的現(xiàn)象。觸電對人體的危害分為電擊和電傷。電擊是觸電后人體成為電路的一部分，電流流經(jīng)人體引起熱化學(xué)反應(yīng)、電解血液并影響人的呼吸、心臟及神經(jīng)系統(tǒng)，造成人體內(nèi)部組織的損傷和破壞，導(dǎo)致殘廢和死亡。電擊也稱內(nèi)傷。電傷是人體觸及高壓時，強(qiáng)電弧對人體表面的燒傷，當(dāng)燒傷面積不大時，一般沒有生命危險。對低壓電網(wǎng)，大部分為電擊事故。顯然，一般情況，電擊對人體的傷害強(qiáng)于電傷。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)

28、電氣工程系,32,影響觸電程度的因素： 1. 觸電電流：人身觸電時流過人身的電流，是直接影響人身安全的重要因素。觸電電流越大，對人體組織的破壞越大，也就越危險。根據(jù)人體對電流的感受程度，觸電過程分為四個階段： （1）感知電流 男：1.1mA 女：0.7mA （2）反應(yīng)電流 1.5～5mA （3）擺脫電流 男：9mA 女：6mA （4）極限電

29、流 30mA 30mA?s,二、觸電及影響觸電程度的因素,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,34,2. 人體阻抗：觸電電流流經(jīng)人體各部分阻抗之和，包括體內(nèi)電阻和皮膚電阻。通常取1000Ω。3. 接觸電壓：觸電時人體接觸帶電部分與站立點(diǎn)之間的電位差稱為接觸電壓，最大值為設(shè)備對地的相電壓。4. 觸電持續(xù)時間：從觸電瞬間開始到人體脫離電源或電源被切斷的時間。與觸電電流一樣是影響觸電程度的重要因素。因此我國現(xiàn)行的30

30、mA?s的安全值規(guī)定，即根據(jù)此道理。5.其他因素：電流類型（直流危險小于交流）、頻率（50～60Hz危害最大）、電流途徑（局部、體表較輕）、人的體質(zhì)狀態(tài)、心理狀態(tài)等。,二、觸電及影響觸電程度的因素,觸電電流與觸電電壓的關(guān)系,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,36,三、人身安全電流,影響觸電程度最主要的因素是觸電電流大小和觸電時間的長短。 1. 安全電流：發(fā)生觸電時不會致死、致傷的通過人體的最大觸電電流。我國規(guī)電為30

31、mA。 2. 允許安秒值： 國際通用規(guī)定為： 30mA?s 3. 安全電壓：通過安全電流推算出，規(guī)定： 在沒有高度危險的條件下65V，在高度危險的條件下為36V，在特別危險條件下，采用12V。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,37,四、井下低壓電網(wǎng)人身觸電電流,下圖為中性點(diǎn)絕緣的井下低壓供電單元原理圖。T為動力變壓器，Rma為人體電阻，r=r1=r2=r3為各相對地絕緣電阻，r&

32、gt;>Rma，C=C1=C2=C3為各相對地電容，C約為0～1uF。,T,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,38,利用戴維南等效定理求人身觸電電流。求M、N之間的開路電壓 M、N間開路，相當(dāng)于電網(wǎng)沒有發(fā)生單相漏電故障，因此三相電網(wǎng)仍然對稱，變壓器二次繞組中性點(diǎn)N’的電位為零，則,四、井下低壓電網(wǎng)人身觸電電流分析,,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,39,輸入阻抗即不看外部電路

33、，且內(nèi)電路中的電壓源按短接，電流源按開路考慮時，從M、N兩點(diǎn)測得的阻抗。此時相當(dāng)于L1、L2、L3及N’各點(diǎn)短接，三相對地電阻合對地電容為并聯(lián)關(guān)系。有 ri=r/3 Ci=3C 總的輸入阻抗Zin為ri與Ci的并聯(lián)，為：,,2. 求M、N間的輸入阻抗Zin,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,40,對人身觸電情況，外電路的阻抗即為人身電阻。故有：Zex=Zm

