新第三章矿山供电设备16085.pptx
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1、第三章第三章 矿山供电设备矿山供电设备 第一节第一节 开关电弧开关电弧 开关设备在开断电路时,开关弧隙中的气体由开关设备在开断电路时,开关弧隙中的气体由绝缘状态变为导电状态时有电流通过这种现象称为绝缘状态变为导电状态时有电流通过这种现象称为放电。电弧时气体放电的一种形式。放电。电弧时气体放电的一种形式。电弧,从电弧,从本质本质上说,是一种极强烈的电游离现上说,是一种极强烈的电游离现象,其特点是光很强和温度很高象,其特点是光很强和温度很高 一、电弧的产生一、电弧的产生、热电发射:、热电发射:触头分断电流时,阴极表面由于大电流收缩集触头分断电流时,阴极表面由于大电流收缩集中,出现炽热光斑,触头表面
2、电子吸收热能发射到触头间隙,形中,出现炽热光斑,触头表面电子吸收热能发射到触头间隙,形成自由电子。成自由电子。、高电场发射:、高电场发射:触头开断初,电场强度大,触头表面电子被触头开断初,电场强度大,触头表面电子被强行拉出强行拉出。、碰撞游离:、碰撞游离:高速电子碰撞中性质点,使中性质点变成正离高速电子碰撞中性质点,使中性质点变成正离子和自由电子,当离子浓度足够大时,介质击穿产生电弧。子和自由电子,当离子浓度足够大时,介质击穿产生电弧。、热电游离:、热电游离:电弧中心温度高达电弧中心温度高达10000摄氏度,电弧中的摄氏度,电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子中性质点游离为正离子和自由电子
3、在中性质点发生游离的同时,还存在着使带电质点在中性质点发生游离的同时,还存在着使带电质点不断减少的去游离。去游离的主要形式是不断减少的去游离。去游离的主要形式是复合与扩散复合与扩散。复合复合是异性带电质点彼此的中和。是异性带电质点彼此的中和。扩散扩散是指带电质点从弧隙逸出进入周围介质中的现象。是指带电质点从弧隙逸出进入周围介质中的现象。扩散的结果将会使弧柱内的带电粒子有部分扩散倒弧柱扩散的结果将会使弧柱内的带电粒子有部分扩散倒弧柱外,从而降低了弧柱中带电粒子的浓度。外,从而降低了弧柱中带电粒子的浓度。二、电弧的熄灭与重燃二、电弧的熄灭与重燃1、电弧的熄灭、电弧的熄灭交流电弧电流每周自然过零两次
4、。在电流过零时,电交流电弧电流每周自然过零两次。在电流过零时,电弧暂时熄灭。因此熄灭交流电弧,就是让交流电弧过零弧暂时熄灭。因此熄灭交流电弧,就是让交流电弧过零后电弧不重燃。后电弧不重燃。交流电弧过零时自然熄灭,过零后是否重燃,取决于交流电弧过零时自然熄灭,过零后是否重燃,取决于电源加在弧隙上的恢复电压与弧隙介质强度的耐压能力电源加在弧隙上的恢复电压与弧隙介质强度的耐压能力的恢复情况。的恢复情况。交流电弧的熄灭条件是,交流电弧过后,弧隙介质强交流电弧的熄灭条件是,交流电弧过后,弧隙介质强度恢复过程永远大于弧隙电压恢复过程。度恢复过程永远大于弧隙电压恢复过程。2、交流电弧的重燃、交流电弧的重燃1
