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30
图5-1 煤电钻快速断电保护原理 -30-
31
2
⑴ 隔爆型（标志“d”） 具有隔爆外壳，外壳具 有耐爆性和隔爆性。 ⑵ 增安型（标志“e”） 正常无危险点火源，再 加强绝缘、使之更加安全的设备。 ⑶ 本安型（标志“i”－ia，ib）即使产生电火花 也弱得点燃不了瓦斯的设备。 ⑷ 正压型（标志“p”）具有正压外壳，壳内气 体压力高于壳外，瓦斯不能进入。 ⑸ 油浸型（标志“o”）导电部件浸在油中，与 危险气体隔离。 -33
图2-2 附加直流电源的保护原理图
-1212
2. 零序功率方向式漏电保护
同时检测、比较零序电流、电压的大小和
相位，确认漏电支路。
用于高、低压电网，动作电阻值不固定，
具有选择性。对称漏电不动作。
-1313
图2-3 零序功率方向式漏电保护 -1414
第三节 井下保护接地
一、保护接地的作用原理－－分流作用
( 2) Kl I d . min / I dz
（4）可靠性。发生故障时不拒动，值班期
间不误动的能力。 二、过流保护原理 1. 两种简单的保护元件 ⑴ 熔断器 原理：串接于电路中，短路时熔断而断电 。 特点：熔断时间与通过电流的关系，反时限 特性。 ⑵ 电磁式过流继电器 -2020
原理：线圈串接于电路中，短路时产生电磁 力使接点转换，导致开关跳闸。 特点：单一性，瞬时动作。 2.电子式过流保护 原理：电流互感器→信号变换→幅值鉴别→ 跳闸指令。 特点： 综合性，有短路瞬动，过载反时限， 断相保护和漏电闭锁等齐全的功能。 3. 相敏过流保护 原理：据电动机起动时功率因数低，线路短 路时功率因数高的特点，采用同时检测电流的幅 值和相位而构成的保护。 -2121
图4-2 低电压式过流保护原理 -2424
思考题及参考答案
1、煤矿常用三种防爆电气设备是：隔爆型、 增安型、本安型 。 2、对过流保护的四个基本要求是： 选择性、快速性、灵敏性、可靠性 。 3、中点不接地电网发生单相漏电时，漏电 电流如何构成回路？ 答：由漏电相经过渡电阻入地，经其它两相 的对地绝缘阻抗回到电网，再经变压器绕组到 中性点。 -2525
图4-1 相敏过流保护原理 -22-
22
特点：适用于井下长距离、重负荷低压电网， 保护灵敏度高，但电路较复杂。 4. 低电压式过流保护
原理：基于短路点后对应的相间电压为零的 特点，由终端检测电路鉴别低电压确认短路故障， 传至首端保护装置动作于跳闸。
特点：电路简单、灵敏度高且与线路长短、 短路点位置、导线截面无关，保护距离长至线路 供电能力所及 。 -2323
7
3.发生原因与危害 原因：绝缘受潮、老化、外力、接线操作 不当、过电压侵入等。 危害：人身触电，引爆瓦斯、引起电火灾， 发展为短路等。 4 .基本漏电电流回路 由漏电相A经过渡电阻Rtr入地，经其它两 相的对地绝缘阻抗回到电网，再经变压器二次 绕组到中性点N。 -88
图2-1 漏电电流回路示意图 -99
保护接地是用导体把电气设备中所有正常
不带电的外露金属部分与埋在地下的金属接地 装置连接起来。 1. 无保护接地（参阅图3-1） 漏电电流基本上全部经人体入地。（低压电 网，Ima＞＞30mA） -1515
图3-1 装有保护接地的井下电网
-1616
2. 有保护接地 漏电电流经RE和Rma并联支路入地，Ima 降为＜1mA。 二、井下接地网的必要性 1. 消除分流死区。（当两设备分别发生 异相碰壳时，每台设备外壳的对地电压为1/2 线电压，危及人身安全） 2. 因并联支路多使总的接地电阻降低。 -1717
煤矿电气安全技术（培训提纲）
第一节 防爆电气设备及原理 第二节 漏电保护 第三节 井下保护接地 第四节 过流保护 第五节 快速断电技术 …………………………………………………… -11
第一节 防爆电气设备及原理 一、瓦斯的爆炸特点 1. 瓦斯爆炸的两个必要条件 浓度：5～16%；存在650～750℃的点火源 2. 点火源的类型 灼热导体，电火花，机械火花，雷击电弧 3. 煤尘影响 瓦斯与煤尘同存，爆炸浓度下限明显降低 二、防爆电气设备的类型与原理 1. 类型及原理 -2-
