井下电网三大保护,井下电网的过电流保护、漏电保护和保护接地是保证煤矿井下电网安全供电三大必不可少的保护,人们已习惯称之为”煤矿井下电网三大保护 。,第一节 继电保护基础,一、继电保护的任务 (1)发生故障时应自动地、迅速地借助断路器将故障部分从供电系统中切除，以减轻故障的危害，防止事故蔓延。 (2)当设备出现不正常运行状态时，根据运行维护条件(如有无经常值班人员)确定保护是作用于信号还是跳间。,第一节 继电保护基础,二、继电保护的组成及工作原理,第一节 继电保护基础,三、对继电保护的基本要求作用于跳闸的继电保护，在技术上有四个基本要求即：快速性、可靠性、选择性、灵敏性。 1快速性快速切除故障可以减轻故障的危害程度，加速系统电压的恢复，为电动机自起动创造条件等。故障切除时间等于继电保护动作时间与断路器跳闸时间(包括熄弧时间)之和。对于反应不正常运行状态的保护，一般无需要求迅速，而应按照选择性条件，带延时发出信号。,第一节 继电保护基础,2可靠性保护装置的可靠性是指切断故障的可靠程度,或能分离故障的概率，提高保护装置自身工作的可靠性和增加后备保护是提高继电保护可靠性的两个主要途径。如图3-2所示，当短路时，若断路器因本身失灵或保护拒动而不能跳开，此时断路器的保护应使跳闸，这种作用称为远后备保护。,第一节 继电保护基础,4灵敏性是指保护装置对保护范围内故障的反应能力，通常用灵敏系数来衡量。在进行继电保护整定计算时，常用到最大运行方式和最小运行方式。所谓的最大运行方式和最小运行方式是指在同一点发生同一类型短路，流过某一保护装置的电流达到最大值和最小值的运行方式。,第一节 继电保护基础,以上四项是对继电保护的基本要求，是选择设计继电保护的依据。根据以上分析可以看出，四个基本要求是互相联系而有时又互相矛盾的，故在选用、设计保护装置时，应从全局出发，统一考虑。由于煤矿井下供电的特殊性，在其保护中首先考虑的是快速性和可靠性，然后再考虑选择性和灵敏性。,第二节 井下电网过流保护,凡是流过电气设备或线路的电流，如果超过其额定值或允许值，都叫做过电流。引起过电流的原因很多，如短路、过负荷、电动机单相运转(断相)等。长时间的过电流运行，将导致电气设备与井下电缆的迅速损坏，甚至引发严重的安全事故。为此，对于电气设备和供电线路都必须设置相应的过流保护，以便能及时地切断故障处的电源，防止事态的恶化。,第二节 井下电网过流保护,煤矿安全规程第421条规定：“井下高压电动机、动力变压器的高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。井下由中央变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路和过负荷保护装置，或至少装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护及远方控制装置。”,第二节 井下电网过流保护,一、短路、过负荷、断相 1、短路短路是指电流不流经负载，而是两根或三根导线直接短接形成的回路。这是电流很大，可达额定电流的几倍、几十倍，甚至更大，其危害是能够在极短的时间内烧毁电气，引起火灾或引起瓦斯、煤尘爆炸事故。短路电流还会产生很大的点动力，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和检查，并设置短路保护装置。,第二节 井下电网过流保护,2、过负荷过负荷是指流过电气设备和电路的实际电流超过其额定电流和允许过负荷时间。其危害是电气设备和电缆出现过负荷后，温度将超过所用绝缘材料的最高允许温度，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、小型电动机的原因之一。引起电气设备和电缆过负荷的原因主要有一下几方面：一是电气设备和电缆容量选择过小，致使正常工作时符合电流超过了额定电流；而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。