5、.气吹灭弧气吹灭弧:多用在高多用在高压开关设备中,它利用压开关设备中,它利用压缩空气吹弧,也可利压缩空气吹弧,也可利用电弧高温使油或固体用电弧高温使油或固体有机物分解出的气体吹有机物分解出的气体吹弧。弧。三、灭弧方法三、灭弧方法 (a)(b)(a)(b)吹弧方式吹弧方式 (a)(a)横吹;横吹;(b)(b)纵吹纵吹2.金属栅片灭弧金属栅片灭弧3.狭缝灭弧狭缝灭弧4.绝缘油灭弧:绝缘油灭弧:在绝缘油中开断电路时,电弧将在绝缘油中开断电路时,电弧将被其他分解成气体,形成电弧的气被其他分解成气体,形成电弧的气泡,电弧便在气泡中燃烧。泡,电弧便在气泡中燃烧。5.真空灭弧真空灭弧6.六氟化硫灭弧六氟化硫
6、灭弧一一、煤煤矿矿井井下下的的环环境境特特点点及及对对矿矿用用电电气气设备的要求设备的要求(7 7)煤煤矿矿井井下下的的空空气气中中含含有有瓦瓦斯斯和和煤煤尘尘,在在一一定定的的条条件件下下可可以以被被点点燃燃燃燃烧烧甚甚至至发发生生爆爆炸炸,所所以以矿矿用用电电气气设设备备必必须须具具有有防防爆性能。爆性能。井井下下巷巷道道、硐硐室室、采采掘掘工工作作面面等等需需要要安安装装电电气气设设备备的的空空间间都都比比较较狭狭窄窄,这这就就要求矿用电气设备体积小、重量轻。要求矿用电气设备体积小、重量轻。第二节第二节 电气设备防爆原理电气设备防爆原理 井井下下常常会会发发生生冒冒顶顶片片帮帮事事故故,
7、使使电电气气设设备备(特特别别是是电电缆缆)易易受受掉掉矸矸石石的的砸砸压压,这这就就要要求求矿矿用用电电气气设设备备不不仅仅应应有有坚坚固固的的外外壳壳,而而且且内内部部元元件件还还应应有有较较强强的的抗抗震震能力。能力。井井下下空空气气潮潮湿湿,相相对对湿湿度度在在90909595以以上上,有有时时可可达达100100,而而且且机机电电硐硐室室和和巷巷道道常常有有滴滴水水或或淋淋水水,电电气气设设备备容容易易受受潮潮,故故对对矿矿用用电电气气设设备备的的防防潮潮性性能能和和绝绝缘水平有更高的要求。缘水平有更高的要求。井井下下散散热热条条件件差差,有有些些机机电电硐硐室室和和巷巷道道的的温温
8、度度较较高高,电电气气设设备备容容易易过过热热损损坏坏,这这就就要要求求矿矿用用电电气气设设备备应应尽尽量量用用耐耐热热性性能能好好的的铜铜材材作作导导电电体体,并并采采用用较较高高的的绝绝缘等级。缘等级。井井下下电电气气设设备备起起动动频频繁繁,尤尤其其是是采采掘掘工工作作面面的的电电动动机机,一一般般为为全全压压直直接接起起动动,电电网网电电压压波波动动范范围围大大,负负荷荷变变化化大大,容容易易过过载载,所所以以矿矿用用电电动动机机等等拖拖动动设设备备应应有较大的起动力矩和较强的过负荷能力。有较大的起动力矩和较强的过负荷能力。由由于于环环境境恶恶劣劣,井井下下供供电电系系统统及及设设备备
9、容容易易发发生生漏漏电电、人人身身触触电电、短短路路、过过负负荷荷、电电火火灾灾、电电雷雷管管提提前前引引爆爆等等电电气气事事故故,所所以以必必须须采采用用各各种种预预防防措措施施和和设设置置必必要要的的保保护护装装置置,以以防防止止各各种种电电气气事事故故的的发发生生。一一旦旦发发生生电电气气事事故故,保保护护装装置置应应迅迅速速切切断断故故障障部部分分的的电电源源,防防止止事事故故的的扩扩大大和和恶恶化化,这这样样才才能能确确保保人人员员、矿矿井和设备的安全。井和设备的安全。二、矿用电气设备的类型及防爆原理二、矿用电气设备的类型及防爆原理采取一定措施或改进后,能在矿井井下正常使用的电采取一