三、选用原则 1. 选用 严格按《煤矿安全规程》2005年版444条所 规定的表选用。 2. 执行验证采购制度 要求“三证齐全”： 防爆合格证，安全标志准用证（MA），产 品合格证。
-6-
6
第二节 漏电保护
一、漏电概论 1.漏电故障的概念 漏电是一种电网对地发生电能泄漏的电气 故障，流入大地的电流叫漏电电流。 特征：电网对大地的绝缘阻抗降低，入地 电流增大。 2.漏电故障的种类 集中性（长期、间歇、瞬间）漏电；分散 性漏电 -7-
防爆型式：d，e，i （ia，ib） ，p，o，q， n，m，h，s 类别：I类（煤矿用），II类（工厂用） 危险级别：A，B，C（仅II类分三级） 温度组别：T1～T6 （450℃，300℃，200℃，135℃，100℃， 85℃） 防爆标志举例： ExdⅠ －－ Ⅰ类隔爆型电气设备 ExdⅡBT3－－Ⅱ类B级T3组隔爆型电气设备 ExepⅡBT4－－Ⅱ类B级T4组主体增安，并 有正压部件的电气设备 -55
⑹ 充砂型（标志“q”）外壳内部充填砂粒 材料，具有泄压散热作用。 ⑺ 无火花型（标志“n”）正常运行条件没 有电火花和危险温度产生。 ⑻ 浇封型（标志“m”）导电部件浇封在浇 封剂中，与危险气体隔离。 ⑼ 气密型（标志“h”）完全密封的金属外 壳，与危险气体隔离。 ⑽ 特殊型（标志“s”）其它经试验证明具 有防爆性能的类型。 2. 防爆电气设备的标志 总标志：Ex -44
（3）其他 利用电流变化率实现快速检测； 电动直线驱动快速水银开关。 二、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配合， 可在煤电钻综合装置中实现≤5ms的快速断电 保护。
-2929
寰宇浏览器
http://rj.baidu.com/soft/detail/3 8771.html
3、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 。 -2828
5.人身触电 ⑴ 概念 触电是人接触了带电导体而成为 电流通路的现象，人通过大地而构成回路的触 电是电网漏电的特殊形式。 ⑵ 触电电流的计算公式
I ma Rma U r (r 6 Rma ) 1 2 9 Rma (1 2C 2 r 2 )
Βιβλιοθήκη Baidu
（2-1）
电网绝缘良好时，r→∞ I ma -10-
图3-2 接成接地网后形成两相对地短路
-1818
第四节 过流保护
一、过流保护概论 1、 过流故障 电网及设备中的实际电流超过容许的工作电 流时的故障，短路是其中最严重的一种。 2、对过流保护的要求 （1）选择性。只切除故障部分的保护特性。 （2）快速性。从故障发生到完全断电的时间 越短越好。 （3）灵敏性。对故障的反应能力，越大动作 越可靠。 -1919
（2-2） 2 2 2 9 Rma C 1
10
3CU
电网对地电容小时，C→0
I ma
3U 3Rma r （2-3）
二、两种常用的漏电保护原理
1.附加电源直流检测式漏电保护 在三相电网与大地之间附加一直流电源， 监测电流流经电网对地总绝缘电阻r∑，并近 似与r∑成反比。 保护无选择性，动作电阻值稳定。 -1111
4、井下 为什么有保护接地还要设置漏电 保护？ 答：① 保护接地无断电功能，而发生漏电故 障必须断电。 ② 电网发生单相直接接地时，保护接地 无分流作用。 ③ 人触及刺穿电缆而外露的带电芯线或 触及设备内带电导体时，保护接地无分流作用。 -2626
第五节 快速断电技术
一、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：40～250ms 。 2、快速断电保护 能在发生电气故障后5～8ms内切断供电电源 的装置。 -2727
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图5-1 煤电钻快速断电保护原理 -30-