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。,第二节 井下电网过流保护,3、断相断相是指三相交流电动机的一相供电线路或一相绕组断线造成断相的原因：熔断器有一相熔断；电缆与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连接不牢而脱落等。,第二节 井下电网过流保护,二、井下过流保护整定计算由于煤矿井下环境恶劣,有爆炸性混合物存在,电气故障有可能引发严重的次生灾害,对于煤矿井下电网的过流(短路)保护在确保快速性的条件下兼顾选择性。井下各级(纵向) 过流保护均为瞬动，没有延时，故有时很难保证纵向的选择性。有些情况下，靠拉大上、下级保护装量动作电流差距的办法可以获得部分选择性。,第二节 井下电网过流保护,1.井下低压系统过流保护整定 （1) 过电流继电器的整定计算 保护支线。保护装置的动作电流(整定电流)应躲开电动机的启动电流 继电器的整定电流，A；电动机的启动电流，A。,第二节 井下电网过流保护,保护干线。保护装置的动作电流应躲开最大一台电动机的启动电流与除最大一台电动机外，其余用电设备的额定电流之和.被保护网路中最大一台电动机的启动电流，A；被保护网路中除最大一台电动机外，其余用电设备额定电流之和，A。,第二节 井下电网过流保护,按下列公式校验过电流继电器的灵敏度被保护网路末端最小两相短路电流值，A。,第二节 井下电网过流保护,如保护装置不能满足灵敏度的要求，可用以下措施进行补救： A、增大电缆截面以减少线路阻抗，增大短路电流值。 B、缩短电缆长度，把供电变压器移近用电设备。 C、改用较大容量的变压器。,第二节 井下电网过流保护,（2)电子保护器的过流值的整定馈电开关中电子短路保护可按过流继电器有关要求进行整定和灵敏度校验。其整定范围为(310)IN；其过载长延时保护整定值按实际电流整定，其整定范围为(0.41) IN，IN为馈电开关额定电流。 磁力起动器中电子保护器的过流整定值按下式选择：,第二节 井下电网过流保护,电动机运行中电流超过 值时，即视为过载，电子保护器延时动作；当运行中电流达 到值的8倍及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作。故电子保护器短路保护动作电流整定值为,第二节 井下电网过流保护,灵敏度校验：式中 电子保护器短路保护动作值； 1.2保护装置的灵敏系数，如不能满足上式的要求，则应采取电磁继电器达不到灵敏度要求所采取的相关措施。,第二节 井下电网过流保护,2井下高压系统过流保护整定在井下高压配电装置中，由于保护均采用两相两继电器不完全星形接法，流过继电器的电流等于电流互感器二次侧电流，即接线系数为1，所以在整定公式中不再出现接线系数符号。高压系统与低压系统相比由于是采用的电流互感器的二次电流作为整定值，因此与低压相比在整定计算中增加了一个电流互感器的比例系数。,第二节 井下电网过流保护,接线系数： 指故障时反应到电流继电器绕组中的电流值与电流互感器二次绕组中的电流 值之比，即： 继电器绕组中的电流值 / 电流互感器二次绕组中的电流值 当继电保护的接线系数越大，其灵敏度越低。 比例系数： 增大比例系数将加快系统的响应速度，在有静差系统中有利于减小静差，但加大比例系数能减小静差，却不能从根本上消除静差而且过大的比例系数会使系统产生超调，并产生振荡或使振荡次数增多，使调节时间加长，并使系统稳定性变坏或使系统变得不稳定比例系数太小，又会使系统的动作迟缓,第二节 井下电网过流保护,（1） 高压电动机保护 利用瞬时过电流继电器的保护。动作电流按躲过电动机额定启动电流来整定，即（3-8）式中 瞬时过流继电器动作电流，A（速断）；电动机的额定启动电流，A。可靠性系数；电流互感器变流比；,第二节 井下电网过流保护,灵敏度按下式校验：,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：电动机额定电流，A；分流器的分流比。