10、定措施或改进后,能在矿井井下正常使用的电气设备叫矿用电气设备。气设备叫矿用电气设备。矿用一般型电气设备矿用一般型电气设备 矿用矿用防爆型电气设备防爆型电气设备1.矿用一般型电气设备的基本要求是:矿用一般型电气设备的基本要求是:(1)外壳有一定的防水、防外物的要求。外壳有一定的防水、防外物的要求。(2)引入电缆的接线端子有一定的空气间隙和漏电距引入电缆的接线端子有一定的空气间隙和漏电距离的要求。离的要求。(3)有良好的耐潮性能。有良好的耐潮性能。(4)进线装置应符合进线装置应符合GBl33677防爆电气设备制防爆电气设备制造检验规程的要求。造检验规程的要求。(5)应有内、外接地螺栓。应有内、外接
11、地螺栓。,(6)接线盒的内壁和可能产生火花的金属外壳内壁应均接线盒的内壁和可能产生火花的金属外壳内壁应均匀地涂上一层耐弧漆。匀地涂上一层耐弧漆。2.矿用隔爆型电气设备矿用隔爆型电气设备考虑防爆性能而采取了一定的特别措施后,考虑防爆性能而采取了一定的特别措施后,能在具有爆炸危险环境场所正常、安全使能在具有爆炸危险环境场所正常、安全使用的矿用电气设备,叫矿用防爆型电气设用的矿用电气设备,叫矿用防爆型电气设备。备。它与矿用一般型电气设备相比较,关键是它与矿用一般型电气设备相比较,关键是增加了防爆性能,因而能在井下任何有沼增加了防爆性能,因而能在井下任何有沼气、煤尘爆炸危险的场所使用。气、煤尘爆炸危险
12、的场所使用。防爆电气设备按防爆结构的不同可以分为防爆电气设备按防爆结构的不同可以分为10种类型。矿用防爆型电气设备一般又种类型。矿用防爆型电气设备一般又6种,见表种,见表311矿用增安型电气设备矿用增安型电气设备(EXe I)对于正常运行时不产生电弧、火花或危险对于正常运行时不产生电弧、火花或危险高温的电气设备或部件,采取适当措施高温的电气设备或部件,采取适当措施(包包括加强绝缘、增大电气间隙和漏电距离括加强绝缘、增大电气间隙和漏电距离),以进一步提高安全程度,防止内部发生短以进一步提高安全程度,防止内部发生短路及接地故障,并严格控制外壳的表面温路及接地故障,并严格控制外壳的表面温度,以达防爆
13、的目的,这种类型的设备就度,以达防爆的目的,这种类型的设备就叫做矿用增安型电气设备。叫做矿用增安型电气设备。目前,这种防爆结构主要适用于井下异步目前,这种防爆结构主要适用于井下异步电动机、照明灯、接线盒等固定式电气设电动机、照明灯、接线盒等固定式电气设备。备。2矿用隔爆型电气设备矿用隔爆型电气设备(EXd I)具有隔爆外壳的矿用电气设备。具有隔爆外壳的矿用电气设备。隔爆外壳是利用间隙防爆原理设计制造的,隔爆外壳是利用间隙防爆原理设计制造的,它应具有足够的机械强度,能耐受内部爆它应具有足够的机械强度,能耐受内部爆炸性混合物可能产生的最大压力,并严格炸性混合物可能产生的最大压力,并严格控制接合面的
14、间隙、宽度及加工光洁度,控制接合面的间隙、宽度及加工光洁度,使电气设备外壳内部发生的电火花及爆炸使电气设备外壳内部发生的电火花及爆炸不致引燃外部爆炸性混合物。这就是说隔不致引燃外部爆炸性混合物。这就是说隔爆外壳必须具有耐爆和隔爆性能。爆外壳必须具有耐爆和隔爆性能。耐爆性亦称爆炸稳定性,即外壳要有足够耐爆性亦称爆炸稳定性,即外壳要有足够的机械强度。在外壳内爆炸性混合物的爆的机械强度。在外壳内爆炸性混合物的爆炸压力作用下,外壳不致于被破坏,因而炸压力作用下,外壳不致于被破坏,因而爆炸所产生的火焰不能直接去点燃壳外的爆炸所产生的火焰不能直接去点燃壳外的爆炸性混合物。爆炸性混合物。试验证明,当爆炸性混