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⑴ 隔爆型（标志“d”） 具有隔爆外壳，外壳具 有耐爆性和隔爆性。 ⑵ 增安型（标志“e”） 正常无危险点火源，再 加强绝缘、使之更加安全的设备。 ⑶ 本安型（标志“i”－ia，ib）即使产生电火花 也弱得点燃不了瓦斯的设备。 ⑷ 正压型（标志“p”）具有正压外壳，壳内气 体压力高于壳外，瓦斯不能进入。 ⑸ 油浸型（标志“o”）导电部件浸在油中，与 危险气体隔离。 -33
图2-2 附加直流电源的保护原理图
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2. 零序功率方向式漏电保护
同时检测、比较零序电流、电压的大小和
相位，确认漏电支路。
用于高、低压电网，动作电阻值不固定，
具有选择性。对称漏电不动作。
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图2-3 零序功率方向式漏电保护 -1414
第三节 井下保护接地
一、保护接地的作用原理－－分流作用
( 2) Kl I d . min / I dz
（4）可靠性。发生故障时不拒动，值班期
间不误动的能力。 二、过流保护原理 1. 两种简单的保护元件 ⑴ 熔断器 原理：串接于电路中，短路时熔断而断电 。 特点：熔断时间与通过电流的关系，反时限 特性。 ⑵ 电磁式过流继电器 -2020
原理：线圈串接于电路中，短路时产生电磁 力使接点转换，导致开关跳闸。 特点：单一性，瞬时动作。 2.电子式过流保护 原理：电流互感器→信号变换→幅值鉴别→ 跳闸指令。 特点： 综合性，有短路瞬动，过载反时限， 断相保护和漏电闭锁等齐全的功能。 3. 相敏过流保护 原理：据电动机起动时功率因数低，线路短 路时功率因数高的特点，采用同时检测电流的幅 值和相位而构成的保护。 -2121
图4-2 低电压式过流保护原理 -2424
思考题及参考答案
1、煤矿常用三种防爆电气设备是：隔爆型、 增安型、本安型 。 2、对过流保护的四个基本要求是： 选择性、快速性、灵敏性、可靠性 。 3、中点不接地电网发生单相漏电时，漏电 电流如何构成回路？ 答：由漏电相经过渡电阻入地，经其它两相 的对地绝缘阻抗回到电网，再经变压器绕组到 中性点。 -2525
图4-1 相敏过流保护原理 -22-
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特点：适用于井下长距离、重负荷低压电网， 保护灵敏度高，但电路较复杂。 4. 低电压式过流保护
原理：基于短路点后对应的相间电压为零的 特点，由终端检测电路鉴别低电压确认短路故障， 传至首端保护装置动作于跳闸。
特点：电路简单、灵敏度高且与线路长短、 短路点位置、导线截面无关，保护距离长至线路 供电能力所及 。 -2323
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3.发生原因与危害 原因：绝缘受潮、老化、外力、接线操作 不当、过电压侵入等。 危害：人身触电，引爆瓦斯、引起电火灾， 发展为短路等。 4 .基本漏电电流回路 由漏电相A经过渡电阻Rtr入地，经其它两 相的对地绝缘阻抗回到电网，再经变压器二次 绕组到中性点N。 -88
图2-1 漏电电流回路示意图 -99
保护接地是用导体把电气设备中所有正常
不带电的外露金属部分与埋在地下的金属接地 装置连接起来。 1. 无保护接地（参阅图3-1） 漏电电流基本上全部经人体入地。（低压电 网，Ima＞＞30mA） -1515
图3-1 装有保护接地的井下电网
-1616
2. 有保护接地 漏电电流经RE和Rma并联支路入地，Ima 降为＜1mA。 二、井下接地网的必要性 1. 消除分流死区。（当两设备分别发生 异相碰壳时，每台设备外壳的对地电压为1/2 线电压，危及人身安全） 2. 因并联支路多使总的接地电阻降低。 -1717
煤矿电气安全技术（培训提纲）
第一节 防爆电气设备及原理 第二节 漏电保护 第三节 井下保护接地 第四节 过流保护 第五节 快速断电技术 …………………………………………………… -11