34、a。 則電網(wǎng)發(fā)生人身單相觸電等效電路如右圖：,3. 外電路阻抗Zex,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,41,根據(jù)電路原理，人身觸電電流為,,人身觸電電流,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,42,將X3C=1/3ωC帶入得：,,人身觸電電流,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,43,取有效值，得：其中ω=2πf = 2x3.14x50=314,,人身觸電電流,例：設(shè)電網(wǎng)每相對地電容C＝0.5

35、uF，每相對地電阻為r=35kΩ,電網(wǎng)電壓V＝660V，求人身單相觸電電流。人體電阻取1k Ω。,解：根據(jù)公式有：,,可見，即使對中性點(diǎn)絕緣的低壓供電系統(tǒng)，人身單相觸電電流也是非常危險的。,那么，通過提高電網(wǎng)對地絕緣水平，是否就可以降低人身觸電電流呢？,令則有：,,,,,結(jié)論：單純通過提高對地絕緣水平，不一定能降低人身觸電電流，有時可能相反。,如果通過改變電網(wǎng)對地電容，對人身觸電電流有何影響？,令公式中C=0，則有：,,,結(jié)論：通過減

36、小電網(wǎng)對地電容，即減小電網(wǎng)容性電流，對降低人身觸電電流是有效的辦法。,對地分布電容為0.5uF時，對地絕緣電阻從30k到100k時人身接地電流變化情況,對地絕緣電阻為35k時，對地分布電容由0uF到1uF時人身觸電電流變化情況。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,49,人身觸電電流值隨絕緣電阻和電容的變化規(guī)律,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,50,五、預(yù)防漏電、觸電的措施,加強(qiáng)井下電氣設(shè)備的管理和維護(hù)，定期對電氣設(shè)

37、備進(jìn)行檢查和試驗(yàn)，性能指標(biāo)達(dá)不到要求的，應(yīng)立即更換；將帶電導(dǎo)體、電氣元件和電纜接頭，都封閉在堅(jiān)固的外殼內(nèi)，在設(shè)備外殼與蓋子間設(shè)置可靠的機(jī)械閉鎖，強(qiáng)制斷電源后開蓋。對不能封閉的帶電裸導(dǎo)體，如機(jī)車架空線，應(yīng)將其安裝在一定的高度，防止人身觸電。加強(qiáng)手持式電動工具的把手絕緣對人員接觸機(jī)會較多的電氣設(shè)備采用較低的電壓如手電鉆、照明設(shè)備采用127V電壓，控制電壓在12～42V以內(nèi)。井下配電變壓器中性點(diǎn)絕緣運(yùn)行，嚴(yán)禁直接接地,2024/3/

38、19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,51,六、觸電事故處置與急救,1.截?cái)嚯娫?，關(guān)上插座上的開關(guān)或拔除插頭。如果夠不著插座開關(guān)，就關(guān)上總開關(guān)。切勿試圖關(guān)上那件電器用具的開關(guān)，因?yàn)榭赡苷窃撻_關(guān)漏電。如果患者靠近高壓電，你一定要保持在50米以外，打電話通知供電部門和醫(yī)院。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,52,2. 若無法關(guān)上開關(guān)，可站在絕緣物上，如一疊厚報紙、塑料布、木板之類，用掃帚或木椅等將傷者拔離電源，或是用繩子、褲子或任何

39、干布條繞過傷者腋下或腿部，把傷者拖離電源。切勿用手觸及傷者，也不要用潮濕的工具或金屬物質(zhì)把傷者拔開，也千萬不要使用潮濕的物件拖動傷者，例如濕毛巾，這樣會導(dǎo)致您也遭到電擊。,六、觸電事故處置與急救,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,53,3.如果患者呼吸心跳停止，開始人工呼吸和胸外心臟按壓。 4.若傷者昏迷，則將其身體放置成復(fù)原臥式。 5.若傷者曾經(jīng)昏迷、身體遭燒傷，或感到不適，必須打電話召救護(hù)車，或立即送傷者往醫(yī)院急救。告

