煤矿井下供电系统的三大保护9070.pptx
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1、第三章第三章 煤矿井下供电系统的煤矿井下供电系统的“三大保护三大保护”煤矿井下供电系统的过流保护、漏电保护、接地保护统称为煤矿井下的三大保护。第一节第一节 过电流保护过电流保护 一、过电流故障的危害及原因一、过电流故障的危害及原因 过电流是指流过电气设备和电缆的电流超过额定值。其故障有短路、过负荷和断相。第一节第一节 过电流保护过电流保护1.1.短路短路短路是指电流不流经负载,而是两根或三根导线直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回路。这时电流很大,可达额定电流的接短接形成回路。这时电流很大,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几倍、几十倍,甚至更大,
2、其危害是能够在极短的时间内烧毁电气设备,引起火灾或引起瓦斯、煤尘时间内烧毁电气设备,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电动力,使电爆炸事故。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,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。备和电缆绝缘的维护和检查,并设置短路保护装置。第一节第一节 过电流保护过电流保护2.2.过
3、负荷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,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事故。过负荷是井下烧毁中、小型电动机的主要原因之一。一。引起电气设备和电缆过负荷的原因主要有以下几方面:引起电气设备和电缆过负荷的原因主要有以下几方面:一是电
4、气设备和电缆容量选择过小,致使正常工作时负一是电气设备和电缆容量选择过小,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。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。机过负荷。第一节第一节 过电流保护过电流保护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
5、原因有: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。第一节第一节 过电流保护过电流保护 二二、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则(一)、一般规定(一)、一般规定 1 1、短路电流的计算方法、短路电流的计算方法 1 1)选择短路保护装置的整定电流时,需要计算两相短路电流值,可按)选择短路保护装置的整定电流时,需要计算两相短路电流值,可按公式(公式(1 1)计算:)计算:=(1 1)式中:式中:-两相短
6、路电流,两相短路电流,A A。-短路回路内一相电阻,电抗值总和,短路回路内一相电阻,电抗值总和,。Xx -Xx -根据三相短路容量计算的系统电抗值根据三相短路容量计算的系统电抗值,。R1 R1、X1 -X1 -高压电缆的电阻、电抗值,高压电缆的电阻、电抗值,。Kb -Kb -矿用变压器变比。矿用变压器变比。Rb Rb、Xb -Xb -矿用变压器的电阻、电抗值,矿用变压器的电阻、电抗值,。R2 R2、X2 -X2 -低压电缆的电阻、电抗值,低压电缆的电阻、电抗值,。UN2-UN2-变压器二次侧额定电压,变压器二次侧额定电压,V V。第一节第一节 过电流保护过电流保护 利用公式利用公式计算两相短路
7、电流时,不考虑短路电流周期分量的衰计算两相短路电流时,不考虑短路电流周期分量的衰减,短路回路的接触电阻和电弧电阻值也忽略不计。减,短路回路的接触电阻和电弧电阻值也忽略不计。若需计算三相短路电流值,可按公式若需计算三相短路电流值,可按公式计算:计算:式中:式中:-三相短路电流,三相短路电流,A A。2 2)两相短路电流亦可利用计算图)两相短路电流亦可利用计算图(或表或表)查出。查出。2 2、短路保护装置、短路保护装置 1 1)馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备)馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装置。短路、过负荷、单相断线的保护装置