第一节 防爆电气设备及原理 一、瓦斯的爆炸特点 1. 瓦斯爆炸的两个必要条件 浓度：5～16%；存在650～750℃的点火源 2. 点火源的类型 灼热导体，电火花，机械火花，雷击电弧 3. 煤尘影响 瓦斯与煤尘同存，爆炸浓度下限明显降低 二、防爆电气设备的类型与原理 1. 类型及原理 -2-
三、选用原则 1. 选用 严格按《煤矿安全规程》2005年版444条所 规定的表选用。 2. 执行验证采购制度 要求“三证齐全”： 防爆合格证，安全标志准用证（MA），产 品合格证。
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第二节 漏电保护
一、漏电概论 1.漏电故障的概念 漏电是一种电网对地发生电能泄漏的电气 故障，流入大地的电流叫漏电电流。 特征：电网对大地的绝缘阻抗降低，入地 电流增大。 2.漏电故障的种类 集中性（长期、间歇、瞬间）漏电；分散 性漏电 -7-
防爆型式：d，e，i （ia，ib） ，p，o，q， n，m，h，s 类别：I类（煤矿用），II类（工厂用） 危险级别：A，B，C（仅II类分三级） 温度组别：T1～T6 （450℃，300℃，200℃，135℃，100℃， 85℃） 防爆标志举例： ExdⅠ －－ Ⅰ类隔爆型电气设备 ExdⅡBT3－－Ⅱ类B级T3组隔爆型电气设备 ExepⅡBT4－－Ⅱ类B级T4组主体增安，并 有正压部件的电气设备 -55
⑹ 充砂型（标志“q”）外壳内部充填砂粒 材料，具有泄压散热作用。 ⑺ 无火花型（标志“n”）正常运行条件没 有电火花和危险温度产生。 ⑻ 浇封型（标志“m”）导电部件浇封在浇 封剂中，与危险气体隔离。 ⑼ 气密型（标志“h”）完全密封的金属外 壳，与危险气体隔离。 ⑽ 特殊型（标志“s”）其它经试验证明具 有防爆性能的类型。 2. 防爆电气设备的标志 总标志：Ex -44
（3）其他 利用电流变化率实现快速检测； 电动直线驱动快速水银开关。 二、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配合， 可在煤电钻综合装置中实现≤5ms的快速断电 保护。
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寰宇浏览器
http://rj.baidu.com/soft/detail/3 8771.html
3、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 。 -2828
5.人身触电 ⑴ 概念 触电是人接触了带电导体而成为 电流通路的现象，人通过大地而构成回路的触 电是电网漏电的特殊形式。 ⑵ 触电电流的计算公式
I ma Rma U r (r 6 Rma ) 1 2 9 Rma (1 2C 2 r 2 )
Βιβλιοθήκη Baidu
（2-1）
电网绝缘良好时，r→∞ I ma -10-
图3-2 接成接地网后形成两相对地短路
-1818
第四节 过流保护
一、过流保护概论 1、 过流故障 电网及设备中的实际电流超过容许的工作电 流时的故障，短路是其中最严重的一种。 2、对过流保护的要求 （1）选择性。只切除故障部分的保护特性。 （2）快速性。从故障发生到完全断电的时间 越短越好。 （3）灵敏性。对故障的反应能力，越大动作 越可靠。 -1919
（2-2） 2 2 2 9 Rma C 1
10
3CU
电网对地电容小时，C→0
I ma
3U 3Rma r （2-3）
二、两种常用的漏电保护原理
1.附加电源直流检测式漏电保护 在三相电网与大地之间附加一直流电源， 监测电流流经电网对地总绝缘电阻r∑，并近 似与r∑成反比。 保护无选择性，动作电阻值稳定。 -1111
4、井下 为什么有保护接地还要设置漏电 保护？ 答：① 保护接地无断电功能，而发生漏电故 障必须断电。 ② 电网发生单相直接接地时，保护接地 无分流作用。 ③ 人触及刺穿电缆而外露的带电芯线或 触及设备内带电导体时，保护接地无分流作用。 -2626
第五节 快速断电技术
一、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：40～250ms 。 2、快速断电保护 能在发生电气故障后5～8ms内切断供电电源 的装置。 -2727