15、合物爆炸时,外壳试验证明,当爆炸性混合物爆炸时,外壳内产生的最大压力为内产生的最大压力为0.73MPa,设备外壳,设备外壳净容积不同,所产生的最大压力也不同,净容积不同,所产生的最大压力也不同,一般都较此值为小。外壳净容积是多大,一般都较此值为小。外壳净容积是多大,其外壳均要求能承受其外壳均要求能承受08MPa的压力。的压力。设计隔爆外壳时,应尽量避免具有多个连设计隔爆外壳时,应尽量避免具有多个连通空腔的结构,这种结构由于爆炸有先后通空腔的结构,这种结构由于爆炸有先后之分而极易产生压力叠加现象,使外壳不之分而极易产生压力叠加现象,使外壳不能承受而损坏。能承受而损坏。隔爆性隔爆性亦称不传爆性,即
16、当爆炸性混合物亦称不传爆性,即当爆炸性混合物在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰,在外壳内爆炸所产生的高温气体与火焰,通过外盖与壳体的接合面喷向壳外时,受通过外盖与壳体的接合面喷向壳外时,受到足够的冷却,使之不能将壳外爆炸性混到足够的冷却,使之不能将壳外爆炸性混合物点燃。合物点燃。隔爆外壳的隔爆性能主要靠隔爆面长度、隔爆外壳的隔爆性能主要靠隔爆面长度、间隙厚度和隔爆面光洁度等参数来保证,间隙厚度和隔爆面光洁度等参数来保证,这三个参数通常称为这三个参数通常称为隔爆三要素隔爆三要素。3油浸型电气设备油浸型电气设备(EXo I)将可能产生火花,电弧或危险高温的带电将可能产生火花,电弧或危险高温的带电部
17、件浸在油中,使之不与油面上爆炸性混部件浸在油中,使之不与油面上爆炸性混食物相接触,电弧或电火花在油中被熄灭食物相接触,电弧或电火花在油中被熄灭冷却,不能点燃油面上的爆炸性混合物,冷却,不能点燃油面上的爆炸性混合物,以达防爆的目的。采用这种方法的电气设以达防爆的目的。采用这种方法的电气设备称作防爆充油型电气设备。备称作防爆充油型电气设备。4本质安全型电气设备本质安全型电气设备(EXib I)在规定的试验条件下,正常工作或规定的在规定的试验条件下,正常工作或规定的故障条件下,所产生的电火花和热效应,故障条件下,所产生的电火花和热效应,均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路,均不能点燃规定的爆炸性混合物
18、的电路,叫作本质安全电路,全部电路为本质安全叫作本质安全电路,全部电路为本质安全电路的电气设备,叫本质安全型电气设备。电路的电气设备,叫本质安全型电气设备。5正压型电气设备正压型电气设备(EXp I)将新鲜空气或惰性气体送入将新鲜空气或惰性气体送入(或充入或充入)密封密封的电气设备外壳内部,并保持一定的正压,的电气设备外壳内部,并保持一定的正压,以阻止电气设备外部爆炸性混合物侵入外以阻止电气设备外部爆炸性混合物侵入外壳内部,使点火源与周围的爆炸性混合物壳内部,使点火源与周围的爆炸性混合物相隔离,以达防爆的目的。相隔离,以达防爆的目的。6 6防爆特殊型电气设备防爆特殊型电气设备(EXs I)(E
19、Xs I)凡是在结构上不属于上述各基本防爆凡是在结构上不属于上述各基本防爆类型及各类型组合的电气设备,经国家类型及各类型组合的电气设备,经国家防爆检验机构通过试验并确认其具有防防爆检验机构通过试验并确认其具有防爆能力的电气设备叫防爆特殊型电气设爆能力的电气设备叫防爆特殊型电气设备。备。三、矿用电气设备的使用范围三、矿用电气设备的使用范围第三节第三节 高压开关电器高压开关电器重点内容:高压开关电器、高压开关柜重点内容:高压开关电器、高压开关柜一般认为额定电压在一般认为额定电压在3KV以上的电器设备为高压以上的电器设备为高压设备,将能接通、断开或转换高压电路的电器通设备,将能接通、断开或转换高压电