8、。2 2)当干线上的开关不能同时保护分支线路时,则应在靠近分支)当干线上的开关不能同时保护分支线路时,则应在靠近分支点处另行加装短路保护装置。点处另行加装短路保护装置。3 3)各类短路保护装置均应按本细则进行计算、整定、校验,保)各类短路保护装置均应按本细则进行计算、整定、校验,保证灵敏可靠,不准甩掉不用,并禁止使用不合格的短路保护装置。证灵敏可靠,不准甩掉不用,并禁止使用不合格的短路保护装置。第一节第一节 过电流保护过电流保护2 2、短路保护装置、短路保护装置1 1)馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电)馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装
9、置。动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装置。2 2)当干线上的开关不能同时保护分支线路时,则应)当干线上的开关不能同时保护分支线路时,则应在靠近分支点处另行加装短路保护装置。在靠近分支点处另行加装短路保护装置。3 3)各类短路保护装置均应按本细则进行计算、整定、)各类短路保护装置均应按本细则进行计算、整定、校验,保证灵敏可靠,不准甩掉不用,并禁止使用校验,保证灵敏可靠,不准甩掉不用,并禁止使用不合格的短路保护装置。不合格的短路保护装置。第一节第一节 过电流保护过电流保护(二)、电缆线路的短路保护(二)、电缆线路的短路保护 1 1、电磁式过流继电器的整定、电磁式过流继电器的整定 1 1)12
10、00V1200V及以下馈电开关过流继电器的整定值,按下列规及以下馈电开关过流继电器的整定值,按下列规定选择。定选择。对保护电缆干线的装置按公式对保护电缆干线的装置按公式选择:选择:式中:式中:I IZ Z -过流保护装置的电流整定值,过流保护装置的电流整定值,A A。I IQCQC-容量最大的电动机的额定起动电流,容量最大的电动机的额定起动电流,A A。IeIe-其余电动机的额定电流之和,其余电动机的额定电流之和,A A。K KX X-需用系数,取需用系数,取0.50.51 1。第一节第一节 过电流保护过电流保护(二)、电缆线路的短路保护(二)、电缆线路的短路保护1 1、电磁式过流继电器的整定
11、、电磁式过流继电器的整定1 1)1200V1200V及以下馈电开关过流继电器的整定值,按下及以下馈电开关过流继电器的整定值,按下列规定选择。列规定选择。对保护电缆干线的装置按公式对保护电缆干线的装置按公式选择:选择:式中:式中:I IZ Z-过流保护装置的电流整定值,过流保护装置的电流整定值,A A。I IQCQC-容量最大的电动机的额定起动电流,容量最大的电动机的额定起动电流,A A。IeIe-其余电动机的额定电流之和,其余电动机的额定电流之和,A A。K KX X-需用系数,取需用系数,取0.50.51 1。第一节第一节 过电流保护过电流保护 保护电缆支线的装置按公式保护电缆支线的装置按公
12、式选择:选择:I IZ ZIIQCQC 式中:式中:I IZ Z、I IQCQC的含义同公式的含义同公式。目前某些隔爆磁力起动器装有限流热继电器,其热元件按公式目前某些隔爆磁力起动器装有限流热继电器,其热元件按公式整定:整定:I IZ ZIIe e 式中:式中:I IZ Z、IeIe的含义同公式的含义同公式。2 2)按第)按第1 1条规定选择出来的整定值,还应用两相短路电流值进行条规定选择出来的整定值,还应用两相短路电流值进行校验,应符合公式校验,应符合公式的要求:的要求:/I /IZ Z 1.5 1.5 式中:式中:-被保护电缆干线或支线距变压器最远点被保护电缆干线或支线距变压器最远点 的两
13、相短路电流值,的两相短路电流值,A A。Iz-Iz-过流保护装置的电流整定值,过流保护装置的电流整定值,A A。1.5-1.5-保护装置的可靠动作系数。保护装置的可靠动作系数。第一节第一节 过电流保护过电流保护若线路上串联两台及以上开关时若线路上串联两台及以上开关时(其间无分支线路其间无分支线路),则,则上一级开关的整定值,也应按下一级开关保护范围最远上一级开关的整定值,也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验,校验的可靠动作系数应满足点的两相短路电流来校验,校验的可靠动作系数应满足1.21.21.51.5的要求,以保证双重保护的可靠性。的要求,以保证双重保护的可靠性。若经校验,两相