40、訴院方人員傷者觸電的時間有多久。,六、觸電事故處置與急救,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,54,現(xiàn)場搶救觸電者的原則,現(xiàn)場搶救觸電者的經(jīng)驗(yàn)原則是八字方針：迅速、就地、準(zhǔn)確、堅(jiān)持。迅速——爭分奪秒使觸電者脫離電源。就地——必須在現(xiàn)場附近就地?fù)尵?，千萬不要長途送往供電部門、醫(yī)院搶救，以免耽誤搶救時間。從觸電時算起，5min以內(nèi)及時搶救，救生率90％左右。10min以內(nèi)搶救，救生率60％。超過15min，希望甚微。準(zhǔn)確——人工呼吸

41、法的動作必須準(zhǔn)確。堅(jiān)持——只要有百分之一希望就要盡百分之百努力去搶救。觸電者死亡的幾個象征： (1)心跳、呼吸停止。(2)瞳孔放大。(3)尸斑。(4)尸僵。(5)血管硬化。這五個象征只要1～2個未出現(xiàn)，應(yīng)作假死去搶救。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,55,觸電急救法之胸外心臟擠壓法,心臟擠壓是有節(jié)律地按壓胸骨下部，心臟在胸骨與脊柱之間被擠壓，間接壓迫心臟，排出血液，然后突然放松，讓胸骨復(fù)位，心臟舒張，接受回流血液，心臟因靜

42、脈回流而充盈，用人工維持血液循環(huán)。步驟：(1)將觸電者仰臥在硬板上或地面上。不能臥在軟床上或墊上厚軟物件，否則會抵消擠壓效果。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,56,(2)壓胸位置是一只手掌根部放在觸電者的心窩口上方，另一只手掌作輔助。搶救者跪在觸電者腰旁，操作過度疲勞時可以交換位置。(3)掌根壓胸，位置在心窩口的稍上方 。擠壓方法（1）壓胸的一只手，在預(yù)備動作時略彎，然后向前壓胸，成 90°角，完成動作后，

43、突然放松(向后一縮)，如此循環(huán)下去。 (2)擠壓時觸摸大動脈是否有脈搏。如果沒有脈搏，應(yīng)加大擠壓力度，減慢擠壓速度。胸外心臟擠壓法口訣如下：掌根下壓不沖擊，突然放松手不離；手腕略彎壓一寸，一秒一次較適宜。,觸電急救法之胸外心臟擠壓法,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,57,觸電急救法之對口吹人工呼吸法,頭部后仰，使嘴張開，然后口對口吹氣。是用人工方法使氣體有節(jié)律地進(jìn)入肺部，再排出體外，使觸電者獲得氧氣，排出二氧化碳，人為地維持

44、呼吸功能。其要領(lǐng)如下： (1)將觸電者仰臥，使頭部盡量后仰(先拿走枕頭)。操作者腰旁側(cè)臥，一手抬高觸電者下頜，使其口張開。用另一只手捏住觸電者的鼻子，保證吹氣時不漏氣。但是，如果在觸電者口上蓋一塊手帕，可能影響吹氣效果。 (2)操作者用中等度深呼吸，把口緊貼觸電者的口，緩慢而均勻地吹氣，使觸電者胸部擴(kuò)張。胸部起伏過大，容易把肺泡吹破；胸壁起伏過小，則效果不佳。因此要觀察胸部起伏程度來掌握吹氣量。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電

