1,煤矿电气安全技术,第一节 煤矿安全供电系统 第二节 矿用防爆电气设备 第三节 井下电气三大保护 第四节 煤矿电气安全新技术 附：试题库部分电气题串讲 邹有明，河南理工大学电气教授， 国家安全评价员，享受国家特殊津贴。 03913988327， 3987565,2,第 四 节 煤矿电气安全新技术,一、人身触电及防护 二、井下低压电网直流检测式选择性 漏电保护 三、井下高压电网选择性限时速断短 路保护 四、快速断电技术及其应用,3,一、人身触电及防护 1、触电的概念 （1）定义 人体触及带电导体成为电流通路的现象 叫触电。 （2） 种类 电击：是电流流经人体引起心脏及呼吸 系统失常而造成死亡的触电。 电伤：是指强电流瞬间通过人体局部或 人体表面造成烧伤的触电。,4,（3） 电击死亡机理 国际主流学派叫心室颤动学。认为是强 电流引起心室颤动，使心脏收缩紊乱，失去 “泵血”机能，造成血液循环中断而致死。 2 、 影响触电程度的因素 （1）接触电压：加在人体两处间的电压 （2） 触电电流：越大越危险 感知电流：1.1mA(男)，0.7mA (女)， 略有麻刺感。 反应电流：1.55mA，强烈麻刺， 手臂颤抖。,5,摆脱电流：9mA(男)，6mA(女)，能忍受并 摆脱的最大触电电流。 极限电流：2550mA，可能致死的最小触 电电流。（致命电流） （3）频率：交流比直流危险。 （4）人体电阻： 10001500。 （5）触电时间： 越长越危险。 （6）路径： 左手-右手、左手-左脚最危险 。 3 、人身安全电流 （1）安全电流30mA 触电时不会使人 致死、致伤的通过人体的最大电流。,6,（2）安全电压安全电流与人体电阻的乘积。 交流：42，36，24，12，6V； 直流：72，60，48，36，12, 6V。 （3）允许安秒值30mAs 触电电流与触电时间的乘积允许值。 4、井下人身触电电流计算 对于井下低压中性点不接地电网 ，人身 触电电流可利用戴维南定理求出。 公式如下。,7,（41） 设Ua=380V, C =0.5F, r =35k， Rma=1k可得 （2f 314） Ima=154mA30mA。,8,在公式（41）中令r,可得 （42） 将原参数代入得 Ima=162mA154mA。 在公式（41）中令C=0，可得 （43） 将原参数代入得 Ima=30mA。,9,5、漏电动作值的确定 按人身触电电流公式（43）满足 Ima30mA时求出相应的 r/3。 对于660V电网，Ima=30mA，Ua=380V ， Rma= 1000得r =35k。 单相漏电动作值取为11k： 两相漏电动作值取为22k： 三相漏电动作值取为33k：,10,表41 井下现行漏电保护的动作电阻值 6、 防止触电的措施 加强绝缘，接地与接零，屏护与间距， 使用安全电压，设置触电(漏电)保护。,11,二、井下低压电网直流检测式 选择性漏电保护 直流检测式漏电保护没有选择性，零 序功率方向式漏电保护有整定复杂和对称 漏电不动作等问题，故有必要研究新的保 护方案。,12,1、新型保护系统主电路及原理 （图41） 由高性能的检测元件和微机信号处理装 置，构成具有横向选择性的直流检测式漏电 保护，既保留了原直流检测式漏电保护的优 点，又具有零序功率方向式漏电保护的横向 选择性，使保护性能更加完善。 检测回路：24V（+）大地电网对地 总绝缘电阻r三相电网三相电抗器SK 零序电抗器LK电源负极。,13,图41 漏电保护系统主电路图,14,总检测电流： （44） 式中：U 直流检测电源电压; RSK三相电抗器每相线圈的电阻； RLK零序电抗线圈的电阻； Rd 接地电阻。 各支路检测电流 ： (i =1、2、3) （45）,15,2、LDCS-10型霍尔电流传感器 一种基于零磁通霍尔效应原理的高灵敏 度电流传感器，可以将010mA级的直流转 换成05V的直流电压信号。 表42 LDCS-10型电流传感器,16,三、井下高压电网选择性限时 速断短路保护 1、井下高压电网短路保护存在问题 是由多段短电缆组成的一个单侧电源干线 式纵向电网。 （一般1500m段） 各段短路电流相差较小，难以构成纵 向选择性速断短路保护系统。 发生短路常导致越级跳闸难以避免， 易造成井下大面积长时停电。,17,2、选择性微机限时速断短路保护系统 （1）保护系统设置（图42） 各断路器设短限时速断（0.2秒）和反时 限过流保护。 短限时速断为主保护。 反时限过流保护为近后备保护。 设置微机处理控制单元，如CS1CS3， 沿线设置通信线。 各级保护均具有瞬时起动，延时0.2秒 跳闸的功能。,18,图42 选择性微机限时速断短路保护系统,19,（2） 保护系统原理 设为末端K3点短路，此时保护13均可 能起动，在0.1秒内微机处理单元CS2、CS3均 发送高电位信号至CS1，CS1 根椐所收到的“1” 的数量1 和通信约定，经逻辑识别判断是K3 处发生短路，则给CS3发跳闸通信指令，CS3 收到后使3QF跳闸。（延时时间0.2秒）,20,四、快速断电技术 1、快速断电概论 （1）瓦斯爆炸的感应期 瓦斯、煤尘从接触点火源起到发生爆 炸所需时间。 瓦斯爆炸感应期：10ms ； 煤尘爆炸感应期：40250ms 。 （2）快速断电保护 能在发生电气故障后58ms内切断供 电电源的装置。