14、短路电流不能满足公式若经校验,两相短路电流不能满足公式时,可采取以时,可采取以下措施:下措施:加大干线或支线电缆截面。加大干线或支线电缆截面。设法减少低压电缆长度。设法减少低压电缆长度。采用相敏保护器或软起动等新技术提高可靠动作系数。采用相敏保护器或软起动等新技术提高可靠动作系数。换用大容量变压器或采取变压器并联。换用大容量变压器或采取变压器并联。增设分段保护开关。增设分段保护开关。采用移动变电站或移动变压器。采用移动变电站或移动变压器。第一节第一节 过电流保护过电流保护2 2、电子保护器的电流整定、电子保护器的电流整定1 1)馈电开关中,电子保护器的短路保护整定原则,按)馈电开关中,电子保护
15、器的短路保护整定原则,按公式公式进行计算、选择、整定,按公式进行计算、选择、整定,按公式进行校验,其进行校验,其整定范围为整定范围为(3(310)Ie10)Ie;其过载长延时保护电流整定值;其过载长延时保护电流整定值按实际负载电流值整定,其整定范围为按实际负载电流值整定,其整定范围为(0.4(0.41)Ie1)Ie。IeIe为馈电开关的额定电流。为馈电开关的额定电流。2 2)电磁起动器中,电子保护器的过流整定值,按公式)电磁起动器中,电子保护器的过流整定值,按公式选择:选择:IzIe IzIe 式中:式中:Iz-Iz-电子保护器的过流整定值,取电机额定电电子保护器的过流整定值,取电机额定电流近
16、似值,流近似值,A A。Ie-Ie-电动机的额定电流,电动机的额定电流,A A。当运行中电流超过当运行中电流超过IzIz值时,即视为过载,电子保护器延值时,即视为过载,电子保护器延时动作;当运行中电流达到时动作;当运行中电流达到IzIz值的值的8 8倍及以上时,即视倍及以上时,即视为短路,电子保护器瞬时动作。为短路,电子保护器瞬时动作。第一节第一节 过电流保护过电流保护 3 3)按公式)按公式计算选择出的整定值,也应以两相短路电流值进行计算选择出的整定值,也应以两相短路电流值进行校验,应符合公式校验,应符合公式的要求:的要求:1.2 1.2 式中:式中:8Iz-8Iz-电子保护短路保护动作值。
17、电子保护短路保护动作值。1.2-1.2-保护装置的可靠动作系数。保护装置的可靠动作系数。3 3、熔断器熔体额定电流的选择、熔断器熔体额定电流的选择 1 1)1200V1200V及以下的电网中,熔体额定电流可按下列规定选择。及以下的电网中,熔体额定电流可按下列规定选择。对保护电缆干线的装置,按公式对保护电缆干线的装置,按公式选择:选择:式中:式中:I IR R-熔体额定电流,熔体额定电流,A A。I IQCQC、IeIe-含义同公式含义同公式。1.8 1.82.5-2.5-当容量最大的电动机起动时,保证熔体不熔化当容量最大的电动机起动时,保证熔体不熔化系数。对不经常启动和轻载起动的可取系数。对不
18、经常启动和轻载起动的可取2.5;2.5;对于频繁起动和带负对于频繁起动和带负载起动的则可取载起动的则可取 1.8 1.82 2。第一节第一节 过电流保护过电流保护 对保护电缆支线的装置按公式对保护电缆支线的装置按公式选择:选择:式中式中 :I IQCQC 、I IR R 、1.81.82.5-2.5-含义同公式含义同公式。对保护照明负荷的装置,按公式对保护照明负荷的装置,按公式(11)(11)选择:选择:I IR RIIe e (11)(11)式中:式中:I Ie e-照明负荷的额定电流,照明负荷的额定电流,A A。选择熔体的额定电流应接近于计算值。选择熔体的额定电流应接近于计算值。2 2)选
19、用的熔体,应按公式)选用的熔体,应按公式(12)(12)进行校验:进行校验:4 47 7(12)(12)式中:式中:-含义公式含义公式。4 47-7-为保证熔体及时熔断的系数,当电压为保证熔体及时熔断的系数,当电压1140V1140V、660V660V、380V380V,熔体额定电流为,熔体额定电流为100A100A及以下时,系数取及以下时,系数取7 7;电流为;电流为125A125A时,系数取时,系数取6.46.4;电流为;电流为160A160A时,系数取时,系数取5 5;电流为;电流为200A200A时,系时,系数取数取4 4;当电压为;当电压为127V127V时,系数一律取时,系数一律取