45、氣工程系,58,(3)吹氣速度，對成人是吹氣2s，停3s，5s一次。成年人每分鐘12～16 次，對兒童是每分鐘吹氣18～24次。 (4)觸電者嘴不能掰開時，可進(jìn)行口對鼻吹氣。方法同上，只是要用一只手封住嘴以免漏氣。對口吹的口訣如下：張口捏鼻手抬頜，深吸緩吹口對緊；張口困難吹鼻孔，五秒一次堅(jiān)持吹。觸電者心跳、呼吸都停止時，應(yīng)同時進(jìn)行胸外心臟擠壓和口對口人工呼吸。如果有兩個操作者，可以一個負(fù)責(zé)心臟擠壓，另一人負(fù)責(zé)對口吹氣。操作時，心臟擠壓

46、4～5次，暫停，吹氣一次，叫4比1或5比1。如果只有一個操作者，操作時最好是2次很快地肺部吹氣，接著進(jìn)行15次胸部擠壓，叫15比2。肺部充氣時，不應(yīng)按壓胸部，以免損傷肺部和降低通氣的效果。,觸電急救法之對口吹人工呼吸法,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,59,觸電急救法之搖臂壓胸呼吸法,(1)使觸電者仰臥，頭部后仰。 (2)操作者在觸電者頭部，一只腳作跪姿，另一只腳半蹲。兩手將觸電者的雙手向后拉直，壓胸時，將觸電者的手向前順推

47、，至胸部位置時，將兩手向胸部靠攏，用觸電者兩手壓胸部。在同一時間內(nèi)還要完成以下幾個動作：跪著的一只腳向后蹬(成前弓后箭狀)，半蹲的前腳向前倒，然后用身體重量自然向胸部壓下。壓胸動作完成后，將觸電者的手向左右擴(kuò)張。完成后，將兩手往后順向拉直，恢復(fù)原來位置。 (3)壓胸時不要有沖擊力，兩手關(guān)節(jié)不要彎曲，壓胸深度要看對象，對小孩不要用力過猛，對成年人每分鐘完成14～16次。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,60,觸電急救法之搖臂壓

48、胸法,單腿跪下手拉直，雙手順推向胸靠；兩腿前弓后箭狀，胸壓力量要自然；壓胸深淺看對象，用力過猛出亂子；左右擴(kuò)胸最要緊，操作要領(lǐng)勿忘記。 人觸電后為什么不能打強(qiáng)心針：垂危病人的心臟是松弛的。替垂危病人打強(qiáng)心針，目的是幫助其心臟恢復(fù)跳動功能。而觸電者的心臟是纖顫的(即劇烈收縮)，而強(qiáng)心針是刺激心臟收縮的藥物，若替觸電者打強(qiáng)心針，是加速其心臟收縮，無異火上加油，加速死亡。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,61,§2-3

49、 井下低壓電網(wǎng)的漏電分析,一、井下低壓供電系統(tǒng)的基本特點(diǎn)采用變壓器中性點(diǎn)不接地或高阻接地運(yùn)行方式。 采用變壓器中性點(diǎn)不接地的方式運(yùn)行特點(diǎn)是：漏電電流小，比較安全，對漏電保護(hù)裝置靈敏度要求高。 對中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生人身單相觸電時，人身觸電電流為： 此時單相接地電流很大，足以危及人身和礦井安全，如果發(fā)生單相直接接地，短路電流更大。,2

50、024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,62,一、井下低壓供電系統(tǒng)的基本特點(diǎn),2. 以一臺動力變壓器為一個相對獨(dú)立的供電單元。只要對一個小供電系統(tǒng)單元能設(shè)置一套完善的漏電保護(hù)系統(tǒng)，就可以解決所有電網(wǎng)的漏電保護(hù)問題。3. 動力電壓等級為380V、660V、1140V三種。 其中660V和1140V電壓等級應(yīng)用最多，綜采礦井一般為1140V，一些更高等級的電壓正在試驗(yàn)中。4. 低壓線路全部由電纜組成。在電路分析過程中不能忽略電