,21,2、实现快速断电的技术关键与途径 （1）利用电网载频保护实现快速检测 振荡器输出高频检测信号耦合到三相电 网上，利用电网短路时 高频阻抗的突变取得 检测信号，时间1ms。 （2）半导体快速中性点开关 利用三相整流桥的导通和截止来闭合或 打开供电变压器二次中性点，实现供电和快 速断电的功能，断电时间2ms 。,22,3、快速断电在煤电钻综合装置中的应用 载频快速检测与半导体中性点开关相配 合，可在煤电钻综合装置中实现5ms的快 速断电保护。（图43）,23,图43 煤电钻快速断电保护原理,24,工作原理： 系统有电后，C很快充电至140V左右。 电钻起动时，CJ得电，则CJ4闭合，T 饱 和导通，MB得电，产生脉冲SCR1导通，使 CQ导通，ZB二次绕组联成星形点，127V交流 通过CJ13主接点向电钻电动机供电。 当电缆短路时，断电指令为低电位，T 截 止MB断电，产生脉冲触发SCR2，于是C 上的 电压经SCR2放电加在SCR1两端形成反压，使 SCR1关断，则CQ截止，ZB二次绕组星形点打 开，实现快速断电。,25,煤矿安管人员试题库（07版） （部分电气题串讲） 一、判断题（30题） 二、单选题（36题） 三、多选题（20题）,26,一、判断题（30题） 1-39. 架线电机车的架线高度自轨面算起， 在井底车场内，从井底到乘车场不小于2m。 1-59. 井下架线电机车使用的直流电压， 不得超过600V。 1-60. 电机车架空线与棚梁之间的距离不得 小于0.25m。 1-61. 为防止电机车架空线悬垂，架空线悬 垂点的间距在直线段应在4m内。,27, 1-63. 井下矿用防爆型蓄电池电机车 的电气设备需要检修时，可就地进行。 1-93. 过电流保护的作用主要是防止 发生人身触电事故。 1-94. 煤矿井下电缆主线芯的截面积 应满足供电线路过负荷的要求。 1-96. 漏电电流不会引起瓦斯、煤尘 爆炸。 1-100. 矿井的两回路电源线路上可以 分接其他负荷。,28, 1-103. 地面中性点直接接地的变压器 或发电机可以直接向井下供电。 1-104. 瓦斯矿井总回风巷、主要回风 巷、采区回风巷、工作面和工作面进回风巷可 选用矿用防爆型电气设备和矿用一般型电气设 备。 1-109. 井下防爆电气设备变更额定值 使用和进行技术改造时，必须经过国家授权 的矿用产品质量监督检验部门检验合格后，方 可投入运行。 1-111. 煤矿井下硐室外可以使用油浸 式低压电气设备。,29, 1-118. 直接向井下供电的高压馈电线 上，应装设自动重合闸。 1-124. 带电搬迁是指设备在带电状态 下进行搬动（移动）安设位置的操作。为不影 响生产可以带电搬迁。 1-125. 水平巷道或倾斜井巷中悬挂的 电缆必须平直，并能在意外受力时自由坠落。 1-128. 不同型电缆之间可以直接连接。 1-130. 煤矿井下可用电机车架空线作 照明电源。 1-134. 井下电气设备的局部接地极可 设置于电气设备就近潮湿处。,30, 1-137. 防爆性能遭受破坏的电气设备 ，在保证安全的前提下，可以继续使用。 1-138. 井下电气设备的检查、维护和 调整，必须由采区电钳工进行。 1-141. 非煤矿用高压油断路器严禁用 于煤矿井下。 1-147. 脚到脚的触电对心脏的影响最 大。 1-149. 电气短路不会引起瓦斯、煤尘 爆炸。,31, 1-152. 爬电距离是指两个裸露的导体之间 的最短距离。 1-153. 绝缘材料耐泄痕性能越好，爬电距离就越小；反之，就越大。 1-154. 分散性漏电是指电网的某一处因绝缘破损导致漏电。 1-155. 集中性漏电是因淋水、潮湿导致电网中某段线路或某些设备绝缘下降至危险值而形成的漏电。 1-156. 在煤矿井下36V及以上电气设备 必须设保护接地。,32, 1-159. 井下蓄电池充电室内必须采用矿用防爆型电气设备。测定电压时，可使用普通型电压表，但必须在揭开电池盖10min以后进行。 1-165. 在总回风巷和专用回风巷中可以敷设电缆。 1-168. 井下机电设备硐室的过道应保持通畅，可以存放无关的设备和物件。 1-169. 设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.5m2、厚度不小于3mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。,33,二、单选题 （36题） 2-60. 下列说法中，错误的是（ ）。 A. 外壳严重变形或出现裂缝为失爆 B. 隔爆面严重锈蚀为失爆，可涂油漆防锈 C. 外壳内随意增加元件使电气距离少于规定 值造成失爆 D. 电缆进、出口没有使用合格的密封圈造成 失爆 2-67. 对于漏电闭锁功能的漏电继电器， 其闭锁电阻的整定值为动作值的（ ）倍。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4,34,2-69 油断路器经（ ）次切断短路故障 后，其绝缘油应加试1次电气耐压试验，并检 查有无游离碳。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 2-70 矿井高压电网必须采取措施限制单 相接地电容电流不超过（ ）A。 A. 20 B. 25 C. 30 D. 35 2-71. 电气设备的防护等级是指（ ）。 A. 绝缘