20、4 4。第一节第一节 过电流保护过电流保护(三)变压器的保护(三)变压器的保护1 1、动力变压器在低压侧发生两相短路时,采用高压配、动力变压器在低压侧发生两相短路时,采用高压配电装置中的过流保护装置来保护,对于电磁式保护装置,电装置中的过流保护装置来保护,对于电磁式保护装置,其一次电流整定值其一次电流整定值IzIz按公式按公式(13)(13)选择:选择:I Iz z (13)(13)式中:式中:K Kb b-变压器变压比变压器变压比 1.2 1.21.4-1.4-可靠系数可靠系数对于电子式高压综合保护器,按电流互感器二次额定电对于电子式高压综合保护器,按电流互感器二次额定电流值流值(5A)(5
21、A)的的1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9倍分级整定,倍分级整定,其整定值按公式其整定值按公式(14)(14)选择:选择:n n (14)(14)式中:式中:n-n-互感器二次额定电流互感器二次额定电流(5A)(5A)的倍数。的倍数。I Igege-高压配电装置额定电流,高压配电装置额定电流,A A。第一节第一节 过电流保护过电流保护对对Y/YY/Y接线的变压器,按公式接线的变压器,按公式(13)(13)计算出的整定值,计算出的整定值,按公式按公式(15a)(15a)检验:检验:1.5 1.5 (15a)(15a)对于对于Y/Y/接线的变压器,按公式接线的变
22、压器,按公式(13)(13)计算出的整计算出的整定值,按公式定值,按公式(15b)(15b)校验:校验:1.5 1.5 (15b)(15b)式中:式中:-Y/-Y/接线变压器的二次两相短路电流接线变压器的二次两相短路电流折算到一次侧的系数。折算到一次侧的系数。1.5-1.5-保证过流保护装置可靠动作的系数。保证过流保护装置可靠动作的系数。第一节第一节 过电流保护过电流保护 2 2、动力变压器的过负荷保护反映变压器正常运行时的过载情况,通常为三相、动力变压器的过负荷保护反映变压器正常运行时的过载情况,通常为三相对称,一般经一定延时作用于信号。高压配电装置中保护整定原则如下:对称,一般经一定延时作
23、用于信号。高压配电装置中保护整定原则如下:电子式过流反时限继电保护装置,按变压器额定电流整定。电子式过流反时限继电保护装置,按变压器额定电流整定。电磁式动作时间为电磁式动作时间为101015s15s,起动电流按躲过变压器额定电流来整定:,起动电流按躲过变压器额定电流来整定:Iz=kI Iz=kIebeb/K/Kf f (16)(16)式中:式中:Iz-Iz-含义同前。含义同前。K-K-可靠系数,取可靠系数,取1.051.05。K Kf f-返回系数,一般为返回系数,一般为0.850.85。I Iebeb-变压器额定电流。变压器额定电流。3 3、照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置中变压器
24、由下式校验:、照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置中变压器由下式校验:4 47 7 式中:式中:-变压器低压侧两相短路电流,变压器低压侧两相短路电流,A A。K Kb-b-变压比。变压比。-Y/-Y/接线变压器二次侧两相短路电流折算到一次侧的系数,当为接线变压器二次侧两相短路电流折算到一次侧的系数,当为/接线时此系数取接线时此系数取1 1。第一节第一节 过电流保护过电流保护(四)管理制度(四)管理制度(四)管理制度(四)管理制度1 1、生产矿井、生产矿井(或采区或采区)应有专人负责低压电气设备和高应有专人负责低压电气设备和高压配电装置过流保护装置的整定和管理工作,矿机电部压配电装置过流保
25、护装置的整定和管理工作,矿机电部门应加强对此项工作的检查和指导。门应加强对此项工作的检查和指导。2 2、新投产的采区,在作采区供电设计时,应对保护装、新投产的采区,在作采区供电设计时,应对保护装置的整定值进行计算、校验,机电安装人员应按设计要置的整定值进行计算、校验,机电安装人员应按设计要求进行安装整定、调整。求进行安装整定、调整。当电气设备涉及的电网及负荷状况发生变化时,矿井机当电气设备涉及的电网及负荷状况发生变化时,矿井机电技术人员应及时进行计算,经机电副井长(机电副矿电技术人员应及时进行计算,经机电副井长(机电副矿长)审批后,由专职的电气维修工负责调整。长)审批后,由专职的电气维修工负责
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