,第二节 井下电网过流保护,利用感应型过流继电器的保护。过负荷动作电流（感应机构）：,第二节 井下电网过流保护,式中 继电器返回系数，一般取0.85,对于GL-1316型取0.8； 动作时间按下式整定：（3-13）式中 继电器的动作时间，一般取1015s；电动机的启动时间，一般为36s。,第二节 井下电网过流保护,短路保护动作电流，按躲过电动机额定启动电流整定，即（3-14） 动作电流整定倍数计算安下式进行：（3-15）灵敏度校验按式（3-9）进行。（3-9）,第二节 井下电网过流保护,（3）变压器保护 利用瞬时过电流继电器的保护。动力变压器内部以及低压侧出线端发生短路故障时，应由高压配电箱来切除。因此，动作电流应按躲过变压器低压侧的尖峰负荷电流来整定，即（3-23）,第二节 井下电网过流保护,保护装置的灵敏度按下式检验： 变压器组别系数，对于Y/Y接线的变压器，1，对于Y/接线的变压器，,第二节 井下电网过流保护,利用电子式高压综合保护器的保护。按电流互感器二次额定电流(5A)的倍数整定，有（3-25）式中 电流互感器二次额定电流（5A）的倍数；需用系数；高压配电装置额定电流，A。 灵敏度校验：（3-26）,第二节 井下电网过流保护,利用感应型过流继电器的保护。 过负荷动作电流（感应机构）：（3-27） 式中 变压器一次侧额定电流，A。 动作时间与式（3-13）相同。 速断保护动作电流与式（3-23）相同。动作电流整定倍数：（3-28）灵敏度校验按式（3-24）进行。,第二节 井下电网过流保护,三、ZBZ2.5/4.0M 矿用隔爆型照明信号变压器综合装置本装置是适用于煤矿井下127V照明及信号负载的电源控制，并具有短路保护、漏电闭锁、漏电动作及电缆绝缘危险指示等综合性保护功能的隔爆型电气设备。本装置可以代替旧式2.5KVA、4KVA干式变压器及手动隔爆开关的多体控制方式。,第三节 漏电保护,漏电保护的主要目的是通过切断电源的操作来防止人身触电伤亡和漏电电流引爆瓦斯煤尘。对于井下中性点绝缘的供电单元，漏电保护有多种方式，如附加电源直流检测式，零序电压、电流式式等，它们的保护原理各不相同。 漏电保护与过流等保护一样，都属于继电保护的范围，所以它应该满足快速性、可靠性选择性和灵敏性等基本要求。,第三节 漏 电 保 护,漏电保护的目的是通过切断电源的操作来防止人身触电伤亡和漏电电流引爆沼气煤尘。保护方式有：附加直流电源检测式漏电保护利用三个整流管的漏电保护零序电压式漏电保护零序电流式漏电保护零序功率方向式漏电保护旁路接地式漏电保护,第三节 漏 电 保 护,1、附加电源直流检测式漏电保护（1）保护原理：电网发生漏电故障，最容易检测到电网各相对地绝缘电阻的下降。通过在电网上附加一直流电源的方式，检测电网对地的绝缘阻抗，判断是否发生漏电故障。,第三节 漏 电 保 护,(2) 直流电源V通过三相电抗器1L所组成的人为中性点（也可通过变压器中性点）加在三相电网与大地之间，直流电流I由电源正极流出入地，经绝缘电阻r1,r2,r3进入三相线路，再由三相电抗器1L、零序电抗器2L、千欧表K（直流毫安表）和直流继电器KD返回电源负极。,(3)对于稳定的直流电源，电容C和电网对地电容C1、C2、C3相当于开路，不会有电流通过，则电流I为：,第三节 漏 电 保 护,第三节 漏 电 保 护,（4)对直流回路，r相当于三相电网各相对地的绝缘电阻并联。 若一相绝缘电阻降低为r，其余两相为正常或无限大，则rr； 若L1、L2两相绝缘电阻同时下降，且r1=r2=r，而L3相为正常，则rr/2; 若三相对地绝缘电阻同时下降，且r1=r2=r3=r，则rr/3。,第三节 漏 电 保 护,(5)设R =RKD+R K+R2l+R1l/3为保护装置内阻，则当V和R 一定时，直流继电器KD和千欧表中的电流值将随r的变化而变化。而直流继电器选定后，动作电流即确定。当r下降到一定程度，当电流I大于继电器动作电流时，KD便动作，通过自动馈电开关跳闸，达到漏电保护的目的。,