51、網(wǎng)對地的電容。電網(wǎng)對地電容是分散的，但為了方便分析，一般用集中性電容代替。660V電網(wǎng)，C的數(shù)值在0～1uF，r在60～300kΩ。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,63,二、井下低壓電網(wǎng)的漏電分析,理論分析的目的：求出發(fā)生漏電后各相對地電壓、入地電流、零序電流和中性點(diǎn)的對地電壓或零序電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并討論其隨電網(wǎng)參數(shù)、漏電程度的變化規(guī)律。,1. 單相漏電分析(1),井下低壓供電單元發(fā)生單相漏電電路圖如圖： Rtr

52、為L1相漏電過渡電阻，變化范圍在0～11K Ω,等效電路圖,1. 單相漏電分析(2),1. 單相漏電分析(3),N點(diǎn)為變壓器的中性點(diǎn)，N’為大地，在L1相發(fā)生單相漏電時，過渡電阻為Rtr。當(dāng)未發(fā)生單相漏電時，電路為三相對稱，即VNN’＝0，無零序電壓，也沒有零序電流。三相對地只有較小的對稱的各相對地泄漏電流，在大地中達(dá)到平衡。電網(wǎng)每相對地阻抗Zzs：,發(fā)生單相漏電時，等于在L1相Zzs上并聯(lián)一個Rtr，此時電網(wǎng)三相不再對稱。L1相Z

53、zs’=Zzs//Rtr。用戴維南等效原理（看作二端網(wǎng)絡(luò)），得零序電壓：,1. 單相漏電分析(4),將Zzs’=Zzs//Rtr帶入，得到：,1. 單相漏電分析(5),各相零序電流為故障相對地電壓,1. 單相漏電分析(6),非故障相對地電壓電網(wǎng)經(jīng)Rtr入地的漏電電流為,1. 單相漏電分析(7),單相漏電分析(8),發(fā)生單相漏電各相對地電壓向量關(guān)系變化如圖：,2. 兩相漏電分析(1),兩相漏電等效電路如圖：,2. 兩相

54、漏電分析(2),兩相漏電分析方法同單相漏電分析。零序電壓為：,將Zzs’=Zzs//Rtr帶入，得到：,各相零序電流為故障相對地電壓,非故障相對地電壓電網(wǎng)經(jīng)Rtr入地得電流,電網(wǎng)入地總漏電電流為：,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,78,兩種漏電分析比較,（1）兩種故障下零序電壓與各相對地電壓的向量關(guān)系基本相似；（2）在相同的電網(wǎng)參數(shù)和故障條件下，單相漏電的零序電壓和零序電流的有效值大于兩相漏電；（3）在中

55、性點(diǎn)絕緣的電網(wǎng)發(fā)生單相漏電、兩相漏電等不對稱故障時，必產(chǎn)生一定大小和相位的零序電壓和零序電流，而故障處的各相對地電壓則分別等于各相正常時的相電壓與零序電壓的向量和，電網(wǎng)線電壓仍保持對稱。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,79,兩種漏電分析比較,（4）當(dāng)兩相漏電過渡電阻Rtr?0時，電網(wǎng)就發(fā)生兩相接地短路，成為短路加漏電的復(fù)合型故障。而對于中性點(diǎn)對地絕緣的系統(tǒng)，發(fā)生單相直接接地故障時，由于接地電流很小，不屬于短路故障，而屬于漏

56、電故障。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,80,§2-4 漏電保護(hù),漏電保護(hù)的目的是通過切斷電源的操作來防止人身觸電傷亡和漏電電流引爆沼氣煤塵。保護(hù)方式有： 附加直流電源檢測式漏電保護(hù) 利用三個整流管的漏電保護(hù) 零序電壓式漏電保護(hù) 零序電流式漏電保護(hù) 零序功率方向式漏電保護(hù) 旁路