20、路的电器通称为称为“高压开关电器高压开关电器”常用的高压开关电器有熔断器、隔离开关、负荷常用的高压开关电器有熔断器、隔离开关、负荷开关和断路器。开关和断路器。一一.熔断器熔断器 它串联在电路中,当电路中通过过负荷电流或短它串联在电路中,当电路中通过过负荷电流或短路电流时,利用其在熔体中产生的热量使熔体熔断,路电流时,利用其在熔体中产生的热量使熔体熔断,切断电路,以达到保护电气设备和电网的重要任务,切断电路,以达到保护电气设备和电网的重要任务,同时,还可以限制事故的进一步发展,确保用户安全同时,还可以限制事故的进一步发展,确保用户安全供电。供电。熔体熔断时会出现电弧必须采取一定的措施进行熔体熔断
21、时会出现电弧必须采取一定的措施进行熄弧,直到电弧熄灭后,电路才算完全开断。熄弧,直到电弧熄灭后,电路才算完全开断。高压熔断器高压熔断器高压熔断器高压熔断器熔断器的种类 按结构和动作原理划分 限流式和跌落式两种1.限流式熔断器 有显著的限流效应,在短路电流还未到达最大值前,有显著的限流效应,在短路电流还未到达最大值前,电流即被截断电流即被截断开断短路电流能力大,故又称作高分断能力熔断器开断短路电流能力大,故又称作高分断能力熔断器 目前最常用的是石英砂限流式熔断器目前最常用的是石英砂限流式熔断器 熔体采用螺旋状绕制,其长度远远超过熔管长度熔体采用螺旋状绕制,其长度远远超过熔管长度 开断小故障电流时
22、,常利用冶金效应使熔体熔断开断小故障电流时,常利用冶金效应使熔体熔断 这种熔断器由熔丝、磁管、石英砂和其它附件组成。这种熔断器由熔丝、磁管、石英砂和其它附件组成。这种熔断器由熔丝、磁管、石英砂和其它附件组成。这种熔断器由熔丝、磁管、石英砂和其它附件组成。注意:注意:(1)正常情况下应将指示器朝下放置,以便观正常情况下应将指示器朝下放置,以便观察,必要时亦可将其水平或倾斜安装。察,必要时亦可将其水平或倾斜安装。(2)熔断器的上限容量不应大于最大短路电流熔断器的上限容量不应大于最大短路电流值,下限容量不应小于短路电流值。值,下限容量不应小于短路电流值。(3)保护高压电动机的熔丝的安保护高压电动机的
23、熔丝的安秒特性曲线,秒特性曲线,应高于高压电动机起动时的同名特性曲线应高于高压电动机起动时的同名特性曲线2.RW4跌落式熔断器 这种熔断器利用熔丝熔断时产生的高温电弧使这种熔断器利用熔丝熔断时产生的高温电弧使熔丝管内产生大量气体,引起馆内压力升高,气体熔丝管内产生大量气体,引起馆内压力升高,气体以高速向外喷出产生强烈的去游离作用,使电流过以高速向外喷出产生强烈的去游离作用,使电流过零时将电弧熄灭。零时将电弧熄灭。活动关节因熔丝熔断而释放,使熔丝管跌落,活动关节因熔丝熔断而释放,使熔丝管跌落,形成了明显可见的断口。形成了明显可见的断口。二二 隔离开关隔离开关1.隔离开关的作用隔离开关的作用 隔隔
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- 第三 矿山 供电 设备 16085
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