57、接地式漏電保護(hù),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,81,一、對漏電保護(hù)的要求： 全面、安全、可靠、靈敏、有選擇性1. 全面：指保護(hù)范圍應(yīng)覆蓋整個供電單元，沒有動作死區(qū)，無論供電單元內(nèi)何處發(fā)生何種類型的漏電故障（對稱或不對稱的），都能起到保護(hù)跳閘作用。另一個要求是，無論設(shè)備或電網(wǎng)處于什么狀態(tài)（合閘前、合閘后、合閘過程中），當(dāng)發(fā)生漏電故障應(yīng)能起相應(yīng)的保護(hù)作用，或切斷電源，或閉鎖送電開關(guān)，禁止對故障設(shè)備或線路送電

58、。,§2-4 漏電保護(hù)(1),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,82,一、對漏電保護(hù)的要求(2),2. 安全：即要求滿足30mA·s安秒值的規(guī)定。從最嚴(yán)重的觸電事故發(fā)生到電源被切除的時間乘以流過人體的電流，其乘積應(yīng)不超過30mA·s。因此一方面要提高保護(hù)裝置的動作速度，另一方面降低通過人身的觸電電流。應(yīng)保證在切斷電源或發(fā)生間歇性漏電時，接地點(diǎn)的漏電火花能量小于0.28mJ。,2024/3/19,

59、中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,83,一、對漏電保護(hù)的要求(4),3. 保護(hù)可靠：一指保護(hù)裝置本身有較高的可靠性，二指保護(hù)性能要可靠，當(dāng)本供電單元發(fā)生漏電故障時，它一定動作，而本單元以外的任何故障，它一定不動作。4. 動作靈敏：指保護(hù)裝置對故障的反應(yīng)能力，在發(fā)生最輕的漏電故障時也能可靠的動作，即靈敏度高。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,84,一、對漏電保護(hù)的要求(5),5. 選擇性：是保護(hù)系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，要求在供電單元中只切

60、除故障部分的電源，而不切除非故障部分的電源。確保在發(fā)生故障時停電的范圍盡可能小。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,85,二、漏電保護(hù)原理,附加電源直流檢測式漏電保護(hù)1）保護(hù)原理：電網(wǎng)發(fā)生漏電故障，最容易檢測到電網(wǎng)各相對地絕緣電阻的下降。通過在電網(wǎng)上附加一直流電源的方式，檢測電網(wǎng)對地的絕緣阻抗，判斷是否發(fā)生漏電故障。,附加電源直流檢測式漏電保護(hù)電氣原理圖,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,87,1、附加直流電源檢測

61、漏電保護(hù)(2),直流電源V通過三相電抗器1L所組成的人為中性點(diǎn)（也可通過變壓器中性點(diǎn)）加在三相電網(wǎng)與大地之間，直流電流I由電源正極流出入地，經(jīng)絕緣電阻r1,r2,r3進(jìn)入三相線路，再由三相電抗器1L、零序電抗器2L、千歐表KΩ（直流毫安表）和直流繼電器KD返回電源負(fù)極。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,88,對于穩(wěn)定的直流電源，電容C和電網(wǎng)對地電容C1、C2、C3相當(dāng)于開路，不會由電流通過，則電流I為：,1、附加直流電源檢測

62、漏電保護(hù)(3),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,89,1、附加直流電源檢測漏電保護(hù)(4),對直流回路，rΣ相當(dāng)于三相電網(wǎng)各相對地的絕緣電阻并聯(lián)。若一相絕緣電阻降低，其余兩相為正?；驘o限大，則rΣ＝r；若L1、L2兩相絕緣電阻同時下降，且r1=r2=r，而L3相為正常，則rΣ＝r/2;若三相對地絕緣電阻同時下降，且r1=r2=r3=r，則rΣ＝r/3。設(shè)R Σ=RKD+R KΩ+R2l+R1l/3為保護(hù)裝置內(nèi)阻，則當(dāng)V和R

63、Σ一定時，直流繼電器KD和千歐表中的電流值將隨rΣ的變化而變化。而直流繼電器選定后，動作電流即確定。當(dāng)rΣ下降到一定程度，當(dāng)電流I大于繼電器動作電流時，KD便動作，通過自動饋電開關(guān)跳閘，達(dá)到漏電保護(hù)的目的。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,90,2）直流繼電器動作值的確定。 直流繼電器的動作值應(yīng)根據(jù)線路對地絕緣rΣ的大小 來確定，線路對地絕緣低到危險值后動作?？紤]到人身安全電流為30mA，因此， rΣ的整

64、定值要滿足使人身觸電電流小于30mA的條件。 在不考慮電網(wǎng)對地電容時，有,1、附加直流電源檢測漏電保護(hù)(5),2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,91,直流繼電器動作值的整定,代入Ima=30mA, Vl1=380V（相電壓）, Rma=1000 Ω,可得r＝35 kΩ.即對于井下660V低壓電網(wǎng)，相對地實(shí)際絕緣水平必須在35kΩ以上，否則在發(fā)生人身觸電時就可能危及人身安全。因此可以確定單相漏電保護(hù)裝置

65、的動作電阻應(yīng)為： rΣ ＝r/3＝11.7 kΩ低壓電網(wǎng)的單相、兩相、三相漏電的動作電阻值應(yīng)為1：2：3關(guān)系， 即11.7：23.4：35 kΩ的關(guān)系。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,92,直流繼電器動作值的整定,三相電網(wǎng)交流對裝置的影響：當(dāng)電網(wǎng)對地絕緣阻抗不對稱時，即使電源電壓正常，也會有交流電流流經(jīng)三相電抗器、零序電抗器進(jìn)入直流回路，使保護(hù)裝置受到交流電流的干擾，因而動作值不再保持

66、1：2：3的關(guān)系。同時電網(wǎng)的對地電容電流也對動作值產(chǎn)生影響。為消除交流電流對直流回路的影響，在零序電抗器與大地之間接入一個大電容C0（幾個微法至幾十微法），構(gòu)成交流通路（電容具有隔直流同交流的特性），通過C0的濾波作用，消除了交流電流的影響。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,93,3）電容電流的補(bǔ)償,由于電網(wǎng)對地電容的存在，會使漏電電流和人身觸電電流顯著增大。在電容電流完全被補(bǔ)償?shù)那闆r下，漏電電流或人身觸電電流才可能為最小

67、。利用零序電抗器的電感電流與對地電容電流的反相特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電容電流的補(bǔ)償。,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,94,3）電容電流的補(bǔ)償,電容電流補(bǔ)償后的等效圖等效內(nèi)阻為：,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,95,3）電容電流的補(bǔ)償,當(dāng)電容電流與電感電流完全相等時，即電容電流被全部補(bǔ)償時，漏電電流最小。即 L=1/3ω2C.或 XL=X3C當(dāng)XL>X3C時漏電電流呈容性即

68、欠補(bǔ)償狀態(tài)；當(dāng)XL<X3C時漏電電流呈感性即過補(bǔ)償狀態(tài)；當(dāng)XL=X3C時即完全補(bǔ)償或最佳補(bǔ)償狀態(tài)；,2024/3/19,中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系,96,4）附加直流電源檢測式漏電保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),附加直流電源檢測式漏電保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：（1）保護(hù)全面。保護(hù)范圍幾乎可以覆蓋到整個低壓供電保護(hù)單元，唯一不能保護(hù)的是一段由井下動力變壓器低壓側(cè)至總低壓開關(guān)的電纜。保護(hù)動作無死區(qū)，故障跳閘不受故障類型和發(fā)生的時間地點(diǎn)的影響。（2）對整個供電單元具